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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung mindestens
einer Trägerplatine eines
Energieabsorbers einer Kraftfahrzeug-Stoßstange sowie eine Trägerplatine
eines Stoßabsorbers,
die mit einem solchen Verfahren hergestellt ist.
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Die
Erfindung betrifft ferner eine Stoßstange für ein Kraftfahrzeug.
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Die
Kraftfahrzeughersteller sind bemüht,
die Sicherheit der Insassen zu verbessern und die Gewichtserhöhung der
Fahrzeuge zu reduzieren.
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Für die Sicherheit
insbesondere bei einem frontalen Stoß oder einem Stoß von hinten
optimieren die Hersteller die verschiedenen Teile des Fahrzeugs
so, dass ein Maximum an kinetischer Absorption durch mechanische
Verformung der entfernten Zonen des Karosseriegehäuses garantiert
wird und das Karosseriegehäuse
so verstärkt
wird, dass die Insassen geschützt
sind.
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Zur
Minimierung der Stöße, die
die Insassen erleiden, benutzen die Hersteller in zunehmendem Maße Energieabsorptionselemente,
die insbesondere an der Fahrzeugfront oder am Fahrzeugheck angeordnet
sind, und die Stoßstangen
müssen
insbesondere hinsichtlich der Stoßfestigkeit technischen Normen
entsprechen.
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Zu
diesem Zweck kennt man Stoßstangen, die
aus einem Querträger
und aus mindestens zwei Energieabsorbern bestehen, die sich senkrecht
zu diesem Träger
erstrecken und jeweils einerseits mit diesem Träger und andererseits mit einem
Längsträger der
Struktur des Kraftfahrzeugs über
eine Trägerplatine
verbunden sind.
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Die
Energieabsorber sind meistens jeweils aus einem hohlen Körper gebildet,
der besondere Profile, wie z. B. Profile in Form eines Kreuzes mit vier
Schenkeln oder ein ausgeweitetes Profil mit abgestuften Querschnitten,
aufweisen kann oder Zonen zur Initialisierung der Verformung dieses
Hohlkörpers im
Fall eines Stoßes
umfassen kann. Sie sind an dem Querträger und an der Trägerplatine
jeweils durch geeignete Mittel befestigt, wie z. B. Verschraubungsorgane
oder auch mit Hilfe einer Schweißnaht oder von Schweißpunkten.
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Die
Verbindung zwischen dem Energieabsorger und dem Längsträger wird
meistens durch eine Platine hergestellt, die eine Grundplatte umfasst,
die dazu bestimmt ist, an dem Ende des Längsträgers befestigt zu werden, und
die auf einer ihrer Seiten mit einem zylindrischen Abschnitt zur
Befestigung des Hohlkörpers
des Energieabsorbers versehen ist.
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Die
den Stoßfänger bildenden
Elemente, d. h. der Querträger,
die Energieabsorber sowie die Trägerplatinen,
sind in den meisten Fällen
aus Stahl hergestellt und besitzen somit ein großes Gewicht. Ferner verlangt
die Montage dieser einzelnen Elemente mehrere aufeinander folgende
Arbeitsgänge,
die die Kosten erhöhen.
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Man
kennt aus der Schrift
DE
196 039 53 C eine Stoßstange
für ein
Kraftfahrzeug, die dem Oberbegriff des Anspruchs 5 entspricht.
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US 6,192,584 beschreibt
ein Verfahren zur Herstellung mindestens einer Trägerplatine
einer Kraftfahrzeug-Stoßstange,
umfassend eine Grundplatte zur Befestigung an dem Ende eines Längsträgers und
umfassend auf einer der Seiten der Grundplatte einen Abschnitt zum
Einlassen, umfassend die folgenden Phasen:
- – man stellt
durch Extrusion aus mindestens einem Rohteil aus Aluminium oder
aus Aluminiumlegierung mindestens einen Rohling her, der eine Grundplatte
umfasst, deren Form im Wesentlichen der Form der Grundplatte der
Platine entspricht und die auf einer ihrer Seiten mit zwei parallelen
Längsgurten
versehen ist, die sich senkrecht zu dieser Seite erstrecken,
- – man
schneidet die Basis der Gurte der Grundplatte ein, indem man in
der Mitte einen Abschnitt zur Verbindung mit der Grundplatte stehen
lässt, um
an jedem Gurt zwei freie Abschnitte zu bilden, die von der Grundplatte
getrennt sind und zu beiden Seiten des Verbindungsabschnitts angeordnet
sind,
- – man
krümmt
jeden freien Abschnitt, um den Endrand der freien Abschnitte der
beiden Gurte in Kontakt zu bringen, und
- – man
verschweißt
die benachbarten Ränder
miteinander und schweißt
die Basis der freien Abschnitte der Gurte an der Grundplatte an,
um den Einlassabschnitt zu bilden.
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Ziel
der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer Trägerplatine
eines Energieabsorbers zu schaffen, das die Verringerung des Gewichts eines
solchen Teils gestattet und gleichzeitig gestattet, ein Teil zu
erhalten, das mechanische Merkmale besitzt, die mit den bisher verwendeten
Teilen vergleichbar sind.
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Ziel
der Erfindung ist es ferner, eine Kraftfahrzeug-Stoßstange
zu schaffen, deren Aufbau es gestattet, eine Einsparung an Masse
zu erzielen und vor allem die Dicken des Werkstoffs zu optimieren,
indem gleichzeitig das Energieabsorptionspotential einer solchen
Stoßstange
erhöht
wird.
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Gegenstand
der Erfindung ist zu diesem Zweck ein Verfahren zur Herstellung
mindestens einer Trägerplatine
eines Energieabsorbers einer Kraftfahrzeug-Stoßstange, umfassend eine Grundplatte
zur Befestigung an dem Ende eines Längsträgers und umfassend eine zentrale Öffnung,
die auf einer der Seiten der Grundplatte von einem zylindrischen
Abschnitt zum Einlassen des Energieabsorbers gesäumt ist, dadurch gekennzeichnet,
dass
- – man
durch Extrusion aus mindestens einem Rohteil aus Aluminium oder
Aluminiumlegierung mindestens einen Rohling herstellt, der eine Grundplatte
umfasst, deren Form im Wesentlichen der Form der Grundplatte der
Platine entspricht und die auf einer ihrer Seiten mit zwei parallelen
Längsgurten
versehen ist, die sich senkrecht zu dieser Seite erstrecken, wobei
die Höhe der
beiden Gurte im Wesentlichen gleich der Höhe des zylindrischen Abschnitts
ist und der Abstand dieser Gurte im Wesentlichen gleich dem Durchmesser
der Öffnung
ist,
- – man
die zentrale Öffnung
der Grundplatte des Rohlings zwischen den Gurten bohrt,
- – man
die Basis der Gurte der Grundplatte einschneidet, indem man in der
Mitte einen Abschnitt zur Verbindung mit der Grundplatte stehen
lässt, um
an jedem Gurt zwei freie Abschnitte zu bilden, die von der Grundplatte
getrennt sind und zu beiden Seiten des Verbindungsabschnitts angeordnet
sind,
- – man
jeden freien Abschnitt entsprechend dem Umriss der zentralen Öffnung krümmt, um
den Endrand der freien Abschnitte der beiden Gurte in Kontakt zu
bringen, und
- – man
die benachbarten Endränder
miteinander verschweißt
und die Basis der freien Abschnitte der Gurte an der Grundplatte
anschweißt,
um den zylindrischen Abschnitt der Platine zu bilden.
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Gemäß einem
anderen Merkmal der Erfindung ist die Verschweißung eine MIG-Schweißung.
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Gegenstand
der Erfindung ist ferner eine Trägerplatine
eines Energieabsorbers einer Kraftfahrzeug-Stoßstange, umfassend eine Grundplatte zur
Befestigung an dem Ende eines Längsträgers und
umfassend eine zentrale Öffnung,
die auf einer der Seiten der Grundplatte von einem zylindrischen Abschnitt
zum Einlassen des Energieabsorbers gesäumt ist, dadurch gekennzeichnet,
dass sie mit Hilfe des oben beschriebenen Verfahrens hergestellt
ist.
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Gemäß einem
anderen Merkmal der Erfindung besteht die Trägerplatine aus Aluminium oder aus
Aluminiumlegierung.
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Gegenstand
der Erfindung ist ferner eine Stoßstange für ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch
5.
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Gemäß anderen
Merkmalen der Erfindung:
- – wird die Stange nach ihrer
Extrusion gekrümmt,
- – ist
die Stange von einem Profilteil mit geschlossenem Profil gebildet,
das eine vordere Platte und eine zu dieser vorderen Platte parallele
hintere Platte umfasst, die miteinander durch einen oberen Falz,
einen unteren Falz und einen Mittelfalz verbunden sind, wobei diese
Falze zueinander parallel sind,
- – ist
die Einlassung eines Endes jedes Energieabsorbers in die Stange
von einer in der hinteren Platte vorgesehenen Öffnung, deren Form diesem Ende
des Energieabsorbers entspricht, und von einem in dem Mittelfalz
vorgesehenen Ausschnitt gebildet, dessen Form dem axialen Schnitt des
Endes des Energieabsorbers entspricht,
- – umfasst
jede Trägerplatine
eine Platte zur Befestigung an dem entsprechenden Längsträger,
- – ist
die Einlassung eines Endes jedes Energieabsorbers in die Trägerplatine
von einer in der Platte des Absorbers vorgesehenen Öffnung,
deren Form diesem Ende entspricht, und von einem vorstehenden Rand
gebildet, der auf dem Umfang der Öffnung vorgesehen ist und eine
Aufnahme für
dieses Ende des Energieabsorbers bildet,
- – ist
die Verschweißung
des Energieabsorbers mit der Stange zwischen dem Umfang des in die Stange
eingelassenen Endes dieses Absorbers und dem Rand der Öffnung der
hinteren Platte der Stange vorgesehen,
- – ist
die Verschweißung
des Energieabsorbers mit der Trägerplatine
zwischen dem Ende dieses Absorbers, das in der Öffnung der Platte der Trägerplatine
angeordnet ist, und dem Rand dieser Öffnung vorgesehen,
- – ist
jede Verschweißung
eine MIG-Verschweißung,
- – hat
jeder Energieabsorber die Form eines Zylinders,
- – umfasst
der Zylinder jedes Energieabsorbers Mittel zur Initialisierung der
Durchbiegung dieses Zylinders, die von mindestens einer durch Hydroforming
hergestellten ringförmigen
Nut gebildet ist.
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Die
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der als Beispiel
dienenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung.
In dieser zeigen:
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1 eine
schematische perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Stoßstange,
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2 eine
schematische perspektivische Ansicht einer Stange der erfindungsgemäßen Stoßstange,
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3 eine
schematische perspektivische Ansicht eines Energieabsorbers der
erfindungsgemäßen Stoßstange,
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4 eine
schematische perspektivische Ansicht eines Energieabsorbers mit
einer erfindungsgemäßen Trägerplatine,
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5 eine
perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Trägerplatine,
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6 bis 8 perspektivische
Ansichten, die die einzelnen Schritte des Verfahrens zur Herstellung
der erfindungsgemäßen Trägerplatine
zeigen,
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9 und 10 perspektivische
Ansichten, die die Montage eines Energieabsorbers in der Stange
bzw. in der Trägerplatine
der erfindungsgemäßen Stoßstange
zeigen.
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In 1 ist
schematisch eine insgesamt mit der Bezugszahl 1 bezeichnete
Stoßstange
dargestellt, die beispielsweise an der Front eines Kraftfahrzeugs
an zwei Längsträgern 2 der
Struktur dieses Kraftfahrzeugs montiert ist.
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Die
Stoßstange 1 ist
von einer Stange 100 gebildet, die sich senkrecht zu dem
Längsträger 2 erstreckt
und an jedem ihrer Enden mit diesen Längsträgern 2 über einen
Energieabsorber 20 verbunden ist, der an dem Ende des entsprechenden
Längsträgers 2 mit
Hilfe einer mit der allgemeinen Bezugszahl 10 bezeichneten
Trägerplatine
befestigt ist.
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Die
Stange 100, die Energieabsorber 20 und die Trägerplatine 10 bestehen
allgemein aus Aluminium oder aus Aluminiumlegierung und sind durch
Extrusion hergestellt. Die Stange 100 wird nach Extrusion
gebogen, um ihr eine Form zu verleihen, die an den allgemeinen Stil
des Kraftfahrzeugs angepasst ist.
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Wie 2 zeigt,
ist die Stange 100 von einem Profilteil mit geschlossenem
Umriss gebildet, das eine vordere Platte 110 und eine hintere
Platte 120 umfasst, die zueinander parallel sind und die
miteinander durch einen oberen Falz 130, einen unteren Falz 140 und
einen Mittelfalz 150 verbunden sind.
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Diese
Falze 130, 140 und 150 sind zueinander
parallel.
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Außerdem umfasst
die hintere Platte 120 einen oberen abgewinkelten Rand 160,
der sich parallel über
dem oberen Falz 130 erstreckt und mit diesem eine Längsnut 160a beispielsweise
zur Montage einer nicht dargestellten Zierleiste bildet.
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Diese
hintere Platte 120 umfasst ferner einen unteren abgewinkelten
Rand 170, der sich parallel unter dem Falz 140 erstreckt
und mit diesem eine Längsnut 170a beispielsweise
zur Montage einer nicht dargestellten Zierleiste bildet.
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Der
in 3 dargestellte Energieabsorber 20 besteht
bei diesem Ausführungsbeispiel
aus einem zylindrischen Abschnitt 21. Dieser Energieabsorber 20 ist
durch Extrusion eines Zylinders hergestellt, der zwei Zylinderabschnitte 21 umfasst,
die jeweils einen Energieabsorber 20 bilden, wobei diese beiden
Abschnitte 21 durch ein geeignetes Werkzeug voneinander
getrennt werden.
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Jeder
Energieabsorber 20 kann eine andere Form aufweisen, wie
z. B. eine quadratische Form, oder verschiedene Querschnitte aufweisen.
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Wie
in den 4 und 5 gezeigt ist, umfasst jede
Trägerplatine 10 eine
Grundplatte 11 zur Befestigung an dem Ende des entsprechenden Längsträgers 2 mit
Hilfe von Verschraubungsorganen (nicht dargestellt), die die Grundplatte 11 in Öffnungen 12 durchqueren.
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Die
Grundplatte 11 ist ferner mit einer zentralen Öffnung 13 versehen,
die auf einer der Seiten dieser Grundplatte 11 von einem
zylindrischen Abschnitt 14 zum Einlassen des Energieabsorbers 20 gesäumt ist,
wie in 4 dargestellt ist.
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Das
Verfahren zur Herstellung einer solchen Trägerplatine 10 umfasst
die folgenden Schritte.
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Zunächst stellt
man durch Extrusion aus mindestens einem Rohteil aus Aluminium oder
aus Aluminiumlegierung mindestens einen Rohling her, der mit der
allgemeinen Bezugszahl 15 bezeichnet ist und in 6 dargestellt
ist.
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Zu
diesem Zweck führt
man das Rohteil aus Aluminium oder aus Aluminiumlegierung in einen
Kanal einer Düse
ein, deren Querschnitt dem Querschnitt des herzustellenden Rohlings 15 entspricht.
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Wie
in 4 gezeigt ist, umfasst dieser Rohling 15 eine
Grundplatte 16, deren Form im Wesentlichen der Form der
Grundplatte 11 der Platine 10 entspricht. Diese
Grundplatte 16 hat die Form einer rechteckigen Platte.
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Die
Grundplatte 16 ist auf einer ihrer Seiten mit zwei zueinander
parallelen Längsrippen 17 versehen,
die sich senkrecht zu dieser Seite erstrecken. Die Rippen 17 sind
zu beiden Seiten des Mittelpunkts "C" der
Grundplatte 16 gelegen und die Einlassweite "d" dieser Rippen 17 ist im Wesentlichen
gleich dem Durchmesser "d" der zentralen Öffnung 13 der Grundplatte 11 der
Platine 10. Ferner ist die Höhe der beiden Rippen 17 im
Wesentlichen gleich der Länge des
zylindrischen Abschnitts 14 der Platine 10.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform stellt
man zwei aus einem einzigen Teil gebildete Rohlinge in einem einzigen
Extrusionsgang her. Dann trennt man die beiden Rohlinge 15 und
sie werden getrennt bearbeitet.
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Die
Herstellung des Rohlings 15 durch Extrusion von Aluminium
oder Aluminiumlegierung gestattet es, eine bessere Optimierung der
Werkstoffdicken zu erhalten, da diese Art von Verfahren es gestatten, den
Werkstoff dorthin zu bringen, wo er benötigt wird.
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Dann
wird der Umriss der Grundplatte 16 des Rohlings 15 bearbeitet,
um sie auf die Maße
der Grundplatte 11 der Platine 10 zu bringen,
und die zentrale Öffnung 13 sowie
die Öffnungen 12 zur
Befestigung an dem Längsträger 2 werden
auf die in 4 gezeigte Weise hergestellt.
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Nach
diesem Arbeitsgang des Bohrens wird die Basis 17a der Rippen 17 mit
Hilfe eines geeigneten Werkzeugs bekannten Typs von der Grundplatte 16 abgeschnitten
und dieser Schnitt wird von den beiden freien Endrändern der
beiden Rippen 17 aus bis zur Mitte jeder dieser Rippen 17 vorgenommen,
wobei in der Mitte der Rippen 17 ein nicht durchgeschnittener
Abschnitt 17b bestehen bleibt, der es gestattet, die Rippen 17 und
die Grundplatte 16 über diesen
Verbindungsabschnitt miteinander verbunden zu halten, wie in 7 gezeigt
ist.
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Die
beiden freien Abschnitte 18 dieser Rippen 17,
die zu beiden Seiten des Abschnitts 17b gelegen sind, werden
allmählich
auf die Mitte "C" der Grundplatte 16 des
Rohlings 15 zu entsprechend dem kreisförmigen Umriss der zentralen Öffnung 13 gebogen,
um die Endränder 18a der
freien Abschnitte 18 der beiden Rippen 17 in Kontakt
zu bringen, wie in 8 gezeigt ist.
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Die
benachbarten Endränder 18a werden miteinander
durch eine Schweißung 19 verbunden und
die Basis 17a der Rippen 17 wird mit der Grundplatte 16 durch
eine Schweißung 17c verbunden,
die es auf diese Weise gestattet, den zylindrischen Abschnitt 14 der
Platine 10 zu bilden. Die Schweißungen 17c und 19 sind
vorzugsweise MIG-Schweißungen.
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Nun
wird unter Bezugnahme auf die 9 und 10 die
Verbindung eines Energieabsorbers 20 mit der Stange 100 bzw.
mit der Trägerplatine 10 beschrieben,
wobei die Verbindung des anderen Energieabsorbers 20 identisch
ist.
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Allgemein
ist der Energieabsorber 20 mit der Stange 100 und
der Trägerplatine 10 durch
eine Einlassung und mindestens eine Schweißung verbunden.
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Die
Einlassung des Endes 21a des den Energieabsorber 20 bildenden
Zylinders 21 besteht aus einer Öffnung 180, die in
der hinteren Platte 120 der Stange 100 vorgesehen
ist und eine diesem Ende 21a des Energieabsorbers 20 entsprechende
Form aufweist. Bei dem in diesen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel
ist die Öffnung 180 also
kreisförmig.
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Die
Einlassung des Endes 21a des Energieabsorbers 20 besteht
ferner aus einem Ausschnitt 190, der in dem Mittelfalz 150 vorgesehen
ist und dessen Form dem axialen Schnitt dieses Endes dieses Energieabsorbers 20 entspricht.
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Im
vorliegenden Fall besitzt der Ausschnitt 190 eine rechteckige
Form, wie in den 2 und 9 gezeigt
ist.
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Die
feste Verbindung des Energieabsorbers 20 mit der Stange 100 wird
durch eine Schweißraupe 22 (10)
vorzugsweise vom Typ MIG erhalten, die zwischen dem Umfang des Endes 21a des
in die Stange 100 eingelassenen Energieabsorbers 20 und dem
Rand der Öffnung 180 der
hinteren Platte 120 dieser Stange 100 hergestellt
wird.
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Die
Einlassung des entgegengesetzten Endes 21b des den Energieabsorber 20 bildenden
Zylinders 21 in die Trägerplatine 10 ist
von einer zentralen Öffnung 13 der
Platte 11 und von dem vorstehenden abgewinkelten Rand 14 gebildet,
der am Umfang dieser zentralen Öffnung 13 vorgesehen
ist und der eine Aufnahme für
dieses Ende bildet. Das Ende 21b des Energieabsorbers 20 wird
in das Innere des vorstehenden Rands 14 und in die Öffnung 13 eingesetzt
und die feste Verbindung zwischen dem Energieabsorber 20 und
der Trägerplatine 10 wird
durch eine Schweißraupe 23 vorzugsweise
vom Typ MIG erhalten, die zwischen dem in der zentralen Öffnung 13 angeordneten
Ende 21b und dem Rand dieser Öffnung 13 auf der
Seite der Platte angeordnet ist, die derjenigen entgegengesetzt
ist, die den vorstehenden Rand umfasst, wie in 10 gezeigt
ist.
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Schließlich kann
jeder Energieabsorber 20 Mittel zur Initialisierung der
Durchbiegung des Zylinders 21 im Fall eines Stoßes umfassen,
die bei spielsweise von einer ringförmigen Nut 24 gebildet
werden, die beispielsweise durch Hydroforming hergestellt ist.
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Die
Herstellung der erfindungsgemäßen Trägerplatinen
aus Aluminium oder aus Aluminiumlegierung gestattet es, eine Masseeinsparung
an der Gesamtheit der die Stoßstange
bildenden Teile zu erhalten, und das Verfahren zur Herstellung dieses
Typs von Trägerplatine
durch Extrusion gestattet es, die Herstellungskosten zu verringern.
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Die
Einlassung der beiden Enden jedes Energieabsorbers in der Stange
der Stoßstange
bzw. in der an dem entsprechenden Längsträger befestigten Trägerplatine
gestattet es, eine Montage von mehreren Elementen zu erhalten, die
gute mechanische Merkmale besitzt, so dass im Fall eines Stoßes ein Maximum
an Adsorption von kinetischer Energie gewährleistet wird.
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Ferner
gestattet das Verfahren zur Extrusion von Aluminium oder Aluminiumlegierung,
das für
die Herstellung der Gesamtheit der Bestandteile der erfindungsgemäßen Stoßstange
verwendet wird, eine bessere Optimierung der Dicken des Werkstoffs
zu erhalten, da diese Art von Verfahren es gestattet, den Werkstoff
dorthin zu bringen, wo er in Abhängigkeit von
der Funktion jedes Bestandteils dieser Stoßstange benötigt wird.
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Schließlich gestattet
die Verwendung eines Werkstoffs wie Aluminium oder eine Aluminiumlegierung
die vom Design gestellten Anforderungen zu erfüllen, indem gleichzeitig die
Masse der Einheit und die Herstellungskosten optimiert werden.