DE19732064A1 - Deformationselement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Deformationselement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es sind eine Vielzahl von Deformationselementen bei Kraftfahrzeugen bekannt. Sie sind z. B. zwischen Stoßfän­ ger und Längsträger angeordnet, und dienen als Schutz der nachgelagerten Bauteile. Bei leichten Kollisionen mit ei­ nem Hindernis, die typischen vorgegebenen Bedingungen (z. B. Relativgeschwindigkeit und Richtung) entsprechen, sollen solche Deformationselement möglichst viel Energie absorbieren, um den Schaden am Fahrzeug so gering wie möglich zu halten. Deshalb werden diese Deformationsele­ mente auch Typschadenelemente genannt.

Bei einer Kollision z. B. im Frontbereich ist die Deforma­ tion am Fahrzeugvorbau stoßenergie- und richtungsabhän­ gig und sollte so verlaufen, daß bei kleiner Stoßenergie der Stoßfänger elastisch und bei größerer Stoßenergie inelastisch deformiert wird. Bei noch stärkeren Kollisio­ nen wird der Stoßfänger als Energieabsorber allein nicht mehr ausreichen und das den Längsträger schützende Defor­ mationselement sollte elastisch bzw. inelastisch defor­ miert werden. Bei noch stärkeren Kollisionen kann der Längsträger belastet und möglicherweise beschädigt wer­ den. Dies gilt es möglichst zu vermeiden, da damit ein erheblicher Reparaturaufwand verbunden ist. Um eine opti­ male Abstimmung des Deformationsverhaltens der einzelnen Bauteile zu gewährleisten, ist ein entsprechende Feinab­ stimmung bezüglich elastischem und inelastischem Deforma­ tionsverhalten notwendig. Das Deformationsverhalten muß sich dabei in breitem Maße anpassen lassen. Dies ist aber bei den bekannten Deformationselementen nicht oder nur bedingt möglich.

Aus der DE-OS 27 12 762 ist ein rundes Deformationsele­ ment bekannt, das nur eine relativ schmale Anlagefläche mit den angrenzenden Bauteilen besitzt. Bei einem fronta­ len Aufprall knickt dieses Deformationselement beidseitig ein. Bei einem schrägen Aufprall, bei dem die Kollisions­ kraft unter einem bestimmten Winkel zur Fahrzeuglängs­ achse einwirkt, rollt das Deformationselement aufgrund der schmalen Anlagefläche auf dem Längsträger ab bzw. wird abgerissen. Eine inelastische Deformation findet nur in verminderten Maße statt. Insgesamt wird nur wenig Energie durch das Deformationselement absorbiert. Nach­ teilig ist außerdem, daß eine Anpassung des elastischen und inelastische Energieabsorptionsvermögens nicht mög­ lich ist.

Aus der DE-PS 36 26 150 ist ein weiteres Deformationsele­ ment bekannt, das sich senkrecht zur Fahrzeugebene er­ streckt. Dieses Element nimmt aber nur bei einer elasti­ schen Deformation relativ viel Energie auf.

Aus dem Patent Abstract of Japan 61249856 ist ebenfalls ein Deformationselement bekannt. Dieses Deformationsele­ ment weist zur Verstärkung in seinem Innenraum mehrere Rippen auf. Diese Rippen zeigen vorzugsweise in Fahrt­ richtung und sind im wesentlichen parallel angeordnet. Bei einem seitlichen Aufprall werden durch diese Rippen nur wenig Aufprallenergie verzehrt. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Rippen massiv ausgebildet sind und damit relativ schwer sind.

Weiterhin sind auch Hülsen als Deformationselemente be­ kannt, die parallel zur Fahrzeuglängsachse angeordnet sind und bei einer Kollision zieharmonikaartig zusammen­ geschoben bzw. aufgeschlitzt werden. Diese Hülsen benöti­ gen relativ viel Raum in Fahrzeuglängsrichtung um ihre Funktion als Energieabsorber zu erfüllen. Für eine ela­ stische Energieaufnahme sind sie nicht vorgesehen. Auch hier ist die Anlagefläche relativ gering, so daß zur großflächigeren Abstützung an den Hülsenenden Verstär­ kungselemente eingesetzt werden müssen, die aber selbst keine Energie bsorbieren können, da sie senkrecht zur Kraftwirkung angeordnet sind.

Ein gemeinsamer Nachteil dieser bekannten Lösungen ist die Knickgefährdung bei Seitenkräften, für die sie nicht oder nur unzureichend ausgelegt sind. Knickt das Defor­ mationselement ein, kann es nur noch relativ wenig Ener­ gie absorbieren, da es nicht an weiteren Stellen defor­ miert wird.

Aufgrund von gesetzlichen Vorschriften (ODB-Crash) ist ein stabiler Verbund zwischen Stoßfänger vorne, Deforma­ tionselement vorne, Frontend und Längsträger vorne not­ wendig, der auch beim Kollisionsvorgang erhalten bleiben muß, um dadurch eine möglichst großflächige Abstützung am Hindernis zu erhalten, das selbst auch deformierbar ist. Herkömmliche Deformationselemente erfüllen diese Anforde­ rungen nicht oder nur unzureichend.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Deformati­ onselement zu schaffen, das die oben genannten Nachteile nicht aufweist, das insbesondere ein hohes Maß sowohl an elastischer wie auch inelastischer Energieabsorptionsfä­ higkeit besitzt, wobei das Verhältnis leicht veränderbar und damit vorgegebenen Randbedingungen anpaßbar ist, das auch für Seitenkräfte ausgelegt ist, das ein geringes Ge­ wicht aufweist und das einfach und kostengünstig her­ stellbar ist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angege­ benen Mittel.

Die wesentliche Idee der Erfindung besteht darin, in ei­ nem Hohlprofil mehrere sich teilweise gegenseitig abstüt­ zende Rippen anzuordnen. Dadurch kann sowohl bei einer elastischen wie auch bei einer inelastischen Deformation sehr viel Stoßenergie absorbiert werden.

Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 bis 5 Verformung eines erfindungsgemäßen Defor­ mationselements bei einem Kollisionsvorgang in zeitlicher Abfolge im Schnitt.

In Fig. 1 ist der vordere linke fahrerseitige Frontbe­ reich eines Kraftfahrzeuges schematisch dargestellt. Die Schnittebene verläuft parallel zur Fahrzeugebene. Zwi­ schen einem Stoßfänger 3 und einem Längsträger 5 ist ein Deformationselement 1 angeordnet. Die Längserstreckung des Deformationselements 1 verläuft senkrecht zur Fahr­ zeugebene. Ein nur skizzenhaft dargestelltes Hindernis ist mit der Ziffer 20 bezeichnet. Bei dem Hindernis 20 kann es sich um ein anderes Fahrzeug oder um ein festste­ hendes Hindernis handeln. Das Hindernis 20 kann selbst auch verformbar sein. Das Deformationselement 1 ist über ein Basiselement 10 am rohrförmigen Längsträger 5 befe­ stigt. Vom Basiselement 10 erstrecken sich zwei Sei­ tenelemente, ein äußeres 11 und ein inneres 12, bis zu einem Vorderelement 13, an dem ein Stoßfänger 3 ange­ bracht ist. Das Vorderelement 13 weist eine sehr große Auflagefläche mit dem Stoßfänger auf. Damit wird die Krafteinleitung in das Deformationselement 1 bei einer Kollision begünstigt.

Das Deformationselement 1 ist als Hohlprofil ausgebildet. Durch die senkrechte Anordnung zur Fahrzeugebene ist eine einfache Anpassung an die Konturen der angrenzenden Bau­ teile leicht möglich. So läßt sich z. B. der Krümmungsra­ dius des Vorderelements 13 einer geänderten Geometrie des Stoßfängers 3 anpassen ohne, daß die übrigen Elemente des Deformationselements 1 wesentlich abgeändert werden müssen. Dadurch bleiben auch die Eigenschaften des Defor­ mationselements 1 im wesentlichen erhalten. Die Verbin­ dung zwischen Vorderelement 13 und Stoßfänger 3 ist nicht näher dargestellt.

Vom Basiselements 10 erstreckt sich eine Verbindungsrippe 15 in Richtung Fahrzeuginnenseite bis zum Eckbereich Vorderelement 13 Seitenelement 12. Erfindungsgemäß stüt­ zen sich eine oder mehrere Stützrippen 14a, 14b, 14c an der Verbindungsrippe 15 ab und erstrecken sich in Rich­ tung Fahrzeugaußenseite bis zum Vorderelement 13. Durch die Abstützung wird das Einknicken des Deformationsele­ ments 1 verhindert und die Krafteinleitung insbesondere bei seitlicher Krafteinwirkung verbessert. Außerdem läßt sich über die Stützrippen 14 das Verformungsverhalten der Verbindungsrippe 15 beeinflussen und durch Variation der Wandstärken der Rippen, das elastische und inelasti­ sche Deformationsverhalten verändern.

Die Elemente 10, 11, 12, 13 bilden den Mantel 8 des De­ formationselements. In der Zeichnung dargestellt sind ebene Seitenelemente 11, 12, wobei das Seitenelement 12 abgeknickt ist. Denkbar sind auch konvex gekrümmte Sei­ tenelemente 11 bzw. 12. Über den Krümmungsradius und die Wandstärke läßt sich der Bereich, in dem sich das Defor­ mationselement 1 elastisch verformt, vergrößern. Die ein­ zelnen Elemente 10, 11 und 12 und die Rippen 14, 15 be­ sitzen eine Ausdehnung senkrecht zur Fahrzeugebene, die in etwa der Ausdehnung des Stoßfängers 3 entspricht. Durch die Aufteilung des Mantels in vier Elemente kann auch das elastische und inelastische Deformationsverhal­ ten des Mantels 8 variiert werden und durch die Anordnung der Verbindungsrippe 15 zwischen dem Basiselement 10 und dem Vorderelement 13 wird die elastische Deformierbarkeit bei einer frontalen Krafteinwirkung erhöht.

Durch die Anordnung der/die Stützrippe/n zwischen dem Seitenelement 11 bzw. 12 und der Verbindungsrippe wird das Einknicken des Deformationselements verhindert.

Es hat sich als vorteilhaft gezeigt die Verbindungsrippe etwa unter +45° zur Längsträgerachse anzuordnen.

Um das Deformationselement 1 einfach und mit geringem Ge­ wicht herzustellen, ist es als Strangpreßprofil aus Leichtmetall z. B. Aluminium gefertigt. Das Deformationse­ lement 1 ist für beide Längsträger im Fahrzeug geeignet, da die nicht dargestellten Befestigungspunkte symmetrisch ausgebildet sind.

Nachfolgend ist das Verhalten des Deformationselements 1 bei einer Kollision in zeitlicher Abfolge anhand der Fig. 1 bis 5 näher dargestellt. Fig. 1 zeigt den Zeitpunkt, bei dem das Hindernis 10 gerade den Stoßfänger 3 berührt. Im weiteren Verlauf der Kollision wird der Stoßfänger 3 deformiert. Erst nachdem der Stoßfänger 3 in hohem Maße deformiert ist, erfolgt eine Deformation des Deformati­ onselements 1 (Fig. 2). Während der ersten Phase der De­ formation des Deformationselements 1 wird die Verbin­ dungsrippe 15 weg von der Längsträgerachse verschoben. Dadurch stellen sich die Stützrippen 14 in Richtung Hin­ dernis 20 auf. Erst jetzt erfolgt eine inelastische De­ formation der Stützrippen 14a, 14b, 14c sowie der Verbin­ dungsrippe 15 und des inneren Seitenelements 12 (Fig. 3).

In Fig. 4 ist dargestellt, wie die einzelnen Rippen sich teilweise verwinden. Dadurch knicken sie nicht nur an ei­ ner Stelle ein, sondern nehmen bei ihrer weiteren Defor­ mation sehr viel Energie auf. In Fig. 5 ist das vollstän­ dig deformierte Deformationselement 1 dargestellt.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, daß durch die Stützrippen 14a, 14b, 14c ein hohes Maß an Energie vom Deformationselement 1 aufgenommen werden kann, da diese bei einer Kollision fast vollständig de­ formieren.

Claims (9)

1. Deformationselement für Kraftfahrzeuge, das zwischen einem Stoßfänger und einem Längsträger angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb eines Mantels (8) des Deformationselements (1) mindestens eine Verbin­ dungsrippe (15) angeordnet ist, an der sich mindestens eine Stützrippe (14a, 14b, 14c) abstützt.

2. Deformationselement nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Mantel (8) im wesentlichen vier Ele­ mente (10, 11, 12, 13) aufweist und die Verbindungs­ rippe (15) zwischen einem Basiselement (10) und einem Vorderelement (13) angeordnet ist.

3. Deformationselement nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stützrippen (14a, 14b, 14c) zwischen dem Vorderelement (13) und der Verbindungsrippe (15) angeordnet ist/sind.

4. Deformationselement nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stützrippe/n (14a, 14b, 14c) zwischen einem Seitenelement (11, 12) und der Verbindungsrippe (15) angeordnet ist.

5. Deformationselement nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Deformationse­ lement (1) einstückig als Strangpreßprofil ausgebildet ist.

6. Deformationselement nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Deformationse­ lement (1) aus Leichtmetall gefertigt ist.

7. Deformationselement nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenelemente (10, 11, 12, 13) und die Rippen (14a, 14b, 14c, 15) im wesentlichen senkrecht auf die Fahrzeugebene stehen.

8. Deformationselement nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungs­ rippe (15) etwa unter 45° zur Fahrzeuglängsachse ver­ läuft.

9. Deformationselement nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützrippen (14a, 14b, 14c) einen Winkel kleiner 45° mit der Fahr­ zeuglängsachse einschließen.