DE102006062294A1

DE102006062294A1 - Profil für eine Stoßstange eines Fahrzeuges, Haltewerkzeug und Rohrprofil dafür sowie Verfahren zur Herstellung des Profils

Info

Publication number: DE102006062294A1
Application number: DE200610062294
Authority: DE
Inventors: Martin Dipl.-Ing. Feuerstein
Original assignee: Alcan Technology and Management Ltd
Current assignee: Constellium Switzerland AG
Priority date: 2006-12-27
Filing date: 2006-12-27
Publication date: 2008-07-03
Anticipated expiration: 2026-12-28
Also published as: DE102006062294B4

Abstract

Ein aus einer Leichtmetalllegierung stranggepresstes Hohlprofil für eine Stoßstange eines Fahrzeuges - insbesondere eines Personenkraftwagens -, das am Fahrzeug festlegbar ist, ist in Draufsicht beidseits einer Mittellinie (M) gekrümmt und weist im Abstand zueinander als Innenwand (16) bzw. Außenwand (14) angeordnete Profilwände auf. Die Mittellinie (M) kreuzt einen linearen Mittelabschnitt des Hohlprofils (40), dessen konstante Profilhöhe (a) geringer ist als die Profilhöhe der beiseits anschließenden Krümmungsbereiche und dessen konstante Profilbreite (b) größer ist als die Profilbreite der anschließenden Krümmungsbereiche; letztere gehen jeweils in einen Endabschnitt über, dessen Höhe und dessen Breite konstant sind. An der Innenfläche (19) der Innen- oder Frontwand (16) des Mittelabschnittes verläuft ein Längsschlitz (22) der Querschnittshöhe (i), der von zwei Anformstreifen (20) der Frontwand begrenzt ist. Im Längsschlitz (22) des Hohlprofils (40) ist eine Stielplatte (56) eines querschnittlich T-förmigen Metallprofils (50) als Haltewerkzeug geführt, das mit einer Kopfplatte (52) der Innenfläche (13) der gegenüberliegenden Rück- oder Außenwand (14) anliegt. Die Querschnittslänge der Stielplatte (56) entspricht dem Innenabstand (q) der Profilwände (14, 16).

Description

Die Erfindung betrifft ein Profil für eine Stoßstange eines Fahrzeuges, insbesondere eines Personenkraftwagens, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Zudem erfasst die Erfindung ein Haltewerkzeug und ein Rohrprofil für ein ebenfalls von der Erfindung erfasstes Herstellungsverfahren.
Eine derartige Stoßstange wird in der EP 0 718 157 beschrieben. Bei dem dort dargestellten Hohlprofil ist zwischen den Profilwänden ein Vertikalsteg angeordnet, der Querwände miteinander verbindet sowie das Hohlprofil in ein primäres Verformungsteil mit an den Druckgurt angrenzenden Kammern und in ein sekundäres Verformungsteil mit an den Zuggurt angrenzenden Kammern unterteilt. Diese Querschnittsform führt zu einer im Vergleich zu Stoßstangen nach damaligem Stand der Technik verbesserten Vernichtung der auftreffenden Verformungsenergie. Der zwischen dem Druckgurt und dem Zuggurt angeordnete Vertikalsteg unterteilt das Hohlprofil in zwei Verformungszonen. Das eine – primäre bzw. sekundäre – Verformungsteil nimmt hier zunächst die auf die Stoßstange auftreffende Aufprallenergie durch Verformung auf, während das andere – sekundäre bzw. primäre – Verformungsteil noch während einer gewissen Zeit eine Reststabilität enthält und so zur Formhaltigkeit beiträgt.
In Kenntnis dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, ein völlig neuartiges Hohlprofil zu entwickeln, das auf einfache Weise hergestellt zu werden vermag.
Zur Lösung dieser Aufgabe führt die Lehre des unabhängigen Anspruches; die Unteransprüche geben günstige Weiterbildungen an. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. Bei angegebenen Benennungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar sein.
Erfindungsgemäß kreuzt die Mittellinie einen linearen Mittelabschnitt des Hohlprofils, dessen konstante Profilhöhe geringer ist als die Profilhöhe der beidseits anschließenden Krümmungsbereiche und dessen konstante Profilbreite größer ist als die Profilbreite der anschließenden Krümmungsbereiche; letztere gehen jeweils in einen Endabschnitt über, dessen Höhe und dessen Breite konstant sind. Zudem soll die Stirnkante der Endabschnitte des Hohlprofils eine größere Höhe sowie eine engere Breite aufweisen als jener lineare Mittelabschnitt.
Als günstig hat es sich erwiesen, dass an der Innenfläche der Rückwand des Mittelabschnitts ein Längsschlitz der Querschnittshöhe verläuft, der von zwei Anformstreifen der Rückwand begrenzt ist, und/oder, dass die Anformstreifen sowie der Längsschlitz beidseits des Mittelabschnitts bis zu den Stirnkanten verlaufen. Im Bereich des Endabschnitts soll in der Innenwand des Hohlprofils zumindest ein Durchbruch vorgesehen sein, auch sind im Bereich des Endabschnittes in den Querwänden Durchbrüche konzipiert.
Von besonders erfindungsgemäßer Bedeutung ist, dass im Längsschlitz des Hohlprofils eine Stielplatte eines querschnittlich T-förmigen Metallprofils als Haltewerkzeug geführt wird, das mit einer Kopfplatte der Innenfläche der gegenüberliegenden Rück- oder Außenwand anliegt und beim Verformvorgang den Querschnitt des Mittelabschnittes konstant hält.
Im Rahmen der Erfindung liegt also zudem ein querschnittlich T-förmiges Metallprofil als Haltewerkzeug, das an einer Kopfplatte mittig eine dazu rechtwinkelige Stielplatte aufweist und dessen Querschnittslänge dem Innenabstand der Profilwände entspricht. Die Länge dieses Metallprofils oder Haltewerkzeuges – zumindest aber die Länge seiner Kopfplatte – muss der Länge des linearen Mittelabschnitts des Halteprofils entsprechen, um dessen Formgebung insgesamt zu bestimmen. Für diese ist auch von Bedeutung, dass an die Kopfplatte querschnittlich beidseits ein Randstreifen angeformt ist, der in Einbaustellung den Querwänden des Hohlprofils führend anliegt.
Das Haltewerkzeug wird zu dem erwähnten Herstellen des Hohlprofils in ein Aluminiumgrundprofil eingeschoben, dessen Querschnitt durchgehend dem Querschnitt des linearen Mittelabschnittes des Hohlprofils entspricht.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung jenes Hohlprofils wird in ein Aluminiumgrundprofil, dessen Querschnitt durchgehend dem Querschnitt des linearen Mittelabschnittes des zu erzeugenden Hohlprofils entspricht, ein Metall- oder Halteprofil der Länge des Mittelabschnittes des Hohlprofils eingeschoben und in dessen Längsmitte festgelegt, wonach die an den Mittelabschnitt beidseits angrenzenden Bereiche des Aluminiumgrundprofils verformt werden.
Dank der vorstehend beschriebenen Maßnahmen wird das Halteprofil auf bestechend einfache Weise hergestellt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in:
1: eine Schrägsicht auf ein in sich gebogenes Aufprallprofil für ein Straßenfahrzeug;
2, 3: die Draufsicht auf das Aufprallprofil sowie dessen Rückenansicht;
4: einen teilweise geschnittenen Abschnitt der Rückenansicht des Aufprallprofils in perspektivischer Darstellung;
5: eine – gegenüber 1 bis 4 vergrößerte – Stirnansicht eines Hohlprofils als Rohling für die Herstellung des Aufprallprofils mit eingeschobenem Einsatz;
6: die Stirnansicht einer Stirnkante des Hohlprofils nach dessen Bearbeitung;
7: eine gegenüber 5 verkleinerte Seitenansicht eines Einsatzes für das Hohlprofil.
Ein aus einer Aluminiumlegierung geformtes Aufprallprofil 10, das als Aufprallträger für das Front- oder Heckende eines Straßenfahrzeuges – insbesondere eines Personenkraftwagens – eingesetzt werden soll, weist zwei Stirnkanten 12 jeweils eines rechteckigen Querschnittes einer Höhe a₁ von hier 78 mm sowie einer Breite b₁ von 38 mm auf. Diese Stirnkanten 12 werden von einer Rück- oder Außenwand 14, einer Front- oder Innenwand 16 sowie zwei an diese angeformten, zueinander parallelen Querwänden 18, 18_t . Von der Innenwand 16 ragt in halber Querschnittshöhe a₁ ein Paar von Anformstreifen 20 der Kraglänge c ab, die gemeinsam einen Längsschlitz 22 der Querschnittshöhe i begrenzen (5). Nahe der Stirnkante 12 des Aufprallprofils 10 ist an der Eckkante 17 der oberen Querwand 18 zur Innenwand 16 ein Paar von schmalen Durchbrüchen 15 angedeutet. Auch in der Außen- oder Rückwand 14 sowie in der Innenwand 16 ist jeweils ein kantennaher Durchbruch 24 zu erkennen.
Die Krümmungsform des Aufprallprofils 10 ist vor allem der Draufsicht in 2 zu entnehmen. Ein – mittig von einer Mittellinie M des Aufprallprofils 10 gekreuzter – linearer Mittelabschnitt 30 der Länge e des Aufprallprofils 10 ist von konstanter Breite b (hier 56 mm). An diesen schließen beidends – in Draufsicht zur Innenwand 16 leicht einwärts gekrümmte – Profilabschnitte 32 der Länge e₁ an, die etwas größer ist als jene mittige Länge e. Die Höhe a₁ dieser beiden Profilabschnitte 32 vergrößert sich jeweils konstant von dem Mittelabschnitt 30 weg, wohingegen sich Breite b₁ dieser beiden Profilabschnitte 32 von der konstanten Breite b des linearen Mittelabschnittes 30 weg zu einem Endabschnitt 34 hin verringert, dessen – von der Stirnkante 12 bestimmte – Breite b₂ i. w. ebenso konstant ist wie dessen Höhe a₂. Die Länge e₂ dieses ebenfalls in Draufsicht leicht gekrümmten Endabschnittes 34 ist etwas kürzer als die Länge e des linearen Mittelabschnittes 30.
Die Rückenansicht des Aufprallprofils 10 nach 3 verdeutlicht, dass die konstante Höhe a des Mittelabschnittes 30 von 56 mm kürzer ist als die Höhe a₂ der Stirnkanten 12 bzw. der Endabschnitte 34, deren Eckbereiche der Höhe f mit 36 kenntlich gemacht sind.
Dieses Aufprallprofil 10 wird aus einem stranggepressten Aluminiumgrundprofil 40 quadratischen Querschnittes hergestellt, dessen äußere Querschnittsmaße gemäß 5 jenen des Mittelabschnittes 30 entsprechen. Die Höhe a misst – wie auch die Breite b – hier 56 mm.
In 5 ist an der Innenfläche 19 der rechten Flanke des Aluminiumgrundprofils 40 ein in der – das Profilzentrum Z im Abstand h von jeder der Querwände 18, 18, schneidenden – Querachse Q des Aluminiumgrundprofils 40 verlaufender, oben erwähnter Längsschlitz 22 zu erkennen, dessen Weite i hier geringfügig mehr als 2,5 mm beträgt. Die Dicke g der Innenwand 16 misst 3,8 mm, die Dicke g₁ der Rückwand 14 hier 4,2 mm und die Dicke g₂ der Querwände 18, 18, hier 3,5 mm.
Zur Darstellung des Grades der Querschnittsverformung ist der 5 die Frontansicht der Stirnkante 12 in 6 gegenübergestellt. Die äußere Kontur 31 des linearen Mittelabschnittes 30 ist der besseren Übersicht halber hier auf der linken Seite der Längsachse A der Stirnkante 12 bei 31 angedeutet. Die äußere Höhe a₂ der Stirnkante 12 misst 78 mm, also etwa das 1,4-fache des Aluminiumgrundprofils 40, bei einer äußeren Breite b₂ von 38 mm; diese ist also etwa um das 1,5-fache kürzer als die Breite b jenes Aluminiumgrundprofils 40.
In der Darstellung der 6 wird deutlich, dass die Eckbereiche 36 der Höhe f durch die Verformung der Querwände 18, 18, zur geringeren Breite b₂ entstehen.
Um den Verformungsvorgang zu vereinfachen, wird vor diesem von der Stirnkante 42 des Aluminiumgrundprofils 40 aus in dessen Profilinnenraum 44 als Haltewerkzeug 50 ein Metallprofil etwa T-förmigen Querschnittes gemäß 5, 7 mit einer rinnenartigen Kopfplatte 52 der Breite n von etwa 40 mm und von dieser zwischen Randstreifen 54 abragender mittiger Stielplatte 56 der freien Länge n₁ so eingeschoben, dass letztere in den Längsschlitz 22 der Innenwand 16 eingreift und darin geführt wird; die Kopffläche 52 des Metallprofils 50 liegt dabei der Innenfläche 13 der Rück- oder Außenwand 14 des Hohlprofils 10, 40 an. Die Querschnittslänge n₂ des Haltewerkzeuges 50 im Bereich der Stielplatte 56 entspricht dem Innenabstand q der Wände 14, 16. Die Profildicke i der Plattenteile 52 bis 56 des Haltewerkzeuges 50 beträgt 2,5 mm, entspricht also der Weite i jenes Längsschlitzes 22.
Die Länge dieses Haltewerkzeuges 50 entspricht der Länge e des linearen Mittelabschnittes 30 des Aufprallprofils 10 und damit dem Querschnitt des Aluminiumgrundprofils 40; letzterer wird während des Verformungsvorganges in jener Form gehalten.
Dank jener Querschnittslänge n₂ des Haltewerkzeuges 50 von ebenfalls etwa 40 mm kann die Kopfplatte 52 des Haltewerkzeugs 50 im Innenraum 44 des Aluminiumgrundprofils 40 so positioniert werden, dass sie den Innenabstand q der Innenwand 16 von der Rückwand 14 während des Verformens bestimmt und damit – wie gesagt – die ursprüngliche Form des Aluminiumgrundprofils 40 im Mittelabschnitt 30 erhält.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 0718157 [0002]

Claims

Profil für eine Stoßstange eines Fahrzeuges, insbesondere eines Personenkraftwagens, mit einem aus einer Leichtmetalllegierung stranggepressten Hohlprofil (10), das am Fahrzeug festlegbar ist und aus in Abstand zueinander als Innenwand (26) bzw. Außenwand (14) angeordnete Profilwände (18, 18_a ) aufweist, wobei das Hohlprofil in Draufsicht beidseits einer Mittellinie (M) gekrümmt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittellinie (M) einen linearen Mittelabschnitt (30) des Hohlprofils (10) kreuzt, dessen konstante Profilhöhe (a) geringer ist als die Profilhöhe (a₁) der beidseits anschließenden Krümmungsbereiche (32) und dessen konstante Profilbreite (b) größer ist als die Profilbreite (b₁) der anschließenden Krümmungsbereiche, wobei letztere jeweils in einen Endabschnitt (34) übergehen, dessen Höhe (a₂) und dessen Breite (b₂) konstant sind.
Profil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnkanten (12) der Endabschnitte (34) des Hohlprofils (10) eine größere Höhe (a₂) sowie eine engere Breite (b₂) aufweisen als der lineare Mittelabschnitt (30) (6).
Profil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenfläche (19) der Rückwand (14) des Mittelabschnittes (30) ein Längsschlitz (22) der Querschnittshöhe (i) verläuft, der von zwei Anformstreifen (20) der Rückwand begrenzt ist.
Profil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anformstreifen (20) und der Längsschlitz (22) beidseits des Mittelabschnitts (30) bis zu den Stirnkanten (12) verlaufen.
Profil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Endabschnitts (34) in der Innenwand (26) des Hohlprofils (10) zumindest ein Durchbruch (24) vorgesehen ist.
Profil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Endabschnittes (34) in den Querwänden (18, 18_t ) Durchbrüche (15) vorgesehen sind.
Profil nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Längsschlitz (22) des Hohlprofils (10) eine Stielplatte (56) eines querschnittlich T-förmigen Metallprofils (50) als Haltewerkzeug geführt ist, das mit einer Kopfplatte (52) der Innenfläche (13) der gegenüberliegenden Rück- oder Außenwand (14) anliegt (5).
Haltewerkzeug zur Herstellung eines Hohlprofils nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein querschnittlich T-förmiges Metallprofil (50) an einer Kopfplatte (52) mittig eine dazu rechtwinkelige Stielplatte (56) aufweist und die Querschnittslänge (n₁) dem Innenabstand (q) der Profilwände (14, 16) entspricht.
Profil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Metallprofils oder Haltewerkzeuges (52) der Länge (e) des linearen Mittelabschnitts (30) des Halteprofils (10) entspricht.
Profil nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass an die Kopfplatte (52) querschnittlich beidends jeweils ein Randstreifen (54) angeformt ist und beide Randstreifen etwa parallel zur Stielplatte (56) verlaufen.
Rohrprofil zum Herstellen eines Hohlprofils (10) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Rohrprofils als Aluminiumgrundprofil (40) durchgehend dem Querschnitt des linearen Mittelabschnittes (30) des Hohlprofils (10) entspricht.
Verfahren zum Herstellen eines Profils nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in ein Aluminiumgrundprofil (40), dessen Querschnitt durchgehend dem Querschnitt des linearen Mittelabschnittes (30) des herzustellenden Hohlprofils (10) entspricht, ein Metall- oder Halteprofil (50) der Länge (e) des Mittelabschnittes (20) des Hohlprofils (10) eingeschoben und in dessen Längsmitte (M) festgelegt wird, wonach die an den Mittelabschnitt beidseits angrenzenden Bereiche des Aluminiumgrundprofils verformt werden.