DE102006062294B4

DE102006062294B4 - Profil für eine Stoßstange eines Fahrzeuges, Haltewerkzeug und Rohrprofil dafür sowie Verfahren zur Herstellung des Profils

Info

Publication number: DE102006062294B4
Application number: DE200610062294
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Feuerstein Martin
Original assignee: Constellium Switzerland AG
Current assignee: Constellium Switzerland AG
Priority date: 2006-12-27
Filing date: 2006-12-27
Publication date: 2012-12-06
Anticipated expiration: 2026-12-28
Also published as: DE102006062294A1

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 in 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 beidseits 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 sowie eine Stoßstange mit einem erfindungsgemäßen Profil.
Ein Profil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der DE 198 49 358 A1 bekannt. Das bekannte Profil wird dabei durch einen hydraulischen Innenhochdruck oder durch Prägen geformt.
Darüber hinaus ist eine ähnliche Stoßstange in der EP 0 718 157 A1 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 Umwandlung 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 Profil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass dieses auf einfache Weise hergestellt zu werden vermag und gute mechanische Eigenschaften aufweist.
Zur Lösung dieser Aufgabe führt die Lehre des unabhängigen Anspruches. Von besonders erfindungsgemäßer Bedeutung dabei 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.
Die Unteransprüche geben günstige Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Profils an.
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.
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 an 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.
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 a₂ von hier 78 mm sowie einer Breite b₂ 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
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 _t 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 _t 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 b₁ 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 _t 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.

Claims

Profil für eine Stoßstange eines Fahrzeuges, insbesondere eines Personenkraftwagens, mit einem aus einer Leichtmetalllegierung bestehenden Hohlprofil (10), das am Fahrzeug festlegbar ist und in Abstand zueinander als Front- oder Innenwand (16) und Rück- oder Außenwand (14) angeordnete Profilwände (18, 18 _t) aufweist, wobei das Hohlprofil (10) in Draufsicht beidseits einer Mittellinie (M) gekrümmt ist, wobei die Mittellinie (M) einen 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 (32), wobei letztere jeweils in einen Endabschnitt (34) übergehen, dessen Höhe (a₂) und dessen Breite (b₂) konstant sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlprofil (10) als stranggepresstes Hohlprofil (10) ausgebildet ist, dass das Hohlprofil (10) einen linearen Mittelabschnitt (30) aufweist, dass an der Innenfläche der Front- oder Innenwand (16) des Mittelabschnittes (30) ein Längsschlitz (22) der Querschnittshöhe (i) verläuft, der von zwei Anformstreifen (20) der Front- oder Innenwand (16) begrenzt ist, und 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) an der Innenfläche (13) der gegenüberliegenden Rück- oder Außenwand (14) anliegt.
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).
Profil nach Anspruch 1, 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 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Endabschnitts (34) in der Front- oder Innenwand (16) des Hohlprofils (10) zumindest ein Durchbruch (24) vorgesehen ist.
Profil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Endabschnittes (34) in den Querwänden (18, 18 _t) Durchbrüche (15) vorgesehen sind.
Haltewerkzeug zur Herstellung eines Hohlprofils (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein querschnittlich T-förmiges Metallprofil (50) an einer Kopfplatte (52) mittig eine dazu rechtwinkelige Stielplatte (56) aufweist und die Querschnittslänge (n₂) dem Innenabstand (q) der Profilwände (18, 18 _t) entspricht.
Metallprofil (50) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Metallprofils (50) oder der Kopfplatte (52) der Länge (e) des linearen Mittelabschnitts (30) des Hohlprofils (10) entspricht.
Metallprofil (50) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass an die Kopfplatte (52) querschnittlich beidends jeweils ein Randstreifen (54) angeformt ist und beide Randstreifen (54) parallel zur Stielplatte (56) verlaufen.
Rohrprofil zum Herstellen eines Hohlprofils (10) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, 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 5, dadurch gekennzeichnet, dass in ein Aluminiumgrundprofil (40), dessen Querschnitt durchgehend dem Querschnitt des linearen Mittelabschnittes (30) des herzustellenden Hohlprofils (10) entspricht, ein Metallprofil (50) der Länge (e) des Mittelabschnittes (20) des Hohlprofils (10) eingeschoben und in dessen Mittellinie (M) festgelegt wird, wonach die an den Mittelabschnitt (30) beidseits angrenzenden Bereiche des Aluminiumgrundprofils (40) verformt werden.
Stoßstange eines Fahrzeugs, umfassend ein Profil nach einem der Ansprüche 1 bis 5.