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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Querträgeranordnung für ein Kraftfahrzeug gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Anspruch 1.
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Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer Querträgeranordnung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 20.
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Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Crashtests bekannt, die mit Kraftfahrzeugen durchgeführt werden. Es gibt dabei Crashtestszenarien mit geringer Geschwindigkeit, die zumeist bei circa 15 km/h oder darunter liegen. Es gibt jedoch auch Crashtestszenarien mit höheren Geschwindigkeiten, beispielsweise 40 oder 50 km/h.
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Diese Crashtests werden derart durchgeführt, dass Kraftfahrzeuge frontal auf ein Hindernis prallen oder auch mit einer teilweisen Überdeckung, mithin seitlich versetzt, auf ein Hindernis prallen.
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Die Crashtests heißen unter anderem NCAP, Danner-Tests oder auch MPDB.
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Zur Erfüllung der gesetzlichen, jedoch auch der herstellerseitigen Erfordernisse, ist es aus dem Stand der Technik bekannt, an der Fahrzeugfront auf die Kraftfahrzeugvertikalrichtung bezogen einen oberen Querträger sowie einen unteren Querträger anzuordnen. Der obere Querträger und der untere Querträger sind über Verbindungsstege gekoppelt und werden als Zusammenbauteil hergestellt. Auch ist es bekannt, solche Querträger als Pressumformbauteil aus einer Blechplatine herzustellen. Eine gattungsbildende Querträgeranordnung ist beispielsweise aus der
US 2005/0046226 A1 bekannt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Querträgeranordnung für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, die ein verbessertes Crashverhalten, insbesondere beim MPDB-Crashtest aufweist, gleichzeitig jedoch einfach und kostengünstig herstellbar ist.
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Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Querträgeranordnung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen im Anspruch 1 gelöst.
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Ein verfahrenstechnischer Teil der Aufgabe wird mit den Merkmalen in Patentanspruch 20 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Die Querträgeranordnung für ein Kraftfahrzeug weist einen oberen Querträger sowie in Einbaulage einen auf die Kraftfahrzeugvertikalrichtung bezogenen darunter liegenden unteren Querträger auf. Der obere Querträger und der untere Querträger erstrecken sich jeweils mit ihrer Längsrichtung in Kraftfahrzeugquerrichtung, insbesondere über einen Großteil der Breite des Kraftfahrzeuges. Der obere Querträger und der untere Querträger sind weiterhin über einen in Kraftfahrzeugvertikalrichtung angeordneten Verbindungssteg miteinander gekoppelt. Mithin weisen der obere Querträger und der untere Querträger einen Abstand in Kraftfahrzeugvertikalrichtung zueinander auf. Der Abstand beträgt bevorzugt mindestens die einfache Höhe von oberem Querträger oder unterem Querträger, insbesondere ist der Abstand größer (>) als das 1,1fache, bevorzugt größer (>) als das 1,2fache der kleineren Höhe eines Querträgers. Die kleinere Höhe gehört dabei zu oberem Querträger oder unterem Querträger.
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Erfindungsgemäß zeichnet sich die Querträgeranordnung dadurch aus, dass der obere Querträger und der untere Querträger sowie die Verbindungsstege einstückig und werkstoffeinheitlich als Extrusionsprofil hergestellt sind. Die Extrusionsrichtung ist dabei in Einbaulage der Querträgeranordnung im Wesentlichen in Kraftfahrzeugquerrichtung orientiert. Diese Herstellungsvariante bietet die Möglichkeit, dass der obere Querträger sowie der untere Querträger sowie gegebenenfalls auch die Verbindungsstege in ihrem jeweiligen Querschnitt eine beliebige Konfiguration aufweisen können, insbesondere können diese im jeweiligen Querschnitt als geschlossenes Hohlprofil ausgebildet sein. Dies ist ein Vorteil gegenüber einem Blechumformverfahren, da hierbei im Querschnitt nur teiloffene Profile hergestellt werden können. Die Einstückigkeit und Werkstoffeinheitlichkeit bietet eine hohe Stabilität, was die Crashperformance steigert und Kosten spart, da keine Zusammenbauteile aus einzelnen Komponenten hergestellt werden müssen.
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Die Querträgeranordnung weist insbesondere in Einbaulage eine Höhe in Kraftfahrzeugvertikalrichtung größer (>) 200mm, insbesondere größer (>) 300mm, bevorzugt größer (>) 400mm, ganz besonders bevorzugt größer (>) 500mm, auf. Die Höhe in Kraftfahrzeugvertikalrichtung kann beispielsweise bis zu 700mm, insbesondere bis zu 600mm, hoch sein. Die entsprechende Höhe bei Einbaulage kann dann auch beispielsweise der Extrusionshöhe, respektive der Extrusionsbreite, entsprechen. Erfindungsgemäß wird bevorzugt zunächst ein Profil extrudiert, welches kleiner ist als die Höhe in Einbaulage. Dieses Profil kann dann in einem weiteren Verarbeitungsprozess verbreitert bzw. abgestreckt werden, so dass dadurch in Einbaulage die Höhe der Querträgeranordnung bereitgestellt wird. Dieser Prozess wird auch „Tailored Extruded Blank“ genannt. In der jeweiligen Querschnittskonfiguration kann die gewünschte Wandstärke aufgrund des Extrusionsprozesses hergestellt werden. Die Extrusionsbreite kann beispielsweise bis zu maximal 400mm oder auch 300mm betragen. Durch einen anschließenden Verbreiterungsvorgang wird dann die Höhe der Querträgeranordnung in Einbaulage erreicht.
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Die vorliegende Erfindung betrifft somit auch ein Verfahren zur Herstellung der Querträgeranordnung.
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Das extrudierte Profil ist dann zunächst in Extrusionsrichtung über seine Länge vollständig durch das Extrudieren ausgebildet. Um nunmehr nur noch im Bereich der Enden und/oder endseitig die vertikalen Verbindungsstege aufzuweisen, wird das extrudierte Profil bevorzugt nach oder während einem Ablängen der einzelnen Profilstücke schneidetechnisch bearbeitet. Ein in Einbaulage in Kraftfahrzeugvertikalrichtung orientierter Steg, der den oberen Querträger mit dem unteren Querträger verbindet, wird somit durch längenabschnittsweises Ausschneiden der Nachbarbereiche des Steges zwischen oberem Querträger und unterem Querträger hergestellt, so dass beispielsweise nur noch einzelne Verbindungsstege den oberen Querträger und den unteren Querträger, jedoch einstückig und werkstoffeinheitlich, miteinander verbinden.
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Weiterhin bevorzugt können die Verbindungsstege Verprägungen oder Sicken aufweisen, bevorzugt ist eine Vertikalsicke in einem Verbindungssteg ausgebildet. Dies steigert die Steifigkeit, insbesondere um die Kraftfahrzeugquerrichtung.
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Bevorzugt wird mindestens der obere und/oder der untere Querträger, bevorzugt werden der obere Querträger und der untere Querträger, jeweils im Querschnitt als geschlossenes Hohlprofil hergestellt. Das jeweilige Hohlprofil kann auch als Mehrkammerhohlprofil ausgebildet sein. Besonders bevorzugt ist, zumindest in einem Querträger, mindestens ein Zweikammerhohlprofil ausgebildet mit einem in der Mitte der Hohlkammer angeordneten Verbindungssteg, welcher bevorzugt parallel zur XY-Ebene, bezogen auf das Kraftfahrzeugkoordinatensystem, verläuft. Auch kann in beiden Querträgern ein Mehrkammerhohlprofil ausgebildet sein. Durch ein Hohlprofil, insbesondere Mehrkammerhohlprofil, ist es somit erfindungsgemäß möglich, eine hohe Steifigkeit, insbesondere gegen Biegung um die Kraftfahrzeugvertikalrichtung bereitzustellen, was die Crashperformance der erfindungsgemäßen Querträgeranordnung weiter steigert.
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Zur Herstellung der Querträgeranordnung wird insbesondere eine Leichtmetalllegierung, bevorzugt eine Aluminiumlegierung und ganz besonders bevorzugt eine 6.000er oder 7.000er Aluminiumlegierung, verwendet. Die erfindungsgemäße Querträgeranordnung weist weiterhin bevorzugt eine Dehngrenze Rp 0,2 größer (>) 250Mpa, insbesondere größer (>) 300MPa, besonders bevorzugt größer (>) 350MPa auf. Die Dehngrenze sollte limitiert sein bei 1.500MPa, insbesondere kleiner (<) 1.000 MPa.
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Es kann weiterhin ein dritter Querträger an der erfindungsgemäßen Querträgeranordnung ausgebildet sein. Hierbei ist es besonders bevorzugt möglich, auch den dritten Querträger einstückig und werkstoffeinheitlich mit dem oberen Querträger und dem unteren Querträger durch Extrusion herzustellen. Es kann jedoch auch erfindungsgemäß ein separater dritter Querträger hergestellt werden, der dann mit der Querträgeranordnung gekoppelt wird. Insbesondere kann der dritte Querträger dann über vertikale Verbindungsstege gekoppelt werden. Somit ist es beispielsweise besonders bevorzugt möglich, einen dritten Querträger aus einem von der Querträgeranordnung verschiedenen Werkstoff bereitzustellen, beispielsweise einen Querträger aus Stahl oder aus Faserverbundwerkstoff bzw. Kunststoff. Es kann jedoch auch ein dritter Querträger aus einem Leichtmetallwerkstoff bereitgestellt werden.
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Besonders bevorzugt sind bei der Querträgeranordnung über die Kraftfahrzeugbreite bzw. Kraftfahrzeugquerrichtung verteilt mindestens zwei vertikal verlaufende Verbindungsstege ausgebildet. Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn die Verbindungsstege im Querschnitt selbst U-förmig bzw. C-förmig oder auch hutförmig konfiguriert sind. Dieser Querschnitt liegt dann parallel zur XY-Ebene des Kraftfahrzeugkoordinatensystems. Somit können auch die Verbindungsstege eine höhere Steifigkeit bereitstellen. Hierzu wird der nach dem Extrudieren zwischen oberem Querträger und unterem Querträger verlaufende Steg schneidetechnisch und danach nochmals umformtechnisch bearbeitet, um den vertikalen Verbindungssteg im Querschnitt selbst beispielsweise U-förmig auszubilden.
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Eine alternative oder ergänzende bevorzugte Ausgestaltungsvariante sieht vor, dass die vertikalen Verbindungsstege in ihrem Querschnitt selbst ebenfalls als Hohlkammer ausgebildet sind. Der Querschnitt der Verbindungsstege ist dann parallel zu der XZ-Ebene ausgebildet. Ein jeweiliger vertikaler Verbindungssteg weist somit eine Vorderwand sowie eine Rückwand auf. Ferner ist er von dem oberen Querträger und dem unteren Querträger eingerahmt, so dass dazwischen eine entsprechende Hohlkammer ausgebildet ist.
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Sind somit über die Kraftfahrzeugbreite verteilt mehrere Verbindungsstege ausgebildet, können einige Verbindungsstege als Hohlkammer selbst ausgebildet sein. Andere Verbindungsstege können selbst im Querschnitt wiederum U- oder C-förmig konfiguriert sein. Es wäre auch denkbar, dass die vertikalen Verbindungsstege als ein vollständig geschlossenes Hohlprofil ausgebildet sind. Somit wird bezogen auf die XZ-Ebene eine Hohlkammer wie vorbeschrieben ausgebildet. Durch Abbiegen der Vorder- bzw. Rückwand wird auch zu der Parallele zur XY-Ebene ein geschlossener Querschnitt bereitgestellt. Dieser kann beispielsweise noch durch Fügen, insbesondere Schweißen, zusätzlich versteift werden.
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Die erfindungsgemäße Querträgeranordnung ist weiterhin besonders bevorzugt über Crashboxen an Längsträgern einer Kraftfahrzeugkarosserie gekoppelt. Die Crashboxen können separat hergestellt sein. Erfindungsgemäß können die Crashboxen jedoch auch mindestens teilweise einstückig und werkstoffeinheitlich mit dem Extrudieren und anschließendem schneidetechnischen Bearbeiten sowie Umformen selbst hergestellt werden. Es können weiterhin Anbauteile an der Querträgeranordnung hergestellt werden, durch Ausschneiden und Umformen/Biegen sowie optionalem Verschweißen. Dies erfolgt dann auch einstückig und werkstoffeinheitlich.
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So kann beispielsweise ein in Kraftfahrzeugquerrichtung mittlerer Verbindungssteg mit ausgebildet sein. Besonders bevorzugt sind über die Kraftfahrzeugbreite verlaufend vier oder fünf Verbindungsstege ausgebildet. Ein Verbindungssteg ist dann optional in der Mitte angeordnet. Weitere Verbindungsstege können dann endseitig den oberen und unteren Querträger miteinander koppeln. Im Bereich der Endseiten ist nochmals jeweils ein Verbindungssteg ausgebildet, besonders bevorzugt in einem Bereich der zwischen 0,1mal und 0,3mal der Breite der Querträgeranordnung von der Endseite gemessen, entspricht.
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Erfindungsgemäß kann weiterhin die Querträgeranordnung derart ausgebildet werden, dass ein nach dem Extrudieren vorhandenes Stegmaterial des Steges zwischen dem oberen Querträger und dem unteren Querträger zumindest teilweise ausgeschnitten wird und bezogen auf die Kraftfahrzeugquerrichtung, jeweils nach außen geklappt wird. Somit kann die Querträgeranordnung gegenüber der Breite des Profilstückes nochmals verbreitert werden. Durch diese Maßnahme wird ein Ableiten eines Crashs mit geringer Überdeckung ermöglicht, da der nach außen geklappte, in Kraftfahrzeugquerrichtung verbreiternde Teil, ein Hindernis zur Seite ableitet. Hierzu kann nach dem Ausschneiden der umgeklappte Teil mit dem oberen Querträger und/oder dem unteren Querträger gefügt werden. Hierdurch wird im Querschnitt, parallel zur XY-Ebene, ein teiloffenes Profil hergestellt, wiederum aufweisend eine Vorderwand und eine Rückwand. Die Vorderwand und die Rückwand sind zueinander beabstandet. Auch können bevorzugt die nach außen umgebogenen/abgebogenem Teile umformtechnisch bearbeitet werden, beispielsweise durch profilieren oder verprägen, so dass diese beispielsweise im Querschnitt als Profil ausgebildet sind, beispielsweise C-förmig.
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Weiterhin ist es im Rahmen der Erfindung möglich, dass der obere Querträger und der untere Querträger im Querschnitt selbst als ein teiloffenes Profil, beispielsweise U-förmig oder C-förmig, hergestellt werden. Diese können dann zumindest längenabschnittsweise, mithin in Kraftfahrzeugquerrichtung, teilweise mit einer Schließplatte verschlossen werden. Durch die Schließplatte ist dann wiederum im Querschnitt bezogen auf eine Parallele zur XZ-Ebene ein geschlossenes Hohlprofil bereitgestellt.
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Die Schließplatte selbst kann bezogen auf die Einbaulage in Kraftfahrzeugvertikalrichtung extrudiert sein. Somit ist es möglich in Kraftfahrzeugquerrichtung voneinander verschiedene Wandstärken an der Schließplatte bereitzustellen. Beispielsweise kann die Wandstärke der Schließplatte in Kraftfahrzeugquerrichtung im Bereich der Crashboxen verringert sein, so dass hier eine höhere Duktilität bereitgestellt wird. Jeweils daneben, bezogen auf die Kraftfahrzeugquerrichtung, wird dann eine höhere Wandstärke zur Realisierung einer höheren Steifigkeit bereitgestellt. Insgesamt können der obere Querträger und/oder der untere Querträger über ihren Längsverlauf eine Krümmung aufweisen. Die Krümmung erfolgt dann um die Kraftfahrzeugvertikalrichtung. Die Krümmung von oberem Querträger und unterem Querträger kann gleich bzw. im Wesentlichen ähnlich sein. Die Krümmung kann jedoch auch voneinander verschieden sein. Beispielsweise ist es auch möglich, dass nur der obere Querträger gekrümmt wird, der untere Querträger hingegen im Wesentlichen geradlinig verläuft. Dies wird insbesondere durch ein, nach dem Extrudieren und insbesondere Ablängen folgenden Biegeprozess bzw. umformtechnisches Bearbeiten des Profilstückes hergestellt.
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Weiterhin besonders bevorzugt ist nur der untere Querträger längenabschnittsweise als im Querschnitt geschlossenes Hohlprofil ausgebildet. Dies wird dadurch hergestellt, dass ein geschlossenes Hohlprofil extrudiert wird und im Anschluss längenabschnittsweise ein schneidetechnisches Bearbeiten stattfindet, so dass das zunächst extrudierte im Querschnitt geschlossene Hohlprofil geöffnet wird.
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Insbesondere werden Wandstärken zwischen 0,5mm und 10mm, bevorzugt zwischen 1mm und 5mm, hergestellt. Eine Wandstärke der Verbindungsstege beträgt bevorzugt zwischen 0,4mal und 0,7mal der größten Wandstärke im oberen Querträger bzw. unteren Querträger.
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Weiterhin besonders bevorzugt ist es möglich, dass der obere Querträger und/oder der untere Querträger in ihrem jeweiligen Querschnitt verschiedene Wandstärken aufweisen. Ebenfalls ist es möglich, dass die Wandstärken von oberem Querträger und unterem Querträger voneinander verschieden sind. Besonders bevorzugt kann beispielsweise eine Vorderwand und/oder Rückwand von dem oberen Querträger bzw. dem unteren Querträger größer sein, als die die Vorderwand und Rückwand von oberem Querträger bzw. unterem Querträger verbindenden Schenkel. Hierdurch ist es möglich unter effizientem Einsatz von benötigtem Material und gleichzeitig größtmöglich zu erreichender Crashperformance bzw. Steifigkeit den jeweiligen Querträger im Extrusionsprozess herzustellen.
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Zumindest ein Querträger kann über seine Länge lokale Verprägungen in seiner Vorderwand oder auch in seiner Hohlkammer aufweisen, aus Bauraumgründen z.B. für einen Sensor oder zu Zwecken um die im Crashfall auftretende Verformung zu beeinflussen.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung der Querträgeranordnung mit folgenden Merkmalen:
- - Extrudieren eines Profils, mit einer Extrusionsbreite
- - wobei bevorzugt ein Steg im Querschnitt einen gekrümmten und/oder gewellten Verlauf aufweist
- - Verbreitern und/oder Ablängen des Profils zu Profilstücken, dergestalt, dass eine Gesamthöhe eingestellt wird, die größer ist als die Extrusionsbreite,
- - schneidetechnisches Bearbeiten und/oder Lochen des Steges, zur Herstellung der Verbindungsstege,
- - optionales Biegen eines Teils,
- - optionales umformtechnisches Bearbeiten der Querträgeranordnung, insbesondere Herstellen einer Krümmung.
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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 einfachen Verständnis der Erfindung. Es zeigen:
- 1 eine erfindungsgemäße Querträgeranordnung in perspektivischer Frontansicht,
- 2a bis e verschiedene Querschnitte,
- 3a bis e eine Ausgestaltungsvariante einer Querträgeranordnung mit verschiedenen Querschnitten,
- 4a bis c eine alternative Ausgestaltungsvariante mit Querschnittsansicht,
- 5a und b eine alternative Ausgestaltungsvariante mit Querschnittsansicht,
- 6 eine alternative Ausgestaltungsvariante einer Querträgeranordnung in Frontansicht,
- 7a bis d verschiedene Querschnittsansichten,
- 8a bis e eine alternative Ausgestaltungsvariante einer Querträgeranordnung mit verschiedenen Querschnittsansichten,
- 9a bis d eine alternative Ausgestaltungsvariante der Querträgeranordnung mit einem Verfahrensablauf zur Herstellung,
- 10a bis d die Querträgeranordnung aus 9 in Frontansicht und Längsschnittansicht, sowie Querschnittsansichten,
- 11a bis c eine alternative Ausgestaltungsvariante einer Querträgeranordnung in perspektivischer Teilansicht sowie Querschnittsansichten,
- 12 eine wiederum alternative Ausgestaltungsvariante einer Querträgeranordnung in perspektivischer Ansicht und
- 13a bis d eine alternative Ausgestaltungsvariante einer Querträgeranordnung mit verschiedenen Querschnittsansichten.
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In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet, auch wenn eine wiederholte Beschreibung aus Vereinfachungsgründen entfällt.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Querträgeranordnung 1 aufweisend einen oberen Querträger 2 sowie einem unteren Querträger 3. Die beiden Querträger 2, 3 sind jeweils durch vertikal orientierte Verbindungsstege 4 miteinander gekoppelt. Die gesamte Querträgeranordnung 1 ist einstückig und werkstoffeinheitlich ausgebildet. Sie ist hergestellt aus einem extrudierten Profil, insbesondere Leichtmetallprofil. Sowohl der obere als auch der untere Querträger 2, 3 weisen eine Krümmung in Einbaulage um die Kraftfahrzeugvertikalrichtung Z auf. Der obere und der untere Querträger 2, 3 sind zueinander beabstandet. Dieser Abstand 5 ist insbesondere höher bzw. größer ausgebildet als die Höhe 6 des oberen Querträgers 2 oder des unteren Querträgers 3. Es wird die niedrigere Höhe 6 oder 7 als Bezug für den Abstand 5 verwendet. Die Querträgeranordnung 1 weist eine Gesamthöhe 8 auf. Diese Gesamthöhe 8 beträgt zwischen bevorzugt 300mm und 700mm.
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Die Querträger 2, 3 weisen eine jeweilige Längsrichtung 9 auf und erstrecken sich dabei in Kraftfahrzeugquerrichtung Y. Optional ist eine jeweilige Vertikalsicke 30 in dem vertikalen Verbindungssteg 4 vorgesehen. Diese verläuft in Kraftfahrzeugvertikalrichtung Z.
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2a bis e zeigen verschiedene Querschnittsansichten gemäß der Schnittlinie II-II aus 1. Hierzu wird ein jeweiliges Profil durch Extrusion hergestellt. Gemäß der 2a und 2b entspricht die jeweilige Extrusionsbreite 11 gleichsam auch der Gesamthöhe 8, was eine besonders große Extrusionsvorrichtung erfordert. Gemäß der Ausgestaltungsvarianten von 2c, d und b ist eine jeweilige Extrusionsbreite 11 kleiner als die spätere Gesamthöhe 8. Nach dem Extrudieren kann das so hergestellte Extrusionsprofil dann noch umformtechnisch bearbeitet werden, insbesondere abgeflacht bzw. ausgebreitet werden, so dass sich die gewünschte Gesamthöhe 8 der Querträgeranordnung 1 gemäß 1 ergibt. Ferner dargestellt ist, dass beispielsweise der jeweilige Bereich, der den oberen Querträger 2 ausbildet, als Zweikammerhohlprofil hergestellt ist und der Bereich, der den späteren unteren Querträger 3 ausbildet als Hohlkammerprofil mit einer Kammer hergestellt ist. Der sich dazwischen erstreckende Verbindungssteg 4 ist jeweils einwandig ausgebildet. Nach dem Extrudieren ist zwischen oberer Hohlkammer und unterer Hohlkammer somit zunächst ein diese verbindender Steg ausgebildet. Dieser Steg wird in Extrusionsrichtung zumindest längenabschnittsweise ausgeschnitten und/oder gelocht. Es verbleiben dann die Verbindungsstege 4.
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Die Querschnittsansichten von 2c und d können auch den endgültigen Bauteil-Querschnitt der Querträgeranordnung 1 darstellen. Hier wären dann Sicken 31 in den Verbindungsstegen 4 ausgebildet.
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3a bis e zeigen eine erfindungsgemäß hergestellte Querträgeranordnung 1 mit einem oberen Querträger 2 sowie einem unteren Querträger 3 und jeweils die den oberen und unteren Querträger 2,3 verbindenden Verbindungsstege 4. Die Verbindungsstege 4 sind von einer Endseite 12 der Querträger aus nach innen versetzt, insbesondere in einem Bereich zwischen 0,1mal und 0,2mal der Breite 13 der Querträgeranordnung 1. Der obere Querträger 2 und der untere Querträger 3 können bei dieser, jedoch auf allen anderen beschriebenen Ausgestaltungsvarianten, voneinander verschiedene Breiten haben. Hier dargestellt ist eine gleiche Breite 13 von oberem Querträger 2 und unterem Querträger 3. Der Abstand 5 zwischen oberem Querträger 2 und unterem Querträger 3 beträgt hier etwa der Höhe 6 des hier dargestellten oberen Querträgers 2.
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Zunächst wird ein gemäß 3d dargestelltes Profil extrudiert, dessen Extrusionsbreite 11 kleiner ist als die Gesamthöhe 8 der Querträgeranordnung 1. Dieses Profil wird nach dem Extrudieren abgeflacht und schneidetechnisch bearbeitet, so dass insbesondere die Aussparungen zwischen den vertikalen Verbindungsstegen 4 herausgetrennt werden. Der Verbindungssteg 4 ist gemäß 3e im Querschnitt gemäß Schnittlinien A-A selbst U-förmig konfiguriert und weist zwei seitlich angeordnete Schenkel 15 auf. Die Schenkel 15 können zunächst durch Herstellen der Aussparungen 14 und durch einen anschließenden Biegeprozess beispielsweise nach hinten abgebogen werden und dann mit einer Unterseite 16 des oberen Querträgers 2 und einer Oberseite 17 des unteren Querträgers 3 gekoppelt werden, beispielsweise durch eine Fügenaht 18. Auch hier ist der obere Querträger 2 im Querschnitt als Dreikammerhohlprofil ausgebildet und der untere Querträger 3 im Querschnitt als Einkammerhohlprofil.
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4a und b zeigen in Abwandlung zu 3 einen unteren Querträger 3, der in Kraftfahrzeuglängsrichtung X nach vorne hin offen ist. Hierzu sind besonders bevorzugt zwei Flansche 19 nach außen abstehend hergestellt worden, beispielsweise durch einen Umformprozess. An dem oberen Querträger 2 ist bevorzugt ein oberer Flansch 21 sowie ein unterer Flansch 29 ausgebildet. Beide Flansche 21, 29 erstrecken sich jeweils in Kraftfahrzeugvertikalrichtung Z. Gemäß 4c ist ein Querschnitt vor dem Abstrecken dargestellt. Im Unterschied ist der obere Querträger 2 als Dreikammerhohlprofil ausgebildet.
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5a und b zeigen eine ergänzte bzw. alternative Ausgestaltungsvariante. Hier ist ein dritter Querträger 20 oberhalb des oberen Querträger 2 angeordnet. Die gesamte Querträgeranordnung 1 gemäß 5 ist ebenfalls einstückig und werkstoffeinheitlich aus einem Extusionsprofil hergestellt. Der obere Querträger 2 kann als Hauptquerträger gesehen werden, wobei der hier dargestellte dritte Querträger 20 und der untere Querträger 3 diesen ergänzen. Alle Querträger 2, 3, 20 sind jeweils über vertikale Verbindungsstege 4 miteinander gekoppelt. Der untere Querträger 3 ist hier dargestellt als im Querschnitt offenes Hohlprofil mit nach außen abstehenden Flanschen 19 ausgebildet. Der untere Querträger 3 kann jedoch auch im Querschnitt als geschlossenes Hohlprofil ausgebildet sein. Jeder Querträger kann von separaten Crashboxen gestützt mit dem Fahrzeug verbaut sein. Es kann aber auch eine Crashbox mehrere Querträger abstützen, wenn diese Crashbox in Kraftfahrzeugvertikalrichtung sehr hoch und groß ausgebildet ist.
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6 zeigt eine weitere alternative Ausgestaltungsvariante einer erfindungsgemäßen Querträgeranordnung 1. Hierbei sind über die Breite 13 bzw. in Kraftfahrzeugquerrichtung Y verteilt, vier vertikale Verbindungsstege 4 angeordnet. Zwei Verbindungsstege 4 sind jeweils endseitig angeordnet. Zwei weitere Verbindungsstege 4 sind weiter in einem Bereich von der Endseite 12 beabstandet angeordnet, insbesondere in einem Bereich zwischen 0,1mal und 0,3mal der Breite 13 der Querträgeranordnung 13. Oberhalb des oberen Querträgers 2 ist ferner ein nach oben abstehender Flansch 21 vorgesehen. Zwischen den endseitigen Verbindungsstegen 4 können auch mehr als zwei Stege angeordnet sein. Diese Variante ist besonders auf den MPDB-Crashtest optimiert und sieht eine großzügige Aufprall- und Lasteinleitfläche mit hoher Kompatibilität zu verschiedenen Kraftfahrzeugen als Anwendungsmöglichkeit vor.
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7a bis d zeigen verschiedene Querschnittskonfigurationen zur Herstellung eines entsprechenden Extrusionsprofils. Die Extrusionsbreite 11 von 7a entspricht dabei der Gesamthöhe 8 der zuständigen Querträgeranordnung 1. Die Extrusionsbreite 11 von 7b, c und d ist kleiner als die später zu erreichende Gesamthöhe 8. Insbesondere wird hier der Bereich des späteren Verbindungssteges 4 als Wellenkontur hergestellt, so dass eine geringere Extrusionsbreite 11 ermöglicht wird, die später zu einer größeren Gesamthöhe gestreckt wird.
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8a bis e zeigen eine weitere Ausgestaltungsvariante einer erfindungsgemäßen Querträgeranordnung 1. Auch hier sind wiederum ein oberer Querträger 2 und ein unterer Querträger 3 ausgebildet. Insgesamt sind ebenfalls in Kraftfahrzeugquerrichtung Y verteilt vier vertikale Verbindungsstege 4 vorhanden. Die in Kraftfahrzeugquerrichtung nach innen versetzten Verbindungsstege 4 weisen gemäß 8d im Querschnitt eine U-förmige Konfiguration auf, hergestellt durch umgebogene Flansche 19. Die jeweils endseitig angeordneten Verbindungsstege 4 sind im Querschnitt L-förmig konfiguriert, dargestellt in 8e.
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Gemäß der 8c ist der obere Querträger 2 als Dreikammerhohlprofil ausgebildet. Der untere Querträger 3 ist im Querschnitt als einseitig offenes Hohlprofil mit einem nach unten abstehenden Flansch 21 hergestellt. Der dazwischen liegende Verbindungssteg 4 weist nur eine Vorderwand 22 auf. Gemäß 8b wird das Profil mit einer gegenüber der Gesamthöhe 8 verringerten Extrusionsbreite 11 zunächst hergestellt und anschließend in nicht näher dargestellter Weise abgeflacht.
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9 zeigt eine weitere alternative Ausgestaltungsvariante einer erfindungsgemäßen Querträgeranordnung 1. Hierbei wird ein jeweiliger ausgeschnittener Teil 23 zur Herstellung der Aussparung 14 nach dem Schneidevorgang; bezogen auf die Kraftfahrzeugquerrichtung Y; nach außen abgebogen. Die Gesamtbreite 24 der Querträgeranordnung 1 kann somit im Vergleich zu der Breite des Querträgers 13 vergrößert werden. 9b, c und d zeigen der Herstellungsprozess. 9b zeigt zunächst, wie das Extrusionsprofil abgelängt zu einem Profilstück hergestellt ist. Dieses wird dann gemäß 9c schneidetechnisch bearbeitet und gemäß 9d umformtechnisch bearbeitet. Bevorzugt werden dann gemäß 10a und b die nach außen umgestellten Teile jeweils mit einer Fügenaht 18 mit dem oberen Querträger 3 sowie dem unteren Querträger 2 gekoppelt, und zwar mit einer Oberseite 17 und einer Unterseite 16 des oberen Querträgers 2. 10b zeigt die Schnittlinie B.B aus 10a. Der jeweilige vertikale Verbindungssteg 4 ist somit zumindest in Kraftfahrzeugquerrichtung Y bereichsweise als teiloffenes Hohlprofil ausgebildet.
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10c und d zeigen Querschnitte parallel zur XZ-Ebene durch den nach außen umgestellten Teil 23. Dieser ist durch nachträgliches Profilieren im Querschnitt C-förmig bzw. mit einer Sicke 32 versteift.
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11a bis c zeigen einen Teilausschnitt einer weiteren erfindungsgemäßen Querträgeranordnung 1. Der untere Querträger 3 ist über Crashboxen 25 mit einer nicht näher dargestellten Kraftfahrzeugkarosserie gekoppelt. Die Crashboxen 25 können auch alle weiteren beschriebenen Ausgestaltungsvarianten der Erfindung aufweisen. Die Crashboxen können ergänzend oder alternativ mit allen weiteren Querträgern gekoppelt sein. Insbesondere die Verbindungsstege 4 gemäß der teilperspektivischen Ansicht von 11a sind derart ausgebildet, dass diese eine Vorderwand 22, jedoch auch eine Rückwand 26 haben. Somit sind die Verbindungsstege 4 in einer Parallelen zur XZ-Ebene im Querschnitt ebenfalls als Hohlprofil ausgebildet. Der untere Querträger 4 dient als Hauptquerträger, der obere Querträger 2 als Fangelement für weit oberhalb auftreffende Hindernisse. 11c zeigt wiederum ein Profil während der Herstellung des Extrudierens. Dieses weist eine geringere Extrusionsbreite 11 auf als die später hergestellte Gesamthöhe 8 der Querträgeranordnung 1. Ferner dargestellt sind die Wandstärken W4 der Verbindungsstege 4 sowie W2 vom oberen Querträger 2 und W3 vom unteren Querträger 3. Diese können voneinander verschieden sein. Beispielsweise kann die Wandstärke W4 der Verbindungsstege zwischen 0,4 und 0,7mal der Wandstärke W2 oder W3 sein. Die Wandstärken W2, W3 können voneinander verschieden sein. Im jeweiligen Querschnitt von oberem Querträger 2 bzw. unterem Querträger 3 können die Wandstärken auch voneinander abweichen.
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Es ist im Rahmen der Erfindung auch möglich, dass sämtliche Querträger im Querschnitt teiloffen extrudiert und nicht durch ein Schließblech verschlossen sind.
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12 zeigt eine Ausgestaltungsvariante, bei der ein oberer Querträger 2, ein unterer Querträger 3. Darunter ist ein separater dritter Querträger 20 angeordnet. Es wird gezeigt, dass der obere Querträger 2 und der untere Querträger 3 eine Krümmung um die Kraftfahrzeugvertikalrichtung Z aufweisen, wohingegen der darunter angeordnete dritte Querträger 20 im Wesentlichen geradlinig oder mit geringerer Krümmung verläuft als die dazugehörigen oberen Querträger 2 und der untere Querträger 3. Der dritte Querträger ist über zusätzliche Stützen mit einem nicht näher dargestellten Vorderwagen eines Kraftfahrzeuges gekoppelt.
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13a bis d zeigen eine weitere Ausgestaltungsvariante einer erfindungsgemäßen Querträgeranordnung 1. Hierbei sind ein oberer Querträger 2 sowie ein unterer Querträger 3 ausgebildet, wiederum gekoppelt über Verbindungsstege 4. Gemäß den Querschnittsansichten ist sowohl der obere Querträger 2 als auch der untere Querträger 3 als teiloffenes Hohlprofil ausgebildet. Der obere Querträger 2 ist durch ein Schließblech 27 geschlossen. Das Schließblech 27 weist voneinander verschiedene Wandstärken auf, insbesondere dass die Wandstärke 27b im Bereich der Verbindungsstege 4 und einer nicht näher dargestellten Anbindung einer Crashbox 25 geringer sind als die Wandstärke 27c und insbesondere kann beispielsweise das Schließblech 27 auch als extrudiertes Profil hergestellt werden. Die Extrusionsrichtung des Schließblechs 27 ist dann in Kraftfahrzeug-Z-Richtung orientiert. Die Extrusionsrichtung der Querträgeranordnung 1 selbst ist in Kraftfahrzeugquerrichtung Y orientiert. Die vertikalen Verbindungsstege 4 sind im Querschnitt selbst insbesondere U-förmig ausgebildet, dargestellt in 13d, wobei das Ausgangsprofil im Bereich der Verbindungsstege wiederum bevorzugt wellig ausgebildet ist, so dass sich eine geringe Extrusionsquerhöhe ergibt. Das Schließblech ist ebenfalls wellig extrudiert worden und auf die endgültige Breite gestreckt bzw. abgeflacht.
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Bezugszeichenliste
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- 1 -
- Querträgeranordnung
- 2 -
- Oberer Querträger
- 3 -
- Unterer Querträger
- 4 -
- Verbindungssteg
- 5 -
- Abstand
- 6 -
- Höhe zu 2
- 7 -
- Höhe zu 3
- 8 -
- Gesamthöhe
- 9 -
- Längsrichtung zu 2
- 10 -
- Längsrichtung zu 3
- 11 -
- Extrusionsbreite
- 12 -
- Endseite
- 13 -
- Breite zu 1
- 14 -
- Aussparung
- 15 -
- Schenkel
- 16 -
- Unterseite zu 2
- 17 -
- Oberseite zu 3
- 18 -
- Fügenaht
- 19 -
- Flansch
- 20 -
- Dritter Querträger
- 21 -
- Flansch
- 22 -
- Vorderwand zu 8
- 23 -
- Ausgeschnittener Teil
- 24 -
- Gesamtbreite
- 25 -
- Crashbox
- 26 -
- Rückwand zu 8
- 27 -
- Schließblech
- 28 -
- Stütze
- 29 -
- Flansch
- 30 -
- Vertikalsicke
- 31 -
- Sicke
- 32 -
- Sicke
- W27a -
- Wandstärke
- W27b -
- Wandstärke
- W27c -
- Wandstärke
- X -
- Kraftfahrzeuglängsrichtung
- Y -
- Kraftfahrzeugquerrichtung
- Z -
- Kraftfahrzeugvertikalrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2005/0046226 A1 [0006]
