DE4307836B4

DE4307836B4 - Träger zur Energieabsorption bei quer zu seiner Längsrichtung erfolgenden Stößen

Info

Publication number: DE4307836B4
Application number: DE4307836A
Authority: DE
Inventors: Holger Michael Dipl-Ing. Thum; Wolfgang Dipl.-Ing. Lange
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1992-03-25
Filing date: 1993-03-12
Publication date: 2005-09-29
Anticipated expiration: 2013-03-13
Also published as: DE4307836A1

Abstract

Träger, der zur Energieabsoption durch Verformungsarbeit bei Stößen, die in einer quer zu seiner Längsachse liegenden Stoßrichtung liegen, ausgebildet ist und zwei in Stoßrichtung mit Abstand aufeinanderfolgende Wände besitzt, von denen zumindest eine in Richtung auf die andere Wand weisende Ausbuchtungen besitzt mit sich in Richtung auf die andere Wand verringerndem Querschnitt und zur anderen Wand zwecks Abstützung an dieser parallelen Böden, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbuchtungen (5, 6) zur Energieabsorption durch Verformungsarbeit ausgebildet sind und die Form von Kegelstümpfen mit Energieabsorption durch Rückstülpverformung sicherstellenden Kegelwinkeln haben.

Description

Die Erfindung betrifft einen Träger gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Bevorzugte Einsatzfälle des erfindungsgemäßen Trägers sind seine Verwendung in Kraftfahrzeugen als Stoßfänger oder Kniebars. Derartige Einrichtung haben bekanntlich die Aufgabe, beim Aufprall des Fahrzeugs auf ein äußeres Hindernis bzw. beim Aufprall der Knie eines Fahrzeuginsassen auftretende gefährliche Verzögerungen durch Umsetzung von kinetischer Energie in Verformungsarbeit zu verringern. Auch eine Verwendung im Fahrzeugaufbau, z. B. als Schweller oder B-Säule, ist möglich.

Gattungsgemäße Träger zur Verwendung in Stoßstangen von Kraftfahrzeugen sind aus der DE 33 42 332 A1 , B60R 19/04, und der EP 0 376 593 A2 , B60R 19/18, in der Weise bekannt, daß die Ausbuchtungen pyramidenstumpfförmig, also mit vier im wesentlichen ebenen Flächen, geformt sind und die Böden der Ausbuchtungen mit der jeweils anderen Wand des Trägers fest verbunden sind. Dabei können ferner Hohlräume im Träger beispielsweise mit Kunststoff oder Flüssigkeit zur Erzielung eines gewünschten Verformungsverlaufs bei einem Crash ausgefüllt sein.

Als besonderer Vorteil der Verwendung derartiger pyramidenstumpfförmiger Ausbuchtungen wird die Tatsache angeführt, daß dadurch eine hohe Steife gegen horizontale und vertikale Kräfte erzielt wird. Wichtig für gattungsgemäße Träger ist jedoch eine möglichst knickfreie, definierte Verformung und damit verbunden eine definierte Energieumsetzung bei einem Unfall, und beim Stand der Technik ist eine definierte Verformung gerade infolge der aus vier Seitenwänden bestehenden Pyramidenstumpfform der Ausbuchtungen kaum erreichbar.

Der Erfindung liegt mithin die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Träger zu schaffen, der unter Wahrung der Vorteile des Standes der Technik – insbesondere einfache Herstellung, bei Verwendung von Kunststoffen durch Blasformen – eine definierte, also vorhersehbare Verformung bei querverlaufenden Stößen und damit eine definierte Energieumsetzung sicherstellt.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs, vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche.

Erfindungsgemäß sind die definierten Ausbuchtungen also derart ausgelegte Kegelstümpfe, daß die Deformation nach dem Stülpprinzip erfolgt, bei dem die Ausbuchtungen gleichsam in den von ihnen umschlossenen Raum hinein zurückgestülpt werden. Dieses Stülpprinzip ist an sich bei Deformationselementen bekannt, die in Richtung ihrer Längsachse stoßbeaufschlagt sind; neu ist jedoch die Anwendung dieses Prinzips zur Gestaltung eines quer zu seiner Längsrichtung stoßbeaufschlagten und dabei Energie aufnehmenden. Trägers.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
1 in einem Horizontalschnitt und
2 in Stirnansicht ein erstes Ausführungsbeispiel,
3 im unverformten Zustand und
4 im deformierten Zustand den Querschnitt gemäß III–III in 1,
5 im Ausgangszustand und
6 im deformierten Zustand einen Querschnitt entsprechend 3 für ein weiteres Ausführungsbeispiel,
7 einen Horizontalschnitt und
8 eine Stirnansicht einer anderen Ausführungsform der Erfindung und
9 den Schnitt gemäß 7 nach erfolgter Deformation des Trägers.
Betrachtet man nun das in den 1 bis 4 dargestellte erste Ausführungsbeispiel, so liegt ein geschlossener Hohlträger 1 mit in diesem Zusammenhang interessierenden, sich in Stoßrichtung (4: 2) gegenüberliegenden Wänden 3 und 4 vor, von denen die Wand 4 mit in Richtung auf die Wand 3 weisenden, kegelstumpfförmigen Ausbuchtungen 5 und 6 sowie weiteren entsprechenden, über ihre Länge verteilten Ausbuchtungen versehen ist. Die Böden 7 und 8 der Ausbuchtungen 5 und 6 verlaufen parallel zur Wand 3 und dienen zur Abstützung an derselben; sie können – müssen jedoch nicht – mit dieser verbunden sein, wie bei 9 und 10 angedeutet. Die Verbindung kann beispielsweise durch Punktschweißen hergestellt sein.
In den 1, 3 und 4 ist ferner ein quer zum Träger 1 verlaufender Stützträger 11, beispielsweise ein vorderer Längsträger eines Fahrzeugs, dargestellt, der koaxial zur der kegelstumpfförmigen Ausbuchtung 6 verläuft und eine größere Weite als diese besitzt. Bei einem durch den Pfeil 2 in 4 symbolisierten Stoß vorgegebener Intensität erfolgt demgemäß eine Verformung des Trägers 1 in Stoßrichtung 2 unter Rückstülpen der kegelstumpfförmigen Ausbuchtung 6 in den Innenraum des Stützträgers 11 hinein. Die verformten Teile des Trägers 1 sind apostrophiert gekennzeichnet.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Energieumsetzung durch entsprechende Gestaltung der Flanschverbindungen 12 und 13 zwischen Träger 1 einerseits und Stützträger 11 andererseits unterstützt. Durch Übergangsradien und "schwenkbare" Auslegung dieser Flanschverbindungen 12 und 13 ändern diese – siehe 4 – ihre Winkel gegen die Stoßrichtung, so daß sie nunmehr ihre bei 12' und 13' dargestellten Lagen einnehmen und zugleich die Stülpverformung der Ausbuchtung 6 unterstützen.
Auch die kegelstumpfförmige Ausbuchtung 5 (1 und 2) wird bei entsprechender Beanspruchung nach Art der Ausbuchtung 6 verformt.
Bisher war angenommen, daß nur eine der beiden Trägerwände Ausbuchtungen bildet. Die 5 und 6 zeigen Querschnitte durch einen Träger 20, dessen beide sich gegenüberliegende Wände 21 und 22 (bzw. im deformierten Zustand 21' und 22') mit aufeinander zu weisenden Ausbuchtungen 23 und 24 ausgestattet sind. An dieser Stelle sei eingefügt, daß die Ausbuchtungen durch entsprechende Formgebung der Trägerwände oder aber durch eingesetzte, aus einem anderen Material, wie Kunststoff, bestehende Teile gewonnen sein können. Die beiden ein koaxiales Paar bildenden Ausbuchtungen 23 und 24 haben in diesem Ausführungsbeispiel gleiche Dimensionen besitzende Böden 25 und 26, die sich aufeinander abstützen, und die ggf. wiederum miteinander verbunden sein können. Mit 27 ist wiederum ein Stützträger, beispielsweise ein Längsträger eines Kraftfahrzeugs, bezeichnet, der über Flanschverbindungen 28 und 29 den Träger 20 hält.
Bei einer durch den Pfeil 30 in 6 symbolisierten Stoßbelastung erfolgt also eine Verformung des Trägers 20 in diesem Ausführungsbeispiel primär durch Rückstülpen der Ausbuchtung 24, die dann ihre bei 24' angedeutete Form annimmt, in den Stützträger 27 hinein, wobei gleichzeitig wiederum eine Verformung der Flanschverbindungen 28 und 29 gemäß 28' und 29' eintritt. GGf. gleichzeitig oder in zeitlicher Aufeinanderfolge kann auch eine Verformung der Ausbuchtung 23 im Sinne einer Verringerung ihrer Länge durch Rückstülpen erfolgen.
Wieder eine andere Ausführungsform der Erfindung zeigen die 7 und 8 in einem Horizontalschnitt und in einer Stirnansicht. Vom Träger 40 interessieren im Rahmen der Erfindung die beiden sich gegenüberstehenden Wände 41 und 42, von denen die Wand 42 sowohl im Bereich des Stützträgers 43 bei 44 als auch außerhalb des Bereichs desselben bei 45 mit in Richtung auf die andere Wand 41 weisenden kegelstumpfförmigen Ausbuchtungen versehen ist. Während jedoch die Ausbuchtung 44 am Ort des Stützträgers 43 bis zur Berührung mit der Wand 41 reicht, ist die Ausbuchtung 45 kürzer, da ihr die koaxiale Ausbuchtung 46 der anderen Wand 41 gegenübersteht. Wie aus 7 ersichtlich, ist die Querabmessung des Bodens 47 der Ausbuchtung 45 etwas größer als die entsprechende Abmessung des Boden 48 der Ausbuchtung 46.
Dies hat gemäß 9 bei einer durch den Pfeil 49 und den Gegenstand 50 symbolisierten Stoßkraft im Bereich der Ausbuchtungen 45 und 46 zur Folge, daß die Ausbuchtung 46 bzw. – nach einer gewissen Deformation – 46' der Ausbuchtung 45 durch Rückstülpen die bei 45' in 9 angegebene verkürzte deformierte Gestalt gibt. Der Boden 48 der Ausnehmung 46 dringt also in den Boden 47 unter Verformung desselben ein.
Die Verhältnisse im Bereich des Stützträgers 43 bei einer Deformation wurden bereits anhand der 3 und 4 erläutert.
Mit der Erfindung ist also ein gattungsgemäßer Träger geschaffen, der bei einfacher Herstellung durch Stoßbelastungen definiert verformbar ist.

Claims

Träger, der zur Energieabsoption durch Verformungsarbeit bei Stößen, die in einer quer zu seiner Längsachse liegenden Stoßrichtung liegen, ausgebildet ist und zwei in Stoßrichtung mit Abstand aufeinanderfolgende Wände besitzt, von denen zumindest eine in Richtung auf die andere Wand weisende Ausbuchtungen besitzt mit sich in Richtung auf die andere Wand verringerndem Querschnitt und zur anderen Wand zwecks Abstützung an dieser parallelen Böden, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbuchtungen (5, 6) zur Energieabsorption durch Verformungsarbeit ausgebildet sind und die Form von Kegelstümpfen mit Energieabsorption durch Rückstülpverformung sicherstellenden Kegelwinkeln haben.
Träger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Wände (21, 22) paarweise mit ihren Böden (25, 26) einander gegenüberstehende, koaxiale kegelstumpfförmige Ausbuchtungen (23, 24) aufweisen.
Träger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände (3, 4) im Bereich der Böden (7, 8) der Ausbuchtungen verbunden (9, 10) sind.
Träger nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die sich gegenüber stehenden Böden (47, 48) unterschiedlich große Querschnitte haben.
Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Angriffsort eines hohlen, stirnseitig offenen Stützträgers (11) zumindest die diesem benachbarten Wand (4) des Trägers (1) eine in Richtung auf die andere Wand (3) weisende kegelstumpfförmige Ausbuchtung (6) besitzt.
Träger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützträger (11) einen größeren Querschnitt als die ihm zugeordnete Ausbuchtung (6) besitzt und Flanschverbindungen (12, 13) zwischen Träger (1) und Stützträger (11) durch Änderung ihrer Neigung gegen die Stoßrichtung (2) an der Energieabsorption teilnehmen.