DE102011118945A1

DE102011118945A1 - Stoßfängersystem für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102011118945A1
Application number: DE102011118945A
Authority: DE
Inventors: Frode Paulsen; Havard Sorlie; Franz Ulrich Brockhoff
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2011-11-21
Filing date: 2011-11-21
Publication date: 2013-05-23
Anticipated expiration: 2031-11-22
Also published as: US8857869B2; DE102011118945B4; US20130127189A1

Abstract

Hauptanspruch: Stoßfängersystem 1 für ein Kraftfahrzeug mit einem quer zu Fahrzeuglängsträgern angeordneten Querträger 2 mit einer Oberseite 3, einer Unterseite 5 einer Frontseite 6 und einer Rückseite 4, und mit wenigstens einem Leitmittel 10, 10', 20, 20' zur Krafteinleitung in den Querträger 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Leitmittel 10, 10', 20 auf der Oberseite und/oder auf der Unterseite des Querträgers vom Querträger weg weisend angeordnet ist, wobei ein Bereich (K) oberhalb und/oder unterhalb des Querträgers (2) während der Fahrt wenigstens teilweise von Luft durchströmbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Stoßfängersystem für ein Kraftfahrzeug mit einem quer zu Fahrzeuglängsträgern angeordneten Querträger, der im Wesentlichen aus einer Oberseite, einer Unterseite, einer Vorderseite und einer Rückseite gebildet wird, und mit wenigstens einem Leitmittel zur Krafteinleitung in den Querträger bei einem Aufprall mit geringer oder fehlender vertikaler Überdeckung.
Die Problematik verschärft sich mit zunehmender Verbreitung großer bzw. hoch gebauter Kraftfahrzeuge wie SUV, MPV im Straßenverkehr und gleichzeitigem Trend zu Kleinstfahrzeugen in den Großstädten sowie durch Sportwagen. Entscheidend bei Frontal- und Auffahrunfallperformance ist es, dass die wesentlichen zur Energievernichtung vorgesehenen Bauteile und Baugruppen optimal zusammenwirken können. Um also die Aufprallenergie optimal einleiten zu können, sollten die Auftreffpunkte an beiden Fahrzeugen, dies sind üblicherweise die Querträger der Stoßfängersysteme, sich zu 100% überdecken.
Verständlicherweise lässt jedoch das Fahrzeugdesign eines Kleinstfahrzeugs keinen mit einem Oberklasse- oder SUV-Fahrzeug vergleichbaren Bauraum zu, so dass sich automatisch ein Höhenversatz der Karosseriestruktur insgesamt, und speziell der Deformationselemente, Längsträger und Querträger an der Fahrzeugfront oder am Heck ergibt.
Alle Fahrzeuge in Europa müssen auch die Testkriterien nach dem ECE Katalog erfüllen, auch im Bereich R 42 der Front- und Heck-Sicherheitseinrichtungen, wobei ein Testpendel in vorbestimmter Höhe auf das Stoßfängersystem eines zu testenden Fahrzeugs trifft und unter anderem die Verformungen im Front- bzw. Heckbereich gemessen wird.
Derartige Systems sind bereits bekannt geworden. So offenbart die DE 10 2004 050 435 A1 ein Stoßfängersystem, welches den Anforderungen an die Kompatibilität zwischen Fahrzeugen unterschiedlicher Größenklassen bzw. Fahrzeughöhen Rechnung trägt. Dazu wird vorgeschlagen, ein Leitmittel an zwei in unterschiedlicher Höhe angeordneten Querträgern zu befestigen, wobei das Leitmittel der Verbindung der Querträger sowie der Krafteinleitung in die Querträger bei einem Aufprall auf ein Hindernis dient. Nachteilig hierbei ist, dass ein großer Bauraum und viel Material und damit Masse vorgesehen werden muss, was auch einen erheblichen Aufwand in der Montage des derartigen Stoßfängersystems verursacht.
Ebenso ist bekannt, Leitmittel als Unterfahrschutz beweglich vorzusehen, welche im Falle eines drohenden Aufpralls ereignisgesteuert nach oben oder nach unten ausfahren und die Verletzungs- und Schadenswirkung mindern sollen. Nachteilig hierbei ist der hohe mechatronische sowie fertigungstechnische Aufwand für die Realisierung eines solchen Systems sowie die Gefahr der unnötigen Beschädigung bei einer Fehlauslösung.
Weiterhin sind Stoßfängersysteme bekannt zum Ausgleich der Höhendifferenz der Querträger zweier – im Hinblick auf einen Frontal- oder Heckaufprall – wenig kompatibler Fahrzeuge mit einem Leitmittel, welches als separates Bauteil an der Oberseite oder der Unterseite eines Querträgers festgelegt ist. Dieses Leitmittel kann beispielsweise ein Unterfahren eines gegnerisch höheren bzw. größeren Kraftfahrzeugs verhindern. Diese Lösung hat jedoch den entscheidenden Nachteil, dass das Leitmittel ein hohes Gewicht aufweist und für den Frontbereich aufgrund einer unzureichenden Luftdurchdringung kaum tauglich ist und ein großes Zusatzgewicht darstellt.
Aufgabe der Erfindung ist ausgehend vom beschriebenen Stand der Technik, ein Stoßfängersystem bereitzustellen, welches bei einem Aufprall mit geringer oder fehlender vertikaler Überdeckung zum Unfallgegner eine ausreichende Krafteinleitung in den Querträger und die weiteren energieabsorbierenden Teile der Fahrzeugkarosse bei gleichzeitig ausreichender Luftdurchströmung zumindest im Bereich des Kühlers zu gewährleisten. Die Kosten beziehungsweise das Gewicht des Stoßfängersystems sollen dabei reduziert werden.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Stoßfängersystem gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1. Vorteilhafte Ausführungsvarianten der Erfindung sind den Merkmalen der Unteransprüche zu entnehmen.
Erfindungsgemäß wird eim Stoßfängersystem vorgeschlagen, welches einen Querträger und wenigstens ein Leitmittel umfasst, wobei der Querträger die Fahrzeuglängsträger miteinander verbindet und aus einer Oberseite, einer Unterseite, einer Vorderseite und einer Rückseite gebildet wird, und wobei wenigstens ein Leitmittel zur Krafteinleitung in den Querträger bei einem Aufprall mit geringer oder fehlender vertikaler Überdeckung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Leitmittel auf der Oberseite und/oder auf der Unterseite des Querträgers vom Querträger weg weisend angeordnet ist, wobei ein Bereich oberhalb und/oder unterhalb des Querträgers während der Fahrt wenigstens teilweise von Luft durchströmbar ist. Kennzeichnend für den erfindungsgemäßen Stoßfänger ist, dass der Bereich der Leitmittel, welche sich auf der Oberseite und/oder der Unterseite des Querträgers befinden, wenigstens teilweise von Luft durchströmt werden kann. Dabei ist es in Rahmen der Erfindung möglich, dass wenigstens eine Leitmittel selbst von Luft durchströmbar gestaltet sind, oder derart mehrere Leitmittel voneinander derart beabstandet angeordnet sind, dass in deren Zwischenraum eine ausreichende Durchströmung während der Fahrt erfolgen kann. Natürlich kann auch eine Kombination beider Prinzipien vorgesehen werden.
Insbesondere weist das Stoßfängersystem wenigstens ein Leitmittel auf, welches während der Fahrt wenigstens teilweise von Luft durchströmbar ausgebildet ist. Dazu können Fenster im Leitmittel vorgesehen werden, welche, abhängig von der Fläche, dem Abstand bzw. der Anzahl der einzelnen Leitmittel, unterschiedlich groß ausgestaltet werden können. Wichtig ist aber, dass genügend Luft durch diejenigen Leitmittel, welche auf Höhe des Fahrzeugkühlers angeordnet sind, hindurchströmen kann. Natürlich kann auch vorgesehen werden, dass auf die Fenster verzichtet werden kann, wenn ein ausreichend großer Abstand zwischen den einzelnen Leitmitteln besteht. Als einfacher Richtwert kann vorgesehen werden, dass, bezogen auf die Fläche desjenigen Bereichs oberhalb und/oder unterhalb des Querträgers, welcher dem Kühler vorgelagert ist und diesen verdeckt, wenigstens zu 50 Prozent, bevorzugt zu wenigstens 65 Prozent von Luft durchströmbar gestaltet ist, um ein ausreichendes Kühlmanagement des Fahrzeugs zu gewährleisten. Die durchströmbare Fläche sollte aber 90% des den Kühler vorgelagerten Bereichs nicht überschreiten, um eine akzeptable Stabilität und Krafteinleitung in den Querträger sicherstellen zu können.
Vorteilhafterweise befinden sich mehrere Leitmittel auf der Oberseite oder der Unterseite des Querträgers, um zum einen eine gleichmäßige und belastungsoptimierte Krafteinleitung in den Querträger zu gewährleisten und zum anderen, im Falle fensterloser Leitmittel, genügend große Abstände zwischen den einzelnen Leitmitteln zur Luftdurchströmung zu ermöglichen. Beim erstgenannten Aspekt ist wichtig, dass neben dem mittigen Aufprall mit 100% horizontaler Überdeckung des Kraftfahrzeugs mit dem Hindernis durch erfindungsgemäß zusätzlich an den Enden des Querträgers positionierten Leitmittel zudem auch der horizontale Offsetaufprall, beispielsweise mit nur 40% Überdeckung, abgedeckt wird.
Vorteilhaft ist es, wenn wenigstens ein Leitmittel zumindest abschnittsweise senkrecht von der Oberseite oder der Unterseite absteht. Dadurch lässt sich zum einen eine besonders einfache Fertigung und/oder Montage der Leitmittel am Querträger realisieren, zum anderen ergeben sich durch die gleichmäßige Geometrie auch Vorteile bei der Befestigung von Fußgängerschutzelementen, beispielsweise aus Schaum, geschlitztem Dünnblech oder Gummi. Besonders vorteilhaft ist es in dieser Hinsicht auch, wenn dass wenigstens eine Leitmittel mit der Vorderseite des Querträgers bündig abschließt. Am bevorzugtesten ragt kein Leitmittel über die Vorderseite des Querträgers hinaus.
Es ist aber auch möglich, dass das wenigstens eine Leitmittel am Querträger wenigstens abschnittsweise, ausgehend von der Vorderseite, in Richtung Rückseite verläuft und gleichzeitig von der Oberseite nach oben oder von der Unterseite nach unten verläuft. Durch diese Anordnung können in bestimmten Fällen, in denen ein besonders enges, niedriges und flach auslaufendes Fahrzeugdesign im Frontbereich gefordert wird, beispielsweise um einen außerordentlich niedrigen Windwiderstand zu erreichen, auch die Sicherheitsanforderungen erfüllt werden, die sonst nur mit teuren zusätzlichen aktiven Schutzsystemen möglich wären.
Natürlich kann auch vorgesehen werden, dass das wenigstens eine Leitmittel, besonders bevorzugt aber alle Leitmittel, an der Oberseite und/oder der Unterseite derart absteht, dass sich zu einem freien, vom Querträger weg weisendem Ende des Leitmittels, ein progressiver, degressiver oder linearer Verlauf ergibt. Der Verlauf kann abhängig von den verwendeten Fußgängerschutzmitteln und weiteren Anbauteilen im Frontbereich des Kraftfahrzeugs variieren, wesentlich aber ist, dass das Leitmittel eine ausreichende Krafteinleitung in den Stoßfänger beim Aufprall mit geringer oder fehlender vertikaler Überdeckung sicherstellt. Im Falle von Leitmitteln mit freiem Ende muss die Wandstärke entsprechend größer gewählt werden oder der Verlauf des Leitmittels derart, dass ein stoßstoßartiges Auftreffen des Hindernisses auf das Leitmittel selbst erreicht wird. Dies ist beispielsweise durch einen teilweise nach vorn in Fahrtrichtung ausgerichteten Verlauf möglich.
Ein weiterer wesentlicher Aspekt der Erfindung sieht vor, dass wenigstens ein Leitmittel als integraler Bestandteil des Querträgers ausgeformt ist. Besonders bevorzugt sind alle Leitmittel integral aus dem Material des Querträgers gebildet. Dies hat den Vorteil, dass auf Fügeoperationen wenigstens weitestgehend verzichtet werden kann und somit der Wärmeeinfluss mit seinen negativen Folgen auf den Werkstoff vermieden wird. Außerdem spielen Korrosion und Toleranzprobleme in diesem Fall keine Rolle.
Beispielhaft soll an dieser Stelle ein Verfahren zur Herstellung einer einfachen Variante des erfindungsgemäßen Stoßfängersystems erläutert werden. Ausgehend von einem recheckrohrförmigen Profil mit einer zusätzlichen frei abstehenden, flanschartigen Wand, welche durch Rollformen, Strangpressen oder dergleichen erzeugt wird, erfolgt eine erste Schnittoperation zum Ablängen der Profile und eine oder mehrere Schnittoperationen, in welcher die frei abstehende, flanschartige Wand abschnittsweise durchtrennt wird, sodann Teilbereiche der Wand in der nachfolgenden Biegeoperation in die selbe Richtung umgebogen werden und zwischen den ungebogenen Bereichen liegende Bereiche unverändert bleiben.
Bevorzugt ist wenigstens ein Leitmittel wenigstens abschnittsweise in Verlängerung der Vorderseite ausgeformt, so dass das Leitmittel abschnittsweise bündig mit der Vorderwand abschließt und dieselbe Wandstärke wie die Vorderseite besitzt. Hieraus ergeben sich insbesondere fertigungstechnische Vorteile beim Strangpressen im Hinblick auf Werkzeugdesign und Abkühlverlauf.
Besonders vorteilhaft weist wenigstens ein Leitmittel einen Stegabschnitt und vom Stegabschnitt in Richtung Rückseite des Querträgers abstehende Flankenabschnitte auf, wodurch eine Abstützung der Leitmittel an der Oberseite und/oder der Unterseite des Querträgers bei einem vertikalen Offsetaufprall erfolgen und eine ausreichende Krafteinleitung in den Querträger ermöglicht werden kann.
Die Flankenabschnitte verlaufen bevorzugt winkelig oder bogenartig vom Stegabschnitt weg und sind wenigstens über einen Teil ihrer Länge in linienförmigem Kontakt zur Oberseite oder der Unterseite des Querträgers.
Das Stoßfängersystem besitzt in einer Ausführungsvariante zwischen den Flankenabschnitten der Leitmittel und der Oberseite bzw. Unterseite des Querträgers eine unlösbare Verbindung, insbesondere durch Stoffschluss oder Formschluss.
Im Kontaktbereich ist eine thermische Fügenaht oder zumindest ein Schweißpunkt mit einfachen Mitteln vorgesehen, um bei einem Aufprall ein Verrutschen der Flankenabschnitte auf der Oberseite bzw. der Unterseite durch den einknickenden Stegabschnitt zu unterbinden. Zur Vergrößerung der Abstützfläche im Kontaktbereich kann ein zusätzlicher Flansch winkelig vom Flankenabschnitt abstehen, vorzugsweise wird dieser Flansch bereits bei der Trennoperation umgebogen, beispielsweise durch ein Kombinationswerkzeug.
Es ist aber auch vorstellbar, eine formschlüssige Verbindung im Kontaktbereich zu realisieren, beispielsweise durch Kerben, welche in etwa der Form der linienförmigen Flankenabschnitte im Kontaktbereich entsprechen und beidseitig ein Lager bilden. Auch eine gezieltes Vorprägen der Leitmittel in Krafteinleitungsrichtung wäre denkbar, wodurch sich insb. bei Aluminiumquerträgern eine Kaltverfestigung einstellt, welche im Falle eines Aufpralls mehr Widerstand gegen das Einknicken der Leitmittel in die Oberseite bzw. Unterseite und damit einen Vorteil bietet.
Somit ist vorteilhaft der Querträger aus einer Aluminiumlegierung, insbesondere aus der Gruppe der 5000er, 6000er und 7000er Knetlegierungen nach EN 573-3. Besonders vorteilhaft sind sowohl die Leitmittel als auch der Querträger aus Aluminium. Alternativ können aber auch andere Leichtbauwerkstoffe wie eine Magnesiumlegierung oder ein Materialmix beispielsweise mit einer Kunststoffverstärkung zum Einsatz kommen.
Das Stoßfängersystem weist dabei einen Querträger auf, der in seiner Längserstreckung eine an das vordere Fahrzeugdesign bzw. an die Fahrzeughaut angepasste Kontur auf.
Vorteilhafterweise ist der Querträger wenigstens abschnittsweise in seiner Längserstreckung gekrümmt ausgebildet.
Möglich ist auch, dass die Endabschnitte oder auch der Anbindungsabschnitt zu Deformationselementen zusätzlich oder alternativ im Querschnitt abgeflacht sind. Das hat insbesondere einen Vorteil beim Deformationsverhalten des Querträgers zur Folge, weil damit gezielt der Deformationsbeginn lokal eingestellt werden kann.
Dabei weist der Querträger des Stoßfängersystems wenigstens eine Längsfurche an der Oberseite und der Unterseite auf, welche als Startpunkt für eine Deformation beim Aufprall dienen kann.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass der Querträger wenigstens eine Längsfurche an seiner Vorderseite aufweist. Diese Furche erzeugt eine größeren Biegesteifigkeit und dient damit der Gewichtseinsparung. Die Längsfurche kann zudem auch an der Rückseite vorgesehen werden, was den positiven Effekt verstärkt.
Im Rahmen der Erfindung kann auch vorgesehen werden, dass das Leitmittel einteilig ausgebildet ist und in Längserstreckung des Querträgers verläuft, wobei es wenigstens teilweise von Luft durchströmbar ausgebildet ist. Des Leitmittel kann dabei aus einem einteilig geformten Kunststoffteil, insbesondere einem Spritzgussteil gebildet sein, wobei das Leitmittel abschnittsweise von der Oberseite und/oder der Unterseite absteht, um eine Kraftübertragungsfunktion zu gewährleisten und abschnittsweise flach an der Oberseite und/oder der Unterseite anliegt, um eine ausreichende Luftdurchströmung, zumindest im Bereich des Fahrzeugkühlers, sicherzustellen.
Bevorzugt ist das Leitmittel dabei bandförmig und durchgängig über die Längserstreckung des Querträgers ausgebildet, wobei es mit seinen Längskanten den Querträger abschnittsweise kontaktiert und daran insbesondere untrennbar festgelegt ist. Diese besonders einfache Gestaltung hat sich als vorteilhaft erwiesen, da ein Leitmittelband durch einfache Biegefolgeoperationen herstellbar ist. Die Verbindung von Querträger und Längsträger kann an der Oberseite oder der Unterseite bevorzugt dergestalt erfolgen, dass in denjenigen Abschnitten des Leitmittelbandes, in denen es mit dem Querträger in Kontakt steht, eine punktuelle oder linienartige stoffschlüssige Verbindung, insbesondere durch thermisches Fügen, erzeugt wird. In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist weiter vorgesehen, dass das Leitmittelband den Querträger einseitig abschließt, so dass eine abschnittsweise Wanddoppelung im Kontaktbereich zwischen Leitmittel und Querträger vermieden werden kann. Insbesondere übernimmt das Leitmittelband dabei auch eine versteifende Funktion durch Schließen der offenen Seite des Querträgers. Dabei treten die Längskanten des Leitmittelbandes abschnittsweise mit den freien Längskanten der Vorderwand und der Rückwand des Querträgers in Kontakt und bilden gleichzeitig die Oberseite oder die Unterseite des Querträgers.
Besonders bevorzugt ist also das Leitmittel integraler Bestandteil der Oberseite oder der Unterseite des Querträgers, wobei es den Querträger dabei wenigstens abschnittsweise abschließt und wenigstens abschnittsweise von diesem nach oben oder unten winkelig absteht. Bei einem Winkel von etwas 90 Grad und der Gestaltung von horizontal vom Querträger beabstandet verlaufenden Bereichen zwischen steigenden und fallenden Flankenabschnitten des Leitmittelbandes, ergibt sich im vertikalen Längsschnitt ein Verlauf ähnlich einer Recheckfunktion, während ein Winkel zwischen 0 Grad und 90 Grad einen Sägezahnverlauf ausbildet. Natürlich kann auch vorgesehen werden, dass das Leitmittelband einen davon abweichenden Verlauf aufweist, beispielsweise mäarderförmig oder wellenförmig. Wichtig ist aber, dass eine ausreichende Steifigkeit und Kraftübertragbarkeit beim vertikalen Offsetaufprall gewährleistet wird. Dazu ist das Leitmittelband bevorzugt aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere einem Stahl, bevorzugt aus einer höherfesten Stahllegierung. Vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang generell der hohe Widerstandmoment eines abschnittsweise mit steigenden und fallenden Flankenabschnitten versehenen und mit dem Querträger verbundenen Leitmittels. Je größer dabei die Breite des Leitmittelbandes bzw. des Querträgers, umso dünnwandiger kann das Leitmittel selbst ausgeführt werden.
Dabei beträgt die Wandstärke eines derartigen Leitmittels aus Stahl mit einer Zugfestigkeit von etwa 750 N/mm²_bis 1900 N/mm² etwa_1,0–4 mm, bevorzugt 1,5 mm bis 2,5 mm, wobei die größeren Wandstärken bei einer der geringeren Zugfestigkeiten und/oder bei besonders schweren Kraftfahrzeugen zur Anwendung gelangt, während die dünnwandigere Leitmittel bei besonders leichten Fahrzeugen und/oder bei den höheren Zugfestigkeitswerten eingesetzt werden. Generell ist es vorteilhaft, wenn Leitmittel und Querträger aus dem gleichen Werkstoff bestehen, so dass Probleme bzgl. der Verbindungstechnik und Kontaktkorrosion vermieden werden.
So kann das Stoßfängersystem aus einem Aluminum-Strangpressprofil bestehen, welches nach den Trenn- und Biegeschritten sowohl den Querträger als auch die Leitmittel einteilig ausbildet. Bei Verwendung eines hochfesten Stahlblechs bzw. Stahlbandes kann vorteilhaft ein rollgeformter oder pressgeformter Querträger erzeugt werden, der ähnlich wie beim Strangpressen auch eine freie, überstehende Wand aufweisen kann, die durch Trenn- und Biegeschritte zu Leitmitteln umgeformt werden kann.
Besonders hohe mechanische Festigkeiten bei gleichzeitig geringem Gewicht ergeben sich aber durch Verwendung eines warmumgeformten und pressgehärteten Querträgers, der nachträglich mit Leitmitteln, insbesondere mit einem Leitmittelband verbunden werden kann.
Ebenfalls ist es möglich, einen Aluminum-Querträger aus einer höherfesten Knetlegierung durch Kaltumformen oder Halbwarmumformen zwischen 150 und 350°C zu formen und die Leitmittel als einteiliges Leitmittelband daran oberhalb und/oder unterhalb zu befestigen, insbesondere durch Kleben oder Schweißflöten.
Natürlich lässt sich die Gestaltung des Querträgers auch auf weitere Aufprallträger im Fahrzeug übertragen. So kann insbesondere auch ein Türaufprallträger für einen Seitenaufprall mit geringer oder fehlender vertikaler Überdeckung zwischen Aufprallträger und Stoßfänger des gegnerischen Fahrzeugs mit wenigstens einem und gleicher Wirkungsweise Leitmittel ausgerüstet werden. Anstelle der Luftdurchlässigkeit kann in diesem Fall die Integrationsfähigkeit von Türeinbauten wie zum Beispiel Fensterheberaktuatorik, Verkabelungen sowie die Gewichtseinsparung im Vergleich zu einem höheren Aufprallträger im Vordergrund stehen.
Die Erfindung wird anhand folgender schematisch perspektivischer Figuren näher erläutert: Für gleiche oder ähnliche Teile werden dieselben Bezugszeichen verwendet.
1 eine einfache Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Stoßfängersystems
2 eine weitere Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Stoßfängersystems
3 eine weitere Ausführungsvariante der Erfindung
4 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stoßfängersystems
5 eine weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Stoßfängersystems
6 eine bevorzugte Ausführungsvariante für erfindungsgemäßes Stoßfängersystems
7 eine bevorzugte Ausführungsvariante für erfindungsgemäßes Stoßfängersystems
8 Einzelansicht des Querträgers aus 7
9 Einzelansicht auf Leitmittel aus 7
10 eine weitere Ausführungsvariante für erfindungsgemäßes Stoßfängersystems
1 zeigt eine einfache Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stoßfängersystems 1 mit einem im Wesentlichen in Y-Richtung ausgerichteten Querträger 2 und mit mehreren an seiner Oberseite 3 angeordneten Leitmitteln 10. Der Querträger 2 ist im Querschnitt rechteckig und bildet ein Zweikammerhohlprofil, mit einer vom Fahrzeug weg in X-Richtung weisenden Vorderseite 6, einer zum Fahrzeug in negative X-Richtung hin weisenden Rückseite 4 sowie mit einer Oberseite 3 und einer Unterseite 5.
Die Leitmittel 10 sind von den beiden Enden des Querträgers 2 mit dem Abstand a1 beabstandet und weisen untereinander einen Abstand a2 auf Höhe der Vorderwand auf.
Die Leitmittel 10 selbst umfassen zwei zur Rückseite 4 weisende Flankenabschnitte 12 auf sowie einen Stegabschnitt 11, der die Flankenabschnitte 12 verbindet und bündig mit der Vorderseite 6 des Querträgers 2 ausgebildet ist.
Die Flankenabschnitte 12 stützen sich linienförmig an der Oberseite 6 des Querträgers 2 ab und verlaufen vom Stegabschnitt 11 ausgehend voneinander weg, so dass sich ein Abstand a3 der freien Enden der Flankenabschnitte 12 ergibt, der kleiner als der Abstand a2 zweier benachbarter Stegabschnitte 11 auf Höhe der Vorderwand 6 ist.
Vorteilhaft bei der Ausführungsvariante ist es, dass die Leitmittel 10 durch einfache Trenn- und Biegeoperationen aus einem zuvor geformten Profilelement hergestellt werden können. Besonders bevorzugt weist das Profilelement vor diesen Herstellschritten eine frei abstehende Wand auf, die als Fortsetzung der Vorderseite 6 des fertigen Querträgers 2 ausgebildet ist und abschnittsweise auf Höhe H des fertigen Querträgers 2 durchtrennt wird und anschließend umgebogen wird, wobei der umgebogene Teil die Flankenabschnitte 12 und der nicht umgebogene Teil den Stegabschnitt 11 ergeben. Die Flankenabschnitte würden also umgekehrt betrachtet in der Abwicklung den Zwischenraum mit dem Abstand a2 zwischen den Stegabschnitten 11 der Leitmittel 10 verschließen, so dass sich näherungsweise a2 gleich b ergibt, wenn die Schnittbreite vernachlässigt wird.
2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stoßfängersystems 1 mit einem Querträger 2 und mit mehreren an seiner Oberseite 2 angeordneten Leitmitteln 10. Der Querträger 2 ist im Querschnitt rechteckig und bildet ein Einkammerhohlprofil mit einer vom Fahrzeug weg weisenden Vorderseite 6, eine zum Fahrzeug hin weisende Rückseite 4 sowie eine Oberseite 3 und eine Unterseite 5. Im Inneren des Mehrkammerhohlprofils trennt eine horizontal angeordnete Trennwand 7 beide Kammern und dient der Versteifung des Querträgers 2 in Fahrtrichtung. Die Wandstärke ist in dieser Ausführungsform derart gestaltet, dass die Rückseite 4 sowie die Trennwand 7 dünner ausgeführt sind als an der Oberseite 3, Vorderseite 6 und der Unterseite 5.
Die Leitmittel 10 sind von den beiden Enden des Querträgers 2 mit dem Abstand a1 beabstandet und weisen untereinander einen gleichmäßigen Abstand a2 auf.
Die Leitmittel weisen eine Höhe H3 auf, welche derart bemessen ist, dass eine ausreichende Überdeckung trotz geringer Querträgerhöhe H2 und trotz ungünstiger Fahrzeuggrößenkonstellation bei einem Aufprall möglich ist. Die Höhe H3 sollte insbesondere zwischen 15 und 75 mm liegen, abhängig von der tatsächlichen Querträgerhöhe H2. Bevorzugt beträgt die Leitmittelhöhe zwischen 30 und 50 mm, wobei der größere Wert bei einem Querträger 2 mit H2 von circa 70 mm und der kleinere Wert bei einer Querträgerhöhe H2 von etwa 100 mm besonders vorteilhaft ist.
Die Leitmittel 10 selbst umfassen zwei zur Rückseite 4 weisende Flankenabschnitte auf sowie einen Stegabschnitt, der die Flankenabschnitte 12 verbindet und bündig mit der Vorderseite 6 des Querträgers 2 ausgebildet ist.
Die Flankenabschnitte 12 selbst stützen sich linienförmig an der Oberseite 3 des Querträgers 2 ab und verlaufen vom Stegabschnitt 11 ausgehend voneinander weg.
An die Flankenabschnitte 12 schließen sich jeweils Flansche 13 an, welche im Wesentlichen lotrecht davon abstehen und aufeinander zu gerichtet sind. Natürlich kann auch vorgesehen werden, dass die beiden Flansche 13 eines Leitmittels 10 voneinander weg weisend ausgerichtet sind.
In beiden Fällen ergibt sich eine vergrößerte Fläche und damit eine geringere lokale Flächenpressung auf der Oberseite 3 des Querträgers 2 im Kontaktbereich zum Ende der Flankenabschnitte 12 bzw. zum Ende der Flansche 13 bei einem Aufprall mit geringer oder fehlender vertikaler Überdeckung.
Die Wandstärke w10 der Leitmittel 10 ist bevorzugt gleich der Wandstärke w6, w3 der Vorderseite 6 oder der Oberseite 3. Es ist aber auch möglich, die Leitmittel 10 dünner auszuführen als die Seiten 3, 4, 5, 6 des Querträgers 2. Wichtig ist aber, dass die Flankenabschnitte 12 und der Stegabschnitt 11 sowie die Flansche 13 die gleiche Wandstärke aufweisen und als integraler Bestandteil des Querträgers 2 ausgeformt sind.
Zur ausreichenden Belüftung des Motorraums im Bereich K des teilweise verdeckten und nicht dargestellten Fahrzeugkühlers weisen die mittleren Leitmittel 10 Fenster 14 zur Durchströmung von Luft auf. Die beiden äußeren Leitmittel 10 dagegen sind wie beim Ausführungsbeispiel in 1 nicht von Luft durchströmbar.
Der Bereich K ist derjenige Bereich des Stoßfängersystems 1 oberhalb des Querträgers 2, in welchem die Leitmittel 10 den nicht dargestellten Fahrzeugkühler abschnittsweise überdecken.
3 stellt eine weitere Ausführungsvariante der Erfindung dar, die sich zur Variante in 1 deutlich unterscheidet. Zum einen durch die Anzahl und Gestaltung der Leitmittel 10 selbst. Es sind nur drei Leitmittel angeordnet, welche jeweils mit einem Fenster 14 ausgebildet sind, wobei der Stegabschnitt ausgehend von der Vorderseite sowohl nach oben als auch in Richtung Rückseite des Querträgers verläuft und dabei einen Winkel AAA mit der Unterseite einschließt. Diese Variante setzt voraus, dass die Flankenabschnitte vor deren rechwinkliger Umstellung in Richtung Rückseite entweder derart ausgeschnitten werden, dass sie im Kontaktbereich zur Oberseite linienförmig anliegen oder zusätzlich derart umgebogen werden, so das sie eine Kontaktfläche bilden, die mit kleiner werdenden AAA immer größer wird und sich die lokale Flächenpressung bei einem Aufprall mit geringer oder fehlender vertikaler Überdeckung verringert.
Zum anderen sind die Enden des Querträgers 2 abgeflacht ausgebildet. Dies ist insbesondere bei Aluminium-Strangpressprofilen sinnvoll. Die Abflachung kann, wie dargestellt, symmetrisch zur Mittellängsebene des Querträgers ausgebildet sein oder aber auch in Richtung Fahrzeug verlaufen und/oder mit einer Krümmung kombiniert werden.
Weiteres Unterscheidungsmerkmal ist die Position der Leitmittel 10. Im Gegensatz zu 1 und 2 sind diese in 3 auf der Unterseite 5 angeordnet und weisen nach unten. Sie dienen damit neben der Gewährleistung der Krafteinleitung in den Querträger 2 insbesondere auch der Prävention eines Unterfahrens eines niedrigeren Hindernisses bzw. eines kleineren Fahrzeugs bei einem Frontal- oder Auffahrunfall.
4 stellt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stoßfängersystems 1 dar, wobei die Leitmittel 10 einen geringeren Abstand a2 untereinander haben. Die mittleren Leitmittel 10' weisen Fenster 14 zur Durchströmung der Luft während der Fahrt auf. Damit wird eine übermäßige Blockade bzw. Luftabschattung des Kühlers verhindert. Die Flankenabschnitte der Leitmittel sind über linienförmige Fügestellen 15 an der Oberseite des Querträgers untrennbar festgelegt.
5 stellt eine weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Stoßfängersystems 1 dar. Nur das mittlere der drei Leitmittel 10, 10' weist zwei Fenster 14 zur Luftdurchströmung auf. Alle Leitmittel 10'' sind bügelförmig ausgebildet und stehen nach vorn über die Vorderseite 6 des Querträgers 2 über und stützen sich zur Rückseite 4 des Querträgers 2 hin ab, wobei die Leitmittel 10'' als integraler Bestandteil des Querträgers 2 ausgeformt sind. Natürlich kann auch vorgesehen werden, anstelle einer integralen Ausformung durch Stanzen und Biegen, mehrere Fügeverbindungen zwischen den Leitmitteln 10'' und dem Querträger 2 herzustellen. Diese Ausgestaltung hat den zusätzlichen Vorteil, dass beim Frontalaufprall mit sehr geringer oder fehlender vertikaler Überdeckung ein Untertauchen des Fahrzeugs unter das Fahrzeug des Unfallgegners verhindert werden kann. Die Leitmittel 10 dienen also insbesondere als Führungselement für die Fahrzeugfront des gegnerischen Fahrzeugs.
6 stellt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stoßfängersystems 1 dar, wobei die Leitmittel 10 Fenster 14 besitzen zur Durchströmung der Luft während der Fahrt. Zwei Flankenabschnitte sind von je einem Stegabschnitt 11 ausgehend konvex gekrümmt in Richtung Rückseite weisend ausgebildet, was eine verbesserte Krafteinleitung und Abstützung im Vergleich zur geradlinigen Kontaktierung der Oberseite des Querträgers bei einem Aufprall mit geringer oder fehlender vertikaler Überdeckung ergibt.
7 stellt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stoßfängersystems 1 dar. Der Querträger 2 weist dabei ein recheckförmiges Hohlprofil auf, sowie an seiner Oberseite 3 mehrere – insbesondere aus einem zweiten Hohlkammer eines Mehrkammerprofil ausgeformte – Leitmittel 10. Die Leitmittel 10 selbst weisen dabei jeweils einen mit der Vorderseite 6 des Querträgers ausgehenden Steg 11 und einen von der Rückseite 4 ausgehenden Steg 11' sowie von den beiden Stegen 11, 11' weg zueinander hin verlaufende Flankenabschnitte 12, 12' auf, welche sich stirnseitig einander stumpf gegenüberstehen. Natürlich kann auch vorgesehen werden, dass die Flankenabschnitte 12, 12' sich teilweise oder vollständig überlappen. Die – insbesondere ausgeformten – Leitmittel 10 sind auf ihrer Oberseite miteinander über eine Zusatzwand 24 verbunden, wobei die Zusatzwand 24 insbesondere aus der Oberseite eines ursprünglich vorhandenen unbearbeiteten und gepunktet angedeuteten Mehrkammerprofils gebildet wird. Die Zusatzwand 24 dient ähnlich wie eine Trennwand 7 der Vergrößerung der Biegesteifigkeit in x-Richtung.
Der Bereich K ist derjenige Bereich des Stoßfängersystems 1 oberhalb und/oder unterhalb des Querträgers 2, in welchem die Leitmittel 10 den nicht dargestellten Fahrzeugkühler abschnittsweise überdecken. Er wird durch seine Höhe hk und die Breite bk definiert, wobei die Höhe hk der Höhe h3 der Leitmittel zuzüglich der Wandstärke der Zusatzwand 24 entspricht, und die Breite bk in etwa er Kühlerbreite entspricht.
Die 8 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante für ein erfindungsgemäßes Stoßfängersystem. Ein im Wesentlichen u-förmig geformter Querträger 2 ist quer zu zwei Deformationselementen 8 positioniert und ist darüber mit nicht dargestellten Fahrzeuglängsträgern gekoppelt. Auf der Unterseite 5 des Querträgers 2 sind Leitmittel 20' erkennbar, welche nach unten über den Querträger 2 überstehen und jeweils einen steigenden und ein fallenden Flankenabschnitt 22 und einen parallel und beabstandet vom Querträger 2 verlaufenden unteren Stegabschnitt 21 umfassen. Der Stegabschnitt 21 verbindet beide Flankenabschnitte 22.
Die beiden an den Enden des Querträgers positionierten Leitmittel 20 dienen in erster Linie der Erfüllung der Offsetcrashanforderungen, während die zentral positionierten Leitmittel 20' einer positiven Beeinflussung bei einer zentralen Kollision mit geringer oder fehlender vertikaler Überdeckung dienen.
In 9 ist ausschließlich der Querträger 2 aus 8 abgebildet, der, anders als in den vorangegangenen Ausführungsvarianten, als auf der Unterseite 5 offenes und im Querschnitt u-förmiges Bauteil ausgebildet ist. Die Höhe H2 des Querträgers 2 ist dabei in einem Mittelabschnitt 19 größer als die Höhe H1 in seinen Endabschnitten 17. Die Anbindung zum Deformationselement 8, 9 erfolgt im Übergangsabschnitt 18, welcher einen kontinuierlichen Höhenverlauf aufweist. Zudem ist erkennbar, dass die Endabschnitte 17 relativ zum Mittelabschnitt 19 zum Fahrzeug hin versetzt angeordnet sind. Dieser Versatz kann, abhängig vom Frontenddesign des Fahrzeugs, von Vorteil oder sogar zwingend sein.
In 10 schließlich sind mehrere Leitmittel 20' dargestellt, die in 8 nur teilweise erkennbar waren und welche hier deutlich sichtbar über einen oberen Stegabschnitt 21 miteinander verbunden sind. An der offenen Unterseite 5 des Querträgers 2 aus 8 und 9 befindet sich also ein Leitmittelband 20, welches den Querträger 2 bereichsweise verschließt und mit diesem bereichsweise unlösbar verbunden, insbesondere thermisch gefügt, ist (nicht dargestellt). Auch die Enden des Querträgers 2 sind Vorteilhafterweise mit den Enden 24 des Leitmittelbandes 20 verbunden und werden dadurch wenigstens teilweise verschlossen. Dazu sind die Enden nach oben in Richtung Oberseite 3 des Querträgers 2 ausgerichtet. Das Leitmittelband 20 lässt ein Höchstmaß an Luftdurchströmung zum nicht dargestellten Kühler des Fahrzeugs zu und versteift zusätzlich die ansonsten offene Unterseite 5 des Querträgers 2. Erkennbar ist auch, dass im Übergangsbereich 18 des Querträgers 2 am Leitmittelband 20 keine Leitmittel 20' ausgebildet sind, sondern sich der Abstand a4 einstellt, der wesentlich größer ist als der Abstand a5 zwischen den Leitmitteln 20' im Mittelabschnitt 19 des Querträgers 2. Natürlich ist es auch vorstellbar, dass das Leitmittelband 20 an einem geschlossenen Querträger 2 befestigt ist. Dabei kann das Band vergleichsweise dünnwandiger ausgeführt werden, da die kraftübertragende Funktion der Leitmittel 20' bei einem Aufprall mit geringer oder fehlender vertikaler Überdeckung wesentlich von der Breite B der unteren Stegabschnitte 23 und der Flankenabschnitte 22 bestimmt wird und deutlich geringfügiger von deren Wandstärke W20 selbst.
Bezugszeichenliste

1: Stoßfängersystem
2: Querträger
3: Oberseite
4: Rückseite
5: Unterseite
6: Vorderseite
7: Trennwand
8: Deformationselement
9: Deformationselement
10: Leitmittel
10': Leitmittel mit Fenster
10'': bügelförmiges Leitmittel
11: Stegabschnitte
12, 12': Flankenabschnitt
13: Flansch
14: Fenster
15: Fügestelle
16, 16': Längsfurche
17: Endabschnitt
18: Mittelabschnitt
19: Übergangsabschnitt
20: Leitmittelband
20': Leitmittel
21: oberer Stegabschnitt
22: Flankenabschnitt
23: unterer Stegabschnitt
24: Zusatzwand
a1: Abstand
a2: Abstand
a3: Abstand
a4: Abstand
a5: Abstand
K: Bereich Fahrzeugkühlers, der teilweise von Leitmittel verdeckt
b1: Breite von 10
b2: Breite von 20
bk: Breite von K
H: Höhe von 2
H1: Höhe in Endabschnitt
H2: Höhe in Mittelabschnitt
H3: Höhe von Leitmittel 10, 20
Hk: Höhe von K
W3: Wandstärke von 3
W4: Wandstärke von 4
W5: Wandstärke von 5
W6: Wandstärke von 6
W7: Wandstärke von 7
W20: Wandstärke von 20

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004050435 A1 [0005]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

EN 573-3 [0024]

Claims

Stoßfängersystem (1) für ein Kraftfahrzeug mit einem quer zu Fahrzeuglängsträgern angeordneten Querträger 2 mit einer Oberseite (3), einer Unterseite (5), einer Vorderseite (6) und einer Rückseite (7) und mit wenigstens einem Leitmittel (10, 10', 20, 20') zur Krafteinleitung in den Querträger (2), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Leitmittel (10, 10', 20, 20') auf der Oberseite (3) und/oder auf der Unterseite (5) des Querträgers (2) vom Querträger (2) weg weisend angeordnet ist, wobei ein Bereich (K) oberhalb und/oder unterhalb des Querträgers (2) während der Fahrt wenigstens teilweise von Luft durchströmbar ist.
Stoßfängersystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Leitmittel (10, 10', 20, 20') wenigstens abschnittsweise senkrecht von der Oberseite und/oder der Unterseite absteht.
Stoßfängersystem (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Leitmittel (10, 10', 20, 20') nicht über die Vorderseite (6) des Querträgers (2) übersteht.
Stoßfängersystem (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Leitmittel (10, 10', 20, 20') mit der Vorderseite (6) des Querträgers (2) im Wesentlichen bündig abschließen.
Stoßfängersystem (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Leitmittel (10, 10') als integraler Bestandteil des Querträgers (2) ausgeformt ist.
Stoßfängersystem (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Leitmittel (10, 10', 20, 20') wenigstens abschnittsweise in Verlängerung der Vorderseite (10; 10') ausgeformt ist.
Stoßfängersystem (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Leitmittel einen Stegabschnitt (11) und vom Stegabschnitt (11) in Richtung Rückseite (4) des Querträgers (2) abstehende Flankenabschnitte (12) umfasst.
Stoßfängersystem (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flankenabschnitte (12) winkelig oder bogenartig vom Stegabschnitt (11) weg verlaufen und wenigstens über einen Teil ihrer Länge in linienförmigem Kontakt zur Oberseite (3) oder der Unterseite (5) des Querträgers (2) stehen.
Stoßfängersystem (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flankenabschnitte (12) mit der Oberseite (3) und/oder der Unterseite (5) des Querträgers (2) unlösbar verbunden sind, insbesondere stoffschlüssig oder formschlüssig.
Stoßfängersystem (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (2) aus einer Aluminiumlegierung, insb. aus der Gruppe der 5000er, 6000er oder 7000er Legierungen nach EN 573-3 besteht.
Stoßfängersystem (1) nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (2) wenigstens eine Längsfurche (16) zumindest an seiner Vorderseite (6) aufweist.
Stoßfängersystem (1) nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger wenigstens an seinen Endabschnitten (17), bevorzugt zusätzlich auch an den Übergangsabschnitten (18), eine Längsfurche (16') auf der Oberseite (3) und der Unterseite (5) aufweist.
Stoßfängersystem (1) nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitmittel (20) einteilig ausgebildet ist und in Längserstreckung des Querträgers (2) verläuft, insbesondere durchgängig.
Stoßfängersystem (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitmittel (20) integraler Bestanteil der Oberseite (3) oder der Unterseite (5) des Querträgers (2) ist, wobei das Leitmittel den Querträger (2) dabei wenigstens abschnittsweise abschließt und wenigstens abschnittsweise von diesem nach oben oder unten winkelig absteht.
Stoßfängersystem (1) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Leitmittel (20') als einzelnes Leitmittelband (20) ausgebildet sind, welches wenigstens punktuell über die ganze Länge des Querträgers (2) auf dessen Oberseite (3) oder Unterseite (5) festgelegt, vorzugsweise thermisch gefügt ist.
Stoßfängersystem (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitmittelband (20) in seinem Längsschnitt eine Mehrzahl Flankenabschnitte (22) aufweist, welche abwechselnd im Wesentlichen steigend und fallend verlaufen, insbesondere wellenartig, sägezahnartig oder rechteckfunktionsartig.