DE19615875A1

DE19615875A1 - Aufpralldämpfer für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE19615875A1
Application number: DE1996115875
Authority: DE
Inventors: Thibaud Rutsaert; Thibault Valentin; Michael Hock; Stefan Schmidt; Nikolaus Morbach; Thomas Grahl
Original assignee: Ymos AG Industrieprodukte
Current assignee: WAGON AUTOMOTIVE GMBH, 63857 WALDASCHAFF, DE
Priority date: 1996-04-22
Filing date: 1996-04-22
Publication date: 1997-10-23

Description

Die Erfindung betrifft einen Aufpralldämpfer zur Energieauf nahme bei einem möglichen Front-, Heck- oder Seitenaufprall eines Kraftfahrzeuges auf ein Hindernis gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Zum Schutz der Insassen eines Fahrzeuges bei einem Front- oder Heckaufprall ist es bekannt, die an den stoßstangensei tigen Querträgern angeordneten Längsträger, die ihrerseits mit der Fahrgastzelle verbunden sind, derart auszugestalten, daß sie die durch den Aufprall freiwerdende Energie durch Verformung aufnehmen. Eine derartige Verformung kann einer seits dadurch erreicht werden, daß die Längsträger gebogen sind, wobei das beim Aufprall entstehende Biegemoment zu einer Verformung des Längsträgers führen und die Verformungs stellen durch die Wahl der Querschnitte bestimmt werden. Andererseits kann eine Verformung der Längsträger auch durch Sicken in Längsrichtung der Längsträger herbeigeführt werden.

Aufpralldämpfer der vorstehend erwähnten Art, bei denen im wesentlichen nur die Längsträger selbst den jeweiligen Auf prallträger bilden, sind relativ aufwendig herzustellen. Da die Aufprallträger auch im niedrigen Geschwindigkeitsbereich (z. B. bei 15 km/h) einen Aufprall abfangen müssen, müssen die Längsträger entsprechend häufig nach Zusammenstößen ersetzt werden, was außerordentlich zeitaufwendig und teuer ist.

Es sind ferner Aufpralldämpfer bekannt geworden (sogenannte Crashboxen), die jeweils aus einem relativ kurzen Hohlprofil teil bestehen und die zwischen den entsprechenden stoßstan genseitigen Querträgern und den dazugehörigen Längsträgern eingesetzt werden. Auch diese Hohlprofilteile werden übli cherweise aus Blechen gefertigt. Der Hohlraum des Profiles erstreckt sich bei diesen Aufpralldämpfern in Längsrichtung des Längsträgers, wobei eine Anpassung an das Aufprallver halten des Fahrzeuges in erster Linie durch die Form des Hohlprofiles und durch die Wandstärke der Bleche erfolgt. Die Herstellung der entsprechenden Hohlprofile ist sehr aufwen dig, da die Bleche ausgestanzt und dann durch punktschweißen miteinander verbunden werden müssen. Außerdem ist eine genaue geschwindigkeitsabhängige Anpassung des Aufprallverhaltens des jeweiligen Kraftfahrzeuges mit derartigen Aufprallträgern nicht möglich.

Aus der unveröffentlichten Patentanmeldung DE 195 26 707 ist schließlich ein Aufpralldämpfer bekannt, der aus einem Strangpreßprofil, vorzugsweise aus einer Aluminiumlegierung, besteht, dessen Profil sich quer zur Richtung der Längsachse des Aufpralldämpfers erstreckt (quergepreßtes Strangprofil). Ein derartiger Aufpralldämpfer ist einfach und kostengünstig durch Ablängen eines entsprechenden Profilstranges herstell bar. Durch die Orientierung des Profiles quer zur Richtung der Längsachse kann durch eine entsprechende Anzahl nebenein ander angeordneter Hohlkammern sowie durch die Formgebung des Profiles und die Wandstärke der Seitenwände und eventueller Versteifungsrippen der Aufprallträger auf das gewünschte Aufprallverhalten des Fahrzeuges, auch im niedrigen Geschwin digkeitsbereich, abgestimmt werden.

Nachteilig bei diesem Aufpralldämpfer ist vor allem, daß zu Beginn des Deformationsverlaufes bei einem Aufprall eine unerwünschte, relativ hohe Kraftspitze auftritt. Diese kann dann bereits im unteren Geschwindigkeitsbereich zu einer ungewollten Verformung der Fahrzeugstruktur zwischen Auf pralldämpfer und Fahrgastzelle führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Aufpralldämp fer der eingangs erwähnten Art anzugeben, der einfach und billig herstellbar ist, und der bei einem Aufprall auf ein Hindernis ein kontrollierbares Verformungsverhalten aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Weitere beson ders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.

Die Erfindung beruht im wesentlichen auf dem Gedanken, daß der Aufpralldämpfer, ähnlich wie im Falle der DE 195 26 707, aus einem quergepreßten Strangpreßprofil mit mehreren Hohl kammern besteht, dessen Profil allerdings derart gewählt ist, daß die in Richtung der Längsachse des Aufpralldämpfers sich erstreckenden Kammerwände der einzelnen Hohlkammern gewölbt oder dachförmig ausgebildet sind.

Durch eine derartige wabenförmige Struktur des Aufprall dämpfers wird überraschenderweise erreicht, daß bei einem Aufprall des Fahrzeuges auf ein Hindernis die erste Kraft spitze so gering ist, daß diese zu keiner wesentlichen Strukturbeeinflussung des Fahrzeuges führt und somit unge wollte Verformungen der Fahrzeugstrukturen hinter dem Auf pralldämpfer vermieden werden.

Durch Variation von Anzahl, Länge und Querschnitt der Rippen können Energieabsorptionsvermögen und Verformungsverhalten des Aufpralldämpfers genau und spezifisch den jeweiligen An forderungen angepaßt werden. Durch eine Abstufung der Wand stärken in Richtung der Längsachse des Aufpralldämpfers kann das Verhalten der Deformation genau kontrolliert werden (stufenweise Verformung, beginnend bei der kleinsten und endend bei der größten Wandstärke).

Als vorteilhaft hat es sich in der Praxis erwiesen, wenn die das Hohlprofil randseitig begrenzenden Kammerwände der ein zelnen Hohlkammern jeweils nach außen gewölbt sind. Dabei soll die Wölbung H der einzelnen Hohlkammern zwischen 5 und 30% der Kammerlänge L liegen.

Wie Versuche ergeben haben, sollten in Richtung der Längs achse des Aufpralldämpfers mindestens 3 Hohlkammern vorgese hen sein. Außerdem sollten in der Regel die Wandstärken der dem stoßstangenseitigen Querträger benachbarten Hohlkammern am kleinsten sein und in Richtung der Längsachse des Auf pralldämpfers zunehmen.

Als Material für die Hohlprofile haben sich besonders Alu minium- und/oder Magnesiumlegierungen als geeignet erwiesen. Denn die entsprechenden Hohlprofile weisen ein geringes Ge wicht auf, sind einfach herstellbar und besitzen eine aus reichende Festigkeit.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden anhand von Figuren erläuterten Ausführungs beispiel. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungs beispieles eines Aufpralldämpfers mit zwei Flanschen zum Befestigen zwischen dem Querträger und einem Längsträger eines Kraftfahrzeuges;

Fig. 2 den Kraftverlauf des in Fig. 1 dargestellten Aufprall dämpfers als Funktion des Deformationsweges bei einem Aufprall und

Fig. 3 einen Ausschnitt der in Fig. 1 mit 10 bezeichneten Hohl kammer.

In Fig. 1 ist mit 1 ein erfindungsgemäßer Aufpralldämpfer eines Kraftfahrzeuges bezeichnet, der beispielsweise zur Energieaufnahme bei einem Frontaufprall zwischen dem jewei ligen stoßstangenseitigen Querträger eines Kraftfahrzeuges und einem mit der Fahrgastzelle verbundenen Längsträger verbindbar ist. Zur Verbindung mit dem Querträger ist der Aufpralldämpfer 1 mit einem U-förmig ausgebildeten Flansch teil 2 und zur Verbindung mit dem Längsträger mit einer Flanschplatte 3 versehen.

Bei dem Aufpralldämpfer 1 handelt es sich um ein Strangpreß-Hohlprofil aus Aluminium, dessen Profil sich quer zur Längs achse 4 des Aufpralldämpfers 1 erstreckt. Das Hohlprofil be steht im wesentlichen aus drei in Richtung der Längsachse 4 durch vertikale Profilwände 5, 6 getrennte, nebeneinander angeordnete Hohlprofilabschnitte 7-9. In jedem der drei Hohl profilabschnitte 7-9 sind drei Hohlkammern 10-18 angeordnet, so daß das Hohlprofil 1 eine im wesentlichen wabenförmige Struktur besitzt.

Erfindungsgemäß sind die sich in Richtung der Längsachse 4 des Aufpralldämpfers 1 erstreckenden Kammerwände 19-30 der einzelnen Hohlkammern 10-18 gewölbt ausgebildet. Dadurch wird erreicht, daß sich die Kammerwände 19-30 bei einem Aufprall des jeweiligen Fahrzeuges auf ein Hindernis definiert in Richtung der Wölbung verformen und nicht - wie bei Verwendung von geraden Kammerwänden - ein unkontrolliertes Ausknicken der Kammerwände zu befürchten ist. Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Wölbung H der einzelnen Hohlkammern zwi schen 5 und 30% der Kammerlänge L liegt (Fig. 3).

Wie aus Fig. 1 entnehmbar, nimmt die Wandstärke der Kammer wände 19-30 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in Richtung der Längsachse 4 von Hohlprofilabschnitt zu Hohl profilabschnitt zu.

In Fig. 2 ist der Kraftverlauf des in Fig. 1 dargestellten Aufpralldämpfers 1 als Funktion des Deformationsweges bei einem Aufprall dargestellt. Zunächst ergibt sich dabei ein Kraftmaximum 31, welches allerdings wesentlich geringer ist als bei bekannten vergleichbaren Aufpralldämpfern und welches daher zu keiner ungewollten Verformung der Fahrzeugstruktur führt.

Bei zunehmendem Verformungsweg ergeben sich dann nacheinander drei gezielt abgestufte Kraftniveaus 32-34, die einer kon trollierten Verzögerung des Aufpralldämpfers 1 in bezug auf die Fahrgastzelle und damit einer kontrollierten Belastung der fahrzeugseitigen Bauteile (Strukturteile hinter den Auf pralldämpfern) entsprechen. Dabei werden die einzelnen Kam merwände 19-30 nacheinander hohlprofilabschnittsweise zu sammengedrückt.

Beispielsweise werden bei einer Aufprallgeschwindigkeit von 5 km/h nur die Hohlkammern 10-12 des Hohlprofilabschnittes 7 zusammengedrückt. Bei einer Aufprallgeschwindigkeit von 10 km/h hingegen kollapieren auch die Kammern 13-15 des Hohlprofilabschnittes 8. Beträgt schließlich die Aufprall geschwindigkeit des Fahrzeuges ca. 15 km/h, so werden zusätz lich auch die Hohlkammern 16-18 des Hohlprofilabschnittes 9 zusammengedrückt. Erst bei Geschwindigkeiten oberhalb von 15 km/h wird dann gegebenenfalls auch der nicht dargestellte Längsträger verformt.

Zur Auslegung des Aufpralldämpfers 1 hinsichtlich eines vorgebbaren Aufprallverhaltens, können außer der Wahl des Materials, der Kammerzahl des Profiles, der Wandstärke der Kammerwände und gegebenenfalls der Gestaltung der Verstei fungsrippen auch der Außendurchmesser des Aufprallträgers verändert werden.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. So können zur Vermeidung der anfänglichen Kraftspitzen die in Richtung der Längsachse des Aufpralldämpfers verlaufenden Kammerwände auch einen dachförmigen Aufbau aufweisen.

Ferner kann - sofern gewünscht - durch Einsatz von energieab sorbierenden Schäumen in den Hohlkammern ein entsprechend progressives Deformationsverhalten des jeweiligen Aufprall dämpfers erhalten werden.

Bezugszeichenliste

1 Aufpralldämpfer, Strangpreß-Hohlprofil
2 Flanschteil
3 Flanschplatte
4 Längsachse
5, 6 vertikale Profilwände
7-9 Hohlprofilabschnitte
10-18 Hohlkammern
19-30 Kammerwände
31 Kraftmaximum
32-34 Kraftniveaus

Claims

1. Aufpralldämpfer zur Energieaufnahme bei einem möglichen Front-, Heck- oder Seitenaufprall eines Kraftfahrzeuges auf ein Hindernis, wobei der Aufpralldämpfer (1) aus einem stranggepreßten Hohlprofil besteht, dessen Profil sich quer zur Längsachse (4) des Aufpralldämpfers (1) erstreckt, und wobei das Hohlprofil (1) eine aus mehre ren Hohlkammern (10-18) zusammengesetzte wabenförmige Struktur aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die in Richtung der Längsachse (4) des Aufpralldämpfers (1) sich erstreckenden Kammerwände (19-30) der einzelnen Hohlkammern (10-18) gewölbt oder dachförmig ausgebildet sind.

2. Aufpralldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle das Hohlprofil (1) randseitig begrenzenden Kam merwände (19, 22, 23, 26, 27, 30) der Hohlkammern jeweils nach außen gewölbt sind.

3. Aufpralldämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Wölbung (H) der jeweiligen Hohlkammer (10-18) zwischen 5 und 30% der Kammerlänge L liegt.

4. Aufpralldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Hohlkammern (10-18), die Form, die Wandstärke und/oder das Material des Strangpreß-Hohlprofiles (1) derart gewählt sind, daß bei niedrigen Aufprallgeschwindigkeiten zunächst die dem Aufprallhindernis nächsten Kammern (10-12) und bei höhe ren Aufprallgeschwindigkeiten auch die in Richtung der Längsachse (4) benachbarten Kammern (13-15 bzw. 16-18) des Strangpreß-Hohlprofiles (1) zusammengedrückt werden.

5. Aufpralldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, daß der Aufpralldämpfer (1) auf seiner Vorder- und Rückseite integrierte Befestigungs flansche (2, 3) besitzt.

6. Aufpralldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da durch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Hohl kammern (10-18) des Aufpralldämpfers (1) mit einem ener gieaufnehmenden Schaum ausgefüllt ist.

7. Aufpralldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da durch gekennzeichnet, daß der Aufpralldämpfer (1) zur Energieaufnahme bei einem möglichen Front- und/oder Heckaufprall zwischen dem jeweiligen stoßstangenseitigen Querträger und dem jeweiligen mit der Fahrgastzelle des entsprechenden Fahrzeuges verbundenen Längsträger befe stigt ist.

8. Aufpralldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da durch gekennzeichnet, daß in Richtung der Längsachse (4) des Aufpralldämpfers (1) mindestens 3 Hohlkammern vorge sehen sind.

9. Aufpralldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da durch gekennzeichnet, daß die Wandstärken der dem stoß stangenseitigen Querträger benachbarten Hohlkammern (10-12) am kleinsten sind und in Richtung der Längsachse (4) des Aufpralldämpfers (1) zunehmen.

10. Aufpralldämpfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Strangpreßprofiles in vertikaler und/oder in horizontaler Richtung zum stoßstangenseiti gen Querträger hin abnimmt.

11. Aufpralldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da durch gekennzeichnet, daß das Strangpreßprofil (1) aus einer Aluminium- oder Magnesiumlegierung besteht.