DE102013200073A1

DE102013200073A1 - Stoßfängerträger

Info

Publication number: DE102013200073A1
Application number: DE102013200073.1A
Authority: DE
Inventors: Edward Schleichert; Oliver Kostka
Original assignee: Magna International Inc
Current assignee: Magna International Inc
Priority date: 2012-09-03
Filing date: 2013-01-04
Publication date: 2014-03-06
Also published as: US9180759B2; US9180760B2; US20140077522A1; US20140062133A1; CA2829498A1

Abstract

Es wird ein Stoßfängerträger für eine Kraftfahrzeugkarosserie vorgeschlagen, der aus einem ersten Profil mit einer dreidimensionalen Struktur und einem zweiten Bauteil, das das erste Profil räumlich verschließt, besteht. Die beiden Bauteile weisen überlappende Flächen auf, die zum Verschweißen dienen, wobei dass das Verschweißen durch Kondensator-Impulsschweißen erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stoßfängerträger für eine Kraftfahrzeugkarosserie, aus einem ersten Profil mit einer dreidimensionalen Struktur und einem zweiten Bauteil, das das erste Profil räumlich verschließt, besteht.
Stand der Technik
Stoßfängerträger der in Rede stehenden Art werden in einer Kraftfahrzeugkarosserie eingesetzt. Wesentlich für den erfindungsgemäßen Stoßfängerträger ist lediglich, dass dieser bezogen auf die Richtung eines zu erwartenden Aufpralls, die im Wesentlichen quer zur Längserstreckung des Stoßfängerträgers liegt, einen wirksamen Schutz des Innenraums der Kraftfahrzeugkarosserie bietet und eine Anbindung an das zugehörige Strukturbauteil der Kraftfahrzeugkarosserie ermöglicht.
Im Sinne des Leichtbaus im modernen Fahrzeugbau übernimmt der Stoßfängerträger nicht nur die Energieaufnahme bei Crashbeanspruchung, sondern trägt im Fahrbetrieb auch zur Strukturaussteifung bei. Dazu ist der Stoßfängerträger biege- und torsionssteif mit den Längsträgern der Fahrzeugstruktur verbunden. Die Geometrie des Trägers wird durch Steifigkeitsanforderungen und durch ein hohes Energieaufnahmevermögen bei möglichst geringem Gewicht und akzeptablen Fertigungskosten bestimmt. Die Anforderungen an das Energieaufnahmevermögen werden durch versicherungstechnische, gesetzliche und herstellerspezifische Vorschriften bestimmt. Es ist bereits bekannt, als Stoßfängerträger für eine Kraftfahrzeugkarosserie ein Hohlprofilteil aus Stahl oder Aluminium zu verwenden, wobei ausgehend von einem Rohr das Hohlprofilteil als ein eine hohe Festigkeit, Zähigkeit und Verformungsarbeit aufweisendes einteiliges Stahlprofil ausgebildet ist, dessen Endbereiche zur Befestigung am Strukturbauteil, insbesondere in der Kraftfahrzeugtür, lappenartig ausgebildet sind ( DE 41 33 144 A1 ). Das Rohr kann einen runden oder auch einen ovalen, also ellipsenförmigen Querschnitt aufweisen. Ggf. können auch zwei Rohre bezogen auf die Richtung eines zu erwartenden Aufpralls nebeneinander angeordnet sein. Ein Stoßfängerträger für eine Kraftfahrzeugkarosserie mit zwei bezogen auf die Richtung eines zu erwartenden Aufpralls nebeneinander angeordneten Rohrprofilen ist in fertigungstechnischer Hinsicht bereits weiter ausgebildet worden dergestalt, dass beide Rohrprofile einstückig aus einem durch ein Rollformverfahren in die Sollquerschnittsform gebrachten Bandstahl bestehen, wobei der die Rohrprofile bildende Bandstahl an den Verbindungsstellen durch eine Längsnahtverschweissung fixiert ist ( US 6,591,577 B2 ).
Aus der US7926865 ist einen Stoßfängerträger bekannt, der eine Trägerplatte in bandförmiger Gestalt und ein hutförmiges Trägerelement aufweist. Die beiden Bauteile des Stoßfängerträgers werden durch obere und untere Verbindungsflansche verbunden und an die Crashboxen angeschlossen. Die Art der Verbindung wird nicht ausgeführt.
Weiterhin ist bekannt, die Profile nicht als geschlossene Rohre herzustellen, sondern sie aus Stahlblech in Form eines Hutes auszubilden, wobei auch Strukturen mit einer Doppelhutform möglich sind. Die Profile werden zur Erzeugung größere Stabilität und Steifigkeit mit einem Deckel verschlossen.
Der aus Bandstahl hergestellte Stoßfängerträger als Seitenaufprallschutz, von dem die Erfindung ausgeht, hat an den Enden zur Anbindung im Profilbauteil flache Abschnitte, aus denen heraus sich dann das eine oder die beiden parallel verlaufenden Hutprofile entwickeln. Diese Profile sind symmetrisch gestaltet und weisen eine Abschlussfläche auf, die sich entlang der Längsachse des Profils erstreckt. Die freien Längsränder des Metallblechs und des Deckels sind hier einander überlappend angeordnet und mittels einer Längsnahtverschweißung verbunden. Die Längsnahtverschweißung wird im Stand der Technik als Laserschweißnaht, MAG-Schweißnaht und insbesondere als Punktschweißnaht ausgeführt.
Der Lehre liegt das Problem zugrunde, den bekannten Stoßfängerträger für eine Kraftfahrzeugkarosserie, der im Umformverfahren aus einem bandförmigen Metallblech hergestellt wird, so auszugestalten und weiterzubilden, dass eine möglichst gleichmäßige, kontinuierliche Kraftaufnahme gewährleistet ist und der Herstellungsprozess optimiert abläuft.
Die erfindungsgemäße Lösung verwendet dabei zum Schließen des Profils ein Kondensator-Impulsschweißverfahren, das bisher nur bei kleineren Bauteilen eingesetzt wird.
Bisher war das Kondensator-Impulsschweißverfahren nur eingeschränkt nutzbar, da je länger der Schweißnaht ist, der Kondensator größer dimensioniert sein muss. Bei einer Schweißnahtlänge von 500mm bis 1000mm ist notwendig, dass ein Kondensator mit eine Million Ampere eingesetzt wird.
Das Verfahren ist von auch Vorteil da keine Verfärbungen der Schweißung auf der Oberfläche zu erkennen sind.
Durch entsprechende Weiterentwicklungen in der Anlagentechnik ist es nun auch möglich, größere Verbindungsquerschnitte wirtschaftlich darzustellen.
Vorteilhafterweise wird der Stoßfängerträger aus zwei Bauteilen gebildet, die Flächen aufweisen, die miteinander verschweißt werden.
In einer vorteilhaften Ausführung bildet eines der Bauteile einen Deckel auf das andere Bauteil.
Es ist aber auch vorteilhaft beide Bauteile mit einer dreidimensionalen Struktur vorzusehen.
Eine Ausführungsform hat eine Doppelhutstruktur für eine vorteilhafte Steifigkeit.
Um einen optimierte Verbindung herzustellen sind Schweißnuten an mindestens einem Bauteil vorgesehen.
Als vorteilhaft ist anzusehen, dass sich die Länge der Schweißnähte zu einer Gesamtlänge (L2) addieren, die mindestens der Hälfte der Länge des Profils (L1) entspricht.
Beschreibung der Erfindung
Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung werden in den nachfolgenden Figuren und in der Beschreibung näher erläutert.
Es zeigt 1 eine Sicht auf einen beispielhaften Stoßfängerträger.
2 Schnitte durch zwei Ausführungsformen
3 eine vorteilhafte Gestaltung des Stoßfängerträgers
4 eine weitere Ausführungsform.
In 1 wird ein beispielhafter Stoßfängerträger gezeigt. Ein erstes Profil 1 erstreckt sich dabei entlang der gesamten Länge L1 des Stoßfängerträgers. Auf der rechten Seite der Zeichnung ist zu erkennen, dass das Profil zu einem Endstück 3 abgeflacht ist, damit sich der Einbau vereinfacht. Für die Erfindung ist diese Ausgestaltung nicht von Bedeutung.
Das Profil bildet eine u-förmige Rille 5 aus, die sich vom ersten Endstück 3 bis zum zweiten Endstück erstreckt. Das Profil 1 wird von einem zweiten Bauteil 2 als Deckel bedeckt, das in dieser Ausführungsform Aussparungen 4 aufweist. Beide Bauteile sind an ihren Rändern über Schweißnähte miteinander verbunden, die sich kontinuierlich oder mit geringen Unterbrechungen entlang der Längsachse des Profils und des Deckels erstrecken und zusammen eine Schweißnaht der Länge L2 ergeben, die mehr als 2/3 der Länge L1 darstellt.
2 zeigt Querschnitte durch zwei Beispiele, wobei das Profil 1 einen einfachen oder einen doppelt hutförmigen Verlauf zeigt. Das zweite Bauteil 2 ist als flacher Deckel ausgebildet.
Das Profil 1 bildet dabei eine erste Schweißfläche 6 aus, die einer zweiten Schweißfläche 7, die durch den Deckel gebildet wird, gegenüberliegt.
Die erfindungsgemäße Lösung verwendet dabei zum Schließen des Profils ein Kondensator-Impulsschweißverfahren, das bisher nur bei kleineren Bauteilen eingesetzt wird. Das Verfahren ist eine Variante des Widerstandsschweißens für elektrisch leitfähige Werkstoffe auf Basis der Jouleschen Stromwärme eines durch die Verbindungsstelle fließenden elektrischen Stromes.
Dadurch werden die Verbindungspartner bis zum Aufschmelzen erhitzt. Nach dem Stromfluss entsteht nach der Wiedererstarrung der Schmelze eine Schweißverbindung. Durch Zusammendrücken während und nach dem Stromfluss wird beim Widerstandspressschweißen die Bildung einer innigen Verbindung unterstützt.
Das Kondensator-Impulsschweißen, das CD-Schweißen (Capacitor Discharge) unterscheidet sich vom konventionellen Widerstandsschweißen.
Die Energie wird über aufgeladene Kondensatoren auf das Werkstück abgegeben. Vorteile dieses Verfahrens sind sehr hohe Schweißströme, der steile Stromanstieg, die kurze Schweißzeit und somit durch die Energiekonzentration eine kleinere Wärmeeinflusszone im Bauteil. Das ermöglicht auch das sichere Schweißen von hochfesten Stählen. Einer der größten Vorteile dieses Schweißens ist, dass durch den schnellen Stromanstieg und die damit einhergehende, schnelle Wärmeeinleitung in die Schweißgeometrie die Prozesstemperatur an der Schweißstelle erreicht wird, bevor es zu einer Erwärmung des umgebenden Materials kommt.
Um das Kondensator-Impulsschweißverfahren optimal einsetzen zu können, werden die Stoßfängerträger mit einer Schweißnut 8 versehen, die den Kontakt der beiden Flächen 6 und 7 erhöht und die Position der Schweißung gewährleistet, da durch die Schweißnut 8 die Stelle des Stromdurchflusses gegeben ist.
Die Schweißnuten 8a, 8b werden dabei wie in 3 dargestellt entweder auf der Seite des Deckels 2 an der Fläche 7 angebracht oder profilseitig auf der ersten Schweißfläche 6.
4 zeigt eine Ausführungsform, in der beide zu verschweißenden Bauteile als dreidimensionale Bauteile ausgeformt sind, um einen Stoßfängerträger mit optimierten Eigenschaften zu erzeugen.
Die Stoßfängerträger können mit dem vorgeschlagenen Kondensator-Impulsschweißverfahren wesentlich schneller und kostengünstiger hergestellt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4133144 A1 [0003]
US 6591577 B2 [0003]
US 7926865 [0004]

Claims

Stoßfängerträger für eine Kraftfahrzeugkarosserie bestehend aus einem ersten Profil (1) mit einer dreidimensionalen Struktur und einem zweiten Bauteil (2), das das erste Profil (1) räumlich verschließt, wobei die beiden Bauteile überlappende Flächen (6, 7) aufweisen, die zum Verschweißen dienen, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschweißen durch Kondensator-Impulsschweißen erfolgt.
Stoßfängerträger nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Bauteil als nahezu ebenen Deckel (2) ausgebildet ist.
Stoßfängerträger nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Bauteil (2) ebenfalls einen dreidimensionale Struktur hat.
Stoßfängerträger nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Bauteil (1, 2) eine Doppelhutstruktur aufweist.
Stoßfängerträger nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile aus Stahl als Stanz- und Pressteile hergestellt sind.
Stoßfängerträger nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die überlappenden Flächen (6, 7) Schweißnuten (8a, 8b) aufweisen.
Stoßfängerträger nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass sich die Länge der Schweißnähte (9) zu einer Gesamtlänge (L2) addieren, die mindestens der Hälfte der Länge des Profils (L1) entspricht.
Verfahren zur Herstellung von Stoßfängerträgern für eine Kraftfahrzeugkarosserie, bestehend aus einem ersten Profil (1) mit einer dreidimensionalen Struktur und einem zweiten Bauteil (2), das das erste Profil (1) räumlich verschließt, wobei die beiden Bauteile überlappende Flächen (6, 7) aufweisen, die zum Verschweißen dienen, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächen (6, 7) mit Kondensator-Impulsschweißen verschweißt werden.