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Die Erfindung betrifft ein Energieabsorptionselement zur Anordnung in einer Fahrzeugtür gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Energieabsorptionselemente zur Anordnung in einer Fahrzeugtür bekannt, welche unterschiedliche Querschnitte und unterschiedliche Biegesteifigkeiten aufweisen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Energieabsorptionselement zur Anordnung in einer Fahrzeugtür anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Beim Energieabsorptionselement zur Anordnung in einer Fahrzeugtür, welches zumindest abschnittsweise einen wellen- oder mäanderförmigen Querschnitt mit Flanschbereichen, Querflächen und Druckaufnahmebereiche aufweist, deren Übergänge untereinander verrundet ausgebildet sind und wobei endseitig am Energieabsorptionselement jeweils ein Befestigungsabschnitt mit vergrößerten Flanschbereichen ausgebildet ist, ist erfindungsgemäß der mit dem wellen- oder mäanderförmigen Querschnitt ausgeformte mittlere Bereich des Energieabsorptionselements auf einer Krafteinleitungsseite zumindest abschnittsweise von einem Verstärkungselement umschlossen und/oder die seitlichen Flanschbereiche des wellen- oder mäanderförmigen Querschnitts sind jeweils eben ausgebildet, die Druckaufnahmebereiche sind im Vergleich zu den Flanschbereichen vergrößert ausgebildet, die Verrundungsradien auf der Krafteinleitungsseite des Energieabsorptionselements sind im Vergleich zu jenen auf der der Krafteinleitungsseite abgewandten Seite vergrößert und die Querflächen sind zur Profilmitte hin zusammenlaufend ausgeformt, und/oder eine Materialstärke des Energieabsorptionselements variiert entlang seiner Längsausdehnung.
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Daraus resultiert eine im Vergleich zum Stand der Technik verbesserte Biegesteifigkeit des Energieabsorptionselements bei gleichzeitig verringertem Gewicht. Somit ist eine mit dem erfindungsgemäßen Energieabsorptionselement ausgerüstete Fahrzeugtür im Vergleich zum Stand der Technik belastbarer und gegenüber einer aufprallbedingten Biegebeanspruchung widerstandsfähiger. Dadurch können Verletzungen der Fahrzeuginsassen vermieden oder eine Verletzungsschwere kann signifikant verringert werden.
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Auf diese Weise ist ein kostengünstiges und gewichtsoptimiertes Energieabsorptionselement geschaffen
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Insbesondere durch die variierende Materialstärke ist eine belastungsspezifische Ausformung des Energieabsorptionselements ermöglicht.
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Weiterhin ist durch die vergrößerten Druckaufnahmebereiche eine Berührungsfläche zwischen Energieabsorptionselement und einem Hindernis kleiner, wodurch eine verbesserte Druckverteilung und eine daraus resultierende verbesserte Krafteinleitung in das Energieabsorptionselement sowie eine verringerte Spannungsbelastung bewirkt sind.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
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1 schematisch eine perspektivische Darstellung einer Fahrzeugtür mit einem Energieabsorptionselement,
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2 schematisch eine perspektivische Darstellung eines Energieabsorptionselements nach dem Stand der Technik,
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3 schematisch eine Schnittdarstellung des Energieabsorptionselements nach 2,
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4 schematisch eine weitere Schnittdarstellung des Energieabsorptionselements nach 2,
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5 schematisch eine perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Energieabsorptionselements,
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6 schematisch eine perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Energieabsorptionselements,
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7 schematisch eine Schnittdarstellung des Energieabsorptionselements nach 6,
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8 schematisch eine perspektivische Darstellung einer dritten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Energieabsorptionselements und
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9 schematisch eine perspektivische Darstellung einer vierten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Energieabsorptionselements.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt schematisch eine perspektivische Darstellung einer Fahrzeugtür 1 mit einem Energieabsorptionselement 2. Dabei ist die Fahrzeugtür 1 im Wesentlichen als eine herkömmliche Fahrzeugtür ausgebildet. Innerhalb einer nicht näher dargestellten Struktur der Fahrzeugtür 1 ist ein Energieabsorptionselement 2 angeordnet, welches bevorzugt als so genannter Seitenaufprallschutz ausgebildet ist. Ein solcher Seitenaufprallschutz versteift die Fahrzeugtür 1 und nimmt während eines Seitenaufpralls kinetische Energie eines aufprallenden Gegenstands auf. Der Seitenaufprallschutz ist vorzugsweise mit einem diagonalen Verlauf in der Fahrzeugtür 1 angeordnet, so dass beispielsweise ein vorderes oberes Ende der Fahrzeugtür mit einem hinteren unteren Ende verbunden ist. Dadurch wird eine Eindringtiefe dieses Gegenstands in einen Fahrzeugimmeraum signifikant verringert.
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2 zeigt schematisch eine perspektivische Darstellung eines Energieabsorptionselements 2 nach dem Stand der Technik. Ein solches Energieabsorptionselement 2 weist zumindest abschnittsweise einen wellen- oder mäanderförmigen Querschnitt 3 auf, welcher in 3 näher dargestellt ist. Ein solcher wellen- oder mäanderförmiger Querschnitt 3 ist aus einer Mehrzahl von Flanschbereichen 4, Querflächen 5 und Druckaufnahmebereichen 6 gebildet.
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Dabei sind die Übergänge zwischen Flanschbereichen 4, Querflächen 5 und Druckaufnahmebereichen 6 untereinander jeweils verrundet ausgebildet.
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Der wellen- oder mäanderförmige Querschnitt 3 ist bevorzugt in einem mittleren Bereich 7 des Energieabsorptionselements 2 ausgebildet. Endseitig ist am Energieabsorptionselement 2 jeweils ein Befestigungsabschnitt 8 ausgebildet. Um einen solchen Befestigungsabschnitt 8 auszubilden, werden die Flanschbereiche 4 im Vergleich zu den Druckaufnahmebereichen 6 vergrößert, so dass Auflageflächen gebildet sind, mittels derer das Energieabsorptionselement 2 auf einfache Weise an der Struktur der Fahrzeugtür 1 anordenbar ist.
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4 zeigt schematisch eine Schnittdarstellung durch einen Befestigungsabschnitt 8.
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Weiterhin weisen die Befestigungsabschnitte 8 eine größere Breite B als der mittlere Bereich 7 des Energieabsorptionselements 2 mit dem wellen- oder mäanderförmigen Querschnitt 3 auf.
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Im mittleren Bereich 7 ist auf einer Rückseite des Energieabsorptionselements 2 zumindest abschnittsweise ein Verstärkungselement 9 angeordnet. Dabei wird als Rückseite die von der Krafteinleitungsrichtung K abgewandte Seite des Energieabsorptionselements 2 bezeichnet.
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Das Verstärkungselement 9 weist einen u-förmigen Querschnitt auf und umschließt das Energieabsorptionselement 2 rückseitig. Dazu sind Schenkelabschnitte 10 des u-förmigen Querschnitts des Verstärkungselements 9 korrespondierend zu den seitlichen Querflächen 11 des wellen- oder mäanderförmigen Querschnitts 3 ausgeformt.
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Das Verstärkungselement 9 ist form-, stoff- und/oder kraftschlüssig am wellen- oder mäanderförmigen Querschnitt 3 des Energieabsorptionselements 2 angeordnet.
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Das Verstärkungselement 9 und das Energieabsorptionselement 2 sind aus einem metallischen Werkstoff, beispielsweise Stahl oder Aluminium oder einer Legierung mit oder aus diesen Materialien, gebildet.
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5 zeigt schematisch eine perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Energieabsorptionselements 2. Diese Ausführungsvariante entspricht im Wesentlichen der Ausführungsvariante nach 2 mit dem Unterschied, dass das Verstärkungselement 9 auf der Vorderseite des Energieabsorptionselements 2 angeordnet ist. Dabei wird als Vorderseite die der Krafteinleitungsrichtung K zugewandte Seite des Energieabsorptionselements 2 bezeichnet.
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Das Verstärkungselement 9 weist einen u-förmigen Querschnitt auf und umschließt das Energieabsorptionselement 2 vorderseitig zumindest abschnittsweise. Dazu sind Schenkelabschnitte 10 des u-förmigen Querschnitts des Verstärkungselements 9 korrespondierend zu den seitlichen Querflächen 11 des wellen- oder mäanderförmigen Querschnitts 3 ausgeformt.
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Durch diese vorderseitige Anordnung des Verstärkungselements 9 am Energieabsorptionselement 2 ist eine größere Festigkeit und Biegesteifigkeit bewirkt. In einer nicht dargestellten Ausführungsvariante kann das Gewicht des Verstärkungselements 9 bei gleichbleibender Festigkeit der baulichen Einheit aus Verstärkungselement 9 und Energieabsorptionselement 2 durch eine Verkleinerung der Querschnittsfläche des Verstärkungselements 9 verringert werden.
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6 zeigt schematisch eine perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Energieabsorptionselements 2. Diese Ausführungsvariante weist einen im Vergleich zum Stand der Technik optimierten wellen- oder mäanderförmigen Querschnitt 3 auf.
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7 zeigt schematisch eine Schnittdarstellung durch einen solchen optimierten wellen- oder mäanderförmigen Querschnitt 3.
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Bei diesem optimierten wellen- oder mäanderförmigen Querschnitt 3 sind die seitlichen Flanschbereiche 4 des wellen- oder mäanderförmigen Querschnitts 3 jeweils eben ausgebildet und weisen insbesondere keine seitlichen Querflächen 11 auf. Die Druckaufnahmebereiche 6 sind im Vergleich zu den Flanschbereichen 4 und im Vergleich zum Stand der Technik vergrößert ausgebildet. Die Verrundungsradien 12 auf der Vorderseite des Energieabsorptionselements 2, mithin der Krafteinleitungsseite, sind im Vergleich zu jenen auf der der Krafteinleitungsseite abgewandten Rückseite des Energieabsorptionselements 2 vergrößert ausgebildet.
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Weiterhin sind die Querflächen 5 zu einer Profilmitte des Energieabsorptionselements 2 hin zusammenlaufend ausgeformt. Ein Winkel α zwischen den zusammenlaufenden Querflächen 5 kann beispielsweise einen Wert von vier Grad annehmen.
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Durch die eben ausgebildeten Flanschbereiche 4 kann die Masse vom Mittelpunkt des Profils des Energieabsorptionselements 2 weg nach außen in Krafteinleitungsrichtung K verlagert werden, woraus ein größeres Widerstandsmoment resultiert. Das Profil des Energieabsorptionselements 2 wird dadurch auch bezüglich seiner Querschnittsfläche geringer, was eine größere Wandstärke erlaubt.
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Die Befestigungsabschnitte 8 entsprechen im Wesentlichen den in 2 beschriebenen, d. h. die Flanschbereiche 4 sind im Vergleich zu den Druckaufnahmebereichen 6 vergrößert, so dass Auflageflächen gebildet sind, mittels derer das Energieabsorptionselement 2 auf einfache Weise an der Struktur der Fahrzeugtür 1 anordenbar ist.
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Durch die vergrößerten Druckaufnahmebereiche 6 ist eine Berührungsfläche zwischen Energieabsorptionselement 2 und einem aufprallenden Gegenstand oder Hindernis kleiner, wodurch eine verbesserte Druckverteilung und eine daraus resultierende verbesserte Krafteinleitung in das Energieabsorptionselement 2 sowie eine verringerte Spannungsbelastung bewirkt sind.
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8 zeigt schematisch eine perspektivische Darstellung einer dritten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Energieabsorptionselements 2. Diese Ausführungsvariante ist eine Kombination der Ausführungsvarianten nach den 5 und 6, d. h. an einem Energieabsorptionselement 2 gemäß 6 mit optimiertem wellen- oder mäanderförmigen Querschnitt 3 des mittleren Bereichs 7 ist vorderseitig ein Verstärkungselement 9 angeordnet.
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Das Verstärkungselement 9 weist einen u-förmigen Querschnitt auf und umschließt das Energieabsorptionselement 2 vorderseitig zumindest abschnittsweise. Dazu sind Schenkelabschnitte 10 des u-förmigen Querschnitts des Verstärkungselements 9 korrespondierend zu den seitlichen Querflächen 11 des wellen- oder mäanderförmigen Querschnitts 3 ausgeformt.
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9 zeigt schematisch eine perspektivische Darstellung einer vierten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Energieabsorptionselements 2. Diese Ausführungsvariante entspricht im Wesentlichen der Ausführungsvariante nach 6 mit dem Unterschied, dass eine Materialstärke des Energieabsorptionselements 2 entlang seiner Längsausdehnung variiert. Dabei wechseln sich im Verlauf des Energieabsorptionselements 2 bevorzugt dickwandige Abschnitte 13 mit dünnwandigen Abschnitten 14 ab.
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Um ein solches Energieabsorptionselement 2 mit unterschiedlichen Materialstärken herzustellen, wird als Ausgangswerkstoff ein so genanntes Tailored Blank verwendet. Ein Tailored Blank ist ein Blechwerkstoff, welcher typischerweise aus verschiedenen Werkstoffgüten und/oder Werkstoffdicken zusammengesetzt ist. Dieses vorgefertigte Halbzeug wird anschließend zum Beispiel durch Tiefziehen und/oder Walzen zum gewünschten Bauteil umgeformt.
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Besonders bevorzugt wird der Werkstoff als Tailor Rolled Blank als Blechband erneut kaltgewalzt, wobei die Walzen durch Auf- und Abfahren unterschiedliche Werkstoffdicken erzeugen. Vorteil ist hierbei ein homogener Übergang zwischen den unterschiedlichen Werkstoffdicken.
