DE102004046585A1

DE102004046585A1 - Stoßfängervorrichtung

Info

Publication number: DE102004046585A1
Application number: DE200410046585
Authority: DE
Inventors: Frank Engels; Eckhard Hauer; Friedhelm BÜNING
Original assignee: ISE Innomotive Systems Europe GmbH
Current assignee: Metalsa Automotive GmbH
Priority date: 2004-09-23
Filing date: 2004-09-23
Publication date: 2006-04-06
Anticipated expiration: 2024-09-24
Also published as: DE102004046585B4; WO2006032439A1

Abstract

Bei einer Stoßfängervorrichtung (1) zur Verwendung im Front- und/oder Heckbereich eines Fahrzeugs, enthaltend einen Querträger (2) mit einer zumindest einseitig offenen Querträgerprofilschale (20), wobei der Querträger (2) an den Längsträgern (3, 4) des Fahrzeugs über zumindest ein im Endbereich vorgesehenes, an dem Querträger (2) einteilig angeformtes Deformationselement (21, 22, 24, 25) befestigbar ist, ist das zumindest eine Deformationselement (21, 22, 24, 25) endseitig einteilig als Verlängerung der Querträgerprofilschale (20) an diese als Schalenelement angeformt und von dieser abgewinkelt. Bei einem Verfahren zum Herstellen einer Stoßfängervorrichtung wird ein Blechzuschnitt zu einer Querträgerprofilschale (20) geformt und zumindest einseitig endseitig ein Abschnitt der Querträgerprofilschale zum Ausbilden eines angeformten Deformationselements (21, 22, 24, 25) von der Querträgerprofilschale (20) abgewinkelt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Stoßfängervorrichtung zur Verwendung im Front- und/oder Heckbereich eines Fahrzeugs, enthaltend einen Querträger mit einer zumindest einseitig offenen Querträgerprofilschale, wobei der Querträger an den Längsträgern des Fahrzeugs über zumindest ein im Endbereich vorgesehenes, an dem Querträger einteilig angeformtes Deformationselement befestigbar ist, sowie ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Stoßfängervorrichtung.

Im Stand der Technik ist es bekannt, Stoßenergie auffangende Stoßfängervorrichtungen, enthaltend einen Querträger, zur Verwendung im Front- und/oder Heckbereich eines Fahrzeugs an Längsträgern des Fahrzeugs zu befestigen. Die zumeist leicht gebogen ausgebildeten Querträger werden in etwa rechtwinklig zu der Längserstreckung der Längsträger positioniert. In Fahrtrichtung vor den Längsträgern können sog. Crashboxen als energieaufnehmende Deformationselemente angeordnet sein. Durch Vorsehen solcher Crashboxen bzw. Deformationselemente ist es möglich, zumindest einen Teil der bei einem Aufprall auf die Stoßfängervorrichtung auftreffenden Energie vor deren Weiterleiten in die Längsträger des Fahrzeugs und deren Beschädigung in den leichter auswechselbaren Crashboxen aufzunehmen. Die Reparatur eines Längsträgers eines Fahrzeugs ist zumeist mit relativ hohen Kosten verbunden, wohingegen Crashboxen bzw. Deformationselemente verhältnismäßig kostengünstig nach einem Aufprall und deren Verformung ausgetauscht werden können.

Solche Crashboxen sind üblicherweise als separate Bauteile zwischen dem Querträger und den Längsträgern angeordnet. Derartige Anordnungen sind beispielsweise in der DE 199 56 561 A1 und der DE 101 00 876 C1 offenbart. An den Deformationselementen sind dabei jeweils Flansche vorgesehen, über die die Deformationselemente mit den Längsträgern eines Fahrzeugs verbunden werden können.

Auch in der DE 298 23 973 U1 ist die Verwendung separater Deformationselemente in Verbindung mit Quer- und Längsträgern beschrieben. Der Querträger wird mit einem zusätzlichen Formteil an den Stellen höherer mechanischer Belastung versehen. In einer speziellen Ausführungsform ist in dieser Druckschrift offenbart, eine mit dem Formteil einstückige Crashbox vorzusehen, die zusammen mit dem Formteil an dem Querträger montiert wird. Zwar erspart das Vorsehen eines Formteils mit daran angeformter Crashbox das Vorsehen einer separaten Crashbox. Jedoch erweist sich die Montage eines zusätzlichen Formteils mit daran angeformter Crashbox an dem Querträger als nicht ganz einfach, da die Crashbox genau an der richtigen Stelle an dem Formteil vorgesehen werden muss, um an den jeweiligen Längsträger zu passen. Zugleich muss das Formteil auch genau an den Querträger passen. Das einteilige Anformen der Crashbox an einem solchen Formteil ist somit zwar einerseits vorteilhaft, da der Arbeitsgang der separaten Fertigung einer Crashbox entfallen kann, so dass Teile eingespart werden können. Andererseits ist allerdings die Montage in Bezug auf die Justierung der Crashbox und des Formteils an Quer- und Längsträgern aufwendiger als beim Vorsehen separater Crashboxen, was einen höheren Zeitaufwand nach sich zieht.

Aus der DE 195 11 868 A1 ist es nun bekannt, einen Querträger, der dort als Biegeträger bezeichnet wird, einstückig mit dem Deformationselement bzw. der Crashbox auszubilden, wobei die beiden Teile aus zwei gleichen Halbschalen zusammengesetzt werden, die eine vertikale oder horizontale Trennebene aufweisen und miteinander verbunden sind. Auf diese Art und Weise entsteht ein Hohlprofil, das allerdings außenseitig abstehende Flansche entlang der Trennebene aufweist. Derartige Verbindungen über Flansche sind der Gefahr ausgesetzt, dass sie sich bei großen Belastungen lösen können. Da im Bereich einer Stoßstange eine solche große Belastung bei einem Unfall auftreten kann, sollte die Stoßstange so aufgebaut sein, dass Querträger und Deformationselemente in diesem Falle ihre Funktion optimal erfüllen. Ein Lösen der Verbindung zwischen zwei Halbschalen, die Querträger und Deformationselemente bilden, kann zu einem Versagen dieser Elemente führen. Außerdem ist das Verbinden solcher Halbschalen zu der Biegeträger-Deformationselement-Anordnung verhältnismäßig aufwendig.

Um dieses Problem zu lösen, ist es aus der DE 198 53 128 C2 bekannt, durch Innenhochdruckumformen einen Stoßfängerbiegeträger mit daran angeformten Deformationselementen in Form von Ausstülpungen auszubilden, wobei ein Hohlprofil ohne Flansche zum Verbinden von Halbschalen des Biegeträgers und der Deformationselemente entsteht. In der DE 198 53 128 C2 werden als eine Variante kleinere Befestigungsstutzen an dem Biegeträger ausgeformt, an denen anschließend Deformationselemente befestigt werden. Es wird angegeben, dass das Ausbilden solcher kleinerer Stutzen aufgrund der geringeren Umformgrade prozesssicherer ablaufen kann als das Ausbilden von größeren Deformationselementen. Zwischen dem Biegeträger und den Längsträgern ist gemäß dieser Druckschrift noch ein zusätzlicher Querträger vorgesehen. Es ist jedoch wünschenswert, eine Stoßfängervorrichtung vorzusehen, die prozesssicher ausgebildet werden kann und bei der nicht ein solches zusätzliches Element eines Querträgers zwischen dem Biegeträger und den Längsträgern vorgesehen zu werden braucht, sondern die an dem Stoßfängerbiegeträger angeformten Deformationselemente direkt mit den Längsträgern verbunden werden können.

Eine solche direkte Verbindung zwischen Deformationselementen und Längsträgern offenbart die DE 103 07 974 A1 . Gemäß dieser Druckschrift werden Deformationselemente einstückig mit einem Stoßfänger durch Spritzguss ausgebildet. Die Deformationselemente weisen seitliche Zugstreben, eine zu dem Längsträger gewandte Rückenplatte und ggf. eine Bodenplatte sowie eine sich zwischen dieser und den Zugstreben erstreckende, der Rückenplatte gegenüberliegende Blende auf. Deformationselemente und Stoßfänger bestehen aus einem Kunststoff. Explizit wird erwähnt, dass keine geschlossene Kastenform für die Deformationselemente verwendet wird, um Stoßfänger und Deformationselemente in einem Arbeitsgang durch Spritzguss herstellen zu können. Der Aufbau dieser Stoßfängeranordnung erscheint relativ schlecht mit einem anderen Material als einem für das Spritzgussverfahren geeigneten Kunststoff realisierbar zu sein. Da aber Kunststoffe bei Krafteinwirkung zumeist schneller brechen als festere Materialien, besteht bei derartigen Stoßfängeranordnungen die Gefahr eines vorzeitigen Versagens im Bereiche der Deformationselemente.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Stoßfängervorrichtung und ein Verfahren zu deren Herstellung dahingehend fortzubilden, dass die vorstehend zum Stand der Technik genannten Nachteile nicht mehr auftreten und eine Stoßfängervorrichtung geschaffen wird, die wenig kompliziert aufgebaut, einfach zu fertigen und dennoch stabil ist.

Die Aufgabe wird durch eine Stoßfängervorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass das zumindest eine Deformationselement endseitig einteilig als Verlängerung der Querträgerprofilschale an diese als Schalenelement angeformt und von dieser abgewinkelt ist. Für ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 16 wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass ein Blechzuschnitt zu einer Querträgerprofilschale geformt und zumindest einseitig endseitig ein Abschnitt der Querträgerprofilschale zum Ausbilden eines angeformten Deformationselements von der Querträgerprofilschale abgewinkelt wird. Weiterbildungen der Erfindung sind in abhängigen Ansprüchen definiert.

Dadurch wird eine Stoßfängervorrichtung geschaffen, mit der es vorteilhaft möglich ist, nicht nur das zusätzliche Bauteil einer Crashbox bzw. eines Deformationselements einzusparen, da dieses direkt mit an den Querträger angeformt ist, sondern auch eine einfache Montage des Querträgers und der Längsträger aneinander vorzusehen. Das Vorsehen eines zusätzlichen das Deformationselement enthaltenden Formteils, wie es in der DE 298 23 973 U1 offenbart ist, an dem Querträger entfällt. Die Querträgerprofilschale weist auch bereits ohne ein solches zusätzliches Formteil die erforderliche Stabilität auf. Diese kann durch die Wahl der Profilform und der Profilabmessungen der Querträgerprofilschale erzielt werden. Die erfindungsgemäßen Deformationselemente sind eine abgewinkelte Verlängerung der Querträgerprofilschale. Durch das bloße Abwinkeln von Abschnitten der Querträgerprofilschale zum Ausbilden von Deformationselementen ist deren Fertigung auf einfache Weise möglich im Unterschied zu dem Vorsehen zweier aufeinander liegender Halbschalen und deren Verbinden entlang umlaufender Flansche, wie in der DE 195 11 868 A1 möglich ist. Gegenüber dem Aufbau der Stoßfängervorrichtung nach DE 198 53 128 C2 weist die Stoßfängervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung den Vorteil auf, dass die Deformationselemente direkt mit den Längsträgern verbunden werden können, ohne ein Zwischenschalten eines weiteren Trägers. Gegenüber dem Aufbau einer Stoßfängervorrichtung nach DE 103 07 974 A1 weist die Stoßfängervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung den Vorteil auf, dass festere Materialien für die Querträgerprofilschale und die Deformationselemente verwendet werden können, insbesondere Metalle. Die Herstellung des Querträgers mit angeformtem Deformationselement ohne Verwendung eines Spritzgusses ist außerdem weniger aufwendig bezüglich der vorzuhaltenden Werkzeuge, da die erfindungsgemäße Querträgerprofilschale durch Biege- und Prägevorgänge geformt und nachfolgend der für das Bilden des Deformationselements bestimmte Abschnitt endseitig abgewinkelt werden kann. Durch das Abwinkeln der Deformationselemente von der Querträgerprofilschale verbleibt kein außenseitiger Überstand des Querträgers gegenüber den Deformationselementen mehr, wie dies im Stand der Technik der Fall ist, sondern der Querträger geht direkt in die Deformationselemente über. Sollte ein Überstand des Querträgers dennoch gewünscht werden, ist jedoch grundsätzlich das Anfügen eines separaten Elementes in diesem Bereich möglich.

Vorzugsweise ist die Querträgerprofilschale im Querschnitt im Wesentlichen c-förmig mit einer zu den Längsträgern weisenden offenen Seite und nach außen weisenden geschlossenen Seiten. Auch der Gesamtaufbau Querträgerprofilschale und Deformationselementen ist in der Draufsicht im Unterschied zu den vorstehend beschriebenen Aufbauten von Stoßfängervorrichtungen des Standes der Technik ebenfalls etwa c-förmig. Aufgrund der Verwendung einer C-Form für die Querträgerprofilschale ist die Herstellung aus einem Blechzuschnitt relativ einfach möglich, da dieser nur in entsprechender Weise gebogen und profiliert zu werden braucht. Ein aufwendiger Schweißvorgang zum Ausbilden des Querträgers ist ebenso wenig erforderlich wie das Spritzgießen. Zur Verstärkung des Querträgerprofils kann vorzugsweise zumindest ein Verstärkungselement zum Einfügen in die Querträgerprofilschale vorgesehen sein, insbesondere ein geformtes Blechelement. Das zumindest eine Verstärkungselement weist bevorzugt eine der Profilquerschnittsform der Querträgerprofilschale entsprechende Form auf, um dieses innerhalb der Querträgerprofilschale anordnen zu können. Innerhalb von dieser kann es vorteilhaft eingeschweißt oder anderweitig dort festgelegt und befestigt werden.

Zum Erzeugen eines geschlossenen Profilquerschnitts der Querträgerprofilschale im Bereich der Deformationselemente ist bevorzugt zumindest ein Verschlusselement vorgesehen. Der das jeweilige Deformationselement bildende Abschnitt der Querträgerprofilschale wird mit dem in Längsrichtung des Deformationselements angeordneten Verschlusselement zum Erzeugen eines geschlossenen Profilquerschnitts geschlossen. Das Verschlusselement wird bevorzugt fest mit dem das Deformationselement bildenden Abschnitt der Querträgerprofilschale verbunden, insbesondere durch Verschweißen, Punktschweißen, Nieten oder eine andere Verbindungsart. Bevorzugt werden die Verschlusselemente zweier endseitig an einer Querträgerprofilschale angeordneter Deformationselemente zueinander weisend angeordnet. Hierdurch sind alle separat an die Stoßfängervorrichtung abgefügte Elemente nach innen zu dem Fahrzeug und damit abgewandt von der Umgebung des Fahrzeugs angeordnet. Verletzungen von Personen außerhalb des Fahrzeugs durch ggf. bei einem Unfall sich lösende und abstehende Blechteile können damit eingedämmt werden, da einerseits die Verbindungen der Schalenelemente und der Verschlusselemente ausreichend fest vorgesehen ist und andererseits die Verschlusselemente aufgrund ihrer Anordnung mehr nach innen als nach außen ragen werden.

Vorzugweise weist das Verschlusselement einen in den Profilquerschnitt der Querträgerprofilschale außerhalb des angeformten Deformationselements eingreifenden Abschnitt auf. Hierdurch ist eine weitere Verstärkung auch der langgestreckten Querträgerprofilschale gerade im Bereich der Abwinkelung der Deformationselemente möglich.

Bevorzugt ist der in die Querträgerprofilschale eingreifende Abschnitt des Verschlusselements als Widerlager für eine Abschleppeinrichtung verwendbar bzw. wird als ein solches verwendet. Eine Abschleppeinrichtung in Form einer Abschleppöse kann besonders einfach an dem Verschlusselement befestigt und durch eine Öffnung in der Querträgerprofilschale hindurch gesteckt werden, um frontseitig außen über deren Oberfläche hinauszustehen. Da das Verschlusselement bevorzugt in Längsrichtung des Fahrzeugs also auch in Richtung der Erstreckung der Längsträger angeordnet ist, können die an der Abschleppeinrichtung angreifenden Kräfte ohne Umlenkung der Kraftflussrichtung in die tragende Struktur des Fahrzeugs eingeleitet werden, was eine besonders gute Aufnahme der Kräfte bedeutet.

Vorzugsweise wird der das Deformationselement bildende Abschnitt des Querträgers in einen jeweiligen Längsträger eingeschoben. Das angeformte Deformationselement ist dabei vorteilhaft so bemessen, dass es in den jeweiligen Längsträger des Fahrzeugs einfügbar und in Richtung quer zu der Längserstreckung des Längsträgers an diesem befestigbar oder befestigt ist. Hierzu können beispielsweise Befestigungselemente wie eine oder mehrere Schrauben dienen, die quer zur Längserstreckung der Längsträger und Deformationselemente, insbesondere im Wesentlichen in senkrechter oder z-Ausrichtung, durch diese hindurch gesteckt und gesichert werden.

Alternativ ist das angeformte Deformationselement mit einer Befestigungsvorrichtung, insbesondere einem Befestigungsflansch, zum frontseitigen Befestigen an dem Längsträger versehen. Die Befestigungsvorrichtung kann dabei fest mit dem Deformationselement und lösbar mit dem Längsträger verbindbar sein, insbesondere an dem Deformationselement angeschweißt oder angelötet und mit dem Längsträger über eine Schraubverbindung verbunden sein. Das Einschieben des Deformationselements in den endseitigen Abschnitt eines Längsträgers weist den Vorteil auf, dass hierdurch nicht die Gefahr besteht, dass Abscherkräfte im Bereich der Befestigungselemente auftreten, wenn an dem Querträger Querkräfte angreifen. Je nach der Ausgestaltung der Längsträger kann allerdings das Vorsehen von Befestigungsflanschen vorteilhafter sein, wenn die Deformationselemente beispielsweise aufgrund der Formgebung der Längsträgerenden nur sehr schlecht in diese eingeschoben werden können.

Vorzugsweise ist im Bereich des angeformten Deformationselements zumindest ein auskragendes Anschlagelement zum Erzeugen eines Anschlags für den Längsträger beim Einschieben des jeweiligen Deformationselements in diesen vorgesehen. Besonders bevorzugt weist das Verschlusselement zumindest ein auskragendes Anschlagelement zum Bilden eines Anschlags für den Längsträger auf. Insbesondere ist es mit zumindest einer auskragenden Verprägung versehen. Durch das Vorsehen einer solchen Verprägung ist es besonders einfach möglich, einen Anschlag auszubilden, da kein weiteres Element an dem Verschlusselement oder im Bereich der Querträgerprofilschale aufgebracht, insbesondere angeschweißt, zu werden braucht. Grundsätzlich ist dies alternativ zum Vorsehen einer Verprägung selbstverständlich aber dennoch möglich, wenngleich der Herstellungsaufwand zumeist größer als beim Vorsehen einer Verprägung ist.

Vorzugsweise ist die Länge des Deformationselements durch Variation der Breite des Blechzuschnitts oder Blechcoils zum Erzeugen der Querträgerprofilschale variierbar. Die Länge der Deformationselemente kann hierdurch mühelos an unterschiedliche Vorgaben angepasst werden. Entsprechend ist es möglich, bedarfsgerecht unterschiedlich lange Deformationselemente zu erzeugen, ohne hierfür auch gleichzeitig die Breite des Querträgers ändern zu müssen. Durch Ändern der Coilbreite kann somit einerseits der Forderung eines breiteren Querträgers und andererseits der Vorgabe eines längeren Deformationselements einfach nachgekommen werden.

Bevorzugt besteht die Querträgerprofilschale und das Schalenelement des zumindest einen Deformationselements aus einem Metall und/oder einem Faserverbundwerkstoff, insbesondere aus Stahl, Aluminium, einem faserverstärkten Kunststoff, insbesondere GFK, oder einem anderen Werkstoff mit ausreichender Festigkeit und zugleich ausreichender Verformbarkeit zum Abwinkeln der Deformationselemente.

Vorteilhaft werden vor dem Abwinkeln des das Deformationselement bildenden Abschnitts der Querträgerprofilschale im Abwinkel- oder Eckbereich ein Abwinkeln erleichternde Einschnitte vorgesehen. Durch Vorsehen solcher Einschnitte ist das Umbiegen und damit Abwinkeln der die Deformationselemente bildenden Abschnitte auf einfache Weise an definierter Stelle möglich. Bevorzugt wird der das Deformationselement bildende Abschnitt in dem durch das Abwinkeln gebildeten, an die übrige Querträgerprofilschale angrenzenden Eckbereich mit dieser fest verbunden, insbesondere durch Verschweißen, Löten oder eine andere eine feste Verbindung ermöglichende Verbindungsart. In diesem Eckbereich einander nach dem Abwinkeln überlappende Bereiche der Querträgerprofilschale und des das Deformationselement bildenden Abschnitts können dadurch fest miteinander verbunden werden. Es entsteht in diesem Winkel- bzw. Eckbereich eine stabile, feste und gegen ein ungewolltes Einknicken gesicherte Verbindung.

Für Crashtests wird vorausgesetzt, dass eine ausreichende sog. Pendelüberdeckung von einer Stoßfängervorrichtung ertragen wird. Dieser Überdeckungsbereich ist für die USA und Kanada größer als für Europa. Die Querträgerprofilschale wird zwar üblicherweise mit einer herkömmlichen Stoßfängerschale aus einem Metall oder Kunststoff verkleidet. Jedoch kann dies aufgrund der Größenunterschiede der Querträgerprofilschale und der Stoßfängerschale dazu führen, dass die geforderte Steifigkeit der Stoßfängervorrichtung gegen versetzte Stöße nicht erzielt wird, sondern vielmehr bei einem Stoß nicht der von beiden, der Querträgerprofilschale und der Stoßfängerschale, überdeckte Bereich getroffen wird und sich dadurch die Stoßfängervorrichtung um den Querträger herum faltet oder im Bereich über und unter diesem bricht. Um hier eine größere auf der Innenseite des Stoßfängers angeordnete Fläche des Querträgers zu erzeugen, die diese Stöße mit auffangen kann, wird vorzugsweise ein Ummantelungselement zum Ummanteln der Querträgerprofilschale vorgesehen. Bevorzugt wird die Querträgerprofilschale zumindest im Bereich zwischen den beiden endseitigen Deformationselementen zumindest teilweise mit dem die Frontfläche der Querträgerprofilschale vergrößernden Ummantelungselement ummantelt. Besonders bevorzugt wird das Ummantelungselement die Querträgerprofilschale im Wesentlichen auf drei Seiten umgebend angeordnet. Das Ummantelungselement besteht vorteilhaft aus einem Werkstoff ausreichender Festigkeit, insbesondere einem faserverstärkten Kunststoff, insbesondere GFK (glasfaserverstärktem Kunststoff). Das Ummantelungselement kann auf die Querträgerprofilschale aufgesteckt werden, so dass nicht nur eine leichte Montage, sondern auch ein problemloser Wechsel nach einem Aufprall der Stoßfängervorrichtung auf ein Hindernis möglich ist. Außerdem weist das Ummantelungselement vorzugsweise eine solche Größe auf, dass der Bereich der Überdeckung von Querträgerprofilschale mit Ummantelungselement und Stoßfängerschale so groß ist, dass die Stöße von allen Elementen abgefangen werden können.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden im Folgenden Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Diese zeigen in:
1 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Stoßfängervorrichtung, enthaltend einen Querträger mit angeformten Deformationselementen, die in Enden von Längsträgern eingefügt sind,
2 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Stoßfängervorrichtung gemäß 1,
3 eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Stoßfängervorrichtung, enthaltend einen mit angeformten Deformationselementen mit Befestigungsflanschen versehenen Querträger,
4 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Querträgerprofilschale vor dem Abwinkeln von Deformationselemente bildenden Endabschnitten,
5 eine Draufsicht auf die Querträgerprofilschale gemäß 4 nach dem Abwinkeln der die Deformationselemente bildenden Endabschnitte,
6 eine Explosionsansicht einer erfindungsgemäßen Querträgerprofilschale mit Verschlusselementen und einem Verstärkungselement,
7 eine Detailansicht eines erfindungsgemäßen an einen Querträger angeformten Deformationselements,
8 eine perspektivische Ansicht der Querträgerprofilschale gemäß 5 mit variierbaren Maßangaben für ein Deformationselement,
9 eine Prinzipskizze einer Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Stoßfängervorrichtung mit einer geringen Pendelüberdeckung des Auftreffbereichs eines Testkörpers auf der Stoßfängervorrichtung, und
10 eine Prinzipskizze einer Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Stoßfängervorrichtung, enthaltend eine ummantelte Querträgerprofilschale, mit einer größeren Pendelüberdeckung des Auftreffbereichs eines Testkörpers auf der Stoßfängervorrichtung.
1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Stoßfängervorrichtung 1 mit einem Querträger 2 und zwei Längsträgern 3, 4. Der Querträger ist aus einer Querträgerprofilschale 20 gebildet. An seinen beiden Enden ist der Querträger abgewinkelt. Dort ist jeweils ein Deformationselement 21, 22 angeformt. Die beiden Deformationselemente sind in offene Enden 30, 40 der beiden Längsträger eingefügt. Die Deformationselemente sind in den Längsträgerenden durch Schraubbolzen 5 befestigt. Diese sind quer zur Längserstreckung der Längsträger und Deformationselemente angeordnet und durch Löcher 23, 31, 41 in dem jeweiligen Längsträger und dem Deformationselement gesteckt und auf den Außenseiten der Längsträgerenden gesichert. Durch Vorsehen der jeweils zwei Befestigungsschrauben bzw. Schraubbolzen 5 wird eine gute Sicherung der Deformationselemente in den Enden der Längsträger erzielt.
Diese Befestigung der Deformationselemente in den Längsträgerenden ist in der Draufsicht auf die Stoßfängervorrichtung in 2 ebenfalls gut zu sehen. In dieser ist außerdem erkennbar, dass auf der nach innen weisenden Seite der Deformationselemente auskragende Elemente 6 vorgesehen sind. Die auskragenden Elemente dienen als Anschlag für die vorderen Enden der Längsträger. Hierdurch ist sichergestellt, dass die Längsträger problemlos nach dem Einschieben der Deformationselemente mit diesen über die Schraubbolzen oder entsprechende Elemente verbunden werden können. Außerdem wird durch diese Anschläge die auf die Schraubbolzen 5 aufbringbare Scherkraft geringer, da die auskragenden Elemente ein unbegrenztes Hineinschieben der Deformationselemente in die Längsträgerenden vermeiden, so dass die Schraubbolzen auch vor einem direkten Abscheren bei einwirkenden Kräften geschützt werden können. Auch die Verbindung zwischen den Längsträgern und den Deformationselementen löst sich dadurch nicht ungewollt. Die auskragenden Elemente sind als Verprägungen ausgebildet, wie weiter unten noch unter Bezug auf 6 beschrieben werden wird.
Anstelle des Einschiebens der Deformationselemente in die Enden der Längsträger können an den Deformationselementen auch andere Einrichtungen vorgesehen werden, die ein Verbinden mit den Längsträgern ermöglichen. Gemäß 3 können beispielsweise Befestigungsflansche 26, 27 an den beiden Deformationselementen 24, 25 vorgesehen werden. Die Befestigungsflansche sind an den stirnseitigen Endflächen der beiden Deformationselemente angefügt, insbesondere dort angeschweißt oder angelötet. Die Befestigungsflansche 26, 27 weisen jeweils drei Löcher 28 und darin eingefügte Befestigungsschrauben 29 zum Befestigen an entsprechenden Einrichtungen, wie z.B. einem Befestigungsflansch oder dergleichen, auf. Die beiden Deformationselemente 24, 25 sind kürzer ausgebildet als bei der Ausführungsform nach 1. Sie können allerdings auch die gleiche Länge wie die Deformationselemente nach 1 aufweisen oder auch länger als diese ausgebildet sein. Die Längen der Deformationselemente können, wie in 8 aus der Wahl von Variablen X1 und X2 ersichtlich, variiert werden. Die gewünschte Länge kann durch Ändern des für die Herstellung der Querträgerprofilschale verwendeten Blechcoils, also durch Wahl eines breiteren oder schmaleren Coils, als einfachster Maßnahme eingestellt werden. Selbstverständlich sind auch beliebige auf die gewünschte Breite angepasste Materialzuschnitte verwendbar.
Aus den 4 und 5 ist ein Verfahren zum Herstellen des mit angeformten Deformationselementen 21, 22 versehenen Querträgers 2 ersichtlich. Hierbei wird zunächst eine Querträgerprofilschale 20 aus einem Blechzuschnitt oder Blechcoil durch Umformen, insbesondere Biegen, Abkanten, Prägen, in ein im Querschnitt etwa c-förmiges Profil hergestellt. Nachfolgend wird diese mit einer gewünschten Biegung in Richtung ihrer Längserstreckung (x-Richtung) versehen und für das Bilden der Deformationselemente 21, 22 vorgesehenen Abschnitte durch Vorsehen von Einschnitten 70, 71 abgeteilt. Diese Einschnitte sind keine vollständig durchgehenden Schnitte, d.h. sie trennen die Deformationselemente nicht vollständig von dem übrigen Querträger 2 ab. Vielmehr bleibt noch eine Verbindung zwischen dem Querträger und den angeformten Deformationselementen bestehen.
Nach dem Vorsehen der Einschnitte werden die beiden Deformationselemente entsprechend den Pfeilen 72 zu dem zwischen ihnen angeordneten Querträgerabschnitt hin abgewinkelt. Es ergibt sich nachfolgend die in 5 gezeigte Form des Querträgers 2 mit angeformten Deformationselementen 21, 22. Im jeweiligen Eckbereich 73, 74 liegen nun die Einschnitte flankierende Blechabschnitte 75, 76 übereinander.
Nach dem Abwinkeln der Deformationselemente werden diese mit Verschlusselementen 80, 81 versehen, wie in der Explosionsansicht in 6 zu sehen. Die Verschlusselemente 80, 81 sind bereits mit den auskragenden Elementen 6 in Form von Verprägungen versehen. Die Form der Verschlusselemente ist so ausgebildet, dass diese einen Abschnitte 82, 83 aufweisen, der auf die nach innen bzw. zu dem jeweils anderen Deformationselement weisende Seite der Deformationselemente aufgefügt wird, wodurch ein geschlossenes Profil der Deformationselemente gebildet werden kann. Ein solches geschlossenes Profil erweist sich als stabiler als ein offenes, wie es z.B. in der DE 103 07 974 A1 offenbart wird.
Die Verschlusselemente weisen einen weiteren Abschnitt 84, 85 auf, mit dem sie in das Profil der Querträgerprofilschale 20 eingefügt werden. Beide Abschnitte 82, 84 bzw. 83, 85 weisen jeweils zwei flankierende Laschen 86, 87, 88, 89 auf, über die sie in den Deformationselementen befestigt werden können. Die Laschen 86, 87 an des Abschnitten 82, 83 sind zu dem angeformten Deformationselement hin gerichtet, wohingegen die Laschen 88, 89 weg von diesem gerichtet sind, um in dem Querträger besonders sicher befestigt werden zu können. Die Befestigung erfolgt bevorzugt durch Punktschweißen. Dies ist besonders gut der Detailansicht nach 7 zu entnehmen. Die einzelnen Schweißpunkte 77 sind dort durch Kreuzchen angedeutet. Zusätzlich wird eine Schweißnaht 78 im Bereich der Blechabschnitte 75, 76 vorgesehen, um den jeweiligen Eckbereich in seiner Winkelform zu fixieren.
Wie der Explosionsansicht in 6 weiter zu entnehmen ist, wird ein Verstärkungselement 90 in das Profil des Querträgers 2 bzw. von dessen Querträgerprofilschale 20 eingefügt. Die Stelle der Einfügung ist mit dem Bezugszeichen 91 bezeichnet und liegt etwa in der Mitte der Längserstreckung des Querträgers. Das Verstärkungselement 90 weist einen im Wesentlichen ebenen Teil 92 und drei Laschen 93, 94, 95 auf, über die eine Befestigung in der Querträgerprofilschale erfolgt. Die Befestigung kann wiederum über Punktschweißen oder ein anderes Verbindungsverfahren erfolgen. Das Verstärkungselement dient dem Verstärken des Profils der Querträgerprofilschale auch im mittleren Bereich ihrer Längserstreckung, also zwischen den angeformten Deformationselementen. Anstelle nur eines Verstärkungselements können auch mehrere vorgesehen werden, wenn sich dies als vorteilhaft erweist.
Zurückkommend auf 1 kann an dem zumindest einen Verschlusselement 81 eine Abschleppeinrichtung in Form einer Abschleppöse 8 befestigt sein. Diese ragt entweder durch die Querträgerprofilschale hindurch oder erstreckt sich unterhalb von dieser.
Die 9 und 10 zeigen Skizzen von Stoßfängervorrichtungen 1 im seitlichen Querschnitt. Hierbei liegt die Querträgerprofilschale 20 in 9 in einer Stoßfängerschale 10. Die Stoßfängerschale weist eine unregelmäßige Form auf und ist sehr viel größer ausgebildet als die Querträgerprofilschale. Beide weisen jedoch einen kleinen etwas eingezogenen Bereich 11 bzw. 201 auf, wobei diese beiden Bereiche ineinander liegen.
Vor der Frontseite 12 der Stoßfängerschale ist ein Testkörper 110 angeordnet. Der Testkörper ist einmal mit einer durchgezogenen Linie und einmal mit einer gestrichelten Linie dargestellt, um zu zeigen, dass eine Stoßkraft auf die Stoßfängervorrichtung versetzt und mit einer Überdeckung im eingezogenen Bereich 11, 201 aufgebracht wird. Diese Testart ist die in Europa verwendete.
Demgegenüber wird in den USA und Kanada eine Testform gewählt, bei der die Testkörper die Stoßfängervorrichtung recht weit oben und recht weit unten treffen. Der Aufprall liegt im Wesentlichen nicht in dem Bereich der Überdeckung von Querträgerprofilschale und Stoßfängerschale. Hierdurch besteht die Gefahr, dass die Stoßfängerschale um die Querträgerprofilschale gedrückt wird und sich dadurch unplanmäßig verformt und/oder bricht. Um hier eine Unterstützung für die Stoßfängerschale zu erhalten, wird die Querträgerprofilschale mit einem Ummantelungselement 200 ummantelt. Das Ummantelungselement ist ein Formteil z.B. aus einem faserverstärkten Kunststoff. Es ist so geformt, dass es an der c-förmigen Querträgerprofilschale von außen anliegt. Das Ummantelungselement vergrößert somit die äußere Fläche des Querträgers bzw. seiner Schale und damit die Fläche, die in Zusammenwirken mit der Stoßfängerschale auf die Stoßfängervorrichtung auftreffende Stöße abfangen kann.
Anstelle des Vorsehens eines Ummantelungselements aus faserverstärktem Kunststoff, wie beispielsweise glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK), kann alternativ auch eine zusätzliche stabilere die Querträgerprofilschale umgebende Schale vorgesehen werden, z.B. eine Stahlschale. Auch durch diese können die in 10 gezeigten Stöße besser abgefangen werden.
Neben den im Vorstehenden beschriebenen und in den Figuren dargestellten Ausführungsformen von Stoßfängervorrichtungen mit einem Querträger können noch zahlreiche weitere gebildet werden, bei denen jeweils der Querträger mit angeformten Deformationselementen zum Verbinden mit Längsträgern vor allem eines Fahrzeugs versehen und dadurch das zusätzliche Vorsehen eines separaten Deformationselements vermieden wird, wobei die Schale des Deformationselements als Teil der Schale des Querträgers von dieser abgewinkelt wird.

1: Stoßfängervorrichtung
2: Querträger
3: Längsträger
4: Längsträger
5: Schraubbolzen
6: auskragendes Element
8: Abschleppöse
10: Stoßfängerschale
11: kleiner eingezogener Bereich
12: Frontseite
20: Querträgerprofilschale
21: Deformationselement
22: Deformationselement
23: Loch
24: Deformationselement
25: Deformationselement
26: Befestigungsflansch
27: Befestigungsflansch
28: Loch
29: Befestigungsschraube
30: offenes Ende
31: Loch
40: offenes Ende
41: Loch
70: Einschnitt
71: Einschnitt
72: Pfeil
73: Eckbereich
74: Eckbereich
75: Blechabschnitt
76: Blechabschnitt
77: Schweißpunkt
78: Schweißnaht
80: Verschlusselement
81: Verschlusselement
82: Abschnitt
83: Abschnitt
84: weiterer Abschnitt
85: weiterer Abschnitt
86: Lasche
87: Lasche
88: Lasche
89: Lasche
90: Verstärkungselement
91: Einfügstelle
92: ebener Teil
93: Lasche
94: Lasche
95: Lasche
200: Ummantelungselement
201: kleiner eingezogener Bereich

Claims

Stoßfängervorrichtung (1) zur Verwendung im Front- und/oder Heckbereich eines Fahrzeugs, enthaltend einen Querträger (2) mit einer zumindest einseitig offenen Querträgerprofilschale (20), wobei der Querträger (2) an den Längsträgern (3,4) des Fahrzeugs über zumindest ein im Endbereich vorgesehenes, an dem Querträger (2) einteilig angeformtes Deformationselement (21,22,24,25) befestigbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Deformationselement (21,22,24,25) endseitig einteilig als Verlängerung der Querträgerprofilschale (20) an diese als Schalenelement angeformt und von dieser abgewinkelt ist.
Stoßfängervorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querträgerprofilschale (20) im Querschnitt im Wesentlichen c-förmig ist mit einer zu den Längsträgern weisenden offenen Seite und nach außen weisenden geschlossenen Seiten.
Stoßfängervorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Verschlusselement (80,81) zum Erzeugen eines geschlossenen Profilquerschnitts des Schalenelements des oder der Deformationselemente (21,22,24,25) vorgesehen ist.
Stoßfängervorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (80,81) einen in den Profilquerschnitt der Querträgerprofilschale (20) außerhalb des zumindest einen angeformten Deformationselements (21,22,24,25) eingreifenden Abschnitt (84,85) aufweist.
Stoßfängervorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der in die Querträgerprofilschale eingreifende Abschnitt (84,85) des Verschlusselements (80,81) als Widerlager für eine Abschleppeinrichtung (8) verwendbar ist.
Stoßfängervorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Verstärkungselement (90) zum Einfügen in die Querträgerprofilschale (20) vorgesehen ist, insbesondere ein geformtes Blechelement.
Stoßfängervorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das angeformte Deformationselement (21,22) so bemessen ist, dass es in den jeweiligen Längsträger (3,4) des Fahrzeugs einfügbar und in Richtung quer zu der Längserstreckung des Längsträgers (3,4) an diesem befestigbar oder befestigt ist.
Stoßfängervorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das angeformte Deformationselement (24,25) mit einer Befestigungsvorrichtung, insbesondere einem Befestigungsflansch (26,27), zum frontseitigen Befestigen an dem Längsträger (3,4) versehen ist.
Stoßfängervorrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsvorrichtung (26,27) fest mit dem Deformationselement (24,25) und lösbar mit dem Längsträger (3,4) verbindbar ist, insbesondere an dem Deformationselement (24,25) angeschweißt oder angelötet und mit dem Längsträger (3,4) über eine Schraubverbindung (29) verbunden ist.
Stoßfängervorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des angeformten Deformationselements (21,22,24,25) zumindest ein auskragendes Anschlagelement (6) zum Erzeugen eines Anschlags für den Längsträger (3,4) beim Einfügen in diesen vorgesehen ist.
Stoßfängervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (80,81) zumindest ein auskragendes Anschlagelement zum Bilden eines Anschlags für den Längsträger (3,4) aufweist, insbesondere mit zumindest einer auskragenden Verprägung (6) versehen ist.
Stoßfängervorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querträgerprofilschale (20) und das Schalenelement des zumindest einen Deformationselements (21,22,24,25) aus einem Metall und/oder einem Faserverbundwerkstoff, insbesondere aus Stahl, Aluminium, einem faserverstärkten Kunststoff, insbesondere GFK, oder einem anderen Werkstoff mit ausreichender Festigkeit besteht.
Stoßfängervorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ummantelungselement (200) zum Ummanteln der Querträgerprofilschale (20) vorgesehen ist.
Stoßfängervorrichtung (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Ummantelungselement (200) aus einem Werkstoff ausreichender Festigkeit, insbesondere einem faserverstärkten Kunststoff, insbesondere GFK, besteht.
Stoßfängervorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Deformationselements (21,22,24,25) durch Variation der Breite des Blechzuschnitts oder Blechcoils zum Erzeugen der Querträgerprofilschale (20) und der angeformten Schale des oder der Deformationselemente (21,22,24,25) variierbar ist.
Verfahren zum Herstellen einer Stoßfängervorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Blechzuschnitt zu einer Querträgerprofilschale (20) geformt und zumindest einseitig endseitig ein Abschnitt der Querträgerprofilschale zum Ausbilden eines angeformten Deformationselements (21,22,24,25) von der Querträgerprofilschale (20) abgewinkelt wird.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Abwinkeln des das Deformationselement (21,22,24,25) bildenden Abschnitts der Querträgerprofilschale im Abwinkel- oder Eckbereich (73,74) ein Abwinkeln erleichternde Einschnitte (70,71) vorgesehen werden.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der das Deformationselement (21,22,24,25) bildende Abschnitt in dem durch das Abwinkeln gebildeten, an die übrige Querträgerprofilschale (20) angrenzenden Eckereich (73,74) mit dieser fest verbunden wird, insbesondere durch Verschweißen, Löten oder eine andere eine feste Verbindung ermöglichende Verbindungsart.
Verfahren nach Anspruch 16, 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der das jeweilige Deformationselement (21,2,24,25) bildende Schalenabschnitt der Querträgerprofilschale mit einem in Längsrichtung des Deformationselements angeordneten Verschlusselement (80,81) zum Erzeugen eines geschlossenen Profilquerschnitts geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlusselemente (80,81) zweier endseitig an einer Querträgerprofilschale angeordneter Deformationselemente (21,22,24,25) zueinander weisend angeordnet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein der Profilquerschnittform der Querträgerprofilschale (20) entsprechendes Verstärkungselement (90) innerhalb der Querträgerprofilschale (20) angeordnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19, 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (80,81) und/oder das Verstärkungselement (90) mit dem das Deformationselement (21,22,24,25) bildenden Abschnitt der Querträgerprofilschale (20) fest verbunden wird, insbesondere durch Verschweißen, Punktschweißen (77), Nieten oder eine andere Verbindungsart.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Deformationselemente (21,22) in die Längsträger (3,4) eingeschoben und mit diesen mittels einer Befestigungseinrichtung (5) verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass Befestigungseinrichtung eine oder mehrere Schrauben (5) sind, die quer zur Längserstreckung der Längsträger (3,4), insbesondere im Wesentlichen in senkrechter Ausrichtung, angeordnet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Querträgerprofilschale (20) zumindest im Bereich zwischen den beiden endseitigen Deformationselementen (21,22,24,25) zumindest teilweise mit einem die Frontfläche der Querträgerprofilschale vergrößernden Ummantelungselement (200) ummantelt wird.
Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Ummantelungselement (200) die Querträgerprofilschale (20) im Wesentlichen auf drei Seiten umgebend angeordnet wird.