DE102004034519B3

DE102004034519B3 - Energie absorbierendes Trägerelement eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102004034519B3
Application number: DE200410034519
Authority: DE
Inventors: Pawel Dipl.-Ing. Adamski
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2004-07-16
Filing date: 2004-07-16
Publication date: 2006-03-02
Anticipated expiration: 2024-07-17

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Energie-absorbierendes Trägerelement eines Kraftfahrzeugs, welches Trägerelement als Hohlprofil mit zumindest einer Profilkammer ausgebildet ist, welche Profilkammer von mehreren Profilstegen umgeben ist, wobei zumindest ein Profilsteg einen Verstärkungsprofilsteg bildet und in zumindest zwei Stegverbindungen mit anderen Profilstegen des Hohlprofils verbunden ist sowie über seine zwischen den Stegverbindungen gemessene Steglänge einen sich verändernden Querschnitt aufweist. DOLLAR A Für ein optimiertes Deformationsverhalten des Trägerelements (1) ist vorgesehen, dass sich der Querschnitt (QS) des Verstärkungsprofilstegs (12, 12') - ausgehend von den beiden Stegverbindungen (8) - bis zu seiner Stegmitte (13) erweitert.

Description

Bei der Erfindung wird ausgegangen von einem Energie absorbierenden Trägerelement eines Kraftfahrzeugs, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein gattungsgemäßes Energie absorbierendes Trägerelement ist der EP 1 329 363 A1 zu entnehmen. Dieses Trägerelement ist als Hohlprofil ausgebildet und umfasst wenigstens eine Profilkammer, die von mehreren Profilstegen umgeben ist. Wenigstens ein Profilsteg ist als Verstärkungsprofilsteg ausgebildet, welcher in zumindest zwei Stegverbindungen mit anderen Profilstegen verbunden ist. Über seine zwischen den Stegverbindungen gemessene Steglänge besitzt der Verstärkungsprofilsteg einen sich verändernden Querschnitt, der bei dem bekannten Trägerelement – ausgehend von den beiden Stegverbindungen – sich zunächst verringert, um dann in einen mittigen, mit einem kontinuierlichen Querschnitt verlaufenden Abschnitt überzugehen.

Aus der DE 102 39 919 A1 geht ein Stoßfänger als Trägerelement hervor, das als Hohlprofil mit mehreren Profilkammern ausgeführt ist. Die Profilkammern werden von Profilstegen begrenzt, von denen mindestens ein Profilsteg mit einer lokalen Anfaltnut bzw. Anfaltrippe ausgestattet ist, um bei einem auf das Trägerelement einwirkenden Kraftstoß einen Faltvorgang des Trägerelements an definierter Stelle einzuleiten. Aus der DE 698 08 948 T2 geht ein ähnliches Trägerelement bzw. ähnlicher Stoßfänger hervor, das neben lokalen Querschnittsveränderungen an Profilstegen zusätzlich sich über die Länge des Trägerelements verändernde Querschnittsformen der Profilkammer aufweist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Trägerelement der eingangs genannten Art anzugeben, welches in seinem Deformationsverhalten optimiert ist.

Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Energie absorbierenden Trägerelement, welches die in Anspruch 1 genannten Merkmale umfasst. Weitere, die Erfindung ausgestaltende Merkmale sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile sind darin zu sehen, dass – gegenüber dem bekannten Trägerelement – bei etwa gleichem Einsatz an Trägermasse beim erfindungsgemäßen Trägerelement bei einer Krafteinwirkung in Richtung seiner Längserstreckung – ausgehend von etwa gleicher Trägerelementlänge der unverformten Trägerelemente – ein längerer Deformationsweg bei dem erfindungsgemäßen Trägerelement bereitgestellt werden kann. Der längere Deformationsweg ergibt sich durch ein verändertes Beulverhalten bei der Verformung des Trägerelements mit dem Verstärkungsprofilsteg, der erfindungsgemäß mit einem sich über die gesamte Steglänge verändernden Querschnitt derart ausgeführt ist, dass sich sein Querschnitt – ausgehend von seinen beiden Stegverbindungen mit anderen Profilstegen – bis zu seiner Stegmitte erweitert. Durch den längeren Deformationsweg stellt sich eine geringere negative Beschleunigung des Kraftfahrzeugs ein, der bei einem Unfall des Kraftfahrzeugs auch der oder die Fahrzeuginsassen ausgesetzt sind. Bei einer quer zur Längserstreckungsrichtung wirkenden Belastungskraft, beispielsweise bei einem Seitenaufprall, besitzt das erfindungsgemäße Trägerelement einen höheren Widerstand, der die Eindringtiefe eines Gegenstandes bei dem Seitenaufprall beeinflussen kann. Das erfindungsgemäße Trägerelement lässt sich demnach in einer Tragstruktur eines Kraftfahrzeug als Längsträger, Querträger und/oder Seitenträger (Seitenschweller) einsetzen.

Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen, die in den Ansprüchen 2 und 3 angegeben sind, kann der Verstärkungsprofilsteg beispielsweise Teil einer Außenwand des Hohlprofils sein oder – wenn das Hohlprofil mehrere Profilkammern aufweist – eine Innenwand bzw. Verstärkungswand des Hohlprofils bilden. Selbstverständlich sind auch Hohlprofile denkbar, bei denen sowohl die Außenwand als auch die Innenwand zumindest ein Verstärkungsprofilsteg aufweist.

Der Hohlprofilquerschnitt des erfindungsgemäßen Trägerelements kann ein Polygon bilden oder davon abweichende Hohlprofilquerschnitte aufweisen, wie beispielsweise mit einer Krümmung versehene Außenwände, die ggf. kreisförmige bzw. ovale Hohlprofilquerschnitte aufweisen. Entsprechende Ausführungsbeispiele sind in den Ansprüchen 6 und 7 angegeben.

Nach einem in Anspruch 8 angeführten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich die Außenwand des Hohlprofils nicht von einer Außenwand eines konventionellen Trägerelements, da sich der Verstärkungsprofilsteg mit seinem sich erweiternden Querschnitt in die Profilkammer hinein erstreckt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Die 1 bis 6 zeigen jeweils Ausführungsbeispiele von Trägerelementen mit unterschiedlichen Hohlprofilquerschnitten.
In 1 ist ein Energie absorbierendes Trägerelement 1 einer sonst nicht weiter dargestellten Tragstruktur 2 eines Kraftfahrzeugs in einem Querschnitt dargestellt, der den Hohlprofilquerschnitt erkennen lässt. Das Trägerelement 1 ist mithin als Hohlprofil ausgebildet und weist zumindest eine Profilkammer 3 auf. In sämtlichen Ausführungsbeispielen des Trägerelements nach den 1 bis 6 sind jedoch mehrere Profilkammern 3, 4 und 5 vorgesehen. Die Profilkammern 3 bis 5 können denselben Querschnitt aufweisen und nebeneinander bzw. übereinander angeordnet sein. Im Ausführungsbeispiel des Trägerelements 1 nach 6 können auch Profilkammern 3, 4, 5 mit unterschiedlichem Querschnitt hergestellt sein. In sämtlichen Ausführungsbeispielen ist das Trägerelement 1 in einem Querschnitt derart gezeigt, dass seine Längserstreckung durch die Zeichnungsebene hindurch verläuft. Das Trägerelement 1 ist vorzugsweise als Strangpresshohlprofil aus einem Leichtmetall bzw. einer Leichtmetall-Legierung gefertigt, wobei die Strangpressrichtung mit der Längserstreckung des Trägerelements zusammenfällt.
Jede Profilkammer 3 bis 5 ist von mehreren Profilstegen 6 und 7 des Hohlprofils umgeben bzw. begrenzt. Somit ist jeder Profilsteg 6 bzw. 7 in zwei Stegverbindungen 8 mit jeweils einem anderen, benachbarten Profilsteg 7 bzw. 6 verbunden, so dass sich die Steglänge SL eines Profilsteges 6 bzw. 7 zwischen zwei Stegverbindungen 8 messen lässt. Das Trägerelement 1 umfasst eine Hohlprofil – Außenwand 9, die in den Ausführungsbeispielen nach den 1, 3, 4 und 5 aus mehreren Wandabschnitten 10, nämlich den Profilstegen 6, zusammengesetzt ist und somit der Querschnitt des Hohlprofils ein Polygon bildet. Bei den Ausführungsbeispielen entsprechend den 2 und 6 ist lediglich ein umlaufender, gebogener Wandabschnitt 11 vorgesehen, der die Außenwand 9 mit einem einzigen Profilsteg 6 bildet, so dass das Hohlprofil bzw. die Außenwand 9 einen ovalen Querschnitt (2) bzw. einen kreisförmigen Querschnitt (6) aufweist, wobei zusätzlich der Profilsteg 6 mit konstantem Querschnitt ausgeführt ist. Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine weitere Ausführungsform der Außenwand 9 mit unterschiedlichen Wandabschnitten 10 bzw. 10' gezeigt. So sind gerade Wandabschnitte 10 und gekrümmte Wandabschnitte 10' aneinandergesetzt, die – bezogen auf ihre Ecken bildende Stegverbindungen 8 – ein Polygon darstellen.
Bei sämtlichen Ausführungsbeispielen des Trägerelements 1 weist das Hohlprofil zumindest einen Profilsteg 6 bzw. 7 auf, der als Verstärkungsprofilsteg 12 ausgebildet ist und einen sich über seine Steglänge SL verändernden Querschnitt QS besitzt. Ausgehend von zwei Stegverbindungen 8 eines Verstärkungsprofilsteges 12 erweitert sich sein Querschnitt QS bis zu einer Stegmitte 13 des Verstärkungsprofilsteges 12, so dass im Querschnitt QS quasi eine bauchige Struktur realisiert ist. Die Erweiterung des Querschnitts QS kann stetig oder stufenweise zunehmend sein. Der Verstärkungsprofilsteg 12 kann ferner Bestandteil der Außenwand 9 sein, also einen Profilsteg 6 darstellen, oder einer Innenwand 14 des Hohlprofils zugeordnet sein, welche Innenwand 14 zwei benachbarte Profilkammern 3 und 4 (1 bis 6), bzw. 4 und 5 (4 und 6) sowie 3 und 5 (6) unterteilt. Es können sämtliche Profilstege 6 und 7 als Verstärkungsprofilsteg 12 realisiert sein. Denkbar wäre es jedoch, lediglich zumindest einen der Profilstege 6 der Außenwand 9 oder zumindest einen der Profilstege 7, die eine Innenwand 14 bilden, als Verstärkungsprofilsteg 12 auszugestalten. Die Steglänge SL kann – wenn zumindest zwei Verstärkungsprofilstege 12 an einem Trägerelement 1 vorgesehen sind – gleich oder unterschiedlich bemessen sein.
Beim Ausführungsbeispiel des Trägerelements 1 nach 6 bilden mehrere Innenwände 14 eine Innenwandstruktur 15 derart, dass mehrere Verstärkungsprofilstege 12 in einer gemeinsamen Stegverbindung 8' zusammenlaufen, so dass die Innenwandstruktur 15 mit beispielsweise Y-förmigem Querschnitt entsteht. Dabei kann die Steglänge SL der Verstärkungsprofilstege 12 unterschiedlich oder gleich ausgeführt sein.
Bei den Ausführungsbeispielen nach den 1, 3 und 4 wird ein Wandabschnitt 10 bzw. 10' der Außenwand 9 von Verstärkungsprofilstegen 12' gebildet, die an ihrer von der Profilkammer 3 bzw. 4 abgewandt liegenden Außenfläche 16 gerade (Wandabschnitte 10) oder gekrümmt (Wandabschnitte 10') verlaufen und an ihrer der Profilkammer 3 bzw. 4 zugewandt liegenden Innenfläche 17 sich im Querschnitt erweitern, wie dies in analoger Weise für die Verstärkungsstege 12 beschrieben ist. D.h. die bauchige Struktur eines derartigen Verstärkungsprofilstegs 12' erstreckt sich in die Profilkammer hinein; an der Außenfläche 16 ist jedoch keine bauchige Struktur vorgesehen. Denkbar wäre es überdies, als Innenwand 14 einen derartigen Verstärkungsprofilsteg 12' vorzusehen.
Bei einer Krafteinwirkung in Richtung der Längserstreckung des Trägerelements 1 ergibt sich durch die Verstärkungsprofilstege 12 bzw. 12' ein längerer Deformationsweg durch verändertes Beulen, insbesondere Faltenbeulen der Außenwand 9. In einer quer zur Längserstreckung des Trägerelements 1 auftretenden Krafteinwirkung BF auf die Außenwand 9 stellt sich durch den Verstärkungsprofilsteg 12 als Innenwand 14 ein höherer Widerstand ein, der dem Trägerelement 1 eine größere Steifigkeit verleihen kann.

Claims

Energie absorbierendes Trägerelement eines Kraftfahrzeugs, welches Trägerelement als Hohlprofil mit zumindest einer Profilkammer ausgebildet ist, welche Profilkammer von mehreren Profitstegen umgeben, wobei zumindest ein Profilsteg einen Verstärkungsprofilsteg bildet, und in zumindest zwei Stegverbindungen mit anderen Profilstegen des Hohlprofils verbunden ist sowie über seine zwischen den Stegverbindungen gemessene Steglänge einen sich verändernden Querschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Querschnitt (QS) des Verstärkungsprofilstegs (12, 12') – ausgehend von den beiden Stegverbindungen (8) – bis zu seiner Stegmitte (13) erweitert, wobei sich der Querschnitt (QS) über die gesamte Steglänge (SL) des Verstärkungsprofilsteges (12, 12') verändert.
Trägerelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlprofil zumindest eine von einem Verstärkungsprofilsteg (12, 12') gebildete Außenwand (9) aufweist.
Trägerelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlprofil mehrere Profilkammern (3, 4, 5) und zumindest eine von einem Verstärkungsprofilsteg (12, 12') gebildete Innenwand (14) aufweist.
Trägerelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlprofil eine Außenwand (9) mit einem konstanten Querschnitt aufweist.
Trägerelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest drei Verstärkungsprofilstege (12) einen Innenwandstruktur (15) bilden und dass die drei Verstärkungsprofilstege (12) in einer gemeinsamen Stegverbindung (8') zusammenlaufen.
Trägerelement nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenwand (9) des Hohlprofils mehrere Wandabschnitte (10, 10') umfasst, die – im Querschnitt gesehen – ein Polygon bilden.
Trägerelement nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenwand (9) einen umlaufenden, gebogenen Wandabschnitt (11) aufweist.
Trägerelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Außenwand (9) des Hohlprofils als Verstärkungsprofilsteg (12') ausgebildet ist und an ihrer von einer Profilkammer (3, 4, 5) abgewandt liegenden Außenfläche (16) gerade oder gekrümmt verläuft sowie an ihrer der Profilkammer (3, 4, 5) zugewandt liegenden Innenfläche (17) sich im Querschnitt (QS) erweitert.