DE19625457A1

DE19625457A1 - Aufpralldämpfer für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE19625457A1
Application number: DE1996125457
Authority: DE
Inventors: Thibaud Rutsaert; Michael Hock; Nikolaus Morbach; Stephan Schmidt
Original assignee: Ymos AG Industrieprodukte
Current assignee: WAGON AUTOMOTIVE GMBH, 63857 WALDASCHAFF, DE
Priority date: 1996-06-26
Filing date: 1996-06-26
Publication date: 1998-01-15
Anticipated expiration: 2016-06-27
Also published as: EP0816179A2; DE19625457B4

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 I gelöst. Weitere, beson ders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.

Die Erfindung beruht im wesentlichen auf dem Gedanken, daß der Aufpralldämpfer eine wabenförmige Struktur aufweist, die mindestens zwei in Richtung der Längsachse hintereinander angeordnete zylinderförmige Hohlkammern umfaßt, welche im Bereich ihres äußeren Umfanges miteinander verbunden sind. Anders als bei bekannten Aufpralldämpfern entfallen bei dem erfindungsgemäßen Aufpralldämpfer insbesondere vertikale Profilwände zwischen den Hohlkammern.

Wie Versuche gezeigt haben, wird durch eine derartige waben förmige Struktur des Aufpralldämpfers überraschenderweise erreicht, daß bei einem Aufprall des Fahrzeuges auf ein Hindernis keine Kraftspitze beim Beginn der Verformung mehr auftritt, so daß ungewollte Verformungen der Fahrzeugstruktu ren hinter dem Aufpralldämpfer 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 randseitigen zylinderförmigen Hohlkammern durch vorzugsweise nach außen gewölbte Verbindungswände miteinander verbunden sind.

Wie sich gezeigt hat, sollte die Wandstärke der einzelnen zylinderförmigen Hohlkammern zwischen 1 und 10% des Außen durchmessers der jeweiligen Hohlkammer liegen.

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 einer Figur erläuterten Ausführungs beispiel.

Die Fig. zeigt eine perspektivische Ansicht eines Ausfüh rungsbeispieles eines Aufpralldämpfers mit zwei Flanschen zum Befestigen zwischen dem Querträger und einem Längsträger eines Kraftfahrzeuges. Dabei ist mit 1 ein erfindungsgemäßer Aufpralldämpfer eines Kraftfahrzeuges bezeichnet, der bei spielsweise zur Energieaufnahme bei einem Frontaufprall zwi schen dem jeweiligen 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 Flanschteil 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 hintereinander angeordneten Hohlprofilabschnitten 5-7. In jedem der drei Hohlprofilabschnitte 5-7 sind jeweils zwei zylinderförmige Hohlkammern 8-13 nebeneinander angeordnet.

Außerdem sind die zylinderförmigen Hohlkammern 8-13 außensei tig durch nach außen gewölbte Verbindungswände 14-21 mitein ander verbunden.

Als vorteilhaft hat es sich ferner erwiesen, wenn die Wand stärke 22 der einzelnen zylinderförmigen Hohlkammern 8-13 zwischen 1 und 10% des Außendurchmessers 23 liegt.

Wie Messungen des Kraftverlaufes des in Fig. 1 dargestellten erfindungsgemäßen Aufpralldämpfers 1 als Funktion des Defor mationsweges ergeben haben, tritt bei einem Aufprall kein Kraftmaximum am Anfang der Verformung auf, so daß es - anders als bei bekannten vergleichbaren Aufpralldämpfern - zu keiner ungewollten Verformung der Fahrzeugstruktur kommt.

Bei zunehmendem Verformungsweg ergeben sich dann nacheinander gezielt abgestufte Kraftniveaus, die einer kontrollierten Verzögerung des Aufpralldämpfers 1 in bezug auf die Fahrgast zelle und damit einer kontrollierten Belastung der fahrzeug seitigen Bauteile (Strukturteile hinter den Aufpralldämpfern) entsprechen. Dabei werden die einzelnen Kammerwände nachein ander hohlprofilabschnittsweise zusammengedrückt.

Zur Auslegung des Aufpralldämpfers 1 hinsichtlich eines vor gebbaren Aufprallverhaltens, können außer der Wahl des Mate rials, der Kammerzahl des Profiles, der Wandstärke der Kam merwände und gegebenenfalls der Gestaltung der Verbindungs wände auch der Außendurchmesser des Aufpralldämpfers verän dert werden. So hat es sich bei praktischen Ausführungsbei spielen insbesonders als vorteilhaft erwiesen, wenn der Quer schnitt des Strangpreßprofiles in vertikaler und/oder in horizontal er Richtung zum stoßstangenseitigen Querträger hin abnimmt.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. So kann bei spielsweise durch Einsatz von energieabsorbierenden Schäumen in den Hohlkammern ein entsprechend progressives Deforma tionsverhalten des jeweiligen Aufpralldämpfers erhalten werden.

Bezugszeichenliste

1 Aufpralldämpfer, Strangpreß-Hohlprofil
2 Flanschteil
3 Flanschplatte
4 Längsachse
5-7 Hohlprofilabschnitte
8-13 zylinderförmige Hohlkammern
14-21 Verbindungswände
22 Wandstärke
23 Außendurchmesser

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 (8-13) zusammengesetzte wabenförmige Struktur aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die wa benförmige Struktur mindestens zwei in Richtung der Längsachse (4) hintereinander angeordnete zylinderför mige Hohlkammern (8-13) umfaßt, die im Bereich ihres äußeren Umfanges miteinander verbunden sind.

2. Aufpralldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die randseitigen zylinderförmigen Hohlkammern (8-13) über Verbindungswände (14-21) miteinander verbunden sind.

3. Aufpralldämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungswände (14-21) jeweils nach außen ge wölbt ausgebildet sind.

4. Aufpralldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß die Wandstärke (22) der je weiligen Zylinderkammer (8-13) zwischen 1 und 10% des Außendurchmessers (23) der Zylinderkammer (8-13) beträgt.

5. Aufpralldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Hohlkammern (8- 13), 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 (8, 9) und bei höhe ren Aufprallgeschwindigkeiten auch die in Richtung der Längsachse (4) benachbarten Kammern (10, 11 bzw. 12, 13) des Strangpreß-Hohlprofiles (1) zusammengedrückt werden.

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

7. Aufpralldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da durch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Hohl kammern (8-13) des Aufpralldämpfers (1) mit einem ener gieaufnehmenden Schaum ausgefüllt ist.

8. Aufpralldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, 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.

9. Aufpralldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da durch gekennzeichnet, daß die Wandstärken der dem stoß stangenseitigen Querträger benachbarten Hohlkammern (8, 9) 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.