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Patent Searching and Data


Title:
BUMPER CROSSMEMBER FOR A VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/018804
Kind Code:
A1
Abstract:
A bumper crossmember for a vehicle is described, which bumper crossmember has a crossmember provided by an outer shell (4) facing away from the vehicle and by an inner shell (5) facing the vehicle, which two shells (4, 5) are connected to each other along their circumference, which crossmember has at least one passage (8) which is oriented in the direction of its longitudinal extent, extends over its centre (9) with respect to its longitudinal extent (y direction) and by means of which the crossmember is divided into an upper hollow-chamber section (12) and a lower hollow-chamber section (13), and crash boxes (14, 15) arranged at a distance from each other are connected to the lower hollow-chamber section (13) of said crossmember, on the side thereof facing the vehicle, wherein the bumper crossmember has a second lower crossmember which is spaced apart in the z direction from the lower hollow-chamber section (13), is connected to the lower hollow-chamber section (13) of the other crossmember by way of at least two connector parts (18, 19) and, on its side facing the vehicle, is connected to the crash boxes (16, 17) arranged at a distance from each other.

Inventors:
GÜNTHER ALEXANDER (DE)
KREMER LENA (DE)
Application Number:
PCT/EP2020/071056
Publication Date:
February 04, 2021
Filing Date:
July 24, 2020
Export Citation:
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Assignee:
KIRCHHOFF AUTOMOTIVE D GMBH (DE)
International Classes:
B60R19/12; B60R19/18
Foreign References:
JP2006256518A2006-09-28
EP0839690A21998-05-06
EP2325057A12011-05-25
DE102017118514B32019-01-17
DE112006001913T52008-06-05
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Claims:
Patentansprüche

Stoßfängerquerträger für ein Fahrzeug, welcher Stoßfängerquerträger (1 , 1 .1 ) einen aus einer äußeren, fahrzeugabgewandten Schale (4) und einer inneren, fahrzeugzugewandten Schale (5) bereitgestellten Querträger (2, 2.1 ) aufweist, welche beiden Schalen (4, 5) entlang ih res Umfanges miteinander verbunden sind, welcher Querträger (2, 2.1 ) mindestens einen in Richtung seiner Längserstreckung ausge richteten und sich über seine Mitte (9) bezüglich seiner Längserstre ckung (y-Richtung) erstreckenden Durchzug (8) aufweist, durch den der Querträger (2, 2.1 ) in einen oberen Hohlkammerabschnitt (12) und einen unteren Hohlkammerabschnitt (13) unterteilt ist, und an dessen unteren Hohlkammerabschnitt (13) an seiner fahrzeugzugewandten Seite mit Abstand zueinander angeordnete Crashboxen (14, 15) an geschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Stoßfänger querträger (1 , 1 .1 ) über einen zweiten, in z-Richtung von dem unteren Hohlkammerabschnitt (13) beabstandeten unteren Querträger (3, 3.1 ) verfügt, der mit zumindest zwei Verbinderteilen (18, 19) an den unte ren Hohlkammerabschnitt (13) des anderen Querträgers (2, 2.1 ) an geschlossen ist und der an den an seiner fahrzeugzugewandten Seite mit Abstand zueinander Crashboxen (16, 17) angeschlossen sind, wo bei der untere Querträger (3) mit zwei durch zwei Schalen (22, 23) gebildete Verbinderteile (18, 19) an den unteren Hohlkammerabschnitt (13) des oberen Querträgers (2, 2.1 ) angeschlossen ist und die beiden Verbinderteile (18, 19) an den unteren Querträger (3) in y-Richtung außenseitig zu seinen Crashboxen (16, 17) und an den unteren Hohl kammerabschnitt (13) innenseitig zu dessen Crashboxen (14, 15) an geschlossen sind.

Stoßfängerquerträger nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die an den unteren Querträger (3) angeschlossen Crashboxen (16, 17) einen geringeren Abstand zueinander haben als die an den unteren Hohlkammerabschnitt (13) angeschlossenen Crashboxen (14, 15) des oberen Querträgers (2).

Stoßfängerquerträger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein solches Verbinderteil (18, 19) eine erste Verbinderschale (22) mit einem U-förmig ausgeführten mittleren Abschnitt (24) und mit zwei sich bis zur Vorderseite jeweils eines Querträgers (2, 3, 2.1 , 3.1 ) er streckenden Anschlussabschnitten und eine zweite Verbinderschale (23) zum Verschließen des mittleren Abschnittes (24) der ersten Ver binderschale (22) und zum Komplettieren der Anschlussabschnitte zu in x-Richtung geschlossene Aufnahmen zum Einsetzen eines unteren

Abschnittes des unteren Hohlkammerabschnittes (13) in die obere Aufnahme und zum Einsetzen zumindest eines Teils des unteren Querträgers (3, 3.1 ) in die untere Aufnahme aufweist. 4. Stoßfängerquerträger nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Verbinderschale (22) die an der fahrzeugab- gewandten Seite sitzende Schale ist.

5. Stoßfängerquerträger nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn- zeichnet, dass der obere Anschlussabschnitt der ersten Verbinder schale (22) eine Ausnehmung (25) zum Bereitstellen eines Eingriffrau mes für einen in z-Richtung von dem unteren Hohlkammerabschnitt (13) abragenden Fügeflansch (6, 7) aufweist. 6. Stoßfängerquerträger nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die zweite Verbinderschale (23) bis zur Rückseite jeweils eines Querträgers (2, 3, 2.1 , 3.1 ) erstreckt.

7. Stoßfängerquerträger nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Verbinderschale (22) und/oder die zweite Verbinderschale (23) eines Verbinderteils jeweils zumindest eine ihre Längserstreckung folgende Versteifungsdicke aufweisen.

8. Stoßfängerquerträger nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Querträger (3) zusätzlich mit zwei weiteren Verbinderteilen (20, 21 ) mit dem oberen Querträger (2) ver bunden ist, welche weiteren Verbinderteile (20, 21 ) im äußeren End abschnitt der beiden Querträger (2, 3) an diese angeschlossen sind. 9. Stoßfängerquerträger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass diese weiteren Verbinderteile (20, 21 ) Hohlkammerprofilab schnitte sind, die an die Rückseite der beiden Querträger (2, 3) ange schlossen sind. 10. Stoßfängerquerträger nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sich der Stoßfängerquerträger (1 , 1.1 ) in y- Richtung so weit nach außen erstreckt, dass bei einer Krafteinleitung entsprechend einem Kompatibilitäts-Crashtest mit teilweiser Überde ckung der aufprallbeanspruchte äußere Abschluss des Stoßfänger querträgers (1 , 1.1 ) an das Fahrzeugrad (28) geführt wird.

11. Stoßfängerquerträger nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Querträger (2, 2.1 ) mehrere, in einer

Reihe angeordnete Durchzüge (8, 10, 1 1 ) aufweist.

12. Stoßfängerquerträger nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Querträger (2, 2.1 ) im Bereich seiner Mitte (9) in y-Richtung eine Sollknickstelle aufweist.

13. Stoßfängerquerträger nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollknickstelle durch eine Verjüngung des oberen und unte ren Hohlkammerabschnittes (12, 13) in z-Richtung und somit eine ent- sprechende Vergrößerung des in diesem Bereich befindlichen Durch zuges (8) in z-Richtung bereitgestellt ist.

14. Stoßfängerquerträger nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden den oberen Querträger (2, 2.1 ) bil- denden Halbschalen (4, 5) pressgehärtete Stahlblechteile sind.

15. Stoßfängerquerträger nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Querträger (3, 3.1 ) ein Leichtmetall hohlkammerprofil, insbesondere ein solches aus einer Aluminiumle- gierung ist.

16. Stoßfängerquerträger nach einem Anspruch 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden jeweils durch zwei Schalen (22, 23) gebildeten Verbinderteile (18, 19) Stahlblechteile mit einer Material- güte sind, die zwischen der Festigkeit der beiden Schalen des oberen

Querträgers (2, 2.1 ) und der geringeren Festigkeit des unteren Quer trägers liegt.

17. Stoßfängerquerträger nach einem der Ansprüche 1 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Verbinderteile (20, 21 ) Leichtme tallhohlkammerprofilabschnitte, insbesondere solche aus einer Alumi niumlegierung sind.

Description:
Stossfängerquerträger für ein Fahrzeug

Die Erfindung betrifft einen Stoßfängerquerträger für ein Fahrzeug, welcher Stoßfängerquerträger einen aus einer äußeren, fahrzeugabgewandten Schale und einer inneren, fahrzeugzugewandten Schale bereitgestellten Querträger aufweist, welche beiden Schalen entlang ihres Umfanges mitei nander verbunden sind, welcher Querträger einen in Richtung seiner Längserstreckung ausgerichteten und sich über seine Mitte bezüglich sei- ner Längserstreckung erstreckenden Durchzug aufweist, durch den der Querträger in einen oberen Hohlkammerabschnitt und einen unteren Hohl kammerabschnitt unterteilt ist, und an dessen unteren Hohlkammerab schnitt an seiner fahrzeugzugewandten Seite mit Abstand zueinander an geordnete Crashboxen angeschlossen sind.

Zum Schutze der Sicherheitszelle eines Fahrzeuges sowie von davor be findlicher Aggregate, wie etwa dem Motor, dem Kühler und dergleichen sind Kraftfahrzeuge mit einer Stoßfängeranordnung im Bereich des Vorderwa gens ausgerüstet. Eine solche Stoßfängeranordnung umfasst einen Stoß- fängerquerträger, der sich über die Breite des Fahrzeuges erstreckt und an Längsträgerbauteile des Fahrzeuges angeschlossen ist. Bei diesen Längs trägerbauteilen kann es sich um sogenannte Crashboxen handeln, die bei Überschreiten einer bestimmten Aufprallenergie diese durch plastische De formation absorbieren. Zur Fahrzeugaußenseite hin ist ein solcher Stoßfän- gerquerträger typischerweise durch eine Verkleidungsschale aus Kunststoff verkleidet. Der Zwischenraum zwischen der Verkleidungsschale aus Kunst stoff und dem Querträger aus Metall ist typischerweise mit einem Schaum erfüllt. Der Anschluss eines solchen Stoßfängerquerträgers an die in den Seiten bereichen eines Fahrzeuges angeordneten Längsträger bildet einen Haupt lastpfad zur Absorption kinetischer Energie im Falle eines Aufpralls. Bestre bungen, Fahrzeuge kollisionskompatibel auszulegen, haben zur Folge, dass Aufprallenergie über eine größere vertikale Erstreckung (z-Fahrzeug- richtung) und eine größere horizontale Erstreckung (y-Richtung) absorbiert werden muss. Die größere vertikale und horizontale Erstreckung derartiger Stoßfängerquerträger soll die Kollisionskompatibilität zwischen unter schiedlichen Fahrzeugen verbessern. Zu diesem Zweck sind Crashmana gementsysteme entwickelt worden, die neben einem Flauptlastpfad über ein oder zwei in vertikaler Richtung davon beabstandete Nebenlastpfade ver fügen. Über diese wird ebenfalls Energie absorbiert, und zwar je nach Aus legung in einer Ebene unterhalb und/oder oberhalb des Flauptlastpfades. Um der Forderung einer besseren Kollisionskompatibilität zwischen unter schiedlichen Fahrzeugen gerecht zu werden, kann jedem Lastpfad ein ei gener Stoßfängerquerträger zugeordnet sein. Diese sind mit einem Abstand zueinander angeordnet. Eine solche Auslegung eines kollisionskompatiblen Stoßfängerquerträger bzw. einer solchen Anordnung ist bei solchen Fahr zeugen erforderlich, bei denen zur Luftanströmung beispielsweise von Küh lern im Vorderwagen sich nicht ein einziger Stoßfängerquerträger über die gesamte zu überbrückende Flöhe erstrecken kann.

Aus DE 10 2017 1 18 514 B3 ist ein Stoßfängerquerträger gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Dieser Stoßfängerquerträger verfügt über einen Querträger, der aus einer äußeren, fahrzeugabgewandten Schale und einer inneren, fahrzeugzugewandten Schale gebildet ist. Die beiden Schalen sind entlang ihres Umfanges miteinander verbunden, und zwar durch eine Laserverschweißung. Der Längserstreckung des Querträ gers folgend sind in diesen mehrere Durchzüge eingebracht. Einer der Durchzüge befindet sich im mittleren Bereich des Querträgers bezogen auf seine y-Richtung. Durch die Durchzüge ist die Höhe des Querträgers (z- Richtung) in drei Abschnitte unterteilt, und zwar in einen oberen Hohlkam merabschnitt, in einen unteren Hohlkammerabschnitt und in einen dazwi schen befindlichen Durchzugsabschnitt.

Auch wenn dieser vorbekannte Stoßfängerquerträger bereits hohen Anfor derungen genügt, wäre es wünschenswert, wenn die Crash-Performance verbessert werden könnte. Getestet wird die Crash-Performance mitunter mit dem MPDB-Crashtest, bei welchem Crashtest es sich um einen Kom patibilitäts-Crashtest handelt (MPDB - mobile progressive deformable bar- rier).

DE 1 1 2006 001 913 T5 offenbart ein Kollisionsschutzsystem. Dieses um fasst eine obere und eine untere aufprallabsorbierende Komponente, die sich in Querrichtung des Fahrzeuges erstrecken, wobei diese Komponen ten durch ein Verbindungsmittel gegenseitig integriert sind. Bei den aufprall absorbierenden Komponenten handelt es sich um Stoßfängerquerträger. Die Verbindungsmittel sind als Crashboxen ausgelegt und erstrecken sich in ihrer Höhe, die der z-Erstreckung der Anordnung, gebildet durch die bei den Querträger, entspricht. Die als Crashboxen ausgebildeten Verbin dungsmittel befinden sich an der fahrzeugzugewandten Seite jedes Trä gers. Durch die Verwendung von zwei Stoßfängerquerträgern ist in z-Rich- tung ein größerer Aufprallbereich geschaffen, was für die Zwecke eines Kompatibilitäts-Crashtests zweckmäßig ist. Zum Zeitpunkt dieses Standes der Technik war der MPDB-Crashtest noch nicht bekannt.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Stoßfängerquerträger gemäß DE 10 2017 1 18 514 B3 hinsichtlich seiner Crash-Performance bei Kompatibilitäts-Crashtests, wie beispielsweise dem MPDB-Crashtest, zu verbessern.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch einen eingangs genann ten, gattungsgemäßen Stoßfängerquerträger mit den weiteren Merkmalen des Anspruchs 1 .

Bei den im Rahmen dieser Ausführungen verwendeten Richtungen - der x- Richtung, der y-Richtung und der z-Richtung - handelt es sich um die Ko ordinatenrichtungen eines Fahrzeuges, wobei die x-Richtung der Längser streckung, die y-Richtung der Erstreckung in Seitenrichtung und die z-Rich- tung die Vertikalerstreckung (Hochachse) des Fahrzeuges ist. Dieses Ko ordinatensystem wird auf die Beschreibung des Stoßfängerquerträgers in gleicher Weise angewandt. Der im Rahmen dieser Ausführungen benutzte Begriff "Durchzug" umfasst sämtliche in den Stoßfängerquerträger eingebrachte Öffnungen, gleich wel cher Art, die den Stoßfängerquerträger in Fahrtrichtung und somit in x-Rich- tung durchgreifen. Hierbei kann es sich beispielsweise um Öffnungen mit einer in den Stoßfängerquerträger hinein erstreckenden umlaufenden Wand handeln. Ebenso besteht die Möglichkeit, dass die beiden Schalen miteinander fluchtende Öffnungen ohne einen angeformten Kragen oder eine angeformte Wand aufweisen, welche Öffnungen beispielsweise durch Lasern, Fräsen oder dergleichen in die jeweilige Schale eingebracht sind.

Bei diesem Stoßfängerquerträger sind die Crashboxen an der fahrzeugzu- gewandten Seite des unteren Hohlkammerabschnittes angeschlossen. Da mit liegt der obere Hohlkammerabschnitt des oberen Querträgers in verti kaler Richtung (z-Richtung) oberhalb der Ebene der Crashboxen. Damit wird durch den unteren Hohlkammerabschnitt des oberen Querträgers der Hauptlastpfad definiert. Aufgrund der Schalenkonzeption des oberen Quer trägers werden auf den oberen Hohlkammerabschnitt wirkende Aufprall kräfte über den Querträger in die an den unteren Hohlkammerabschnitt an geordneten Crashboxen eingeleitet. Dieses stellt somit einen weiteren Last pfad dar. Neben diesen beiden Lastpfaden verfügt der Stoßfängerquerträ ger durch seinen unteren Querträger über einen dritten Lastpfad. Der untere Querträger dient zum Vergrößern der Gesamthöhe des Stoßfängerquerträ gers und somit gleichermaßen als Fußgängerschutz. Der untere Querträger ist in vertikaler Richtung mit Abstand zu dem unteren Abschluss des unteren Hohlkammerabschnittes des oberen Querträgers angeordnet und mit die sem durch zumindest zwei Verbinderteile verbunden. Auf den unteren Querträger einwirkende Aufprallenergie wird über die beiden Verbinderteile in den unteren Hohlkammerabschnitt des oberen Querträgers eingeleitet. Dieses stellt einen dritten Lastpfad dar.

An der fahrzeugzugewandten Seite des unteren Querträgers sind ebenfalls Crashboxen angeschlossen sein. Während die an den unteren Hohlkam merabschnitt des oberen Querträgers angeschlossenen Crashboxen typi scherweise an die Längsträger eines Fahrzeuges angeschlossen sind, sind die an den unteren Querträger angeschlossenen Crashboxen fahrzeugsei tig beispielsweise an den Achsträgern typischerweise abgestützt. Der dritte Lastpfad wird bei einer solchen Ausgestaltung durch den unteren Querträ ger und die an diesen angeschlossenen Crashboxen bereitgestellt.

Die Verbinderteile sind separate Komponenten, die an den unteren Hohl kammerabschnitt des oberen Querträgers und den unteren Querträger an geschlossen sind. Eine solche modulare Ausgestaltung des Stoßfänger querträgers erlaubt es, durch Einsatz allein unterschiedlicher Verbinderteile mit ein und demselben oberen Querträger und mit ein und demselben un teren Querträger unterschiedliche Gesamthöhen eines Stoßfängerquerträ gers realisieren zu können. Benötigt werden zum Realisieren eines solchen Modul-Stoßfängerquerträgerkonzeptes allein an die unterschiedliche Ge samthöhe des Stoßfängerquerträgers angepasste Verbinderteile.

Mit einem solchen, bezüglich seiner Höhe (z-Richtung) deutlich höheren Stoßfängerquerträger verglichen mit vorbekannten wird den Anforderungen an Kompatibilitäts-Crashtests, insbesondere dem MPDB-Crashtest Genüge getan. Dieses wird durch die aufgrund der größeren Höhe und Breite des Stoßfängerquerträgers und damit seiner größeren Frontfläche durch eine großflächige Energieverteilung bzw. Energieabbau erreicht.

Aufgrund der Höhe des Stoßfängerquerträgers verfügt der obere Querträ ger über zumindest einen Durchzug. Dieser dient auch zum Durchleiten von Luft, um beispielsweise dahinter befindliche Aggregate, wie etwa einen Kühler oder dergleichen, zu kühlen. Dieser zumindest eine Durchzug er streckt sich über die Mitte des Stoßfängerquerträgers in Bezug auf seine Längserstreckung (y-Richtung). Neben der vorbeschriebenen Luftdurch lassfunktion kann dieser Durchzug auch dazu genutzt werden, in der Mitte des oberen Querträgers in Richtung seiner Längserstreckung eine Soll knickstelle auszubilden. Es hat sich überraschend gezeigt, dass das Vorse hen einer in der Mitte des oberen Querträgers eines solchen Stoßfänger querträgers vorgesehene Sollknickstelle das Deformationsverhalten des Stoßfängerquerträgers bei einem Kompatibilitäts-Crashtest mit einer Über deckung von beispielsweise 800 mm, wie dieses bei derzeitig durchgeführ ten Kompatibilitäts-Crashtests der Fall ist, verbessert ist, insbesondere, um Aufprallenergie in die seitlichen Schweller des Fahrzeuges einleiten zu kön nen. Bezüglich seiner Breite ist der Stoßfängerquerträger ausgelegt, dass bei einer Beanspruchung entsprechend einem solchen Kompatibilitäts- Crashtest der Endabschnitt des Stoßfängerquerträgers, auf den die Barri ere wirkt, zum Rad geführt und die Aufprallenergie über das Rad in den an dieser Seite angeordneten Seitenschweller eingeleitet wird. Ein solches De formationsverhalten wird durch das Vorsehen einer Sollknickstelle im Be reich der Mitte der Längserstreckung des Stoßfängerquerträgers bzw. zu mindest seines oberen Querträgers unterstützt. Das Einleiten von zu absor bierender Crashenergie nicht nur in die Crashboxen und die Längsträger, sondern in die Seitenschweller unterstützt die Sicherheit der Personen in der Fahrgastzelle. Ein solches Crashdeformationsverhalten ist auch zum Fernhalten von Aufprallenergie von den typischerweise im Bodenbereich angeordneten Batteriemodulen bei einem Elektrofahrzeug vorteilhaft. Eine solche Sollknickstelle kann über die Konturierung des Durchzuges somit grundsätzlich ohne zusätzliche Maßnahmen eingerichtet sein, beispiels weise dadurch, dass durch die umlaufende Kontur des Durchzuges zur Soll knickstelle hin die Flöhe des oberen Hohlkammerabschnittes sowie dieje nige des unteren Hohlkammerabschnittes abnimmt. Ein solcher Durchzug weist im Bereich seiner Mitte die größte lichte Weite auf, die zu seinen in y- Richtung liegenden seitlichen Abschlüssen abnimmt. Eine solche Sollknick stelle lässt sich auch auf andere Weise erreichen, beispielsweise durch Vor sehen von der Längserstreckung der beiden Hohlkammerabschnitte des oberen Querträgers verlaufende Sicken, die im Bereich der Mitte des obe ren Querträgers unterbrochen sind. Auch ein Einsatz von bezüglich ihrer Materialstärke im Bereich der Mitte des oberen Querträgers reduzierten Pla tinen zum Ausbilden mindestens einer der beiden Schalen kann zu diesem Zweck vorgenommen werden. Auch eine Kombination unterschiedlicher Maßnahmen zum Erzielen einer Sollbruchstelle in der Mitte bzw. im mittle ren Bereich des oberen Querträgers ist möglich. Eine verringerte Material dicke im Bereich der Mitte der Schalen kann beispielsweise durch Einsatz sogenannter Tailor Rolled Blanks oder Tailor Welded Blanks vorgenommen werden. Eine derartige Sollknickstelle kann auch durch Einsetzen von Ver stärkungsblechen auf der Innenseite zumindest einer der beiden Schalen mit einer Unterbrechung zwischen diesen im Bereich der Sollbruchstelle be wirkt werden. Der Abstand der an den unteren Hohlkammerabschnitt des oberen Quer trägers angeschlossenen Crashboxen voneinander ist gemäß einer bevor zugten Ausgestaltung größer als der Abstand der an den unteren Querträ ger angeschlossenen Crashboxen. Diese sind, wie üblich, symmetrisch zur Mitte des Stoßfängerquerträgers in y-Richtung angeordnet. Bei einer sol chen Ausgestaltung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die zumindest zwei Verbinderteile zum Anschließen des unteren Querträgers an den un teren Hohlkammerabschnitt des oberen Querträgers außenseitig in Bezug auf die y-Richtung zu den Crashboxen des unteren Querträgers an den un teren Querträger und innenseitig bezüglich der Crashboxen des oberen Querträgers an den unteren Hohlkammerabschnitt angeschlossen sind. Aufgrund der oftmals fahrzeugseitig vorgegebenen Geometrie zum An schluss der Crashboxen sind bei einer solchen Ausgestaltung die Verbind erteile geneigt bzw. weisen bei einer vorderseitigen Ansicht einen weitest gehend S-förmigen Verlauf auf. Vorteilhaft ist eine Ausgestaltung, bei der der Anschluss dieser Verbinderteile an den oberen Querträger in einem Ab schnitt erfolgt, in dem in z-Richtung oberhalb des Verbinderteilanschlusses kein Durchzug vorhanden ist. Hierdurch ist eine flächige Kraftübertragung von dem oberen Querträger, und zwar aller seiner Abschnitte in die Ver binderteile und sodann in den unteren Querträger und umgekehrt gewähr leistet. Dieses unterstützt die bereits vorstehend angesprochene großflä chige Energieverteilung von Aufprallenergie, insbesondere wenn nur ein Teil der Frontfläche des Stoßfängerquerträgers durch einen Aufprall betrof fen ist.

Eine solche geneigte bzw. weitestgehend S-förmige Auslegung der Ver binderteile trägt auch zur Versteifung derselben bei Torsionsbeanspruchun gen bei.

Diese beiden Verbinderteile sind als jeweils durch zwei Schalen gebildete Verbinderteile ausgeführt. Die beiden Schalen können materialeinheitlich oder auch materialunterschiedlich vorgesehen sein. Diese beiden Schalen sind in ihrem mittleren Abschnitt miteinander verbunden, typischerweise mittels einer Schweißverbindung. Ein solches Verbinderteil verfügt gemäß einer Ausgestaltung über eine erste Verbinderschale mit einem U-förmig ausgeführten mittleren Abschnitt und mit zwei sich zur Vorderseite jeweils eines Querträgers erstreckenden Anschlussabschnitten. Die zweite Verbin derschale dient zum Verschließen des U-förmig ausgeführten mittleren Ab schnittes, um in diesem Abschnitt ein geschlossenes Kastenprofil auszubil den. Die zweite Verbinderschale dient zudem zum Komplettieren der An schlussabschnitte der ersten Verbinderschale zu in x-Richtung geschlosse nen Aufnahmen. Die obere Aufnahme dient zum Einsetzen eines unteren Abschnittes des unteren Hohlkammerabschnittes des oberen Querträgers. Die untere Aufnahme dient zum Einsetzen zumindest eines Abschnittes des unteren Querträgers in Bezug auf seine Höhe. Diese Aufnahmen sind somit ebenfalls U-förmig ausgeführt. Die beiden Schenkel einer solchen Auf nahme können an die Vorderseite bzw. Rückseite des jeweils aufgenom menen Querträgers angeschlossen sein. Dieses begünstigt eine Kraftüber tragung von einem solchen Verbinderteil in den angrenzenden Querträger und umgekehrt. In einer anderen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass nur der Anschlussabschnitt der fahrzeugabgewandten Verbinderschale an die fahrzeugabgewandte Schale des oberen Querträgers angeschlossen ist, ty pischerweise mit einer Schweißverbindung. Der zum Kompetieren dieser oberen Querträgeraufnahme dienende Anschlussabschnitt der fahrzeugzu- gewandten Verbinderschale ist mit einem geringen Spalt zu der Oberfläche der inneren Schale angeordnet. Erst im Crashfalle wird der untere Hohlkam merabschnitt mit seiner Außenseite an diesen Anschlussabschnitt herange führt, wodurch dieser in einem solchen Falle das Deformationsverhalten des Stoßfängerquerträgers durch die damit verbundene höhere notwendige Energie, die für eine weitere Deformation benötigt wird, positiv beeinflusst.

Die erste Verbinderschale sitzt gemäß einer Ausführung eines solchen Ver binderteils an der fahrzeugabgewandten Seite, während die zweite Verbin derschale an der fahrzeugzugewandten Seite angeordnet ist.

Angeschlossen sind diese Verbinderteile an die Querträger beispielsweise durch eine Schweißverbindung oder auch durch eine Schraubverbindung.

Zur Versteifung eines solchen Verbinderteils können die erste und/oder die zweite Verbinderschale jeweils zumindest eine ihrer Längserstreckung fol gende Versteifungssicke aufweisen. Eine solche Versteifung wirkt nicht nur in x-Richtung, sondern versteift ein solches Verbinderteil sowie den gesam ten Stoßfängerquerträger auch bei Torsionsbeanspruchungen.

In einer Weiterbildung eines solchen Stoßfängerquerträgers ist vorgesehen, dass der untere Querträger auch im Bereich seiner Endabschnitte durch zwei weitere Verbinderteile an den unteren Hohlkammerabschnitt des obe ren Querträgers angeschlossen ist. Vor allem wenn Crashenergie in die Sei tenschweller des Fahrzeuges eingeleitet werden soll, ist eine solche Maß nahme zweckmäßig, da durch diese außenseitig sitzenden Verbinderteile ein Kraftübertragungselement bereitgestellt ist, mit dem die auf den Stoß fängerquerträger einwirkende Kraft aufgrund der Höhenerstreckung dieser Verbinderteile (Erstreckungen in z-Richtung) flächig in das Rad eingeleitet wird und auch dann in das Rad eingeleitet wird, wenn aufgrund des Auf pralls eine gewisse Verstellung des Stoßfängerquerträgers in z-Richtung in folge eines Aufpralls stattgefunden hat. Diese beiden weiteren Verbinder teile befinden sich zu diesem Zweck vorzugsweise an der Rückseite des unteren Querträgers und des oberen Querträgers. Bei diesen Verbindertei len kann es sich um Hohlkammerprofilabschnitte handeln.

Bei den beiden Schalen zur Ausbildung des oberen Querträgers handelt es sich typischerweise um pressgehärtete Stahlblechplatinen, die zur Ausbil dung des oberen Querträgers umfänglich miteinander verbunden sind. Zu diesem Zweck verfügen die Halbschalen jeweils über einen umlaufenden Fügeflansch, mit denen die beiden Halbschalen aneinandergrenzen. Typi scherweise sind die beiden Halbschalen umfänglich miteinander ver schweißt. Dieses gilt typischerweise auch für den zumindest einen Durch zug, sodass auch die den Durchzug bildenden Wandabschnitte der beiden Schalen typischerweise durch Schweißen umfänglich miteinander verbun den sind.

Bei dem unteren Querträger kann es sich beispielsweise um ein Alumini umstrangpressprofil handeln. Auch die vorbeschriebenen, an die Endab schnitte angeschlossenen Verbinderteile können stranggepresste Alumini umprofilabschnitte sein. Ein solchermaßen ausgelegter Stoßfängerquerträ ger ist gegenüber einem solchen, der ausschließlich aus Stahlblechbautei len hergestellt ist, gewichtsoptimiert. Eine weitere Gewichtsoptimierung lässt sich erreichen, wenn sämtliche Bauteile des Stoßfängerquerträgers Aluminiumbauteile sind. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung nicht auf diese vorbeschriebene Materialauswahl der genannten Komponenten beschränkt ist und dass die Erfindung auch mit materialeinheitlichen Bau- teilen sowie mit einer anderen Materialauswahl zum Ausbilden der einzel nen Komponenten verwirklicht wird.

Nachfolgend ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Be zugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 : eine Vorderseitenansicht eines erfindungsgemäßen Stoßfän gerquerträgers,

Fig. 2: eine Rückseitenansicht des Stoßfängerquerträgers der Figur

1 ,

Fig. 3: eine Schnittdarstellung durch den Stoßfängerquerträger der vorstehenden Figuren entlang der Linie A-A der Figur 1 , Fig. 4: eine schematisierte Unteransicht des an einem Fahrzeug montierten Stoßfängerquerträgers der vorstehenden Figuren nach Durchführen eines Kompatibilitäts-Crashtests mit einer Überdeckung, Fig. 5: eine Vorderseitenansicht eines weiteren erfindungsgemäßen

Stoßfängerquerträgers und

Fig. 6: eine Rückseitenansicht des Stoßfängerquerträgers der Figur

5.

Ein Stoßfängerquerträger 1 umfasst einen oberen Querträger 2 und einen an diesen angeschlossenen unteren Querträger 3. Der obere Querträger 2 des dargestellten Ausführungsbeispiels ist aus einer äußeren Schale 4 und einer inneren Schale 5 (siehe Figur 2) zusammengesetzt. Die beiden Scha- len 4, 5 sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel pressgehärtete Stahlblechbauteile. Zwischen den beiden Schalen 4, 5 befindet sich ein Hohlraum. Die beiden Schalen 4, 5 tragen einen umlaufenden, in der Ebene der jeweiligen Schale 4 bzw. 5 abragenden Fügeflansch 6, 7, an denen die beiden Schalen 4, 5 durch Schweißen miteinander verbunden sind. Grund sätzlich eignet sich hierfür jedwedes Schweißverfahren. Bei dem dargestell ten Ausführungsbeispiel sind die beiden Schalen 4, 5 durch Laser-Schwei ßen miteinander verbunden. Für die umfängliche Verschweißung der bei den Schalen 4, 5 an ihren Fügeflanschen 6, 7 wird ein Laser-Schweißen verwendet, da dieses besonders verzugsarm ist. Der obere Querträger 2 verfügt über einen ersten Durchzug 8, der sich über die Mitte 9 des oberen Querträgers 2 in Richtung seiner Längserstreckung (y-Richtung) erstreckt. Mit Abstand zu dem Durchzug 9 befinden sich in etwa in derselben Höhe des Durchzuges 8 zwei weitere Durchzüge 10, 1 1 . Die Durchzüge 8, 10, 1 1 befinden sich in einer Reihe. Durch diese ist der obere Querträger 2 in einen oberen Hohlkammerabschnitt 12 und in einen unteren Hohlkammerab schnitt 13 unterteilt. Zwischen diesen beiden Hohlkammerabschnitten 12, 13 befindet sich der Abschnitt, in dem die Durchzüge 8, 10, 1 1 angeordnet sind. Die die Durchzüge 8, 10, 1 1 einfassenden Wandanteile der beiden Schalen 4, 5 sind ebenfalls umlaufend miteinander verschweißt, und zwar bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch MAG-Schweißen. Dieses ermöglicht eine Überbrückung unter Umständen vorhandener Spalte zwi schen den zueinander weisenden Kanten der die Durchzüge 8, 10, 1 1 ein fassenden Wandabschnitte. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der obere Querträger 2 einen mittleren Abschnitt auf, der eine größere Höhe (z-Richtung) aufweist als die daran zu den seitlichen Endabschnitten hin angrenzenden Querträgerabschnitte. Der Abschnitt größerer Höhe des Querträgers 2 erstreckt sich in Richtung der Längserstreckung des Querträ gers 2 über eine größere Erstreckung als die diesbezügliche Erstreckung des Durchzuges 8.

An den unteren Hohlkammerabschnitt 13 sind rückseitig zwei mit Abstand zueinander angeordnete Crashboxen 14, 15 angeschlossen, von denen in Figuren 1 und 2 nur ihre jeweilige Anschlussplatte (base plate) sichtbar ist.

Der Durchzug 8 weist eine Umrissgeometrie nach Art einer Raute auf, da sich dessen größte lichte Weite in der Mitte 9 des oberen Querträgers 2 befindet. Damit nimmt die Höhe der beiden Hohlkammerabschnitte 12, 13 ausgehend von dem seitlichen Abschluss des Durchzuges 8 in Richtung zur Mitte 9 hin ab. Hierdurch ist eine Sollknickstelle bereitgestellt, da der Quer träger 2 gegenüber einer Aufnahme von Aufprallenergie gegenüber den da ran anschließenden Abschnitten aufgrund der geringeren Höhe der Hohl kammerabschnitte 12, 13 geschwächt ist.

Bei dem unteren Querträger 3 des dargestellten Ausführungsbeispiels han delt es sich um ein stranggepresstes Aluminiumprofil, welches als drei-kam- meriges Hohlkammerprofil ausgeführt ist. An den unteren Querträger 3 sind ebenfalls zwei Crashboxen 16, 17 angeschlossen, von denen in der Per spektive der Darstellung des Stoßfängerquerträgers 1 in den Figuren 1 und 2 nur die jeweilige Anschlussplatte (base plate) erkennbar ist. Der untere Querträger ist bei diesem Ausführungsbeispiel mit vier Verbinderteilen an den oberen Querträger 2 angeschlossen. Bei diesen Verbinderteilen han delt es sich um zwei innere Verbinderteile 18, 19 sowie zwei äußere Ver binderteile 20, 21 .

Die Anordnung der Crashboxen 14 bis 17 an dem oberen Querträger 2 bzw. dem unteren Querträger 3 ist aus der Schnittdarstellung der Figur 3 erkenn bar. Die Crashbox 14 ist mit ihrer Anschlussplatte vorgesehen, an einen Längsträger eines Fahrzeuges angeschlossen zu werden. Die Crashbox 16 ist mit ihrer Anschlussplatte vorgesehen, an einen Achsträger eines Fahr zeuges angeschlossen zu werden.

Nachstehend ist unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 3 das Verbinder teil 18 detaillierter beschrieben. Dieselben Ausführungen gelten gleicher maßen für das Verbinderteil 19. Das Verbinderteil 18 ist aus zwei Schalen zusammengesetzt, und zwar einer ersten Verbinderschale 22 und einer zweiten, als Schließblech bei dieser Ausgestaltung dienenden Verbinder schale 23. Das Verbinderteil 18 ist, wie aus den Figuren 1 und 2 erkennbar, außenseitig in y-Richtung bezüglich der an den unteren Querträger 3 ange schlossen Crashbox und innenseitig bezüglich der an den unteren Hohl kammerabschnitt 13 des oberen Querträgers 3 angeschlossene Crashbox 14 an den jeweiligen Querträger 3 bzw. 2 angeschlossen. Die Crashbox 16 weist zur Mitte 9 einen geringeren Abstand auf als die Crashbox 14. Beide Crashboxen 14, 16 sind somit versetzt zueinander angeordnet. Aus diesem Grunde ist das Verbinderteil 18 weitestgehend S-förmig gekrümmt (siehe Figuren 1 und 2) und erstreckt sich somit von dem unmittelbar zu dem An schluss der Crashbox 16 benachbarten Abschnitt des unteren Querträgers 3 zu dem oberen Querträger 2 und ist an diesen in demjenigen Abschnitt des unteren Hohlkammerabschnittes 13 angeschlossen, in dem in z-Rich- tung kein Durchzug vorhanden ist. Dieser Bereich ist derjenige Abschnitt des oberen Querträgers, in dem seine Höhe von dem mittleren Abschnitt mit größerer Höhe in die beiden angrenzenden Abschnitte geringerer Höhe übergeht. Das Verbinderteil 18 ist bei dem dargestellten Ausführungsbei spiel aus einem Stahl mit einer Festigkeit von 600 bis 800 MPa gefertigt. Damit liegt die Materialfestigkeit dieses Verbinderteils 18 zwischen der Fes tigkeit der pressgehärteten Schalen (1500 MPa) und derjenigen des zur Ausführung des unteren Querträgers 3 verwendeten Materials. Die vorste henden Materialangaben beziehen sich auf das konkret beschriebene Aus führungsbeispiel. Es versteht sich, dass auch andere Materialien, insbeson dere Stahlsorten eingesetzt werden können, selbstverständlich auch Faser verbundwerkstoffe.

Die erste Verbinderschale 22 weist einen mittleren, U-förmig geformten Ab schnitt 24 auf. Dieses ist derjenige Abschnitt, der sich zwischen der Unter seite des oberen Querträgers 2 und der Oberseite des unteren Querträgers 3 erstreckt. Dieser Abschnitt 24 geht über in jeweils einen lappenartigen Anschlussabschnitt 24.1 , 24.2. Die Anschlussabschnitte 24.1 , 24.2 stellen eine Begrenzung einer Querträgeraufnahme dar. Die in z-Richtung weisen den Abschlüsse der Wände des U-förmigen Abschnitts 24 sind an die je weilige Kontur des daran anzuschließenden Querträgers 2 bzw. 3 ange passt. Die erste Verbinderschale 22 weist an ihrem diesbezüglichen, zu dem Querträger 2 weisenden Ende eine Ausnehmung 25 zur Aufnahme der miteinander verschweißten Fügeflansche 6, 7 auf. Der zu der Öffnungsseite der U-förmigen Auslegung weisende Abschnitt ist konzipiert, damit dieser von der Unterseite der Seitenwand 26 der inneren Schale 5 beabstandet ist. Die oberen Anschlussabschnitte 24.1 sind mit der Vorderseite der fahr- zeugabgewandten Schale 4 verschweißt. Die Kontur dieser den U-förmigen Abschnitt 24 in Richtung zu dem unteren Querträger 3 begrenzenden Wand ist gerade. Bei dem dargestellten Aus führungsbeispiel liegt diese Wand an der Oberseite des unteren Querträ gers 3 nicht an (siehe Figur 3). Die zweite Verbinderschale 23 dient zum Verschließen des U-förmigen Abschnittes 24 der ersten Verbinderschale 22, um auf diese Weise ein Kastenprofil auszubilden. Zugleich ist die zweite Verbinderschale 23 mit einer solchen Länge ausgeführt, dass diese bis über die Rückseite der inneren Schale 5 des unteren Hohlkammerabschnittes 13 des oberen Querträgers 2 und die Rückseite des unteren Querträgers 3 ge führt ist. Dadurch werden die durch die erste Verbinderschale 22 vorberei teten Querträgeraufnahmen komplettiert, sodass zwei in y-Richtung offene, jedoch in x-Richtung geschlossene Querträgeraufnahmen bereitgestellt sind, in die, wie vorstehend bereits ausgeführt, die Querträger 2, 3 einge setzt sind. Auch die an die Rückwand des oberen Querträgers 3 grenzen den Abschnitte der zweiten Verbinderschale 23 sind mit dieser schweißver bunden. Dabei ist in diesem Ausführungsbeispiel vor dem Hintergrund der Herstellbarkeit, insbesondere mit Verweis auf etwaig erforderliche oder sich ergebende enge Toleranzen, vorgesehen, dass die nach oben abragenden lappenartigen Abschnitte der ersten Verbinderschale 22 beabstandet zur inneren Schale 5 des oberen Querträgers 2, 2.1 geführt sind. Durch die Be- abstandung wird zudem gewährleistet, dass störende Frequenzprobleme in Gestalt von Vibrationen oder Klappergeräuschen unterbunden sind. Die Querträgeraufnahme für den unteren Querträger 3 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel so ausgeführt, dass der Querträger 3 darin fast voll ständig bezüglich seiner Höhe aufgenommen ist. Der untere Querträger 3 ist an das Verbinderteil 18 mittels eines Befestigungsbolzens (in den Figu ren nicht dargestellt) befestigt. Die beiden Verbinderschalen 22, 23 verfü gen zu diesem Zweck über die Querträgeraufnahme hineingerichtete Ver- prägungen 26, 27. Der in den Figuren nicht dargestellte Befestigungsbolzen durchgreift den unteren Querträger 3 in der mittleren, in Figur 3 erkennbaren Hohlkammer. Der Abstand der beiden, die mittlere Hohlkammer begrenzen den Profilkammern ist so gewählt, dass ein Einsatz von Hülsen zum Aus steifen des unteren Querträgers 3 im Zusammenhang mit einer Verschrau bung an den unteren Anschlüssen der Verbinderteile 18, 19 nicht erforder lich ist. Aus den Figuren 1 und 2 ist erkennbar, dass die erste Verbinderschale 22 an ihrer fahrzeugabgewandten Seite eine dem S-förmigen Verlauf folgende Versteifungssicke eingeprägt ist. Die zweite Verbinderschale 23 verfügt über zwei parallel zueinander verlaufende Versteifungssicken, die ebenfalls der Längserstreckung der Verbindungsteile folgen.

Figur 4 zeigt den Stoßfängerquerträger 1 nach Durchführen eines Kompa- tibilitäts-Crashtests mit einer Überdeckung, angeschlossen an ein nur mit bestimmten Einzelteilen gezeigtes Fahrzeug mit Blickrichtung von unten. An dem in Figur 4 unteren, weniger deformierten Abschnitt des Stoßfänger querträgers 1 sind die Crashboxen 14 und 16, angeschlossen an das Fahr zeug, erkennbar. Deutlich erkennbar ist zudem das Verbinderteil 20. Die Barriere wirkte mit ihrer Überdeckung auf den in Figur 4 gezeigten oberen Abschnitt des Stoßfängerquerträgers 1 . Zu erkennen ist, dass der obere Querträger 2 im Bereich seiner Mitte eingeknickt, ebenso wie der untere Querträger 3. Aufgrund des Aufpralls sind die Crashboxen 15, 17 zusam mengeschoben und der Stoßfängerquerträger 1 in Richtung zu dem dies seitigen Fahrzeugrad 28 deformiert. Das Verbindungsteil 21 wirkt gegen das Fahrzeugrad 28 bzw. seine Felge, welches, wie durch die Blockpfeile angedeutet, die aufgenommene Aufprallenergie in den Seitenschweller 29 des Fahrzeuges einleitet. Von Bedeutung ist, dass die Fahrgastzelle trotz der beträchtlichen Aufprallenergie nahezu undeformiert geblieben ist. Die ses Deformationsverhalten ist auch vorteilhaft, wenn an den Schweller 29 ein Batteriegehäuse mit Batteriemodulen angrenzt oder daran angeschlos sen ist. Aus diesem Grunde bleiben auch die in einem solchen Batteriege häuse eingehausten Batteriemodule bei einem solchen Aufprall unbeschä digt. Allenfalls können geringe Deformationen am Außenprofil des Batterie gehäuses festgestellt werden.

Figuren 5 und 6 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Stoßfänger querträgers 1 .1 . Dieser ist genauso aufgebaut wie der Stoßfängerquerträ ger 1 , unterscheidet sich von dem Stoßfängerquerträger 1 nur dadurch, dass dessen unterer Querträger 3.1 nicht zusätzlich noch mit im Endbereich angeordneten Verbinderteilen an den oberen Querträger 2.1 angeschlos sen ist. Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben worden. Ohne den Umfang der geltenden Ansprüche zu verlassen, ergeben sich für einen Fachmann zahlreiche weitere Möglichkeiten die Erfindung umzuset zen, ohne dass dieses im Rahmen dieser Ausführungen im Einzelnen näher erläutert werden müsste.

Bezugszeichenliste , 1.1 Stoßfängerquerträger

, 2.1 Oberer Querträger

, 3.2 Unterer Querträger

4 Äußere Schale

5 Innere Schale

6 Fügeflansch

7 Fügeflansch

8 Durchzug

9 Mitte

10 Durchzug

1 1 Durchzug

12 Oberer Flohlkammerabschnitt

13 Unterer Flohlkammerabschnitt

14 Crashbox

15 Crashbox

16 Crashbox

17 Crashbox

18 Verbinderteil

19 Verbinderteil

20 Verbinderteil

21 Verbinderteil

22 Erste Verbinderschale

23 Zweite Verbinderschale

24 Abschnitt

24.1 Anschlussabschnitt

24.2 Anschlussabschnitt

25 Ausnehmung

26 Verprägung

27 Verprägung

28 Fahrzeugrad

29 Seitenschweller




 
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