DE10043880B4

DE10043880B4 - bumper

Info

Publication number: DE10043880B4
Application number: DE2000143880
Authority: DE
Inventors: Werner Böhmer; Hans-Jürgen Knaup; Bernd Schulz; Ferdinand Wecker
Original assignee: Benteler Deustchland GmbH
Current assignee: Benteler Deustchland GmbH
Priority date: 2000-09-04
Filing date: 2000-09-04
Publication date: 2006-02-23
Anticipated expiration: 2020-09-05
Also published as: DE10043880A1

Abstract

Stoßfänger für ein Kraftfahrzeug mit einem quer zu den Längsträgern des Kraftfahrzeugrahmens festlegbaren Querträger (13, 14), welcher ein im Querschnitt U-förmiges Profil (4) mit einem Steg (5) und zwei Schenkeln (6, 7) aufweist, wobei sich endseitig an die Schenkel (6, 7) Flansche (11, 12, 15, 16) anschließen, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (5) und die Schenkel (6, 7) warmvergütet, die Flansche (11, 12, 15, 16) hingegen unvergütet sind, wobei die Flansche (11, 12, 15, 16) nach innen umgeformt sind.Bumper for a motor vehicle with a cross to the side rails of the Motor vehicle frame fixable cross member (13, 14), which in cross section U-shaped Profile (4) with a web (5) and two legs (6, 7), wherein at the ends of the legs (6, 7) flanges (11, 12, 15, 16), characterized in that the web (5) and the legs (6, 7) hot tempered, the flanges (11, 12, 15, 16), however, are not finished, the flanges (11, 12, 15, 16) are formed to the inside.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stoßfänger für ein Kraftfahrzeug mit einem quer zu den Längsträgern des Kraftfahrzeugrahmens festlegbaren Querträger sowie ein Verfahren zur Herstellung des Querträgers.The The invention relates to a bumper for a motor vehicle with a cross to the side rails of the Motor vehicle frame fixable cross member and a method for Production of the crossbeam.

Stoßfänger sind quer an Front und Heck eines Kraftfahrzeugs zwischen der die Karosserie abschließenden Kunststoffverschalung und dem Rahmen des Kraftfahrzeugs angeordnet. Sie sollen dazu beitragen, dass die Fahrzeugstruktur bei einem Anprall mit geringer Geschwindigkeit keine Beschädigung davonträgt. Meist sind zwischen den Querträger und die Längsträger noch Pralldämpfer, sogenannte Crashboxen, geschaltet. Die Crashboxen sollen die aus einem Anprall resultierende Energie absorbieren, indem diese in Verformungsarbeit umgewandelt wird.Bumpers are transverse to the front and rear of a motor vehicle between the body final Plastic casing and the frame of the motor vehicle arranged. They are designed to help keep the vehicle structure in case of an impact at low speed does not cause any damage. Most of time are between the crossbeams and the side members still Impact absorbers, so-called crash boxes, switched. The crash boxes are supposed to be out absorb energy resulting from an impact by placing them in Deformation work is converted.

Unterschiedlichste Stoßfänger bzw. Stoßfängeranordnungen sind bekannt. So gehört durch die DE 197 00 022 A1 eine Stoßfängeranordnung zum Stand der Technik mit einem starren, teilweise als Hohlträger ausgebildeten Querträger, der beidseitig der Fahrzeuglängsmitte jeweils mittels Pralldämpfer an den vorderen Enden der Karosserielängsträger befestigt ist. Der Träger ist mit einer deformierbaren Stoßfängerschale verbunden.Most different bumpers or bumper arrangements are known. So belongs by the DE 197 00 022 A1 a bumper assembly to the prior art with a rigid, partially formed as a hollow beam cross member which is fixed on both sides of the vehicle longitudinal center respectively by means of impact absorbers at the front ends of the body longitudinal beams. The carrier is connected to a deformable bumper shell.

Die DE 197 43 802 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines metallischen Formbauteils für Kraftfahrzeugkomponenten, wobei das Formbauteil Bereiche aufweist mit einer gegenüber dem übrigen Bauteil höheren Duktilität. Hierzu werden drei alternative Lösungen vorgeschlagen, deren gemeinsamer Kerngedanke darin besteht, die Steigerung der Duktilität in partiellen Bereichen durch eine gezielte hinsichtlich Dauer und Temperatur präzise vorgegebene abgestimmte schnelle Erwärmung vorzunehmen. Hierbei kann die Erwärmung an der Ausgangsplatine, einem Zwischenformbauteil oder am endgeformten Formbauteil vorgenommen werden.The DE 197 43 802 A1 discloses a method of manufacturing a metallic mold component for automotive components, wherein the mold member has regions with a higher ductility than the rest of the component. To this end, three alternative solutions are proposed, the common core idea is to make the increase in ductility in partial areas by a targeted with regard to duration and temperature precisely predetermined coordinated rapid warming. In this case, the heating can be carried out on the output board, an intermediate molding component or on the final molded molding component.

Durch die DE 198 49 358 A1 zählt ein Stoßfänger für ein Kraftfahrzeug zum Stand der Technik mit einem quer zu den Längsträgern des Kraftfahrzeugs festgelegten Biegeträger. Der Biegeträger ist durch ein mittels hydraulischem Innenhochdruck umgeformtes oder konventionell geprägtes und aufgeweitetes Rohr gebildet. Er weist einen biegesteifen Mittelabschnitt mit endseitigen Deformationsabschnitten auf. Hierzu ist der Mittelabschnitt mit einer in seiner Längserstreckung verlaufenden Sicke versehen, die auf der dem Kraftfahrzeug abgewandten Stirnseite des Biegeträgers angeordnet ist. Zusätzlich kann der Mittelabschnitt durch einen Härteprozess vergütet werden.By the DE 198 49 358 A1 includes a bumper for a motor vehicle to the prior art with a transverse to the longitudinal members of the motor vehicle defined bending beam. The bending beam is formed by means of a hydraulic hydroforming or conventionally embossed and flared tube. It has a rigid center section with end-side deformation sections. For this purpose, the central portion is provided with a running in its longitudinal direction bead, which is arranged on the side facing away from the motor vehicle front side of the bending beam. In addition, the middle section can be tempered by a hardening process.

Die DE 298 12 843 U1 offenbart einen verstärkten Stoßfänger mit verschiedenartig gestalteten kanalförmigen Längsprofilen, die jeweils mit einer weiteren Verstärkungsschale verbunden sind, wobei der Raum zwischen dem Längsprofil und der Verstärkungsschale mit Strukturschaumstoff ausgeschäumt ist.The DE 298 12 843 U1 discloses a reinforced bumper with variously shaped channel-shaped longitudinal profiles, which are each connected to a further reinforcing shell, wherein the space between the longitudinal profile and the reinforcing shell is foamed with structural foam.

An die Querträger werden hohe Anforderungen bezüglich des Deformationsverhaltens beim Crash gestellt. Ein Querträger, der beste Resultate in allen Testkriterien erzielt, ist ein im Werkzeug vergüteter Querträger mit extrem hohen Materialkennwerten für Zugfestigkeit und Streckgrenze. Überwiegend weisen die Querträger ein im Querschnitt U-förmiges Profil auf mit einem Steg und zwei Schenkeln, wobei sich endseitig an die Schenkel Flansche anschließen, die nach außen gerichtet sind. Diese Ausführungsform ist prozessicher herzustellen und erzielt ein sehr gutes Deformationsverhalten.At the crossbeams become high demands regarding the deformation behavior during the crash. A crossbeam, the scores best results in all test criteria is one in the tool tempered crossbeam with extremely high material properties for tensile strength and yield strength. Predominantly wise the crossbeams a cross-sectionally U-shaped profile on with a bridge and two thighs, which end at the Connecting thigh flanges, the outside are directed. This embodiment is process reliable and achieves a very good deformation behavior.

In seiner Querschnittsgestaltung erscheint der Querträger jedoch nicht flexibel genug, um auf unterschiedliche Fahrzeugstrukturen abgestimmt zu werden, beispielsweise hinsichtlich des Krümmungsverlaufs über seine Längserstreckung ebenso wie hinsichtlich seiner Flanschkonfiguration. Die sich nach außen vergleichsweise breit erstreckenden Flansche können je nach Fahrzeugkonstruktion zu Problemen führen, weil sich hinter dem Querträger oft das Kühlaggregat des Motors befindet. Durch den oberen und unteren Flansch des Querträgers kann die Luftzufuhr behindert werden.In its cross-sectional design, however, the cross member appears not flexible enough to adapt to different vehicle structures be tuned, for example, with regard to the curvature of his longitudinal extension as well as regarding its flange configuration. The after Outside Comparatively wide-extending flanges may vary depending on the vehicle design cause problems because behind the cross member often the refrigeration unit the engine is located. Through the upper and lower flange of the cross member, the Air supply are obstructed.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Stoßfänger zu schaffen mit einem Querträger, der fertigungstechnisch vorteilhaft ist und bei ausreichend hoher Steifigkeit die Kühlluftzufuhr weniger behindert. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Querträgers aufzuzeigen.Of the Invention is therefore based on the object to a bumper create with a crossbeam, the manufacturing technology is advantageous and at sufficiently high Stiffness the cooling air supply less with special needs. It is another object of the invention to provide a method for Production of such a cross member show.

Für den gegenständlichen Teil der Aufgabe zeigt die Erfindung drei eigenständige Lösungen auf. Diese kennzeichnen sich dadurch, dass

– der Steg und die Schenkel warmvergütet, die Flansche hingegen unvergütet und nach innen umgeformt sind (Patentanspruch 1);
– der Steg und die Schenkel warmvergütet, die Flansche hingegen unvergütet und nach außen parallel zu den Schenkeln umgeformt sind (Patentanspruch 2);
– der Steg und die Schenkel warmvergütet, die Flansche hingegen unvergütet und wulstartig gestaltet sind (Patentanspruch 3).

For the objective part of the task, the invention shows three independent solutions. These are characterized by the fact that

- The web and the legs are heat-treated, the flanges, however, are unserved and formed inside (claim 1);
- The web and the legs are heat-treated, the flanges, however, are unfired and formed outwards parallel to the legs (claim 2);
- The bridge and the legs are heat-treated, the flanges, however, are unspoiled and bead-shaped (claim 3).

Der technologische Zusammenhang der drei vorgeschlagenen Lösungen besteht darin, den Steg und die Schenkel warm zu vergüten, die Flansche jedoch unvergütet zu belassen und entsprechend so umzuformen, dass sie die Kühlluftzufuhr möglichst wenig behindern.Of the technological context of the three proposed solutions to warm up the bridge and thighs, but leave the flanges unfinished and reshape it so that it minimizes the supply of cooling air hinder.

Erfindungsgemäß wird den Flanschen eine den jeweiligen Anforderungen und Einbaubedingungen eines Kraftfahrzeugtyps entsprechende Gestalt gegeben. Auf diese Weise kann das notwendige Steifigkeitsverhalten eingestellt werden und gleichzeitig die Flansche so konfiguriert werden, dass die Kühlluftzufuhr nicht übermäßig hoch eingeschränkt wird. Durch die größeren Dehnungswerte des unvergüteten Flansches reduziert sich die Rissneigung beim Crash, da üblicherweise ein Riss im Flansch entsteht.According to the invention is the Flanges a the respective requirements and installation conditions a motor vehicle type given appropriate shape. To this Way the necessary stiffness behavior can be adjusted and at the same time the flanges are configured so that the cooling air supply not overly high limited becomes. Due to the larger elongation values of the unspoiled Flange reduces the tendency to crack in the crash, as usual a crack occurs in the flange.

Die Flansche können warmwalzend geformt, gerollt oder gebördelt werden. Hierbei ist es möglich, die Flansche nach innen umzuformen, wie dies Patentanspruch 1 vorsieht. Diese Ausführungsform bringt den größten Nutzen hinsichtlich einer Minimierung der Beeinträchtigung der Kühlluftzufuhr mit sich.The Flanges can hot rolled, rolled or crimped. Here it is possible, the Flanges to transform inside, as provided in claim 1. This embodiment brings the biggest benefit in terms of minimizing the deterioration of the cooling air supply with himself.

Die Ausführungsform des Stoßfängers gemäß Patentanspruch 2 sieht vor, dass die Flansche des Querträgers nach außen parallel zu den Schenkeln umgeformt sind. Auch hierdurch kann die die Kühlluftzufuhr behindernde Fläche verringert werden. Die Umformung, welche eine entsprechende Zug- und Druckbelastung im Biegebereich bedeutet, ist möglich, weil der Werkstoff im Bereich der Flansche unvergütet ist.The embodiment the bumper according to claim 2 provides that the flanges of the cross member parallel to the outside are transformed to the thighs. This also allows the cooling air supply disabling area be reduced. The forming, which is a corresponding tensile and pressure load in the bending area means is possible because the material in the area of the flanges is not finished.

Gemäß den Merkmalen von Patentanspruch 3 können die Flansche auch wulstartig gestaltet sein. Hierzu werden die Endabschnitte der Schenkel gestaucht und verdichtet, so dass ein wulstartiger Flansch entsteht.According to the characteristics of claim 3 can the flanges are also beaded. For this purpose, the end sections the thigh is compressed and compressed, leaving a beaded flange arises.

Der verfahrensmäßige Teil der Aufgabe wird durch die Maßnahmen gemäß Patentanspruch 4 gelöst.Of the procedural part The task will be through the measures according to claim 4 solved.

Danach wird eine ebene Platine aus Stahlblech in einem ersten Umformschritt in einem Warmformwerkzeug U-förmig umgeformt und bis auf die Endabschnitte der Schenkel vergütet. In einem zweiten Umformschritt werden dann die unvergüteten Endabschnitte zu bedarfgerechten Flanschen umgeformt.After that becomes a flat sheet steel plate in a first forming step in a thermoforming mold U-shaped reshaped and tempered to the end sections of the thighs. In a second forming step then become the unfired end sections reshaped to appropriate flanges.

Diese Vorgehensweise ist rationell und ermöglicht je nach Werkzeuggestaltung unterschiedlichste Querschnittsgestaltungen des Querträgers.These Approach is efficient and allows depending on the tool design Different cross-sectional shapes of the cross member.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:The Invention is described below with reference to the drawings embodiments described in more detail. Show it:

1 in schematisierter Darstellungsweise einen ersten Fertigungsschritt bei der Herstellung eines Querträgers; 1 a schematic representation of a first manufacturing step in the manufacture of a cross member;

2 den zweiten Fertigungsschritt mit Endformgebung der Flansche und 2 the second manufacturing step with final shaping of the flanges and

3 bis 6 vier unterschiedliche Querschnittsgestaltungen eines Querträgers. 3 to 6 four different cross-sectional shapes of a cross member.

1 zeigt einen ersten Umformschritt bei der Herstellung eines Querträgers. Hierbei wird eine ebene Platine aus Stahlblech in einem Warmformwerkzeug 1 U-förmig umgeformt, indem die Platine durch einen oberen Stempel 2 in eine untere Matritze 3 gedrückt wird. Dieses U-Profil 4 des Querträgers liegt mit seinem Steg 5 und seinen beiden Schenkeln 6, 7 im Werkzeug 1 an, wohingegen die Endabschnitte 8, 9 der Schenkel 6, 7 außen überstehen, ohne in Kontakt mit dem Warmformwerkzeug 1 zu gelangen. Während der Steg 5 und die Schenkel 7, 8 im Warmformwerkzeug 1 eine Warmvergütung erfahren, bleiben die Endabschnitte 8, 9 unvergütet. Die Wärmeeinwirkungszone auf das U-Profil 4 ist in der 1 ebenso wie in den übrigen Darstellungen der 2 bis 6 durch die gepunktete Darstellungsweise verdeutlicht. 1 shows a first forming step in the manufacture of a cross member. This is a flat plate made of sheet steel in a thermoforming tool 1 U-shaped formed by placing the board through an upper punch 2 in a lower die 3 is pressed. This U-profile 4 of the cross member lies with his jetty 5 and his two thighs 6 . 7 in the tool 1 whereas the end sections 8th . 9 the thigh 6 . 7 survive outside, without in contact with the thermoforming tool 1 to get. During the jetty 5 and the thighs 7 . 8th in the thermoforming mold 1 undergo a heat treatment, remain the end sections 8th . 9 untempered. The heat-affected zone on the U-profile 4 is in the 1 as well as in the other representations of the 2 to 6 illustrated by the dotted representation.

In einem zweiten Umformschritt, wie er in der 2 ersichtlich ist, werden die Endabschnitte 8, 9 durch einen zweiten Stempel 10 mit entsprechender Querschnittskonfiguration zu Flanschen 11, 12 umgeformt. Wahlweise erfolgt die Umformung durch nachträgliches Umbördeln oder Rollen in einem separaten Arbeitsgang.In a second forming step, as described in the 2 it can be seen, the end sections 8th . 9 through a second stamp 10 with corresponding cross-sectional configuration to flanges 11 . 12 reshaped. Optionally, the forming by subsequent beading or rolling in a separate operation.

Der fertige Querträger 13 besitzt dann innenliegende Flansche 11, 12. Bei eingebautem Zustand im Stoßfänger eines Kraftfahrzeugs erfolgt keine Beeinträchtigung der Kühlluftzufuhr zu einem hinter dem Querträger 13 angeordneten Kühlaggregat durch die Flansche 11, 12.The finished cross member 13 then has internal flanges 11 . 12 , When installed in the bumper of a motor vehicle, there is no impairment of the cooling air supply to one behind the cross member 13 arranged cooling unit through the flanges 11 . 12 ,

Die Endformgebung der unvergüteten Endabschnitte eines U-Profils 4 zu Flanschen 11, 12 kann auch walzend oder rollend ebenso wie durch Bördelung erfolgen.The final shaping of the unsealed end sections of a U-profile 4 to flanges 11 . 12 can also be rolling or rolling as well as done by crimping.

Bei der Ausführungsform gemäß der 3 weist der Querträger 14 Flansche 15, 16 auf, die etwa rechtwinklig nach innen umgestellt sind. Ansonsten entspricht der Querträger 14 der zuvor beschriebenen Bauart.In the embodiment according to the 3 has the cross member 14 flanges 15 . 16 on, which are converted approximately at right angles to the inside. Otherwise corresponds to the cross member 14 of the type described above.

Der Querträger 17 gemäß 4 weist ein U-förmiges Profil 18 auf mit einem Steg 19 und zwei Schenkeln 20, 21, welche warmvergütet sind. Die Flansche 22, 23 sind unvergütet und nach außen parallel zu den Schenkeln 20, 21 umgeformt.The crossbeam 17 according to 4 has a U-shaped profile 18 on with a jetty 19 and two thighs 20 . 21 , which are heat-treated. The flanges 22 . 23 are unfed and outward parallel to the thighs 20 . 21 reshaped.

Der Querträger 24 gemäß der 5 weist wulstartige Flansche 25, 26 auf. Auch hierbei ist das U-Profil 27 mit seinem Steg 28 und seinen Schenkeln 29, 30 im Warmformwerkzeug 1 vergütet worden, wobei die die Flansche 25, 26 bildenden Endabschnitte unvergütet geblieben sind. In einem zweiten Umformschritt sind die Endabschnitte gestaucht und verdichtet worden, so dass die Flansche 25, 26 ihre wulstartige Konfiguration behalten.The crossbeam 24 according to the 5 has beaded flanges 25 . 26 on. Again, the U-profile 27 with his jetty 28 and his thighs 29 . 30 in the thermoforming mold 1 been reimbursed, with the flanges 25 . 26 forming end sections have been left unfulfilled. In a second forming step, the end portions have been compressed and compressed, so that the flanges 25 . 26 keep their bead-like configuration.

Schließlich zeigt 6 eine Ausführungsform eines Querträgers 31, welcher ein im Querschnitt U-förmiges Profil 32 besitzt mit einem Steg 33 und zwei Schenkeln 34, 35. Diese sind warmvergütet. In gleicher Längserstreckung zu den Schenkeln 34, 35 erstrecken sich deren Endabschnitte 36, 37, die unvergütet sind. Durch innen an den Endabschnitten 36, 37 liegende Verstärkungsbleche 38, 39 werden die Flansche 40, 41 ausgebildet. Die Verstärkungsbleche 38, 39 erstrecken sich über die gesamte Länge des Querträgers 31 und sind mit den Endabschnitten 36, 37 punkt- oder rollnahtgeschweißt.Finally shows 6 an embodiment of a cross member 31 , which is a cross-sectionally U-shaped profile 32 owns with a dock 33 and two thighs 34 . 35 , These are heat-treated. In the same longitudinal extension to the thighs 34 . 35 extend their end portions 36 . 37 that are unfinished. Through inside at the end sections 36 . 37 lying reinforcing sheets 38 . 39 become the flanges 40 . 41 educated. The reinforcing sheets 38 . 39 extend over the entire length of the cross member 31 and are with the end sections 36 . 37 spot or roll seam welded.

Claims

Bumpers for a motor vehicle with a transversely fixed to the longitudinal members of the motor vehicle frame cross member ( 13 . 14 ), which has a cross-sectionally U-shaped profile ( 4 ) with a bridge ( 5 ) and two thighs ( 6 . 7 ), wherein the ends of the legs ( 6 . 7 ) Flanges ( 11 . 12 . 15 . 16 ), characterized in that the bridge ( 5 ) and the thighs ( 6 . 7 ) heat-treated, the flanges ( 11 . 12 . 15 . 16 ) are, on the other hand, unfired, the flanges ( 11 . 12 . 15 . 16 ) are formed to the inside.

Bumpers for a motor vehicle with a transversely fixed to the longitudinal members of the motor vehicle frame cross member ( 17 ), which has a cross-sectionally U-shaped profile ( 18 ) with a bridge ( 19 ) and two thighs ( 20 . 21 ), wherein the ends of the legs ( 20 . 21 ) Flanges ( 22 . 23 ), characterized in that the bridge ( 19 ) and the thighs ( 20 . 21 ) heat-treated, the flanges ( 22 . 23 ) are, on the other hand, unfired, the flanges ( 22 . 23 ) outwards parallel to the legs ( 20 . 21 ) are transformed.

Bumpers for a motor vehicle with a transversely fixed to the longitudinal members of the motor vehicle frame cross member ( 24 ), which has a cross-sectionally U-shaped profile ( 27 ) with a bridge ( 28 ) and two thighs ( 29 . 30 ), wherein the ends of the legs ( 29 . 30 ) Flanges ( 25 . 26 ), characterized in that the bridge ( 28 ) and the thighs ( 29 . 30 ) heat-treated, the flanges ( 25 . 26 ) are, on the other hand, unfired, the flanges ( 25 . 26 ) are designed bead-like.

Method for producing a crossmember ( 13 . 14 . 17 . 24 . 31 ) as a bumper for a motor vehicle, which has a cross-sectionally U-shaped profile ( 4 . 18 . 27 . 32 ) with a bridge ( 5 . 19 . 28 . 33 ) and two thighs ( 6 . 7 . 20 . 21 . 29 . 30 . 34 . 35 ), wherein the ends of the legs ( 6 . 7 . 20 . 21 . 29 . 30 . 34 . 35 ) Flanges ( 11 . 12 . 15 . 16 . 22 . 23 . 25 . 26 . 40 . 41 ), characterized in that in a first forming step a planar board in a thermoforming tool ( 1 ) U-shaped and except for the end sections ( 8th . 9 . 36 . 37 ) of the thighs ( 6 . 7 . 20 . 21 . 29 . 30 . 34 . 35 ) is tempered, after which in a second forming step the end sections ( 8th . 9 . 36 . 37 ) to flanges ( 11 . 12 . 15 . 16 . 22 . 23 . 25 . 26 . 40 . 41 ) be reworked.