DE19715308A1 - Verfahren zur Herstellung eines stoßabsorbierenden Kraftfahrzeugbauteils - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines stoßabsorbierenden Kraftfahrzeugbauteils

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Description

Die Erfindung betrifft einen Bauteil für Kraftfahrzeuge zur Umwandlung von Stoßenergie.
Durch die DE 43 00 284 A1 zählt ein Kraftfahrzeugbauteil zur Umwandlung der bei einem Aufprall auf ein Kraftfahr­ zeug übertragenen Stoßenergie zum Stand der Technik. Ein solcher Stoßenergiedämpfer wird als Sicherheitsglied zwi­ schen der Stoßstange und dem Rahmen eines Kraftfahrzeugs eingegliedert. Der Stoßenergiedämpfer besteht im wesentli­ chen aus zwei konzentrisch ineinandergefügten Rohren. Die beiden Rohre sind so ausgelegt, daß sie sich bei einem Aufprall ineinanderschieben und die Stoßenergie durch eine Verformung der Rohre umgewandelt wird.
Wegen ihres Gewichts, insbesondere aber wegen ihres Fer­ tigungsaufwands, werden solche Stoßenergiedämpfer als nachteilig angesehen.
Grundsätzlich unterliegen Kraftfahrzeugbauteile, wie Fahrwerks- und Karosserieteile, höchsten Anforderungen hinsichtlich ihres Festigkeits- und Belastungsverhaltens. Da sie teilweise extremen statischen und dynamischen Be­ triebslasten ausgesetzt sind, müssen sie hohe Sicher­ heitsstandards erfüllen. Gleichzeitig ist man aber auch bestrebt, die Kraftfahrzeugteile möglichst leicht und ra­ tionell zu bauen. Durch eine Gewichtsreduktion ist eine Verringerung des Materialbedarfs, des Kraftstoffver­ brauchs und der Schadstoffemission möglich.
Der Erfindung liegt daher ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, die Herstellung von stoßabsorbie­ renden Bauteilen für Kraftfahrzeuge fertigungstechnisch zu rationalisieren und insgesamt wirtschaftlicher zu ge­ stalten.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen.
Danach wird zunächst ein auf Umformtemperatur erwärmtes Ausgangsmaterial zu einem Profilstrang geformt und dieser anschließend in bedarfsgerechte Aufprallelemente geteilt.
Als Ausgangsmaterial können unterschiedliche Werkstoffe zum Einsatz gelangen. Wegen ihres geringen spezifischen Gewichts und ihrer Festigkeitseigenschaften bietet sich Aluminium, Aluminiumlegierungen, Mangan, Titan oder Kunststoff an.
Als besonders vorteilhaft wird eine AlMgSi-Legierung an­ gesehen. Diese erlaubt eine hohe Preßgeschwindigkeit und die Realisierung komplizierter Profile, insbesondere Hohlprofile mit geringen Wanddicken. Ferner weist sie eine sehr gute Korrosionsbeständigkeit auf.
Auch Aluminium-Lithium-Legierungen tragen wegen ihrer ge­ ringen Dichte zur gewünschten Gewichtsverminderung bei. Mit Aluminium-Lithium-Legierungen, die Li-Gehalte um 2,5% aufweisen, wird eine Dichtereduzierung von fast 10% erzielt. Gleichzeitig erhöht sich der E-Modul um rund 10%, wodurch eine weitere Gewichtsreduzierung des Bauteils ermöglicht wird.
Möglich ist auch der Einsatz von Verbundwerkstoffen, bei denen Fasern in eine Aluminium-Matrix eingebettet sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine rationelle und wirtschaftliche Fertigung von Aufprallelementen für Kraftfahrzeuge, welche ein hohes Maß an Umwandlungsvermö­ gen für Stoßenergie besitzen.
Die Aufprallelemente sind einfach aufgebaut, wobei ihr technischer Zuschnitt auf die jeweiligen Gegebenheiten und Anforderungen eines Kraftfahrzeugs abstimmbar ist.
Grundsätzlich ist es möglich, die Anschlußöffnungen zur Festlegung der Aufprallelemente im Kraftfahrzeug nach de­ ren Fertigung herzustellen. Besonders zweckmäßig werden die Anschlußöffnungen beim Pressen des Profilstrangs her­ gestellt, wie dies Anspruch 2 vorsieht. Hierdurch wird eine weitere Rationalisierung der Fertigung erreicht.
Nach den Merkmalen des Anspruchs 3 wird das Strangprofil mit Hohlräumen und inneren Verstrebungen gepreßt. Auf diese Weise kann das Gewicht der Kraftfahrzeugbauteile erheblich reduziert und das Energieabsorptions- bzw. -um­ wandlungsvermögen gesteigert werden. Darüberhinaus kann die Steifigkeit des Kraftfahrzeugbauteils anforderungsge­ recht eingestellt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die Herstellung von Aufprallelementen in nur zwei Hauptarbeitsgängen. Insgesamt sind die Kraftfahrzeugbauteile rationell und damit kostengünstig herzustellen. Die Gewichtseinsparung gegenüber Kraftfahrzeugbauteilen aus Stahlrohren ermög­ licht eine weitere Verringerung des Gesamtgewichts eines Kraftfahrzeugs. Damit wird ein Beitrag zur Senkung des Kraftstoffverbrauchs und der Schadstoffemission gelei­ stet.
Die Form und Ausführung der Aufprallelemente kann in ein­ facher Weise auf die jeweiligen spezifischen Anforderun­ gen eines Kraftfahrzeugtyps, beispielsweise hinsichtlich Energieaufnahmevermögen, Geometrieanforderungen und sta­ tischer Belastbarkeit, funktionsgerecht abgestimmt wer­ den. Das Kraft- bzw. Stoßaufnahmevermögen kann durch in­ nere Verstrebungen, eine Wabenstruktur oder eine Wand­ dicken- bzw. Geometrieänderung bestimmt werden.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand zweier in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen eines Auf­ prallelements näher beschrieben.
Die Fig. 1 und 2 zeigen zwei Ausführungsformen eines Bauteils 1 bzw. 2 zur Umformung von Stoßenergie in Kraft­ fahrzeugen in Form von aus einem gepreßten Profilstrang abgeteilter Aufprallelemente 3 bzw. 4.
Bei der Herstellung ist zunächst ein Ausgangsmaterial auf Umformtemperatur erwärmt und zu einem Profilstrang ge­ preßt worden. Die Längserstreckung eines Profilstrangs ist beim Bauteil 1 durch den Pfeil L gekennzeichnet.
Im anschließenden Arbeitsgang wird der Profilstrang in bedarfsgerechte Aufprallelemente mit entsprechenden Ab­ messungen geteilt.
Anschlußöffnungen 5, 6 zur Festlegung der Aufprallele­ mente 3, 4 im Kraftfahrzeug sind beim Pressen des Profil­ strangs hergestellt worden.
Die Aufprallelemente 3, 4 weisen Hohlräume 7-10 und in­ nere Verstrebungen 11-14 auf. Hierdurch ist das Gewicht der Aufprallelemente 3, 4 reduziert und das Energieab­ sorptionsvermögen gesteigert. Die Verstrebungen 11-14 ge­ währleisten eine ausreichende fahrzeugspezifische Stei­ figkeit.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Aufprallelemente 3, 4 ist rationell in nur zwei Hauptarbeitsschritten mög­ lich. Hierdurch ergibt sich eine große Zeit- und Kostenersparnis. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kön­ nen Aufprallelemente unterschiedlichster Konfiguration mit hohem Energieabsorptionsvermögen hergestellt werden, und zwar bei gegenüber bekannten Kraftfahrzeugbauteilen geringerem Gewicht.
Bezugszeichenliste
1
Bauteil
2
Bauteil
3
Aufprallelement
4
Aufprallelement
5
Anschlußöffnung
6
Anschlußöffnung
7
Hohlraum
8
Hohlraum
9
Hohlraum
10
Hohlraum
11
Verstrebung
12
Verstrebung
13
Verstrebung
14
Verstrebung
L Pfeil

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung eines Bauteils zur Umwand­ lung von Stoßenergie in Kraftfahrzeugen, da­ durch gekennzeichnet, daß zunächst ein auf Umformtemperatur erwärmtes Ausgangsmaterial zu einem Profilstrang geformt und dieser anschließend in bedarfsgerechte Aufprallelemente (3, 4) geteilt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß Anschlußöffnungen (5, 6) zur Festlegung der Aufprallelemente (3, 4) im Kraft­ fahrezug beim Pressen des Profilstrangs hergestellt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Profilstrang mit Hohlräumen (7-10) und inneren Verstrebungen (11-14) gepreßt wird.
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