BESCHREIBUNG:

Die Erfindung betrifft ein Crashmanagementsystem aus Kunststoffmaterial für ein Kraftfahrzeug, ein Herstellungsverfahren für ein solches Crashmanagementsystem und ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Crashmanagementsystem.

Verschiedene Strukturbauteile aus Kunststoffmaterial oder aus einem Mix von Metall- und Kunststoffmatenalien für Kraftfahrzeuge sind beispielsweise aus der DE 10 2012 111 488 A1 , der DE 102010 014 503 A1 oder der WO 93/15933 A1 bekannt.

Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, ein Crashmanagementsystem anzugeben, das im Wesentlichen vollständig aus Kunststoffmatenal hergestellt ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Crashmanagementsystem, ein Herstellungsverfahren und ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen der jeweiligen unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.

Vorgeschlagen wird also ein Crashmanagementsystem für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens zwei Decklagen aus einem ersten endlosfaserverstärkten Kunststoffmaterial; einem zwischen den beiden Decklagen angeordneten Kernelement aus einem zweiten Kunststoffmaterial, wobei das Kernelement und die Decklagen stoffschlüssig miteinander verbunden sind; und mit mehrere Rippenabschnitten aus dem zweiten Kunststoffmaterial, die auf einer der Decklagen angeordnet und mit dieser stoffschlüssig verbunden sind; wobei die Rippenabschnitte und das Kernelement mittels Spritzgießen oder Fließpressen einstückig miteinander verbunden sind.

Mit anderen Worten wird ein vollständig aus Kunststoffmaterialien hergestelltes Crashmanagementsystem vorgeschlagen, bei dem die beiden Decklagen mit Endlosfasern ausgeführt sind und dazwischen ein Kunststoffkern angeordnet ist, wobei der Kunststoffkern und die Rippenabschnitte aus dem gleichen Kunststoffmatenal hergestellt sind. Dies vereinfacht die Herstellung eines solchen Crashmanagementsystems. Ferner können das erste endlosfaserverstärkte Kunststoffmaterial der Decklagen und das zweite Kunststoffmatenal für das Kernelement und die Rippenabschnitte optimal aufeinander abgestimmt werden, wobei das zweite Kunststoffmaterial insbesondere auch hinsichtlich seiner Eigenschaften bei der Verarbeitung durch Spritzgusstechnik oder Fließpresstechnik ausgewählt werden kann.

Bei dem Crashmanagementsystem kann das Kernelement mit wenigstens einem Randabschnitt einstückig verbunden sein, der sich entlang von Rändern der beiden Decklagen erstreckt. Mit anderen Worten geht das zwischen den Decklagen aufgenommene Kernelement in den Randabschnitt über, so dass eine durchgehende Struktur aus dem zweiten Kunststoffmatenal gebildet ist.

Dabei kann der Randabschnitt ausgehend von dem Kernelement einen gekrümmten Übergangsabschnitt und einen zum Kernelement im Wesentlichen orthogonal ausgerichteten Verbindungabschnitt aufweisen. Das Kernelement bildet somit eine flächige Zwischenlage, die zwischen den Decklagen aufgenommen ist, wobei sich außerhalb der Decklagen der Übergangsabschnitt und der Verbindungsabschnitt anschließen. Dabei sind die Decklagen und das Kernelement im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet, wobei der Verbindungsabschnitt im Wesentlichen orthogonal hierzu ausgebildet ist.

Bei dem Crashmanagementsystem kann das Kernelement zwei Randabschnitte aufweisen, zwischen denen die Rippenabschnitte angeordnet sind. Dabei können die beiden Randabschnitte im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sein und die Rippenabschnitte geneigt zu den Randabschnitten ausgerichtet sein. Insbesondere können die Rippenabschnitte gekreuzt zueinander angeordnet bzw. ausgebildet sein, derart dass durch die Rippenabschnitte oder/und die Randabschnitte Hohlräume umgeben werden, die einseitig durch eine der Decklagen begrenzt sind.

Bei dem Crashmanagementsystem können die Decklagen, das Kernelement und die Rippenabschnitte ein im Wesentlichen in Fahrzeugbreitenrichtung erstreckendes Stoßfängerelement in Sandwichbauweise bilden. Dabei bilden die beiden Decklagen und das Kernelement die Sandwichstruktur und die Rippenabschnitte bilden eine Art Auflage auf einer der Decklagen. Mit anderen Worten ist eine der Decklagen zwischen den Rippenabschnitten und dem Kernelement angeordnet bzw. aufgenommen.

Das Crashmanagementsystem kann wenigstens zwei Crashboxelemente aus einem dritten Kunststoffmaterial aufweisen, die dazu eingerichtet sind, eine Verbindung zwischen dem Crashmanagementsystem und einer Fahrzeugkarosserie, insbesondere Längsträgern oder/und Querträgern, herzustellen.

Dabei können die Crashboxelemente mit dem Stoßfängerelement verbunden sein, insbesondere verschraubt oder verschweißt oder verklebt sein.

Ferner können die die Crashboxelemente als Spritzgussteil ausgeführt sein.

Es ist auch denkbar, dass die Crashboxelemente einstückig mit dem Kernelement ausgebildet sind und ein einem gleichzeitigen Prozess hergestellt werden, also zusammen mit dem Kernelement und den Rippenabschnitten.

Vorgeschlagen wird auch ein Verfahren zur Herstellung eines oben beschriebenen Crashmanagementsystems, umfassend die Schritte: Bereitstellen in einem Presswerkzeug einer ersten vorgewärmten Decklage aus einem ersten endlosfaserverstärkten Kunststoffmaterial; Bereitstellen einer Fließpressmasse aus einem zweiten Kunststoffmaterial auf der ersten Decklage;

Bereitstellen einer zweiten vorgewärmten Decklage aus dem ersten Kunststoffmatenal auf der Fließpressmasse;

Pressen der beiden Decklagen und der Fließpressmasse, derart dass zwischen den Decklagen ein Kernelement ausgeformt wird und auf einer der Decklagen Rippenabschnitte ausgebildet werden, so dass ein Stoßfängerelement in Sandwichbauweise erzeugt wird.

Alternativ wird ein Verfahren zur Herstellung eines oben beschriebenen Crashmanagementsystems vorgeschlagen, umfassend die Schritte: Bereitstellen in einem Spritzgusswerkzeug einer ersten und einer zweiten vorgewärmten Decklage aus einem ersten endlosfaserverstärkten Kunststoffmaterial;

Schließen des Spritzgusswerkzeugs;

Einspritzen einer Spritzgussmasse aus einem zweiten Kunststoffmate-rial, derart dass zwischen den Decklagen ein Kernelement aus der Spritzgussmasse ausgeformt wird und auf einer der Decklagen Rippenabschnitte aus der Spritzgussmasse ausgebildet werden, so dass ein Stoßfängerelement in Sandwichbauweise erzeugt wird.

Bei dem alternativen Verfahren kann nach dem Einspritzen der Spritzgussmasse ein Expansionshub des Spritzgusswerkzeugs durchgeführt werden, wobei Werkzeughälften des Spritzgusswerkzeug wenige Millimeter voneinander wegbewegt werden, derart dass zumindest eine Expansion des Kernelements ermöglicht wird.

Beide oben beschriebenen Verfahren können ferner folgende Schritte umfassen:

Herstellen von wenigstens einem Crashboxelement in einem Spritzgusswerkzeug;

Bereitstellen von dem Crashboxelement;

Verbinden von wenigstens einem Crashboxelement mit dem Stoßfängerelement. Ein Kraftfahrzeug kann wenigstens ein oben beschriebenes Crashmanagementsystem aufweisen, wobei das Crashmanagementsystem mit einer Karosserie, insbesondere Längsträgern oder/und Querträgern, des Kraftfahrzeugs verbunden ist. Das Crashmanagementsystem kann insbesondere an einer Front oder einem Heck des Kraftfahrzeugs vorgesehen sein.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Figuren. Dabei zeigt:

Fig. 1 zeigt in einer schematischen und vereinfachten Perspektivdarstellung ein Beispiel eines Crashmanagementsystems;

Fig. 2 zeigt eine vereinfachte und schematische Schnittdarstellung etwa entsprechend der Schnittlinie ll-ll der Fig. 1 ;

Fig. 3 zeigt in den Teilfiguren A) und B) vereinfachte und schematische Schnittdarstellungen etwa entsprechend der Schnittlinien IIIA-IIIA und IIIB-IIIB der Fig. 1 ;

Fig. 4 zeigt eine vereinfachte und schematische Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug mit einem Crashmanagementsystem;

Fig. 5 zeigt ein vereinfachtes Ablaufdiagramm von Herstellungsverfahren für das Crashmanagementsystem.

In Fig. 1 ist vereinfacht und schematisch ein Crashmanagementsystem 10 in einer perspektivischen Darstellung gezeigt. Beispielhaft ist bezogen auf eine übliche Fahrzeuglängsrichtung X und eine Fahrzeugbreitenrichtung Y ein vorderer linker Bereich des Crashmanagementsystems 10 gezeigt.

Das Crashmanagementsystem 10 umfasst ein Stoßfängerelement 12, das sich im Wesentlichen in Fahrzeugbreitenrichtung Y erstreckt. Das Stoßfängerelement 12 ist mittels eines Crashboxelements 14 mit einer hier nur vereinfacht dargestellten Fahrzeugkarosserie 16 verbunden, insbesondere mit einem Längsträger oder/und einem Querträger der Fahrzeugkarosserie 16.

Das Crashmanagementsystem 10 bzw. das Stoßfängerelement 12 weist Rippenabschnitte 18 auf, die zwischen oberen und unteren Randabschnitten 20o, 20u verlaufen. Dabei verlaufen die Randabschnitte 20 im Wesentlichen parallel zueinander und die Rippenabschnitte 18 sind hierzu geneigt ausgeführt. Insbesondere kreuzen sich die Rippenabschnitte 18 im gezeigten Beispiel.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Schnittdarstellungen der Fig. 2 und 3 der Aufbau des Crashmanagementsystems 10, insbesondere des Stoßfängerelements 12 genauer beschrieben. Dabei entsprechen die Schnittdarstellungen der Fig. 2, 3A und 3B etwa den Schnittlinien ll-ll, IIIA- IIIA und IIIB-IIIB der Fig. 1.

Das Crashmanagementsystem 10 umfasst wenigstens zwei Decklagen 22v, 22h aus einem ersten endlosfaserverstärkten Kunststoffmaterial. Dabei kann die Decklage 22v als vordere Decklage bezeichnet werden, und die Decklage 22h kann als hintere Decklage bezeichnet werden, insbesondere bezogen auf eine montierte Stellung im Frontbereich eines Kraftfahrzeugs.

Zwischen den beiden Decklagen 22h, 22v ist ein Kernelement 24 aus einem zweiten Kunststoffmaterial angeordnet, wobei das Kernelement 24 und die Decklagen 22h, 22v stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Das Kernelement 24 kann auch als Zwischenlage bezeichnet werden.

Die bereits unter Bezugnahme auf die Fig. 1 erwähnten, mehreren Rippenabschnitte 18 sind ebenfalls aus dem zweiten Kunststoffmaterial hergestellt. Ferner sind die Rippenabschnitte 18 auf einer der Decklagen, hier beispielhaft der vorderen Decklage 22v, angeordnet und mit dieser stoffschlüssig verbunden. Die Rippenabschnitte 18 und das Kernelement 24 sind bei einem solchen Crashmanagementsystem 10 bzw. einem solchen Stoßfängerelement 12 mittels Spritzgießen oder Fließpressen einstückig miteinander verbunden.

Aus den Schnittdarstellungen der Fig. 2 und 3 ist ersichtlich, dass das Kernelement 24 mit den zwei Randabschnitten 20o, 20u einstückig verbunden ist. Dabei erstrecken sich die Randabschnitte 20o, 20u oben bzw. unten entlang von Rändern 26 der beiden Decklagen 22v, 22h.

Die Randabschnitte 20o, 20u weisen jeweils ausgehend von dem Kernelement 24 einen gekrümmten Übergangsabschnitt 28o, 28u und einen zum Kernelement 24 im Wesentlichen orthogonal ausgerichteten Verbindungabschnitt 30o, 30u auf.

Wie aus der Zusammenschau der Fig. 1 bis 3 ersichtlich, sind zwischen den beiden Randabschnitten 26o, 26u die mehreren Rippenabschnitte 18 ausgebildet. Insbesondere sind die Rippenabschnitte 18 einstückig mit den Randabschnitten 20o, 20u ausgebildet. Die beiden Randabschnitte 20o, 20u sind also im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet. Die Rippenabschnitte 18 sind geneigt zu den Randabschnitten 20o, 20u ausgerichtet. Insbesondere sind die Rippenabschnitte 18 gekreuzt zueinander angeordnet, derart dass durch die Rippenabschnitte 18 oder/und die Randabschnitte 20o, 20u Hohlräume 34 umgeben werden, die einseitig durch eine der Decklagen 22v begrenzt sind.

Die oben beschriebenen Decklagen 22h, 22v, das Kernelement 24 und die Rippenabschnitte 18 bilden das sich im Wesentlichen in Fahrzeugbreitenrichtung Y erstreckende Stoßfängerelement 12 in Sandwichbauweise.

Das aus der Fig. 1 ersichtliche Crashboxelement 14 kann aus einem dritten Kunststoffmaterial hergestellt sein. Insbesondere kann das Crashboxelement 14 als Spritzgussteil ausgeführt sein. Ferner ist das Crashboxelement 14 mit dem Stoßfängerelement 12, insbesondere der Decklage 22h verbunden. Da- bei können das Crashboxelement 14 und das Stoßfängerelement 12 miteinander verschraubt oder/und verklebt bzw. (kunststoff-)verschweißt sein.

Es wird darauf hingewiesen, dass in den Fig. 1 bis 3 durch gestrichelte Doppelpfeile die jeweilige Neigung von Rippenelementen 18 illustriert ist, so dass die Neigung nicht nur in der Fig. 1 erkennbar ist, sondern auch in den ebenen Schnittdarstellungen der Fig. 2 und 3 erkennbar ist.

Als erstes Kunststoffmaterial für die beiden Decklagen 22h, 22v kommt beispielsweise endlosfaserverstärktes Polypropylen (PP) zum Einsatz. Als zweites Kunststoffmaterial für das Kernelement 24, die Randabschnitte 20o, 20u und die Rippenabschnitte 18 kommen beispielsweise Polypropylen oder Polyamide zum Einsatz. Als drittes Kunststoffmatenal für das Crashboxelement 14 kann beispielsweise Polypropylen oder Polyamide verwendet werden.

Das zweite und dritte Kunststoffmaterial können identisch sein.

Fig. 4 zeigt in einer vereinfachten und schematische Draufsicht ein Kraftfahrzeug 50. Gestrichelt sind in dem Fahrzeug 50 ein vordere Crashmanagementsystem 10v und ein hintere Crashmanagementsystem 10h angedeutet. Wobei jedes Crashmanagementsystem 10v, 10h den die oben unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 beschriebene Struktur aufweisen kann. Aus der Fig. 4 sind insbesondere auch die jeweiligen Crashboxelemente 14 und Stoßfängerelement 12 ersichtlich.

Fig. 5 zeigt vereinfacht ein Ablaufdiagramm für alternative Verfahren 500, 600 zu Herstellung eines oben beschriebenen Crashmanagementsystems 10.

Das Verfahren 500 basiert auf dem Fließpressen zur Herstellung des Crashmanagementsystems 10. Gemäß einem ersten Schritt S501 erfolgt ein Bereitstellen einer ersten vorgewärmten Decklage, beispielsweise der Decklage 22h, aus einem ersten endlosfaserverstärkten Kunststoffmatenal in einem Presswerkzeug. In Schritt S502 erfolgt ein Bereitstellen einer Fließpressmasse aus einem zweiten Kunststoffmaterial auf der ersten Decklage, etwa der Decklage 22h. Gemäß einem Schritt S503 erfolgt ein Bereitstellen einer zweiten vorgewärmten Decklage, etwa der Decklage 22v, aus dem ersten Kunststoffmatenal auf der Fließpressmasse. Schließlich erfolgt gemäß Schritt S504 ein Pressen der beiden Decklagen 22h, 22v und der Fließpressmasse, derart dass zwischen den Decklagen 22h, 22v das Kernele- ment 24 ausgeformt wird und auf einer der Decklagen 22v Rippenabschnitte 18 ausgebildet werden, so dass ein Stoßfängerelement 12 in Sandwichbau- weise erzeugt wird.

Das Verfahren 600 basiert auf dem Spritzgießen zur Herstellung des Crashmanagementsystems 10. Gemäß einem Schritt S601 erfolgt ein Bereitstellen einer ersten und einer zweiten vorgewärmten Decklage 22h, 22v aus einem ersten endlosfaserverstärkten Kunststoffmaterial in einem Spritzgusswerkzeug. Gemäß Schritt S602 erfolgt ein Schließen des Spritzgusswerkzeugs. Schritt S603 illustriert das Einspritzen einer Spritzgussmasse aus einem zweiten Kunststoffmaterial, derart dass zwischen den Decklagen 22h, 22v ein Kernelement 24 aus der Spritzgussmasse ausgeformt wird und auf einer der Decklagen 22v Rippenabschnitte 18 aus der Spritzgussmasse ausgebildet werden, so dass ein Stoßfängerelement 12 in Sandwichbauweise erzeugt wird.

Bei dem Verfahren 600 kann gemäß einem optionalen Schritt S604 nach dem Einspritzen der Spritzgussmasse ein Expansionshub des Spritzgusswerkzeugs durchgeführt werden, wobei Werkzeughälften des Spritzgusswerkzeug wenige Millimeter voneinander wegbewegt werden, derart dass zumindest eine Expansion des Kernelements 24 ermöglicht wird.

Parallel zu den beiden Verfahren 500 bzw. 600 kann in einem Spritzgusswerkzeug wenigstens ein Crashboxelement 14 hergestellt werden (S701 ). Gemäß Schritt S702 wird so hergestellte Crashboxelement 14 bereitgestellt. Gemäß Schritt S703 erfolgt ein Verbinden von wenigstens einem Crashboxelement 14 mit dem betreffenden Stoßfängerelement 12, das durch das Verfahren 500 oder 600 hergestellt worden ist.