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Die Erfindung betrifft einen Stoßfänger für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen, mit einem an Längsprofilen angebunden Querträger, der zwei horizontal angeordnete Gurte und wenigstens einen mit den Gurten verbundenen Steg umfasst.
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Derartige Stoßfänger sind bei heute im Straßenverkehr befindlichen Personenkraftwagen im Einsatz. Die bekannten Stoßfänger weisen einen Querträger auf, der häufig als U-Profil ausgeführt ist, das über an seinen seitlichen Enden angeordnete sogenannte Crashboxen mit den karosserieseitigen Längsträgern des Personenkraftwagens verbunden ist. Im Nahbereich hinter diesen Stoßfängern sind die Kühlungskomponenten des PKW angeordnet, die mit dem Fahrtwind zu ihrer Kühlung beaufschlagt sind. Diese Kühlungskomponenten werden in einem gewissen Teil durch den Querträger im Stoßfänger leistungsmindernd von der Fahrtluft abgeschirmt. Die Abschirmfläche ist dabei im Wesentlichen von der Bauhöhe des Stoßfänger-Querträgers bestimmt, die wiederum von jenem vorgegebenen Verformungsverhalten des Stoßfängers abhängt. Um trotz der Abschirmung die erforderliche Kühlleistung gewährleisten zu können, sind leistungsstarke und damit schwere Kühlungskomponenten erforderlich.
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Weiterhin ist bereits ein Stoßfänger mit einem Querträger im Einsatz, der eine Art Wabenstruktur aufweist. Neben diesem Stoßfänger sind die zentral angeordneten Kühlungskomponenten zwar ausreichend mit Fahrtwind zu ihrer Kühlung versorgt, jedoch sind diese Stoßfänger-Querträger nicht nur sehr gewichtsintensiv sondern verursachen für die Herstellung hohe Produktionskosten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stoßfänger vorzuschlagen, bei dessen Querträger mit einfachen konstruktiven Maßnahmen die Nachteile im Stand der Technik vermieden sind.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst, wonach ein Stoßfänger für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen vorgesehen ist, der einen an einem Längsprofil angebunden Querträger aufweist, der zwei horizontal angeordnete Gurte mit wenigstens einer mit den Gurten verbundenen Stegwandung umfasst, wobei die wenigstens eine Stegwandung mit Luftdurchlassöffnungen versehen ist.
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Ein derartiger Querträger für einen Stoßfänger lässt sich nicht nur besonders einfach und damit kostengünstig herstellen, sondern gewährleistet zu dem auch noch, dass die Komponenten zur Kühlung eines Personenkraftwagens ausreichend mit kühlender Fahrtluft versorgt sind. Zur Herstellung eines solchen Querträgers eignen sich zum Beispiel Halbzeuge wie U-Profile, T-Profile oder I-Profile, in deren Einbaulage stehend angeordnete Stegwandung die Luftdurchlassöffnungen in Lage und Größe variabel einbringbar sind. Der erfindungsgemäße Stoßfänger-Querträger lässt sich beispielsweise auch, wenn es sich um ein U-Profil handelt, im Rollumformverfahren mit nachgeschaltetem Biegeprozess oder im Tiefziehverfahren herstellen.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung ist vorgesehen, dass der Querträger eine zweite, mit Luftdurchlassöffnungen versehene Stegwandung aufweist und dass die Luftdurchlassöffnungen in den Stegwandungen zumindest annähernd fluchtend zueinander angeordnet sind.
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Durch einen derart ausgebildeten Stoßfänger-Querträger ist nicht nur dessen Biegesteifigkeit deutlich erhöht sondern zugleich auch noch sichergestellt, dass die hinter einem solchen Querträger angeordneten Kühlungskomponenten eines Personenkraftwagens, wie zum Beispiel der Kühler, der Ventilator oder dgl., ausreichend mit Fahrtkühlluft über die Luftdurchlassöffnungen in diesem Stoßfänger-Querträger versorgt sind.
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Bevorzugt sind die Luftdurchlassöffnungen in den Stegwandungen zumindest annähernd regelmäßig über deren Breite verteilt und bis in den Bereich der Längsträger angeordnet.
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Besonders einfach herstellbar ist der Querträger eines Stoßfängers, wenn nach einer nächsten bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung vorgesehen ist, dass die erste der beiden Stegwandungen durch die Basis eines ersten U-Profils gebildet ist, dessen beide Schenkel die horizontal verlaufenden Gurte bilden. Das U-Profil kann beispielsweise aus metallenem Werkstoff, bevorzugt aus Leichtmetall wie Aluminium und/oder Magnesium hergestellt sein. Als Werkstoffe für das U-Profil eignet sich darüber hinaus auch kohlefaser- oder glasfaserverstärkter Kunststoff.
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Bevorzugt ist die zweite der beiden Stegwandungen zwischen die beiden Schenkel des U-Profils als Stützsteg für die beiden Schenkel eingesetzt und mit den beiden Schenkeln zumindest abschnittsweise verbunden. Durch eine derartige Maßnahme erfährt das U-Profil eine deutliche Erhöhung seiner Steifigkeit. Darüber hinaus ergeben sich je nach Anforderung an den Stoßfänger-Querträger unterschiedliche Möglichkeiten, die zweite Stützstegwandung hinsichtlich ihrer Gestaltung und Dimensionierung an unterschiedliche konstruktive und/oder statische Anforderungen des Stoßfänger-Querträgers anzupassen.
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Besonders bevorzugt wird die zweite Stegwandung mit den Schenkeln U-Profils schweißtechnisch verbunden wobei sich hier besonders das sog. elektromagnetische Power-Welding eignet, weil dadurch alle Schweißverbindungen in einem Arbeitstakt durchgeführt werden können.
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Besonders bevorzugt weist die zweite Stegwandung eine zumindest annähernd fachwerkähnliche Struktur auf, die insbesondere einstoffig, bevorzugt aus Metall, ausgeführt ist.
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Durch die fachwerkähnliche Struktur lässt sich ein Stoßfänger-Querträger herstellen, dessen Gewicht und dessen Steifigkeit sich auf einfache Weise optimieren lässt.
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Durch die fachwerkähnliche Struktur der zweiten Stegwandung sind durch die von den Fachwerkträgern umgrenzten Öffnungen zugleich auch Luftdurchlassöffnungen erzeugt.
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Die fachwerkähnliche Struktur der zweiten Stegwandung ermöglicht auch eine kostengünstige Leichtbauweise für den Stoßfänger-Querträger.
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Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung ist vorgesehen, dass die fachwerkähnliche Struktur rechteckförmige und/oder quadratische und/oder rautenförmige und/oder kreisförmige und/oder sechseckförmige und/oder achteckförmige Öffnungen aufweist, die von den Fachwerkträgern umgrenzt sind und die die Luftdurchtrittsöffnungen der zweiten Stegwandung bilden.
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Durch die Anordnung der Fachwerkträger im Fachwerkaufbau zur Erzeugung der unterschiedlichen Öffnungsquerschnitte lässt sich auf besonders einfache Weise die Steifigkeit des Stoßfänger-Querträgers variieren.
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Eine besonders einfache Aussteifung für die zweite Stegwandung ergibt sich, wenn nach einer nächsten bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung vorgesehen ist, dass die durch die fachwerkähnliche Struktur erzeugten Öffnungen zumindest annähernd auf halber Höhe von einem horizontalen Quersteg unterteilt sind, der als Fachwerkträger dient. Durch den Einzug eines Quersteges halbiert sich die Öffnungsfläche der in der fachwerkähnlichen Struktur vorhandenen Öffnungen, so dass beispielsweise rechteckförmige, dreieckförmige, halbkreisförmige oder trapezförmige Öffnungsflächen gebildet sind.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung ist vorgesehen, dass die die Öffnungen umgrenzenden Fachwerkträger aus wenigstens zwei zumindest weitgehend deckungsgleich, jedoch bevorzugt vollkommen deckungsgleich geformten und miteinander verbundenen Einzelprofilen gebildet sind, von denen in jedes die halbe Öffnungsfläche eingeformt ist und deren Verbindungsebene die Spiegelebene für die Öffnungen bildet.
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Durch den mehrteiligen Aufbau der zweiten Stegwandung lässt sich diese besonders variabel im Hinblick auf ihre Steifigkeit und ihre Luftdurchlassöffnungen ausgestalten. Durch den spiegelsymmetrischen Aufbau der Längsprofile lassen sich diese besonders einfach und kostengünstig zu der Fachwerkträgerstruktur der zweiten Stegwandung zusammenfügen.
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Besonders bevorzugt sind die Einzelprofile durch Umformen eines flachprofiligen Bandmaterials, insbesondere aus metallenem Werkstoff, wie Aluminium und/oder Magnesium gebildet.
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Hierdurch ergibt sich zum Beispiel eine besonders kostensparende Herstellung für die Einzelprofile.
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Bevorzugt ist der Quersteg aus flachprofiligem Bandmaterial gebildet und in der Verbindungsebene zwischen den Einzelprofilen angeordnet, die mit dem Verbindungssteg schweißtechnisch verbunden sind. Als Schweißverfahren hat sich das elektromagnetische Power-Welding als besonders günstig erwiesen.
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Dadurch, dass sowohl die Längsprofile als auch der Quersteg aus vorgefertigtem flachprofiligem Bandmaterial gebildet ist, lässt sich die Fachwerksstruktur nicht nur durch die Formgebung des Bandmaterials, sondern auch durch deren Materialstärke hinsichtlich deren Steifigkeit besonders einfach optimieren.
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Bevorzugt ist die Höhe der fachwerkähnlichen Struktur auf die lichte Weite der horizontalen Gurte abgestimmt.
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Die fachwerkähnliche Struktur lässt sich auch beispielsweise im Spritzgießen von Aluminium oder dergleichen erzeugen.
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Eine besonders hohe Versteifung für den Stoßfänger-Querträger ergibt sich, wenn nach einer bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung vorgesehen ist, dass die Schenkel des ersten U-Profils mit den Schenkeln eines zweiten U-Profils schweißtechnisch verbunden sind, dessen stehend angeordnete Basis mit Luftdurchlassöffnungen versehen ist, die vorzugsweise mit den Luftdurchlassöffnungen in der Basis des ersten U-Profils fluchten.
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Besonders bevorzugt findet der Stoßfänger bei einem Personenkraftwagen Anwendung.
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Die Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung anhand eines in der Zeichnung vereinfacht dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert.
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1 ausschnittsweise in einer raumbildlichen Ansicht von vorne den vorderen Abschnitt eines PKW-Fahrgestells mit einem frontseitig angeordneten Stoßfänger-Querträger.
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2 den Stoßfänger-Querträger mit den seitlich daran angebundenen Crashboxen, in raumbildlicher Ansicht von vorne,
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3 ausschnittsweise den Stoßfänger-Querträger mit darin eingesetzter Stegwandung im Bereich seiner Anbindung an die Crashboxen, in Schnittdarstellung von der Seite,
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4 den Stoßfänger-Querträger in auseinandergezogener raumbildlicher Darstellung von vorne
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5 die in den Stoßfänger eingesetzte Stegwandung in raumbildlicher Darstellung von vorne oben und
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6 die Stegwandung in auseinandergezogener Darstellung in raumbildlicher Darstellung von vorne oben.
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In 1 ist ausschnittsweise der vordere Abschnitt eines PKW-Fahrgestells 10 gezeigt, das im Abstand zueinander angeordnete, an beiden Längsseiten verlaufende Längsträger 11 aufweist, zwischen denen an ihrem vorderen Endabschnitt ein Kühler 12 vorgesehen ist.
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An den benachbart zu dem Kühler 12 angeordneten vorderen Enden der Längsträger 11 sind über je einen Flansch 13 sogenannte Crashboxen 14 durch Schrauben 15 befestigt.
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An dem dem Flansch 13 gegenüberliegenden freien Ende jeder Crashbox 14 ist ein Stoßfänger-Querträger 16 schweißtechnisch, vorzugsweise durch elektromagnetisches Power-Welding befestigt.
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Der im vorliegenden Fall als Hohlprofil ausgebildete Stoßfänger-Querträger 16 ist aus zwei mit ihren freien Schenkelenden gegeneinander gerichtete U-Profilschienen zusammengesetzt. Von den beiden U-Profilschienen ist eine vordere U-Profilschiene 17 an ihren seitlichen Enden mit Befestigungsabschnitten 18 zur schweißtechnischen Befestigung an den Crashboxen 14 ausgestattet ist. Zwischen den Befestigungsabschnitten 18 ist die frontseitige U-Profilschiene 17 an ihrer im Einbauzustand stehend angeordneten Basis 19 mit Luftdurchlassöffnungen 20 versehen, die im vorliegenden Fall in Art einer Matrix mit zwei Reihen und zwei Spalten angeordnet sind.
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Wie sowohl aus 1 als auch aus 2 hervorgeht, sind die Luftdurchlassöffnungen 20 in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung als Durchzüge ausgebildet.
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Die Luftdurchlassöffnungen 20 an der Basis 19 der U-Profilschiene 17 sind im vorliegenden Falle derart angeordnet, dass sie bis in den Nahbereich von deren Schenkel herangeführt sind, die als Gurte 21 dienen. Diese begrenzen zusammen mit der als frontseitige Stegwandung dienenden Basis 19 eine Aufnahmeraum 22, der sowohl aus 2 als auch aus 3 ersichtlich ist.
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In den Aufnahmeraum 22 ist eine zweite Stegwandung 23 eingesetzt, die im vorliegenden Fall als fachwerkähnliche Struktur ausgebildet ist und die bevorzugt, wie die frontseitige U-Profilschiene 17 aus Metall, insbesondere aus Leichtmetall, wie Aluminium oder Magnesium gebildet ist. Die fachwerkähnlich gestaltete Stegwandung 23 ist bevorzugt im vorliegenden Fall, wie in 5 gezeigt, mehrteilig ausgebildet und besitzt einen oberen Wandungsteil 24 und einen unteren Wandungsteil 25.
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Alle beiden Wandungsteile 24 und 25 sind im vorliegenden Fall aus metallenem Flachmaterial, insbesondere Leichtmetall, durch Umformen gebildet und weist seitliche Befestigungsabschnitte 26 auf. Abweichend von dem vorliegenden Ausführungsbeispiel können die beiden Wandungsteile 24 und 25, insbesondere für den Fall, dass sie aus Aluminium gebildet sind, im Druckgußverfahren hergestellt sein.
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Zwischen den seitlichen Befestigungsabschnitten 26 besitzen die Wandungsteile 24 und 25 einen zickzackähnlich geformten Mittelabschnitt 27, an dessen Außenkontur im vorliegenden Fall zumindest ähnlich einem metrischen Trapezgewinde gestaltet und durch Stege 28 begrenzt ist, die als Fachwerkträger für die fachwerkähnlich gestaltete Stegwandung 23 dienen.
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Beide Wandungsteile 24 und 25 sind bevorzugt deckungsgleich zueinander ausgebildet und in spiegelbildlicher Anordnung aneinandergefügt, sodass die als Stege ausgebildeten Fachwerkträger 28 eine sechseckige Öffnung 29 umgrenzen (siehe hierzu insbesondere 5).
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In der Spiegelebene zwischen den beiden Wandungsteilen 24 und 25 ist ein ebenfalls aus flachprofiligem Metallmaterial (vorzugsweise Leichtmetall), gebildeter Quersteg 30 eingefügt, der ebenso als Fachwerkträger dient. Mit dem Quersteg 30 sind die beiden Wandungsteile 24 und 25 durch Schweißen, vorzugsweise durch elektromagnetisches Power-Welding verbunden. Durch das Einfügen des Quersteges 30 ist die sechseckige Öffnung 29 in zwei gleichflächige, im Querschnitt trapezförmige Öffnungen 31 unterteilt.
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Wie insbesondere aus den 2 und 3 hervorgeht, ist die Stegwandung 23, deren Höhe dem lichten Abstand der Gurte 21 entspricht, in die U-Profilschiene 17 eingesetzt und mit den als Gurten 21 dienenden Schenkeln des U-Profils 17 schweißtechnisch verbunden. Zur Verbindung mit den Gurten 21 der frontseitigen U-Profilschiene 17 dienen dabei die horizontalen Stege des oberen Wandungsteils 24 bzw. des unteren Wandungsteils 25.
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Die seitlichen Befestigungsabschnitte 26 der Stegwandung 23 sind ebenso schweißtechnisch mit den Crashboxen 14 verbunden, wobei die schweißtechnische Verbindung durch Verschweißen der Befestigungsabschnitte 18 und 26 mit den Crashboxen 14, im vorliegenden Fall durch das elektromagnetische Power-Weldingverfahren, bewerkstelligt ist.
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Die Rückseite der frontseitigen U-Profilschiene 17 ist durch eine U-Profilschiene 32 geschlossen (siehe hierzu 4), die an ihrer in Einbauzustand ebenfalls stehend angeordneten Basis 33 mit Luftdurchlassöffnungen 34 in Form von Durchzügen versehen ist. Die Höhe der U-Profilschiene 32 ist derart bemessen, dass sich ihre Schenkel 35 zwischen die als Gurte 21 dienenden Schenkel der U-Profilschiene 17 einfügen lassen.
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Im zusammengefügten Zustand sind die Luftdurchlassöffnungen 20 in der U-Profilschiene 17 und die Luftdurchtrittsöffnungen 34 in der U-Profilschiene 32 sowie die durch Stege 28 und den Quersteg 30 gebildeten trapezförmigen Fenster 31 zumindest im Wesentlichen fluchtend zueinander angeordnet, so dass die Fahrtluft über Luftdurchlassöffnungen 20, die Fenster 31 und die Luftdurchtrittsöffnungen 34 zumindest weitgehend ungehindert zum Kühler 12 hin durchtreten kann.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- PKW-Fahrgestell
- 11
- Längsträger
- 12
- Kühler
- 13
- Flansch
- 14
- Crashbox
- 15
- Schraube
- 16
- Stoßfänger-Querträger
- 17
- U-Profilschiene
- 18
- Befestigungsabschnitt
- 19
- Basis
- 20
- Luftdurchlassöffnung
- 21
- Gurt
- 22
- Aufnahmeraum
- 23
- Stegwandung
- 24
- oberer Wandungsteil
- 25
- unterer Wandungsteil
- 26
- Befestigungsabschnitt
- 27
- Mittelabschnitt
- 28
- Fachwerkträger
- 29
- Öffnung
- 30
- Quersteg
- 31
- Öffnung
- 32
- U-Profilschiene
- 33
- Basis
- 34
- Luftdurchtrittsöffnung
