DE102004046585B4 - Stoßfängervorrichtung - Google Patents
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Abstract
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 im Endbereich vorgesehene, an dem Querträger einteilig angeformte Deformationselemente befestigbar ist, und die Deformationselemente endseitig einteilig als Verlängerung der Querträgerprofilschale an diese als Schalenelement angeformt und von dieser abgewinkelt und Verschlusselemente zum Erzeugen eines geschlossenen Profilquerschnitts des Schalenelements der Deformationselemente vorgesehen sind, 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 derDE 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 derDE 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 gewandt 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. - Aus der
DE 197 44 274 A1 ist ein Stoßfänger mit einem Stoßfängerträger aus einem gebogenen Strangpressprofil bevorzugt aus Aluminium bekannt. - 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 der Querträger und die einteilig geformten Deformationselemente nach innen einseitig offen sind und die Verschlusselemente an der Innenseite des Querträgers zueinander weisend angeordnet sind.
- Für ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 22 wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass ein Blechzuschnitt zu einer nach innen offenen Querträgerprofilschale geformt und endseitig Abschnitte der Querträgerprofilschale zum Ausbilden der angeformten Deformationselemente von der Querträgerprofilschale abgewinkelt werden und der das jeweilige Deformationselement bildende, nach innen offene Schalenabschnitt der Querträgerprofilschale mit einem in Längsrichtung des Deformationselements und an seiner Innenseite sowie zueinander weisend angeordneten Verschlusselement zum Erzeugen eines geschlossenen Profilquerschnitts geschlossen 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 vier 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 derDE 195 11 868 A1 möglich ist. Gegenüber dem Aufbau der Stoßfängervorrichtung nachDE 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 nachDE 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 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.
- Das Verschlusselement wird bevorzugt fest mit dem das Deformationselement bildenden Abschnitt der Querträgerprofilschale verbunden, insbesondere durch Verschweißen, Punktschweißen, Nieten oder eine andere Verbindungsart. Wie genannt, 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 Langsträger- und Deformationselemente, insbesondere 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 Deformationselements aus einem Metall und/oder einem Faserverbundwerkstoff, insbesondere aus Stahl, Aluminium, einem faserverstärkten Kunststoff, insbesondere GFK.
- 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 Doformationselemente 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 fast 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 auf drei Seiten umgebend angeordnet. Das Ummantelungselement besteht vorteilhaft aus 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 gemäß1 , -
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 gemäß4 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 gemäß5 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 Stoßfängervorrichtung1 mit einem Querträger2 und zwei Längsträgern3 ,4 . Der Querträger ist aus einer Querträgerprofilschale20 gebildet. An seinen beiden Enden ist der Querträger abgewinkelt. Dort ist jeweils ein Deformationselement21 ,22 angeformt. Die beiden Deformationselemente sind in offene Enden30 ,40 der beiden Längsträger eingefügt. Die Deformationselemente sind in den Längsträgerenden durch Schraubbolzen5 befestigt. Diese sind quer zur Längserstreckung der Längsträger und Deformationselemente angeordnet und durch Löcher23 ,31 ,41 in dem jeweiligen Längsträger und dem Deformationselement gesteckt und auf den Außenseiten der Längsträgerenden gesichert. Durch Vorsehen der jeweils zwei Befestigungsschrauben bzw. Schraubbolzen5 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 Elemente6 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 Schraubbolzen5 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 auf6 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 Befestigungsflansche26 ,27 an den beiden Deformationselementen24 ,25 vorgesehen werden. Die Befestigungsflansche sind an den stirnseitigen Endflächen der beiden Deformationselemente angefügt, insbesondere dort angeschweißt oder angelötet. Die Befestigungsflansche26 ,27 weisen jeweils drei Löcher28 und darin eingefügte Befestigungsschrauben29 zum Befestigen an entsprechenden Einrichtungen, wie z. B. einem Befestigungsflansch oder dergleichen, auf. Die beiden Deformationselemente24 ,25 sind kürzer ausgebildet als bei der Ausführungsform nach1 . Sie können allerdings auch die gleiche Länge wie die Deformationselemente nach1 aufweisen oder auch länger als diese ausgebildet sein. Die Längen der Deformationselemente können, wie in8 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 und5 ist ein Verfahren zum Herstellen des mit angeformten Deformationselementen21 ,22 versehenen Querträgers2 ersichtlich. Hierbei wird zunächst eine Querträgerprofilschale20 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 Deformationselemente21 ,22 vorgesehenen Abschnitte durch Vorsehen von Einschnitten70 ,71 abgeteilt. Diese Einschnitte sind keine vollständig durchgehenden Schnitte, d. h. sie trennen die Deformationselemente nicht vollständig von dem übrigen Querträger2 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 in5 gezeigte Form des Querträgers2 mit angeformten Deformationselementen21 ,22 . Im jeweiligen Eckbereich73 ,74 liegen nun die Einschnitte flankierende Blechabschnitte75 ,76 übereinander. - Nach dem Abwinkeln der Deformationselemente werden diese mit Verschlusselementen
80 ,81 versehen, wie in der Explosionsansicht in6 zu sehen. Die Verschlusselemente80 ,81 sind bereits mit den auskragenden Elementen6 in Form von Verprägungen versehen. Die Form der Verschlusselemente ist so ausgebildet, dass diese einen Abschnitte82 ,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 derDE 103 07 974 A1 offenbart wird. - Die Verschlusselemente weisen einen weiteren Abschnitt
84 ,85 auf, mit dem sie in das Profil der Querträgerprofilschale20 eingefügt werden. Beide Abschnitte82 ,84 bzw.83 ,85 weisen jeweils zwei flankierende Laschen86 ,87 ,88 ,89 auf, über die sie in den Deformationselementen befestigt werden können. Die Laschen86 ,87 an des Abschnitten82 ,83 sind zu dem angeformten Deformationselement hin gerichtet, wohingegen die Laschen88 ,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 nach7 zu entnehmen. Die einzelnen Schweißpunkte77 sind dort durch Kreuzchen angedeutet. Zusätzlich wird eine Schweißnaht78 im Bereich der Blechabschnitte75 ,76 vorgesehen, um den jeweiligen Eckbereich in seiner Winkelform zu fixieren. - Wie der Explosionsansicht in
6 weiter zu entnehmen ist, wird ein Verstärkungselement90 in das Profil des Querträgers2 bzw. von dessen Querträgerprofilschale20 eingefügt. Die Stelle der Einfügung ist mit dem Bezugszeichen91 bezeichnet und liegt etwa in der Mitte der Längserstreckung des Querträgers. Das Verstärkungselement90 weist einen im Wesentlichen ebenen Teil92 und drei Laschen93 ,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 Verschlusselement81 eine Abschleppeinrichtung in Form einer Abschleppöse8 befestigt sein. Diese ragt entweder durch die Querträgerprofilschale hindurch oder erstreckt sich unterhalb von dieser. - Die
9 und10 zeigen Skizzen von Stoßfängervorrichtungen1 im seitlichen Querschnitt. Hierbei liegt die Querträgerprofilschale20 in9 in einer Stoßfängerschale10 . Die Stoßfängerschale weist eine unregelmäßige Form auf und ist sehr viel größer ausgebildet als die Querträgerprofilschale. Beide weisen jedoch einen kleinen etwas eingezogenen Bereich11 bzw.201 auf, wobei diese beiden Bereiche ineinander liegen. - Vor der Frontseite
12 der Stoßfängerschale ist ein Testkörper110 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 Bereich11 ,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.
- Bezugszeichenliste
-
- 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 (33)
- 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 im Endbereich vorgesehene an dem Querträger (2 ) einteilig angeformte Deformationselemente (21 ,22 ,24 ,25 ) befestigbar ist, wobei die Deformationselemente (21 ,22 ,24 ,25 ) endseitig einteilig als Verlängerung der Querträgerprofilschale (20 ) an diese als Schalenelement angeformt und von dieser abgewinkelt und Verschlusselemente (80 ,81 ) zum Erzeugen eines geschlossenen Profilquerschnitts des Schalenelements der Deformationselemente (21 ,22 ,24 ,25 ) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (2 ) und die einteilig angeformten Deformationselemente (21 ,22 ,24 ,25 ) nach innen einseitig offen sind und die Verschlusselemente (80 ,81 ) an der Innenseite des Querträgers (2 ) zueinander weisend angeordnet sind. - Stoßfängervorrichtung (
1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querträgerprofilschale (20 ) im Querschnitt c-förmig ist mit einer zu den Längsträgern weisenden offenen Seite und nach außen weisenden geschlossenen Seiten. - Stoßfängervorrichtung (
1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (80 ,81 ) einen in den Profilquerschnitt der Querträgerprofilschale (20 ) außerhalb des angeformten Deformationselements (21 ,22 ,24 ,25 ) eingreifenden Abschnitt (84 ,85 ) aufweist. - Stoßfängervorrichtung (
1 ) nach Anspruch 3, 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. - Stoßfängervorrichtung (
1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (90 ) ein geformtes Blechelement ist. - 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 zum frontseitigen Befestigen an dem Längsträger (3 ,4 ) versehen ist. - Stoßfängervorrichtung (
1 ) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsvorrichtung ein Befestigungsflansch (26 ,27 ) ist. - Stoßfängervorrichtung (
1 ) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsvorrichtung (26 ,27 ) fest mit dem Deformationselement (24 ,25 ) und lösbar mit dem Längsträger (3 ,4 ) verbindbar ist. - Stoßfängervorrichtung (
1 ) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsvorrichtung (26 ,27 ) 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 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (80 ,81 ) zumindest ein auskragendes Anschlagelement zum Bilden eines Anschlags für den Längsträger (3 ,4 ) aufweist. - Stoßfängervorrichtung (
1 ) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (80 ,81 ) 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 Deformationselements (21 ,22 ,24 ,25 ) aus einem Metall und/oder einem Faserverbundstoff besteht. - Stoßfängervorrichtung (
1 ) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Querträgerprofilschale (20 ) und das Schalenelement aus Stahl, Aluminium oder einem faserverstärkten Kunststoff besteht. - Stoßfängervorrichtung (
1 ) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass faserverstärkter Kunststoff GFK ist. - Stoßfängervorrichtung (
1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ummantelungselement (200 ) zum Ummanteln der Querträgerprofilschale (20 ) vorgesehen ist. - Stoßfängervorrichtung (
1 ) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Ummantelungselement (200 ) aus einem faserverstärkten Kunststoff besteht. - Stoßfängervorrichtung (
1 ) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass faserverstärkter Kunststoff GFK ist. - 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, wobei ein Blechzuschnitt zu einer nach innen offenen Querträgerprofilschale (20 ) geformt und – endseitig Abschnitte der Querträgerprofilschale zum Ausbilden der angeformten Deformationselemente (21 ,2 ,24 ,25 ) von der Querträgerprofilschale (20 ) abgewinkelt werden und – der das jeweilige Deformationselement (21 ,22 ,24 ,25 ) bildende, nach innen offene Schalenabschnitt der Querträgerprofilschale mit einem in Längsrichtung des Deformationselements und an seiner Innenseite sowie zueinanderweisend angeordneten Verschlusselement (80 ,81 ) zum Erzeugen eines geschlossenen Profilquerschnitts geschlossen wird. - Verfahren nach Anspruch 22, 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 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass der das Deformationselement (
21 ,22 ,24 ,25 ) bildende Abschnitt in dem durch das Abwinkeln gebildeten, an die übrige Querträgerprofilschale (20 ) angrenzenden Eckbereich (73 ,74 ) mit dieser fest verbunden wird. - Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung durch Verschweißen, Löten oder eine andere eine feste Verbindung ermöglichende Verbindungsart erfolgt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein der Profilquerschnittform der Querträgerprofilschale (
20 ) entsprechendes Verstärkungselement (90 ) innerhalb der Querträgerprofilschale (20 ) angeordnet wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 26, 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. - Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung durch Verschweißen, Punktschweißen (
77 ), Nieten erfolgt. - Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 27, 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 29, dadurch gekennzeichnet, dass Befestigungseinrichtung eine oder mehrere Schrauben (
5 ) sind, die quer zur Längserstreckung der Längsträger (3 ,4 ) angeordnet werden. - Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder mehrere Schrauben (
5 ) in senkrechter Ausrichtung angeordnet werden. - Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 31, 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 32, dadurch gekennzeichnet, dass das Ummantelungselemente (
200 ) die Querträgerprofilschale (20 ) auf drei Seiten umgebend angeordnet wird.
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