DE29823980U1

DE29823980U1 - Aufpralldämpfer

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Publication number: DE29823980U1
Application number: DE29823980U
Authority: DE
Original assignee: Wagon Automotive GmbH
Current assignee: Wagon Automotive GmbH
Priority date: 1998-04-02
Filing date: 1998-04-02
Publication date: 2000-02-10
Anticipated expiration: 2008-04-03

Description

Az₁: YM 119 DE(GM) * :*.. "_: '\ . \.·^:..: Bad Neuenahr, den 23.11.99

Aufpralldämpfer

Die Erfindung betrifft einen Aufpralldämpfer zur Energieaufnahme bei einem möglichen Front-, Heck- und/oder Seitenaufprall eines Kraftfahrzeuges.

Zum Schutz der Insassen eines Fahrzeuges bei einem Frönt- oder Heckaufprall ist es bekannt, die an den stoßstangenseitigen Querträgern angeordneten Längsträger, die ihrerseits mit der Fahrgastzelle verbunden sind, derart auszugestalten, daß sie die durch den Aufprall freiwerdende Energie durch Verformung aufnehmen. Eine derartige Verformung kann einerseits dadurch erreicht werden, daß die Längsträger gebogen sind, wobei das beim Aufprall entstehende Biegemoment zu einer Verformung des Längsträgers führen und die Verformungsstellen durch die Wahl der Querschnitte bestimmt werden. Andererseits kann eine Verformung der Längsträger auch durch Sicken in Längsrichtung der Längsträger herbeigeführt werden.

Aufpralldämpfer der vorstehend erwähnten Art, bei denen im wesentlichen nur die Längsträger selbst den jeweiligen Aufpralldämpfer bilden, sind relativ aufwendig herzustellen. Da die Aufpralldämpfer auch im niedrigen Geschwindigkeitsbereich (z.B. bei 10 km/h) einen Aufprall abfangen müssen, müssen die Längsträger entsprechend häufig nach Zusammenstößen ersetzt werden, was außerordentlich zeitaufwendig und teuer ist.

Aus der DE 42 39 460 Al ist ein Aufpralldämpfer bekannt, der aus einem relativ kurzen Hohlkörper besteht und zwischen dem stoßstangenseitigen Querträger und dem dazugehör rigen Längsträger des entsprechenden Fahrzeuges eingesetzt wird. Bei dem Hohlkörper

handelt es sich z.B. um ein Rohrstück, welches derart ausgestaltet ist, daß es bei einem Aufprall des Fahrzeuges gestaucht wird und dabei in Längsrichtung mehrere Ringfalten bildet.

Nachteilig ist bei diesem Aufpralldämpfer, daß die Stauchung des rohrförmigen Hohlkörpers nicht zum Auftreten genau definierter Ringfalten führt, so daß eine genaue geschwindigkeitsabhängige Anpassung des Aufprallverhaltens des jeweiligen Kraftfahrzeuges mit derartigen Aufpralldämpfern nicht möglich ist.

Aus der DE 42 39 460 Al sind ebenfalls Aufpralldämpfer bekannt, die aus schalenförmig aufgebauten Blechteilen bestehen. Die Herstellung derartiger Hohlprofile ist sehr aufwendig, da die Bleche zunächst tiefgezogen und dann durch Schweißen miteinander verbunden werden müssen. Außerdem hat sich gezeigt, daß auch mit diesen Aufpralldämpfern eine genaue geschwindigkeitsabhängige Anpassung des Aufprallverhaltens des jeweiligen Kraftfahrzeuges nicht möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Aufpralldämpfer der eingangs erwähnten Art anzugeben, der einfach und billig herstellbar ist, und der auf einfache Weise eine genaue Anpassung an ein vorgebbares Aufprallverhalten des Fahrzeuges ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.

Die Erfindung beruht im wesentlichen auf dem Gedanken, einen als Hohlkörper ausgebildeten Aufpralldämpfer zu verwenden, bei dem der Faltvorgang durch gezieltes Einbringen vorzugsweise mehrerer hintereinander angeordneter, nach außen gewölbter und die Längsachse des Hohlkörpers ringförmig umschließender Ausbuchtungen besteht. Dabei ist die Wölbung der jeweiligen Ausbuchtung des Hohlkörpers derart gewählt, daß es bei einem Aufprall des Fahrzeuges lediglich zu einem definierten Zusammenfalten der Ausbuchtung ohne ein nennenswertes Stauchen der Seitenwände in diesem Bereich kommt.

Der Hohlkörper besteht vorzugsweise aus einem Metallblech. Er kann aber auch aus Kunststoff öder einem sich aus Kunststoff und Metall zusammensetzenden Hybridmateriai

bestehen.

Besonders kostengünstig lassen sich erfindungsgemäße Aufpralldämpfer fertigen, wenn der Hohlkörper topfförmig ausgebildet ist, wobei der Boden des Topfes gleichzeitig als Flanschplatte ausgebildet und die dem Boden abgewandte Seite des Hohlkörpers nach außen gebogen ist, so daß der dadurch gebildete Rand entweder direkt als Flansch oder zur Befestigung an einer entsprechenden Flanschplatte dienen kann. Die topfförmige Herstellung des Hohlkörpers läßt sich auf einfache Weise durch Umformen eines Bleches erreichen, wobei nach dem Umformen durch ein weiteres Formverfahren die vorgegebenen Ausbuchtungen in die Seitenwände eingebracht werden können.

Der erfindungsgemäße Aufpralldämpfer läßt sich auf einfache Weise an das vorgegebene Aufprallverhalten des entsprechenden Fahrzeuges anpassen. So kann beispielsweise durch eine unterschiedliche Breite und/oder eine unterschiedliche Wölbung der Ausbuchtung erreicht werden, daß bei niedrigen Aufprallgeschwindigkeiten zunächst die der Fahrzeugaußenseite nächste Ausbuchtung und bei höheren Aufprallgeschwindigkeiten sukzessive auch die weiteren Ausbuchtungen des Hohlkörpers zusammengefaltet werden.

Ein entsprechendes Aufprallverhalten kann auch dadurch erreicht werden, daß der Querschnitt des Hohlkörpers einen sich konisch verjüngenden Verlauf aufweist oder daß die Wandstärke des Hohlkörpers, je nach Anforderung, variabel gestaltet wird.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Hohlkörper eine ovale Querschnittsform aufweist, und zwar soll im Falle eines Front- und/oder Heck-Aufpralldämpfers die Richtung der langen Querachse des Ovals der Richtung der Querachse des Fahrzeuges entsprechen. Ein derart ausgestalteter Aufpralldämpfer weist den Vorteil auf, daß er auch bei einem seitlichen in einem Winkel zur Fahrzeug-Längsachse stattfindenden Aufprall des Fahrzeuges Stoßenergie aufnimmt ohne wegzuknicken, wie dieses z.B. von Aufpralldämpfern bekannt ist, die als Rohre oder Stülprohre ausgebildet sind.

Zur Optimierung der Energieaufnahme des Aufpralldämpfers bei einem Aufprall kann der entsprechende Hohlkörper mindestens teilweise mit einem visko-elastischen Material (z.B.

einem energieabsorbierenden Kunststoffschaum) oder mit einem gasförmigen Material ausgefüllt sein.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den folgenden anhand von Figuren erläuterten Ausfuhrungsbeispielen. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausfuhrungsbeispiel eines zwischen dem Querträger und dem Längsträger eines Kraftfahrzeuges anordbaren erfindungsgemäßen Aufpralldämpfers;

Fig. 2 den Querschnitt durch den in Fig. 1 dargestellten Aufpralldämpfer entlang der dort mit &Pgr;-&Pgr; bezeichneten Schnittlinie;

Fig. 3 und 4 zwei Ansichten des in Fig.l dargestellten Aufpralldämpfers bei dem Aufprall auf ein Hindernis;

Fig. 5 Kraft-Weg-Diagramm des in Fig. 1 dargestellten Aufpralldämpfers;

Fig. 6-24 Ansichten von weiteren Ausfuhrungsbeispielen erfindungsgemäßer Aufpralldämpfer.

In Fig. 1 ist mit 1 der Querträger einer vorderseitigen Stoßstange und mit 2 ein Längsträger bezeichnet, der sich bis zu der aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellten Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeuges erstreckt. Zwischen dem Querträger 1 und dem Längsträger 2 ist ein aus einem Metallblech bestehender erfindungsgemäßer Aufpralldämpfer 3 angeordnet.

Der Aufpralldämpfer 3 umfaßt einen topfiörmig ausgebildeten Hohlkörper 300, dessen Boden 4 gleichzeitig als Flanschplatte zur Verbindung des Aufpralldämpfers 3 mit dem Querträger 1 dient. Die dem Boden 4 abgewandte Seite 5 des Hohlkörpers 300 ist nach außen gebogen und ist mit einer Flanschplatte 6 verbunden.

Der Aufpralldämpfer 3 besitzt drei hintereinander angeordnete, nach außen gewölbte und

die Längsachse 7 des Hohlkörpers 300 ringförmig umschließende Ausbuchtungen 8. Die Wölbung der jeweiligen Ausbuchtung 8 des Hohlkörpers 300 ist derart gewählt, daß es bei einem Frontaufprall des entsprechenden Fahrzeuges lediglich zu einem definierten Zusammenfalten der Ausbuchtung ohne ein nennenswertes Stauchen der Seitenwände in diesem Bereich kommt (vgl. auch die Fig.3 und 4).

Wie Fig. 5 unmittelbar entnehmbar ist, erhält man bei dem erfindungsgemäßen Aufpralldämpfer im Falle eines Aufpralles zunächst eine gewünschte Egalisierung der z.B. bei einem rohrförmigen Aufpralldämpfer üblichen anfänglichen Kraftspitze (in Fig.3 gestrichelt dargestellt). Anschließend wird dann bis zur Blockbildung (vgl. auch Fig.4) eine harmonische Faltung auf konstant hohem Kraftniveau eingeleitet. ·

Die topfförmige Herstellung des Hohlkörpers 300 läßt sich auf einfache Weise durch Umformen (z.B. Tiefziehen) eines Bleches erreichen, wobei nach dem Umformen durch ein weiteres Formverfahren (z.B. Hochdruckverfahren) die Ausbuchtungen in die Seitenwände eingebracht werden.

Wie Fig.2 zu entnehmen ist, weist der Hohlkörper 300 eine ovale Querschnittsform auf, wobei die Richtung der langen Querachse 9 des Ovals der Richtung der Querachse des Fahrzeuges entspricht. Ein derart ausgestalteter Aufpralldämpfer 3 besitzt gegenüber einem Aufpralldämpfer mit kreisförmigem Querschnitt den Vorteil, daß er aufgrund seiner größeren Steifigkeit auch bei einem seitlichen in einem Winkel zur Fahrtrichtung verlaufenden Aufprall des Fahrzeuges noch Stoßenergie aufnimmt und nicht wegknickt.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das vorstehend beschriebene Ausfuhrungsbeispiel beschränkt. So kann beispielsweise auf die Flanschplatte 6 auch verzichtet und die nach außen gebogene Seite 5 des Hohlkörpers 300 als Flansch ausgebildet werden.

Ferner braucht der als Flansch ausgebildete Boden des Aufpralldämpfers nicht parallel zum unteren Flansch ausgebildet sein, sondern kann sich der Form des Teiles, an dem er befestigt werden soll (z.B. dem Querträger eines Fahrzeuges), anpassen und beispielsweise wie der in Fig. 6 dargestellte Aufpralldämpfer 10 zeigt, einen Boden 11 mit schrägem Verlaufaufweisen. Gleiches gilt selbstverständlich auch für den unteren Flansch.

Zur Festlegung eines definierten Aufprall Verhaltens des erfindungsgemäßen Aufpralldämpfers kann beispielsweise die Breite L1-L3 der Wölbungen der Ausbuchtungen variiert werden, wie dieses bei dem in Fig.7 dargestellten Aufpralldämpfer 12 wiedergegeben ist, um das in Fig. 5 dargestellte Verhalten der Kraftabsorption zu erhalten. Dadurch kann erreicht werden, daß bei niedrigen Aufprallgeschwindigkeiten zunächst die der Fahrzeugaußenseite (bzw. dem Querträger) nächste Ausbuchtung und bei höheren Aufprallgeschwindigkeiten sukzessive auch die weiteren Ausbuchtungen des Hohlkörpers zusammengefaltet werden.

Ein entsprechendes Aufprallverhalten kann auch dadurch erreicht werden, daß der Querschnitt des Aufpralldämpfers einen konischen Verlauf aufweist. Durch eine derartige Ausgestaltung kann eine geringere Blocklänge und damit mehr Deformationsweg erreicht werden. Entsprechende Ausfuhrungsbeispiele zeigen die Fig. 8 und 9, wobei der in Fig. 8 dargestellte Aufpralldämpfer 13 eine Ausbuchtung 8 und der in Fig.9 dargestellte Aufpralldämpfer 14 drei Ausbuchtungen 8 aufweist.

Ferner kann ein entsprechendes Aufprallverhalten dadurch erzielt werden, daß die Wandstärke des Hohlkörpers unterschiedlich gewählt ist. Entsprechende Ausfuhrungsbeispiele zeigen die Fig. 10 bis 15.

In Fig. 10 ist ein einteiliger erfindungsgemäßer Aufpralldämpfer 15 dargestellt, dessen oberer Bereich eine verminderte Wandstärke aufweist. Fig. 11 zeigt einen entsprechenden Rohling vor dem Einbringen der Wölbungen.

Fig. 12 zeigt das Ausfuhrungsbeispiel eines Aufpralldämpfers 16, der aus zwei Teilen 17, 18 unterschiedlicher Wandstärke besteht, die vor den Verformungen z.B. mittels Laserschweißens miteinander verbunden werden (Fig. 13; entsprechende Fügeverfahren werden auch als "tailored blanks" bezeichnet).

Fig. 14 zeigt einen Aufpralldämpfer 19, der aus zwei rohrförmigen Formteilen 20, 21 unterschiedlicher Wandstärke besteht. Die Verbindung der beiden Formteile 20, 21 kann sowohl nach dem Vorformen (Fig. 15) als auch erst nach dem Fertigformen erfolgen (das Fügen

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kann z.B. durch Schweißen erfolgen und ist als "tailored tubes" bekannt).

Wirken beispielsweise aufgrund eines seitlich gebogenen Querträgers bei einem Frontaufprall ungleichmäßige Kräfte auf den Aufpralldämpfer, so hat es sich als vorteilhaft erwiesen, einen Aufpralldämpfer 22 mit Seitenwänden unterschiedlicher Steifigkeit zu verwenden (Fig. 16), wobei die Seitenwand, die die größeren Kräfte absorbieren muß, eine z.B. entsprechend größere Wandstärke aufweist. Ein derartiger Aufpralldämpfer reduziert wesentlich das Risiko einer ungleichmäßigen Zusammenfaltung bei einem Aufprall.

Zur Herstellung derartiger Aufpralldämpfer werden zunächst jeweils zwei entsprechend geformte Teile 23, 24, z.B. durch Laserschweißen, miteinander verbunden (Fig. 17) und anschließend dann der entsprechende Hohlkörper mittels Umformens hergestellt.

Die Fig. 18 und 19 zeigen ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel eines Aufpralldämpfers 25, bei dem drei einseitig angebrachte Formsicken 26-28 vorgesehen sind. Im Bereich der Förmsicken weist der Aurpralldämpfer 25 eine größere Kraftaufhahme auf. Auch durch diese Maßnahme wird das Risiko einer ungleichmäßigen Zusammenfaltung bei seitlich auftretenden Kräften vermindert. Zur Erhöhung der Stabilität des unteren Flansches 29 können die Sicken 26-28 bis in den Flanschbereich reichen.

Der Aufpralldämpfer kann je nach aufzunehmender Energie bzw. nach dem gewünschten Aufprallverhalten aus mehreren parallel zueinander angeordneten, mit entsprechenden Ausbuchtungen versehenen Hohlkörpern bestehen. Ausführungsbeispiele für entsprechende Aufpralldämpfer sind in den Fig.20-24 wiedergegeben und mit den Bezugszeichen 30-34 versehen.

Im übrigen versteht es sich von selbst, daß die in Fig.5 wiedergegebene Kraftabsorption nicht nur durch die Wandstärke, sondern z.B. auch durch die Materialart, Güte, Festigkeit etc. beeinflußbar ist.

Bezugszeichenliste

1	Querträger
2	Längsträger
3	Aufpralldämpfer
4	Boden
5	Seite
6	Flanschplatte
7	Längsachse
8	Ausbuchtungen
9	lange Querachse
10	Aufpralldämpfer
11	Boden
12-16	Aufpralldämpfer
17,18	Teile
19	Aufpralldämpfer
20,21	Formteile
22	Aufpralldämpfer
23,24	Teile
25.	Aufpralldämpfer
26-28	Formsicken
29	unterer Flansch
30-34	Aufpralldämpfer

300 Hohlkörper

L1-L3 Breite der Ausbuchtungen

Claims

1. Aufpralldämpfer zur Energieaufnahme bei einem möglichen Front-, Heck- und/oder Seitenaufprall eines Kraftfahrzeuges mit den Merkmalen:

a) der Aufpralldämpfer (3; 10; 12-16; 19; 22; 25; 30-34) umfaßt mindestens einen aus einem Metallblech, einem Kunststoffteil oder einem Hybridteil bestehenden Hohlkörper (300);

b) die Seitenflächen des Hohlkörpers (300) weisen mindestens eine vorgegebene, durch Umformung hergestellte, nach außen gewölbte und die Längsachse (7) des Hohlkörpers(300) ringförmig umschließende Ausbuchtung (8) auf;

c) die Wölbung der jeweiligen Ausbuchtung (8) des Hohlkörpers (300) ist derart gewählt; daß es bei einem Aufprall des Fahrzeuges zu einem definierten Zusammenfalten der Ausbuchtung (8) kommt.

2. Aufpralldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (300) topfförmig und der Boden (4; 11) des Hohlkörpers (300) als Flansch ausgebildet sind und daß die dem Boden (4; 11) abgewandte Seite des Hohlkörpers derart nach außen gebogen ist, daß der dadurch gebildete Randbereich entweder selbst als Flansch verwendbar oder mit einer dem Hohlkörper (300) zugeordneten Flanschplatte (6) verbindbar ist.

3. Aufpralldämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbuchtungen (8) des Hohlkörpers eine unterschiedliche Breite und/oder eine unterschiedliche Wölbung aufweisen, derart, daß bei niedrigen Aufprallgeschwindigkeiten zunächst eine vorgegebene erste Ausbuchtung (8) und bei höheren Aufprallgeschwindigkeiten dann sukzessive die weiteren Ausbuchtungen (8) des Hohlkörpers zusammengefaltet werden.

4. Aufpralldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Hohlkörpers einen konischen Verlauf aufweist.

5. Aufpralldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper eine dem gewünschten Aufprallverhalten des Aufpralldämpfers (15; 16; 19; 22) angepaßte, sich ändernde Wandstärke aufweist.

6. Aufpralldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Hohlkörper des Aufpralldämpfers (25) zur Erhöhung der Steifigkeit einer der Wandhälften in dieser mindestens eine sich in Richtung der Längsachse (7) des Hohlkörpers erstreckende Sicke (26-28) vorgesehen ist.

7. Aufpralldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (300) eine ovale Querschnittsform aufweist.

8. Aufpralldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufpralldämpfer (30-34) mindestens zwei mit entsprechenden Ausbuchtungen (8) versehene Hohlkörper umfaßt, wobei der erste Hohlkörper in dem zweiten Hohlkörper angeordnet ist und eine Länge aufweist, die in Abhängigkeit von dem vorgegebenen Aufprallverhalten kleiner oder gleich der Länge des zweiten Hohlkörpers ist.

9. Aufpralldämpfer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Hohlkörper, je nach dem gewünschten Aufprallverhalten, die gleiche oder eine kürzere Länge aufweist wie der zweite Hohlkörper.

10. Aufpralldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Optimierung der Energieaufnahme des Aufpralldämpfers bei einem Aufprall der (die) entsprechende(n) Hohlkörper mindestens teilweise mit einem viskoelastischen Material oder mit einem gasförmigen Material ausgefüllt ist (sind).