DE102008059750A1

DE102008059750A1 - Stoßfänger

Info

Publication number: DE102008059750A1
Application number: DE102008059750A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Lütke-Bexten; Michael Roll; Elmar Mollemeier
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2008-12-01
Filing date: 2008-12-01
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2028-12-02
Also published as: DE102008059750B4; FR2939088A1; JP2010126153A; US20100133859A1; FR2939088B1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stoßfänger 1 für ein Kraftfahrzeug mit einem quer zu den Längsträgern des Kraftfahrzeugrahmens festlegbaren Querträger 2. Der Querträger 2 ist im Querschnitt U-förmig konfiguriert mit einem Steg 4 sowie zwei Schenkeln 5, 6. Der Steg 4 des Querträgers 2 ist zum Kraftfahrzeug hin gerichtet. Frontseitig ist der Querträger 2 offen. Im mittleren Längenabschnitt 10 weist der Steg 4 eine Versteifungssicke 13 auf, welche in Richtung zum Kraftfahrzeug ausgestellt ist. Der Querträger 2 ist im mittleren Längenabschnitt 10 verjüngt und weist dort eine geringere Breite BSM auf als in seinen Endabschnitten 11. Der Stoßfänger 1 ist belastungsgerecht einfach gestaltet und bei bauteilspezifischer Optimierung des Energieabsorptionsvermögens im Gewicht reduziert.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stoßfänger gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Anspruch 1.
Stoßfänger werden bei Kraftfahrzeugen standardmäßig sowohl front- als auch heckseitig eingebaut um die Stoßenergie kleinerer Anprallvorgänge abzufangen, so dass die eigentliche Tragestruktur des Kraftfahrzeugs möglichst nicht beschädigt wird. Ein Stoßfänger besteht üblicherweise aus einem Querträger, der unter Eingliederung von Crash boxen quer zu den Längsträgern des Kraftfahrzeugrahmens festlegbar ist. Der Querträger dient dazu, die aus einem Anprall resultierende Energie in die Crashboxen einzuleiten, wo die Stoßenergie in Verformungsarbeit umgewandelt werden soll.
Eine Vielzahl unterschiedlich gestalteter Stoßfänger ist bekannt. Durch die US 6,349,521 B1 zählt ein Stoßfänger zum Stand der Technik mit einem starren als Hohlträger ausgebildeten Querträger. Der Querschnitt des Querträgers variiert über seine Länge um ihm ein belastungsgerechtes und hohes Energieabsorptionsvermögen zu verleihen.
Aus der EP 1 730 002 B1 geht ein Stoßfänger hervor mit einem Querträger, der ein U-förmig konfiguriertes Längsprofil aufweist mit einem Steg und zwei Schenkeln. Der Steg des Querträgers ist auf der dem Kraftfahrzeug abgewandten äußeren Seite angeordnet. Kraftfahrzeugseitig ist der Querträger durch ein Abdeckblech verschlossen. Auch die EP 1 723 008 B1 offenbart einen Stoßfänger mit einem Querträger der als geschlossenes Profil ausgebildet ist.
Bei dem aus der WO 2006/126941 A1 bekannten Stoßfänger weist der Querträger im mittleren Längenabschnitt seines auf der dem Kraftfahrzeug abgewandten Seite angeordneten Stegs eine Sicke auf. Dies ist auch bei dem aus der DE 198 49 358 C2 bekannten Stoßfänger der Fall. Hier ist der Querträger durch ein umgeformtes Rohr gebildet.
Die Stoßfänger müssen die gesetzlichen Regelungen ebenso wie die von Verbraucherschutzorganisationen gestellten Anforderungen an einen Fußgängerschutz erfüllen. Darüber hinaus müssen die Anforderungen aus den Einstufungstests der Versicherer (RCAR, GDV) erfüllt werden. Gleichzeitig stellen die Automobilbauer die üblichen Forderungen nach optimaler Bauraumnutzung, Montierbarkeit, hohes Energieabsorptionsvermögen und möglichst geringem Gewicht sowie akzeptablen Kosten. Insbesondere das Bestreben zur Reduzierung des CO₂-Ausstoßes verlangt nach einer konsequenten Umsetzung des Leichtbaus bei der Fahrzeugentwicklung.
Der Erfindung liegt daher ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zu Grunde, einen Stoßfänger für Kraftfahrzeuge belastungsgerecht einfach zu gestalten und bei bauteilspezifischer Optimierung des Energieabsorptionsvermögens gewichtsmäßig zu reduzieren.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in einem Stoßfänger gemäß Anspruch 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgemäßen Stoßfängers sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche 2 bis 11.
Der Querträger des Stoßfängers weist einen U-förmig konfigurierten Querschnitt auf mit einem Steg und zwei Schenkeln. Der Steg des Querträgers ist auf der innenliegenden, zum Fahrzeug gerichteten Seite des Querträgers angeordnet. Die offene Seite des Querträgers zeigt nach außen. In seiner Längserstreckung ist der Querträger konkav gekrümmt. Durch eine Versteifungssicke im mittleren Längenabschnitt des Querträgers wird die geometrische Konfiguration hinsichtlich des Widerstandsmoments sowie hinsichtlich des Festigkeits- und Steifigkeitsverhaltens verbessert, so dass der Querträger insgesamt im Gewicht reduziert werden kann. Dies wird insbesondere auch dadurch erreicht, dass der Querträger im mittleren Längenabschnitt eine geringere Breite aufweist als in den Endabschnitten. Der mittlere Längenabschnitt ist gegenüber den Endabschnitten eingezogen, wobei die Breite der Schenkel im mittleren Längenabschnitt geringer ist, als die Breite in den Endabschnitten.
Vorzugsweise ist die Versteifungssicke in Richtung zum Kraftfahrzeug ausgestellt. Der mittlere Längenabschnitt geht über sich kontinuierlich vergrößernde Übergangsabschnitte in die Endabschnitte über. Auch endseitig des Querträgers, also in dessen äußeren Enden können Sicken vorgesehen sein.
Jeder Endabschnitt des Querträgers weist einen Anbindungsbereich für eine Crashbox auf, wobei in den Anbindungsbereichen gegenüber den Schenkeln des Querträgers eingezogene ebene Stützflächen ausgebildet sind. Die Anbindungsbereiche mit den Stützflächen zum Anschluss der Crashboxen führen zu einem belastungsgerechten Einleiten der Stoßenergie mit einem möglichst geringen Biegemoment in die Crashboxen.
Das Energieabsorptionsvermögen und insgesamt das Belastungsverhalten des Querträgers kann weiter gesteigert werden, wenn sich jeweils an den freien Enden der Schenkel zu diesen quer gerichtete Frontstege anschließen.
Vorteilhaft ist auch, wenn die Länge der Schenkel unterschiedlich ausgeführt ist, insbesondere können die oberen Schenkel länger sein als die unteren Schenkel des Querträgers.
Eine weitere Aussteifung des Stoßfängers wird erreicht, wenn der Querträger frontseitig durch ein Schließblech verschlossen ist. Das Schließblech kann geschlossen ausgeführt sein. Vorteilhafterweise besitzt das Schließblech in Längsrichtung verteilt angeordnete Öffnungen, die randseitig durch einen umlaufenden, nach innen in Richtung zum Querträger hin eingezogenen, Kragen begrenzt sind.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen:
1 in perspektivischer Darstellungsweise den Querträger eines erfindungsgemäßen Stoßfängers in einer Ansicht schräg von hinten;
2 den Querträger gemäß der Darstellung von 1 in einer Draufsicht;
3 den Stoßfänger gemäß der 1 mit Crashboxen;
4 in perspektivischer Darstellungsweise einen Ausschnitt auf eine weitere Ausführungsform eines Stoßfängers, bei dem der Querträger frontseitig durch ein Schließblech verschlossen ist;
5 eine Draufsicht auf einen Stoßfänger mit der Darstellung verschiedener Schnittlinien;
6 einen Querschnitt durch den Querträger gemäß der Schnittlinie A-A in 5 ohne Schließblech;
7 einen Querschnitt durch den Querträger gemäß der Schnittlinie A-A in 5 mit Schließblech;
8 einen Querschnitt durch den Querträger gemäß der Schnittlinie B-B in 5 mit Schließblech;
9 einen Querschnitt durch den Querträger gemäß der Schnittlinie B-B in 5 mit Schließblech;
10 einen Querschnitt durch den Querträger gemäß der Schnittlinie C-C in 5 ohne Schließblech;
11 einen Querschnitt durch den Querträger gemäß der Schnittlinie C-C in 5 mit Schließblech;
12 einen Querschnitt durch den Querträger gemäß der Schnittlinie D-D in 5 mit Schließblech und
13 einen Querschnitt durch den Querträger gemäß der Schnittlinie E-E in 5.
Die 1 bis 3 zeigen einen Stoßfänger 1 für ein Kraftfahrzeug mit einem quer zu den hier nicht dargestellten Längsträgern eines Kraftfahrzeugs festlegbaren Querträger 2. Der Querträger 2 stützt sich über in der 3 dargestellte Crashboxen 3 an den Längsträgern ab. Die Crashboxen 3 sollen zusätzlich zum Querträger 2 die aus einem Anprall resultierende Energie absorbieren, indem diese in Verformungsarbeit umgewandelt wird.
Der Querträger 2 besteht aus Metallblech, insbesondere aus Stahlblech und besitzt einen U-förmigen Querschnitt mit einem Steg 4 und zwei Schenkeln 5, 6 (siehe hierzu auch die 5 bis 13). Der Steg 4 des Querträgers 2 liegt auf der zum Kraftfahrzeug hin gerichteten Seite 7 des Querträgers 2. Frontseitig ist der Querträger 2 offen.
Bei dem in der 4 dargestellten Stoßfänger 8 ist der Querträger 2 frontseitig durch ein Schließblech 9 verschlossen. Die Konfiguration des Querträgers 2 ist ansonsten bei dem Stoßfänger 1 und bei dem Stoßfänger 8 gleich.
In seiner Längserstreckung ist der Querträger 2 konkav gekrümmt. Der Querträger 2 umfasst einen mittleren Längenabschnitt 10 an den sich zu beiden Seiten jeweils ein Endabschnitt 11 anschließt. Im mittleren Längenabschnitt 10 ist der Querträger 2 gegenüber den Endabschnitten 11 eingezogen. Die Schenkel 5', 6' weisen im mittleren Längenabschnitt 10 eine Breite B_SM auf, die geringer ist als die Breite B_SE der Schenkel 5'', 6'' in den Endabschnitten 11. Anhand der 6 bis 13 erkennt man auch, dass die oberen Schenkel 5 bzw. 5' und 5'' länger ausgeführt sind als die unteren Schenkel 6 bzw. 6' und 6''. Der Übergang vom dem mittleren Längenabschnitt 10 in die Endabschnitte 11 ist kontinuierlich und erfolgt über sich vergrößernde Übergangsabschnitte 12. Der mittlere Längenabschnitt 10 besitzt eine Länge L_M, die etwa doppelt so lang ist, wie die Länge L_E eines Endabschnitts 11.
Der Steg 4 des Querträgers 2 weist im mittleren Längenabschnitt 10 eine Versteifungssicke 13 auf, welche in Richtung zum Kraftfahrzeug hin ausgestellt ist. Dies wird insbesondere auch anhand der 6 bis 9 deutlich. Die Versteifungssicke 13 erstreckt sich über die gesamte Länge L_M des mittleren Längenabschnitts 10.
Die Versteifungssicke 13 verleiht dem Querträger 2 im mittleren Längenabschnitt 10 eine biegesteife Konfiguration mit hohem Widerstandsmoment und belastungsgerecht ausgelegtem Festigkeits- und Steifigkeitsverhalten. Das Energieabsorptionsvermögen des Querträgers 2 bzw. des Stoßfängers 1, 8 wird gesteigert. Trotzdem kann der Querträger 2 im Gewicht reduziert ausgelegt werden, insbesondere durch die verjüngte Konfiguration im mittleren Längenabschnitt 10.
Man erkennt, dass sowohl die Übergänge 14 von der Versteifungssicke 13 zum Steg 4 als auch die Übergänge 15 vom Steg 4 zu den Schenkeln 5, 6 gerundet verlaufen. Am freien Ende 16 eines Schenkels 5 bzw. 6 ist jeweils ein zu diesem quer nach außen gerichteter Frontsteg 17 vorgesehen. Auch diese Konfiguration trägt zur Erhöhung des Widerstandsmoments und zur Verbesserung des Festigkeits- und Steifigkeitsverhaltens des Querträgers 2 bei.
In den Endabschnitten 11 des Querträgers 2 ist jeweils ein Anbindungsbereich 18 für eine Crashbox 3 ausgebildet. Der Anbindungsbereich 18 besitzt gegenüber den Schenkeln 5'', 6'' des Querträgers 2 eingezogene ebene Stützflächen 19 zum Anschluss der Crashboxen 3. Die Crashboxen 3 umfassen ein im Wesentlichen rechteckig konfiguriertes, hohles Deformationsprofil 20 mit einer längsträgerseitigen Flanschplatte 21. Querträgerseitig übergreift die Crashbox 3 zumindest mit einer oberen Zunge 22 den Anbindungsbereich 18. Weiterhin erkennt man, dass die Crashboxen 3 Ausstellungen 23 und Sicken 24 zur Beeinflussung des Steifigkeits- und Deformationsverhaltens besitzen.
Auch die freien Enden 25 der Endabschnitte 11 weisen Sicken 26 auf. Die Sicken 26 sind nach außen, also vom Kraftfahrzeug weg gerichtet ausgestellt.
In 1 erkennt man noch, dass der in der Bildebene linke Anbindungsbereich 18 mit einer Durchgangsöffnung 27 für eine Abschleppöse ausgestattet ist.
Wie bereits ausgeführt ist der Querträger 2 des Stoßfängers 8 frontseitig durch ein Schließblech 9 verschlossen. In Längserstreckung des Schließbleches 9 sind Öffnungen 28 vorgesehen, die randseitig durch einen umlaufenden in Richtung zum Querträger 2 eingezogenen Kragen 29 begrenzt sind. Im Bereich einer Crashbox 3 ist das Schließblech 9 schalenförmig eingezogen mit einem Boden 30 in dem eine Durchgangsöffnung 31 für eine Abschleppöse vorgesehen ist. Man erkennt, dass die Durchgangsöffnung 31 wesentlich kleiner ist. als die Öffnungen 28. Schließlich erkennt man in der 4 auch, dass das Schließblech 9 sich nicht bis zum Ende des Querträgers 2 erstreckt. Die freien Enden 25 sind nicht abgedeckt.

1: Stoßfänger
2: Querträger
3: Crashbox
4: Steg
5: Schenkel
5': Schenkel
5'': Schenkel
6: Schenkel
6': Schenkel
6'': Schenkel
7: Seite
8: Stoßfänger
9: Schließblech
10: mittlerer Längenabschnitt
11: Endabschnitt
12: Übergangsabschnitte
13: Versteifungssicke
14: Übergänge
15: Übergänge
16: freies Ende von 5 bzw. 6
17: Frontsteg
18: Anbindungsbereich
19: Stützflächen
20: Deformationsprofil
21: Flanschplatte
22: Zunge
23: Ausstellungen
24: Sicke
25: Ende von 11
26: Sicke
27: Durchgangsöffnung
28: Öffnung
29: Kragen
30: Boden
31: Durchgangsöffnung
B_SM: Breite
B_SE: Breite
L_M: Länge von 10
L_E: Länge von 11

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 6349521 B1 [0003]
- EP 1730002 B1 [0004]
- EP 1723008 B1 [0004]
- WO 2006/126941 A1 [0005]
- DE 19849358 C2 [0005]

Claims

Stoßfänger für ein Kraftfahrzeug mit einem quer zu den Längsträgern des Kraftfahrzeugrahmens festlegbaren Querträger (2), welcher im Querschnitt U-förmig konfiguriert ist und einen Steg (4) sowie zwei Schenkel (5, 5', 5''; 6, 6', 6'') aufweist, wobei der Querträger (2) mit seinem Steg (4) zum Kraftfahrzeug gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (4) in einem mittleren Längenabschnitt (10) eine Versteifungssicke (13) aufweist.
Stoßfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (2) im mittleren Längenabschnitt (10) eine geringere Breite aufweist, als in seinen Endabschnitten (11).
Stoßfänger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (B_SM) der Schenkel (5', 6') im mittleren Längenabschnitt (10) geringer ist als die Breite (B_SE) der Schenkel (5'', 6'') in den Endabschnitten (11).
Stoßfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungssicke (13) in Richtung zum Kraftfahrzeug ausgestellt ist.
Stoßfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass am freien Ende (16) eines Schenkels (5, 6) ein zu diesem quer gerichteter Frontsteg (17) vorgesehen ist.
Stoßfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Endabschnitt (11) des Querträgers (2) einen Anbindungsbereich (18) für eine Crashbox (3) aufweist und im Anbindungsbereich (18) gegenüber den Schenkeln (5'', 6'') des Querträgers (2) eingezogene ebene Stützflächen (19) ausgebildet sind.
Stoßfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in den Enden (25) der Endabschnitte (11) Sicken (26) vorgesehen sind.
Stoßfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Längenabschnitt (10) über sich kontinuierlich vergrößernde Übergangsabschnitte (12) in die Endabschnitte (11) übergeht.
Stoßfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die oberen Schenkel (5, 5', 5'') länger sind als die unteren Schenkel (6, 6', 6'').
Stoßfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (2) frontseitig durch ein Schließblech (9) verschlossen ist.
Stoßfänger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Schließblech (9) Öffnungen (28) vorgesehen sind, wobei die Öffnungen (28) randseitig durch einen umlaufenden, in Richtung zum Querträger (2) eingezogenen Kragen (29) begrenzt sind.