DE102007039211A1

DE102007039211A1 - Stoßfänger für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE102007039211A1
Application number: DE102007039211A
Authority: DE
Inventors: Uwe Stein; Maik Rammoser; Herbert Hanstein
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2007-08-20
Filing date: 2007-08-20
Publication date: 2009-02-26

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stoßfänger für Kraftfahrzeuge, der einen hohlprofilförmigen Querträger und ein daran angeordnetes Deformationselement aufweist. Erfindungsgemäß weist das zwischen sich und dem Querträger (2) einen Hohlraum als Deformationsraum (A) einschließende Deformationselement (4) eine gegenüber einer Querträger-Wandstärke geringere Deformationselement-Wandstärke auf.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stoßfänger für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Einen derartigen Stoßfänger zeigt beispielsweise die DE 101 43 532 A1 . Dabei ist auf den Querträger des Stoßfängers ein im Querschnitt brückenförmiges Deformationselement aus Schaumstoff aufgesetzt, um einen verbesserten Fußgängerschutz bei Kollisionen sicherzustellen. Die hohe Nachgiebigkeit des Deformationselementes wird u. a. dadurch erzielt, dass zwischen dem brückenförmigen Deformationselement und dem hohlprofilförmigen Querträger ein Zwischenraum vorgesehen wird.
Durch die US 5,727,826 A1 ist ferner ein Stoßfänger bekannt, dessen hohlprofilförmiger Querträger durch vertikale und horizontale Zwischenwände zwei hintereinander geschaltete Deformationsbereiche bildet, die eine im Wesentlichen gleiche Wandstärke aufweisen. Der Querträger ist im Extrusionsverfahren einstückig aus einer Aluminiumlegierung hergestellt. Ein derartiger Stoßfänger ist insgesamt sehr steif ausgebildet.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Stoßdämpfer zu schaffen, der neben einem ausgezeichneten Fußgängerschutz bei Kollisionen fertigungstechnisch günstig und mit vermindertem Teileaufwand realisierbar ist.
Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass das im fertig montierten bzw. fertig hergestellten Zustand zwischen sich und dem Querträger einen Deformationshohlraum einschließende Deformationselement als ganzes gesehen gegenüber dem Querträger mit einer wesentlich dünneren Wand- und damit Materialstärke, bevorzugt aus einem extrem dünnwandigen Metall, hergestellt und an dem Querträger angeordnet oder befestigt ist, so dass ein wenigstens zweikammriger Aufbau geschaffen wird. Dadurch kann mit baulich einfachen Mitteln ein Stoßfängerquerträger geschaffen werden, der neben einer optimiert ausgebildeten steifen Crashstruktur (Querträger) gleichzeitig einen aufprallweichen Fußgängerschutz mittels des Deformationsprofils zur Verfügung stellt.
Besonders vorteilhaft sind hierzu der Querträger und das Deformationselement einstückig im Extrusionsverfahren aus Leichtmetall, insbesondere aus Aluminium, hergestellt; das Profil kann hierzu besonders vorteilhaft mittels einer einzigen Spritzscheibe gebildet sein.
Der Querschnitt des Deformationselementes ist zur Ausbildung des Deformationshohlraumes einseitig offen ausgebildet, insbesondere U-förmig oder hutförmig, und im Querschnitt gesehen mit den freien Schenkelenden an einem zugeordneten Wandbereich des Querträgers aufgesetzt, befestigt oder angeordnet.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die Wandstärke des Deformations-elementes zwischen 0,2 mm und 0,8 mm betragen, während die Wandstärke des Querträgers in üblicher Weise und entsprechend den einschlägigen technischen Anforderungen mehrere Millimeter betragen kann, z. B. zwischen 3 bis 6 mm liegt.
Des weiteren wird vorgeschlagen, dass sich das Deformationselement über die gesamte Länge des Querträgers (= Breite des Kraftfahrzeuges) bis zu seitlichen, mit einer Rahmenstruktur des Kraftfahrzeuges verbindbaren Trägerelementen erstreckt und somit durchgehend gezielt wirksam ist.
Die im montierten Zustand des Stoßfängers im Wesentlichen horizontal verlaufenden Querwände des Deformationselementes bzw. des Querträgers können in Längserstreckungsrichtung des Stoßfängers gesehen zumindest bereichsweise mit einer Profilierung, insbesondere einem deformationsfördernden Wandprofil versehen sein. Diese Profilierung könnte grundsätzlich auch in Form einer Ausnehmung gestaltet sein. Besonders bevorzugt ist die Profilierung jedoch durch eingezogene, eingewölbte oder wellenförmige Profilierungen gebildet, mit denen das Deformationsverhalten in einer gewünschten Weise beeinflusst und/oder unterstützt werden kann. Besonders bevorzugt ist hierbei vorgesehen, dass diese Profilierungen lediglich an den bezogen auf die Längsmitte gegenüberliegenden Endbereichen des Querträgers und/oder Deformationselementes vorgesehen sind, d. h. in den zur Fahrzeugseite hin übergehenden Endbereichen, wodurch eine besonders bevorzugte und gezielte Beeinflussung des Deformationsverhaltens des Stoßfängerquerträgers sowohl bei einem Fußgängeraufprall als auch bei einer anderen Crashsituation zur Verfügung gestellt werden kann. D. h., dass bei stärkeren Crashbedingungen auch der Querträger gezielt in das Deformationsverhalten des gesamten Stoßfängers mit einbezogen werden kann. Besonders bevorzugt nimmt hierbei die Breite des Deformationselementes und/oder Querträgers von einem mittleren Bereich des Stoßfängers ausgehend nach seitlich außen ab, und zwar insbesondere stetig ab.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausgestaltung hierzu, kann zudem vorgesehen sein, dass die Tiefe des Wandprofils insbesondere der Einwölbung der Querwände, des Querträgers und/oder des Deformationselementes vom der Längsmitte des Stoßfängers benachbarten Bereich nach seitlich außen zunimmt. Auch dies trägt insgesamt dazu bei, wie die Profilierung in diesen seitlichen Endbereichen insgesamt, dass ein mittlerer, unprofilierter Stoßfängerbereich insgesamt aufprallhärter ausgestaltet ist, als die sich hier nach außen hin anschließenden seitlichen Endbereiche des Querträgers.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Deformationselement einen sich im montierten Zustand vom Querträger weg nach vorne verjüngenden kegelstumpfförmigen Querschnitt oder einen rechteckförmigen Querschnitt aufweist. Derartige Querschnittsformen sind besonders einfach herstellbar, insbesondere im Extrusionsverfahren und stellen einen besonders deformationsgünstigen Querschnitt zur Verfügung.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Querträger das Deformationselement im Querschnitt gesehen in Hochachsenrichtung überragt, wodurch ein insgesamt kompakter, mit wenig Materialaufwand ausgebildeter Fußgängerschutz-Querträger in Form des Deformationselementes zur Verfügung gestellt wird.
Durch die Ausbildung als Extrusionsprofil bedingt, sind sowohl der Querträger als auch das Deformationselement bevorzugt in Längserstreckungsrichtung gesehen an beiden Enden offene Profile.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt in:
1 in raumbildlicher Darstellung einen Stoßfänger für Kraftfahrzeuge, mit seitlichen Trägerelementen, einem hohlprofilförmigen Querträger und einem vorgeschalteten Deformationselement;
2 einen Vertikalschnitt gemäß Linie II-II der 1 durch den Stoßfänger im mittleren Bereich; und
3 einen weiteren Vertikalschnitt gemäß Linie III-III der 1 durch den Stoßfänger in einem seitlichen Bereich.
In den 1 bis 3 ist ein Stoßfänger 1 für ein Personenkraftfahrzeug (PKW) dargestellt, der sich im wesentlichen aus einem hohlprofilförmigen Querträger 2, zwei seitlichen, am Querträger 2 durch Schweißverbindungen befestigten Trägerelementen 3 und einem ebenfalls hohiprofilförmigen Deformationselement 4 zusammensetzt.
Mittels der seitlichen, konsolenförmigen Trägerelemente 3 ist der Stoßfänger 1 z. B. über nicht dargestellte Schraubverbindungen mit der Rahmenstruktur bzw. dem Vorbau oder der Heckpartie des Kraftfahrzeuges in an sich bekannter Weise fest verbunden. Beispielsweise kann die Anbindung im Bereich am Vorbau oder an der Heckpartie ausgebildeter Längsträger (nicht dargestellt) erfolgen.
Der Querträger 2 (vgl. 2 und 3) ist im wesentlichen rechteckförmig ausgebildet, mit einer mit den Trägerelementen 3 fest verbundenen, vertikalen Rückwand 2a, einer ebenfalls vertikal verlaufenden Vorderwand 2b und etwa horizontal verlaufenden, übereinander liegenden Querwänden 2c. Die Wandstärke des Querträgers 2 beträgt durchgehend mehrere Millimeter.
An den Querträger 2 ist materialeinheitlich das Deformationselement 4 angeformt, das sich im wesentlichen aus einer vertikal verlaufenden Vorderwand 4a und zwei übereinander liegenden, horizontal verlaufenden Querwänden 4b zusammensetzt. Die vertikale Vorderwand 2b des Querträgers bildet somit quasi die Rückwand des Deformationselementes 4. Ferner erstreckt sich das Deformationselement 4 wie aus 1 ersichtlich über die gesamte Länge des Querträgers 2 bis zu den seitlichen Trägerelementen 3.
Der Querträger 2 und das Deformationselement 4 weisen jeweils in einem mittleren Bereich A (vgl. 1 und 2) eine größere Breite B1, B2 auf als in seitlichen Bereichen B (vgl. 1 und 3; Breite b₁, b₂).
Des weiteren sind deren horizontal verlaufende Querwände 2c, 4b im mittleren Bereich A geradlinig ohne Verformungen ausgebildet, während die Querwände 2c, 4b in den seitlichen Bereichen B mit in die Hohlräume einragenden, wellenförmigen Verformungen 2d, 4c versehen sind, die die Nachgiebigkeit des Deformationselementes 4 und bei stärkeren Kollisionen zusätzlich des Querträgers 2 entsprechend erhöhen. Die Verformungen 2d, 4c verlaufen jeweils nutförmig sowie ggf. nach außen zu tiefer werdend (t₁, t₂), und zwar beginnend an den mittleren Bereichen A bis zu den seitlichen Trägerelementen 3.
Der mittlere Bereich A und die seitlichen Bereiche B des Querträgers 2 und des Deformationselementes 4 betragen jeweils etwa ein Drittel der Gesamtlänge bzw. der Breite des Kraftfahrzeuges.
Der beschriebene Stoßfänger 1 ist einstückig im Extrusionsverfahren aus Leichtmetall bzw. bevorzugt einer Aluminiumlegierung hergestellt. Das Profil ist dabei aus einer Spritzscheibe gebildet und anschließend entsprechend verformt.
Wie aus den 2 und 3 ersichtlich ist, ist die Wandstärke des Deformationselementes 4 extrem dünn ausgeführt und beträgt zwischen 0,2 und 0,8 mm, während die Wandstärke des Querträgers 2 mit mehreren Millimetern stärker ausgeführt und an die tragende Struktur des Vorbaues oder der Heckpartie des Kraftfahrzeuges angepasst ist.
Durch die nach seitlich außen abnehmende Breite des Querträgers 2 und des Deformationselementes 4 wird eine in der Draufsicht gesehen gekrümmte Ausbildung des Stoßfängers 1 geschaffen, die u. a. eine ästhetische Außengestaltung des Kraftfahrzeuges berücksichtigt.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt.
So können die beschriebenen Querwände 2c und/oder 4b des Querträgers 2 bzw. des Deformationselementes 4 im mittleren Bereich A gegenüber einer Horizontalen auch schräg geneigt gestaltet sein. Ferner können in den besagten Querwänden und ggf. auch in den vertikalen Wänden 4a, 2a, 2b materialschwächende Ausnehmungen (nicht dargestellt) vorgesehen sein, um das Deformationsverhalten sowohl des Deformationselementes 4 als auch des Querträgers 2 entsprechend zu beeinflussen.
Die deformationsfördernden Verformungen 4c, 2d können des weiteren auch stufenförmig, mäanderförmig, etc. ausgeführt sein. Ferner kann das Hohlprofil des Querträgers 2 und/oder des Deformationselementes 4 abweichend von den dargestellten Rechteckprofilen oval, halbkreisförmig, kreisförmig, pyramidenförmig, rautenförmig, etc. gestaltet sein.
Schließlich könnte ggf. das Deformationselement 4 bei nicht einstückiger Ausbildung des Stoßfängers 1 auch an dem Querträger 2 befestigt sein, z. B. unlösbar durch Schweißverbindungen oder lösbar mittels Schraub- oder Nietverbindungen.

1: Stoßfänger
2: Querträger
2a: vertikale Rückwand
2b: vertikale Vorderwand
2c: horizontale Querwände
2d: Verformungen
3: Trägerelemente
4: Deformationselement
4a: vertikale Vorderwand
4b: horizontale Querwände
4c: Verformungen
A: mittlerer Stoßfängerbereich
B: seitliche Stoßfängerbereiche
B₁, B₂: Breite
b₁, b₂: Breite
t₁, t₂: Tiefe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10143532 A1 [0002]
- US 5727826 A1 [0003]

Claims

Stoßfänger für Kraftfahrzeuge, der einen hohlprofilförmigen Querträger und ein daran angeordnetes Deformationselement, insbesondere ein Fußgängerschutz-Deformationselement aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das gesamte, zwischen sich und dem Querträger (2) wenigstens einen Hohlraum als Deformationsraum (A) einschließende Deformationselement (4) eine gegenüber einer Querträger-Wandstärke geringere Deformationselement-Wandstärke aufweist.
Stoßfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Deformationselement (4) einen einseitig offenen, insbesondere U-förmigen oder hutförmigen, Querschnitt aufweist dergestalt, dass das Deformationselement (4) mit der offenen Seite dem Querträger (2) zugewandt an diesem angeordnet ist.
Stoßfänger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (2) und das Deformationselement (4) als Mehrkammerprofil, insbesondere als Zweikammerprofil einstückig im Extrusionsverfahren hergestellt sind, insbesondere aus einem Metall-Werkstoff, bevorzugt aus einem Leichtmetall-Werkstoff, höchst bevorzugt aus Aluminium.
Stoßfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke des Deformationselementes (4) zwischen 0,2 mm und 0,8 mm beträgt.
Stoßfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke des Querträgers (2) zwischen 3 bis 6 mm beträgt.
Stoßfänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Deformationselement (4) über die gesamte Länge des Querträgers (2) bis zu seitlichen Trägerelementen (3) erstreckt, über die der Stoßfänger mit einer Rahmenstruktur des Kraftfahrzeugs verbindbar ist.
Stoßfänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die im montierten Zustand des Stoßfängers im Wesentlichen horizontal verlaufenden Querwände (4b), insbesondere die etwa vertikal verlaufende Vorderwand (4a) des Deformationselementes (4) mit einer dem Deformationselement (4) zugewandten Vorderwand (2b) des Querträgers (2) verbindenden Querwände (4b), zumindest bereichsweise mit einem deformationsfördernden Wandprofil (4c), insbesondere in Form eines eingezogenen oder eingewölbten oder wellenförmigen Profilbereichs, versehen sind.
Stoßfänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im montierten Zustand des Stoßfängers im Wesentlichen horizontal verlaufenden Querwände (2c), insbesondere die etwa vertikal verlaufende Vorderwand (2b) des Querträgers (2) mit einer Rückwand (2a) des Querträgers (2) verbindenden Querwände (2c), in Längserstreckungsrichtung gesehen zumindest bereichsweise mit einem deformationsfördernden Wandprofil (2d), insbesondere in Form eines eingezogenen oder eingewölbten oder wellenförmigen Profilbereichs, versehen sind.
Stoßfänger nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Wandprofil, bezogen auf die Längsmitte an gegenüberliegenden Endbereichen, vorzugsweise symmetrisch zur Längsmitte, ausgebildet ist.
Stoßfänger nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe (t) des Wandprofils (2d, 4c), insbesondere der Einwölbung, des Querträgers (2) und/oder des Deformationselementes (4) vom der Längsmitte des Stoßfängers benachbarten Bereich nach seitlich außen zunimmt.
Stoßfänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (B, b) des Deformationselementes (4) und/oder des Querträgers (2) von einem mittleren Bereich (A) ausgehend nach seitlich außen abnimmt, insbesondere stetig abnimmt, insbesondere zu beiden Seiten hin in gleicher Weise stetig abnimmt.
Stoßfänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Deformationselement (4) einen sich im montierten Zustand vom Querträger (2) weg nach vorne verjüngenden kegelstumpfförmigen Querschnitt oder einen rechteckförmigen Querschnitt aufweist.
Stoßfänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (2) das Deformationselement (4) im Querschnitt gesehen beidseitig in Hochachsenrichtung überragt.
Stoßfänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (2) und/oder das Deformationselement (4) in Längserstreckungsrichtung gesehen an beiden Enden als offene Profile ausgebildet sind.