DE10327008B3

DE10327008B3 - Stoßfänger für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE10327008B3
Application number: DE10327008A
Authority: DE
Inventors: Achim Kröning; Hui Wang; Dariusz Straznikiewicz
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2003-06-12
Filing date: 2003-06-12
Publication date: 2005-01-13
Anticipated expiration: 2023-06-13
Also published as: FR2856023B1; FR2856023A1

Abstract

Ein Stoßfänger für ein Kraftfahrzeug besitzt einen quer zu den Längsträgern (7, 8) des Kraftfahrzeugrahmens festlegbaren Querträger (1), welcher als Hohlkammerprofil ausgebildet ist, bestehend aus einem im Querschnitt U-förmigen, zur Frontseite (2) offenen Schalenkörper (3) und einem die Frontseite (2) bildenden Schließblech (4). An den Endabschnitten (11, 12) des Querträgers (1) sind sich in Längsrichtung des Querträgers (1) erstreckende Sicken (18, 19) des einen Endabschnitts (11) des Schalenkörpers (3) und des anderen Endabschnitts (12) des Schalenkörpers (3) vorgesehen und besitzen eine voneinander abweichende Konfiguration. Auch die Konfiguration der Sicken (14, 15) im Schließblech (4) weicht voneinander ab.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stoßfänger für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Stoßfänger sind quer an Front und Heck eines Kraftfahrzeugs zwischen einer die Karosserie abschließenden Kunststoffverschalung und dem Rahmen des Kraftfahrzeugs angeordnet. Sie tragen dazu bei, dass die Fahrzeugstruktur bei einem Anprall mit geringer Geschwindigkeit keine Beschädigung davonträgt. Oft sind zwischen die Querträger und Längsträger noch Pralldämpfer, sogenannte Crashboxen geschaltet. Die Crashboxen absorbieren die aus einem Anprall resultierende Energie, indem diese in Verformungsarbeit umgewandelt wird.
Das vordere Stoßfängersystem eines Kraftfahrzeugs erlangt bezüglich heutiger Gesetzesanforderungen im Bereich des Low-Speed-Tests (bis 16 km/h) eine besondere Bedeutung, da das Deformationsverhalten des Stoßfängersystems entscheidend für das auftretende Schadensbild und die Schadenshöhe ist. Ein Stoßfänger mit einem Deformationselement ist dafür verantwortlich, dass die bei einem Low-Speed-Test eingesetzte Barriere oder das Pendel möglichst wenig in das Kraftfahrzeug eindringt, damit die Fahrzeugstruktur keine Beschädigungen davonträgt.
Optimale Bedingungen für die Energieaufnahme eines Stoßfängers liegen dann vor, wenn der Querträger als das zuerst getroffene Bauteil eine hohe Biegesteifigkeit aufweist und dementsprechend viel kinetische Energie aufnimmt. Im Stand der Technik sind Querträger von Stoßfängeranordnungen bekannt, die aus einem geschlossenen Hohlkammerprofil bestehen. Ein solches Hohlkammerprofil kann z.B. im Strangpressverfahren oder auch in Schalenbauweise aus miteinander verbundenen Blechschalen hergestellt sein. Die Tiefe des Querträgers hängt im wesentlichen von dem im Kraftfahrzeug zur Verfügung stehenden Bauraum ab und kann zu den Enden des Kraftfahrzeugs hin geringer werden ( DE 691 00 316 T2 ).

Um eine höhere Energieaufnahme eines Stoßfängers zu ermöglichen, ist es bekannt, in den Querträger zusätzliche Blechprofile einzubringen, so dass ein als Hohlkörper ausgebildeter Querträger mehrere sich in Längsrichtung des Querträgers erstreckende Kammern besitzt. Diese Kammern können auch nur in Teilabschnitten des Querträges vorgesehen sein, wie es z.B. in der WO 01/44018 A1 offenbart wird. Dort wird ein Stoßfänger für ein Kraftfahrzeug mit einem quer zu den Längsträgern des Kraftfahrzeugrahmens festlegbaren Querträger beschrieben, der als Hohlkammerprofil ausgebildet ist und sich in Längsrichtung des Querträgers erstreckende Hohlkammern sowie Sicken zwischen den Hohlkammern aufweist. Die Sicken sind an Endabschnitten des Querträgers ausgebildet, wobei die Tiefe der Sicken von ihren dem Mittelabschnitt zugewandten Enden ausgehend in Richtung der Enden des Querträgers zunimmt. Die Frontseite und die Rückseite des Querträgers sind im Sickengrund stoffschlüssig miteinander verbunden.

Aus der WO 02/38418 A1 ist ein Stoßfänger für ein Kraftfahrzeug mit einem quer zu den Längsträgern des Kraftfahrzeugrahmens festlegbaren Querträger bekannt. Der Querträger ist als Hohlkammerprofil ausgebildet, bestehend aus einem im Querschnitt U-förmigen, zur Frontseite offenen Schalenkörper und einem die Frontseite bildenden Schließblech. Innerhalb des Schließblechs als auch in den Endabschnitten des Schließblechs sind vertikal verlaufende Sicken ausgebildet.

Nachteilig bei den bekannten Bauarten ist, dass die grundsätzlich symmetrisch aufgebauten Stoßfänger ein relativ hohes Eigengewicht besitzen, das durch zusätzliche Bleche noch erhöht wird.

Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, einen Stoßfänger mit einem hinsichtlich der Steifigkeit und hinsichtlich des Festigkeitsverhaltens verbesserten Querträger zu schaffen, der bei möglichst geringem Materialeinsatz eine hohe Energieaufnahme ermöglicht, so dass das Deformationsverhalten zu einer möglichst geringen Schadenshöhe führt.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch einen Stoßfänger mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Der erfindungsgemäße Stoßfänger umfasst einen Querträger, der als Hohlkammerprofil ausgebildet ist. Der Querträger besteht aus einem im Querschnitt U-förmigen zur Frontseite offenen Schalenkörper und einem die Frontseite bildenden Schließblech, wobei an Endabschnitten des Querträgers sich in Längsrichtung des Querträgers erstreckende Sicken ausgebildet sind. Die insoweit bekannte Konstruktion zeichnet sich dadurch aus, dass die Sicken des einen Endabschnitts des Schalenkörpers und des anderen Endabschnitts des Schalenkörpers eine voneinander abweichende Konfiguration besitzen. Diese voneinander abweichende Konfiguration der Sicken führt dazu, dass das Deformationsverhalten des Stoßfängers unterschiedlich ist, je nachdem, ob ein Anprall auf der Fahrerseite oder auf der Beifahrerseite erfolgt. Die Fahrerseite wird nachfolgend als Crashseite des Kraftfahrzeugs bzw. des Stoßfängers bezeichnet, da ein Crashtest mit teilweiser Überdeckung in jedem Fall auf der Fahrerseite durchgeführt wird. In diesem Fall sind die Belastungen auf der Beifahrerseite des Kraftfahrzeugs bzw. des dort angeordneten Stoßfängers weniger stark.

Grundsätzlich wird bei der erfindungsgemäßen Bauweise in der Kombination aus einem Schalenkörper und einem Schließblech der Großteil der Verformungsenergie durch den hutförmigen Schalenkörper aufgenommen. Der Schalenkörper ist warmgeformt und kann eine größere Wanddicke als das Schließblech besitzen. Durch die Warmfertigung besitzt der Schalenkörper eine höhere Festigkeit als das Schließblech. Dadurch sind Sicken in dem Schalenkörper in der Lage, mehr Verformungsenergie aufzunehmen als entsprechende Sicken innerhalb des Schließblechs. Die Konfiguration der Sicken hat daher entscheidenden Einfluss auf das Deformationsverhalten des Querträgers. Die voneinander abweichende Konfiguration der Sicken kann durch unterschiedlichste geometrische Ausgestaltungen realisiert sein, die unter anderem Gegenstand der Unteransprüche sind.

Selbstverständlich beeinflusst auch die Konfiguration der Sicken in den Endabschnitten des Schließblechs das Verformungsverhalten des Querträgers, weshalb auch bei diesen Sicken eine voneinander abweichende Konfiguration vorgesehen sein kann (Patentanspruch 2). Hieraus ergibt sich ein hinsichtlich der Sicken unsymmetrischer Aufbau des erfindungsgemäßen Querträgers. Die gedachte Symmetrieebene wäre die Mittelhochebene des Kraftfahrzeugs.

Konkret können die Sicken des Schalenkörpers einen voneinander abweichenden Tiefenverlauf aufweisen (Patentanspruch 3). Das heißt die Sicken auf der Crashseite des Stoßfängers können zumindest abschnittsweise tiefer ausgeführt sein als auf der Beifahrerseite. Die Querschnittsgestaltung der Sicken richtet sich nach dem bei einem Kraftfahrzeug zu erwartenden Belastungsfall und wird anforderungsgerecht ausgelegt. Die Sicken können einen im wesentlichen U-förmigen oder auch im wesentlichen V-förmigen Querschnitt besitzen. Die Breite der Sicken kann über ihre Längserstreckung variieren.

Nach Patentanspruch 4 besitzen die Sicken des Schalenkörpers eine unterschiedliche Länge und/oder Breite. Die Länge der Sicken wird hierbei von den Enden des Querträgers bis zu ihrem dem Mittelabschnitt zugewandten Ende gemessen.

Grundsätzlich ist vorgesehen, dass die Tiefe der Sicken ausgehend von ihren dem Mittelabschnitt des Stoßfängers zugewandten Enden zunächst tendenziell zunimmt und anschließend in Richtung zu den Enden des Querträgers langsam abnimmt.

Nach Patentanspruch 5 weisen auch die Sicken des Schließblechs einen voneinander abweichenden Tiefenverlauf auf. Selbstverständlich kann auch die Länge und/oder Breite der Sicken des Schließblechs unterschiedlich sein (Patentanspruch 6).

In der einfachsten Bauform ist an den Endabschnitten jeweils eine etwa mittig, d.h. im Bereich der horizontalen Mittellängsebene des Querträgers angeordnete Sicke vorgesehen, so dass zwei getrennte Längskammern ausgebildet sind. Bei dieser Bauform wird der zwischen den Endabschnitten liegende Mittelabschnitt des Querträgers als Hohlkammerprofil mit nur einer Kammer in ein Zweikammersystem überführt. Selbstverständlich ist es auch denkbar, dass durch das Einbringen von mehr als zwei Längssicken auch mehr als zwei Längskammern an den Endabschnitten ausgebildet sind.

Der Querträger ist besonders günstig aus Stahlblech herstellbar. Selbstverständlich ist auch eine Fertigung aus anderen Materialien, wie z.B. aus Aluminium, geeignetem Kunststoff oder auch Hybridmaterialien möglich.

Zur Erhöhung der Biegesteifigkeit sind die jeweiligen Sicken zumindest bereichsweise miteinander verbunden. Dies kann in der Ausführungsform aus Stahlblech beispielsweise durch Punktschweißung erfolgen. Während bei einem in Hohlprofilbauweise, insbesondere bei einem in Schalenbauweise hergestellten Querträger, im allgemeinen eine stoffschlüssige Verbindung entlang der oberen und unteren Längskanten des Querträgers erfolgt, so dass sich ein im wesentlichen geschlossenes Hohlprofil ergibt, wird durch die zusätzliche Verbindung im Bereich einer Sicke eine wesentlich höhere Biegesteifigkeit erreicht als dies bei einem als Einkammersystem ausgestalteten Hohlprofil möglich ist. Die Verbindung der Sicken kann alternativ oder ergänzend zu den stoffschlüssigen Fügeverfahren grundsätzlich auch durch Formschluss erfolgen. Da die Sicken in vorteilhafter Weise am Sickengrund zumindest abschnittsweise miteinander verbunden sind, sind die Sickentiefen in den jeweiligen Endabschnitten aufeinander abgestimmt.

Die Tiefe der Sicken nimmt von ihren dem Mittelabschnitt des Stoßfängers zugewandten Enden ausgehend in Richtung der Enden des Querträgers zu. Die Tiefenzunahme erfolgt vorzugsweise stufenlos, so dass sich ein fließender Übergang von dem Tiefsten der Sicken bis zu dem Mittelabschnitt ergibt. Durch diese Bauweise werden sprunghafte Querschnittsveränderungen über die Längserstreckung des Querträgers und damit bei einer Beanspruchung des Querträgers auftretende Spannungsspitzen vermieden. Weil bei Sicken mit langsam zunehmender Tiefe nicht eine sofortige Teilung des Hohlraums in voneinander getrennte Längskammern erfolgt, findet auch kein sprunghafter Übergang von einem Einkammersystem auf ein Zweikammersystem statt. Auch hier ist der Übergang fließend.

Nicht nur die Sicken innerhalb des Schalenkörpers und innerhalb des Schließblechs können jeweils für sich betrachtet voneinander abweichen. Es ist im Rahmen der Erfindung selbstverständlich auch möglich, dass die Sicken des Schalenkörpers und des Schließblechs eines gemeinsamen Endabschnitts eine voneinander abweichende Konfiguration besitzen. Dies bezieht sich grundsätzlich auch auf die Anzahl der Sicken in den jeweiligen Endabschnitten (Patentanspruch 7).

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Sicke eines Endbereichs des Schalenkörpers in einem Anbindungsbereich an den Längsträger mit einer Montageöffnung versehen (Patentanspruch 8). Die Steifigkeit des Querträgers soll in der die Montageöffnung tragenden Hälfte des Querträgers dabei niedriger sein als in der anderen Hälfte, die keine entsprechende Montageöffnung in der Sicke des Schalenkörpers aufweist. Die Montageöffnung dient zur Positionierung einer Abschleppbuchse. Es handelt sich bei diesem Endabschnitt mit der Abschleppbuchse um die Abschleppseite bzw. Beifahrerseite des Querträgers, an welcher zur Erfüllung der Crashtest-Vorgaben gegebenenfalls eine weniger hohe Steifigkeit ausreichend ist als in der anderen Hälfte, d.h. der Crashseite. Bei dieser Ausgestaltung ist jedoch zu berücksichtigen, dass das geringere Maß an Biegesteifigkeit des Schalenkörpers durch eine in den Querträger eingesetzte Abschleppbuchse zumindest teilweise kompensiert werden kann. Bei der Montage des erfindungsgemäßen Stoßfängers wird die Abschleppbuchse innenseitig, d.h. auf der dem Schließblech zugewandten Seite des Schalenkörpers fixiert. Anschließend wird das Schließblech mit dem Schalenkörper verbunden. In diesem Zusammenhang ist nach Anspruch 9 vorgesehen, dass die Breite der Sicke des Schalenkörpers im Bereich der Montageöffnung vergrößert ist, um eine hinreichende Anlage-und Verbindungsfläche für die Abschleppbuchse zu schaffen.

Wichtig ist auch, dass im Schließblech des Endbereichs der Abschlepp- bzw. Beifahrerseite eine Durchgangsöffnung vorgesehen ist, die fluchtend mit der Montageöffnung in der Sicke des Schalenkörpers angeordnet ist und dass dabei das Schalenprofil und das Schließblech im Umgebungsbereich der Durchgangsöffnung und der Montageöffnung im Abstand zueinander verlaufen. Hierdurch wird eine Gehäusestruktur um die Abschleppbuchse herum geschaffen. Es ist dabei von Vorteil, wenn der Abstand zwischen der Montageöffnung und der Durchgangsöffnung maximal ist, um auf diese Weise die bei schräger Beanspruchung der Abschlepphülse in den Schalenkörper bzw. das frontseitige Schließblech eingeleiteten Kräfte aufzufangen.

Damit die von der Abschlepphülse in den Querträger eingeleiteten Kräfte von dem Schließblech optimal aufgenommen werden können, ist nach Anspruch 11 vorgesehen, dass die Sicke im Schließblech von der Durchgangsöffnung unterbrochen und beiderseits der Durchgangsöffnung fluchtend fortgeführt ist. "Unterbrochen" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Tiefe der Sicke in Richtung zur Durchgangsöffnung abnimmt oder sogar gegen Null geht. Wesentlich ist weiterhin, dass die die Durchgangsöffnung und die Montageöff nung aufnehmenden Sicken des Schalenkörpers und des Schließblechs an den äußeren Enden des Stoßfängers miteinander verbunden sind. Bei der Verbindung kann es sich um eine Punktschweißung handeln. Selbstverständlich sind auch formschlüssige Verbindungen oder klebetechnische Verbindungen möglich. Entscheidend ist, dass eine Relativbewegung des Schließblechs gegenüber dem Schalenkörper ausgeschlossen ist und dass der Querträger im Bereich der Durchgangsöffnung eine hinreichende Verwindungssteifigkeit besitzt.

Die Abschlepphülse ragt aus der Durchgangsöffnung heraus bzw. durchsetzt diese (Patentanspruch 14). Die Abschlepphülse kann direkt mit dem Schließblech verschweißt sein. Es ist im Rahmen der Erfindung aber auch möglich, dass über die Abschlepphülse ein Verstärkungsblech mit einer die Abschlepphülse aufnehmenden Bohrung gestülpt wird, das zum einen mit der Abschlepphülse und zum anderen mit dem Schließblech verbunden wird. Die Verbindung erfolgt stoffschlüssig, d.h. bei metallischen Bauteilen vorzugsweise schweißtechnisch. Bei dieser Konfiguration wirkt die Abschleppbuchse wie eine aussteifende Säule innerhalb des sie umgebenden gehäuseartigen Hohlraums des Querträgers. Diese gehäuseartige Ausgestaltung des Querträgers zusammen mit der eingesetzten Abschlepphülse und der reduzierten Beigesteifigkeit durch weniger ausgeprägte Sicken auf der Abschleppseite bzw. Beifahrerseite ergänzen sich hinsichtlich der Gesamtbiegesteifigkeit des Querträgers in positiver Weise. Da die Sicken auf der Crashseite entsprechend tief ausgebildet sind und dadurch eine hohe Biegesteifigkeit gegeben ist und weil auf der Abschleppseite diese hohe Biegesteifigkeit nicht allein durch den Schalenkörper bzw. durch den Schalenkörper in Kombination mit dem Schließblech aufgebracht werden muss, besteht die Möglichkeit, die Materialstärke für den Schalenkörper und/oder das Schließblech zu reduzieren, so dass der Stoßfänger insgesamt leichter und materialsparender ausgebildet sein kann, ohne dass das Energieaufnahmevermögen insgesamt reduziert wird. Bei gleichbleibender Materialstärke ist die Biegesteifigkeit gegenüber vergleichbaren Bauformen erhöht.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Querträger für einen Stoßfänger in perspektivischer Ansicht in Blickrichtung auf das Schließblech;
2 in perspektivischer Ansicht den Querträger der 1 in Blickrichtung auf den Schalenkörper;
3 den Querträger der 1 und 2 in der Frontansicht;
4 einen Endabschnitt des Querträgers in vergrößerter Darstellung in Frontansicht;
5 den Endabschnitt der 4 in rückwärtiger Ansicht;
6 einen Schnitt durch den Querträger der 3 entlang der Linie VI-VI;
7 einen Schnitt durch den Querträger der 3 entlang der Linie VII-VII;
8 einen Schnitt durch den Querträger der 3 entlang der Linie VIII-VIII;
9 einen Schnitt durch den Querträger der 3 entlang der Linie IX-IX;
10 die Tiefe T1 der Sicken im Schließblech aufgetragen über die Messpunkte M1 bis M16 und
11 die Tiefe T2 der Sicken im Schalenkörper aufgetragen über die Messpunkte M1' bis M13'.
Die 1 zeigt einen Querträger 1 eines nicht näher dargestellten Stoßfängers für ein Kraftfahrzeug in perspektivischer Ansicht von vorn, also in Blickrichtung auf das nicht näher dargestellte Kraftfahrzeug. Der Querträger 1 ist als Hohlkammerprofil gestaltet mit einem zur Frontseite 2 hin offenen Schalenkörper 3. Die Frontseite 2 ist von einem Schließblech 4 gebildet, das entlang seiner Längskanten 5, 6 stoffschlüssig mit dem Schalenkörper 3 zu dem Querträger 1 verbunden ist. Sowohl der Schalenkörper 3 als auch das Schließblech 4 bestehen aus Stahlblech. Sie sind über Punktschweißungen miteinander verbunden. Der Querträger 1 erstreckt sich zwischen schematisch angedeuteten Längsträgern 7, 8 des Kraftfahrzeugs, wobei der die Rückseite 9 des Querträgers 1 bildende Schalenkörper 3 in nicht näher dargestellter Weise an den Stirnenden der Längsträger 7, 8 festgelegt ist.
Der Querträger 1 ist bezüglich seiner mittleren Vertikalebene VE unsymmetrisch aufgebaut. Er gliedert sich in einen Mittelabschnitt 10 und sich hieran anschließende in Richtung auf die Längsträger 7, 8 erstreckende Endabschnitte 11, 12 (1 bis 3). Der Querträger 1 ist frontseitig im Mittelabschnitt 10 mit zwei im wesentlichen rechteckig konfigurierten im Abstand zueinander angeordneten Aussparungen 13 versehen, wobei die Kanten der Aussparungen 13 zum Schalenkörper 3 weisend eingestülpt sind. Die Endabschnitte 11, 12 des Querträgers 1 zeichnen sich durch Sicken 14, 15 aus, die sich mit zunehmender Tiefe von dem Mittelabschnitt 10 ausgehend in Richtung der Enden 16, 17 des Querträgers 1 erstrecken. Die Sicken 14, 15 befinden sich im Bereich der Mittellängsebene MLE und befinden sich daher auf gleichem Höhenniveau wie Sicken 18, 19 in dem Schalenkörper 3 (2).
Die Unsymmetrie des Querträgers 1 bezüglich der mittleren Vertikalebene VE ergibt sich unter anderem aus der voneinander abweichenden Konfiguration der Sicken 18, 19 im Schalenkörper 3. Ein weiterer konfigurativer Unterschied zwischen den Endabschnitten 11, 12 besteht darin, dass an dem Endabschnitt 11 eine Abschlepphülse 20 vorgesehen ist, die ein Verstärkungsblech 21 durchsetzt und mit diesem verschweißt ist. Das Verstärkungsblech 21 ist frontseitig des Schließblechs 4 angeordnet und mit diesem verschweißt. Die Abschlepphülse 20 erstreckt sich durch das Innere des Querträgers 1 bis zum Schalenkörper 3 und ist hier im Bereich einer Montageöffnung 20 in der Sicke 18 des Schalenkörpers 3 mit diesem verschweißt. Eine derartige Montageöffnung 20 bzw. eine korrespondierende Durchgangsöffnung 23 (4) im Schalenkörper 3 ist an dem anderen Endabschnitt 12 nicht vorgesehen.
Aus den 3 und 4 ist erkennbar, dass die Sicke 14 beiderseits der Abschlepphülse 20 fluchtend fortgeführt wird. Die Tiefe des dem Mittelabschnitt 10 zugewandten Bereichs der Sicke 14 nimmt jedoch bis zu der Abschlepphülse 20 bzw. der die Abschlepphülse 20 aufnehmenden Durchgangsöffnung 23 hin ab und geht sogar gegen Null. Das heißt, dass das Verstärkungsblech 21 im unmittelbaren Umgebungsbereich der Durchgangsöffnung 23 quasi mit dem Sickengrund 43 in Kontakt steht. Im weiteren Verlauf zu dem Ende 17 hin nimmt die Tiefe der Sicke 14 dann wieder zu, bis sie endseitig flach ausläuft. Wichtig ist, dass das Schließblech 4 und der Schalenkörper 3 über zumindest einen Schweißpunkt 42 endseitig der Sicke 14 miteinander verbunden sind. Es wird des Weiteren deutlich, dass der Sickengrund 43 der Sicke 14 nicht über seine gesamte Längserstreckung konstant ist, sondern in Richtung zur Durchgangsöffnung 23 hin jeweils kontinuierlich breiter wird, wobei sich die Breite etwa verdoppelt. Die Breite des Sickengrunds 43 des endseitige Längenabschnitts der Sicke 14 nimmt zum Ende 17 hin ab.
Die 2 und 5 zeigen, dass die Breite B2 der Sicke 18 und des Sickengrunds 44 im Bereich der Montageöffnung 22 ebenfalls vergrößert ist. Eine entsprechende Breitenänderung der Sicke 18 ist bei der Sicke 19 an dem anderen Endabschnitt 12 nicht gegeben (2). Ebenso wie im Umgebungsbereich der Durchgangsöffnung 23 nimmt die Breite B2 des Sickengrunds 44 kontinuierlich in Richtung auf die Montageöffnung 22 hin zu und entsprechend zum Ende 17 hin wieder ab. Über ihre Längserstreckung nimmt die Breite B2 des Sickengrunds 44 um mehr als das Doppelte zu.
Die Breite der Sicken 14, 15, 18, 19 kann im Bereich der Vorderseite 2 bzw. der Rückseite 9 bedingt durch die unterschiedlichen Tiefen variieren. Fertigungstechnisch bedingt sind die Flanken der Sicken 14, 15, 18, 19 leicht V-förmig angeordnet, so dass mit zunehmender Tiefe der Sicken 14, 15, 18, 19 auch die Breite in deren Mündungsbereich zunimmt. Ebenso variieren die Radien im Übergangsbereich von den Sicken 14, 15, 18, 19 zu der Frontseite 2 bzw. der Rückseite 9. Der differenzierte Tiefenverlauf der Sicken 14, 15, 18, 19, 33 in Kombination mit den unterschiedlichen Radien führt zu einer hohen Biegesteifigkeit des erfindungsgemäßen Querträgers 1. Die Sicken 14, 15 im Schließblech 4 des Querträgers 1 gliedern die Endabschnitte 11, 12 in eine obere Längskammer 26 und eine untere Längskammer 27.
Die Vertikalschnitte durch den Querträger 1, wie sie in den 6 bis 8 dargestellt sind, zeigen, dass der Querträger 1 bei dem in 6 dargestellten Schnitt durch die mittlere Vertikalebene VE im wesentlichen rechteckig konfiguriert ist, wobei der Schalenkörper 3 einen geraden, die Rückseite 9 bildenden Steg 28 besitzt, an den sich gegenüberliegende Schenkel 29 anschließen, die sich in Richtung zur Frontseite 2 des Querträgers 1 erstrecken. An die Schenkel 29 schließen sich voneinander weg weisende, das heißt jeweils nach außen ausgestellte Flanschleisten 30 an, an denen das Schließblech 4 schweißtechnisch festgelegt ist. Im oberen Schenkel 29 sowie im oberen Bereich des Schließblechs 4 ist jeweils eine Bohrung 31 angeordnet.
Der Vertikalschnitt der 7 zeigt nun, dass das ursprüngliche Rechteckprofil des Querträgers 1 in eine obere Längskammer 26 und eine untere Längskammer 27 übergegangen ist. Dies resultiert daraus, dass die Sicke 15 im Schließblech 4 und die Sicke 19 im Schalenkörper 3 so tief in den Schalenkörper 3 und in das Schließblech 4 eingezogen sind, dass sie sich mit ihren einander zugewandten Flächen kontaktieren. Die Sicken 15, 19 sind über Punktschweißung 32 miteinander verbunden. Die Sicke 15 im Schließblech 4 ist in diesem Längenabschnitt des Querträgers 1 deutlich tiefer ausgebildet als die korrespondierende Sicke 19 im Schalenkörper 3. Die Tiefe T1 der Sicke 15 im Schließblech 4 ist von der ebenen Frontseite 2 bis zum Tiefsten der Sicke 15 gemessen. Ebenso wird die Tiefe T1 der Sicke 19 von der ebenen Rückseite 9 des Schalenkörpers 3 bis zum Tiefsten der Sicke 19 gemessen. Aus 7 ist ferner erkennbar, dass eine weitere Sicke 33 im Bereich der unteren Längskante 6 vorgesehen ist. Die Tiefe dieser Sicke 33 ist in der dargestellten Schnittebene relativ gering und nimmt im weiteren Verlauf in Richtung zu dem Ende 16 des Querträgers 1 hin zu (3). Auch im Bereich dieser Sicke 33 ist das Schließblech 4 mit der Flanschleiste 30 über Punktschweißung 34 miteinander verbunden.
Der Schnitt entlang der Linie VIII-VIII, wie er in 8 dargestellt ist, zeigt zum einen, dass die quer zur Bildebene gemessene Gesamttiefe T des Querträgers 1 im Anbindungsbereich kleiner ist als im Mittelabschnitt 10 des Querträgers. Grundsätzlich nimmt die Gesamttiefe T zu den Enden 16, 17 des Querträgers hin ab. Dies wird insbesondere aus den 1 und 2 deutlich. Die Gesamttiefe T des Querträgers 1 wird in den Anbindungsbereichen 24, 25 auf die Blechdicke des Schalenkörpers 3 und des Schließblechs 4 zurückgeführt. Das heißt, die Enden 16, 17 des Querträgers 1 laufen gewissermaßen spitz zu. Dies ist darauf zurückzuführen, dass der Querträger 1 in seiner Längserstreckung gekrümmt ausgeführt ist, während die Anlageflächen 35, 36 der Anbindungsbereiche 24, 25 an die Längsträger 7, 8 angepasst sind. Die Anlageflächen 35, 36 stehen in den Anbindungsbereichen 24, 25 im spitzen Winkel zu dem Schließblech 4.
Aus 8 ist erkennbar, dass der Unterschied zwischen der Tiefe T1 der Sicke 15 und der Tiefe T2 der Sicke 19 bedeutend kleiner geworden ist als im Bereich des Vertikalschnitts entlang der Linie VII-VII (7). Allerdings hat die Tiefe der Sicke 33 entlang der unteren Längskante 6 des Querträgers 1 wesentlich zugenommen. Die Tiefe T3 der Sicke 33 entspricht in dieser Querschnittsebene im wesentlichen der Tiefe T1 der Sicke 15.
Die untere Längskammer 27 ist in dieser Querschnittsebene zur Frontseite 2 als auch zur Rückseite 9 hin offen. Eine Bohrung 37 im Schalenkörper 3 korrespondiert mit einer im Durchmesser größeren Bohrung 38 im Schließblech 4.
Aus 3 wird deutlich, dass in der oberen Längskammer 26 ebenfalls Bohrungen 37, 38 innerhalb der Anbindungsbereiche 24, 25 vorgesehen sind. Aus der Frontansicht der 3 ist erkennbar, dass die in dem Mittelabschnitt 10 in vertikaler Bildebene gemessene Breite B des Querträgers 1 etwa so lange konstant ist, bis die Sicken 14, 15 beginnen. Während die an den Sicken 14, 15 ausgebildeten Radien 39 in Richtung zu den Enden 16, 17 anfänglich zunehmen, nimmt in diesem Bereich die Breite B des Querträgers 1 auf die Breite B1 durch einen fließenden Übergang ab. Die Breitenabnahme erfolgt hierbei lediglich an der in der Bildebene oberen Längskante 5 des Querträgers 1. Die Breite B1 bleibt im Bereich des Längenabschnitts L des Querträgers 1 konstant. Der Längenabschnitt L erstreckt sich etwa bis zum Beginn der Sicken 33 an der unteren Längskante 6 des Querträgers 1. Mit Beginn dieser randseitigen Sicken 33 nimmt die Breite des Querträgers 1 bis zu einem Maximalwert B3 über einen fließenden Übergang kontinuierlich zu. Die Breite B3 in den Anbindungsbereichen 24, 25 ist größer als die Breite B im Mittelabschnitt 10 des Querträgers. Die Breite B3 ist maximal im Bereich der Abschlepphülse 20 und im Bereich der Bohrungen 37, 38 in der unteren Längskammer 27, da sich die Längsachsen der Bohrungen 37, 38 sowie der Abschlepphülse 20 einschließlich der Durchgangsöffnung 23 und der Montageöffnung 22 in der gleichen Querebene befinden. Die Breite des Querträgers 1 nimmt im Anschluss an die maximale Breite B3 zu den Enden 16, 17 hin ab. Einerseits weil die in der Bildebene 3 jeweils unteren Eckbereiche 40, 41 der Querträgers 1 abgeschrägt konfiguriert sind, das heißt, dass von der unteren Längskante 6 eine etwa 45°-Abschrägung bis zu den Sicken 14, 15 erfolgt. Auch im Bereich der oberen Längskante 5 ist die Breite durch einen abgestuften Übergang reduziert, wobei jedoch die obere Längskammer 28 gerade ausläuft und nicht durch eine 45°-Abschrägung, wie in den unteren Eckbereichen 40, 41.
Aus 2 ist noch erkennbar, dass die Tiefe der Sicke 18 in dem Schalenkörper 13 ausgehend vom Mittelabschnitt 10 ebenfalls zunächst zunimmt und mit Beginn des Anbindungsbereichs 24 zunächst abnimmt und innerhalb des Anbindungsbereichs im wesentlichen mit konstanter Tiefe fortgeführt wird, bis auch hier die Sicke 18 flach ausläuft. Im Unterschied hierzu nimmt die Tiefe der Sicke 19 am anderen Endabschnitt 12 des Schließblechs 4 ausgehend vom Mittelabschnitt 10 ebenfalls kontinuierlich zu und nimmt von einem Maximalwert in einem fließenden Übergang ebenso kontinuierlich ab, ohne dass bei Beginn des Anbindungsbereichs 25 eine stufenartige Veränderung der Tiefe stattfindet.
Die 9 zeigt den erfindungsgemäßen Querträger 1 im Längsschnitt durch seine Mittellängsebene MLE. Der die Abschlepphülse aufnehmende Längenabschnitt befindet sich in der Bildebene rechts. In dieser Darstellung des Querträgers 1 wird die voneinander abweichende Gestaltung der Endabschnitte 11, 12 besonders deutlich. Die Sicken 14, 15 im Schließblech beginnen im gleichen Abstand L2 + 100 mm von der mittleren Vertikalebene VE. Die Sicken 18, 19 im Schalenkörper 3 beginnen ebenfalls im gleichen Abstand L1 + 100 mm von der mittleren Vertikalebene VE, wobei L1 größer ist als L2. Das heißt die Sicken 18, 19 im Schalenkörper 3 sind kürzer als die Sicken 14, 15 im Schließblech 4. In 9 sind im gleichmäßigen Abstand zueinander mehrere in x-Richtung verlaufende Bezugslinien eingezeichnet, auf denen Messpunkte M1 bis M16 und M1' bis M13' liegen. An den Messpunkten M1 bis M16 bzw. M1' bis M13' wird jeweils die Tiefe T1 der Sicken 14, 15 im Schließblech 4 bezogen auf die Frontseite 2 und die Tiefe T2 der Sicken 18, 19 im Schalenkörper 3 bezogen auf die Rückseite 9 gemessen. Die jeweiligen Messpunkte sind durch Kreuze auf den Bezugslinien gekennzeichnet.
In der 10 ist die Tiefe T1 der Sicken 14, 15 im Schließblech 4 an den Messpunkten M1 bis M16 in Millimeter dargestellt. Der Messpunkt M1 bezeichnet das innenliegende Ende der Sicken 14, 15. Der Messpunkt M16 liegt jeweils am äußeren Ende 16, 17. Die durchgezogene Linie zeigt die Tiefe T1 der Sicke 14 auf der Abschleppseite bzw. im Endabschnitt 11. Mit unterbrochener Linie ist die Tiefe T1 der Sicke 15 des anderen Endabschnitts 12 dargestellt. Es wird deutlich, dass bei einem zunächst gleichförmigen Tiefenverlauf der beiden Sicken 14, 15 nach dem Erreichen eines Maximums Abweichungen auftreten und sich die Kurven zum Ende hin wieder annähern. Knickpunkte in den Kurvenverläufen sind auf die geringe Anzahl von Messpunkten zurückzuführen und treten in der Praxis nicht auf. Da das mathematische Integral der mit durchgezogener Linie eingezeichneten Kurve kleiner ist als das der anderen Kurve lässt sich grundsätzlich sagen, dass die in dieser Form ausgedrückte Gesamtiefe der Sicke 15 im Endabschnitt 12 größer ist als im Endabschnitt 11. Bei gleicher Länge der Sichen 14, 15 ist die Gesamttiefe ein Maß für die Biegsteifigkeit des Querträgers 1.
In der 11 ist die Tiefe T2 der Sicken 18, 19 im Schalenkörper 3 an den Messpunkten M1' bis M13' in Millimeter dargestellt. Der Messpunkt M1 bezeichnet das innenliegende Ende der Sicken 18, 19 und der Messpunkt M13' liegt am jeweils äußeren Ende 16, 17. Die durchgezogene Linie zeigt die Tiefe T2 der Sicke 18 auf der Abschleppseite bzw. im Endabschnitt 11. Mit unterbrochener Linie ist die Tiefe T2 der Sicke 19 des anderen Endabschnitts 12 dargestellt. Auch hier wird deutlich, dass nach einem zunächst gleichförmigen Tiefenverlauf der beiden Sicken 18, 19 nach dem Erreichen des Messpunkts M7 Abweichungen auftreten und sich die Kurven zum Ende hin wieder annähern. Knickpunkte in den Kurvenverläufen sind auch hier auf die geringe Anzahl von Messpunkten zurückzuführen und treten in der Praxis weiderum nicht auf. Auch im Schalenkörper 3 sind die Biegesteifigkeiten der Endabschnitte 11, 12 unterschiedlich.

1: Querträger
2: Frontseite v. 1
3: Schalenkörper v. 1
4: Schließblech v. 1
5: Längskante v. 4
6: Längskante v. 4
7: Längsträger
8: Längsträger
9: Rückseite v. 1
10: Mittelabschnitt v. 1
11: Endabschnitt v. 1
12: Endabschnitt v. 1
13: Aussparung
14: Sicke v. 11
15: Sicke v. 12
16: Ende v. 1
17: Ende v. 1
18: Sicken in 3
19: Sicken in 3
20: Abschlepphülse
21: Verstärkungsblech
22: Montageöffnung
23: Durchgangsöffnung
24: Anbindungsbereich
25: Anbindungsbereich
26: obere Längskammer
27: untere Längskammer
28: Steg
29: Schenkel
30: Flanschleiste
31: Bohrung
32: Punktschweißung
33: Sicke
34: Punktschweißung
35: Anlagefläche
36: Anlagefläche
37: Bohrung
38: Bohrung
39: Radius v. 14
40: Eckbereich v. 11
41: Eckbereich v. 12
42: Schweißpunkt
43: Sickengnand
44: Sickengrund
B: Breite
B1: Breite
B2: Breite
B3: Breite
L: Längenabschnitt
L1: Abstand
L2: Abstand
M1'–M16': Messpunkte
M1'–M13': Messpunkte
MLE: Mittellängsebene
T1: Tiefe
T2: Tiefe
T3: Tiefe
VE: Vertikalebene

Claims

Stoßfänger für ein Kraftfahrzeug mit einem quer zu den Längsträgern (7, 8) des Kraftfahrzeugrahmens festlegbaren Querträger (1), welcher als Hohlkammerprofil ausgebildet ist, bestehend aus einem im Querschnitt U-förmigen, zur Frontseite (2) offenen Schalenkörper (3) und einem die Frontseite (2) bildenden Schließblech (4), wobei an Endabschnitten (11, 12) des Querträgers (1) sich in Längsrichtung des Querträgers (1) erstreckende Sicken (18, 19) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicken (18, 19) des einen Endabschnitts (11) des Schalenkörpers (3) und des anderen Endabschnitts (12) des Schalenkörpers (3) eine voneinander abweichende Konfiguration besitzen.
Stoßfänger nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Sicken (14, 15) in den Endabschnitten (11, 12) des Schließblechs (4) eine voneinander abweichende Konfiguration besitzen.
Stoßfänger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicken (18, 19) des Schalenkörpers (3) einen voneinander abweichenden Tiefenverlauf aufweisen.
Stoßfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge und/oder Breite der Sicken (18, 19) des Schalenkörpers (3) unterschiedlich ist.
Stoßfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicken (14, 15) des Schließblechs (3) einen voneinander abweichenden Tiefenverlauf aufweisen.
Stoßfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge und/oder Breite der Sicken (18, 19) des Schließblechs (4) unterschiedlich ist.
Stoßfänger nach eine der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicken (14, 15, 18, 19) des Schalenkörpers (3) und des Schließblechs (4) eines Endabschnitts (11, 12) eine voneinander abweichende Konfiguration besitzen.
Stoßfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicke (18) eines Endbereichs (11) des Schalenkörpers (3) in einem Anbindungsbereich (24) an den Längsträger (8) mit einer Montageöffnung (22) versehen ist, wobei Steifigkeit des Querträgers (1) in dieser Hälfte des Querträgers (1) niedriger ist als in der anderen Hälfte.
Stoßfänger nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Sicke (18) des Schalenkörpers (3) im Bereich der Montageöffnung (22) vergrößert ist.
Stoßfänger nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Schließblech (4) eines Endbereichs (11) eine Durchgangsöffnung (23) vorgesehen ist, die fluchtend mit der Montageöffnung (22) in der Sicke (18) des Schalenkörpers (3) angeordnet ist, wobei der Schalenkörper (3) und das Schließblech (4) im Umgebungsbereich der Durchgangsöffnung (23) und der Montageöffnung (22) im Abstand zueinander verlaufen.
Stoßfänger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicke (14) im Schließblech (4) von der Durchgangsöffnung (23) unterbrochen ist und beiderseits der Durchgangsöffnung (23) fluchtend fortgeführt ist.
Stoßfänger nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die die Durchgangsöffnung (23) und die Montageöffnung (22) aufnehmenden Sicken (14, 18) an dem äußeren Ende (17) des Querträgers (1) miteinander verbunden sind.
Stoßfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass an den Endabschnitten (11, 12) zusätzliche randseitig angeordnete Sicken (33) vorgesehen sind, wobei der Schalenkörper (3) mit dem Schließblech (4) im Bereich dieser Sicken (33) verbunden ist.
Stoßfänger nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine die Durchgangsöffnung (23) durchsetzende und sich bis zur Montageöffnung (22) erstreckende Abschlepphülse (20) mit dem Schalenkörper (3) und zumindest mittelbar mit dem Schließblech (4) verbunden ist.