DE19715308C2 - Verfahren zur Herstellung eines stoßabsorbierenden Aufprallträgerelements zur Umwandlung von Stoßenergie in Kraftfahrzeugen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines stoßabsorbierenden Aufprallträgerelements zur Umwandlung von Stoßenergie in Kraftfahrzeugen

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines stoßabsorbierenden Aufprallträgerelements zur Um­ wandlung von Stoßenergie in Kraftfahrzeugen.
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 wesentlichen 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.
Durch BLEICHER, W. "Stranggepresste Profile aus Aluminium und ihre Anwendung" in KONSTRUKTION 11 (1959) Heft 3, Seiten 99 bis 105 werden eine Reihe möglicher Anwendungs­ fälle von Strangpressprofilen aus Aluminium offenbart und die Vorteile gegenüber Walzen, Abkanten und Ziehen disku­ tiert.
Aus der DE 42 41 879 A1 geht ein Aufhängungsarm für Kraftfahrzeuge hervor. Dieser ist im Gewicht reduziert und besitzt eine hohe Steifigkeit und Stärke. Zur Umwand­ lung von Stoßenergie ist der Aufhängungsarm jedoch nicht geeignet. Gleiches gilt für die DE 42 02 483 A1, die eine Spannschiene zum Spannen der Steuerkette eines Verbren­ nungsmotors betrifft.
Durch die EP 0 347 791 A3 zählen stranggepresste Verstei­ fungsprofile für Roboterarme, Getriebeteile und ähnliches zum Stand der Technik, die im Betrieb keiner plastischen Verformung unterliegen dürfen und somit Stoßabsorptions­ vermögen aufweisen.
Im Umfang der US-A-4,030,179 ist es bekannt, Pleuelstan­ gen aus einem Strangpressprofil abzulängen. Dies ermög­ licht eine kostengünstige Fertigung. Für den Betrieb müssen die Pleuelstangen eine hohe Festigkeit und Dauerbe­ lastbarkeit besitzen.
Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, die Herstellung von stoßabsorbierenden Aufprallträgerelementen für Kraftfahrzeuge fertigungs­ technisch zu rationalisieren und insgesamt wirtschaftli­ cher zu gestalten.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in einem Verfahren gemäß Anspruch.
Danach wird zunächst ein auf Umformtemperatur erwärmtes Ausgangsmaterial zu einem Profilstrang mit Hohlräumen und inneren Verstrebungen geformt. Gleichzeitig werden An­ schlussöffnungen zur Festlegung der Aufprallträgerele­ mente im Kraftfahrzeug beim Pressen des Profilstrangs hergestellt. Anschließend wird der Profilstrang in be­ darfsgerechte Aufprallträgerelemente 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 Aufprallträgerelementen für Kraftfahrzeuge, welche ein hohes Maß an Umwandlungs­ vermögen für Stoßenergie besitzen. Das Gewicht der Auf­ prallträgerelemente wird erheblich reduziert und das Energieabsorptions- bzw. -umwandlungsvermögen gesteigert werden. Darüberhinaus kann die Steifigkeit des Kraftfahr­ zeugbauteils anforderungsgerecht eingestellt werden.
Die Aufprallträgerelemente sind einfach aufgebaut, wobei ihr technischer Zuschnitt auf die jeweiligen Gegebenhei­ ten und Anforderungen eines Kraftfahrzeugs abstimmbar ist.
Die Herstellung der Aufprallträgerelemente erfolgt in nur zwei Hauptarbeitsgängen. Insgesamt sind die Kraftfahr­ zeugbauteile rationell und damit kostengünstig herzustel­ len. Die Gewichtseinsparung gegenüber Kraftfahrzeugbau­ teilen aus Stahlrohren ermöglicht eine weitere Verringe­ rung des Gesamtgewichts eines Kraftfahrzeugs. Damit wird ein Beitrag zur Senkung des Kraftstoffverbrauchs und der Schadstoffemission geleistet.
Die Form und Ausführung der Aufprallträgerelemente kann in einfacher Weise auf die jeweiligen spezifischen Anfor­ derungen eines Kraftfahrzeugtyps, beispielsweise hin­ sichtlich Energieaufnahmevermögen, Geometrieanforderungen und statischer Belastbarkeit, funktionsgerecht abgestimmt werden. Das Kraft- bzw. Stoßaufnahmevermögen kann durch die inneren Verstrebungen, eine Wabenstruktur oder eine Wanddicken- bzw. Geometrieänderung bestimmt werden.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand zweier in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen eines Auf­ prallträgerelements 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 Aufprallträgerelemente 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 Aufprallträgerelemente mit entsprechenden Abmessungen geteilt.
Anschlußöffnungen 5, 6 zur Festlegung der Aufprallträger­ elemente 3, 4 im Kraftfahrzeug sind beim Pressen des Pro­ filstrangs hergestellt worden.
Die Aufprallträgerelemente 3, 4 weisen Hohlräume 7-10 und innere Verstrebungen 11-14 auf. Hierdurch ist das Gewicht der Aufprallträgerelemente 3, 4 reduziert und das Ener­ gieabsorptionsvermögen gesteigert. Die Verstrebungen 11- 14 gewährleisten eine ausreichende fahrzeugspezifische Steifigkeit.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Aufprallträgerele­ mente 3, 4 ist rationell in nur zwei Hauptarbeitsschrit­ ten möglich. Hierdurch ergibt sich eine große Zeit- und Kostenersparnis. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können Aufprallelemente unterschiedlichster Konfiguration mit hohem Energieabsorptionsvermögen hergestellt werden, und zwar bei gegenüber bekannten Kraftfahrzeugbauteilen geringerem Gewicht.
Bezugszeichenaufstellung
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 (1)

1. Verfahren zur Herstellung eines stoßabsorbierenden Aufprallträgerelements zur Umwandlung von Stoßenergie in Kraftfahrzeugen, wobei zunächst ein auf Umformtemperatur erwärmtes Ausgangsmaterial zu einem Profilstrang mit Hohlräumen (7-10) und inneren Verstrebungen (11-14) gepresst wird und gleichzeitig Anschlussöffnungen (5, 6) zur Festlegung der Aufprallträgerele­ mente (3, 4) im Kraftfahrzeug beim Pressen des Profilstrangs hergestellt werden und der Profilstrang anschließend in bedarfsgerechte Aufprallträger­ elemente (3, 4) geteilt wird.
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