DE102021128850B4

DE102021128850B4 - bumper cross member with local deformation zone

Info

Publication number: DE102021128850B4
Application number: DE102021128850.9A
Authority: DE
Inventors: Elmar Mollemeier; Andreas Schiller; Georg Frost
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2021-11-05
Filing date: 2021-11-05
Publication date: 2025-02-13
Anticipated expiration: 2041-11-06
Also published as: CN116080571A; DE102021128850A1

Abstract

Stoßfängerquerträger (1) für ein Kraftfahrzeug, welcher sich in Kraftfahrzeugquerrichtung (Y) erstreckt und im Querschnitt zumindest ein einseitig offenes Hohlprofil aufweist, wobei das Hohlprofil einen Obergurt (4) und einen Untergurt (5) aufweist, welche über einen vertikalen Steg (6) miteinander verbunden sind, und in dem Obergurt (4) und/oder Untergurt (5) einstückig und werkstoffeinheitlich eine Deformationszone (8) ausgebildet ist wobei der metallische Werkstoff der Deformationszone (8) eine geringere Zugfestigkeit Rm aufweist in Relation zu der Zugfestigkeit des Steges (6), dadurch gekennzeichnet, dass die Deformationszone (8) sich in Kraftfahrzeugquerrichtung (Y) über 20-60% der Länge des Stoßfängerquerträgers (1) erstreckt und auf die Längsrichtung des Stoßfängerquerträgers (1) bezogen mittig und in Längsrichtung durchgängig angeordnet ist.Bumper cross member (1) for a motor vehicle, which extends in the transverse direction (Y) of the motor vehicle and has at least one hollow profile that is open on one side in cross section, wherein the hollow profile has an upper flange (4) and a lower flange (5), which are connected to one another via a vertical web (6), and a deformation zone (8) is formed in one piece and from the same material in the upper flange (4) and/or lower flange (5), wherein the metallic material of the deformation zone (8) has a lower tensile strength Rm in relation to the tensile strength of the web (6), characterized in that the deformation zone (8) extends in the transverse direction (Y) of the motor vehicle over 20-60% of the length of the bumper cross member (1) and is arranged centrally and continuously in the longitudinal direction of the bumper cross member (1).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stoßfängerquerträger für einen Kraftfahrzeug gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Anspruch 1.The present invention relates to a bumper cross member for a motor vehicle according to the features in the preamble of claim 1.

Aus dem Stand der Technik sind Stoßfängerquerträger bekannt, die an Kraftfahrzeugkarosserien gekoppelt sind. Zumeist erfolgt dies unter Eingliederung von Crashboxen. Ein Stoßfängerquerträger ist zumeist aus einem metallischen Werkstoff hergestellt und kann auch Bumper, Stoßfänger oder Querträger genannt werden.Bumper cross members that are coupled to vehicle bodies are known from the state of the art. This is usually done by incorporating crash boxes. A bumper cross member is usually made of a metallic material and can also be called a bumper, bumper or cross member.

Ein solcher Stoßfängerquerträger soll eine hinreichende Steifigkeit aufweisen, dass insbesondere beispielsweise bei einem Pol- oder Pfahltest eine hinreichende Abstützwirkung erreicht wird. Der Stoßfängerquerträger selbst ist also möglichst steif ausgebildet. Das Kraftfahrzeug prallt auf einen Gegenstand auf und die Crashboxen deformieren sich. Dabei wird Crashenergie in Umformarbeit gewandelt.Such a bumper cross member should have sufficient rigidity to ensure adequate support, particularly in a pole or post test. The bumper cross member itself is therefore designed to be as rigid as possible. The vehicle impacts on an object and the crash boxes deform. Crash energy is converted into deformation work.

Der Stoßfängerquerträger selbst steht dabei in einem Interessenskonflikt, zum einen in günstiger Produzierbarkeit sowie der Aufgabe, selbst durch Verformung Energie aufzunehmen.The bumper cross member itself is in a conflict of interests: on the one hand, it is inexpensive to produce and on the other hand it has the task of absorbing energy through deformation.

Gleichzeitig muss der Stoßfänger jedoch eine hohe Steifigkeit aufweisen, um beispielsweise bei einem zentral aufprallenden Gegenstand, und nicht einem flächig aufprallenden Gegenstand, mithin einem Pfahltest, einen derart hohen Widerstand gegen Verformung selbst zu besitzen, dass ausreichend Energie bei der Verformung abgebaut wird, um die weiter dahinter liegenden Crashlastpfade wie Längsträger, Seitenwand, Tunnel und insbesondere Traktionsbatteriekästen zu entlasten bzw. zu schützen.At the same time, however, the bumper must have a high degree of rigidity in order to have such a high resistance to deformation itself, for example in the case of a centrally impacting object, and not an object impacting across a surface, i.e. a pole test, that sufficient energy is dissipated during deformation in order to relieve or protect the crash load paths further behind it, such as the longitudinal members, side walls, tunnels and, in particular, traction battery boxes.

Aus der gattungsbildenden DE 10 2013 015 420 A1 ist ein Stoßfängersystem bekannt, bei dem ein Hutprofil mit Schließblech mit Crashboxen an einem Kraftfahrzeug gekoppelt wird.From the genre-forming DE 10 2013 015 420 A1 A bumper system is known in which a hat profile with a locking plate is coupled to crash boxes on a motor vehicle.

Aus der DE 10 2018 129 724 A1 ist es bekannt, Kraftfahrzeugbauteile gezielt partiell mit weicherem Werkstoffgefüge auszustatten.From the DE 10 2018 129 724 A1 It is known to partially equip automotive components with a softer material structure.

Aus der DE 10 2007 038 496 A1 , DE 10 2017 101 099 A1 und der WO 2017/016536 A1 sind ferner Stoßfängersysteme für Kraftfahrzeuge bekannt.From the DE 10 2007 038 496 A1 , DE 10 2017 101 099 A1 and the WO 2017/016536 A1 Bumper systems for motor vehicles are also known.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Stoßfängerquerträger bereit zu stellen, der günstig produzierbar ist, ein geringes Eigengewicht besitzt bei gleichzeitig hoher Steifigkeit und der Möglichkeit, sich selbst zu verformen.The object of the present invention is to provide a bumper cross member which can be produced inexpensively, has a low dead weight and at the same time is highly rigid and has the ability to deform itself.

Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Stoßfängerquerträger mit den Merkmalen im Anspruch 1 gelöst.The above-mentioned object is achieved according to the invention in a bumper cross member with the features in claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Der Stoßfängerquerträger ist für die Montage an einem Kraftfahrzeug, insbesondere an einem Elektrokraftfahrzeug vorgesehen. Er erstreckt sich in Kraftfahrzeugquerrichtung im Wesentlichen über die Breite des Kraftfahrzeuges, insbesondere über einen Längenbereich von Außenseite des Rades bis zur Außenseite des gegenüberliegenden Rades von ca. 80 bis 95 %.The bumper cross member is intended for mounting on a motor vehicle, in particular on an electric vehicle. It extends in the transverse direction of the vehicle essentially across the width of the vehicle, in particular over a length range from the outside of the wheel to the outside of the opposite wheel of approximately 80 to 95%.

Der Stoßfängerquerträger ist aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet, besonders bevorzugt aus einem Stahlwerkstoff. Der Stoßfängerquerträger weist in seinem Querschnitt selbst ein Hohlprofil auf. Dieses Hohlprofil ist insbesondere als einseitig offenes Hohlprofil ausgebildet. Ganz besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Hohlprofil um eine im Querschnitt hutförmige Konfiguration. Weiterhin bevorzugt ist das Hohlprofil mit einem Schließblech geschlossen. Im Rahmen der Erfindung können jedoch auch andere Querschnittskonfigurationen vorgesehen sein, beispielsweise ein rechteckiges Hohlprofil oder auch ein Mehrkammerhohlprofil. Dieses kann bei einem Stahlwerkstoff beispielsweise durch Rollformen hergestellt werden.The bumper cross member is made of a metallic material, particularly preferably a steel material. The bumper cross member itself has a hollow profile in its cross section. This hollow profile is designed in particular as a hollow profile that is open on one side. The hollow profile is particularly preferably a hat-shaped configuration in cross section. The hollow profile is also preferably closed with a locking plate. However, other cross-sectional configurations can also be provided within the scope of the invention, for example a rectangular hollow profile or a multi-chamber hollow profile. In the case of a steel material, this can be produced by roll forming, for example.

Das Hohlprofil weist mindestens einen Obergurt und mindestens einen Untergurt auf. Obergurt und Untergurt sind im Wesentlichen horizontal verlaufend orientiert. Gewisse Winkellagen zur reinen horizontalen können mit eingeschlossen sein. Der Obergurt und der Untergurt können auch als Zarge bezeichnet werden. Der Obergurt und der Untergurt sind über einen im Wesentlichen vertikal orientiert verlaufenden Steg miteinander verbunden. Obergurt, Untergurt und vertikaler Steg sind einstückig und werkstoffeinheitlich ausgebildet.The hollow profile has at least one upper chord and at least one lower chord. The upper chord and lower chord are essentially horizontally oriented. Certain angles to the purely horizontal can be included. The upper chord and lower chord can also be referred to as a frame. The upper chord and lower chord are connected to one another via a web that is essentially vertically oriented. The upper chord, lower chord and vertical web are made in one piece and from the same material.

Erfindungsgemäß ist nunmehr vorgesehen, dass einstückig und werkstoffeinheitlich in dem Obergurt und/oder in dem Untergurt eine Deformationszone ausgebildet ist. In der Deformationszone weist der metallische Werkstoff eine geringere Zugfestigkeit Rm auf, in Relation zu der Zugfestigkeit des Steges, insbesondere in der Relation zu dem die Deformationszone umgebenden Randbereich. Ein Übergangsbereich von Deformationszone zu umrandendem Bereich ist bevorzugt kleiner 30 mm, insbesondere bevorzugt kleiner 20 mm. Besonders bevorzugt entspricht die Zugfestigkeit des Steges bzw. des umgebenden Randbereiches der Zugfestigkeit des restliches Stoßfängerquerträgers. Es können jedoch weitere duktile Bereiche an dem Stoßfängerquerträger ausgebildet sein.According to the invention, it is now provided that a deformation zone is formed in one piece and of the same material in the upper flange and/or in the lower flange. In the deformation zone, the metallic material has a lower tensile strength Rm in relation to the tensile strength of the web, in particular in relation to the edge area surrounding the deformation zone. A transition area from the deformation zone to the edge area is preferably less than 30 mm, particularly preferably less than 20 mm. The tensile strength of the web or the surrounding edge area particularly preferably corresponds to the tensile strength of the rest of the bumper cross member. However, Further ductile areas may be formed on the bumper cross member.

Die erfindungsgemäße Deformationszone ist auf die Längsrichtung des Stoßfängerquerträgers bezogen mittig und in Längsrichtung durchgängig ausgebildet. Die Deformationszone erstreckt sich in Längsrichtung des Stoßfängerquerträgers mithin im Einbauzustand in Kraftfahrzeugquerrichtung über 20 bis 60 %, insbesondere 25 % bis 50 %, besonders bevorzugt 30 % bis 40 % der Länge des Stoßfängerquerträgers selber.The deformation zone according to the invention is formed centrally in relation to the longitudinal direction of the bumper cross member and is continuous in the longitudinal direction. The deformation zone extends in the longitudinal direction of the bumper cross member and therefore in the installed state in the transverse direction of the vehicle over 20 to 60%, in particular 25% to 50%, particularly preferably 30% to 40% of the length of the bumper cross member itself.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme wird erreicht, dass im Falle eines Aufpralles sich der Obergurt bzw. der Untergurt bzw. die Zargen verformen und hierbei Crashenergie abbauen. Der im Vergleich dazu harte bzw. steife Steg wirkt dann nach dem Prinzip eines Zugbandes und gibt dem Stoßfängerquerträger eine hinreichende Reststeifigkeit. Damit wird ohne Rissgefahr auch eine große Deformation des Querträgers bzw. Intrusion erlaubt, was insbesondere bei batterieelektrischen Fahrzeugen ohne massiven Motorblock zwischen den Längsträgern möglich und besonders vorteilhaft ist. Die rissfrei mögliche Deformationstiefe bzw. Intrusion kann in der Größenordnung von bis zu ¼ der Querträgerlänge und/oder in der Größenordnung der Crashbox-Länge liegen. Das beste Crashergebnis ergibt sich, wenn Obergurt und Untergurt eine Softzone aufweisen. Gute Resultate werden jedoch auch erreicht, wenn nur in dem Obergurt oder dem Untergurt eine Softzone ausgebildet ist.The measure according to the invention ensures that in the event of an impact, the upper chord or lower chord or the frames deform and thereby dissipate crash energy. The web, which is hard or stiff in comparison, then acts according to the principle of a tension band and gives the bumper cross member sufficient residual rigidity. This allows a large deformation of the cross member or intrusion without the risk of cracking, which is particularly possible and particularly advantageous in battery-electric vehicles without a solid engine block between the longitudinal members. The deformation depth or intrusion that can be achieved without cracking can be in the order of up to ¼ of the cross member length and/or in the order of the crash box length. The best crash result is achieved when the upper chord and lower chord have a soft zone. However, good results are also achieved when a soft zone is only formed in the upper chord or the lower chord.

Es kann somit eine definierte Biegelast vorgegeben werden. Bis zum Erreichen dieser Biegelast verbleibt der Stoßfängerquerträger steif bzw. baut durch Verformung der Zargen gezielt Crashenergie ab. Wird diese Biegelast überschritten, kollabiert der Querschnitt des Stoßfängerquerträgers, sodass dieser einknickt. Der verbleibende Steg wirkt dann wie ein Zugband und verhindert ein weiteres Eindringen des Gegenstandes beispielsweise in Richtung Fahrgastzelle bzw. Motor oder Antriebsraum. Hierdurch wird es erreicht, einen kontrollierten Übergang vom Biegequerträger zu einem Zuggurt zu erreichen. Gleichzeitig werden Biegenormalspannungen in der Zugfaser deutlich reduziert. Große Verformungen und Energieaufnahmen sind somit möglich, ohne dass es zu einer Bruch- oder Rissbildung, und damit einem Durchschlagen des eindringenden Gegenstandes käme.A defined bending load can therefore be specified. Until this bending load is reached, the bumper cross member remains rigid or dissipates crash energy in a targeted manner by deforming the frames. If this bending load is exceeded, the cross section of the bumper cross member collapses and buckles. The remaining web then acts like a tension band and prevents the object from penetrating further, for example in the direction of the passenger compartment or the engine or drive compartment. This makes it possible to achieve a controlled transition from the bending cross member to a tension belt. At the same time, normal bending stresses in the tensile fiber are significantly reduced. Large deformations and energy absorption are therefore possible without breaking or cracking and thus the penetrating object breaking through.

In einer bevorzugten Ausgestaltungvariante gehen der Obergurt und/oder der Untergurt mit einem Radius zu dem vertikalen Steg über. Besonders bevorzugt erstreckt sich die Deformationszone bis in den Radius hinein. Die Deformationszone kann sich auch geringfügig bis in den Steg hinein erstrecken. Es sollten jedoch ein Höhenbereich in Kraftfahrzeugvertikalrichtung von mindestes 80 %, besonders bevorzugt mindestens 90% des Steges aus hartem Werkstoff bestehen. Dadurch, dass die Deformationszone sich bis in den Radius hinein erstreckt, wird hier gezielt eine Rissinitiierung, die in dem Radius stattfinden könnte, vermieden.In a preferred design variant, the upper flange and/or the lower flange merge with a radius to the vertical web. The deformation zone particularly preferably extends into the radius. The deformation zone can also extend slightly into the web. However, a height range in the vertical direction of the vehicle of at least 80%, particularly preferably at least 90% of the web should consist of hard material. Because the deformation zone extends into the radius, crack initiation, which could occur in the radius, is deliberately avoided.

Insbesondere wird ein hochfester Stahlwerkstoff verwendet. Üblicherweise handelt es sich dabei um Bor-Mangan-Stähle, beispielsweise 22MnB5. Diese können durch den Warmumform- und Presshärteprozess auf Zugfestigkeiten Rm von größer 1500 MPa insbesondere größer 1600 MPa, ganz besonders bevorzugt höher 1800 MPa eingestellt werden. Durch verschiedene Tailored Properties Herstellungsvarianten, beispielsweise eine gezielte Wärmenachbehandlung oder auch eine partielle Wärmebehandlung vor oder während des Warmumform- und Presshärtevorganges, ist es möglich so genannte Softzones auszubilden. Erfindungsgemäß wird dann die Deformationszone in dem Obergurt bzw. Untergurt ausgebildet. Die Zugfestigkeit in der weichen Zone bzw. Deformationszone beträgt dann bevorzugt zwischen 500 und 1000 MPa, insbesondere zwischen 600 und 800 MPa.In particular, a high-strength steel material is used. This is usually boron-manganese steel, for example 22MnB5. These can be adjusted to tensile strengths Rm of greater than 1500 MPa, in particular greater than 1600 MPa, and most preferably higher than 1800 MPa through the hot forming and press hardening process. Through various tailored properties manufacturing variants, for example targeted post-heat treatment or partial heat treatment before or during the hot forming and press hardening process, it is possible to form so-called soft zones. According to the invention, the deformation zone is then formed in the upper chord or lower chord. The tensile strength in the soft zone or deformation zone is then preferably between 500 and 1000 MPa, in particular between 600 and 800 MPa.

Die Deformationszone ist in Kraftfahrzeuglängsrichtung über mindestens 70 %, bevorzugt mindestens 80 %, insbesondere mehr als 90 % der Tiefe des Obergurts und/oder Untergurtes sich erstreckend ausgebildet. Besonders bevorzugt ist jedoch die Deformationszone über weniger als 95 % der Tiefe des Obergurtes und/oder des Untergurtes ausgebildet. Durch diese Maßnahme kann erreicht werden, dass hier ein gezielter Crashenergieabbau durch Deformation erfolgt und bei Überschreiten eines Kraftniveaus dann ein Einknickverhalten stattfindet, der vertikale Steg jedoch als Zugband ein Durchschlagen oder Brechen bzw. Reißen verhindert. Dadurch lässt sich die Verformung des Querträgers bzw. Intrusion und damit auch der Energieabbau vor einem Bauteilversagen erheblich steigern.The deformation zone is designed to extend in the longitudinal direction of the vehicle over at least 70%, preferably at least 80%, in particular over more than 90% of the depth of the upper chord and/or lower chord. However, the deformation zone is particularly preferably designed over less than 95% of the depth of the upper chord and/or lower chord. This measure can ensure that targeted crash energy dissipation occurs through deformation and that buckling occurs when a force level is exceeded, but the vertical web acts as a tension band to prevent penetration, breaking or tearing. This significantly increases the deformation of the cross member or intrusion and thus also the energy dissipation before component failure.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltungsvariante erstreckt sich die Deformationszone über einen Längenbereich in Kraftfahrzeugquerrichtung zwischen den Crashboxen, der 20 % bis 40 %, insbesondere 25 % bis 35 % des Abstandes der Crashboxen zueinander in Kraftfahrzeugquerrichtung entspricht.In a further preferred embodiment variant, the deformation zone extends over a length range in the transverse direction of the motor vehicle between the crash boxes, which corresponds to 20% to 40%, in particular 25% to 35% of the distance between the crash boxes in the transverse direction of the motor vehicle.

Weitere Vorteile, Merkmale, Eigenschaften, 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 perspektivische Ansicht auf eine Stoßfängerträgeranordnung
2 eine Querschnittsansicht gemäß 1
3 eine Querschnittsansicht in alternativer Ausgestaltungsvariante
4 der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung bei einem Pfahltest
5 einen Pfahltest in Draufsicht
6a bis g verschiedene Querschnittsansichten gemäß der Schnittlinie I-I aus 1

Further advantages, features, properties and aspects of the present invention are the subject of the following description. Preferred embodiments are shown in the schematic figures. These serve to facilitate an easy understanding of the invention. They show:

1 a perspective view of a bumper beam assembly
2 a cross-sectional view according to 1
3 a cross-sectional view in an alternative design variant
4 the advantage of the inventive solution in a pile test
5 a pile test in plan view
6a to g various cross-sectional views according to section line II of 1

In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet, auch wenn eine wiederholte Beschreibung aus Vereinfachungsgründen entfällt.In the figures, the same reference symbols are used for identical or similar components, even if a repeated description is omitted for reasons of simplification.

1 zeigt einen erfindungsgemäßen Stoßfängerquerträger 1. Dieser ist in seinen jeweiligen Endbereichen mit einer Crashbox 2 gekoppelt, um an ein nicht näher dargestelltes Kraftfahrzeug, insbesondere endseitig an Längsträgern eines Kraftfahrzeuges oder auch heckseitig an Längsträgern des Kraftfahrzeuges angebunden zu werden. Der Stoßfängerquerträger 1 weist eine Länge L auf und ein im Querschnitt dargestelltes hutförmiges Profil. Das Querschnittprofil in 2 ein dargestelltes im Querschnitt hutförmiges Profil mit einem optionalen Schließblech 3. Das hutförmige Profil weist dazu im wesentlichen eine horizontal orientiert ausgerichteten Obergurt 4 sowie einen Untergurt 5 und den Obergurt 4 sowie Untergurt 5 verbindenden Steg 6 auf. Der Steg 6 selbst ist im Wesentlichen vertikal orientiert ausgerichtet. Obergurt 4 und Untergurt 5 sowie der Steg 6 müssen nicht vollständig plan ausgebildet sein, sondern können auch einen leicht bogenförmigen Verlauf aufweisen. Mit einem jeweiligen Radius 7 gehen der Obergurt 4 bzw. der Untergurt 5 in den Steg 6 über. 1 shows a bumper cross member 1 according to the invention. This is coupled in its respective end areas with a crash box 2 in order to be connected to a motor vehicle (not shown in detail), in particular at the end to longitudinal members of a motor vehicle or also at the rear to longitudinal members of the motor vehicle. The bumper cross member 1 has a length L and a hat-shaped profile shown in cross section. The cross-sectional profile in 2 a hat-shaped profile shown in cross-section with an optional locking plate 3. The hat-shaped profile essentially has a horizontally oriented upper chord 4 and a lower chord 5 and a web 6 connecting the upper chord 4 and lower chord 5. The web 6 itself is essentially vertically oriented. The upper chord 4 and lower chord 5 as well as the web 6 do not have to be completely flat, but can also have a slightly curved course. The upper chord 4 and the lower chord 5 merge into the web 6 with a respective radius 7.

Erfindungsgemäß ist nunmehr vorgesehen, dass eine Deformationszone 8 im Obergurt 4 und/oder Untergurt 5 vorgesehen ist, wobei die Deformationszone 8 einstückig und werkstoffeinheitlich ausgebildet ist. Die Deformationszone 8 ist auf die Längsrichtung des Stoßfängerquerträgers 1 bezogen mittig angeordnet und in sich durchgängig ausgebildet.According to the invention, it is now provided that a deformation zone 8 is provided in the upper flange 4 and/or lower flange 5, wherein the deformation zone 8 is formed in one piece and from the same material. The deformation zone 8 is arranged centrally in relation to the longitudinal direction of the bumper cross member 1 and is formed continuously.

In 2 dargestellt, erstreckt sich die Deformationszone 8 mit einer Tiefe T8 von ca. bevorzugt mehr als 70%, insbesondere mehr als 80 % in Kraftfahrzeuglängsrichtung zu der Tiefe T des Obergurtes 4 bzw. Untergurtes 5. Die Deformationszone 8 erstreckt sich in Kraftfahrzeugquerrichtung Y mit einer Länge L8, die im Wesentlichen 20 % bis 60 % der Länge L des Stoßfängerträgers 1 entspricht. Die Länge L8 der Deformationszone 8 kann auch eine Länge L8 aufweisen, die 20 % bis 40 % der Länge des Abstandes A2 zwischen den Crashboxen 2 entspricht.In 2 As shown, the deformation zone 8 extends with a depth T8 of approximately preferably more than 70%, in particular more than 80% in the longitudinal direction of the vehicle to the depth T of the upper flange 4 or lower flange 5. The deformation zone 8 extends in the transverse direction Y of the vehicle with a length L8 which essentially corresponds to 20% to 60% of the length L of the bumper support 1. The length L8 of the deformation zone 8 can also have a length L8 which corresponds to 20% to 40% of the length of the distance A2 between the crash boxes 2.

Die Deformationszone ist einstückig und werkstoffeinheitlich ausgebildet. Dies geschieht insbesondere durch die Herstellung von Tailored Properties Eigenschaften an dem umgebenden harten Material. Ein Übergangsbereich 9 weist, insbesondere beispielsweise dargestellt in 2, eine Erstreckung in Kraftfahrzeuglängsrichtung X von kleiner 20, insbesondere kleiner 10 mm auf von weichem Material der Deformationszone 8 zu hartem Material des Steges 6 bzw. des Obergurtes 4 oder Untergurtes 5.The deformation zone is formed in one piece and from a uniform material. This is achieved in particular by producing tailored properties on the surrounding hard material. A transition region 9 has, in particular as shown for example in 2 , an extension in the longitudinal direction X of the vehicle of less than 20, in particular less than 10 mm from the soft material of the deformation zone 8 to the hard material of the web 6 or the upper flange 4 or lower flange 5.

3 zeigt eine bevorzugte Ausgestaltungsvariante, die Deformationszone 8 geht hierbei bis in den Radiusbereich 7. Der harte Bereich des Steges sollte eine Höhe H6 aufweisen, die mindestens 70 %, bevorzugt mehr als 80 % des Abstandes von Obergurt 4 zu Untergurt 5 entspricht. Hierdurch wird vermieden, dass eine Rissimitierung im Bereich des Radius 7 stattfindet. Das Schließblech 3 kann über jeweils nicht näher dargestellte Koppelung beispielsweise Punktschweißen oder Ähnlichem mit dem hutförmigen Profil gekoppelt werden. Dass dann die Deformationszone 8 auch auf den Radiusbereich übergeht, ist jedoch nur auf der Aufprallseite abgewandten Seite. Mithin ist das Schließblech 3 in Kraftfahrzeuglängsrichtung X nach vorn gerichtet 3 shows a preferred design variant, the deformation zone 8 extends into the radius area 7. The hard area of the web should have a height H6 that corresponds to at least 70%, preferably more than 80% of the distance from the upper flange 4 to the lower flange 5. This prevents a crack imitation in the area of the radius 7. The locking plate 3 can be coupled to the hat-shaped profile via a coupling not shown in detail, for example spot welding or similar. The fact that the deformation zone 8 then also extends to the radius area is only possible on the side facing away from the impact side. The locking plate 3 is therefore directed forwards in the longitudinal direction X of the vehicle.

Hiermit wird der in 4 darstellte erfindungsgemäße Zweck erreicht. Die obere Darstellung entspricht dem Stand der Technik. Der dargestellte Stoßfängerquerträger 1 verbiegt sich bei Auftreffen auf einen Pfahl 10. Er ist hier verwindungssteif, sodass es zu keinem weiteren Crashenergieabbau kommen würde. Auf der unteren Darstellung in 4 ist ein erfindungsgemäßer Stoßfängerquerträger gezeigt. Auch dieser trifft auf einen Pfahl 10 auf. Wird ein Kraftniveau überschritten, so kollabiert der Querschnitt, was bedeutet, dass der Querschnitt bei Überschreiten eines Kraftniveaus einknickt. Der verbleibende Steg 6 dient dann als Zugband, sodass eine größere Verformung und gleichzeitig ein höherer Crashenergieabbau ermöglicht wird.This is the 4 The purpose of the invention is achieved. The upper illustration corresponds to the state of the art. The bumper cross member 1 shown bends when it hits a pole 10. It is torsionally rigid here, so that no further crash energy dissipation would occur. In the lower illustration in 4 a bumper cross member according to the invention is shown. This also hits a post 10. If a force level is exceeded, the cross section collapses, which means that the cross section buckles when a force level is exceeded. The remaining web 6 then serves as a tension band, allowing greater deformation and at the same time greater crash energy dissipation.

Das Einknickverhalten kann insbesondere gezielt durch die Deformationszone herbeigeführt werden.The buckling behavior can be specifically induced by the deformation zone.

5 zeigt eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Stoßfängerträger 1 bzw. eine Stoßfängerträgeranordnung. Diese trifft in Kraftfahrzeuglängsrichtung X auf einen Pfahl 10 auf, die Deformationszone 8 sorgt dabei für ein gezieltes Einknicken des Stoßfängerquerträgers 1 im Bereich des Pfahls 10. Weiterhin sind in 5 zwei Crashboxen 2 mit einer Crashbox-Länge L2 dargestellt, über die der Stoßfängerquerträger 1 mit dem Kraftfahrzeug verbindbar ist. An den Crashboxen 2 ist nahe an dessen vorderen Ende innenseitig jeweils eine Solldeformationsstelle 15 angeordnet, welche als Loch, Sicke oder Softzone ausgeführt sein kann und bei einem zentralen Pfahltest für eine Entlastung der Fügeverbindung insb. zwischen Crashboxen 2 und Stoßfängerquerträger 1 durch gezieltes Knicken der Crashboxen 1 sorgt, wenn ein bestimmtes Niveau der Querträger-Verformung bzw. Intrusion überschritten ist. Die Crashboxen knicken dann nach innen ein, was eine (nicht dargestellte) Krümmung des Stoßfängerquerträgers 1, wie in 5 darstellt begünstigt. 5 shows a top view of a bumper beam 1 according to the invention or a bumper beam arrangement. This hits a post 10 in the longitudinal direction X of the vehicle, the deformation zone 8 ensures a targeted buckling of the bumper cross member 1 in the area of the post 10. Furthermore, in 5 two crash boxes 2 with a crash box length L2 are shown, via which the bumper cross member 1 can be connected to the motor vehicle. A target deformation point 15 is arranged on the inside of the crash boxes 2 close to its front end, which can be a hole, bead or soft zone and, in a central pile test, relieves the joint connection, especially between crash boxes 2 and bumper cross member 1, by deliberately buckling the crash boxes 1 when a certain level of cross member deformation or intrusion is exceeded. The crash boxes then buckle inwards, which causes a (not shown) curvature of the bumper cross member 1, as in 5 represents favored.

6 a bis g zeigen verschiedene Querschnittsgeometrien gemäß der Schnittlinie II-II aus 1. Gemäß 6a ist an der des Steges noch eine zusätzliche Sicke 11 ausgebildet. Diese Sicke 11 ist auch nochmals in 1 dargestellt. Die Sicke 11 kann eine zusätzliche Versteifung des Stoßfängerträgers herbeiführen. Gemäß 6 b ist ein Verstärkungsblech 12 eingesetzt. Das Verstärkungsblech 12 ist im Wesentlichen w-förmig bzw. weist einen wellenförmigen Querschnitt auf. Gemäß 6 c ist an dem Verstärkungsblech 12 noch ein zusätzliches Schließblech 3 angeordnet. 6 d zeigt ein hutförmiges Profil ohne Schließblech analog zu 2. 6 e zeigt ein durch Rollformen hergestellten Querschnitt. Hierbei ist ein Mehrkammerhohlprofil ausgebildet. Das Mehrkammerhohlprofil weist ebenfalls Obergurte 4 und Untergurte 5 auf. In den Obergurten 4 und Untergurten 5 ist mehrfach eine Deformationszone ausgebildet. An der Vorderseite ist jeweils einen den Obergurt und Untergurt verbindenden Steg 6 vorhanden. An der Rückseite ist ein jeweiliges Schließblech 3 hergestellt durch Rollformen ausgebildet. Es können zusätzlich versteifende Sicken 11 in der Vorderwand 3 eingebracht werden. 6 a to g show different cross-sectional geometries according to the section line II-II from 1 . According to 6a An additional bead 11 is formed on the bridge. This bead 11 is also in 1 The bead 11 can provide additional stiffening of the bumper beam. According to 6 b A reinforcing plate 12 is inserted. The reinforcing plate 12 is essentially W-shaped or has a wave-shaped cross-section. According to 6 c An additional locking plate 3 is arranged on the reinforcing plate 12. 6 days shows a hat-shaped profile without a strike plate analogous to 2 . 6 e shows a cross-section produced by roll forming. A multi-chamber hollow profile is formed here. The multi-chamber hollow profile also has upper chords 4 and lower chords 5. A deformation zone is formed several times in the upper chords 4 and lower chords 5. On the front side there is a web 6 connecting the upper chord and lower chord. On the back side there is a respective locking plate 3 produced by roll forming. Additional stiffening beads 11 can be introduced into the front wall 3.

Allen Ausführungsbeispielen gemein ist, dass ein jeweiliger Steg 6 einer reduzierten Rissgefahr ausgesetzt ist und ein höheres Verformungsvermögen und Energieaufnahmevermögen aufweist im Vergleich zu einem homogenen gehärteten Blechbauteil bzw. einem homogenen hochfestem MaterialWhat all embodiments have in common is that a respective web 6 is exposed to a reduced risk of cracking and has a higher deformability and energy absorption capacity compared to a homogeneous hardened sheet metal component or a homogeneous high-strength material

6 f zeigt eine weitere Ausgestaltungsvariante der vorliegenden Erfindung. Hierbei sind zwei hutförmige Bleche ausgebildet, die Deformationszone 8 erstreckt sich nicht nur in Bereich des jeweiligen Obergurtes und Untergurtes. Die Deformationszone kann auch den jeweils nach außen stehenden Flansch 13 mit umfassen. Dies bietet erfindungsgemäß den Vorteil, dass im Bereich der Flansche 13 die beiden Bleche miteinander gekoppelt, insbesondere auch verschweißt sind. Im Crashfall kommt es hier aufgrund des duktileren Werkstoffes nicht zu einer Rissinitiierung bzw. einem Abreißen der Schweißverbindung. 6 f shows a further embodiment of the present invention. Here, two hat-shaped sheets are formed, the deformation zone 8 extends not only in the area of the respective upper and lower chords. The deformation zone can also include the flange 13 that protrudes outwards. This offers the advantage according to the invention that the two sheets are coupled to one another in the area of the flanges 13, in particular welded. In the event of a crash, the more ductile material means that there is no crack initiation or tearing of the welded connection.

6 g zeigt eine weitere Ausgestaltungsvariante, wobei hier ein Blech, insbesondere des Steges im Übergangsbereich von Obergurt 4 zu Steg 6 bzw. Untergurt 5 zu Steg 6 eine zusätzliche Profilierung 14 aufweist. Hierdurch kann auch wiederum gezielt das Einknickverhalten eingestellt werden und/oder zeitlich gestaffelt werden. 6 g shows a further design variant, whereby a sheet, in particular of the web in the transition area from upper chord 4 to web 6 or lower chord 5 to web 6, has an additional profiling 14. This also allows the buckling behavior to be specifically adjusted and/or staggered over time.

Bezugszeichen:Reference symbol:

11: Stoßfängerquerträgerbumper cross member
22: Crashboxcrash box
33: Schließblechstrike plate
44: Obergurtupper chord
55: Untergurtlower chord
66: Stegweb
77: Radiusradius
88: Deformationszonedeformation zone
99: Übergangsbereichtransition area
1010: Pfahlstake
1111: Sickebead
1212: Verstärkungsblechreinforcement plate
1313: Flanschflange
1414: Profilierungprofiling
1515: Solldeformationsstelletarget deformation point
LL: Längelength
LL: Länge zu 8length to 8
L2L2: Crashbox-Längecrash box length
TT: Tiefe zu 4/5depth to 4/5
T8T8: Tiefe zu 8depth to 8
A2A2: Abstand zwischen 2distance between 2
HH: HöheHeight
H6H6: HöheHeight
XX: Kraftfahrzeuglängsrichtunglongitudinal direction of the vehicle
YY: Kraftfahrzeugquerrichtungtransverse direction of the vehicle
ZZ: Kraftfahrzeugvertikalrichtungvehicle vertical direction
A2A2: Abstand zwischen 2distance between 2

Claims

Bumper cross member (1) for a motor vehicle, which extends in the transverse direction (Y) of the motor vehicle and has at least one hollow profile open on one side in cross section, wherein the hollow profile has an upper flange (4) and a lower flange (5) which are connected to one another via a vertical web (6), and in the upper flange (4) and/or lower flange (5) a deformation zone (8) is formed in one piece and of the same material, wherein the metallic material of the deformation zone (8) has a lower tensile strength Rm in relation to the tensile strength of the web (6), characterized in that the deformation zone (8) extends in the transverse direction (Y) of the motor vehicle over 20-60% of the length of the bumper cross member (1) and is arranged centrally and continuously in the longitudinal direction of the bumper cross member (1).

Bumper cross member (1) after claim 1 , characterized in that the hollow profile is designed as a hat profile.

Bumper cross member (1) after claim 1 or 2 , characterized in that the upper chord (4) and/or the lower chord (5) transition to the vertical web (6) with a radius (7).

Bumper cross member (1) according to the preceding claim, characterized in that the deformation zone (8) extends into the radius.

Bumper cross member (1) according to one of the Claims 1 until 4 , characterized in that the material is a high-strength steel.

Bumper cross member (1) according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that its material has a tensile strength greater than 1400 MPa and that in the deformation zone (8) the tensile strength is between 500 and 1000 MPa.

Bumper cross member (1) after a Claims 1 until 6 , characterized in that the deformation zone (8) extends in the longitudinal direction (X) of the motor vehicle over at least 70% of the depth of the upper flange (4) and/or lower flange (5).

Bumper cross member (1) according to one of the Claims 1 until 7 , characterized in that the deformation zone (8) is arranged centrally in the transverse direction (Y) of the motor vehicle and extends over a length range in the transverse direction (Y) of the motor vehicle between the crash boxes (2) which corresponds to 20-40% of the distance between the crash boxes (2).