DE60105129T2

DE60105129T2 - Element zur Absorption von Aufprallenergie

Info

Publication number: DE60105129T2
Application number: DE2001605129
Authority: DE
Inventors: Aloysius Paulus Maria Helena Leonard Janssen
Original assignee: Inalfa Industries BV
Current assignee: Inalfa Industries BV
Priority date: 2001-05-29
Filing date: 2001-05-29
Publication date: 2005-09-22
Anticipated expiration: 2021-05-30
Also published as: DE60105129D1; EP1262374B1; JP2003291755A; EP1262374A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Aufprallenergie-Absorptionselement zur Verwendung in einem Fahrzeug, das eine Trägerform hat und aus wenigstens zwei unterschiedlichen Trägerabschnitten geformt ist.
Ein Beispiel solcher Aufprallenergie-Absorptionselemente ist ein Stoßfänger für einen Personenkraftwagen. Herkömmliche Stoßfänger sind aus einem kastenträgerförmigen oder einem offenen Abschnitt aus Stahl hergestellt, welcher mit der Karosserie des Fahrzeuges über Aufprallkästen verbunden ist, welche angepasst sind, die Niedriggeschwindigkeits-Aufprallenergie zu absorbieren. Ein Nachteil solcher Aufprallkästen ist, dass sie gut gestaltet sind, um Frontalzusammenstöße zu absorbieren, jedoch gegen Stauchen oder Biegen während eines winkligen Frontalzusammenstoßes anfällig sind. Ferner führen diese separaten Aufprallkästen zu erhöhten Kosten.
Die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sind aus DE 198 49 358 A bekannt. Bei dieser Stoßfängerstruktur nach dem Stand der Technik weist der Stoßfänger einen zentralen hochfesten Stützabschnitt und zwei niedrigfeste Absorptionsabschnitte an jeder Seite des Stützabschnitts auf. Die Enden des Stoßfängers nahe den Absorptionsabschnitten sind angepasst, um an die Fahrzeugkarosserie angebracht zu werden.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist, ein verbessertes Aufprallenergie-Absorptionselement zu schaffen. Das Aufprallenergie-Absorptionselement gemäß der Erfindung ist durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gekennzeichnet.
In dieser Weise wird das Aufprallabsorptionsteil des Elements von der Rückseite des Elements zu dem Frontabschnitt des Elements bewegt. Dies führt zu einer steiferen Struktur, da der hintere Abschnitt des Stoßfängers für eine längere Zeit intakt bleibt, wodurch die Integrität der Struktur aufrechterhalten wird. Der Absorptions- und Verformungsabschnitt wird nunmehr in das Element integriert, welches die Herstellungskosten verringert.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der Stützabschnitt integrierte Befestigungsteile auf, um das Element an dem Fahrzeug zu befestigen. Dies führt zu einer geringeren Anzahl von Teilen und somit geringeren Herstellungskosten.
Im Falle, dass das Aufprallabsorptionselement als ein Stoßfänger konstruiert ist, ist es bevorzugt, dass die Befestigungsteile angepasst sind, um an den Längsteilen der Karosserie montiert zu werden.
Bei dieser Ausführungsform gibt es eine direkte starre Fixierung des Stoßfängers an den Längsteilen über den starren Stützabschnitt des Stoßfängers, wodurch der Bedarf für ein separates Karosseriequerteil vermieden wird. Dies reduziert nicht nur die Kosten und das Gewicht, sondern resultiert auch in der Möglichkeit einer so genannten „zum vorderen Ende schreiten" Anordnung des Motors des Fahrzeuges, welche in den Motorraum hinein bewegt wird oder durch die offene Vorderseite der Fahrzeugkarosserie hindurch schlägt. Nachdem der Motor montiert wurde, wird der vordere Stoßfänger an der Karosserie befestigt, und der Motorraum wird geschlossen.
Um die Steifigkeit des Stützabschnitts zu erhöhen, kann dieser Verstärkungssicken, Rippen und/oder Vertiefungen aufweisen, während das Absorptionsverhalten und die Kapazität verbessert wird, wenn der Absorptionsabschnitt integrierte Verformungsgebilde, wie Faltungen, aufweist, welche eine gesteuerte Verformung des Absorptionsabschnitts auslösen.
Eine vorteilhafte Weise, das Aufprallenergie-Absorptionselement zu bilden, ist Hydroformen, und vorzugsweise ist das kastenträgerförmige Element durch Hydroformen eines Rohres hergestellt, das aus einem Rohling aus wenigstens zwei unterschiedlichen zusammengeschweißten Blechteilen geformt wird, welche den Stützabschnitt und den Aufprallabsorptionsabschnitt bilden.
Bei diesem Herstellungsverfahren sind komplexe Formen des Elements möglich, und viele Teile können integriert werden, welches die Kosten und das Gewicht weiter reduziert.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen, die beispielhafte Ausführungsformen des Stoßfängers gemäß der Erfindung zeigen, weiter erläutert.
1 ist eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform des Aufprallenergie-Absorptionselements gemäß der Erfindung.
2, 3 und 4 sind Drauf-, Seiten- bzw. Rückansichten des Stoßfängers gemäß 1 in einem größeren Maßstab.
5 und 6 sind Schnittansichten entlang der Linien IV-IV bzw. V-V in 2.
7 ist eine perspektivische Ansicht wie jene aus 1, die zwei weitere Ausführungsformen des Elements gemäß der Erfindung zeigt.
8 ist eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform des Elements gemäß der Erfindung.
9 ist eine Querschnittsansicht eines Rohres, aus welchem das Element aus 7 hergestellt ist.
Die Zeichnungen zeigen Ausführungsformen eines Aufprallenergie-Absorptionselements gemäß der Erfindung, welches als ein vorderer Stoßfänger für einen Personenkraftwagen konstruiert ist. Es wird angemerkt, dass die Erfindung auch bei anderen Elementen, wie hinteren Stoßfängern, und Seitenaufprallenergie-Absorptionselementen für Personenkraftwagen und andere Fahrzeuge verwendet werden kann.
Wie in 1-6 gezeigt ist, hat der Stoßfänger eine geschlossene oder Kastenträgerform und ist an beiden Enden offen. Der Stoßfänger ist leicht gewölbt und ist aus zwei Abschnitten geformt, d.h. einem hinteren hochfesten Stützabschnitt 1 und einem vorderen niedrigfesten Absorptionsabschnitt 2 geformt. Der Stützabschnitt 1 ist der starre Abschnitt und ist aus einem hochfesten Material, wie (ultra) hochfestem Stahl, hergestellt, während der Absorptionsabschnitt aus einem Material, vorzugsweise Stahl mit einer niedrigeren Festigkeit bzw. Streckgrenze hergestellt ist.
Die Aufgabe des Stützabschnitts ist, ein Verbiegen zu verhindern und somit einen Schaden an Paneelen und Längsteilen des Kraftfahrzeuges bei Niedriggeschwindigkeitszusammenstößen zu verhindern. Vorzugsweise weist dieser Stützabschnitt 1 integrierte Verstärkungssicken 3 und Montageteile oder Montageflächen 4 auf, die ermöglichen, dass der Stoßfänger 2 an den Längsteilen des Kraftfahrzeuges befestigt werden kann. Wegen der direkten Befestigung des Stoßfängers an den Längsteilen und der Steifigkeit dieses Stützabschnitts 1 ist es möglich, ein separates Querkörperteil wegzulassen.
Der Absorptions- oder Verformungsabschnitt 2 des Stoßfängers hat gute Energieabsorptionseigenschaften infolge der Auswahl des Materials. Die Absorptionseigenschaften werden durch eine gesteuerte Verformung auslösende Gebilde, wie Faltungen 5, an den oberen und unteren Seiten des Stoßfängers und/oder Faltungen 6 an der vorderen Seite weiter verbessert.
Das Element kann bezüglich der funktionellen Eigenschaften und des Gewichts durch Variieren der Wanddicken beider Abschnitte 1 und 2 und des Flächenverhältnisses beider Abschnitte, der Stahlqualitäten und Geometrie optimiert werden. Der Stützabschnitt kann 30 – 50% des Querschnitts des trägerförmigen Elements einnehmen, jedoch kann diese Gestalt auch über die Länge des Elements in Abhängigkeit von der Form beider Abschnitte variieren. Ein mögliches Material für den Stützabschnitt 1 ist warmgewalzter S500MC oder alternativ 5460MC, S420MC oder kaltgewalzter H400LA. Der Absorptionsabschnitt 2 wird ein niedrigfester Stahl mit einem hohen M-Wert, zum Beispiel DC04, sein. Zum Zwecke der Vollständigkeit wird angemerkt, dass auch Aluminiumblech verwendet werden könnte.
Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung des Aufprallenergie-Absorptionselements ist Hydroformen eines Rohres, das aus einem Rohling aus wenigstens zwei unterschiedlichen Blechteilen geformt wird. Diese Blechteile werden zum Beispiel durch Plasma- oder Laserschweißen zusammengeschweißt und bilden schließlich den Stützabschnitt 1 und den Aufprallabsorptionsabschnitt 2 des Elements. Das Schaumstoffelement und die Außenhaut des Kraftfahrzeuges kann über den Stoßfänger geklammert und in den Nuten des Stoßfängers positioniert werden.
7 zeigt links und rechts einer Mittellinie zwei unterschiedliche Ausführungsformen des Stoßfängers, besonders hinsichtlich dessen Stützabschnitts 2. Beide Ausführungsformen zeigen Quervertiefungen 7, um ein Verbiegen oder Verziehen des Stoßfängers sowohl nach dem Hydroformen als auch während eines Aufpralls zu verhindern. Die Ausführungsform an der rechten Seite der Mittellinie weist auch eine Längsvertiefung 8 auf.
8 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei welcher der Absorptionsabschnitt 2 in der Form geändert wurde. Die Abschnitte 1 und 2 sind derart verbunden, dass die Enden des Absorptionsabschnitts 1 in einem Winkel zu dem Stützabschnitt 2 sind, und wölben sich derart zurück, dass sich der Absorptionsabschnitt während eines Zusammenstoßes nach innen verformt.
9 zeigt ein Rohr 10, aus welchem der Stoßfänger hergestellt ist. Ein Blech 11 bildet den Stützabschnitt 1, während sich ein Blechteil 12 aus dem Absorptionsabschnitt 2 ergibt. Das Blechteil 11 und somit der Stützabschnitt 11 nimmt vorzugsweise 30 – 50% des Querschnitts des Rohres 10 bzw. des Stoßfängers ein.
Aus dem vorhergehenden wird deutlich, dass die Erfindung ein Querenergieabsorptionselement schafft, welches mit einem geringen Gewicht und mit geringen Kosten hergestellt werden kann, welches gute Aufprallenergie-Absorptionseigenschaften hat, die zu einem begrenzten Schaden der Kraftfahrzeugkarosserie führen. Es ermöglicht die Befestigung eines Schlepphakens an dem Stoßfänger, und es macht ein vorderes Karosseriequerteil überflüssig.
Die Erfindung ist nicht auf die in der Zeichnung gezeigten und zuvor beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, welche in unterschiedlichen Weisen innerhalb des Bereichs der begleitenden Ansprüche variiert werden können. Zum Beispiel ist es möglich, den Träger aus mehr als zwei Abschnitten auszubilden, und der Querabschnitt des ausgehenden Rohres kann über dessen Länge hinsichtlich der Verteilung der Abschnitte variiert werden.

Claims

Aufprallenergie-Absorptionselement zur Verwendung an einer Karosserie eines Fahrzeuges, wobei das Element eine Kastenträgerform hat und aus wenigstens zwei unterschiedlichen Trägerabschnitten (1, 2) geformt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Element in jedem Querschnitt einen hochfesten Stützabschnitt (1) und einen niedrigfesten Absorptionsabschnitt (2) aufweist, wobei der hochfeste Stützabschnitt (1) angepasst ist, um an der Karosserie des Fahrzeuges befestigt zu werden, wobei nur der niedrigfeste Absorptionsabschnitt relativ zu dem hochfesten Stützabschnitt so positioniert ist, dass er von dem Fahrzeug abgewandt ist.
Element gemäß Anspruch 1, wobei der Stützabschnitt (1) integrierte Montageteile (4) aufweist, um das Element an dem Fahrzeug zu befestigen.
Element gemäß Anspruch 1 oder 2, das als ein Stoßfänger konstruiert ist, wobei die Montageteile (4) angepasst sind, um an die Längsteile der Karosserie des Fahrzeuges montiert zu werden.
Element gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Stützabschnitt (1) Verstärkungsteile (3) aufweist.
Element gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Absorptionsabschnitt (2) integrierte Verformungsgebilde, wie Faltungen (5, 6), aufweist.
Element gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Material des Stützabschnitts (1) eine größere Dicke als das des Absorptionsabschnitts (2) hat und/oder der Stützabschnitt aus einem stärkeren Material als der Absorptionsabschnitt hergestellt ist.
Element gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Stützabschnitt (1) 30 – 50% des Querschnitts des trägerförmigen Elements einnimmt.
Element gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Element ein vorderer Stoßfänger für ein Auto, insbesondere einen Personenkraftwagen ist.
Element gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das kastenträgerförmige Element durch Hydroformen eines Rohres (10) hergestellt ist, das aus einem Rohling aus wenigstens zwei unterschiedlichen zusammengeschweißten Blechteilen (11, 12) geformt wird, welche den Stützabschnitt (1) und den Aufprallabsorptionsabschnitt (2) bilden.
Element gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Stützabschnitt (1) aus hochfestem Stahl hergestellt ist und der Aufprallabsorptionsabschnitt (2) aus niedrigfestem Stahl hergestellt ist.