DE102007063246B4

DE102007063246B4 - Stoßfängerstruktur für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE102007063246B4
Application number: DE102007063246.2A
Authority: DE
Inventors: Uwe Stein; Mario Ippoliti
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2007-12-31
Filing date: 2007-12-31
Publication date: 2020-07-16
Anticipated expiration: 2028-01-01
Also published as: DE102007063246A1

Abstract

Stoßfängerstruktur für Kraftfahrzeuge mit einem mit tragenden Karosserieelementen an den seitlichen Endbereichen über Befestigungskonsolen (3, 4) und Flansche (3a, 4a) zur Befestigung an Längsträgern der Karosserie eines Kraftfahrzeuges fest verbundenen Querträger (2), der als offenes oder geschlossenes Hohlprofil ausgeführt und zur Absorption von Aufprallenergie ebenfalls gezielt verformungswillig ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass in den Querträger (2) zumindest ein querverlaufender Strang (8) aus hochzugfesten Fasern dadurch integriert ist, dassa) der Querträger (2) aus Kunststoff hergestellt und der zumindest eine Faserstrang (8) unmittelbar in die Struktur des Querträgers (2) eingespritzt istoderb) der Querträger (2) im Gussverfahren aus Leichtmetall hergestellt ist und der mindestens eine Faserstrang (8) unmittelbar in den Querträger (2) integriert ist, wobei der Faserstrang (8) an den beiden seitlichen Befestigungskonsolen (3, 4) verankert ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stoßfängerstruktur für Kraftfahrzeuge, insbesondere für Personenkraftfahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Aus der gattungsbildenden Schrift JP 2007-302 200 A ist eine Vorderwagenstruktur mit einem Querträger bekannt, wobei der Querträger über Deformationselemente an Längsträgern eines Kraftfahrzeuges angebunden ist. Zur Verstärkung ist eine separate Faser entlang des Querträgers verlegt. Die Faser ist an ihren Enden in Fahrzeuglängsrichtung betrachtet hinter den Deformationselementen an den Längsträger angebunden.
Aus DE 2 246 220 A ist ein Stoßfänger bekannt, welcher einen auf einem steifen Träger angeordneten verformbaren Körper umfasst. Der verformbare Körper ist mit einer quer verlaufenden, zugfesten Armierung versehen.
Eine Stoßfängerstruktur zeigt beispielsweise die DE 10 2004 007 571 A1 , bei der der unterhalb eines Stoßfänger-Außenteils, z.B. einer auch Spoilerfunktion ausfüllenden Kunststoff-Außenschale, vorgesehene Fußgängerschutzquerträger aus Kunststoff hergestellt ist, wobei zur Verstärkung desselben Glasfasern in das Kunststoffmaterial (z.B. Polypropylen) integriert sein können.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Stoßfängerstruktur der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, die mit baulich und fertigungstechnisch einfachen Mitteln bei unfallbedingten Deformationen eine verbesserte Krafteinleitung in die angrenzenden Karosseriebauteile ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angeführt.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass in den Querträger zumindest ein querverlaufender Strang aus hoch zugfesten Fasern integriert ist, der an den beiden seitlichen Befestigungskonsolen verankert ist. Damit gelingt es, auf den Querträger im wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung auftreffende Aufprallenergie bei einem Frontalcrash oder Heckcrash gleichmäßiger zu absorbieren, indem bei der damit verbundenen Durchbiegung des Querträgers vermehrt Aufprallenergie über die hoch zugfesten Faserstränge in die an die Längsträger angebundenen Befestigungskonsolen eingeleitet wird. Durch die Anhebung der Verformungsfestigkeit des Querträgers kann dieser bei vergleichbaren Kriterien kosten- und gewichtsgünstiger gefertigt werden.
In an sich bekannter Weise ist der Querträger fertigungstechnisch günstig aus Kunststoff hergestellt, wobei die Faserstränge unmittelbar in die Struktur des Querträgers eingespritzt sind. Alternativ ist der Querträger aber auch im Gussverfahren aus Leichtmetall hergestellt und die Faserstränge sind unmittelbar in den Querträger integriert.
Bevorzugt können in der Draufsicht gesehen zumindest ein äußerer, der Stoßfänger-Außenschale benachbarter Faserstrang und ein im wesentlichen parallel verlaufender, innerer Faserstrang vorgesehen sein, die mit den Befestigungskonsolen und mit Wandbereichen des Querträgers fest verbunden sind und die somit eine in der relevanten Kraftwirkungsrichtung aufgespannte Trägerebene mit entsprechender Krafteinleitung in die seitlichen Befestigungskonsolen bilden.
Des weiteren können die Faserstränge in der Draufsicht gesehen U-förmig verlaufen und in Fahrzeuglängsrichtung abknickend in die Befestigungskonsolen einmünden. Dies stellt eine zuverlässige, hohen Belastungen standhaltende Verbindung zwischen Querträger und seitlichen Befestigungskonsolen sicher.
Dabei können herstellungstechnisch günstig die Befestigungskonsolen einen im wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichteten hohlprofilartigen Abschnitt aufweisen, in den die Faserstränge eingeführt und befestigt sind.
Die Faserstränge können bevorzugt durch Glasfasern gebildet sein, die bei ausreichender Zugfestigkeit und günstiger Verarbeitbarkeit kostengünstig einsetzbar sind. Die Faserstränge könnten aber auch z.B. aus Karbonfasern gebildet sein.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann der Querträger aus horizontal und parallel zueinander ausgerichteten, übereinander verlaufenden Gurten und dazwischen angeordneten, fachwerkartigen Streben gebildet sein, wobei die Faserstränge mit den Streben fest verbunden sind. Daraus resultiert eine noch homogenere Einbindung der Faserstränge in die Konstruktion des Querträgers mit konstruktiv einstellbarem Verformungsverhalten des Querträgers. Dabei können des weiteren zumindest zwei Faserstränge in Draufsicht gesehen beiderseits der Streben an diesen angebunden sein.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden näher beschrieben. Die anliegende, rein schematische Zeichnung dazu zeigt in:

1 eine Ansicht von vorne (oder hinten) auf eine Stoßfängerstruktur für Personenkraftfahrzeuge, mit einem mit Fasersträngen verstärkten Querträger, mit Befestigungskonsolen und einer nur angedeuteten Stoßfänger-Außenschale;
2 die Stoßfängerstruktur nach 1 in einer Ansicht schräg von vorne;
3 die Stoßfängerstruktur nach den 1 und 2 in einer Rückansicht; und
4 eine skizzenhafte Draufsicht auf die Stoßfängerstruktur mit eingezeichnetem Verlauf der integrierten Faserstränge.

In der 1 ist mit 1 eine Stoßfängerstruktur für Personenkraftfahrzeuge bezeichnet, die sich im wesentlichen zusammensetzt aus einem Querträger 2 mit seitlichen Befestigungskonsolen 3, 4 und einer nur angedeuteten, den Querträger 2 und die Befestigungskonsolen 3, 4 abdeckenden Kunststoff-Außenschale 5.
Die etwa in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichteten Befestigungskonsolen 3, 4 sind über Flansche 3a, 4a (2 und 3) an Längsträgern 6, 7 der Karosserie des Kraftfahrzeuges (nicht weiter dargestellt) über Schraubverbindungen befestigt.
Der Querträger 2 ist gebildet aus einem Hohlprofil mit einem oberen und einem unteren, flächigen Gurt 2a, 2b und mit dazwischen fachwerkartig angeordneten, aussteifenden Streben 2c. Die lamellenartigen Streben 2c sind wie ersichtlich V-förmig aneinander gereiht.
Der Querträger 2 ist mit den Befestigungskonsolen 3, 4 materialeinheitlich aus einer Leichtmetalllegierung hergestellt; die Befestigungskonsolen 3, 4 können aber auch separat aus Aufprallenergie absorbierendem Material wie Schmiede-Leichtmetall oder Stahlblech gefertigt und mit dem Querträger 2 fest verbunden sein.
Zur inneren Verstärkung des Querträgers 2 sind in diesem zwei Faserstränge 8 aus Glasfasern eingebunden, die etwa mittig (aus Sicht der 1) durch den Querträger 2 verlaufen und die in die Befestigungskonsolen 3, 4 einmünden.
Die Faserstränge 8 aus hochzugfesten, gebündelt angeordneten Glasfasern liegen wie aus der Draufsicht 4 ersichtlich ist parallel zueinander, wobei der eine, äußere Faserstrang 8 benachbart der Stoßfänger-Außenschale 5 positioniert ist, während der innere Faserstrang 8 in definiertem Abstand dazu verläuft.
Beide Faserstränge 8 sind zudem zu beiden Seiten in die Streben 2a eingebunden, indem sie bei der gießtechnischen Herstellung mit eingegossen wurden.
Zur zugfesten Verankerung mit den Befestigungskonsolen 3, 4 sind die Faserstränge 8 (vgl. 4) U-förmig ausgerichtet, wobei deren in Fahrzeugquerrichtung verlaufende Abschnitte 8a um 90 Grad abknickend in Abschnitte 8b übergehen, die wie ersichtlich in Fahrzeuglängsrichtung verlaufen.
Die Abschnitte 8b der Faserstränge 8 sind dabei in hohlprofilartige, in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Abschnitte 3b, 4b der Befestigungskonsolen 3, 4 eingebunden bzw. eingegossen (vgl. 3 und 4).
Der Querträger 2 kann auch aus einem geeigneten, thermoplastischen Kunststoff hergestellt sein. Dies kann materialeinheitlich mit den Befestigungskonsolen 3, 4, bevorzugt aber mit ebenfalls Aufprallenergie absorbierenden Befestigungskonsolen 3, 4 aus Leichtmetall oder dünnwandigem Stahlblech ausgeführt sein.
Bei einem unfallbedingtem Aufprall eines Gegenstandes senkrecht oder schräg auf die Kunststoff-Außenschale 5 und deren Verformung wird der dahinter befindliche Querträger 2 mit verformt, wobei die Aufprallenergie bei dessen Durchbiegung über die Faserstränge 8 vermehrt in die Befestigungskonsolen 3, 4 geleitet wird und somit je nach konstruktiver Auslegung des Querträgers 2 und der Befestigungskonsolen 3, 4 Aufprallenergie absorbiert.
Bezugszeichenliste

1: Stoßdämpferstruktur
2: Querträger
2a: Gurt
2b: Gurt
2c: Streben
3: Befestigungskonsole
3a: Flansch
3b: hohlprofilartiger Abschnitt
4: Befestigungskonsole
4a: Flansch
4b: hohlprofilartiger Abschnitt
5: Kunststoff-Außenschale
6: Längsträger
7: Längsträger
8: Strang aus hochzugfesten Fasern / Faserstrang
8a: querverlaufende Abschnitte
8b: in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Abschnitte

Claims

Stoßfängerstruktur für Kraftfahrzeuge mit einem mit tragenden Karosserieelementen an den seitlichen Endbereichen über Befestigungskonsolen (3, 4) und Flansche (3a, 4a) zur Befestigung an Längsträgern der Karosserie eines Kraftfahrzeuges fest verbundenen Querträger (2), der als offenes oder geschlossenes Hohlprofil ausgeführt und zur Absorption von Aufprallenergie ebenfalls gezielt verformungswillig ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass in den Querträger (2) zumindest ein querverlaufender Strang (8) aus hochzugfesten Fasern dadurch integriert ist, dass a) der Querträger (2) aus Kunststoff hergestellt und der zumindest eine Faserstrang (8) unmittelbar in die Struktur des Querträgers (2) eingespritzt ist oder b) der Querträger (2) im Gussverfahren aus Leichtmetall hergestellt ist und der mindestens eine Faserstrang (8) unmittelbar in den Querträger (2) integriert ist, wobei der Faserstrang (8) an den beiden seitlichen Befestigungskonsolen (3, 4) verankert ist.
Stoßfängerstruktur nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine den Querträger (2) abdeckende, aus Kunststoff hergestellte Stoßfänger-Außenschale (5) vorgesehen ist.
Stoßfängerstruktur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Draufsicht gesehen zumindest ein äußerer, der Stoßfänger-Außenschale (5) benachbarter Faserstrang (8) und ein parallel verlaufender, innerer Faserstrang (8) vorgesehen sind, die mit den Befestigungskonsolen (3, 4) und mit Wandbereichen (2c) des Querträgers (2) fest verbunden sind.
Stoßfängerstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstränge (8) in der Draufsicht gesehen U-förmig verlaufen und in Fahrzeuglängsrichtung abknickend in die Befestigungskonsolen (3,4) einmünden.
Stoßfängerstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungskonsolen (3, 4) einen in Fahrzeugslängsrichtung ausgerichteten hohlprofilartigen Abschnitt (3b, 4b) aufweisen und dass die Faserstränge (8) in diesen Abschnitt eingeführt und befestigt sind.
Stoßfängerstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstränge (8) durch Glasfasern gebildet sind.
Stoßfängerstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (2) aus horizontal und parallel zueinander ausgerichteten, übereinander verlaufenden Gurten (2a, 2b) und dazwischen angeordneten, fachwerkartigen Streben (2c) gebildet ist und dass die Faserstränge (8) mit den Streben (2c) fest verbunden sind.
Stoßfängerstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Faserstränge (8) in Draufsicht gesehen beiderseits der Streben (2c) an diesen angebunden sind.