WO2007115950A1 - Crashboxvorrichtung - Google Patents

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WO2007115950A1
WO2007115950A1 PCT/EP2007/053102 EP2007053102W WO2007115950A1 WO 2007115950 A1 WO2007115950 A1 WO 2007115950A1 EP 2007053102 W EP2007053102 W EP 2007053102W WO 2007115950 A1 WO2007115950 A1 WO 2007115950A1
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WO
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impact
deformable element
region
motor vehicle
crash box
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PCT/EP2007/053102
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English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Zielke
Original Assignee
Gm Global Technology Operations, Inc.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gm Global Technology Operations, Inc. filed Critical Gm Global Technology Operations, Inc.
Priority to US12/294,577 priority Critical patent/US8123264B2/en
Priority to CN2007800113652A priority patent/CN101410274B/zh
Priority to GB0815934A priority patent/GB2448852B/en
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R19/00—Wheel guards; Radiator guards, e.g. grilles; Obstruction removers; Fittings damping bouncing force in collisions
    • B60R19/02—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects
    • B60R19/24—Arrangements for mounting bumpers on vehicles
    • B60R19/26—Arrangements for mounting bumpers on vehicles comprising yieldable mounting means
    • B60R19/34—Arrangements for mounting bumpers on vehicles comprising yieldable mounting means destroyed upon impact, e.g. one-shot type

Definitions

  • the invention relates to a crash box device and to an impact absorption system having a crash box device according to the preamble of claim 1 or the preamble of claim 9.
  • Such Crashboxvorairesen or impact absorption systems are used in almost all motor vehicles to dampen an impact, for example in accidents and thus to minimize repair costs in case of damage and to protect the vehicle occupants.
  • Such crash box devices in motor vehicles are usually connected to crossbeams connected to the bumper or the bumper device and, on the other hand, to the vehicle frame or to a motor vehicle structure. In the event of an impact, which acts on the outside of the bumper, the crash box device prevents major damage to the vehicle frame.
  • the cross members and the vehicle frame are designed with a high rigidity, so that the energy absorption of a smaller impact is not done by a plastic deformation in the second carrier or in the vehicle frame.
  • the impact attenuation here the Crashbox device, or the impact absorption system absorb the impact energy, causing the on the Vehicle frame acting forces are significantly reduced or even completely prevented.
  • damage to sheet metal components of the vehicle frame can be avoided, which significantly reduces or avoids possible repair costs.
  • the crash box device or the impact systems are usually designed so that they absorb the impact energy by a partial plastic deformation, so that when a repair of the motor vehicle, only the device for impact damping itself must be replaced.
  • EP 0 473 955 B1 discloses an impact damping device, in particular for motor vehicles, with a deformation damper comprising a sliding tube and a deformation piston which is damped in the direction of its central longitudinal axis, the sliding tube having inwardly directed, deformable projections in the form of Substantially parallel to the central longitudinal axis extending beads is provided, against which the deformation piston is supported known.
  • an impact damper for motor vehicles wherein the impact damper has an outer support tube and a displaceable in this deformation tube. Further, a reversible impact damper with a displaceable, over the free end of the support tube protruding cylindrical housing and a reversibly damped in the housing displaceably guided piston rod, which is connected to the deformation tube at least in the insertion direction provided. A deformation device with a trained on the support tube, to the axis protruding reinforcing projection is provided. The impact damper is characterized in that the free end of the deformation tube protrudes with a guide portion over the free end of the support tube opposite to the insertion direction and the housing is guided displaceably in the guide portion.
  • an impact damping unit for motor vehicles wherein the impact damping unit for motor vehicles has a damper, with a first damper component (housing) and a relative to the first damper component displaceable second damper component ( Piston rod).
  • a first fastening element is connected to the first damper component, and a second fastening element is connected to the second damper component.
  • a locking device for selectively establishing and releasing a connection between the second damper component and the second fastening element.
  • This impact damping unit comprises at least one damper, a first damping component (deformation tube), which has at least one longitudinal slot extending in an insertion direction and at one end of the longitudinal slot a recess whose diameter is greater than the width of the longitudinal slot and with respect to the the first damper member (deformation tube) in the insertion direction slidable second damper member (locking and deformation element) is provided, and a locking device for selectively establishing and releasing a connection between the first damper member and the second damper member which transversely slidable to the insertion direction, as a bolt and deformation element trained latch with an unlocking pin whose diameter is smaller than the width of the longitudinal slot with a bolt and
  • Deforming portion whose diameter corresponds approximately to the recess and is significantly greater than the width of the longitudinal slot, and has a latch actuator.
  • the above-mentioned impact-damping units or impact-damping devices all have the disadvantage that they are designed for an impact substantially in the direction of the vehicle longitudinal axis. Thus, for example, an oblique impact with these units or devices can not be optimally damped.
  • These devices or devices are usually designed according to the specifications of an insurance crash test, which includes an impact at about 16 km / h partially covered against a rigid wall.
  • the impact damping units must absorb a large proportion of the kinetic energy, so that the underlying vehicle structure remains undamaged and thus the vehicle get a corresponding type damage classification.
  • the entire devices listed above are not designed for a new Danner test introduced or to be introduced since 2006.
  • the previous damping systems are designed for a test configuration with a barrier weight of 1000 kg at 0 ° impact angle.
  • the weight of the barrier is increased to 1400 kg and the load is introduced at 10 ° to the longitudinal axis, whereby a high introduction of force in the y direction additionally takes place.
  • the front end structures of the motor vehicles are loaded significantly less favorably. Due to the oblique component of the introduced by the impact force it comes to plastic deformation in the Front frame, worst case also on the side facing away from the impact of the front frame.
  • Object of the present invention is therefore to provide an impact absorption system and a
  • Crashbox device for an impact absorption system to create, which (s) the new (Danner) load case is fair.
  • This task is based on a
  • a crash box device for absorbing impact forces, in particular also impact forces acting in more than one direction, comprises: at least one deformable element for absorbing an impact force acting essentially in a main direction corresponding deformation and / or damping movement, an impact limiter connected to the deformable element at one end region for limiting the deformation of the deformable element, a support element connected to the deformable element at another end region, preferably the one end region opposite the other end region for receiving the deformable element and for connection to further components, and connecting means for connecting the deformable element to the impact limiter device and / or the carrier element, characterized in that the connecting center l at least one holding area for holding the deformable element and branches off therefrom at least one guide area which, in the event of an impact, a movement of the deformable element from the holding area along the guide area in one of the
  • the crash box device consists essentially of three elements, namely a deformable element which absorbs energy of an impact by deformation, an impact limiter device which limits the deformation of the deformable element accordingly and a support element which receives the deformable element and for connection to other components of the motor vehicle serves.
  • the three main components of the crash box device are connected to each other via connecting means.
  • the deformable element is preferably designed as a compression tube.
  • the cross section of the deformable element designed as compression tube may have any desired geometry, but is preferably formed with a circular cross section.
  • the connecting means provide at least one holding area, which is designed to hold the deformable element. This can be formed both on the support element and on the impact limiter.
  • the guide area is adjoined by a guide area. Holding region and guide region preferably merge into one another, the guide region branching off from the holding region. If an impact occurs, the deformable element that receives the impact energy substantially by deformation in the main direction, in addition to a secondary direction in the guide area to be moved. As a result, part of the impact energy is absorbed and absorbed in a direction other than the main direction.
  • a deformation or a target point break in the holding region or the connection region is required for the movement of the deformable element into the guide region.
  • the guide region comprises at least two partial regions which allow a movement of the deformable element in two directions parallel to the secondary direction.
  • the two partial regions are preferably formed symmetrically.
  • the crash box device can be used on the left side as well as on the right side of the motor vehicle.
  • the guide region is formed as a recess extending in the secondary direction.
  • the main direction is in principle the longitudinal axis of the motor vehicle, ie the x-axis.
  • the secondary direction is an angle direction to the main direction arranged further direction in which a force, in particular an oblique force can be broken down.
  • the obliquely introduced force can in principle be divided into a main direction and a secondary direction. The fact that the guide area is aligned in the secondary direction, this energy can absorb in this direction.
  • the guide region is formed as a recess tapering in the secondary direction.
  • a plastic deformation is also effected during movement of the deformable element in the secondary direction, whereby energy is absorbed.
  • the recess can be formed tapering arbitrarily, for example conical. Alternatively, you can the guide region or the energy absorbed in this direction can also be absorbed by means of a damping element which is elastically deformable.
  • the secondary direction in which the guide portion extends is formed substantially perpendicular to the main direction. This results in an optimized distribution of an obliquely incident load in an x-component (in
  • a preferred embodiment further provides that the deformable element is designed as an elongated element extending substantially in the main direction. In this way it can be ensured that a main load acting in the main direction can be sufficiently accommodated by the elongate, deformable element which likewise extends in the main direction. In particular, by the elongate extent the largest possible deformation in the
  • the connecting means further comprise at least one connecting portion, which is formed on at least one end portion of the deformable element, for cooperation with the corresponding holding portion, to the normally
  • the deformable element can be pressed into the holding area, in the manner of a press fit, wherein normally a secure hold is ensured, and in the event of a crash by a deformation of the connecting area a movement in the secondary direction is possible.
  • the deformable element can also be connected in a material-locking or positive-locking or force-locking manner, with or in the holding region, whereby a predetermined breaking point or the like is provided so that in the event of a crash this connection is released and a movement in the secondary direction along the guide regions is ensured ,
  • the deformable element is formed as a compression tube with an axis extending in the main direction axis.
  • an impact absorption system in particular for a motor vehicle, for the impact damping of an oblique to a motor vehicle longitudinal axis impact, especially in the front of the motor vehicle comprises: a Crashboxvorsch invention and a motor vehicle structure, which sandwiches the Crashboxvortechnisch in a Impact-prone impact area receives.
  • the crash box device is arranged on the motor vehicle structure in such a way that, in accordance with its function, it dampens the impact and prevents as far as possible plastic deformation on other motor vehicle parts.
  • the motor vehicle structure has a body-side attachment plate to which the carrier element of the crash box device is connected and / or a bumper device which is connected to the impact limiter device. This can create an effective and reliable impact absorption system. Further, measures improving the invention are set forth in the subclaims and are illustrated in more detail below together with the description of several preferred embodiments of the invention with reference to FIGS. Show it:
  • Fig. 1 is a schematic, perspective view of a section of an impact absorption system according to the invention, wherein the connection between the body and
  • Carrier element is not yet made
  • 2a is a schematic rear view of a
  • FIG. 2b shows the crash box device according to FIG. 2a in FIG.
  • the impact absorption system 1 comprises a motor vehicle structure 2 with a body-side attachment plate 2a and a bumper device 2b. Between the connection plate 2a and the bumper device 2b, a crash box or crash box device 3 is arranged, which is shown connected only to the bumper device 2b.
  • the crash box device 3 comprises a deformable element 4 designed as an upsetting tube and a carrier element 5 formed as a connecting plate.
  • the crash box device 3 further comprises an impact limiter device, not shown here, which is connected to the
  • Bump device 2b is connected.
  • the carrier element 5 of the crash box device 3 is connectable via connecting means with the connection plate 2a.
  • the carrier element 5 has approximately centrally a holding region 6, in which the deformable element 4 is fixedly arranged for the normal case.
  • Two guide areas 7, a first guide area 7a and a second guide area 7b extend laterally therefrom.
  • a force magnitude that occurs in an impact is shown as an arrow. This impact size acts on the bumper device 2b. From there, the force is forwarded to the crash box device 3.
  • the major component of the impact force acting obliquely is absorbed into the crash box device in two components.
  • the larger component, represented by the arrow pointing vertically upwards, is received in the x direction, ie in the vehicle longitudinal direction.
  • the smaller component represented by the smaller arrow pointing horizontally to the left, is received in the y-direction, ie transversely to the vehicle longitudinal direction, in a plane parallel to the motor vehicle floor.
  • the crash box device 3 is shown in greater detail in FIG.
  • FIG. 2 a shows a rear view of a crash box device 3 according to FIG. 1.
  • the holding region 6 is formed approximately centrally in the carrier element 5. Laterally thereof, the guide area 7, 7a, 7b extends. Above the center is the first guide portion 7a, below the second guide portion 7b. Shown is also formed as compression tube deformation element 4, which is arranged in the holding region 6. At one end portion of the deformable element 4, the connecting portion 8 is formed, which cooperates with the holding portion 6 to realize a fixed connection. In this case, the Connecting area 8 pressed into the holding area 6. But it can also be secured by welding to the holding portion 6 or otherwise secured. Provision is to be made in the case of a fluid or form-liquid connection, a predetermined breaking point, which allows movement of the deformable element along the guide region 7 in the event of a crash.
  • Fig. 2b the crash box device 3 is shown in a side view.
  • Fig. 2b shows from top to bottom arranged an impact limiter 9, with which the deformable element 4 is connected, further a support member 5 and thereto linking a reinforcing plate 10 and a body-side attachment plate 2a.
  • the deformable element can now be moved perpendicular to the plane of the drawing in order to absorb force components acting in this direction both by deformation and by movement in the direction perpendicular to the plane of the drawing.
  • the deformation of the deformable element takes place, which, as described, in the present case is designed as an upsetting tube.
  • the deformation in the direction of the axis is limited by the impact limiter device 9 as described above.

Abstract

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft eine Crashboxvorrichtung (3) und ein Aufprall- Absorptionssystem (1) mit einer Crashboxvorrichtung (3), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, zum Absorbieren von Aufprallkräften, umfassend: ein deformierbares Element (4) zum Absorbieren einer in eine Hauptrichtung wirkende Aufprallkraft durch entsprechende Verformung und/oder Dämpfungsbewegung, eine mit dem deformierbaren Element (4) an einem Endbereich verbundenen Aufprallbegrenzereinrichtung (9), ein mit dem deformierbaren Element (4) an einem anderen Endbereich, bevorzugt dem einen Endbereich gegenüberliegenden anderen Endbereich verbundenes Trägerelement (5) zur Aufnahme des deformierbaren Elements (4) und zur Anbindung an weitere Bauteile, und Verbindungsmittel zum Verbinden des deformierbaren Elements (4) mit der Aufprallbegrenzereinrichtung (9) und/oder dem Trägerelement (5), wobei die Verbindungsmittel mindestens einen Haltebereich (6) zum Halten des deformierbaren Elements (4) und davon abzweigend mindestens einen Führungsbereich (7) aufweisen, der im Aufprallfall eine Bewegung des deformierbaren Elements (4) aus dem Haltebereich (6) entlang des Führungsbereichs (7) in eine von der Hauptrichtung abweichende Nebenrichtung ermöglicht.

Description

Crashboxvorrichtung
B e s c h r e i b u n g
Die Erfindung betrifft eine Crashboxvorrichtung sowie ein Aufprall-Absorptionssystem mit einer Crashboxvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Oberbegriffs des Anspruchs 9.
Derartige Crashboxvorrichtungen bzw. Aufprall- Absorptionssysteme kommen in nahezu allen Kraftfahrzeugen zum Einsatz, um einen Aufprall z.B. bei Unfällen abzudämpfen und somit Reparaturkosten im Schadensfall zu minimieren und die Kraftfahrzeuginsassen zu schützen. Solche Crashboxvorrichtungen sind bei Kraftfahrzeugen üblicherweise an mit dem Stoßfänger oder der Stoßfängereinrichtung in Verbindung stehenden Querträgern und andererseits mit dem Fahrzeugrahmen oder einer Kraftfahrzeugstruktur verbunden. Im Falle eines Aufpralls, welcher außenseitig auf den Stossfänger einwirkt, verhindert die Crashboxvorrichtung größere Beschädigungen am Fahrzeugrahmen. Die Querträger und der Fahrzeugrahmen sind mit einer hohen Steifigkeit ausgeführt, so dass die Energieaufnahme eines kleineren Aufpralls nicht durch eine plastische Verformung im Zweitträger bzw. im Fahrzeugrahmen erfolgt. Dies wird erreicht, indem die Aufpralldämpfung, hier die Crashboxvorrichtung, oder das Aufprall-Absorptionssystem die Aufprallenergie absorbieren, wodurch die auf den Fahrzeugrahmen einwirkenden Kräfte erheblich reduziert werden oder gar komplett verhindert werden. Somit können Schädigungen an Blechkomponenten des Fahrzeugrahmens vermieden werden, was mögliche Reparaturkosten erheblich senkt bzw. vermeidet. Die Crashboxvorrichtung oder die Aufprallsysteme sind dabei gewöhnlich derart ausgestaltet, dass diese durch eine teilweise plastische Verformung die Aufprallenergie absorbieren, so dass bei einer Wiederinstandsetzung des Kraftfahrzeugs nur die Vorrichtung zur Aufpralldämpfung selbst ausgetauscht werden muss.
Bekannt sind zahlreiche Aufpralldämpfungsvorrichtungen oder Einheiten für Kraftfahrzeuge. Aus der EP 0 473 955 Bl ist eine Aufpralldämpfungsvorrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Deformations-Dämpfer, der ein Gleitrohr und ein darin in Richtung seiner Mittellängsachse gedämpft verschiebbaren Deformationskolben aufweist, wobei das Gleitrohr mit nach Innen gerichteten, rückverformbaren Vorsprüngen in Form von im Wesentlichen parallel zur Mittel-Längsachse verlaufenden Sicken vorgesehen ist, gegen die der Deformationskolben abgestützt ist, bekannt.
Weiter ist aus der DE 198 32 114 Al ein Pralldämpfer für Kraftfahrzeuge bekannt, wobei der Pralldämpfer ein äußeres Tragrohr aufweist und einen in diesem verschiebbares Deformationsrohr. Ferner ist ein reversibler Aufpralldämpfer mit einem verschiebbaren, über das freie Ende des Tragrohres vorstehenden zylindrischen Gehäuse und einer in dem Gehäuse reversibel gedämpft verschiebbar geführten Kolbenstange, welche mit dem Deformationsrohr zumindest in Einschubrichtung verbunden ist, vorgesehen. Eine Verformungseinrichtung mit einem am Tragrohr ausgebildeten, zur Achse hin ragenden verstärkenden Vorsprung ist vorgesehen. Der Pralldämpfer ist dadurch gekennzeichnet, dass das freie Ende des Deformationsrohres mit einem Führungsabschnitt über das freie Ende des Tragrohres entgegen der Einschubrichtung hervorsteht und das Gehäuse in dem Führungsabschnitt verschiebbar geführt ist.
Aus der DE 199 42 167 Al ist eine Aufprall- Dämpfungseinheit für Kraftfahrzeuge bekannt, wobei die Aufprall-Dämpfungseinheit für Kraftfahrzeuge einen Dämpfer aufweist, mit einem ersten Dämpfer-Bauteil (Gehäuse) und ein gegenüber dem ersten Dämpfer-Bauteil verschiebbares zweites Dämpfer-Bauteil (Kolbenstange) aufweist. Mit dem ersten Dämpfer-Bauteil ist ein erstes Befestigungselement, mit dem zweiten Dämpfer-Bauteil ist ein zweites Befestigungselement verbunden. Es ist eine Verriegelungseinrichtung zum wahlweisen Herstellen und Lösen einer Verbindung zwischen dem zweiten Dämpfer- Bauteil und dem zweiten Befestigungselement vorgesehen.
Schließlich ist aus der DE 200 13 385 Ul eine Aufpralldämpfungseinheit für Kraftfahrzeuge bekannt. Diese Aufpralldämpfungseinheit umfasst mindestens einen Dämpfer, ein erstes Dämpfungs-Bauteil (Deformationsrohr) , das mindestens ein sich in eine Einschubrichtung erstreckenden Längsschlitz und an einem Ende des Längsschlitzes eine Ausnehmung, deren Durchmesser größer ist, als die Breite des Längsschlitzes aufweist und mit einem gegenüber dem ersten Dämpfer-Bauteil (Deformationsrohr) in der Einschubrichtung verschiebbaren zweiten Dämpfer-Bauteil (Riegel- und Verformungselement) versehen ist, und eine Verriegelungseinrichtung zum wahlweisen Herstellen und Lösen einer Verbindung zwischen dem ersten Dämpfer-Bauteil und dem zweiten Dämpfer- Bauteil, die einem quer zur Einschubrichtung verschiebbaren, als Riegel und Verformungselement ausgebildeten Riegel mit einem Entriegelungszapfen, dessen Durchmesser kleiner ist als die Breite des Längsschlitzes mit einem Riegel- und
Verformungsabschnitt, dessen Durchmesser etwa dem der Ausnehmung entspricht und deutlich größer ist als die Breite des Längsschlitzes, und eine Riegelbetätigungseinrichtung aufweist .
Die vorstehend aufgeführten Aufprall-Dämpfungs- Einheiten oder Aufprall-Dämpfungsvorrichtungen weisen alle den Nachteil auf, dass diese für einen Aufprall im Wesentlichen in Richtung der Fahrzeuglängsachse ausgelegt sind. Somit kann beispielsweise ein schräger Aufprall mit diesen Einheiten oder Vorrichtungen nicht optimal gedämpft werden. Ausgelegt sind diese Einrichtungen oder Vorrichtungen in der Regel nach den Vorgaben eines Versicherungscrashtests, welche einen Aufprall mit etwa 16 km/h teilüberdeckt gegen eine starre Wand umfasst. Die Aufpralldämpfungseinheiten müssen einen großen Anteil an der kinetischen Energie aufnehmen, so dass die dahinter liegende Fahrzeugstruktur unbeschädigt bleibt und das Fahrzeug somit eine entsprechende Typenschadeneinstufung bekommen. Die gesamten Vorrichtungen, welche vorstehend aufgeführt sind, sind jedoch nicht für einen neuen, seit 2006 eingeführten oder einzuführenden Danner-Test ausgelegt. Die bisherigen Dämpfungssysteme sind ausgelegt für eine Testkonfiguration mit einem Barrierengewicht von 1000 kg unter 0° Aufprallwinkel. Bei der ab 2006 gültigen Anforderung wird das Gewicht der Barriere auf 1400 kg erhöht und die Last unter 10° ersetzt zur Längsachse eingeleitet, wodurch eine hohe Krafteinleitung in y- Richtung zusätzlich erfolgt. Bei diesem neuen 10° Lastfall werden die Vorderwagenstrukturen der Kraftfahrzeuge deutlich ungünstiger belastet. Durch die schräge Komponente der durch den Aufprall eingeleiteten Kraft kommt es zu plastischen Verformungen im Vorderrahmen, ungünstigstenfalls auch auf der dem Aufprall abgewandten Seite des Vorderrahmens.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Aufprallabsorptionssystem zu schaffen und eine
Crashboxvorrichtung für ein Aufprall-Absorptionssystem zu schaffen, welche (s) dem neuen (Danner-) Lastfall gerecht wird.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einer
Crashboxvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und einem Aufprall-Absorptionssystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9 in Verbindung mit den hierauf folgenden kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den hierin abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass eine Crashboxvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, zum Absorbieren von Aufprallkräften, insbesondere auch Aufprallkräften die in mehr als eine Richtung wirken, umfasst: mindestens ein deformierbares Element zur Absorbieren einer im Wesentlichen in einer Hauptrichtung wirkenden Aufprallkraft durch entsprechende Verformung und/oder Dämpfungsbewegung, eine mit dem deformierbaren Element an einem Endbereich verbundenen Aufprallbegrenzereinrichtung zur Begrenzung der Deformation des deformierbaren Elements, eine mit dem deformierbaren Element an einem anderen Endbereich, bevorzugt dem einen Endbereich gegenüber liegenden anderen Endbereich verbundenes Trägerelement zur Aufnahme des deformierbaren Elements und zur Anbindung an weitere Bauteile, und Verbindungsmittel zum Verbinden des deformierbaren Elements mit der Aufprallbegrenzereinrichtung und/oder dem Trägerelement, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel mindestens einen Haltebereich zum Halten des deformierbaren Elements und davon abzweigend mindestens einen Führungsbereich ausweisen, der im Aufprallfall eine Bewegung des deformierbaren Elements aus dem Haltebereich entlang des Führungsbereichs in eine von der
Hauptrichtung abweichenden Nebenrichtung ermöglicht.
Die Crashboxvorrichtung besteht im Wesentlichen aus drei Elementen, nämlich einem deformierbaren Element, welches durch Deformation Energie eines Aufpralls absorbiert, einer Aufprallbegrenzereinrichtung, welche die Deformation des deformierbaren Elements entsprechend begrenzt und ein Trägerelement, welches das deformierbare Element aufnimmt und zur Anbindung an weitere Komponenten des Kraftfahrzeugs dient. Die drei wesentlichen Bauteile der Crashboxvorrichtung sind über Verbindungsmittel entsprechend miteinander verbunden. Das deformierbare Element ist vorzugsweise als Stauchrohr ausgebildet. Der Querschnitt des als Stauchrohr ausgebildeten deformierbaren Elements kann jede beliebige Geometrie aufweisen, ist bevorzugt aber mit einem kreisförmigen Querschnitt ausgebildet.
Um das deformierbare Element an den anderen beiden Komponenten zu befestigen sehen die Verbindungsmittel mindestens einen Haltebereich vor, welcher zum Halten des deformierbaren Elements ausgebildet ist. Dieser kann sowohl an dem Trägerelement als auch an der Aufprallbegrenzereinrichtung ausgebildet sein. An den Haltebereich schließt jeweils ein Führungsbereich an. Haltebereich und Führungsbereich gehen bevorzugt ineinander über, wobei der Führungsbereich von dem Haltebereich abzweigt. Kommt es zu einem Aufprall, kann das deformierbare Element, das die Aufprallenergie im Wesentlichen durch Deformation in Hauptrichtung aufnimmt, zusätzlich in eine Nebenrichtung in den Führungsbereich bewegt werden. Hierdurch wird ein Teil der Aufprallenergie in einer anderen Richtung als die Hauptrichtung aufgenommen und absorbiert. Für die Bewegung des deformierbaren Elements in den Führungsbereich ist eine Deformation oder ein Sollstellenbruch in dem Haltebereich bzw. dem Verbindungsbereich erforderlich.
Weiter bevorzugt ist, dass der Führungsbereich mindestens zwei Teilbereiche umfasst, die eine Bewegung des deformierbaren Elements in zwei Richtungen parallel zur Nebenrichtung ermöglichen. Die beiden Teilbereich sind bevorzugt symmetrisch ausgebildet. Somit lässt sich die Crashboxvorrichtung sowohl linksseitig als auch rechtsseitig von dem Kraftfahrzeug einsetzen.
Zudem ist bevorzugt, dass der Führungsbereich als sich in die Nebenrichtung erstreckende Ausnehmung ausgebildet ist. Hauptrichtung ist prinzipiell die Längsachse des Kraftfahrzeuges, also die x-Achse. Die Nebenrichtung ist eine zur Hauptrichtung winklig angeordnete weitere Richtung, in die sich eine Kraft, insbesondere eine schräg verlaufende Kraft aufgliedern lässt. Somit lässt sich die schräg eingeleitete Kraft prinzipiell in eine Hauptrichtung und eine Nebenrichtung unterteilen. Dadurch dass der Führungsbereich in die Nebenrichtung ausgerichtet ist, kann diese Energie in diese Richtung absorbieren.
Auch bevorzugt ist, dass der Führungsbereich als sich in Nebenrichtung verjüngende Ausnehmung ausgebildet ist. Durch diese verjüngende Ausnehmung wird bei Bewegung des deformierbaren Elements in Nebenrichtung zudem eine plastische Verformung bewirkt, wodurch Energie absorbiert wird. Die Ausnehmung kann dabei beliebig spitz zulaufend ausgebildet sein, zum Beispiel konisch. Alternativ kann man den Führungsbereich bzw. die in diese Richtung aufgenommene Energie auch mittels eines Dämpfungselements, welches elastisch verformbar ist, aufnehmen .
Auch bevorzugt ist, dass die Nebenrichtung, in die sich der Führungsbereich erstreckt, im Wesentlichen rechtwinklig zu der Hauptrichtung ausgebildet ist. Hierdurch ergibt sich eine optimierte Aufteilung einer schräg einfallenden Last in eine x-Komponente (in
Richtung der Fahrzeugachse) und in eine y-Komponente (quer zur Fahrzeugachse) .
Eine bevorzugte Ausführung sieht weiter vor, dass das deformierbare Element als sich im Wesentlichen in Hauptrichtung erstreckendes längliches Element ausgebildet ist. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass eine in Hauptrichtung wirkende Hauptlast hinreichend durch das sich ebenfalls in Hauptrichtung erstreckende, längliche, deformierbare Element aufgenommen werden kann. Insbesondere ist durch die längliche Erstreckung ein möglichst großer Deformationsweg in die
Erstreckungsrichtung gegeben, so dass ein Großteil der in Hauptrichtung wirkenden Last aufgenommen werden kann.
Zudem ist bevorzugt, dass die Verbindungsmittel weiter mindestens einen Verbindungsbereich umfassen, der an mindestens einem Endbereich des deformierbaren Elements ausgebildet ist, zum Zusammenwirken mit dem korrespondierenden Haltebereich, um im Normalfall die
Verbindung aufrecht zu erhalten, und wobei die Verbindung in dem Haltebereich im Falle eines Crashs gelöst wird. Hierzu kann das deformierbare Element in den Haltebereich eingepresst werden, nach Art einer Presspassung, wobei im Normalfall ein sicherer Halt gewährleistet ist, und im Crashfall durch eine Deformation des Verbindungsbereichs eine Bewegung in die Nebenrichtung möglich ist. Andererseits kann das deformierbare Element auch Stoffschlüssig oder formschlüssig bzw. kraftschlüssig verbunden werden, mit oder in dem Haltebereich, wobei eine Sollbruchstelle oder dergleichen vorgesehen ist, so dass bei einem Crashfall diese Verbindung gelöst wird und so eine Bewegung in die Nebenrichtung entlang der Führungsbereiche gewährleistet ist.
Weiterhin bevorzugt ist, dass das deformierbare Element als Stauchrohr mit einer in Hauptrichtung verlaufenden Achse ausgebildet ist.
Die Erfindung schließt weiter die technische Lehre ein, dass ein Aufprall-Absorptionssystem, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, für die Aufpralldämpfung eines zu einer Kraftfahrzeuglängsachse schrägen Aufpralls, insbesondere im Frontbereich des Kraftfahrzeugs umfasst: eine erfindungsgemäße Crashboxvorrichtung und eine Kraftfahrzeugstruktur, welche die Crashboxvorrichtung sandwichartig in einem aufprallgefährdeten Aufprallbereich aufnimmt. Die Crashboxvorrichtung ist so an der Kraftfahrzeugstruktur angeordnet, dass sie entsprechend ihrer Funktion den Aufprall dämpft und plastische Verformungen an weiteren Kraftfahrzeugteilen weitestgehend verhindert.
Zudem ist bevorzugt, dass die Kraftfahrzeugstruktur eine karosserieseitige Anbindungsplatte, mit welcher das Trägerelement der Crashboxvorrichtung verbunden ist und/oder eine Stoßfängereinrichtung, welche mit dem Aufprallbegrenzereinrichtung verbunden ist, aufweist. Hierdurch lässt sich ein wirkungsvolles und zuverlässiges Aufprall-AbsorptionsSystem schaffen . Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen sind in den Unteransprüchen angegeben und werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung mehrerer bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische, perspektivische Ansicht eines Ausschnitts eines erfindungsgemäßen Aufprall-Absorptionssystems, wobei die Verbindung zwischen Karosserie und
Trägerelement noch nicht hergestellt ist;
Fig. 2a schematisch eine Hinteransicht auf einer
Crashboxvorrichtung; und
Fig. 2b die Crashboxvorrichtung gemäß Fig. 2a in
Seitenansicht plus einer Verstärkungs- sowie Verbindungsplatte zur Befestigung an der Karosserie .
Fig. 1 zeigt schematisch in einer perspektivischen Ansicht ein Aufprall-Absorptionssystem 1. Das Aufprall- Absorptionssystem 1 umfasst eine Kraftfahrzeugstruktur 2 mit einer karosserieseitigen Anbindungsplatte 2a sowie einer Stoßfängereinrichtung 2b. Zwischen der Anbindungsplatte 2a und der Stoßfängereinrichtung 2b ist eine Crashbox oder Crashboxvorrichtung 3 angeordnet, wobei diese lediglich mit der Stoßfängereinrichtung 2b verbunden dargestellt ist. Die Crashboxvorrichtung 3 umfasst ein als Stauchrohr ausgebildetes deformierbares Element 4 sowie ein als Verbindungsplatte ausgeformtes Trägerelement 5. Weiter umfasst die Crashboxvorrichtung 3 eine hier nicht dargestellte Aufprallbegrenzereinrichtung, welche mit der
Stoßfängereinrichtung 2b verbunden ist. Das Trägerelement 5 der Crashboxvorrichtung 3 ist über Verbindungsmittel mit der Anbindungsplatte 2a verbindbar. Das Trägerelement 5 weist etwa zentral einen Haltebereich 6 auf, in den das deformierbare Element 4 für den Normalfall fest angeordnet ist. Seitlich davon erstrecken sich jeweils zwei Führungsbereiche 7, ein erster Führungsbereich 7a und ein zweiter Führungsbereich 7b. Schematisch ist eine Kraftgröße, die bei einem Aufprall auftritt, als Pfeil dargestellt. Diese Aufprallgröße wirkt auf die Stoßfängereinrichtung 2b ein. Von da wird die Kraft zu der Crashboxvorrichtung 3 weitergeleitet. Die Hauptkomponente der schräg einwirkenden Aufprallgröße wird an der Crashboxvorrichtung in zwei Komponenten absorbiert. Die größere Komponente, dargestellt durch den vertikal nach oben weisenden Pfeil, wird in x-Richtung, d.h. in Kraftfahrzeuglängsrichtung aufgenommen. Die kleinere Komponente, dargestellt durch den horizontal nach links weisenden kleineren Pfeil, wird in y-Richtung, d.h. quer zur Kraftfahrzeuglängsrichtung in einer parallel zum Kraftfahrzeugboden liegenden Ebene aufgenommen. Die Crashboxvorrichtung 3 ist detaillierter in Figur 2 dargestellt.
Fig. 2a zeigt in einer Hinteransicht schematisch eine Crashboxvorrichtung 3 gemäß Fig. 1. In dem dargestellten Trägerelement 5 ist der Haltebereich 6 etwa zentral in dem Trägerelement 5 ausgebildet. Seitlich davon erstreckt sich der Führungsbereich 7, 7a, 7b. Oberhalb von der Mitte liegt der erste Führungsbereich 7a, unterhalb der zweite Führungsbereich 7b. Dargestellt ist auch das als Stauchrohr ausgeformte Deformationselement 4, welches im Haltebereich 6 angeordnet ist. An einem Endbereich des deformierbaren Elements 4 ist der Verbindungsbereich 8 ausgebildet, welcher mit dem Haltebereich 6 zusammenwirkt, um eine feste Verbindung zu realisieren. In diesem Fall ist der Verbindungsbereich 8 in den Haltebereich 6 eingepresst. Er kann aber auch mittels Schweißen an dem Haltebereich 6 befestigt sein oder anderweitig befestigt sein. Vorzusehen ist bei einer stoffflüssigen oder formflüssigen Verbindung eine Sollbruchstelle, die im Crashfall eine Bewegung des deformierbaren Elements entlang des Führungsbereichs 7 ermöglicht.
In Fig. 2b ist die Crashboxvorrichtung 3 in einer Seitenansicht dargestellt. Die Fig. 2b zeigt von oben nach unten angeordnet eine Aufprallbegrenzereinrichtung 9, mit welcher das deformierbare Element 4 verbunden ist, weiter ein Trägerelement 5 und daran anknüpfend eine Verstärkungsplatte 10 sowie eine karosserieseitige Anbindungsplatte 2a. Bei einem Crash oder einem Aufprall kann nun das deformierbare Element senkrecht zu der Zeichnungsebene bewegt werden, um in diese Richtung wirkende Kraftkomponenten sowohl durch Deformation als auch durch Bewegung in Richtung senkrecht zu der Zeichnungsebene aufzunehmen. In Richtung der schematisch angedeuteten Achse, welche axial durch das Stauchrohr verläuft, erfolgt die Deformation des deformierbaren Elements, welches wie beschrieben, vorliegend als Stauchrohr ausgebildet ist. Die Deformation in Richtung der Achse wird wie zuvor beschrieben durch die Aufprallbegrenzereinrichtung 9 begrenzt.
B e z u g s z e i c h e n l i s t e
1 Aufprall-Absorptionssystem 2 Kraftfahrzeugstruktur
2a Anbindungsplatte
2b Stoßfängereinrichtung
3 Crashboxvorrichtung
4 deformierbares Element 5 Trägerelement
6 Haltebereich
7 Führungsbereich
7a erster Führungsbereich
7b zweiter Führungsbereich 8 Verbindungsbereich
9 Aufprallbegrenzereinrichtung
10 Verstärkungsplatte

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Crashboxvorrichtung (3), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, zum Absorbieren von Aufprallkräften, insbesondere auch schräg zu einer Längsachse eintreffenden Aufprallkräften, umfassend: mindestens ein deformierbares Element (4) zum Absorbieren einer im Wesentlichen in eine Hauptrichtung wirkende Aufprallkraft durch entsprechende Verformung und/oder Dämpfungsbewegung, eine mit dem deformierbaren Element (4) an einem Endbereich verbundenen Aufprallbegrenzereinrichtung (9) zur Begrenzung der Deformation des deformierbaren Elements (4) , ein mit dem deformierbaren Element (4) an einem anderen Endbereich, bevorzugt dem einen Endbereich gegenüberliegenden anderen Endbereich verbundenes Trägerelement (5) zur Aufnahme des deformierbaren Elements (4) und zur Anbindung an weitere Bauteile, und Verbindungsmittel zum Verbinden des deformierbaren Elements (4) mit der Aufprallbegrenzereinrichtung (9) und/oder dem Trägerelement (5) , dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel mindestens einen Haltebereich (6) zum Halten des deformierbaren
Elements (4) und davon abzweigend mindestens einen Führungsbereich (7) aufweisen, der im Aufprallfall eine Bewegung des deformierbaren Elements (4) aus dem Haltebereich (6) entlang des Führungsbereichs (7) in eine von der Hauptrichtung abweichende Nebenrichtung ermöglicht .
2. Crashboxvorrichtung (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsbereich (7) mindestens zwei Teilbereiche umfasst, die eine Bewegung des deformierbaren Elements (4) in zwei Richtungen parallel zur Nebenrichtung ermöglichen.
3. Crashboxvorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsbereich (7) als sich in die
Nebenrichtung erstreckende Ausnehmung ausgebildet ist.
4. Crashboxvorrichtung (3) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsbereich (7) als sich in Nebenrichtung verjüngende Ausnehmung ausgebildet ist.
5. Crashboxvorrichtung (3) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Nebenrichtung, in die sich der
Führungsbereich (7) erstreckt, im Wesentlichen rechtwinklig zu der Hauptrichtung ausgebildet ist.
6. Crashboxvorrichtung (3) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das deformierbare Element (4) als sich im Wesentlichen in Hauptrichtung erstreckendes, längliches Element ausgebildet ist.
7. Crashboxvorrichtung (3) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel weiter mindestens einen Verbindungsbereich (8) umfassen, der an mindestens einem Endbereich des deformierbaren Elements (4) ausgebildet ist, zum Zusammenwirken mit dem korrespondierenden Haltebereich (6), um im Normalfall die Verbindung aufrecht zu halten, und wobei die Verbindung in dem Haltebereich (6) im Falle eines Crashs gelöst wird, um ein Bewegen im Crashfall zu realisieren.
8. Crashboxvorrichtung (3) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das deformierbare Element (4) als Stauchrohr mit einer in Hauptrichtung verlaufenden Achse ausgebildet ist .
9. Aufprall-Absorptionssystem (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, für die Aufpralldämpfung eines zu einer Kraftfahrzeuglängsachse schrägen Aufpralls, insbesondere im Frontbereich des Kraftfahrzeugs, umfassend: eine Crashboxvorrichtung (3) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 8 und eine Kraftfahrzeugstruktur (2), welche die Crashboxvorrichtung (3) sandwichartig in einem aufprallgefährdeten Aufprallbereich aufnimmt.
10. Aufprall-Absorptionssystem (1) gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftfahrzeugstruktur (2) eine karosserieseitige Anbindungsplatte (2a) , mit welcher das Trägerelement (5) der Crashboxvorrichtung (3) verbunden ist und/oder eine Stoßfängereinrichtung (2b) , welche mit der Aufprallbegrenzereinrichtung (9) verbunden ist, aufweist.
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