DE102015105625A1 - Bumper arrangement for a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stoßfängeranordnung 1 für ein Kraftfahrzeug aufweisend einen Querträger 2 sowie im Bereich der Enden des Querträgers 2 angeordnete Crashboxen 3 zur Koppelung der Stoßfängeranordnung 1 mit dem Kraftfahrzeug, wobei der Querträger 2 aus einer Leichtmetalllegierung als Mehrkammerhohlprofil ausgebildet ist, welche sich dadurch auszeichnet, dass der Querträger 2 eine in Fahrtrichtung gerichtete Vorderseite 4 und eine der Fahrtrichtung abgewandte Rückseite 14 aufweist, wobei die Vorderseite 4 in Kraftfahrzeugvertikalrichtung Z eine Höhe aufweist, welche größer ist als die Höhe H14 der Rückseite 14 und das Mehrkammerhohlprofil mindestens zwei Kammern aufweist, wobei eine Hauptkammer 21 eine größere Querschnittsfläche aufweist, gegenüber wenigstens einer Frontkammer 12, 17, bevorzugt zwei Frontkammern 12, 17, und die Frontkammern 12, 17 mit mindestens einer Wandung 19, 20 einen Teil der Vorderseite 4 mit ausbildet, bevorzugt bilden die zwei Frontkammern 12, 17 jeweils mit mindestens einer Wandung 19, 20 die Vorderseite 4 mit aus.The present invention relates to a bumper assembly 1 for a motor vehicle comprising a cross member 2 and in the region of the ends of the cross member 2 arranged crash boxes 3 for coupling the bumper assembly 1 with the motor vehicle, wherein the cross member 2 is formed of a light metal alloy as a multi-chamber hollow profile, which is characterized in that the front cross-member 4 has a height in motor vehicle vertical direction Z which is greater than the height H14 of the rear side 14 and the multichamber hollow profile has at least two chambers, wherein a main chamber 21 has a larger cross-sectional area, compared to at least one front chamber 12, 17, preferably two front chambers 12, 17, and the front chambers 12, 17 with at least one wall 19, 20 forms part of the front side 4, preferably form the two front chambers 12, 17 each with at least one wall 19, 20, the front 4 with.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stoßfängeranordnung für ein Kraftfahrzeug gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Patentanspruch 1. The present invention relates to a bumper assembly for a motor vehicle according to the features in the preamble of
Aus dem Stand der Technik sind Stoßfängeranordnungen bekannt, die frontseitig oder heckseitig an einem Kraftfahrzeug montiert werden. Die Stoßfängeranordnungen weisen dazu einen Querträger auf, der sich im Wesentlichen über zumindest einen Teil der Breite der Kraftfahrzeugkarosserie erstreckt. Der Querträger soll dabei möglichst biegesteif ausgebildet sein, so dass die verschiedenen Anprallszenarien, beispielsweise der Anprall eines Pfahls, ein Bumper to Bumper Crash oder auch der Aufprall auf ein Hindernis und hier insbesondere mit Überdeckung, welcher auch als Offsetcrash bekannt ist, abgedeckt werden und ein unkontrolliertes Eindringen in das Kraftfahrzeug verhindert wird. From the prior art bumper assemblies are known, which are mounted on the front or rear side of a motor vehicle. The bumper assemblies have for this purpose a cross member, which extends substantially over at least part of the width of the motor vehicle body. The cross member should be as rigid as possible, so that the various impact scenarios, such as the impact of a pile, a Bumper to Bumper Crash or the impact on an obstacle and here in particular with coverage, which is also known as offset crash, are covered and a uncontrolled intrusion into the motor vehicle is prevented.
Damit die bei einem solchen Crash auftretende kinetische Energie abgebaut wird, ist ferner ein solcher bekannter Querträger über Crashboxen mit der Kraftfahrzeugkarosserie und insbesondere mit den Längsträgern gekoppelt. Die Crashboxen sind dabei derart konzeptioniert, dass sie durch den Aufprall verformt werden und somit die kinetische Energie durch Kaltverformung in Umformarbeit wandeln. Die Crashboxen sind zumeist mit den vorderen Längsträgern der Kraftfahrzeugkarosserie gekoppelt, um in diese die weitergehende Crashenergie einzuleiten. Der Lastpfad erfolgt somit vom Querträger über die Crashbox in die Längsträger des Kraftfahrzeuges. In order for the kinetic energy occurring in such a crash to be dissipated, such a known cross member is also coupled via crash boxes to the motor vehicle body and in particular to the longitudinal members. The crash boxes are designed in such a way that they are deformed by the impact and thus transform the kinetic energy by cold deformation in forming work. The crash boxes are usually coupled to the front side members of the vehicle body to initiate in this the further Crashenergie. The load path thus takes place from the cross member via the crash box into the longitudinal members of the motor vehicle.
Eine gute Crashperformance geht einher mit einer hohen Steifigkeit des Querträgers und einem hohem Energieabsorptionsvermögen der Crashbox und des Querträgers, was durch eine große Dimensionierung der Bauteile realisiert wird. Diese große Dimensionierung der Bauteile bedingt jedoch ein hohes Eigengewicht und einen großen Platzbedarf.A good crash performance is accompanied by a high stiffness of the cross member and a high energy absorption capacity of the crash box and the cross member, which is realized by a large dimensioning of the components. However, this large dimensioning of the components requires a high weight and a large amount of space.
Die bekannten Stoßfängeranordnungen stehen somit in einem Zielkonflikt von möglichst geringem Eigengewicht bei gleichzeitig guter Crashperformance und geringem Bauraumbedarf.The known bumper assemblies are thus in a conflict of interests of the lowest possible weight at the same time good crash performance and low space requirement.
Aus der
Ferner sind aus dem Stand der Technik Querträger aus Leichtmetallstrangpressprofilen bekannt. Beispielsweise aus der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ausgehend vom Stand der Technik eine Stoßfängeranordnung aufzuzeigen, die einen geringen Bauraumbedarf bei gleichzeitig hoher Crashperformance und geringem Eigengewicht aufweist. Object of the present invention is to show starting from the prior art, a bumper assembly which has a low space requirement with high crash performance and low weight.
Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Stoßfängeranordnung für ein Kraftfahrzeug gemäß den Merkmalen im Patentanspruch 1 gelöst.The aforementioned object is achieved with a bumper assembly for a motor vehicle according to the features in
Vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.Advantageous embodiments of the present invention are the subject of the dependent claims.
Die Stoßfängeranordnung für ein Kraftfahrzeug weist einen Querträger sowie im Bereich der Enden des Querträgers angeordnete Crashboxen zur Koppelung der Stoßfängeranordnung mit dem Kraftfahrzeug auf, wobei der Querträger aus einer Leichtmetalllegierung aus einem extrudierten Mehrkammerhohlprofil ausgebildet ist. Die Stoßfängeranordnung zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass der Querträger eine in Fahrtrichtung gerichtete Vorderseite und eine der Fahrtrichtung abgewandte Rückseite aufweist, wobei die Vorderseite in Kraftfahrzeugvertikalrichtung eine Höhe aufweist, welche größer ist als die Höhe der Rückseite und das Mehrkammerhohlprofil mindestens zwei Kammern aufweist, wobei eine Hauptkammer eine größere Querschnittsfläche aufweist gegenüber der mindestens einen Frontkammer und die Frontkammer mit mindestens einer ihrer Wandungen die Vorderseite mit ausbildet. Bevorzugt sind zwei Frontkammern angeordnet, wobei beide Frontkammern mit je mindestens einer ihrer Wandung die Vorderseite mit ausbilden. The bumper arrangement for a motor vehicle has a cross member and arranged in the region of the ends of the cross member crash boxes for coupling the bumper assembly with the motor vehicle, wherein the cross member is formed of a light metal alloy of an extruded multi-chamber hollow profile. The bumper assembly according to the invention is characterized in that the cross member has a front facing in the direction of travel and a rear facing away from the direction of travel, wherein the front in motor vehicle vertical direction has a height which is greater than the height of the back and the multi-chamber hollow profile at least two chambers, said a main chamber has a larger cross-sectional area with respect to the at least one front chamber and the front chamber with at least one of its walls forms the front with. Preferably, two front chambers are arranged, wherein both front chambers with at least one of its walls form the front with.
Die Stoßfängernanordnung eignet sich sowohl zur Anordnung an der Frontseite des Kraftfahrzeuges als auch an der Heckseite des Kraftfahrzeuges. Die Fahrtrichtung ist an der Frontseite dann die Vorwärtsfahrrichtung. Bei Montage der Stoßfängeranordnung an der Heckseite ist die Fahrtrichtung die Rückwärtsfahrrichtung.The bumper arrangement is suitable both for arrangement on the front side of the motor vehicle and on the rear side of the motor vehicle. The direction of travel is at the front then the forward direction of travel. When mounting the bumper assembly on the rear side, the direction of travel is the reverse direction.
Erfindungsgemäß ist es möglich durch die Ausbildung des Querträgers als Mehrkammerhohlprofil aus einer Leichtmetalllegierung, insbesondere aus einer Aluminiumlegierung mit besonders geringem Eigengewicht bei gleichzeitig hoher Steifigkeit auszubilden. Hierzu werden insbesondere im Querschnitt voneinander verschiedene Wandstärken realisiert. Eine gute Erfüllung der Anforderungen verschiedener Crashszenarien wird erreicht durch die in Kraftfahrzeugvertikalrichtung bezogen größere Höhe der Vorderseite des Querträgers gegenüber der Höhe der Rückseite des Querträgers. Bevorzugt ist die Höhe der Rückseite 40% bis 90% der Höhe der Vorderseite. Im Bereich der Rückseite des Querträgers sind oftmals Kraftfahrzeugperipheriekomponenten, beispielsweise ein Kraftfahrzeugkühler, Schläuche, Verbindungsschläuche, Leitungen oder sonstige Bauteile angeordnet, so dass die geringere Höhe hier zu einer Bauraumeinspraung führt und gleichzeitig auch bei einer Deformation des Querträgers, insbesondere infolge einer Verdrehung um die Längsachse bei vertikal versetzten aufeinander prallenden Querträgern aufgrund der geringeren Höhe der Rückseite des Querträgers eine Beschädigung angrenzender Bauteile vermieden wird. Gleichfalls wird das Eindringen sowie damit verbundene Beschädigungen von Komponenten im Motorraum des Kraftfahrzeuges vermieden bzw. verringert. According to the invention, it is possible by forming the cross member as a multi-chamber hollow profile of a light metal alloy, in particular of an aluminum alloy with a particularly low weight at the same time form high rigidity. For this purpose, different wall thicknesses are realized in particular in cross section. A good fulfillment of the requirements of various crash scenarios is achieved by the motor vehicle vertical direction relative to the height of the front of the cross member relative to the height of the rear side of the cross member. Preferably, the height of the back is 40% to 90% of the height of the front. In the region of the rear side of the cross member, motor vehicle peripheral components, for example a motor vehicle radiator, hoses, connecting hoses, lines or other components are often arranged, so that the smaller height leads to an installation space and at the same time during a deformation of the cross member, in particular as a result of a rotation about the longitudinal axis in vertically offset colliding cross beams due to the lower height of the back of the cross member, damage to adjacent components is avoided. Likewise, the penetration and associated damage of components in the engine compartment of the motor vehicle is avoided or reduced.
Die gesteigerte Crashperformance bei gleichzeitig geringerem Eigengewicht wird weiterhin dadurch erreicht, dass der Querträger als Mehrkammerhohlprofil mit wenigstens einer, bevorzugt zwei in Fahrtrichtung gerichteten Frontkammern sowie einer dieser auf die Fahrtrichtung bezogen nachgeschalteten bzw. nachgeordneten Hauptkammer ausgebildet ist. Die vorgenannten Angaben beziehen sich jeweils auf den Querschnitt des Querträgers. Das aufprallende Hindernis trifft somit zunächst auf die Frontkammer bzw. Frontkammern. Im Falle von zwei Frontkammern können diese unmittelbar benachbart auf die Kraftfahrzeugvertikalrichtung bezogen übereinander angeordnet sein. Die Frontkammern können jedoch auch in einem Abstand zueinander angeordnet sein, wobei in diesem Fall die Frontkammern über einen Steg miteinander verbunden sind. Die auf die Fahrtrichtung bezogenen vorderen Wandungen bzw. Wandflächen der Frontkammern bilden dann gleichzeitig zumindest einen Teil der Vorderseite des Querträgers aus. Der restliche Teil wird durch den Steg ausgebildet. Bei nur einer Frontkammer bildet der Rest der Vorderseite den Steg aus. Bei direkt benachbarten Frontkammern bilden diese die gesamte Vorderseite des Querträgers aus. The increased crash performance with simultaneously lower dead weight is further achieved in that the cross member is designed as a multi-chamber hollow profile with at least one, preferably two directed in the direction of travel front chambers and one of these related to the direction downstream or downstream main chamber. The above-mentioned data relate in each case to the cross section of the cross member. The impacting obstacle thus initially hits the front chamber or front chambers. In the case of two front chambers, these may be arranged directly adjacent to one another in the motor vehicle vertical direction one above the other. However, the front chambers can also be arranged at a distance from one another, in which case the front chambers are connected to one another via a web. The related to the direction of travel front walls or wall surfaces of the front chambers then form at the same time at least a part of the front of the cross member. The remaining part is formed by the bridge. With only one front chamber, the rest of the front forms the bridge. In directly adjacent front chambers, these form the entire front of the cross member.
Die Querschnittsfläche der Hauptkammer ist dabei größer als die Querschnittsfläche der Frontkammer. Bei zwei Frontkammern ist die Querschnittsfläche der Hauptkammer jeweils größer als die jeweilige Querschnittsfläche einer Frontkammer. Die Querschnittsflächen der Frontkammern können dabei voneinander verschieden groß oder gleich groß sein. Besonders bevorzugt ist die Querschnittsfläche der Hauptkammer jedoch auch größer als die Querschnittsfläche beider Frontkammern zusammen.The cross-sectional area of the main chamber is greater than the cross-sectional area of the front chamber. With two front chambers, the cross-sectional area of the main chamber is larger than the respective cross-sectional area of a front chamber. The cross-sectional areas of the front chambers can be different or the same size from each other. However, the cross-sectional area of the main chamber is particularly preferably also greater than the cross-sectional area of the two front chambers together.
Der Steg kann dabei auf die Kraftfahrzeuglängsrichtung bezogen im Querschnitt zurückversetzt sein, so dass die Vorderseite des Querträgers nicht plan ist. Bevorzugt ist der Steg derart angeordnet, dass die vorderen Wandungen der Frontkammern mit dem Steg zusammen die Vorderseite ausbilden und die Vorderseite im Querschnitt im Wesentlichen plan ausgebildet ist uns insbesondere in Kraftfahrzeugvertikalrichtung orientiert ist. The web can be set back in cross-section relative to the vehicle longitudinal direction, so that the front of the cross member is not flat. Preferably, the web is arranged such that the front walls of the front chambers together with the web form the front and the front in cross-section is substantially flat is oriented to us in particular in automotive vertical direction.
Zum Erreichen der größeren Höhe der Vorderseite des Querträgers gegenüber der Rückseite, jeweils bezogen auf die Kraftfahrzeugvertikalrichtung, sind die Frontkammern über die Hauptkammer oben und unten überstehend angeordnet, insbesondere mit einem Stufenabsatz bzw. Stufenversatz. Dies bedeutet, dass die Oberseite der oberen Frontkammer und die Unterseite der unteren Frontkammer einen Abstand zueinander aufweisen, welcher der Höhe der Vorderseite entspricht und diese größer ist als die Höhe der Rückseite. Abkantungen oder Abrundungen sind hiervon ausgenommen. Die Höhe der Rückseite ist gleichsam auch die Höhe der Hauptkammer, sofern die Hauptkammer einen rechteckigen Querschnitt aufweist. Somit geht die Hauptkammer jeweils mit einem Stufenversatz an der Oberseite über in die obere Frontkammer und an der Unterseite über in die untere Frontkammer. To achieve the greater height of the front of the cross member relative to the rear, each with respect to the motor vehicle vertical direction, the front chambers above the main chamber are arranged above and below protruding, in particular with a stepped shoulder or step offset. This means that the upper side of the upper front chamber and the lower side of the lower front chamber are at a distance from one another which corresponds to the height of the front side and which is greater than the height of the rear side. Bends or rounding are excluded from this. The height of the back is also the height of the main chamber, as long as the main chamber has a rectangular cross-section. Thus, the main chamber is in each case with a step offset at the top over in the upper front chamber and at the bottom over in the lower front chamber.
Hierzu ist die Hauptkammer im Querschnitt insbesondere durch die Rückseite einen obenliegenden Obergurt und einen untenliegenden Untergurt die entsprechenden Teile an den Frontkammern sowie den an der Vorderseite optional angeordneten Steg ausgebildet. Die Rückseite der Hauptkammer, welche gleichsam auch die Rückseite des Querträgers ist und der Steg sind in Kraftfahrzeugvertikalrichtung orientiert verlaufend angeordnet. Der Obergurt und der Untergurt sind dahingehend in Kraftfahrzeuglängsrichtung orientiert, bevorzugt in einem Winkel zwischen –20° bis +20° zur Kraftfahrzeuglängsrichtung orientiert verlaufend angeordnet. Die Teile der Frontkammern, welche die Hauptkammern mit ausbilden sind entsprechend in Kraftfahrzeugvertikalrichtung sowie in Kraftfahrzeuglängsrichtung verlaufend angeordnet. Die Frontkammern sind weiterhin bevorzugt im Querschnitt im Wesentlichen rechteckig ausgebildet. Die Hauptkammer weist bevorzugt ebenfalls einen rechteckigen, insbesondere quadratischen Querschnitt auf, wobei aufgrund des Teils der Hauptkammer, welcher im Querschnitt durch die Frontkammern gebildet wird, der rechtwinklige Querschnitt zumindest teilweise unterbrochen ist.For this purpose, the main chamber is formed in cross-section in particular by the back of an overhead upper chord and a lower chord underlying the corresponding parts of the front chambers and the optionally arranged on the front web. The back of the main chamber, which is also the back of the cross member and the web are oriented oriented in automotive vertical direction. The upper chord and the lower chord are oriented in the vehicle longitudinal direction, preferably oriented at an angle between -20 ° to + 20 ° to the vehicle longitudinal direction oriented. The parts of the front chambers, which form the main chambers are arranged correspondingly extending in motor vehicle vertical direction and in the vehicle longitudinal direction. The front chambers are further preferably formed in cross-section substantially rectangular. The main chamber preferably also has a rectangular, in particular square cross section, wherein due to the part of the main chamber, which is formed in cross section through the front chambers, the rectangular cross section is at least partially interrupted.
Ein besonders guter Kraftverlauf bzw. Lastpfad ergibt sich dadurch, dass der Obergurt sowie der Untergurt der Hauptkammer in je einen im Querschnitt betrachtet mittleren Höhenbereich, nachfolgend auch Mittelbereich genannt, der Rückseite der Frontkammern übergehen. Insbesondere sind der Obergurt sowie der Untergurt im Wesentlichen orthogonal zu der jeweiligen Rückseite der Frontkammern, mithin stoßend zu diesen angeordnet. Ein Aufprall mit hoher Intensität würde in diesem Fall zu einem zusätzlichen Energieabbau führen, dadurch dass der Obergurt zu einer Deformation der Rückseite der oberen Frontkammer sowie der Untergurt zu dem Eindrücken der Rückseite der unteren Frontkammer führt. Auch hierdurch wird kinetische Energie in Umformarbeit gewandelt und die Crashperformance gesteigert. Gleichzeitig erhöht die Deformation die Biegesteifigkeit des Querträgers selbst, in dem wenigstens lokal eine Längssicke in der Rückwand der Frontkammer ausgebildet wird. A particularly good force curve or load path results from the fact that the upper and lower chords of the main chamber merge into the rear side of the front chambers in each case in a median height range, also referred to below as the middle region. In particular, the upper flange and the lower flange are substantially orthogonal to the respective rear side of the front chambers, thus arranged in abutment with these. In this case, a high-intensity impact would lead to additional energy dissipation, in that the upper belt leads to a deformation of the rear side of the upper front chamber and the lower belt leads to the impressions of the rear side of the lower front chamber. This also converts kinetic energy into forming work and increases the crash performance. At the same time, the deformation increases the bending stiffness of the cross member itself, in which at least locally a longitudinal bead is formed in the rear wall of the front chamber.
Ein weiterer wesentlicher Aspekt der Erfindung ist, dass der Querträger einen Längsverlauf aufweist der in Kraftfahrzeugquerrichtung orientiert ist. Mithin ist die Längsachse des Querträgers in Kraftfahrzeugquerrichtung orientiert angeordnet. Der Querträger weist dazu weiterhin bevorzugt über seinen Längsverlauf eine Krümmung auf, wobei die Krümmung in Kraftfahrzeuglängsrichtung gerichtet ist. Mithin ist der Querträger in Kraftfahrzeuglängsrichtung nach vorne hin leicht gebogen ausgebildet. Another essential aspect of the invention is that the cross member has a longitudinal course which is oriented in the vehicle transverse direction. Consequently, the longitudinal axis of the cross member is arranged oriented in the vehicle transverse direction. For this purpose, the cross member further preferably has a curvature over its longitudinal course, wherein the curvature is directed in the vehicle longitudinal direction. Thus, the cross member is formed slightly bent in the vehicle longitudinal direction towards the front.
Alternativ oder ergänzend weist der Querträger bezogen auf seine Längsrichtung einen Mittelabschnitt auf, der asymmetrisch in Kraftfahrzeugvertikalrichtung gebogen bzw. verformt ist. Insbesondere ist der asymmetrische Mittelabschnitt in Kraftfahrzeugvertikalrichtung nach oben geformt ausgebildet. Der Mittelabschnitt kann auch bezogen auf die Kraftfahrzeugvertikalrichtung parallel versetzt zu der Längsachse des Querträgers angeordnet ausgebildet sein. Es ergibt sich dann ein jeweiliger Übergangsabschnitt. Hierdurch wird für das Crashszenario Bumper to Bumper Crash eine gute Überdeckung für einen anprallenden Bumper gerade bei Personenkraftwagen insbesondere im Bereich der Mittelklasse bzw. bei Klein- oder Kleinstwagen erzielt. Deren Kraftfahrzeugkarosserie und insbesondere die Längsträger sind oft auf die Kraftfahrzeugvertikalrichtung bezogen niedriger angeordnet als die Centerline von Oberklassefahrzeugen, SUV's oder gar Nutzfahrzeugen. Durch den asymmetrisch nach oben geformten Mittelabschnitt wird wiederum eine hohe Überdeckung mit vorgenannten Fahrzeugen realisiert. Durch die Ausbildung, insbesondere als Mehrkammerhohlprofil ist es dennoch möglich eine hinreichende Biegesteifigkeit des Querträgers zu realisieren. Alternatively or additionally, the cross member has, relative to its longitudinal direction, a middle section which is bent or deformed asymmetrically in the motor vehicle vertical direction. In particular, the asymmetrical middle section is designed to be shaped upward in the vehicle vertical direction. The central portion may also be arranged offset parallel to the longitudinal axis of the cross member with respect to the motor vehicle vertical direction. This then results in a respective transition section. As a result, for the crash scenario Bumper to Bumper Crash, a good overlap is achieved for an impacting bumper, especially in the case of passenger cars, in particular in the middle class or in the case of small or micro cars. Their motor vehicle body and in particular the longitudinal members are often arranged lower in relation to the motor vehicle vertical direction than the centerline of luxury-class vehicles, SUVs or even commercial vehicles. By asymmetrically upwardly shaped middle section, in turn, a high coverage is realized with the aforementioned vehicles. Due to the design, in particular as a multi-chamber hollow profile, it is still possible to realize a sufficient bending stiffness of the cross member.
Hierzu ist weiterhin bevorzugt der Querträger derart ausgebildet, dass er im Querschnitt voneinander verschiedene Wandstärken aufweist, wobei bevorzugt die obere Frontkammer eine größere Wandstärke aufweist gegenüber der unteren Frontkammer. Sollte eine umgekehrte Anordnung beispielsweise der erfindungsgemäßen Stoßfängeranordnung an einem SUV erfolgen, so wäre der Mittelabschnitt bevorzugt nach unten orientiert ausgebildet. In diesem Fall würde die untere Frontkammer eine höhere Wandstärke aufweisen gegenüber der oberen Frontkammer. Weiterhin besonders bevorzugt ist die Wandstärke der Hauptkammer größer gleich der Wandstärke der unteren Frontkammer. Insbesondere ist die Wandstärke der Hauptkammer kleiner gleich und besonders bevorzugt kleiner der Wandstärke der oberen Frontkammer. Hierdurch ist es möglich eine optimale Crashperformance bei geringem Materialeinsatz und damit möglichen geringem Eigengewicht des Querträgers zu erzielen, ohne die Crashperformance der Stoßfängeranordnung zu mindern, da eine hohe Biegesteifigkeit der Querträger realisiert ist.For this purpose, further preferably, the cross member is designed such that it has different wall thicknesses in cross section, wherein preferably the upper front chamber has a greater wall thickness relative to the lower front chamber. If a reverse arrangement is made, for example, of the bumper arrangement according to the invention on an SUV, the middle section would preferably be oriented downwards. In this case, the lower front chamber would have a higher wall thickness compared to the upper front chamber. Furthermore, particularly preferably, the wall thickness of the main chamber is greater than or equal to the wall thickness of the lower front chamber. In particular, the wall thickness of the main chamber is less than and particularly preferably smaller than the wall thickness of the upper front chamber. This makes it possible to achieve optimum crash performance with low material usage and thus possible low dead weight of the cross member, without reducing the crash performance of the bumper assembly, as a high bending stiffness of the cross member is realized.
Weiterhin besonders bevorzugt weist je eine Frontkammer eine Höhe auf, die 20% bis 60%, bevorzugt 25% bis 50%, insbesondere 30% bis 40% und im Wesentlichen 1/3 der Höhe der Hauptkammer entspricht. Die Höhe bezieht sich dabei wiederum auf die Kraftfahrzeugvertikalrichtung. Die Frontkammern können jeweils die gleiche Höhe aufweisen. Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch auch möglich, dass die Frontkammern eine voneinander verschiedene Höhe aufweisen. Bevorzugt weist die obere Frontkammer eine größere Höhe auf, als die untere Frontkammer, insbesondere bei einem nach oben angeordneten Mittelabschnitt des Querträgers. Furthermore, particularly preferably, a respective front chamber has a height which corresponds to 20% to 60%, preferably 25% to 50%, in particular 30% to 40% and substantially 1/3 of the height of the main chamber. The height in turn refers to the automotive vertical direction. The front chambers can each have the same height. In the context of the invention, however, it is also possible that the front chambers have a different height from each other. Preferably, the upper front chamber has a greater height than the lower front chamber, in particular in an upwardly disposed central portion of the cross member.
Weiterhin besonders bevorzugt geht die Rückseite des Querträgers in den Obergurt und den Untergurt jeweils abgerundet über. Hierdurch ist es bei einem Eindringen des Querträgers in den Motorraum bzw. Fahrgastraum möglich, die damit verbundenen Beschädigungen gering zu halten. Im Falle einer geringfügigen Torsion und/oder Drehung des Querträgers um seine Längsachse wird durch den abgerundeten Übergangsbereich von Rückseite zu Obergurt bzw. Rückseite zu Untergurt eine Beschädigung, die beispielsweise durch eine 90° Kante an einem Verbindungsschlauch oder ähnlichem hervorgerufen werden könnte gemindert. Further particularly preferably, the rear side of the cross member merges into the upper flange and the lower flange in each case rounded. This makes it possible for a penetration of the cross member in the engine compartment or passenger compartment to keep the associated damage low. In the case of a slight torsion and / or rotation of the cross member about its longitudinal axis is damaged by the rounded transition region from back to top or back to bottom chord damage that could be caused for example by a 90 ° edge on a connecting hose or the like.
Weiterhin besonders bevorzugt ist der Querträger aus einer Aluminiumlegierung ausgebildet, insbesondere aus einer 6000er oder 7000er Aluminiumlegierung. Der Querträger weist besonders bevorzugt eine Dehngrenze Rp 0,2 zwischen 200 MPa und 500 MPa, besonders bevorzugt zwischen 300 MPa und 450 MPa auf. Besonders bevorzugt ist der Werkstoff des Querträgers durch Warm- und/oder Kaltauslagerung weiter gesteigert.Furthermore, particularly preferably, the cross member is formed from an aluminum alloy, in particular from a 6000 or 7000 aluminum alloy. The cross member particularly preferably has a yield strength Rp 0.2 between 200 MPa and 500 MPa, more preferably between 300 MPa and 450 MPa. Particularly preferably, the material of the cross member is further increased by hot and / or cold aging.
Die erfindungsgemäße Stoßfängeranordnung umfasst weiterhin eine Crashbox. Die nachfolgend beschriebene Crashbox kann im Rahmen der Erfindung auch mit ihren jeweiligen Merkmalen und damit verbundenen Eigenschaften eigenständig betrachtet werden ohne den zuvor beschriebenen Querträger. The bumper assembly according to the invention further comprises a crash box. The crash box described below can be regarded independently within the scope of the invention with their respective features and associated properties without the cross member described above.
Die erfindungsgemäße Crashbox selbst ist als Hohlprofil ausgebildet, wobei das Hohlprofil im Querschnitt eine rechteckige Konfiguration besitzt. Das Hohlprofil kann einstückig und werkstoffeinheitlich, jedoch auch zweiteilig oder mehrteilig ausgebildetsein. Die Mittellängsachse der Crashbox verläuft im am Kraftfahrzeug montierten Zustand in Kraftfahrzeuglängsrichtung orientiert. Eine Crashboxoberseite und eine Crashboxunterseite weisen jeweils zwei Wölbungen auf, wobei die Wölbungen bezogen auf einen Innenraum des Hohlprofils der Crashbox nach außen orientiert ausgebildet sind. Die Rundungen der Wölbungen sind in Kraftfahrzeugvertikalrichtung orientiert. Mithin sind die Wölbungen der Crashboxoberseite in Kraftfahrzeugvertikalrichtung nach oben gerichtet ausgebildet und die Wölbungen der Unterseite in Kraftfahrzeugvertikalrichtung nach unten orientiert ausgerichtet. Die Wölbung selbst ist über einen längeren Verlauf ausgebildet, nach Art einer nach außen orientierten Sicke. Dieser Verlauf selbst ist in Kraftfahrzeuglängsrichtung orientiert verlaufend. Dieser Verlauf der Wölbungen erhöht somit die Steifigkeit der Crashbox und das Energieaufnahmevermögen in Kraftfahrzeuglängsrichtung und auch bei einer infolge in Kraftfahrzeugvertikalrichtung versetzter Bumper to Bumper Crashkonstellationen auftretende Drehbewegung bleibt eine Anbindung von Querträger zu Crashbox gewährleistet. Insgesamt wird mehr Crashenergie pro zurückgelegtem Weg der Umformung über den Verlauf der Crashbox in Kraftfahrzeuglängsrichtung abgebaut. The crash box according to the invention itself is designed as a hollow profile, wherein the hollow profile has a rectangular configuration in cross section. The hollow profile may be formed in one piece and of the same material, but also in two parts or in several parts. The central longitudinal axis of the crash box extends oriented in the vehicle-mounted state in the vehicle longitudinal direction. A Crashboxoberseite and a Crashboxunterseite each have two curvatures, wherein the buckles are formed based on an interior of the hollow profile of the crash box outwardly oriented. The curves of the vaults are oriented in automotive vertical direction. Thus, the bulges of Crashboxoberseite are directed directed upward in automotive vertical direction and aligned the curvatures of the underside in automotive vertical direction oriented downwards. The curvature itself is formed over a longer course, in the manner of an outwardly oriented bead. This course itself is oriented in the vehicle longitudinal direction running. This course of the bulges thus increases the stiffness of the crash box and the energy absorption capacity in the vehicle longitudinal direction and even with a displaced as a result in motor vehicle vertical direction Bumper to Bumper crash constellations occurring rotational movement remains a connection of cross member to Crashbox guaranteed. Overall, more crash energy is reduced per way traveled the forming over the course of the crash box in the vehicle longitudinal direction.
Weiterhin besonders bevorzugt ist die Crashbox zur Vorderseite hin gabelförmig ausgebildet und nimmt in der Gabelöffnung den Querträger zumindest teilweise in Kraftfahrzeuglängsrichtung auf. Hierzu wird der Obergurt des Querträgers von der Crashboxoberseite zumindest teilweise, insbesondere vollständig überlappt und der Untergurt von der Crashboxunterseite teilweise insbesondere vollständig überlappt. Der Querträger ist weiterhin besonders bevorzugt nicht nur formschlüssig in diesem Bereich mit der Crashbox gekoppelt. Die Koppelung erfolgt insbesondere zusätzlich durch ein Nietverfahren oder besonders bevorzugt durch eine Schraubverbindung. Diese ermöglicht gleichsam eine einfache und leichte Montage und Demontage des Querträgers sowie insbesondere Vormontage der gesamten Stoßfängeranordnung, so dass diese komplett an das Kraftfahrzeug montiert werden kann. Weiterhin besonders bevorzugt ist im Innenraum des Querträgers insbesondere in der Hauptkammer eine Distanzhülse angeordnet, so dass eine Schraubverbindung von der Crashboxoberseite den Querträger durchgreifend zur Crashboxunterseite ausgebildet ist. Alternativ ist eine Verschweißung der Crashbox auf der Oberseite und Unterseite des Querträgers insbesondere auf dem Obergurt und/oder Untergurt möglich.Furthermore, particularly preferably, the crash box is fork-shaped towards the front and takes in the fork opening, the cross member at least partially in the vehicle longitudinal direction. For this purpose, the upper flange of the cross member of the Crashboxoberseite is at least partially, in particular completely overlapped and the lower flange of the Crashboxunterseite partially completely overlapped in particular. The cross member is further particularly preferred not only positively coupled in this area with the crash box. The coupling takes place in particular additionally by a riveting method or particularly preferably by a screw connection. This allows a simple and easy assembly and disassembly of the cross member and in particular pre-assembly of the entire bumper assembly, so that it can be completely assembled to the vehicle. Furthermore, particularly preferably, a spacer sleeve is arranged in the interior of the cross member, in particular in the main chamber, so that a screw connection of the crash box upper side of the cross member is formed by cross-Crashboxunterseite. Alternatively, a welding of the crash box on the top and bottom of the cross member, in particular on the upper flange and / or lower flange is possible.
Die besonders gute Crashperformance der Stoßfängeranordnung wird weiterhin dadurch erzielt, dass die Crashbox derart ausgebildet ist, dass die Crashboxoberseite insbesondere mit den vorderen Enden der Wölbungen an einer Rückwand der oberen Frontkammer des Querträgers anliegt und die Crashboxunterseite insbesondere mit den vorderen Enden der Wölbungen an einer Rückwand der unteren Frontkammer anliegt. Ein an die Vorderseite des Querträgers eingeleiteter Crash wird somit über die Frontkammer direkt an die Crashbox bzw. die Wölbungen der Crashbox weitergegeben. Für den Fall nur einer Frontkammer ist an dem Querträger auf der der Frontkammer in Kraftfahrzeugvertikalrichtung entgegengesetzt angeordneten Seite der Steg mit einem Flansch verlängert ausgebildet. Das vordere Ende der Wölbung der Crashbox liegt dann direkt an dem Flansch an.The particularly good crash performance of the bumper assembly is further achieved in that the crash box is formed such that the Crashboxoberseite rests in particular with the front ends of the bulges on a rear wall of the upper front chamber of the cross member and the Crashboxunterseite in particular with the front ends of the bulges on a rear wall the lower front chamber is applied. An introduced to the front of the cross member crash is thus passed through the front chamber directly to the crash box or the vaults of the crash box. In the case of only a front chamber is formed on the cross member on the front chamber in the motor vehicle vertical direction opposite side of the web extended with a flange. The front end of the curvature of the crash box is then directly on the flange.
Weiterhin besonders bevorzugt weist die Crashbox einen seitlich in Kraftfahrzeugquerrichtung orientiert abstehenden Flansch auf, der an der Rückwand des Querträgers anliegt und insbesondere mit der Rückwand des Querträgers gekoppelt ist. Die Koppelung kann wiederum durch ein Nietverfahren und besonders bevorzugt durch eine Schraubverbindung hergestellt werden. Zusammen mit der Koppelung von Crashboxoberseite und Crashboxunterseite mit dem Querträger erfolgt somit eine dreiseitige Koppelung, die insbesondere ein Verdrehen bzw. eine Torsion des Querträgers im Crashfall verhindert.Furthermore, particularly preferably, the crash box has a laterally oriented in the vehicle transverse direction transverse flange, which rests against the rear wall of the cross member and in particular is coupled to the rear wall of the cross member. The coupling can in turn be produced by a riveting method and more preferably by a screw connection. Together with the coupling of Crashboxoberseite and Crashboxunterseite with the cross member thus takes place a three-sided coupling, which in particular prevents twisting or torsion of the cross member in the event of a crash.
Weiterhin ist auch insbesondere die Crashbox einstückig und werkstoffeinheitlich insbesondere aus einer Leichtmetalllegierung, bevorzugt aus einer Aluminiumlegierung ausgebildet. Somit ist es möglich die Crashbox im Strangpressverfahren herzustellen. An die Crashbox kann eine Rückenplatte bzw. Flanschplatte gekoppelt sein, mit welcher die Crashbox bzw. die gesamte Stoßfängeranordnung dann an die Kraftfahrzeugkarosserie und hier insbesondere im Bereich der vorderen Enden der Längsträger der Kraftfahrzeugkarosserie gekoppelt wird. Furthermore, in particular the crash box is in one piece and of uniform material, in particular made of a light metal alloy, preferably formed from an aluminum alloy. Thus, it is possible to produce the crash box in the extrusion process. To the crash box, a back plate or flange plate can be coupled, with which the crash box or the entire bumper assembly is then coupled to the vehicle body and in particular in the region of the front ends of the side members of the vehicle body.
Im Falle der Herstellung einer einstückigen und werkstoffeinheitlichen Crashbox ist es möglich diese als Strangpressprofil herzustellen und im Anschluss schneidetechnisch und umformtechnisch so zu bearbeiten, dass die Crashboxoberseite und die Crashboxunterseite sowie der seitlich abstehende Flansch ausgebildet sind. In the case of the production of a one-piece and material-uniform crash box, it is possible to produce this as an extruded profile and then editing cutting technology and forming technology so that the Crashboxoberseite and the Crashboxunterseite and the laterally projecting flange are formed.
Insbesondere weist die Crashbox in diesem Fall ebenfalls im Querschnitt voneinander verschiedene Wandstärken auf. Bevorzugt sind in Kraftfahrzeuglängsrichtung orientiert verlaufende Streifen mit gegenüber den übrigen Bereichen der Crashbox größerer Wandstärke ausgebildet. Die Streifen sind ganz besonders bevorzugt derart ausgebildet, dass sie sich von der Flanschplatte der Crashbox zumindest teilweise im Bereich der Wölbungen über den gesamten Längsverlauf der Crashbox erstrecken, so dass der Bereich mit größerer Wandstärke und somit höherer Steifigkeit von der Flanschplatte der Crashbox bis zur Rückwand der Frontkammer des Querträgers ausgebildet ist, insbesondere im Bereich der Wölbung. In particular, the crash box also has different wall thicknesses in cross-section in this case. Strips oriented in the vehicle longitudinal direction are preferably formed with greater wall thickness than the remaining regions of the crash box. The strips are very particularly preferably designed such that they extend from the flange plate of the crash box at least partially in the region of the bulges over the entire longitudinal course of the crash box, so that the area with greater wall thickness and thus higher rigidity of the flange of the crash box to the rear wall the front chamber of the cross member is formed, in particular in the region of the curvature.
Hierdurch ist es wiederum möglich, dass gerade der über die Frontkammern eingeleitete Crash bzw. Aufprall einen optimalen Lastpfad durch die Crashbox hindurch aufgrund des Streifens mit höherer Wandstärke bis zur Flanschplatte aufweist und gleichsam eine gezielte Deformation auch bei in Kraftfahrzeugvertikalrichtung versetzten Bumper to Bumper Crashkonstellationen möglich bleibt.As a result, it is again possible that the crash or impact introduced via the front chambers has an optimal load path through the crash box due to the strip with a higher wall thickness up to the flange plate and, as it were, a targeted deformation remains possible even in the case of an automotive vertical offset Bumper to Bumper crash constellations ,
Weitere Vorteile, Merkmale, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung. Bevorzugte Ausgestaltungsvarianten werden in den schematischen Figuren dargestellt. Diese dienen dem einfacheren Verständnis der Erfindung. Es zeigen:Further advantages, features, characteristics and aspects of the present invention are the subject of the following description. Preferred embodiments are shown in the schematic figures. These serve for easier understanding of the invention. Show it:
In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet, auch wenn eine wiederholte Beschreibung aus Vereinfachungsgründen entfällt.In the figures, the same reference numerals are used for the same or similar components, even if a repeated description is omitted for reasons of simplicity.
Der Querträger
Anstelle der Schraubverbindungen ist es auch möglich die Crashboxen und den Querträger zu verschweißen. Hierzu können bevorzugt die Crashboxoberseite
Wie
Die Hauptkammer
Weiterhin gut ersichtlich ist das die Höhe H14 der Rückseite
Ferner gut ersichtlich in
Ferner ist die erfindungsgemäße Crashbox
Insbesondere sind an der Crashboxoberseite
Weiterhin besonders bevorzugt weist die Crashbox
Ebenfalls gut erkennbar ist, dass die Crashboxoberseite
In
In der Ausgestaltungsvariante gemäß
Gemäß
Die
Demgegenüber zeigt die aus dem Stand der Technik bekannte Variante gemäß
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Stoßfängeranordnungbumper assembly
- 22
- Querträgercrossbeam
- 33
- Crashboxcrash box
- 44
- Vorderseitefront
- 55
- Montagelochmounting hole
- 66
- Flanschplatteflange
- 77
-
Mittellängsachse zu
2 Center longitudinal axis too2 - 88th
-
Längsrichtung zu
2 Longitudinal direction too2 - 99
- CrashboxoberseiteCrashboxoberseite
- 1010
- Obergurt upper chord
- 1111
-
Rückwand zu
12 Back wall too12 - 1212
- obere Frontkammer upper front chamber
- 1313
- Schraubverbindung screw
- 1414
-
Rückseite zu
2 Back to2 - 1515
-
Flansch zu
3 Flange too3 - 1616
-
Mittelabschnitt zu
2 Middle section too2 - 1717
- untere Frontkammer lower front chamber
- 1818
- Steg web
- 1919
-
vordere Wandung zu
12 front wall too12 - 2020
-
vordere Wandung zu
17 front wall too17 - 2121
- Hauptkammer main chamber
- 2222
- Untergurt lower chord
- 2323
- Rundung curve
- 2424
-
Rückwand zu
17 Back wall too17 - 2525
-
Mittelbereich zu
11 bzw.24 Middle area too11 respectively.24 - 2626
- Crashboxunterseite Crashboxunterseite
- 2727
- Wölbung bulge
- 2828
-
vordere Wandung zu
27 front wall too27 - 2929
- Streifen strip
- 3030
- Lastpfad load path
- 3131
- Hindernis obstacle
- 3232
- Längsträger longitudinal beams
- 3333
- Querträger crossbeam
- 3434
- Flansch flange
- 3535
- Rückwand rear wall
- 3636
- Zweikammerhohlprofilquerträger Two-chamber hollow profile cross member
- 3737
- Crashbox crash box
- 3838
- Spalt gap
- FF
- Kraft force
- H4H4
-
Höhe zu
4 Height too4 - H12H12
-
Höhe zu
10 Height too10 - H14H14
-
Höhe zu
14 Height too14 - H17H17
-
Höhe zu
17 Height too17 - H21H21
-
Höhe zu
21 Height too21 - W10W10
-
Wandstärke zu
10 Wall thickness too10 - W12W12
-
Wandstärke zu
12 Wall thickness too12 - W14W14
-
Wandstärke zu
14 Wall thickness too14 - W17W17
-
Wandstärke zu
17 Wall thickness too17 - W18W18
-
Wandstärke zu
18 Wall thickness too18 - W22W22
-
Wandstärke zu
22 Wall thickness too22 - W26W26
-
Wandstärke zu
26 Wall thickness too26 - W27W27
-
Wandstärke zu
27 Wall thickness too27 - W29W29
-
Wandstärke zu
29 Wall thickness too29 - XX
- Kraftfahrzeuglängsrichtung Motor vehicle longitudinal direction
- YY
- Kraftfahrzeugquerrichtung Motor vehicle transverse direction
- ZZ
- Kraftfahrzeugvertikalrichtung Automotive vertical direction
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Claims (17)
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