DE19943621B4 - Deformationselement für Kraftfahrzeuge - Google Patents

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Abstract

Deformationselement (1) für Kraftfahrzeuge, das zwischen einem Längsträger (2) und einem Stoßfänger (3) angeordnet und auf seiner dem Stoßfänger (3) zugewandten Seite (1a) mit einer Kappe (4) versehen sowie über mindestens ein quer zur Symmetrielängsachse (2a) des Längsträgers (2) verformbares Befestigungselement (5, 6) gehaltert ist, wobei die deformierbare sowie aus Metall bestehende Kappe (4) verbindungsfrei in unmittelbarer Nähe des Stoßfängers angeordnet und an ihrer dem Stoßfänger (3) zugewandten Seite (1a) als Kugelabschnitt, als Teilkreiszylinder oder mehreckig mit abgerundeten bombierten Ecken- und Kantenbereichen ausgebildet ist, und der Stoßfänger (3) in unmittelbarer Nähe der deformierbaren Metallkappe (4) mit einem biegesteifen Teil (3a) versehen ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Deformationselement für Kraftfahrzeuge, das zwischen einem Längsträger und einem Stoßfänger angeordnet und auf seiner dem Stoßfänger zugewandten Seite mit einer Kappe versehen und über mindestens ein quer zur Längsachse des Längsträgers verformbares Befestigungselement gehaltert ist, wobei die Kappe verbindungsfrei in unmittelbarer Nähe des Stoßfängers angeordnet ist.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel nach dem Stand der Technik ist der Stoßfänger in der Nähe der Kappe durch einen Teil eines Federelementes verstärkt.
  • Derartige Deformationselemente, die auch Typschadenelemente genannte werden, sind zwischen dem Stoßfänger und dem Längsträger angeordnete Bauteile, die sich bei einem Aufprall bis zu einer bestimmten Größenordnung energieumwandelnd verformen und leicht ausgetauscht werden können. Dadurch soll verhindert werden, daß bei kleineren Unfällen die Längsträger einen Schaden erleiden. Außerdem reduzieren sich beim Einsatz derartiger Typschadenelemente die Reparaturkosten.
  • Bei einem Deformationselement der vorstehend genannten Art gemäß der DE 38 33 048 A1 ist die eben ausgebildete Kappe mit zwei konzentrisch ineinandersteckenden Prallrohren aus einem Faserverbundwerkstoff verbunden, von denen eines an ihrem einen Ende in eine abgekröpfte Ablenkplatte und das andere Prallrohr in einem Kreisring eingreift, der ebenfalls mit der Ablenkplatte verbunden ist. Die Ablenkplatte wird wiederum von einem Halteelement umgriffen, welches mit dem Längsträger eines Fahrzeugaufbaus verbunden ist. Das der stabilen Kappe gegenüberliegende Teil des Stoßfängers ist mit einem ovalen Federelement versehen, welches die Kappe mit Abstand ebenso umgreift wie die beiden Prallrohre. Dieses als Oval gebogene Ringfeder ausgebildete elastische Federelement liegt mit seiner einen Längsseite am Stoßfänger und mit seiner anderen Längsseite direkt am Längsträger an. Bei einem Aufprall, bei dem die kinetische Energie nicht mehr durch elastische Verformung aufgefangen werden kann, wird das Federelement zerstört. Bei einem Aufprall quer zur Längsachse des Längsträgers wird nach einem kurzen Zusammenfedern des Federelementes dieses gegen die Seitenkante der Kappe drücken und die Prallrohre einer erheblichen Kraftkomponente je nach Aufprallwinkel in der Zeichenebene in Richtung des Uhrzeigersinns oder des Gegenuhrzeigersinns bewegen. Da die Prallrohre derart bemessen sind, daß ihre Knicklänge nicht erreicht wird, übertragen sie dieses Drehmoment in vollem Umfang über die Ablenkplatte auf die Längsträger, die dadurch einer Deformation unterworfen werden.
  • Aus der GB 2 299 551 A ist ein gattungsfremdes Deformationselement bekannt geworden, welches über abgekröpfte Schenkel mit dem rückwärtigen Teil eines Stoßfängers verbunden ist. Dieses Dämpfungselement ist über Nieten mit einem Pralltopf in Form eines zylindrischen Rohres verbunden, welches zur Stirnseite des Stoßfängers einen Luftspalt aufweist. Bei einem Crash in Richtung der Längsachse des Längsträgers erfüllt dieser Pralltopf seine beschriebene Funktion. Wenn jedoch eine Aufprallkraft in einer quer zur Längsachse des Längsträgers verlaufenden Richtung erfolgt, werden diese Kräfte vom Stoßfänger mit einer erheblichen Schrägkomponente auf den Pralltopf treffen und von diesem quer auf den Längsträger übertragen sowie weiterhin vom rückwärtigen Ende auf die abgekröpften Schenkel des Dämpfungselementes. Damit können mit diesem Konstruktionsprinzip die Längsträger nicht von quer zur Längsachse verlaufenden Kraftkomponenten freigehalten werden.
  • Weiterhin ist in der gattungsfremden DE 195 22 575 C2 ein Pralltopf offenbart, der eine Abschlußkappe mit im wesentliche kalottenartiger oder rotationssymmetrisch ausgebildeter Wölbung aufweist, welche in Form eines Teilausschnittes der Oberfläche einer Kugel, eines Ellipsoids oder eines Paraboloids ausgebildet ist und im konzentrischen Bereich mit einer Abflachung versehen ist. Mit dieser Abflachung liegt der Pralltopf an einen Prallplatte an. Am entgegengesetzten Ende ist der Pralltopf nach dem Ausführungsbeispiel der 1a mit einem kreisringförmigen Stützelement sowie mit einem umlaufenden Flansch und einem weiterhin stabilisierenden Blech und einem Schließblech versehen und verbunden. Dabei ist das Blech dem Fahrzeugaufbau zugeordnet bzw. an einem Teil des Fahrzeugs selbst, hingegen der Pralltopf der Prallplatte zugeordnet ist, die Bestandteil eines Stoßfängersystems bildet. Der Pralltopf und das Blech sowie die Prallplatte sind miteinander durch Verschrauben, Vernieten, Kleben oder Klemmen verbunden. Dadurch können bei einer quer zur Symmetrielängsachse des Pralltopfes erfolgenden Krafteinwirkung erhebliche Biegemomente über die Prallplatte und den Pralltopf auf den Längsträger übertragen werden. Diese Kräfte können selbstverständlich auch zu Deformationen des Längsträgers führen.
  • In der DE 42 39 460 C2 wird ein gattungsfremdes Deformationselement beschrieben, welches aus mehreren hintereinander angeordneten Pralltöpfen mit oder ohne Prallrohr besteht und als Verbund- oder Dämpfungselement fungiert. Der dem Stoßfänger nächstgelegene Pralltopf ist mit einer ebenen Stirnfläche versehen. Die Verbindung zwischen den einzelnen Pralltöpfen ist nicht offenbart. Für diese Verbindung kommt sowohl eine Schweiß- als auch eine Schraubverbindung in Betracht. Dies bedeutet bei jedem in Betracht zu ziehenden Belastungsfall, daß bei einer schräg zur nicht bezeichneten Symmetrielängsachse des Längsträgers verlaufenden Aufprallkraft eine erhebliche Kraftkomponente und damit auch ein Biegemoment auf den Längsträger erfolgt und dieser entsprechend verformt werden kann.
  • Ein Deformationselement anderer Art gemäß der DE 197 32 064 A1 besteht aus mehreren, innerhalb eines mantelförmigen Gehäuses angeordneten Stützrippen, die an einer Verbindungsrippe angeordnet sind, welche zwischen einem Basiselement des mantelförmigen Gehäuses und einem plattenförmigen Vorderelement angebracht ist.
  • Trotz dieser sinnvollen Konstruktion hat es sich herausgestellt, daß nicht nur bei einem Frontalaufprall, sondern insbesondere bei einem schrägen Aufprall im Mittenbereich des Stoßfängers von diesem auf die Längsträger erhebliche Querkräfte übertragen werden können, die zu unangenehmen Deformationen führen. Um diese quer zur Längsachse der Längsträger einwirkenden Kräfte zu reduzieren, die vom Stoßfänger ausgehen, wurde bereits ein als Stülpprinzip arbeitendes Deformationselement vorgeschlagen, welches mit einem kugelabschnittsförmigen sowie kalottenförmig ausgebildeten Anschlag am Stoßfänger und einem darin eingreifenden Stülprohr arbeitet oder umgekehrt einen konvex ausgebildeten Anschlagblock verwendet, der vom Stülprohr teilflächig übergriffen wird. Auch dieser Vorschlag ist mit dem Nachteil behaftet, daß selbst bei einem frontalen Front- oder Heckaufprall die Stoßfänger mittig nach innen gedrückt und somit je nach Aufprallart und der Form des Aufprallhindernisses der Stoßfänger sowie die Längsträger entweder nach innen gezogen oder nach außen gedrückt werden. Dadurch werden erhebliche Querkräfte auf die Längsträger übertragen werden, die zu bleibenden Deformationen führen.
  • Von diesem Stand der Technik ausgehend, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Deformationselement der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welchem eine Übertragung der vom Stoßfänger ausgehenden Querkräfte auf das Deformationselement und den mit ihm verbundenen Längsträger weitgehend ausgeschlossen wird.
  • Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Da bei dieser Ausbildung das vordere Ende der Metallkappe des Deformationselementes keine Verbindung mit der ihr gegenüberliegenden Fläche der Metallplatte des Stoßfängers aufweist, können demzufolge auch keine Querkräfte, sondern im wesentlichen nur parallel zum Längsträger verlaufende Kräfte über die Metallkappe in das Deformationselement eingeleitet werden. Bei einem beispielsweise mittigen oder schrägen Frontal- oder Heckaufprall gelangt die Metallkappe mit dem zu ihr verbindungsfreien, biegesteifen Teil des Stoßfängers in Reib-und Gleitkontakt, wodurch das Deformationselement und damit auch der Längsträger von Querkräften weitgehend freigehalten wird. Da der Stoßfänger in unmittelbarer Nähe der verbindungsfreien Metallkappe mit einem biegesteifen Teil versehen ist, kann die daran aufgrund ihrer Außenform nur linien- oder punktförmig in Kontakt gelangende Metallkappe weder form- noch reibschlüssig „eingespannt" werden, so daß bei einem schräg zum Längsträger verlaufenden Crash die ursprünglich beieinanderliegenden Berührungslinien bzw. Berührungspunkte an dem biegesteifen Teil auseinanderdriften und somit nur parallel zur Längsachse des Längsträgers verlaufende Kraftkomponenten in diesen eingeleitet werden können.
  • Nach einer ersten vorteilhaften Ausführungsform befindet sich zwischen der verformbaren Metallkappe und dem biegesteifen Teil des Stoßfängers in an sich bekannter Weise ein geringer Luftspalt, wodurch bei von der Fahrbahn ausgehenden Impulsen Klappergeräusche vermieden werden.
  • Die Erfindung läßt es jedoch auch zu, daß die verformbare Metallkappe reibschlüssig an dem biegesteifen Teil des Stoßfängers anliegt. In diesem Fall sollte jedoch die Anlage mit einer gewissen Vorspannung erfolgen, um gleichfalls Klappergeräusche bei von der Fahrbahn ausgehenden Impulsen zu unterbinden.
  • Die Ausbildung der Metallkappe läßt im Rahmen der Erfindung sehr unterschiedliche Ausführungsformen zu. Nach einer ersten als Kugelabschnitt gestalteten Metallkappe liegt der Mittelpunkt der Kugel auf der mittigen Symmetrielängsachse des Längsträgers. In diesem Fall werden nicht nur Querkräfte von den Seiten, sondern auch von oben und unten auf den Mittelpunkt der Kugel gerichtet und damit auf die mittige Symmetrielängsachse des Längsträgers übertragen.
  • Bei einem Front- oder Heckcrash erfolgt auch bei schrägem Seitenaufprall eine Kraftrichtung in aller Regel in einer horizontal verlaufenden Ebene. Aus diesem Grunde verläuft bei einer zweiten vorteilhaften Ausführungsform der als Teilkreiszylinder ausgebildeten Metallkappe die Längsachse dieses Teilkreiszylinders senkrecht durch die mittige Horizontalebene des Längsträgers.
  • Und schließlich – jedoch nicht abschließend – kann die Metallkappe mehreckig ausgebildet und mit abgerundeten, bombierten Ecken- und Kantenbereichen versehen sein.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Befestigungselement von zwei mit ihren einen Enden mit den beiden Seitenbereichen der Metallkappe und mit ihren anderen Enden am Stoßfänger befestigten Winkeln gebildet.
  • Der Innenraum der Metallkappe läßt weitere, höchst unterschiedliche Ausführungen zu.
  • So ist nach einer ersten Ausführungsform der Innenraum der Metallkappe von einem Rinnenprofil durchsetzt, welches zum Profil der Metallkappe geometrisch ähnlich ist. Damit bildet die Metallkappe zwei miteinander verbundene, zwischen sich einen Luftraum beinhaltende, getrennte Metallkappen, die getrennt verformbar sind.
  • Nach einer zweiten Ausführungsform ist der Innenraum der Metallkappe mit einem Aluminiumschaum ausgefüllt. Damit wird nicht nur die Metallkappe, sondern auch der gesamte Innenraum zur Aufnahme der Formänderungsarbeit herangezogen.
  • Nach einer dritten Ausführungsform ist der Innenraum der Metallkappe von zwei einen birnenförmigen Innenquerschnitt einschließenden Profilleisten durchsetzt, deren abgebogene Endbereiche zum tiefstgelegenen Bodenbereich der Metallkappe aufeinanderzu laufen und dort befestigt sind. Dadurch entsteht eine Metallkappe, deren Innenraum von einer zweiten, jedoch schlankeren Metallkappe durchsetzt ist und insbesondere bei einem Schrägaufprall zeitverzögert zur Formänderungsarbeit herangezogen wird.
  • Bei einer vierten Ausführungsform ist der Innenraum der Metallkappe von zwei in Richtung auf ihren Bodenbereich zueinander divergierenden ebenen Leisten durchsetzt. Diese Ausführungsform dürfte sich insbesondere bei schrägem Heck- oder Frontaufprall bewähren, da sie in dieser Richtung besonderes ausgesteift ist. Und schließlich – jedoch nicht abschließend – ist der Innenraum der Metallkappe mit mehreren quer zu ihren Seitenbereichen verlaufenden, bogenförmigen Leisten durchsetzt, die einen ovalen Querschnitt einschließen. Dadurch werden sowohl in frontaler als auch in schräger Aufprallrichtung mehrere unterschiedlich ausgebildete Deformationskammern geschaffen, die sowohl bei einem geraden als auch bei einem schrägen Aufprall eine hohe Energie in Formänderungsarbeit umwandeln können.
  • Nach einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Metallkappe, die an ihr angreifenden Befestigungselemente und die ihren Innenraum durchsetzenden Rinnen, Profile und Leisten je einstückig aus einem Strangpreßprofil hergestellt, welches sowohl aus einer Aluminiumlegierung als auch aus Stahl bestehen kann.
  • Zur Sicherstellung einer vorteilhaften Gleitreibung ist das biegesteife Teil des Stoßfängers auf seiner Innenseite konkav abgerundet oder es besteht aus einer an seiner Innenseite angeordneten biegesteifen Metallplatte.
  • Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Dabei zeigen:
  • 1 die schematische Draufsicht auf eine Metallkappe in Form eines Teilkreiszylinders, der an beiden Seitenbereichen mit je einem Befestigungselement in Form eines Winkels versehen ist, die an einem gestrichelt dargestellten Stoßfänger befestigt sind,
  • 2 die perspektivische Ansicht des Deformationselementes von 1,
  • 3 eine der 1 entsprechende Ansicht, jedoch mit einer zweiten im Innenraum angeordneten Rinne mit geometrisch ähnlichem Proffil zur Außenseite der Metallkappe,
  • 4 eine der 1 entsprechende Ansicht einer Metallkappe, deren Innenraum mit Aluminiumschaum ausgefüllt ist,
  • 5 eine der 1 entsprechende Ansicht eines Deformationselementes mit einer Metallkappe, deren Innenraum von zwei einen birnenförmigen Innenquerschnitt einschließenden Profilleisten durchsetzt ist, deren abgebogene Endbereiche zum Bodenbereich der Metallkappe hin konvergieren,
  • 6 eine der 1 entsprechende Ansicht eines Deformationselementes mit einer Metallkappe, deren Innenraum von zwei auf ihren Bodenbereich zueinander divergierenden ebenen Leisten durchsetzt ist,
  • 7 die Ansicht eines Deformationselementes gemäß 1, deren Innenraum der Metallkappe mit mehreren quer zu ihren Seitenbereichen verlaufenden, bogenförmigen Leisten durchsetzt ist, welche Kammern mit unterschiedlichem Querschnitt einschließt,
  • 8 bis 11 die unterschiedlichen Phasen der Verschiebung der Metallkappe auf der Innenfläche des Stoßfängers und ihrer Deformation bei einem frontalen Heck- oder Frontaufprall.
  • Das Deformationselement 1 gemäß den 1 und 2, dessen detaillierter Aufbau bezüglich dieser Erfindung nicht relevant ist, befindet sich zwischen einem Längsträger 2 und einem allgemein mit 3 bezeichneten Stoßfänger. Auf seiner dem Stoßfänger 3 zugewandten Seite 1a ist das Deformationselement 1 mit einer verformbaren Metallkappe 4 versehen und über zwei quer zur Längsachse 2a des Längsträgers 2 verformbare Befestigungselemente 5, 6 gehaltert, die mit ihren einen Enden 5a, 6a mit den Seitenbereichen 4a, 4b verbunden und mit ihren anderen Enden 5b, 6b als mit dem Stoßfänger 3 verbundene Winkel ausgebildet sind. Die Metallkappe 4 ist im vorliegenden Fall als Teilkreiszylinder 7 mit Symmetrielängsachse 7a sowie mit oder ohne anschließendem Rechteckteil ausgebildet, welches in Verbindung mit dem Befestigungselementen 5, 6 gemäß 2 aus einem Stranpreßprofil besteht. Zwischen der verformbaren Metallkappe 4 und dem biegesteifen Teil 3a des Stoßfängers 3 befindet sich auf der Innenseite 3b ein geringer Luftspalt 8.
  • Die Erfindung läßt jedoch auch zu, daß die verformbare Metallkappe 4 reibschlüssig – vorteilhaft unter einer geringen Vorspannung – an dem biegesteifen Teil 3a des Stoßfängers 3 anliegt.
  • Das Deformationselement gemäß den 1 und 2 ist mit einer Metallkappe 4 als Teilkreiszylinder 7 besonders vorteilhaft als Strangpreßprofil herstellbar und in besonderem Maße geeignet, in einer Horizontalebene 2b des Längsträgers 2 einwirkende Aufprallenergien in Formänderungsarbeit umzuwandeln.
  • Noch vorteilhafter ist die Ausbildung der Metallkappe 4 als Kugelabschnitt, wenn der Mittelpunkt 4f einer solchen Kugel auf der mittigen Symmetrielängsachse 2a des Längsträgers 2 liegt. In diesem Fall werden dann auch die in einer Vertikalebene durch den Kugelmittelpunkt verlaufende Aufprallenergien vorteilhaft in Formänderungsarbeit umgewandelt. Jedoch erfordert eine solche Kugel erhöhte Herstellungskosten.
  • Aus diesem Grunde sind in den nachfolgenden Ausführungsformen stets Strangpreßprofile ähnlich der 1 und 2 dargestellt, die sich von dieser Ausführungsform durch unterschiedliche Aussteifungen im Innenraum 4c der Metallkappe 4 unterscheiden. In allen Fällen ist dieser Innenraum 4c rückseitig von der Rückwand 4e abgedeckt.
  • So ist in 3 der Innernaum 4c von einem Rinnenprofil 9 durchsetzt, welches zum Profil der Metallkappe 4 geometrisch ähnlich ist und ebenfalls wie die als Teilkreiszylinder ausgebildete Metallkappe 4 zur Bildebene senkrecht verläuft. Ansonsten sind mit der 1 übereinstimmende Teile mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Die Enden 9a und 9b der Rinne 9 sowie auch die Enden 4a, 4b der Metallkappe 4 sind mit den Enden 5a und 6a der Befestigungselemente 5, 6 fest verbunden.
  • In 4 ist der Innenraum 4c der Metallkappe 4 mit einem Aluminiumschaum 10 ausgefüllt, dessen Festigkeit und dessen E-Modul mit steigender Dichte stark ansteigt. Derartige Schäume eignen sich gut zur Energieabsorption unter Einhaltung einer vorgegebenen Höchstspannung. Der Grund dafür beruht darin, daß bei plastischer Verformung des Aluminiumschaumes über einen weiten Stauchungsbreich hinweg der Schaum auf einem nahezu konstanten Spannungsniveau bleibt. Definiert man die durch einen idealen Absorber aufgenommenen Energien als 100 %, so kann Aluminiumschaum mit 60 % Stauchung ca. 85 % der idealen Energiemenge aufnehmen, was einem sehr günstigen Wert entspricht.
  • Im Ausführungsbeispiel der 5 ist der Innenraum 4c der Metallkappe 4 von zwei einen birnenförmigen Innenquerschnitt 11 einschließenden Profilleisten 12, 13 durchsetzt, deren abgebogene Endbereiche 12a, 13a aufeinanderzu laufen und in der Nähe des tiefstgelegenen Bodenbereiches 4d befestigt sind. Die Befestigungselemente 5, 6 entsprechen den zu den 1 bis 4 beschriebenen Befestigungselementen. Die anderen Ende 12b, 13b sind an der Rückwand 4e der Metallkappe 4 befestigt. Durch diese zusätzliche Aussteifung der Profilleisten 12, 13 sowie ihre Form kann zusätzliche Formänderungsarbeit von der Metallkappe 4 aufgenommen werden.
  • Im Ausführungsbeispiel der 6 ist der Innenraum 4c der Metallkappe 4 von zwei in Richtung auf ihren Bodenbereich 4d hin divergierende, ebene Leisten 14, 15 durchsetzt, die mit ihrem einen Ende 14a, 15a in der Nähe des Bodenbereiches 4d und mit ihren anderen Enden 14b, 15b an der Rückwand 4e der Metallkappe 4 befestigt sind.
  • Auch hier entsprechen die Befestigungselemente 5, 6 den vorbeschriebenen Befestigungselementen. In sämtlichen dargestellten Fällen befindet sich zwischen der Metallaußenfläche der Metallkappe 4 und dem Stoßfänger 3 ein Luftspalt 8.
  • Im Ausführungsbeispiel der 7 ist der Innenraum 4c der Metallkappe 4 von mehreren quer zu ihren Befestigungselementen 5, 6 verlaufenden, bogenförmigen Leisten 16, 17, 18 durchsetzt, die einen ovalen Querschnitt 19, 20 einschließen. Dadurch entstehen neben den einen ovalen Querschnitt aufweisenden Kammern 19, 20 auch weitere Kammern 21, 22, 23, 24 mit höchst unterschiedlichen Querschnitten und ebenso unterschiedenlichem Formänderungsverhalten.
  • Es versteht sich, daß diese Kammern 19 bis 24 ganz oder teilweise auch mit dem Aliminiumschaum 10 der 4 ausgefüllt werden können.
  • In sämtlichen Ausführungsbeispielen der 1 bis 7 sind vorteilhaft die Metallkappe 4, die an ihren beiden Seitenbereichen 4a, 4b angreifenden Befestigungselemente 5, 6 und die ihren Innenraum durchsetzenden Rinnen 9, Profile 12, 13 und/oder Leisten 14 bis 18 je einstückig aus einem Strangpreßprofil, vorteilhaft einem Aluminiumstrangpreßprofil, hergestellt.
  • In den 8 bis 11 ist am Beispiel eines Heckaufpralls die Funktion der Metallkappe 4 in Verbindung mit dem relativ biegesteifen Teil 3a des Stoßfängers 3 dargestellt. Bei einem Aufprall eines Hindernisses 25 in Richtung des Pfeiles 26 auf den Stoßfänger 3 liegen kurz vor dem Aufprall die Kontaktlinie A der Metallkappe 4 des Deformationselementes 1 und die Kontaktlinie B an dem relativ biegesteifen Teil 3a gemäß 8 beieinander. Bei beginnender Deformation gemäß 9 durch Eindringen des Hindernisses 25 in Richtung des Pfeiles 26 parallel zur X-Achse der 1, 3, 5 und 7 in den Bereich des Stoßfängers 3 wird dieser derart eingedrückt, daß eine Relativverschiebung der Kontaktlinie B zur Kontaktlinie A erfolgt. Dabei bilden diese Kontaktlinien A, B Reibflächen der teilkreiszylindrisch ausgebildeten Metallkappe 4 mit dem biegesteifen Teil 3a des Stoßfängers 3. Bei kugelförmiger Ausbildung der Metallkappe 4 werden diese Kontaktlinien A, B zu Kontaktpunkten reduziert. Mit zunehmender Deformation driften diese Kontaktlinien A, B gegenüber ihrer Position von 8 auseinander. Dieses beginnende Auseinanderdriften ist in 9 zu beobachten. In dieser Phase der 9 sind die Besfestigungselemente 5, 6 ebenso wie die Metallkappe 4 noch undeformiert.
  • In der Deformationsphase gemäß 10 sind die Kontaktlinien A und B noch weiter auseinandergedriftet, wobei nunmehr allerdings bereits das Befestigungselement 5 stark und das Befestigungselement 6 bereits leicht deformiert ist. Ebenso ist eine beginnende Deformation der Metallkappe 4 festzustellen.
  • Nach dem Ende des Aufpralls gemäß 11 befinden sich in der dort dargstellten Deformationsphase die beiden Kontaktlinen A, B in ihrem größtmöglichen Abstand voneinander, weil nunmehr nicht nur die Befestigungselemente 5, 6, sondern auch die Metallkappe 4 erheblich deformiert ist. In dieser Phase sind selbstverständlich auch die zu den 3 und 5 bis 7 beschriebenen Rinnen 9, Profile 12, 13 und/oder Leisten 15 bis 18 entsprechend ihrer Lage und ihrer Energieaufnahme deformiert. Entsprechendes gilt für den Aluminiumschaum 10 von 4.
  • Da die Metallkappe 4 auf dem relativ biegesteifen Teil 3a des Stoßfängers 3 entlanggleitet, können die winkelförmigen Befestigungselemente 5, 6 keine nennenswerten Querkräfte in Richtung des Pfeiles 27 parallel Zur Y-Achse auf das Deformationselement 1 übertragen, wodurch der Längsträger 2 von derartigen schädlichen Querkräften parallel zur Y-Achse freigehalten wird. Dabei wird sowohl durch den Reibschluß als auch durch die Deformation der Befestigungselemente 5, 6 als auch durch die Deformation der Metallkappe 4 und der im Innenraum 4c angeordneten Rinnen 9, Profile 12, 13 und/oder Leisten 15 bis 18 der größte Teil der Aufprallenergie in Formänderungsarbeit umgewandelt.

Claims (15)

  1. Deformationselement (1) für Kraftfahrzeuge, das zwischen einem Längsträger (2) und einem Stoßfänger (3) angeordnet und auf seiner dem Stoßfänger (3) zugewandten Seite (1a) mit einer Kappe (4) versehen sowie über mindestens ein quer zur Symmetrielängsachse (2a) des Längsträgers (2) verformbares Befestigungselement (5, 6) gehaltert ist, wobei die deformierbare sowie aus Metall bestehende Kappe (4) verbindungsfrei in unmittelbarer Nähe des Stoßfängers angeordnet und an ihrer dem Stoßfänger (3) zugewandten Seite (1a) als Kugelabschnitt, als Teilkreiszylinder oder mehreckig mit abgerundeten bombierten Ecken- und Kantenbereichen ausgebildet ist, und der Stoßfänger (3) in unmittelbarer Nähe der deformierbaren Metallkappe (4) mit einem biegesteifen Teil (3a) versehen ist.
  2. Deformationselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen der verformbaren Metallkappe (4) und dem biegesteifen Teil (3a) des Stoßfängers (3) in an sich bekannter Weise ein geringer Luftspalt (8) befindet.
  3. Deformationselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die verformbare Metallkappe (4) reibschlüssig an dem biegesteifen Teil (3a) des Stoßfängers (3) anliegt.
  4. Deformationselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer als Kugelabschnitt gestalteten Metallkappe (4) der Mittelpunkt (4f) der Kugel auf der mittigen Symmetrielängsachse (2a) des Längsträgers (2) liegt.
  5. Deformationselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer als Teilkreiszylinder (7) ausgebildeten Metallkappe (4) die Längsachse (7a) des Kreiszylinders (7) senkrecht durch die mittige Horizontalebene (2b) des Längsträgers (2) verläuft.
  6. Deformationselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (5, 6) von zwei mit ihren einen Enden (5a, 6a) mit den beiden Seitenbereichen (4a, 4b) der Metallkappe (4) und mit ihren anderen Enden (5b, 6b) am Stoßfänger (3) befestigten Winkeln gebildet ist.
  7. Deformationselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum (4c) der Metallkappe (4) von einem Rinnenprofil (9) durchsetzt ist, welches zum Profil der Metallkappe (4) geometrisch ähnlich ist.
  8. Deformationselement nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum (4c) der Metallkappe (4) mit Aluminiumschaum (10) ausgefüllt ist.
  9. Deformationselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum (4c) der Metallkappe (4) von zwei einen birnenförmigen Innenquerschnitt (11) einschließenden Profilleisten (11, 13) durchsetzt ist, deren abgebogene Endbereiche (12a, 13a) zum tiefstgelegenen Bodenbereich (4d) der Metallkappe (4) aufeinanderzu laufen und dort befestigt sind.
  10. Deformationselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum (4c) der Metallkappe (4) von zwei in Richtung auf ihren Bodenbereich zueinander divergierenden, ebenen Leisten (14, 15) durchsetzt ist.
  11. Deformationselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum (4c) der Metallkappe (4) von mehreren quer zu ihren Befestigungselementen (5, 6) verlaufenden, bogenförmigen Leisten (16, 17, 18) durchsetzt ist, die einen ovalen Querschnitt (19, 20) einschließen.
  12. Deformationselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallkappe (4), die an ihr angreifenden Befestigungselemente (5, 6) und die ihren Innenraum (4c) durchsetzenden Rinnen (9), Profile (12, 13) und/oder Leisten (14 ÷ 18) je einstückig aus einem Strangpressprofil (7) hergestellt sind.
  13. Deformationselement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Strangpressprofil (7) aus einer Aluminiumlegierung oder aus Stahl besteht.
  14. Deformationselement nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das biegesteife Teil (3a) des Stoßfängers (3) auf seiner Innenseite konkav gerundet ist.
  15. Deformationselement nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das biegesteife Teil (3a) des Stoßfängers (3) aus einer an seiner Innenseite (3b) angeordneten biegesteifen Metallplatte besteht.
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