AT5755U1 - Leichtbauträger für stossfänger - Google Patents

Abstract

Ein Leichtbauträger für einen Stoßfänger wird von einem Strangpressprofil mit mehreren Kammern gebildet. Um ein Profil zu schaffen, das bei geringstem Gewicht allen statischen Anforderungen genügt, sich einfach biegen lässt und den Eigenschaften einer Magnesiumlegierung, angepasst ist, besteht das Profil (1) aus vier ein gleichschenkeliges Trapez bildenden Wänden (2,3,5,6) und zwei Stegen (7,8) welche Stege im Inneren des Trapezes parallel zu den die Schenkel des Trapezes bildenden Wänden (5,6) und ebenfalls symmetrisch angeordnet sind und ist das Profil (1) aus einer Magnesium-Knetlegierung hergestellt.

Description

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  Die Erfindung handelt von einem Leichtbauträger für die Stossfänger von Kraftfahrzeugen, gebildet von einem Strangpressprofil mit mehreren Kammern. Die Leichtbauträger können selbst Stossfänger sein, oder einen vorgelagerten Stossfänger oder, allgemeiner, Frontteil über die Fahrzeug- breite unterstützten. 



  An derartige Träger werden für Sparsamkeit, Ästethik und Sicherheit immer höhere Anforderungen gestellt. Sie sollen einerseits ein möglichst geringes Gewicht haben und leicht in die von den Stilisten gewünschte Form bringbar sein, andererseits sollen sie verschiedenen hohen Festig- keitsanforderungen genügen : Biegesteifigkeit, Torsionssteifigkeit, Ener- gieaufnahme und Verformungsweg im Kollisionsfall. Dabei ist aus Grün- den der Sicherheit und der Reparaturkosten für die verschiedenen Verfor- mungsarten ein reproduzierbarer Übergang bei einer bestimmten Kolli- sionsgeschwindigkeit und eine bestimmte zeitliche Reihenfolge ange- strebt. Ausserdem soll die Verbindung des Trägers mit dem Fahrzeug- körper über weitere verformbare Elemente einen günstigen Kraftfluss ergeben. 



  Aus der US PS 5,340,178 ist ein derartiger Träger bekannt. Es ist sogar erwähnt, dass er aus Aluminium, Magnesium oder   @  bestehen kann. kusslstoff 

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Sein Profil ist im Wesentlichen rechteckig, mit zwei abgeflachten Kanten und hat eine S-förmige Verstärkungsrippe. Das Profil ist jedoch insgesamt für die Anbindung an den Fahrzeugkörper und für das Biegen in der Fertigung schlecht geeignet. Das Biegen des Trägers in die gewünschte Form muss unter Innenhochdruck oder mit Kerneinsatz erfolgen, weil sich sonst die Wand in der Zugzone und die S-förmige Verstärkungsrippe zu stark verformen. 



  Dazu kommt, dass das Profil den von Aluminium und Plastik stark abweichenden Eigenschaften von Magnesium-Legierungen nicht angepasst ist. 



  Letztere haben einen kleineren Elastizitätsmodul und wegen ihrer hexagonalen Gitterstruktur eine geringere strukturelle Steifigkeit und zeigen ein anderes Verformungsverhalten. Bei der Verformung bei Raumtemperatur (die alleine schon aus Kostengründen vorzuziehen ist) kann ein Abgleiten nur in der Basisebene des sechseckigen Grundgitters in drei Gleitrichtungen erfolgen. Die Verformungen in der nicht unterstützten Zugzone wären bei diesem Verformungsverhalten zu gross und würden zum Bruch des Trägers führen. 



  Es ist daher Ziel der Erfindung, ein Profil eines gattungsgemässen Trägers zu entwickeln, das bei geringstem Gewicht allen statischen und dynamischen Anforderungen genügt, sich bei der Fertigung einfach biegen lässt und den besonderen Eigenschaften des Werkstoffes, einer Magnesiumlegierung, angepasst ist. 



  Erfindungsgemäss wird das dadurch erreicht, dass das Profil aus vier ein gleichschenkeliges Trapez bildenden Wänden und zwei Stegen besteht, welche Stege im Inneren des Trapezes parallel zu den die Schenkel des 

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 Trapezes bildenden Wänden und ebenfalls symmetrisch angeordnet sind und dass das Profil aus einer Magnesium-Knetlegierung hergestellt ist. 



  Die Trapezform begünstigt die Torsion des Trägers, vor allem, wenn die längere der parallelen Trapezseiten die einem Stoss direkt ausgesetzte ist. 



  Das verbessert auch die Anbindung an den Fahrzeugkörper mit der kürzeren der parallelen Trapezseiten. Die Neigung der Trapezschenkel erleichtert deren bei einer bestimmten Stossenergie einsetzendes Ausknicken bei maximaler Energieaufnahme, was auch für die Neigung der Stege zutrifft und die Energieaufnahme weiter erhöht. Eben das kann die S-förmige Verstärkungsrippe nach dem Stand der Technik nicht. Die zu den Schenkeln des Trapezes parallelen Stege unterstützen die längere der parallelen Trapezseiten bei der Stosseinwirkung so, dass letztere nicht einbricht. Beim Biegen braucht der Träger auch nicht durch Innendruck gegen Einbrechen geschützt oder nachträglich kalibriert zu werden. Das verbilligt die Herstellung ganz wesentlich. 



  Vorzugsweise ist der Träger in der Symmetrieebene gebogen, wobei die kürzere Trapezseite des Profiles auf der konkaven Seite des gebogenen Leichtbauträgers ist (Anspruch 3). Das erfindungsgemässe Profil gestattet aber auch eine dreidimensionale Formgebung, etwa ein Biegen aus der Symmetrieebene hinaus. 



  In Weiterverfolgung des Erfindungsgedankens bilden die Stege an ihrem Übergang zu der kürzeren Trapezseite eine Materialanhäufung (Anspruch 2). Dieser die Materialanhäufung bildende Knoten erhöht die Knicksteifigkeit in der Druckzone, erhöht das Trägheitsmoment bei Biegung durch eine Kraft in der Symmetrieebene, und verlegt den Schubmittelpunkt bei Torsionsbelastung weiter in die Druckzone. 

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  In gewissen Anwendungsfällen ist es für die Optimierung von Gewicht und Verformungsverhalten vorteilhaft, wenn die Stege eine geringere Wandstärke aufweisen als die das Trapez bildenden Wände (Anspruch 4). 



  Vorzugsweise beträgt der Neigungswinkel der Stege zur Symmetrieebene des gleichschenkeligen Trapezes 10 bis 30, vorzugsweise 15 bis 20, Winkelgrade (Anspruch 5), je nach Biegeradius des in der Symme- trieebene gebogenen Trägers. 



  Im folgenden wird die Erfindung anhand von Abbildungen eines bevor- zugten Ausführungsbeispieles beschrieben und erläutert. Es stellen dar: 
Fig. 1: Ein erfindungsgemässes Profil als Querschnitt des Trägers,   Fig. 2 : erfindungsgemässen Träger, fertig verformt.   



  In Fig. 1 besteht das Trapez des Schnittes durch den Leichtbauträger 1 aus den beiden parallelen Trapezseiten 2,3, wovon 2 die längere und 3 die kürzere ist und aus den beiden gleichlangen Trapezschenkeln 5,6. Es handelt sich somit um ein gleichschenkeliges Trapez mit einer Symme- trieachse 4, die die Schnittlinie der Symmetrieebene des gesamten Leicht- bauträgers mit der Bildebene ist. Am Übergang der Trapezschenkel 5,6 in die kürzere parallele Trapezseite 3 ist eine weite Ausrundung vorgesehen. 



  Eine solche könnte auch am Übergang zur längeren parallelen Trapezseite vorgesehen sein. Am Übergang der beiden zusammenlaufenden Stege 7,8 in die kürzere parallele Trapezseite 3 ergibt sich ein Knoten, der eine durchaus erwünschte Materialanhäufung 10 bildet. Mit 14 ist der Winkel bezeichnet, den die Stege 7,8 und auch die dazu parallelen Trapezschenkel 5,6 mit der Symmetrieachse 4 des Profiles einschliessen. Somit unterteilen 

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 die Stege 7,8 das Profil in drei Kammern 11,12,13. Mit 15 ist der Schubmittelpunkt des Profiles bezeichnet. 



  Fig. 2 zeigt den Leichtbauträger 1 in einem guten Teil seiner Länge, mit der er, entsprechend der Breite des Fahrzeuges, an dessen Vorder- oder Hinterseite angebracht ist. Er besteht aus einem geraden oder weniger gebogenen Teil 20 in der Mitte des Fahrzeuges und daran anschliessend einem stärker gebogenen Teil 21 nach jeder Seite des Fahrzeuges. Nur angedeutet sind die Stellen 22, an denen der Träger 1 mit dem nicht dargestellten Fahrzeugkörper bzw. mit den dazwischen liegenden Verformungselementen verbunden ist. Die Längere der parallelen Trapezseiten 2 ist konvex und bildet die Aussenseite, die kürzere parallele Trapezseite 3 ist durch die Biegung konkav und bildet die den Fahrzeugkörper zugewandte Innenseite.

   Die Aussenseite kann selbst sichtbarer Teil des Stossfängers sein, sie kann aber auch einen nicht dargestellten sichtbaren Stossfänger tragen oder unterstützen. 



  Der Leichtbauträger besteht aus einer Magnesiumlegierung, beispielsweise aus der Knetlegierung mit der Normbezeichnung AZ31. Er wird zuerst als gerades Profil stranggepresst und erst in einem folgenden Arbeitsgang kalt in die gewünschte Form gebogen. Letzteres ist dank des erfindungsgemässen Profiles sogar ohne Innenhochdruck oder   Kerneinlage   möglich.

Claims (5)

1. Ansprüche 1. Leichtbauträger für Stossfänger, gebildet von einem Strangpress- profil mit mehreren Kammern, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil (1) aus vier ein gleichschenkeliges Trapez bildenden Wänden (2,3,5,6) und zwei Stegen (7,8) besteht, welche Stege im Inneren des Trapezes parallel zu den die Schenkel des Trapezes bildenden Wänden (5,6) und ebenfalls symmetrisch angeordnet sind und dass das Profil (1) aus einer Magnesium-Knetlegierung hergestellt ist.
2. 2. Leichtbauträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (7,8) an ihrem Übergang zu der kürzeren Trapezseite (3) eine Materialanhäufung (10) bilden.
3. 3. Leichtbauträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er in der Symmetrieebene (4) gebogen ist, wobei die von der kürzeren der parallelen Trapezseiten gebildete Wand (3) des Profiles (1) auf der kon- kaven Seite des gebogenen Leichtbauträgers ist.
4. 4. Leichtbauträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (7,8) eine geringere Wandstärke aufweisen als die das Trapez bildenden Wände (2,3,5,6). <Desc/Clms Page number 7>
5. 5. Leichtbauträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel (14) der Stege zur Symmetrieebene (4) des gleichschen- keligen Trapezes 10 bis 30, vorzugsweise 15 bis 20, Winkelgrade, beträgt.