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Die Erfindung betrifft ein Stoßfängersystem für ein Kraftfahrzeug, aufweisend einen Querträger, wobei der Querträger in Gebrauchsstellung am Kraftfahrzeug quer zu einer Fahrzeuglängsachse des Kraftfahrzeugs ausgerichtet und dazu ausgebildet ist, durch interne Deformation Stoßenergie aus einem Zusammenstoß des Kraftfahrzeugs mit einem kraftfahrzeugexternen Objekt aufzunehmen. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Stoßfängersystems und ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Stoßfängersystem. Bei dem Stoßfängersystem und insbesondere bei dem Querträger handelt es sich nicht um Teile der Tragstruktur des Kraftfahrzeugs oder um Teile des Kraftfahrzeugchassis.
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Kraftfahrzeuge sind in der Regel mit Stoßfängersystemen oder Crashmanagementsystemen ausgestattet, welche in der Regel einen Querträger umfassen und mittels sogenannter Crashboxen an eine Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs angebunden sein können. Diese Stoßfängersysteme sind dazu ausgebildet, im Falle eines Zusammenstoßes des Kraftfahrzeugs Stoßenergie durch eine interne Deformation derart zu absorbieren, dass die Tragstruktur des Kraftfahrzeugs nicht oder nur unwesentlich in Mitleidenschaft gezogen wird. Die Deformation kann nachteiligerweise dazu führen, dass der Querträger eines solchen Stoßfängersystems von dem System abreißt oder zumindest anreißt. Dadurch wird nachteiligerweise die Integrität des Crashmanagementsystems beeinträchtigt.
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Es ist bekannt, einen Querträger eines Crashmanagementsystems lokal dadurch zu verstärken, dass außen an dem Querträger zusätzliche Versteifungsbleche angeschweißt werden. Hierdurch erhöht sich zum einen in nachteiliger Weise eine Bauraumanforderung des Querträgers und zum anderen kann das Material des Querträgers durch die Befestigung des Versteifungsblechs lokal sogar geschwächt werden. Dies kann beispielsweise durch einen Wärmeeinfluss auf das System mit negativen Auswirkungen auf die Eigenschaften des Grundmaterials beim Anschweißen des Versteifungsblechs erfolgen (Wärmeschock).
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Aus der
DE 9300850 U1 und aus der
DE 10 2004 017636 A1 ist es bekannt, einen Hohlträger einer Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs durch Einschieben eines zusätzlichen Bauteils in den Hohlträger zu verstärken.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, innerhalb des vorhandenen Bauraums ein Stoßfängersystem der oben beschriebenen Art derart zu ertüchtigen, dass seine Funktionalität auch bei einer erhöhten einwirkenden Stoßenergie erhalten bleibt.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figuren beschrieben.
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Durch die Erfindung ist ein Stoßfängersystem für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt. Das Stoßfängersystem weist einen Querträger auf, welcher nicht Teil der Tragstruktur des Kraftfahrzeugs ist. Der Querträger ist in seiner vorbestimmten Gebrauchsstellung am Kraftfahrzeug quer zu einer Fahrzeuglängsachse des Kraftfahrzeugs ausgerichtet und ist dazu ausgebildet, durch interne Deformation Stoßenergie aus einem Zusammenstoß des Kraftfahrzeugs mit einem kraftfahrzeugexternen Objekt aufzunehmen.
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Erfindungsgemäß ist der Querträger zumindest abschnittsweise als ein Hohlprofil mit einem Hohlraum und einer den Hohlraum zumindest teilweise oder abschnittsweise oder bereichsweise umschließenden äußeren Wandung ausgestaltet. Mit anderen Worten kann der Querträger als Hohlprofil mit zumindest einer Hohlkammer ausgestaltet sein. Innerhalb des Querträgers können sich entlang seiner Längserstreckung Hohlkammern und massiv ausgebildete Bereiche abwechseln. Alternativ kann es vorgesehen sein, dass sich die zumindest eine Hohlkammer oder der Hohlraum entlang einer gesamten Längserstreckung des Querträgers erstreckt. Bei dem Zusammenstoß führt der Eintrag der Stoßenergie in den Querträger dazu, dass der zumindest eine Hohlraum deformiert wird. Die Schwere der Deformation oder ein Deformationsgrad hängen dabei unter anderem von einem Material des Querträgers beziehungsweise der äußeren Wandung und/oder einer Geometrie des Querträgers ab. Der Querträger kann auch aus unterschiedlichen Materialien gebildet sein, wodurch die Faltungsdynamik des Querträgers entlang seiner Längserstreckung gesteuert werden kann.
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Die Erfindung sieht vor, dass in dem Hohlraum zumindest ein zusätzliches Versteifungselement aufgenommen ist, welches dazu ausgebildet ist, derart mit einem Deformationsverhalten oder mit der Faltungsdynamik der äußeren Wandung zusammenzuwirken, dass die interne Deformation infolge des Zusammenstoßes auf eine vorbestimmte tolerierte Deformation begrenzt ist. Mit anderen Worten kann die Erfindung dazu beitragen, dass der Querträger infolge des Zusammenstoßes weniger stark deformiert und demnach auch nicht anreißt oder von dem Stoßfängersystem abgerissen wird.
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Dadurch, dass das zusätzliche Versteifungselement in dem Hohlraum des Querträgers aufgenommen ist, ist die erfindungsgemäße Versteifung bauraumneutral. Mit anderen Worten ist über den Bauraum des Querträgers hinaus kein zusätzlicher Platzbedarf für die Verstärkungsmaßnahmen erforderlich.
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Zu der Erfindung gehören auch Ausführungsformen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass das zumindest eine zusätzliche Versteifungselement formschlüssig in dem Hohlraum gehalten ist. Mit anderen Worten kann eine Außenkontur des Versteifungselements einer Innenkontur des Hohlraums derart entsprechen, dass das Versteifungselement, wenn es in dem Hohlraum aufgenommen ist, in den Hohlraum eingepasst ist oder in diesem eingeklemmt ist. Mit anderen Worten kann das Versteifungselement formschlüssig in dem Hohlraum fixiert sein. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass auf eine zusätzliche Verbindungstechnik, beispielsweise ein Verschweißen, verzichtet werden kann, wodurch das Ausbilden von Schwächezonen innerhalb des Querträgers verhindert wird, deren Schwächung daraus resultiert, dass durch das Verschweißen ein Wärmeeinfluss auf das System mit negativen Auswirkungen auf die Eigenschaften des Grundmaterials verursacht wird. Der Formschluss kann beispielsweise dadurch erzielt werden, dass das Versteifungselement vor seinem Einführen in den Hohlraum zusammengedrückt oder komprimiert wird und sich im Hohlraum entspannt. Im entspannten Zustand ist das Versteifungselement dann im Hohlraum verspannt. Alternativ oder zusätzlich kann das Versteifungselement vor dem Einschieben oder Einführen in den Hohlraum gegenüber einer Querträgertemperatur heruntergekühlt werden, wodurch sein Volumen sich verringert. Durch die nachträgliche Erwärmung auf die Temperatur des Querträgers kann sich das Versteifungselement innerhalb des Hohlraums derart ausdehnen, dass es radial gegen eine Innenwand des Hohlraums drückt.
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Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass das zumindest eine Versteifungselement zumindest abschnittsweise einen z-förmigen oder einen c-förmigen Querschnitt aufweist. Ein solcher Querschnitt erleichtert ein Zusammendrücken des Versteifungselements vor dem Einführen in den Hohlraum. Außerdem kann durch einen solchen Querschnitt Material des Versteifungselements eingespart werden, was in vorteilhafter Weise zu einer Gewichtsreduktion des Stoßfängersystems führt. Durch das gezielte abschnittsweise Anordnen eines z-förmigen oder eines c-förmigen Versteifungselements kann zudem gezielt lokal und bedarfsgerecht die Faltungsdynamik beziehungsweise das Deformationsverhalten der äußeren Wandung des Querträgers ergänzt und/oder beeinflusst werden.
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Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass das zumindest eine Versteifungselement zumindest abschnittsweise als ein Hohlkörper ausgebildet ist, wobei eine äußere Wandfläche des Hohlkörpers einer dem Hohlraum zugewandten Innenseite der äußeren Wandung zugewandt und zumindest abschnittsweise an der Innenseite abgestützt ist. Der Hohlkörper kann insbesondere ein geschlossener Hohlkörper sein, welcher in vorteilhafter Weise eine erhöhte Stabilität aufweist. Entlang des Hohlkörpers können Rippen und/oder Sicken angeordnet sein, wobei der Hohlkörper mit den Rippen und/oder Sicken abschnittsweise an der Innenseite der Wandung abgestützt sein kann. Mit anderen Worten kann es vorgesehen sein, dass der Hohlkörper nicht vollwandig in Kontakt mit der Innenseite steht. Hierdurch erhöht sich in vorteilhafter Weise ein zur Verfügung stehendes Deformationsvolumen oder ein Deformationsbereich zur Deformation der äußeren Wandung, bevor diese an ihrer Innenseite mit der äußeren Wandfläche des Hohlkörpers in Kontakt tritt. Mithilfe der Rippen und/oder Sicken kann der Hohlkörper zudem beim Einführen in den Hohlraum in vorteilhafter Weise geführt werden. Somit kann ein Verkanten des Hohlkörpers beim Einführen in den Hohlraum verhindert werden.
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Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass das zumindest eine Versteifungselement zumindest abschnittsweise eine geringere Steifigkeit aufweist als die äußere Wandung des Querträgers. Alternativ oder zusätzlich kann das zumindest eine Versteifungselement zumindest abschnittsweise eine höhere Steifigkeit aufweisen als die äußere Wandung des Querträgers. Alternativ oder zusätzlich kann das zumindest eine Versteifungselement zumindest abschnittsweise dieselbe Steifigkeit aufweisen wie die äußere Wandung des Querträgers. Mit anderen Worten kann eine Steifigkeit des Versteifungselements bedarfsgerecht und abschnittsweise jeweils in Bezug zur Steifigkeit der äußeren Wandung gewählt und angepasst werden. Dies kann beispielsweise über eine Wandstärke von äußerer Wandung und Versteifungselement und/oder durch eine entsprechende Materialwahl eines Wandungsmaterials und/oder eines Materials des Versteifungselements erzielt werden. Als mögliche Materialien kommen beispielsweise jegliche Art von Metallen (Aluminium, Stahl, Magnesium, ...), Kunststoffen (GFK, CFK, Aramid, ...) und organische Materialien (Holzleiste, Hanffaser, ...) in Frage.
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Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass das zumindest eine Versteifungselement zumindest abschnittsweise mit der äußeren Wandung stoffschlüssig verbunden ist. Beispielsweise kann das Versteifungselement entlang von punktförmigen Verbindungsabschnitten punktverschweißt mit der äußeren Wandung sein. Eine solche Punktverschweißung kann beispielsweise dort erfolgen, wo das Material des Versteifungselements und das Material der äußeren Wandung des Querträgers einander entsprechen. Das Versteifungselement und die äußere Wandung können alternativ oder zusätzlich kalt geschmiedet oder aneinander gestanzt sein. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise der bereits beschriebene Wärmeeinfluss auf das System mit negativen Auswirkungen auf die Eigenschaften des Grundmaterials (Wärmeschock) vermieden werden.
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Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Herstellen eines Stoßfängersystems für ein Kraftfahrzeug, wobei das Stoßfängersystem einen Querträger aufweist. Der Querträger ist in seiner Gebrauchsstellung am Kraftfahrzeug quer zu einer Fahrzeuglängsachse des Kraftfahrzeugs ausgerichtet und dazu ausgebildet, durch interne Deformation Stoßenergie aus einem Zusammenstoß des Kraftfahrzeugs mit einem kraftfahrzeugexternen Objekt aufzunehmen.
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In einem ersten Verfahrensschritt wird der Querträger bereitgestellt, wobei der Querträger zumindest abschnittsweise als ein Hohlprofil mit einem Hohlraum und einer den Hohlraum zumindest teilweise umschließenden äußeren Wandung ausgestaltet ist. In einem weiteren Verfahrensschritt wird zumindest ein zusätzliches Versteifungselement in den Hohlraum eingeschoben, wobei das Versteifungselement dazu ausgebildet ist, die interne Deformation infolge des Zusammenstoßes durch Zusammenwirken mit einem Deformationsverhalten der äußeren Wandung auf eine vorbestimmte tolerierte Deformation zu begrenzen. Wenn das Versteifungselement in den Hohlraum eingeschoben oder in diesem aufgenommen ist, wird es in einem weiteren Verfahrensschritt innerhalb des Hohlraums fixiert. Dies kann durch zumindest abschnittsweises Verschweißen des Versteifungselements mit der Wandung realisiert sein. Alternativ oder zusätzlich wird der Querträger mit dem darin aufgenommenen Versteifungselement derart verbogen, dass der Hohlraum mit dem eingeschobenen Versteifungselement zum Einklemmen des Versteifungselements in dem Hohlraum verformt wird. Wie bereits beschrieben, kann das Versteifungselement auch vor dem Einschieben zusammengedrückt oder während des Einschiebens zusammengedrückt in den Hohlraum eingeschoben werden und sich im Hohlraum entspannen, sodass es dann radial gegen die Innenseite der Wandung drückt.
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Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs beschrieben worden sind und umgekehrt. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.
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Die Erfindung betrifft außerdem ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Stoßfängersystem, insbesondere hergestellt gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet.
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Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen. Die Erfindung umfasst also auch Realisierungen, die jeweils eine Kombination der Merkmale mehrerer der beschriebenen Ausführungsformen aufweisen, sofern die Ausführungsformen nicht als sich gegenseitig ausschließend beschrieben wurden.
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Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
- 1 eine schematische Übersichtsdarstellung eines Stoßfängersystems;
- 2 eine schematische Detailansicht eines Querträgers eines Stoßfängersystems im Querschnitt; und
- 3 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Herstellen eines Stoßfängersystems.
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Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.
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1 zeigt ein Stoßfängersystem 10 für ein hier nicht dargestelltes Kraftfahrzeug. Das Stoßfängersystem 10 umfasst einen Querträger 12 sowie in der hier dargestellten Ausführungsform zwei sogenannte Crashboxen 14 zur Anbindung des Querträgers 12 an eine Trägerstruktur des Kraftfahrzeugs. Bei Gebrauchsstellung des Stoßfängersystems 10 oder des Querträgers 12 am Kraftfahrzeug ist der Querträger 12 quer zu einer Fahrzeuglängsachse des Kraftfahrzeugs ausgerichtet. Das Stoßfängersystem 10 kann dabei in einem rückwärtigen Bereich oder Heckbereich des Kraftfahrzeugs angeordnet sein oder auch in einem Frontbereich als Frontstoßfängersystem. Kommt es zu einem Zusammenstoß des Kraftfahrzeugs mit einem kraftfahrzeugexternen Objekt, so kann der Querträger 12 gemeinsam mit den Crashboxen 14 Stoßenergie aus dem Zusammenstoß durch interne Deformation aufnehmen. Hierdurch wird verhindert, dass die Trägerstruktur des Kraftfahrzeugs durch den Zusammenstoß beeinträchtigt wird. Die Deformation kann in nachteiliger Weise zur Folge haben, dass der Querträger 12 von dem Stoßfängersystem 10 abreißt oder anreißt.
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2 zeigt unter Bezugnahme auf die im Zusammenhang mit 1 gezeigten und beschriebenen Komponenten eine schematische Detailansicht des Querträgers 12 im Querschnitt. In der hier gezeigten Ausführungsform ist der Querträger 12 als ein Hohlprofil mit zwei Hohlräumen 16 oder Kammern ausgebildet. Jeder der Hohlräume 16 ist zumindest teilweise durch eine äußere Wandung 18 umschlossen. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist in den unteren Hohlraum 16 ein zusätzliches Versteifungselement 20 eingeschoben, wobei das Versteifungselement 20 hier als ein weiteres Hohlprofil ausgebildet ist, welches über radial angeordnete Rippen 22 an einer Innenseite 24 des unteren Hohlraums 16 abgestützt ist. Das Versteifungselement 20 ist dazu ausgebildet, derart mit einem Deformationsverhalten der äußeren Wandung zusammenzuwirken, dass die interne Deformation infolge des Zusammenstoßes auf eine vorbestimmte tolerierte Deformation begrenzt ist.
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3 zeigt unter Bezugnahme auf die im Zusammenhang mit den 1 und 2 bezeichneten und beschriebenen Komponenten eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Stoßfängersystems 10. In einem Schritt S1 wird der Querträger 12, der zumindest abschnittsweise als ein Hohlprofil mit einem Hohlraum 16 und einer den Hohlraum 16 zumindest teilweise umschließenden äußeren Wandung 18 ausgestaltet ist, bereitgestellt. In einem weiteren Schritt S2 wird zumindest ein zusätzliches Versteifungselement 20 in den Hohlraum 16 eingeschoben, wobei das Versteifungselement 20 dazu ausgebildet ist, derart mit einem Deformationsverhalten der äußeren Wandung 18 zusammenzuwirken, dass die interne Deformation infolge des Zusammenstoßes auf eine vorbestimmte tolerierte Deformation begrenzt ist. In einem Schritt S3 schließlich wird das Versteifungselement 20 innerhalb des Hohlraums 16 fixiert. Dies kann beispielsweise durch abschnittsweises Verschweißen des Versteifungselements 20 mit der äußeren Wandung 18 und/oder durch Verbiegen des Querträgers 12 derart erfolgen, dass der Hohlraum 16 mit dem eingeschobenen Versteifungselement 20 zum Einklemmen des Versteifungselements 20 in den Hohlraum 16 verformt wird.
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Insgesamt zeigen die Beispiele, wie mit Hilfe eines eingeschobenen Zusatzprofils in einen Querträger eines Crashmanagementsystems dieses lokal versteift werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 9300850 U1 [0004]
- DE 102004017636 A1 [0004]
