DE19631901A1 - Dämpferelement mit Knautschzone zum Aufnehmen von Stossenergie, und mit einem solchen Dämpferelement versehenes Fahrzeug - Google Patents

Dämpferelement mit Knautschzone zum Aufnehmen von Stossenergie, und mit einem solchen Dämpferelement versehenes Fahrzeug

Info

Publication number
DE19631901A1
DE19631901A1 DE1996131901 DE19631901A DE19631901A1 DE 19631901 A1 DE19631901 A1 DE 19631901A1 DE 1996131901 DE1996131901 DE 1996131901 DE 19631901 A DE19631901 A DE 19631901A DE 19631901 A1 DE19631901 A1 DE 19631901A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
damper element
wall thickness
bumper
element according
socket
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE1996131901
Other languages
English (en)
Inventor
Kees Houtzager
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
REYNOLDS ALUMINIUM BV
Original Assignee
REYNOLDS ALUMINIUM BV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by REYNOLDS ALUMINIUM BV filed Critical REYNOLDS ALUMINIUM BV
Publication of DE19631901A1 publication Critical patent/DE19631901A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60RVEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R19/00Wheel guards; Radiator guards, e.g. grilles; Obstruction removers; Fittings damping bouncing force in collisions
    • B60R19/02Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects
    • B60R19/24Arrangements for mounting bumpers on vehicles
    • B60R19/26Arrangements for mounting bumpers on vehicles comprising yieldable mounting means
    • B60R19/34Arrangements for mounting bumpers on vehicles comprising yieldable mounting means destroyed upon impact, e.g. one-shot type
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21CMANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C23/00Extruding metal; Impact extrusion
    • B21C23/02Making uncoated products
    • B21C23/04Making uncoated products by direct extrusion
    • B21C23/08Making wire, bars, tubes
    • B21C23/085Making tubes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21CMANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C23/00Extruding metal; Impact extrusion
    • B21C23/02Making uncoated products
    • B21C23/04Making uncoated products by direct extrusion
    • B21C23/14Making other products
    • B21C23/142Making profiles
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F7/00Vibration-dampers; Shock-absorbers
    • F16F7/12Vibration-dampers; Shock-absorbers using plastic deformation of members
    • F16F7/123Deformation involving a bending action, e.g. strap moving through multiple rollers, folding of members

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Vibration Dampers (AREA)
  • Fluid-Damping Devices (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)
  • Body Structure For Vehicles (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Dämpferelement zum Aufnehmen von Stoßenergie, in Form einer in Umfangsrichtung geschlossenen, geradlinigen Buchse, welche eine Knautschzone bildet und in der Lage ist, in Axialrichtung wirksame Stoßenergie aufzunehmen.
Insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, bezieht sich die Erfindungg auf ein solches Dämpferelement für die Verwendung an Stoßfängern von Fahrzeugen, insbesondere Personenkraftwagen.
Stoßfängersysteme für Personenwagen werden in vielen Stoßversuchen auf ihr Aufnahmevermögen für Stoßenergie hin untersucht. Dabei wird gewöhnlich gefordert, daß bis zu einer bestimmten Stoßkraft oder Stoßgeschwindigkeit keine Beschädigung an der Stoßfängeraufhängung auftritt, und daß bis zu einer zweiten, größeren Stoßkraft bzw. Geschwindigkeit keinerlei Beschädigungen an den Längsholmen des Fahrzeugs auftreten. Dies bedeutet, daß der Stoßfänger und/oder seine Aufhängung in der Lage sein müssen, die zwischen diesen beiden Werten liegende Stoßenergie aufzunehmen. Der Stoßfänger und/oder seine Aufhängung müssen daher mit Dämpfereinrichtungen oder Dämpferelementen für die Aufnahme von Stoßenergie versehen sein. Derartige Dämpferelemente können durch den Stoßfänger selbst oder als Teil der Stoßfängeraufhängung ausgebildet sein, oder auch aus einer Kombination der beiden Teile gebildet sein. Als Beispiel für einen Stoßversuch sei hier der deutsche "AZT"-Versicherungstest" genannt. Bei diesem Test dürfen bis zu einer Geschwindigkeit von 4 km/h keinerlei Beschädigungen am Fahrzeug, am Stoßfänger oder an dessen Aufhängung auftreten, und bis zu Geschwindigkeiten von 15 km/h darf keine Beschädigung an den Längsholmen des Fahrzeugs auftreten, während die Stoßfängeraufhängung dabei schon verformt werden darf.
Dämpferelemente der eingangs genannten Art für die Aufnahme von Stoßenergie sind an sich bekannt. Derartige buchsenförmige Dämpferelemente werden bei einem Stoß in Axialrichtung belastet und bei Überschreiten einer vorbestimmten Belastung axial zusammengestaucht, so daß eine faltig verformte Buchse von kürzerer Länge zurückbleibt. Ein solches buchsenförmiges Dämpferelement bildet somit eine sogenannte Knautschzone. Wie bereits angedeutet, ist für das Stauchen des Elements eine bestimmte Kraft notwendig. Bevor jedoch der Stauch- oder Knautschvorgang einsetzen kann, ist zunächst eine sehr viel höhere Schwellenbelastung zu überwinden.
Bei Dämpferelementen für die Aufnahme von Stoßenergie, insbesondere in Fahrzeugen, ist eine sehr große Schwellenbelastung, d. h. eine ausgeprägte Spitze im Kraft-Weg- oder im Kraft-Zeit-Diagramm unerwünscht. Eine sehr hohe Schwellenbelastung führt nämlich häufig zu Beschädigungen an rückwärtig angeordneten Teilen, die an sich gerade vor Stößen geschützt werden sollen.
Ein Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Dämpferelements der eingangs genannten Art, bei welchem die sogenannte Schwellenbelastung herabgesetzt ist.
Dieses Ziel ist gemäß der Erfindung durch zwei besondere Maßnahmen erreichbar, welche in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform miteinander kombinierbar sind, um ein weiter verbessertes Ergebnis zu erzielen.
Das genannte Ziel ist gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß wenigstens eine Endfläche der Buchse in bezug auf deren Längsachse schräggestellt ist, und/oder daß die Wandstärke der Buchse in Umfangsrichtung variiert.
Der Ausdruck Endfläche bezeichnet hier eine über das jeweilige Ende der Buchse verlaufende Fläche, welche wahlweise eben oder auch gekrümmt sein kann. Im Falle einer axialen Stoßbelastung wird bei einer schräggestellten Endfläche zunächst der in Axialrichtung der Buchse äußerste Endbereich belastet. Bei zunehmender Belastung wird dieser Endbereich in zunehmendem Maße verformt, wobei ein stetig zunehmender Anteil der Querschnittsfläche der Buchse für die Aufnahme der Stoßenergie zum Tragen kommt. Daraus ergibt sich ein gleichmäßiger Aufbau der Spannungen innerhalb des Dämpferelements, und damit eine Herabsetzung der Belastungsschwelle oder -spitze im Kraft-Weg- oder Weg-Zeit-Diagramm. In diesem Zusammenhang ist auch zu erkennen, daß nicht die gesamte Endfläche der Buchse in bezug auf deren Längsachse schräggestellt zu sein braucht, sondern daß es ausreicht, wenn wenigstens der vorderste Endbereich der Endfläche schräggestellt ist.
Das Herabsetzen der Belastungsschwelle oder -spitze des Kraft-Weg- bzw. des Kraft-Zeit-Diagramms ist gemäß der Erfindung auch dadurch erzielbar, daß die Wandstärke der Buchse in deren Umfangsrichtung variiert. Auch diese Maßnahme begünstigt einen gleichmäßigeren Aufbau des Spannungszustands innerhalb des Dämpferelements unter Einwirkung einer axialen Druckbelastung.
Diese beiden Maßnahmen, d. h. die Schrägstellung der Endfläche und die variable Wandstärke, sind gemäß der Erfindung auch miteinander kombinierbar. Durch Änderung der Schräge der Endfläche und/oder Änderung des Verlaufs der Wandstärkenänderung ist im Zusammenhang mit anderen Konstruktionsparametern wie Gestaltung der Querschnittsform, Größe der Querschnittsfläche der Buchsenwand, Art des verwendeten Werkstoffs usw. ein Dämpferelement darstellbar, welches eine gewünschte Belastungschwelle und ein gewünschtes Belastungsniveau aufweist.
Dabei ist es gemäß der Erfindung besonders vorteilhaft, wenn die Buchse in Umfangsrichtung jeweils einen Bereich größter und kleinster Wandstärke aufweist, und wenn die Wandstärke gleichmäßig von dem einen Bereich zum anderen ab- bzw. zunimmt. Bei einem derartigen Verlauf der Wandstärke läßt sich der Aufbau der inneren Materialspannungen in dem Dämpferelement derart bestimmen, daß die Verformung des Dämpferelements zunächst im Bereich der geringsten Wandstärke einsetzt und dann gleichmäßig zum Bereich der größten Wandstärke fortschreitet, bis dann das Dämpferelement insgesamt nachgibt. Auf diese Weise läßt sich die Belastungsschwelle oder -spitze deutlich herabsetzen.
Das erfindungsgemäße Dämpferelement ist vorzugsweise derart ausgebildet, daß ihr Querschnitt in bezug auf eine durch die Bereiche der größten und der kleinsten Wandstärke hindurch verlaufende Mittellängsebene spiegelsymmetrisch ist. Eine solche Ausbildung trägt dazu bei, daß das Dämpferelement unter Belastung vorwiegend in Axialrichtung nachgibt und einem Nachgeben in Querrichtung weitgehend vorgebeugt ist. Dies ist ausschlaggebend für den sogenannten Knautschzoneneffekt.
Die Veränderung der Wandstärke ist gemäß der Erfindung in besonders vorteilhafter Weise dadurch zu erzielen, daß man die Innenwandfläche der Buchse, ausgehend von einer Buchse mit konstanter Wandstärke, relativ zur Außenwandfläche in einer zur Längsachse der Buchse lotrechten Richtung verschiebt. Auf diese Weise bleibt die Querschnittsfläche der Wand einer eine variable Wandstärke aufweisenden Buchse im wesentlichen gleich derjenigen der genannten Buchse mit konstanter Wandstärke. Dies bietet den großen Vorteil, daß bei der Bestimmung der Querschnittsabmessungen eines eine Knautschzone bildenden, buchsenförmigen Dämpferelements allgemein bekannte Formeln anwendbar sind, z. B. die Wierzbicki- Formeln, welche eine grobe Annäherung für die Querschnittsabmessungen liefern, und/oder sogenannten lineare Analyseverfahren. Bei diesen Formeln ist die effektive Querschnittsfläche, d. h. die Querschnittsfläche der Buchsenwand, einer der wichtigsten Parameter. Eine signifikante Herabsetzung der Belastungsschwelle oder -spitze ist gemäß der Erfindung dadurch erzielbar, daß die Schräge der Endfläche in bezug auf den Querschnitt der Buchse wenigstens ca. 5° und vorzugsweise weniger als 45° beträgt.
Bei Verwendung sowohl der variablen Wandstärke als auch der schräggestellten Endfläche ist gemäß der Erfindung das günstigste Ergebnis erzielbar, wenn das äußerste Ende der abgeschrägten Endfläche mit dem Bereich der geringsten Wandstärke koinzidiert.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Dämpferelement eine im wesentlichen kreisrunde Querschnittsform auf.
Ein erfindungsgemäßes Dämpferelement ist in besonders vorteilhafter Weise durch Extrudieren einstückig aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung herstellbar. Buchsenförmige Dämpferelemente aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung haben sehr gute Dämpfungseigenschaften und sind durch Extrudieren besonders einfach herstellbar. Durch die einstückige Formgebung sind nachteilige Einflüsse auf die Spannungsverteilung innerhalb des Dämpferelements weitgehend vermeidbar. Das Dämpferelement kann anderenfalls auch aus Stahl gefertigt werden, wobei jedoch die Formgebung durch Extrudieren ausscheidet. So ist ein Dämpferelement aus Stahl z. B. durch Walzen eines blechartigen Ausgangsmaterials herstellbar. Dabei entstehen jedoch innerhalb des Elements Biegespannungen, und durch das Verbinden der beiden Blechränder entlang einer Naht, z. B. durch Schweißen oder Falzen, ergeben sich weitere Spannungen. Zur Beseitigung derart erzeugter Spannungen kann gegebenenfalls eine Wärmebehandlung notwendig werden. Darüber hinaus ist die Fertigung eines stählernen Dämpferelements mit variabler Wandstärke zwar möglich, jedoch äußerst schwierig und aufwendig.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Dämpferelement aus einer Al 6063-Legierung gefertigt, welche nach dem Extrudieren vorzugsweise eine Ausgangshärte F13 aufweist, oder aus einer Al 6005-Legierung vorzugsweise mit einer Ausgangshärte F17 nach dem Extrudieren. Derartige Al-Legierungen haben sehr gute Materialeigenschaften für ein Dämpferelement.
Die geringste Wandstärke der Buchse des erfindungsgemäßen Dämpferelements beträgt vorzugsweise ca. 0,8 bis 1,0 mm, insbesondere ca. 0,9 mm. Die geringstmögliche Wandstärke ist in der Hauptsache bestimmt durch die produktionstechnisch darstellbare minimale Spaltbreite für das Extrudieren von Aluminium. Andererseits können geringere Wandstärken beim Stauchen oder Knautschen der Buchse zum Einknicken oder zur Rißbildung führen.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Fahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen, welcher mit wenigstens einem Dämpferelement der vorstehend genannten Art versehen ist. Gewöhnlich ist in einem solchen Falle ein Dämpferelement auf jeder Seite vorgesehen.
Dabei bezieht sich die Erfindung insbesondere auf ein Fahrzeug mit einem Stoßfänger, welcher mittels eines oder mehrerer Stoßfängerbügel am Fahrzeug befestigt ist, wobei die Erfindung vorsieht, daß das Dämpferelement wenigstens teilweise in einem Stoßfängerbügel angeordnet ist und sich im wesentlichen in Längsrichtung des Fahrzeugs erstreckt, und daß der Stoßfängerbügel quer auswärts gekrümmte Wandungen aufweist. Derartige auswärts gekrümmte Wände können bei axialer Belastung des Stoßfängerbügels seitlich ausweichen, was bei einem Aufprall Platz für das Stauchen des Dämpferelements schafft. Das Energie-Aufnahmevermögen eines solchen gekrümmten Stoßfängerbügels ist geringer als das eines nicht gekrümmten Bügels und kann unter Umständen sehr gering sein.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform reicht das Dämpferelement mit seinem freien Ende bis nahe an die Rückseite der sogenannten Prallwand des Stoßfängers heran, ist dabei jedoch nicht daran befestigt. Dies erbringt den Vorteil, daß das Dämpferelement gerade ausgerichtet bleibt, selbst wenn sich die Prallwand des Stoßfängers seitlich verschiebt, so daß das Dämpferelement gestaucht werden kann und der Knautschzoneneffekt erhalten bleibt.
Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine aufgeschnittene Schrägansicht von Teilen einer Stoßfängeraufhängung mit einem Dämpferelement in einer Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2 eine Stirnansicht des Dämpferelements nach Fig. 1,
Fig. 3 eine Ansicht des abgeschrägten freien Endes des Dämpferelements im Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2, und
Fig. 4-6 Kraft-Zeitdiagramme von simulierten Aufprallstößen für Dämpferelemente in drei verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung.
Fig. 1 zeigt Teile einer Stoßfängeranordnung für ein Fahrzeug, insbesondere einen Personenwagen. Die Anordnung umfaßt eine teilweise dargestellte Stoßstange 1 mit einer vorderen Prallwand 2. Die Stoßstange 1 ist mittels wenigstens eines gewöhnlich mittels zwei Stoßstangenbügeln 5 am Fahrzeug befestigt. Die Stoßfängerbügel 5 liegen dabei gewöhnlich in der Verlängerung von Längsholmen des Fahrzeugs und liegen mit einem Befestigungsflansch 7 am vorderen Ende des jeweiligen Holms an. Für die Befestigung am Fahrzeug ist der Flansch 7 von einer Bohrung 8 durchsetzt. Ein äußerer Flansch 9 des Bügels 5 ist mit Schraubenlöchern 10 für die Befestigung der Stoßstange 1 versehen. Der Flansch 9 weist eine Aussparung 11 auf, welche mühelosen Zugriff zu einer die Bohrung 8 durchsetzenden Schraube gewährt. Bei der Montage wird zuerst der Stoßfängerbügel 5 am Fahrzeug und anschließend die Stoßstange 1 am Bügel 5 befestigt.
Ferner hat der Stoßfängerbügel 5 auswärts gekrümmte oder gewölbte Seitenwände 6. Unter Einwirkung einer in Axialrichtung F auf den Bügel 5 einwirkenden Kraft können die Seitenwände 6 auswärts ausweichen, um damit Platz für das Stauchen eines Dämpferelements 12 zu schaffen. Dieses Stauchen oder Einknautschen ist eine an sich bekannte Erscheinung, von welcher im Automobilbau häufig Gebrauch gemacht wird. So werden Kraftwagen mit sogenannten Knautschzonen versehen, welche sich bei einem Aufprall verformen und dabei Stoßenergie vernichten, um dadurch die Fahrzeuginsassen vor dem Aufprall zu schützen.
Das Dämpferelement 12 stützt sich auf einer Rückwand 13 des Stoßfängerbügels 5 ab. Die Rückwand 13 kann gegebenenfalls auch entfallen, wobei sich das Dämpferelement 12 dann im montierten Zustand an einem Teil des Fahrzeugs abstützen muß. Zu diesem Zweck kann der Längsholm dann beispielsweise mit einem Flansch am vorderen Ende versehen sein.
Das Dämpferelement 12 hat die Form einer in Umfangsrichtung geschlossenen, geradlinigen Buchse. Das vordere Ende 15 der Buchsenwandung umgrenzt eine Endfläche 14, welche in bezug auf die Längsachse 16 der Buchse schräggestellt ist, d. h. wenigstens ein am freien Ende 17 liegender Teil der Endfläche 14 schneidet die Längsachse 16 unter einem nicht lotrechten Winkel. Der Winkel α zwischen der Endfläche 14 und einer zur Längsachse 16 lotrecht verlaufenden imaginären Fläche 18 beträgt vorzugsweise etwa 5 bis 45°, in Fig. 3 ca. 20°. Aufgrund dieser Schrägstellung beaufschlagt eine von der Prallwand 2 in der Richtung F auf das Dämpferelement ausgeübte Kraft zuerst das vorderste Ende 17 des Dämpferelements 12. Die Kraft wirkt dabei zunächst örtlich begrenzt auf das Dämpferelement ein, so daß dessen vorderes Ende 17 am stärksten belastet wird und sich zu verformen beginnt. Mit zunehmender Verformung des vorderen Endbereichs wird die Kraft dann von immer weiteren Bereichen des Dämpferelements aufgenommen. Diese Wirkungsweise hat eine Herabsetzung der sogenannten Schwellenbelastung oder Spitzenbelastung zur Folge, wie nachstehend anhand von Fig. 4-6 erläutert.
Wie man in Fig. 2 erkennt, hat das Dämpferelement 12 eine in Umfangsrichtung variierende Wandstärke. Ausgehend von einer Buchse mit konstanter Wandstärke ergibt sich eine solche Buchse durch seitliche Verschiebung der Innenwandfläche relativ zur Außenwandfläche um den Betrag Δs, wie in Fig. 2 dargestellt. Dies resultiert in einer größten Wandstärke s+Δs an einer Seite und in einer kleinsten Wandstärke s-Δs an der gegenüberliegenden Seite. Vom Bereich der größten Wandstärke nimmt die Wandstärke gleichmäßig zum Bereich der kleinsten Wandstärke ab. Ein derartiges Dämpferelement braucht an sich nicht mit einer schräggestellten Endfläche versehen zu sein. Ausgehend von einem Dämpfungselement mit nicht schräggestellter Endfläche läßt sich die Wirkung der variablen Wandstärke folgendermaßen erklären: Unter Einwirkung einer axialen Kraft F gibt der die kleinere Wandstärke aufweisende Bereich des Dämpferelements eher nach als der Bereich mit der größeren Wandstärke. Durch dieses fortschreitende Nachgeben ergibt sich eine Herabsetzung der Schwellen- oder Spitzenbelastung.
Eine besonders vorteilhafte Herabsetzung der Schwellen- oder Spitzenbelastung ist gemäß der Erfindung mit einem Dämpferelement erzielbar, welches eine schräggestellte Endfläche in Kombination mit einer in Umfangsrichtung variablen Wandstärke hat.
Zur Bestimmung der globalen Abmessungen eines Dämpferelements gemäß der Erfindung ist die sogenannte Wierzbicki- Formel anwendbar. Diese lautet:
F = cform × σv × (b)1/3 × t5/3
worin F die Konstruktionsbelastung ist, bei welcher das Dämpferelement sich zu verformen beginnt. cform ist ein Formfaktor, welcher für einen Sechskant 25,8, für einen Vierkant 14 und für einen Kreis 8,8 beträgt. σv ist die Fließspannung oder eine damit equivalente Spannung, b ist der Durchmesser, und t die Wandstärke. Ausgehend von einer Konstruktionsbelastung F von 42 000 N und einer runden Buchsenform läßt sich so für Al 6063 ein Innendurchmesser von 67 mm und eine Wandstärke von 1,5 mm bestimmen.
Fig. 4 bis 6 zeigen einige Simulationsberechnungen für Dämpferelemente in verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung. Die Elemente sind sämtlich aus einer Al 6063- Legierung hergestellt. Für die Konstruktionsberechnung der einzelnen Dämpferelemente wurden nicht-lineare Rechenverfahren herangezogen. Als Ausgangspunkt kann dabei die vorstehend erläuterte Wierzbicki-Formel verwendet werden.
Ausgehend von einem kreissymmetrischen buchsenförmigen Element mit einem Innendurchmesser von 67 mm und einer Wandstärke von 1,5 mm, welches durch Extrudieren einer Al 6063- Legierung mit einer Anfangshärte F13 hergestellt ist, wurden drei Simulationsberechnungen für Dämpferelemente in verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung durchgeführt. Dabei wurde jeweils ein anderer Verlauf der Wandstärken und eine andere Schrägstellung zugrunde gelegt.
Versuch 1
Die Verschiebung Δs beträgt 0,75 mm, d. h. die kleinste Wandstärke s-Δs=0,75 mm und die größte Wandstärke s+Δs=2,25 mm. Ein Ende der Aluminiumbuchse ist unter einem Winkel α von 25° schräg abgeschnitten.
In Fig. 4 ist in der Vertikalen eine Belastung F in kN und in der Waagerechten die Zeit in msec angegeben. Wie man in der Figur erkennt, ist eine Spitzenbelastung Fp von ca. 57 kN zu überwinden, worauf dann der mittlere Nachgebedruck bei ca. 35 kN liegt.
Versuch 2
Die Verschiebung Δs beträgt 0,75 mm, d. h. die kleinste Wandstärke s-Δs=0,75 mm und die größte Wandstärke s+Δs=2,25 mm. Ein Ende der Aluminiumbuchse ist unter einem Winkel α von 12° schräg abgeschnitten.
In Fig. 5 ist in der Vertikalen eine Belastung F in kN und in der Waagerechten die Zeit in msec angegeben. Wie man in der Figur erkennt, ist eine Spitzenbelastung Fp von ca. 72 kN zu überwinden, worauf dann der mittlere Nachgebedruck bei ca. 49 kN liegt.
Versuch 3
Die Verschiebung Δs beträgt 0,5 mm, d. h. die kleinste Wandstärke s-Δs=1,0 mm und die größte Wandstärke s+Δs=2,0 mm. Ein Ende der Aluminiumbuchse ist unter einem Winkel α von 12° schräg abgeschnitten.
In Fig. 6 ist in der Vertikalen eine Belastung F in kN und in der Waagerechten die Zeit in msec angegeben. Wie man in Fig. 6 erkennt, ist eine Spitzenbelastung Fp von ca. 100 kN zu überwinden, worauf dann der mittlere Nachgebedruck Fb bei ca. 50 kN liegt.

Claims (15)

1. Dämpferelement zum Aufnehmen von Stoßenergie, in Form einer in Umfangsrichtung geschlossenen, geradlinigen Buchse, welche eine Knautschzone für die Aufnahme von Stoßenergie unter axialer Druckbelastung bildet, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Endfläche (14) in bezug auf die Längsachse (16) der Buchse (12) schräggestellt ist.
2. Dämpferelement zum Aufnehmen von Stoßenergie, vorzugsweise nach Anspruch 1, in Form einer in Umfangsrichtung geschlossenen, geradlingen Buchse, welche eine Knautschzone für die Aufnahme von Stoßenergie unter axialer Druckbelastung bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke der Buchse (12) in deren Umfangsrichtung variiert.
3. Dämpferelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (12), in Umfangsrichtung betrachtet, einen Bereich größter Wandstärke und einen Bereich kleinster Wandstärke aufweist und daß die Wandstärke vom Bereich der kleinsten Wandstärke gleichmäßig zum Bereich der größten Wandstärke zunimmt.
4. Dämpferelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (12) in bezug auf eine durch die Bereiche kleinster und größter Wandstärke hindurch verlaufende Mittelängsebene spiegelsymmetrisch ausgebildet ist.
5. Dämpferelement nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der Wandstärke, ausgehend von einer Buchse mit konstanter Wandstärke, durch Verschiebung der Innenwandfläche relativ zur Außenwandfläche in einer zur Längsachse lotrechten Richtung erzielt ist.
6. Dämpferelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schräge der Endfläche (14) in bezug auf einen Querschnitt (18) der Buchse (12) wenigstens ca. 5° und vorzugsweise weniger als 45° beträgt.
7. Dämpferelement nach einem der vorstehenden Ansprüche in Abhängigkeit von Anspruch 1 sowie Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Ende (17) der abgeschrägten Endfläche (14) im die kleinste Wandstärke aufweisenden Umfangsbereich der Buchse (12) liegt.
8. Dämpferelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es einen im wesentlichen runden Querschnitt hat.
9. Dämpferelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung extrudiert ist.
10. Dämpferelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einer Al 6063-Legierung gefertigt ist, welche nach dem Extrudieren vorzugsweise eine Ausgangshärte F13 aufweist.
11. Dämpferelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einer Al 6005-Legierung gefertigt ist, welche nach dem Extrudieren vorzugsweise eine Ausgangshärte F17 aufweist.
12. Dämpferelement nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die kleinste Wandstärke der Buchse (12) ca. 0,8 bis 1 mm, vorzugsweise ca. 0,9 mm beträgt.
13. Fahrzeug, insbesondere Personenkraftwagen, gekennzeichnet durch wenigstens ein Dämpferelement nach einem der vorstehenden Ansprüche.
14. Fahrzeug nach Anspruch 13, mit einem Stoßfänger, welcher mittels eines oder mehrerer Stoßfängerbügel am Fahrzeug befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpferelement (12) wenigstens zum Teil in einem Stoßfängerbügel (5) angeordnet ist und sich im wesentlichen in Längsrichtung des Fahrzeugs erstreckt, und daß der Stoßfängerbügel in Querrichtung auswärts gekrümmte Wandungen (6) aufweist.
15. Fahrzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpferelement (12) mit einem Ende, vorzugsweise einem abgeschrägten Ende (17) bis an oder bis nahe an die Rückseite der Prallwand (2) des Stoßfängers (1) heranreicht.
DE1996131901 1995-08-07 1996-08-07 Dämpferelement mit Knautschzone zum Aufnehmen von Stossenergie, und mit einem solchen Dämpferelement versehenes Fahrzeug Withdrawn DE19631901A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL1000942A NL1000942C2 (nl) 1995-08-07 1995-08-07 Absorptie-element met kreukelzone voor het opnemen van botsenergie, en voertuig voorzien van een dergelijk absorptie-element.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE19631901A1 true DE19631901A1 (de) 1997-02-13

Family

ID=19761411

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE1996131901 Withdrawn DE19631901A1 (de) 1995-08-07 1996-08-07 Dämpferelement mit Knautschzone zum Aufnehmen von Stossenergie, und mit einem solchen Dämpferelement versehenes Fahrzeug

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE19631901A1 (de)
NL (1) NL1000942C2 (de)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19904879A1 (de) * 1999-02-06 2000-08-17 Porsche Ag Stoßfänger für ein Fahrzeug
EP1251054A3 (de) * 2001-04-20 2003-05-07 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Aufprallenergie verzehrende Struktur für ein Fahrzeug
DE10206011A1 (de) * 2002-02-14 2003-08-28 Suspa Holding Gmbh Schutzvorrichtung für Kraftfahrzeuge
DE10359483A1 (de) * 2003-12-17 2005-07-28 Ise Innomotive Systems Europe Gmbh Energieaufnehmende Einrichtung
EP1681208A3 (de) * 2005-01-12 2007-05-23 Benteler Automobiltechnik GmbH Stossfänger für ein Kraftfahrzeug
EP1829752A1 (de) 2006-03-02 2007-09-05 Wagon Automotive GmbH Crashbox
EP2236380A1 (de) * 2009-03-31 2010-10-06 Hitachi, Ltd. Schienenfahrzeug mit Stoßverzehrvorrichtung
DE102009050772A1 (de) * 2009-10-27 2011-05-12 Audi Ag Deformationselement für ein Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeug
EP2052917B2 (de) 2007-10-24 2017-09-13 Renault S.A.S. Querträger für Front- oder Heckblock eines Kraftfahrzeugs

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1271573B (de) * 1967-08-16 1968-06-27 Gabriele Hassenbach Stossdaempfvorrichtung, insbesondere fuer Kraftfahrzeuge
FR2137258B1 (de) * 1971-05-17 1973-05-11 Peugeot & Renault
US3912295A (en) * 1974-03-04 1975-10-14 Budd Co Crash energy-attenuating means for a vehicle frame construction
NO168517C (no) * 1990-01-09 1992-03-04 Norsk Hydro As Bjelke.
NO168880C (no) * 1990-03-06 1992-04-15 Norsk Hydro As Energiabsorberende konstruksjon for opptak av anslagsenergi samt fremgangsmaate ved fremstilling av denne
AT394004B (de) * 1990-06-25 1992-01-27 Austria Metall Stossverzehrkoerper, insbesondere fuer kraftfahrzeuge
JPH05139242A (ja) * 1991-11-19 1993-06-08 Toyota Motor Corp 車体の前部構造
JP3144054B2 (ja) * 1992-05-28 2001-03-07 株式会社豊田自動織機製作所 エネルギー吸収部材
DE4401865A1 (de) * 1993-02-05 1994-08-11 Volkswagen Ag Stoßfänger mit einer Stoßstange und diese haltenden hohlen Deformationselementen
NL9301763A (nl) * 1993-10-12 1995-05-01 Netherlands Car Bv energie-absorberende structuur.

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19904879C2 (de) * 1999-02-06 2003-08-14 Porsche Ag Stoßfänger für ein Fahrzeug
DE19904879A1 (de) * 1999-02-06 2000-08-17 Porsche Ag Stoßfänger für ein Fahrzeug
US6951176B2 (en) 2001-04-20 2005-10-04 Kawaski Jukogyo Kabushiki Kaisha Collision energy absorbing structure of vehicle
EP1251054A3 (de) * 2001-04-20 2003-05-07 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Aufprallenergie verzehrende Struktur für ein Fahrzeug
US6889617B2 (en) 2001-04-20 2005-05-10 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Collision energy absorbing structure of vehicle
SG111939A1 (en) * 2001-04-20 2005-06-29 Kawasaki Heavy Ind Ltd Collision energy absorbing structure of vehicle
DE10206011A1 (de) * 2002-02-14 2003-08-28 Suspa Holding Gmbh Schutzvorrichtung für Kraftfahrzeuge
DE10359483A1 (de) * 2003-12-17 2005-07-28 Ise Innomotive Systems Europe Gmbh Energieaufnehmende Einrichtung
DE10359483B4 (de) * 2003-12-17 2011-01-20 Ise Automotive Gmbh Energieaufnehmende Einrichtung
EP1681208A3 (de) * 2005-01-12 2007-05-23 Benteler Automobiltechnik GmbH Stossfänger für ein Kraftfahrzeug
EP1829752A1 (de) 2006-03-02 2007-09-05 Wagon Automotive GmbH Crashbox
EP2052917B2 (de) 2007-10-24 2017-09-13 Renault S.A.S. Querträger für Front- oder Heckblock eines Kraftfahrzeugs
EP2236380A1 (de) * 2009-03-31 2010-10-06 Hitachi, Ltd. Schienenfahrzeug mit Stoßverzehrvorrichtung
DE102009050772A1 (de) * 2009-10-27 2011-05-12 Audi Ag Deformationselement für ein Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeug
DE102009050772B4 (de) * 2009-10-27 2018-01-11 Audi Ag Deformationselement für ein Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeug

Also Published As

Publication number Publication date
NL1000942C2 (nl) 1997-02-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69807988T2 (de) Verstärkungselement für Kfz-Hohlprofile, mit verminderter Wanddicke am Endabschnitt
EP1721786B1 (de) Stossfängersystem
DE19938937B4 (de) Karosserieaufbau eines Kraftfahrzeugs mit kontrollierter Reaktionslast
DE69904042T2 (de) Energieabsorbierende vorrichtung
DE102004019089B4 (de) Fahrzeugkarosserieaufbau
DE10234438A1 (de) Stoßfängereinrichtung für Fahrzeuge und Stoßfängeraufhängung
DE102004061303B4 (de) Motorhaube für ein Kraftfahrzeug
DE102018132591B4 (de) Energieabsorptionsbauteil sowie Stoßfängerquerträger mit einem solchen Energieabsorptionsbauteil
EP1533192A1 (de) Stossfängersystem
DE102004008741A1 (de) Stoßfängersystem
EP1478562A1 (de) Aus stahl-hohlprofilen gebildete tragstruktur für fahrzeuge
DE10128114A1 (de) Aufpralldämpfer
DE102014009337B4 (de) Stoßfängersystem für ein Fahrzeug
DE102008009964A1 (de) Kollision-Detektorvorrichtung und Schutzsystem
DE102019101718A1 (de) Stoßfängeranordnung für ein Kraftfahrzeug
DE102021102366A1 (de) Stoßfängeranordnung für ein Kraftfahrzeug
DE19631901A1 (de) Dämpferelement mit Knautschzone zum Aufnehmen von Stossenergie, und mit einem solchen Dämpferelement versehenes Fahrzeug
EP0556667A1 (de) Stossverzehrvorrichtung
EP0816179A2 (de) Aufpralldämpfer für Kraftfahrzeuge
DE102017011968A1 (de) Vorrichtung zum Schutz von Batteriemodulen in einem Kraftfahrzeug
EP0467829B1 (de) Als Hohlprofil ausgebildeter Aufprallträger für Fahrzeugtüren
DE102014108979B4 (de) Vorrichtung zur Absorption von Energie bei einem Fahrzeugaufprall
EP1467114A1 (de) Verbindungselement
DE102019205021A1 (de) Abschleppvorrichtung für ein Kraftfahrzeug
DE102013107179B4 (de) Stoßabsorptionsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug

Legal Events

Date Code Title Description
8139 Disposal/non-payment of the annual fee