DE10060636A1 - Vorrichtung zum Aufnehmen von Stoßenergie - Google Patents

Abstract

Vorrichtung zum Aufnehmen von Stoßenergie aus einem Hohlprofilteil (1) in dessen Innenraum wenigstens ein Zugband (2) aus einem dehnbaren Material im wesentlichen quer zur Längsachse des Hohlprofilteils (1) angebracht ist. Das Hohlprofilteil (1) hat vorzugsweise eine sechseckige Querschnittsform und das Zugband (2) ist zwischen zwei gegenüberliegenden Ecken formschlüssig im Inneren des Hohlprofilteils (1) angeordnet. Die Vorrichtung wird so benutzt, daß das Zugband (2) in einer Ebene senkrecht zur anliegenden Stoßkraft (F) verläuft, so daß bei einer Verformung des Hohlprofilteils (1) bei einer anliegenden Stoßkraft (F) das Zugband in Längsrichtung gedehnt wird und dadurch die anliegende Stoßenergie aufgenommen und absorbiert wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufnehmen von Stoßenergie.

Derartige Vorrichtungen sind insbesondere auf dem Gebiet der Kraftfahrzeugtechnik bekannt und bestehen aus z. B. Schaumteilen wie beispielsweise Kunststoffschäumen und Metallschäumen, aus Verformungswaben oder energieabsorbierenden Bauelementen, die Stoßenergie durch Rohrverjüngungen oder Rohrstülpungen aufnehmen.

Bei Schaumteilen besteht das Problem, daß ein weitestgehend konstantes Kraftniveau nur über 50% des zur Verfügung stehenden Verformungsweges erreicht werden kann. Verformungswaben zeigen ein relativ niedriges Kraftniveau über den Verformungsweg bezogen auf ihre Schnittlänge, so daß bei höheren aufzunehmenden Verformungskräften die Verformungswaben ein sehr hohes Gewicht bekommen. Vorrichtungen, die über Rohrverjüngungen oder Rohrstülpungen Energie aufnehmen, benötigen einen entsprechend großen Einbauraum.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht daher darin, eine Vorrichtung zum Aufnehmen von Stoßenergie zu schaffen, die Energie zwischen zwei bei einem Stoß aufeinander zubewegten Bauelementen, beispielsweise zwei aufeinander zubewegte Platten, aufnehmen und absorbieren kann, wenn keine zusätzlichen Freiräume zwischen den beiden Bauelementen vorhanden sind.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch wenigstens ein Hohlprofilteil gelöst, in dessen Innenraum ein Zugband aus einem dehnbaren Material im wesentlichen quer zur Längsachse des Hohlprofilteils angebracht und mit dem Hohlprofilteil verbunden ist.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird ein konstantes hohes Kraftniveau über den Verformungsweg bei geringem Gewicht und geringen Herstellungskosten erzielt. Das Kraftniveau ist insbesondere über einen langen Verformungsweg d. h. über etwa 85% des zur Verfügung stehenden Verformungsweges konstant.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich der maximale Wirkungsgrad d. h. die maximal aufzunehmende Ver­ formungsenergie als Produkt aus dem Abstand der Bauelemente vor der Verformung multipliziert mit der maximal zulässigen Kraft, die auftreten darf.

Besonders bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 11.

Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1A und 1B Querschnittsansichten eines ersten Aus­ führungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung im un­ verformten und im verformten Zustand jeweils,

Fig. 2 eine Querschnittsansicht eines zweiten Ausfüh­ rungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 3A und 3B in Querschnittsansichten ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung im unverformten und im verformten Zustand jeweils und

Fig. 4A und Fig. 4B eine Draufsicht und eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung als Stoßfängerträger für ein Kraftfahrzeug.

Die in Fig. 1A dargestellte Vorrichtung zum Aufnehmen von Stoßenergie besteht im wesentlichen aus zwei Teilen nämlich einem Hohlprofilteil 1 mit der Querschnittsform eines Sechsecks und einem Zugband 2, das quer zur Längsachse des Hohlprofilteils 1 in dessen Innenraum angeordnet ist.

Die Querschnittsform des Hohlprofilteils 1 kann in der dargestellten Weise die eines gleichschenkligen Sechsecks aber auch eines ungleichschenkligen Sechsecks sein. An zwei diametral gegenüberliegenden Ecken sind im Innenraum des Hohlprofilteils 1 Aufnahmen 3 beispielsweise innenliegende halboffene Schlüssellochaussparungen vorgesehen, in denen die Enden des aus einem Flachmaterial aus gut dehnbarem Werkstoff bestehenden Zugbandes 2 so eingepaßt sind, daß dazwischen ein Formschluß gebildet ist. Zu diesem Zweck sind die jeweiligen Enden des Zugbandes 2 so ausgebildet, daß sie in die Öffnungen der Schlüssellochaussparungen 3 im Hohlprofilteil 1 passen. Weitere Aussparungen sind im Inneren des Hohlprofilteils 1 in den übrigen Ecken der sechseckigen Querschnittsform jeweils vorgesehen.

Wie es in Fig. 1A dargestellt ist, wird die Vorrichtung zum Aufnehmen von Stoßenergie so eingesetzt, daß der Stoß, dessen Energie aufzunehmen und zu absorbieren ist, an einer Seite des sechseckigen Hohlprofilteils anliegt, wie es in Fig. 1A durch einen Pfeil F wiedergegeben ist. Das Zugband 2 liegt somit in einer Ebene senkrecht zur Stoßrichtung, so daß beim Anliegen eines Stoßes bzw. einer Kraft F sich das Hohlprofilteil 1 in einer Weise verformt, wie es in Fig. 1B dargestellt ist. Das heißt, daß die Ecken, an denen das Zugband 2 im Hohlprofilteil 1 angeordnet ist, auseinander gehen und dadurch das Zugband 2 gedehnt wird. Die anliegende Stoßenergie wird dadurch in die zur Dehnung des Zugbandes 2 erforderliche Dehnungsarbeit umgewandelt.

Da bei dieser Vorrichtung somit eine Kraftumlenkung erfolgt wird im Zugband 2 eine reine Zugspannung erreicht und daher die Dehnbarkeit des Werkstoffes des Zugbandes 2 optimal ausgenutzt. Es gibt keine unbelasteten Bereiche, die zur Aufnahme der Stoßenergie nicht beitragen und lediglich das Gewicht der Vorrichtung erhöhen.

Dadurch, daß ein Formschluß zwischen den Hohlprofilteil 1 und dem Zugband 2 ausgebildet ist, wird weiterhin erreicht, daß die Verbindung zwischen diesen Bauteilen um so stärker wird, je höher die anliegende Kraft ist.

Bei dem in den Fig. 1A und 1B dargestellten Aus­ führungsbeispiel bestand die formschlüssige Verbindung zwischen dem Zugband 2 und dem Hohlprofilteil 1 aus einer schlüssellochartigen Aussparung und einer dazu passenden Ausbildung der Enden des Zugbandes 2. Wie es in Fig. 2 dar­ gestellt ist, kann die Verbindung zwischen dem Hohlprofilteil 1 und dem Zugband 2 auch dadurch erreicht werden, daß das Zugband 2 an seinen Enden in Form einer Schlaufe 4 um einen Bolzen gelegt und zusammen mit dem Bolzen in die Schlüssellochöffnung der Aussparung 3 in den Ecken des Hohlprofilteils 1 eingelegt wird.

Das Zugband 2 kann auch aus einem Stahlblech mit eingesetzten Keilstücken für den Formschluß bestehen.

Das Hohlprofilteil 1 kann als Strangpreßprofilteil ausgebildet sein, wobei es unter Umständen auch möglich ist, das Hohlprofilteil 1 und das Zugband 2 in einem Stück auszubilden.

Das Hohlprofilteil 1 kann insbesondere ein Aluminiumstrang­ preßprofil der Legierungsgruppe 6xxx (AlMgSi) oder bei der Anwendungsform als Stoßfängerträger der Legierungsgruppe 7xxx (AlZnMg) sein. Die Bruchdehnung des Profilmaterials sollte über 18% liegen. Als Zugband 2 eignet sich ein Aluminiumstrangpreß­ profil aus Al 99,85 oder noch reinerem Aluminium. Für ein Zugband aus Stahlblech eignen sich Karosseriestähle wie beispielsweise QSZE 340. Die Bruchdehnung des Zugbandes sollte über 45% liegen.

Wenn die oben beschriebene Vorrichtung als Stoßfängerträger für den Stoßfänger eines Kraftfahrzeuges verwandt werden soll (siehe Fig. 4A, 4B), so daß das Hohlprofilteil 1 den Träger senkrecht zur Längsachse des Fahrzeuges bildet, der von der linken Seite zur rechten Seite verläuft, ist es möglich das Zugband 2 nicht durchgehend sondern abschnittsweise, beispielsweise örtlich im Anbindungsbereich des Stoßfängerträgers an den Längsträgern des Rahmens des Fahrzeuges vorzusehen. Das führt zu einer erheblichen Gewichtseinsparung. Diese Ausbildung, bei der das Zugband 2 nur abschnittsweise vorgesehen ist, bietet sich bei allen Anwendungsarten an, bei denen die Kraftaufnahme nicht durchgehend über die gesamt Länge des Hohlprofilteils 1 erfolgen muß.

Die oben beschriebene Vorrichtung kann universell zur Aufnahme von Stoßenergie jeglicher Art bei allen denkbaren Anwendungsmöglichkeiten verwandt werden, sie eignet sich insbesondere als Stoßenergie absorbierendes Kleinbauteil beispielsweise als Auflager, Abstützung und so weiter.

Das in den Fig. 3A und 3B dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung unterscheidet sich von dem in Fig. 1A und 1B dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch, daß zusätzlich zu dem Zugband 2 ein weiteres Zugband 6 senkrecht zum Zugband 2 aber gleichfalls in einer Ebene senkrecht zur anliegenden Stoßenergie in einem zweiten Hohlprofilteil 5 in gleicher Weise wie das Zugband 2 im Hohlprofilteil 1 angeordnet ist. Beide Hohlprofilteile 1 und 5 sind ineinander in der dargestellten Weise angeordnet. Bei einem Stoß liegt eine Kraft F in der durch einen Pfeil in Fig. 3A und 3B dargestellten Weise an dem Hohlprofilteil 5 und damit am Hohlprofilteil 1, so daß die beiden Zugbänder 2, 6 in der in Fig. 3B dargestellten Weise verformt werden. Die Verformung des Zugbandes 6 entspricht der Verformung des Zugbandes 2, wie es sich aus der Querschnittsansicht von Fig. 3B ergibt.

Das in Fig. 3A und Fig. 3B dargestellte Ausführungsbeispiel erlaubt erkennbar die Aufnahme einer höheren Stoßenergie verglichen mit dem in Fig. 1A und 1B dargestellten Ausführungsbeispiel bei nahezu unverändertem Platzbedarf.

Claims (11)

1. Vorrichtung zum Aufnehmen von Stoßenergie gekennzeichnet durch wenigstens ein Hohlprofilteil (1, 5), in dessen Innenraum ein Zugband (2, 6) aus einem dehnbaren Material im wesentlichen quer zur Längsachse des Hohlprofilteils (1, 5) angebracht und mit dem Hohlprofilteil (1, 5) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Hohlprofilteile (1, 5) ineinander so angeordnet sind, daß ihre Zugbänder (2, 6) rechtwinklig zueinander verlaufen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlprofilteil (1, 5) eine sechseckige Querschnittsform hat und das Zugband (2, 6) zwischen zwei diametral gegenüberliegenden Ecken angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsform des Hohlprofilteils (1, 5) die eines gleichschenkligen Sechsecks ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugband (1, 2) an seinen Enden formschlüssig mit dem Hohlprofilteil (1, 5) verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Formschluß aus einer schlüssellochartigen Öffnung im Hohlprofilteil (1, 5) und einer dazu passenden Ausbildung der Enden des Zugbandes (2, 6) besteht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugband (2, 6) mit Keilstücken formschlüssig in entsprechenden Aufnahmen im Hohlprofilteil (1, 5) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden des Zugbandes in Form einer Schleife (4) um einen Bolzen gelegt sind und zusammen mit dem Bolzen in eine schlüssellochartige Ausnehmung im Hohlprofilteil (1) formschlüssig eingesetzt sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des Hohlprofilteils (1, 5) in den übrigen Ecken der sechseckigen Querschnittsform weitere Aussparungen vorgesehen sind.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlprofilteil (1, 5) und das Zugband (2, 6) in einem Stück ausgebildet sind.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugband im Hohlprofilteil nur abschnittsweise vorgesehen ist.