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Die Erfindung betrifft ein Crashmanagementsystem aus Kunststoffmaterial für ein Kraftfahrzeug mit mehreren vorgeformten, länglichen Hohlprofilelementen aus einem ersten, faserverstärkten Kunststoffmaterial, die benachbart zueinander angeordnet sind. Ferner betrifft die Erfindung ein Herstellungsverfahren für ein solches Crashmanagementsystem und ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Crashmanagementsystem.
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Aus der
DE 20 2007 001 369 U1 ist ein Crashmanagementsystem für ein Kraftfahrzeug bekannt, mit mehreren vorgeformten, länglichen Hohlprofilelementen aus einem ersten, faserverstärkten Kunststoffmaterial, die benachbart zueinander angeordnet sind; mehreren Verbindungsabschnitten aus einem zweiten Kunststoffmaterial, die mit den Hohlprofilelementen stoffschlüssig verbunden sind und dazu eingerichtet sind, die mehreren Hohlprofilelemente lokal relativ zueinander zu fixieren; und mehreren Crashboxelementen.
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Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, ein Crashmanagementsystem mit Hohlprofilelementen anzugeben, das im Wesentlichen vollständig aus Kunststoffmaterial hergestellt ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Crashmanagementsystem, ein Herstellungsverfahren und ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen der jeweiligen unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Vorgeschlagen wird also ein Crashmanagementsystem für ein Kraftfahrzeug mit mehreren vorgeformten, länglichen Hohlprofilelementen aus einem ersten, faserverstärkten Kunststoffmaterial, die benachbart zueinander angeordnet sind; mehreren Verbindungsabschnitten aus einem zweiten Kunststoffmaterial, die mit den Hohlprofilelementen stoffschlüssig verbunden sind und dazu eingerichtet sind, die mehreren Hohlprofilelemente lokal relativ zueinander zu fixieren; und mit mehreren Crashboxelementen aus dem zweiten Kunststoffmaterial, wobei jedes Crashboxelement mit wenigstens einem der Verbindungsabschnitte einstückig ausgebildet ist.
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Bei dem vorgeschlagenen Crashmanagementsystem sind die Hohlraumprofile an unterschiedlichen Stellen bzw. Positionen mittels der Verbindungsabschnitte miteinander verbunden und relativ zueinander fixiert. Allerdings sind die Hohlprofilelemente nicht vollständig von dem zweiten Kunststoffmaterial umgeben oder von diesem eingeschlossen. Vielmehr bilden die Verbindungsabschnitte stegartige bzw. manschettenartige, lokale Einfassungen, wobei zwischen zwei benachbarten Verbindungsabschnitten die Hohlprofilelemente abschnittsweise frei liegen bzw. nicht miteinander verbunden sind. Mittels der mehreren Verbindungsabschnitte können die Hohlprofilelemente bezogen auf ihre finale Verwendung an einem Kraftfahrzeug optimiert miteinander verbunden werden, um sowohl ein ausreichendes Maß an Stabilität, aber auch an Nachgiebigkeit für den Fall es späteren Aufpralls zu ermöglichen. Durch das einstückige Verbinden von Crashboxelementen mit den Verbindungabschnitten wird insgesamt ein Crashmanagementsystem mit Stoßfängerelement (aus mehreren verbundenen Hohlprofilelementen) und stoffschlüssig damit verbundenen Crashboxelementen als integrales Modul bereitgestellt, das in einfacher Weise weiterverarbeitet, insbesondere an einem Kraftfahrzeug montiert, werden kann.
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Bei dem Crashmanagementsystem können die Verbindungsabschnitte und die Crashboxelemente mittels Spritzgießen mit den Hohlprofilelementen verbunden sein. Dabei kann mittels des Spritzgießens die gewünschte stoffschlüssige Verbindung an entsprechenden Stellen effizient und optimiert hergestellt werden.
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Bei dem Crashmanagementsystem kann ein jeweiliger Hohlraum des Hohlprofilelements mit einem Kunststoffschaum gefüllt sein. Eine derartige Füllung kann vorgesehen werden, um das Verhalten des Hohlprofilelements im Falle eines Aufpralls zu optimieren.
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Bei dem Crashmanagementsystem können die Hohlprofilelemente derart vorgeformt sein, dass sie im verbundenen Zustand ein Stoßfängerelement für das Kraftfahrzeug bilden. Insbesondere können die Hohlprofilelemente eine gekrümmte oder gebogene Form aufweisen. Hierdurch können die Hohlprofilelemente beispielsweise im Bereich einer Frontpartie oder einer Heckpartie einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs angebracht werden.
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Bei dem Crashmanagementsystem können die Hohlprofilelemente einen ringförmigen Querschnitt aufweisen. Mit anderen Worten können die Hohlprofilelemente rohrartig bzw. hohlzylindrisch ausgebildet sein. Denkbar sind auch andere hohle Querschnittsformen, etwa elliptische oder vieleckige Ausgestaltungen.
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Bei dem Crashmanagementsystem kann zwischen Verbindungsabschnitten, die entlang der Hohlprofilelemente benachbart angeordnet sind, ein Abstand vorgesehen sein. Dabei können die Abstände zwischen mehreren, insbesondere allen Verbindungsabschnitten im Wesentlichen gleich groß sein.
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Bei dem Crashmanagementsystem können die Crashboxelemente im Querschnitt zumindest teilweise wabenförmig ausgebildet sein. Insbesondere ist es denkbar, dass die Crashboxelemente eine im Wesentlichen rechteckige Umfangsfläche aufweisen, wobei im Inneren wabenartige Strukturen ausgebildet sind.
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Ein Verfahren zu Herstellung eines oben beschriebenen Crashmanagementsystem umfasst folgende Schritte:
- Herstellen und Bereitstellen von mehreren länglichen, im Wesentlichen geraden Hohlprofilelementen aus einem ersten, faserverstärkten Kunststoffmaterial;
- Umformen der länglichen Hohlprofilelemente zu gekrümmten Hohlprofilelementen;
- Anordnen von mehreren gekrümmten Hohlprofilelementen in einem Spritzgusswerkzeug;
- Einspritzen von Spritzgussmasse aus einem zweiten Kunststoffmaterial an mehreren Positionen entlang der Hohlprofilelemente, um die Hohlprofilelemente lokal miteinander zu verbinden und Ausbildung von Verbindungsabschnitten;
- zumindest während des Einspritzens von Spritzgussmasse: Erzeugen eines Gegendrucks in den Hohlräumen der Hohlprofilelemente mittels eines unter Druck eingeleiteten Fluids.
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Durch das Erzeugen eines Gegendrucks im Inneren der Hohlprofilelemente wird dabei sichergestellt, dass die Hohlprofilelemente während des Spritzgießens der Verbindungsabschnitte formstabil bleiben. Dabei können die Hohlprofilelemente beispielsweise an ihren jeweils offenen Enden an eine entsprechende Einrichtung zur Einleitung von Fluid angeschlossen sein.
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Das Spritzgießen der Verbindungsabschnitte erfolgt somit während dem die Hohlprofilelemente mittels Fluid-Innendruck stabilisiert sind.
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Bei dem Verfahren können bei dem Einspritzen von Spritzgussmasse mehrere, insbesondere zwei Crashboxelemente geformt werden, wobei jedes Crashboxelement mit wenigstens einem die Hohlprofile fixierenden Verbindungsabschnitt einstückig ausgebildet wird.
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Ferner ist es auch denkbar, dass alternativ oder zusätzlich zu den Crashboxelementen Halterung oder dergleichen ausgebildet werden, die mit einem Verbindungsabschnitt einstückig ausgebildet sind.
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Bei dem Verfahren kann nach dem Einspritzen der Spritzgussmasse der erzeugte Gegendruck in den Hohlräumen der Hohlprofilelemente reduziert werden, insbesondere auf Umgebungsdruckniveau.
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Schließlich kann bei dem Verfahren nach Beenden des Spritzgussvorgangs und Reduktion des erzeugten Gegendrucks das fertig geformte Crashmanagementsystem, dass die verbundenen Hohlprofilelemente, die Verbindungsabschnitten und die Crashboxelemente aufweist, aus dem Spritzgusswerkzeug entnommen und für die Weiterverarbeitung bereitgestellt werden.
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Ein Kraftfahrzeug kann mit wenigstens einem oben beschriebenen Crashmanagementsystem ausgestattet sein, wobei das Crashmanagementsystem mit einer Karosserie, insbesondere Längsträgern oder/und Querträgern, des Kraftfahrzeugs verbunden ist.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Figuren. Dabei zeigt:
- 1 in den Teilfiguren A) und B) eine vereinfachte und schematische Ansicht von oben bzw. vorne auf ein Crashmanagementsystem;
- 2 eine vereinfachte und schematische Schnittdarstellung etwa entsprechend der Schnittlinie II-II der 1;
- 3 eine vereinfachte und schematische Schnittdarstellung etwa entsprechend der Schnittlinie III-III der 1;
- 4 ein illustrierter Ablauf eine Verfahrens zur Herstellung eines Crashmanagementsystems;
- 5 eine vereinfachte und schematische Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug mit einem Crashmanagementsystem.
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1 zeigt in den Teilfiguren A) und B) eine Ansicht von oben (Draufsicht) und eine Ansicht von vorne (Frontsicht) auf ein Crashmanagementsystem 10. In 1A ist ein Konturpfeil B gezeigt, der die Blickrichtung für die 1B andeutet. In 1B ist ein Konturpfeil A gezeigt, der die Blickrichtung für die 1A andeutet.
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Das Crashmanagementsystem 10 umfasst mehrere vorgeformte, längliche Hohlprofilelemente 12m, 120, 12u aus einem ersten, faserverstärkten Kunststoffmaterial. Im gezeigten Beispiel sind die Hohlprofilelemente 12m, 12o, 12u im Wesentlichen parallel zueinander und übereinander angeordnet ( 1B). Rein beispielhaft umfasst das Crashmanagementsystem 10 hier drei Hohlprofilelemente, insbesondere ein unteres Hohlprofilelement 12u, ein mittleres Hohlprofilelement 12m und ein obere Hohlprofilelement 12o. Ein Crashmanagementsystem 10 kann aber auch nur zwei Hohlprofilelemente oder mehr als drei solcher Hohlprofilelemente aufweisen. Die allgemein gesprochen mehreren Hohlprofilelemente 12m, 12o,12u sind aber unabhängig von ihrer konkreten Anzahl benachbart zueinander angeordnet.
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Das Crashmanagementsystem 10 umfasst ferner mehrere Verbindungsabschnitte 14 aus einem zweiten Kunststoffmaterial, die mit den Hohlprofilelementen 12m, 12o,12u stoffschlüssig verbunden sind. Diese Verbindungsabschnitte 14 sind insbesondere dazu eingerichtet, die mehreren Hohlprofilelemente 12m, 12o, 12u lokal relativ zueinander zu fixieren. In der 1 sind eine Vielzahl von Verbindungsabschnitten 14 dargestellt, wobei die konkrete Anzahl von achtzehn Verbindungsabschnitten 14 rein beispielhaft und nicht einschränkend ist. Vielmehr kann ein Crashmanagementsystem 10 eine beliebige Anzahl von Verbindungsabschnitten 14 aufweisen, wobei die Anzahl mindestens zwei, vorzugsweise aber 3 und mehr beträgt.
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Ferner weist das Crashmanagementsystem 10 mehrere Crashboxelemente 16 aus dem zweiten Kunststoffmaterial auf. Dabei ist jedes Crashboxelement 16 mit wenigstens einem der Verbindungsabschnitte 14 einstückig ausgebildet. Im gezeigten Beispiel sind die beiden Crashboxelemente 16 jeweils mit zwei Verbindungsabschnitten 14 verbunden bzw. einstückig ausgebildet.
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Dabei können die beiden benachbarten Verbindungsabschnitte 14 durch eine nur gestrichelt angedeuteten Kunststoffmaterialbrücke 18 miteinander verbunden sein. Ausgehend von den beiden Verbindungsabschnitten 14 bzw. der Kunststoffmaterialbrücke 18 erstreckt sich das jeweilige Crashboxelement 18 von den Hohlprofilelementen 12m, 12o, 12u nach hinten. Die Crashboxelement 18 dienen insbesondere dazu, das Crashmanagementsystem 10 mit einer nicht dargestellten Karosserie eines Fahrzeugs, insbesondere Längsträgern oder/und Querträgern, zu verbinden.
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2 zeigt eine vereinfachte und schematische Schnittdarstellung des Crashmanagementsystems 10 im Bereich eines Verbindungsabschnitts 14, etwa entsprechend der Schnittlinie II-II der 1. Ersichtlich sind die Hohlprofilelemente 12m, 120, 12u sowie der die Hohlprofilelemente 12m, 120, 12u umgebende Verbindungsabschnitt 14. Die Hohlprofilelemente 12m, 12o, 12u sind mit dem Verbindungselement 14 stoffschlüssig verbunden, so dass sie in ihrer relativen Lage zueinander stabilisiert sind.
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Aus der 2 ist auch ersichtlich, dass die Hohlprofilelemente ringförmig ausgebildet sind, insbesondere weisen sie die Form eines länglichen Hohlzylinders bzw. eines Rohrs auf. Es wird darauf hingewiesen, dass der kreis- bzw. ringförmige Querschnitt nur ein Beispiel einer Formgebung für die Hohlprofilelemente 12m, 12o, 12u ist. Denkbar sind auch andere Querschnitte, etwa vieleckige Hohlquerschnitte oder dergleichen.
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Die Hohlprofilelemente 12m, 12o, 12u sind gemäß der Darstellung in 2 mit ungefüllten Hohlräumen 20 dargestellt. Denkbar ist aber auch, dass die Hohlräume 20 mit einer Kunststoffschaummasse gefüllt sind.
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3 zeigt stark vereinfacht eine Schnittdarstellung durch ein Crashboxelement 16 etwa im Bereich der Schnittlinie III-III der 1A. Die Crashboxelemente 16 weisen dabei insbesondere mehrere wabenförmige Kammern 22 auf. Die wabenförmigen Kammern 22 können beispielsweise von einem quaderartigen Kasten eingefasst sein, was in 3 aber nicht explizit dargestellt ist.
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4 zeigt anhand verschiedener Illustrationen ein Verfahren zur Herstellung eines oben beschriebenen Crashmanagementsystems 10.
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Gemäß einem Schritte S501 erfolgt ein Herstellen und Bereitstellen von mehreren länglichen, im Wesentlichen geraden Hohlprofilelementen 12 aus einem ersten, faserverstärkten Kunststoffmaterial. In einem Schritt S502 werden die länglichen Hohlprofilelemente 12 umgeformt zu gekrümmten bzw. gebogenen Hohlprofilelementen. Das Umformen kann dabei auch nur abschnittsweise erfolgen, so dass das umgeformte Hohlprofilelement 12 auch weiterhin gerade verlaufende bzw. nicht umgeformte Bereiche bzw. Abschnitte aufweist.
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Gemäß einem Schritt S503 werden mehrere gekrümmte bzw. umgeformte Hohlprofilelemente 12m, 120, 12u in einem hier sehr einfach dargestellten Spritzgusswerkzeug 24 angeordnet. Das Spritzgusswerkzeug 24 umfasst dabei in üblicher Bauweise zwei Werkzeughälften 24a, 24b, die relativ zueinander beweglich sind.
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Gemäß einem Schritt S504 erfolgt nach dem Schließen des Spritzgusswerkzeugs 24 ein Einspritzen von Spritzgussmasse 14m aus einem zweiten Kunststoffmaterial an mehreren Positionen entlang der Hohlprofilelemente 12m, 12o, 12u, um die Hohlprofilelemente 12m, 12o 12u lokal miteinander zu verbinden unter Ausbildung von Verbindungsabschnitten 14.
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Zumindest während des Einspritzens von Spritzgussmasse 14m gemäß Schritt S504 wird in den Hohlräumen 20 der Hohlprofilelemente 12m, 12o, 12u ein Gegendruck aufgebaut mittels eines unter Druck eingeleiteten Fluids (S505). Dieser Vorgang ist durch die in den Hohlräumen 20 dargestellten Doppelpfeile illustriert.
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Bei dem Schritt S504, also beim Einspritzen von Spritzgussmasse 14m können auch mehrere, insbesondere zwei Crashboxelemente 16 geformt werden, wobei jedes Crashboxelement 16 mit wenigstens einem die Hohlprofile 12m, 12o, 12u fixierenden Verbindungsabschnitt 14 einstückig ausgebildet wird.
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Nach dem Einspritzen der Spritzgussmasse wird der der erzeugte Gegendruck in den Hohlräumen 20 der Hohlprofilelemente 12m, 12o, 12u reduziert, insbesondere auf Umgebungsdruckniveau.
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Schließlich erfolgt nach dem Beenden des Spritzgussvorgangs (S504) und der Reduktion des erzeugten Gegendrucks das Öffnen des Spritzgusswerkzeugs 24 (S505). Das fertig geformte Crashmanagementsystem 10, dass die verbundenen Hohlprofilelemente 12m, 12o, 12u, die Verbindungsabschnitte 14 und die Crashboxelemente 16 aufweist, kann somit aus dem Spritzgusswerkzeug 14 entnommen und für die Weiterverarbeitung bereitgestellt werden.
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Als erstes Kunststoffmaterial für die Hohlprofilelemente 12m, 12o, 12u kommt beispielsweise endlosfaserverstärktes Polypropylen (PP) zum Einsatz. Als zweites Kunststoffmaterial für die Verbindungsabschnitte 14 und die Crashboxelemente 16 kommen beispielsweise Polypropylen oder Polyamide zum Einsatz.
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5 zeigt in einer vereinfachten und schematische Draufsicht ein Kraftfahrzeug 50. Gestrichelt sind in dem Fahrzeug 50 ein vorderes Crashmanagementsystem 10v und ein hinteres Crashmanagementsystem 10h angedeutet. Wobei jedes Crashmanagementsystem 10v, 10h die oben unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 beschriebene Struktur aufweisen kann.
