DE102011051352B4

DE102011051352B4 - Prallbox eines Stoßfängers eines Fahrzeuges

Info

Publication number: DE102011051352B4
Application number: DE102011051352.3A
Authority: DE
Inventors: Phil Jung Jeong; Hyun Kim; Jun Mo Ku; Hee Jun Jeong; Do Hoi Koo; Do Hyun Kim
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp; Sungwoo Hitech Co Ltd
Current assignee: Hyundai Motor Co; Sungwoo Hitech Co Ltd; Kia Corp
Priority date: 2010-12-06
Filing date: 2011-06-27
Publication date: 2017-11-09
Anticipated expiration: 2031-06-28
Also published as: DE102011051352A1; CN102485547B; CN102485547A; US8590952B2; KR20120062217A; US20120139273A1

Abstract

Prallbox, die an einem Stoßfänger (200) eines Fahrzeuges vorgesehen ist, um bei einer Kollision erzeugte Kollisionsenergie zu absorbieren, wobei die Prallbox (100) aufweist: eine obere und eine untere horizontale Trennwand (20) und eine Mehrzahl von vertikalen Trennwänden (10), welche die obere und die untere horizontale Trennwand (20) miteinander verbinden, um eine Gitterstruktur mit einer Mehrzahl von hohlen Abschnitten (30) zu bilden, wobei wenigstens eine der vertikalen Trennwände (10) in ihrem mittleren Abschnitt gebogen ist, und zwei vertikale Trennwände (10), die in äußersten Positionen angeordnet sind, in Richtung zu einer Innenseite der Prallbox (100) gebogen sind, wobei die vertikalen Trennwände (10) unterschiedliche Dicken haben, wobei die vertikalen Trennwände (10) derart angeordnet sind, dass ihre Dicken in einer Richtung von der Außenseite zu der Innenseite des Fahrzeuges erhöht sind, wenn die Prallbox (100) an dem Fahrzeug montiert ist.

Description

Die Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Prallbox eines Stoßfängers eines Fahrzeuges, und insbesondere eine Prallbox eines Stoßfängers eines Fahrzeuges, die zum besonders effizienten Absorbieren der bei einer Fahrzeugkollision erzeugten Energie vorgesehen ist.
Im Allgemeinen sind Stoßfänger an der Vorderseite und der Rückseite eines Fahrzeuges vorgesehen, um die bei einer Front- oder Heckkollision auf eine Fahrzeugkarosserie ausgeübte Kollisionsenergie zu absorbieren, wodurch die Beschädigung von Teilen des Fahrzeuges verhindert wird und die Sicherheit der Insassen gewährleistet wird.
Eine in 1 gezeigte Prallbox ist zwischen jedem Stoßfänger und einem Fahrzeugkarosserierahmen derart installiert, dass sie einen Stoß bei einer Kollision mit geringer Geschwindigkeit absorbiert, wodurch der Schaden an einem Fahrzeug und einem Insassen minimiert wird.
Eine solche Prallbox ist derart aufgebaut, dass vertikale Trennwände 1 und horizontale Trennwände 2, die aus einem Material hergestellt sind, das Stahl oder Eisen aufweist, derart miteinander verbunden sind, dass sie hohle Abschnitte 3 bilden. Im Falle einer Fahrzeugkollision kollabieren die vertikalen Trennwände 1 oder die horizontalen Trennwände 2 derart, dass sie den Stoß absorbieren.
Bei der herkömmlichen Prallbox besteht das Problem, dass sie dick ist, so dass sie ein hohes Gewicht hat, und die Prallbox wird bei einer Kollision willkürlich gebrochen oder verformt, so dass das Vermögen zum Absorbieren von Kollisionsenergie schlecht ist. Außerdem besteht bei der herkömmlichen Prallbox das Problem, dass, wenn die Prallbox bei einer Fahrzeugkollision zu der Außenseite des Fahrzeuges kollabiert, andere Teile, wie eine Scheinwerferwaschanlage, beschädigt werden können. Jedoch wurden diese Probleme niemals angesprochen.
Eine bekannte Prallbox an einem Stoßfänger ist außerdem in der JP 2009 280 141 A offenbart, welche einen oberen und einen unteren Flansch sowie den oberen und den untere Flansch verbindende Rippen aufweist, wobei die Rippen gebogen sind. Eine weitere bekannte Prallbox ist in der DE 195 26 707 A1 offenbart.
Mit der Erfindung wird eine Prallbox eines Stoßfängers eines Fahrzeuges geschaffen, bei der vertikale Trennwände entsprechend ihren Positionen unterschiedliche Dicken haben, wodurch eine Verringerung ihres Gewichts erzielt wird, so dass durch die Verringerung ihres Gewichts die bei einer Kollision auf eine Fahrzeugkarosserie übertragene Belastung reduziert wird, durch fortlaufende Verformung durch die Kollisionskraft eine hohe Kollisionsenergie absorbiert wird, und durch ihre Montage an dem Fahrzeug kein Kollabieren zu der Außenseite des Fahrzeuges auftritt.
Gemäß der Erfindung ist eine Prallbox nach Anspruch 1 bereitgestellt. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Wie hierin beschrieben, wird mit der Erfindung eine Prallbox bereitgestellt, bei der vertikale Trennwände entsprechend ihren Positionen unterschiedliche Dicken haben, so dass ein geringes Gewicht der Prallbox erzielt werden kann und die bei einer Kollision auf eine Fahrzeugkarosserie übertragene Belastung reduziert werden kann.
Ferner wird in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung eine Prallbox bereitgestellt, bei der ein mittlerer Abschnitt einer vertikalen Trennwand in einem vorbestimmten Winkel derart gebogen ist, dass die Kollisionsenergie mit einem ausgezeichneten Vermögen absorbiert wird.
Darüber hinaus wird in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung eine Prallbox bereitgestellt, die derart gestaltet sein kann, dass eine weitere horizontale Trennwand in der Prallbox vorgesehen ist, um eine zweischichtige Struktur zu bilden, wodurch es möglich ist, dass die Prallbox sequentiell verformt wird, wenn Kollisionsenergie von einem gebogenen Abschnitt einer vertikalen Trennwand absorbiert wird, so dass die Absorption einer hohen Kollisionsenergie erreicht wird.
Ferner wird mit der Erfindung eine Prallbox bereitgestellt, die nicht zu der Außenseite eines Fahrzeuges kollabiert, wenn die Prallbox an dem Fahrzeug montiert ist, so dass verhindert wird, dass andere Teile des Fahrzeuges beschädigt werden.
Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 eine Ansicht einer herkömmlichen Prallbox eines Stoßfängers eines Fahrzeuges;
2 einen Schnitt einer Prallbox eines Stoßfängers eines Fahrzeuges gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
3 eine perspektivische Ansicht der Prallbox aus 2 bei einer Fahrzeugkollision;
4 einen Schnitt einer Prallbox eines Stoßfängers einer Fahrzeuges gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
5 eine perspektivische Ansicht der Prallbox aus 4 bei einer Fahrzeugkollision; und
6 einen Schnitt von Prallboxen gemäß der Erfindung, die an einem hinteren Stoßfänger montiert sind.
Mit Bezug auf die 2 und 3 ist eine Prallbox 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung, die zum Absorbieren der bei einer Fahrzeugkollision erzeugten Kollisionsenergie an einem Stoßfänger eines Fahrzeuges vorgesehen ist, so gestaltet, dass eine obere und eine untere horizontale Trennwand 20 und eine Mehrzahl von vertikalen Trennwänden 10 derart miteinander verbunden sind, dass sie eine Gitterstruktur mit einer Mehrzahl von hohlen Abschnitten 30 bilden.
Die Prallbox 100 mit der Mehrzahl von vertikalen Trennwänden 10 und horizontalen Trennwänden 20 wird durch Aluminium-Extrusion hergestellt.
Vorzugsweise sind, wie in 3 gezeigt, die vertikalen Trennwände 10 derart ausgebildet, dass sie bei einer Fahrzeugkollision in unterschiedlichen Richtungen gebogen werden.
Das heißt, die vertikalen Trennwände 10 sind derart gestaltet, dass sie in ihren mittleren Abschnitten gebogen werden können. Eine äußerste vertikale Trennwand 10 der hohlen Abschnitte 30, welche die Gitterstruktur bildet, wird in Richtung zu der Innenseite der Prallbox 100 gebogen, während eine mittlere vertikale Trennwand 10 in Richtung zu der Außenseite oder der Innenseite des Fahrzeuges gebogen wird.
Mit anderen Worten weisen die vertikalen Trennwände 10 eine äußerste Trennwand 10-1, die in der äußersten Position des Fahrzeuges angeordnet ist, eine mittlere Trennwand 10-2, und eine innerste Trennwand 10-3 auf, die in Richtung zu der Mitte in Querrichtung des Fahrzeuges platziert ist. Bei einer Fahrzeugkollision ist die äußerste Trennwand 10-1 derart platziert, dass sie in Richtung zu der Innenseite des Fahrzeuges gebogen wird, und die mittlere Trennwand 10-2 und die innerste Trennwand 10-3 sind derart platziert, dass sie in Richtung zu der Außenseite des Fahrzeuges gebogen werden.
Die unterschiedlichen Biegerichtungen der vertikalen Trennwände 10 ermöglichen, dass die Größe des Absorbierens von Kollisionsenergie maximiert werden kann, wodurch maximal verhindert wird, dass Innenteile des Fahrzeuges beschädigt werden.
Zu diesem Zweck ist an jeder vertikalen Trennwand 10 ein vorbestimmter Neigungswinkel α derart vorgesehen, dass die vertikale Trennwand 10 bei einer Fahrzeugkollision sofort gebogen werden kann.
Die Außenseite der äußersten Trennwand 10-1 hat einen Neigungswinkel α, während die Innenseite der mittleren Trennwand 10-2 und der innersten Trennwand 10-3 jeweils einen Neigungswinkel α hat. Ferner ist die Biegerichtung der äußersten Trennwand 10-1 derart festgelegt, dass sie sich von der Biegerichtung der mittleren Trennwand 10-2 und der innersten Trennwand 10-3 unterscheidet.
Da die Neigungswinkel an den vertikalen Trennwänden 10 vorgesehen sind und die Biegerichtungen der vertikalen Trennwände 10 unterschiedlich sind, kann die Prallbox 100 bei einer Fahrzeugkollision fortlaufend von ihrer Vorderseite zu ihrer Rückseite verformt werden. Eine solche Konstruktion ermöglicht, dass die Kollisionsenergie fortlaufend absorbiert werden kann, wodurch die Menge der absorbierten Kollisionsenergie maximiert wird.
Ferner werden die äußerste Trennwand 10-1 und die innerste Trennwand 10-3 in Richtung zu der Innenseite der Prallbox 100 gebogen und geknickt. Im Gegensatz zu dem Knicken nach außen verhindert das obige Knicken nach innen, dass die äußerste Trennwand 10-1 und die innerste Trennwand 10-3 mit anderen Teilen in Kontakt gelangen, und schließt Faktoren aus, die sich auf das Vermögen zum Absorbieren der Kollisionsenergie negativ auswirken, wodurch ein Schaden an den anderen Teilen verhindert wird.
Wenn die mittlere Trennwand 10-2 in derselben Richtung wie die innerste Trennwand 10-3, d.h. zu der Außenseite des Fahrzeuges gebogen wird, kann unter Berücksichtigung des Vermögens zum Absorbieren der Kollisionsenergie die auf eine Fahrzeugkarosserie übertragene Belastung weiter reduziert werden.
Hier hat jede vertikale Trennwand 10 unter Berücksichtigung der Biegerichtung und des Vermögens zum Absorbieren der Kollisionsenergie bei einer Fahrzeugkollision einen Neigungswinkel α von 5° bis 10°. Ergebnisse von Optimierungsanalysen haben gezeigt, dass ein Neigungswinkel der vertikalen Trennwand 10 von 5° bevorzugt ist.
Die äußerste Trennwand 10-1, die mittlere Trennwand 10-2 und die innerste Trennwand 10-3 haben derart unterschiedliche Dicken, dass eine größere Menge von Kollisionsenergie bei einer Fahrzeugkollision absorbiert werden kann.
Das heißt, dass, wie in 2 gezeigt, die vertikalen Trennwände 10 derart ausgebildet sind, dass ihre Dicken in Richtung von der Außenseite zu der Innenseite des Fahrzeuges, d.h. in Richtung von der äußersten Trennwand 10-1 zu der innersten Trennwand 10-3 vergrößert sind.
Gemäß den Ergebnissen der Optimierungsanalyse der Dicke der vertikalen Trennwände 10 gemäß der Erfindung ist es bevorzugt, dass die äußerste Trennwand 10-1 eine Dicke von etwa 2,0t hat, die mittlere Trennwand 10-2 eine Dicke von etwa 3,0t hat, und die innerste Trennwand 10-3 eine Dicke von etwa 4,0t hat.
Wenn die äußerste Trennwand 10-1, die mittlere Trennwand 10-2 und die innerste Trennwand 10-3 mit unterschiedlichen Dicken mit den Trennwänden mit derselben Dicke verglichen werden, können die Trennwände 10-1, 10-2 und 10-3 mit den unterschiedlichen Dicken ein geringeres Gewicht des Fahrzeuges erzielen.
Mit Bezug auf die 4 und 5 ist eine Prallbox 100 gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung so gestaltet, dass eine Mehrzahl von vertikalen Trennwänden 10 und horizontalen Trennwänden 20 derart miteinander verbunden sind, dass sie eine Gitterstruktur mit einer Mehrzahl von hohlen Abschnitten 30 bilden, wobei die hohlen Abschnitte 30 geschichtet sind.
Das heißt, eine weitere horizontale Trennwand 20 ist zwischen den die Gitterstruktur bildenden hohlen Abschnitten 30 vorgesehen, wodurch eine vertikal geschichtete Struktur gebildet wird. Die hohlen Abschnitte 30 der vertikal geschichteten Struktur sind in derselben Form ausgebildet, so dass sie miteinander übereinstimmen.
Daher ermöglichen die hohlen Abschnitte 30 der geschichteten Struktur, dass eine größere Menge von Kollisionsenergie bei einer Fahrzeugkollision absorbiert werden kann, selbst wenn die Prallbox 100 kollabiert.
Da die Prallbox 100 die geschichtete Struktur aufweist, wird die Kollisionsenergie eines Fahrzeuges doppelt absorbiert, wie in 5 gezeigt ist.
Hier haben die vertikalen Trennwände 10 unter Berücksichtigung der Biegerichtung und des Vermögens zum Absorbieren der Kollisionsenergie bei einer Fahrzeugkollision wie bei dem oben beschriebenen Beispiel einen Neigungswinkel β von 5° bis 10°. Die Ergebnisse der Optimierungsanalysen haben gezeigt, dass ein Neigungswinkel der vertikalen Trennwände 10 von 5° bevorzugt ist.
Mit Bezug auf 6 sind Prallboxen 100 gemäß der Erfindung an der Innenfläche eines hinteren Stoßfängers 200 des Fahrzeuges montiert.
Wenn ein Stoß von der Rückseite des Fahrzeuges ausgeübt wird, wird mit den an dem hinteren Stoßfänger 200 des Fahrzeuges montierten Prallboxen 100 die Kollisionsenergie in die Richtungen übertragen, die durch die Pfeile in den 3 und 5 gezeigt sind. Die oberen Abschnitte in den 3 und 5 entsprechen dem hinteren Abschnitt des Fahrzeuges, wenn jede Prallbox 100 an dem Fahrzeug montiert ist.
Als nächstes werden die vertikalen Trennwände 10 der Prallbox 100, die der Kollisionsenergie ausgesetzt ist, in Richtung zu der Innenseite der Prallbox 100 gebogen, da die vertikalen Trennwände 10 die Neigungswinkel α und β haben.
Durch die Biegung der vertikalen Trennwände 10 wird die Rate des Absorbierens der Kollisionsenergie erhöht. Ferner wird durch die Biegung der vertikalen Trennwände 10 in Richtung zu der Innenseite der Prallbox 100 ein Schaden an anderen Teilen des Fahrzeuges verhindert.
Infolgedessen wird durch eine solche Prallbox 100 zusätzlich zu der maximalen Gewährleistung der Sicherheit eines Insassen maximal verhindert, dass andere Teile durch einen äußeren Stoß beschädigt werden.
Es versteht sich, dass die links und rechts des hinteren Stoßfängers montierten Prallboxen in 6 die in 2 und 4 gezeigten Prallboxen sein können.
Zur Vereinfachung der Erläuterung und genauen Definition der beigefügten Ansprüche werden die Begriffe „oben“, „unten“, „vorn“ und „hinten“ verwendet, um die Merkmale der beispielhaften Ausführungsformen in Bezug auf deren Positionen in den Figuren zu beschreiben.

Claims

Prallbox, die an einem Stoßfänger (200) eines Fahrzeuges vorgesehen ist, um bei einer Kollision erzeugte Kollisionsenergie zu absorbieren, wobei die Prallbox (100) aufweist: eine obere und eine untere horizontale Trennwand (20) und eine Mehrzahl von vertikalen Trennwänden (10), welche die obere und die untere horizontale Trennwand (20) miteinander verbinden, um eine Gitterstruktur mit einer Mehrzahl von hohlen Abschnitten (30) zu bilden, wobei wenigstens eine der vertikalen Trennwände (10) in ihrem mittleren Abschnitt gebogen ist, und zwei vertikale Trennwände (10), die in äußersten Positionen angeordnet sind, in Richtung zu einer Innenseite der Prallbox (100) gebogen sind, wobei die vertikalen Trennwände (10) unterschiedliche Dicken haben, wobei die vertikalen Trennwände (10) derart angeordnet sind, dass ihre Dicken in einer Richtung von der Außenseite zu der Innenseite des Fahrzeuges erhöht sind, wenn die Prallbox (100) an dem Fahrzeug montiert ist.
Prallbox nach Anspruch 1, wobei die vertikalen Trennwände (10) eine äußerste Trennwand (10-1), die in einer äußeren Position angeordnet ist, wenn die Prallbox (100) an dem Fahrzeug montiert ist, eine innerste Trennwand (10-3), die in einer inneren Position angeordnet ist, wenn die Prallbox (100) an dem Fahrzeug montiert ist, und eine mittlere Trennwand (10-2) aufweisen, und die äußerste Trennwand (10-1) in Richtung zu einer Innenseite des Fahrzeuges gebogen ist, die innerste Trennwand (10-3) in Richtung zu einer Außenseite des Fahrzeuges gebogen ist, und die mittlere Trennwand (10-2) in Richtung zu der Innenseite oder der Außenseite des Fahrzeuges gebogen ist.
Prallbox nach Anspruch 1, ferner aufweisend: eine mittlere horizontale Trennwand (20), die vorgesehen ist, um eine vertikal geschichtete Struktur zu bilden, wobei vertikale Trennwände (10), die über der mittleren horizontalen Trennwand (20) platziert sind, und vertikale Trennwände (10), die unter der mittleren horizontalen Trennwand (20) platziert sind, in derselben Richtung gebogen sind.
Prallbox nach Anspruch 3, wobei ein gebogener Abschnitt jeder vertikalen Trennwand (10) in einem Winkel von 5° bis 10° gebogen ist.