WO2024251486A1 - Crashabsorber-struktur für den einsatz in einem kraftfahrzeug - Google Patents

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WO2024251486A1
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absorber structure
crash absorber
deformation
crash
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Lars Greve
Tom Karl Eller
Bram Pieter VAN DE WEG
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Volkswagen AG
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    • B62D21/15—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted having impact absorbing means, e.g. a frame designed to permanently or temporarily change shape or dimension upon impact with another body
    • B62D21/157—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted having impact absorbing means, e.g. a frame designed to permanently or temporarily change shape or dimension upon impact with another body for side impacts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B60R19/24—Arrangements for mounting bumpers on vehicles
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    • B62D29/00—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof
    • B62D29/008—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof predominantly of light alloys, e.g. extruded

Definitions

  • Crash absorber structure for use in a motor vehicle
  • the present invention relates to a crash absorber structure for use in a motor vehicle and to a motor vehicle with such a crash absorber structure.
  • Crash absorber structures for use in motor vehicles are known from the state of the art.
  • the known crash absorber structures are usually made of joined metal sheets or metal extruded profiles.
  • sheet metal or extruded profile structures are less suitable in terms of maximum component integration to maximize a plurality of advantageous functions in a single component.
  • crash absorber structures made of cast components are known from the prior art, for example from DE 198 58 303 B4, EP 1 759 958 B1, DE 10 2020205 196 B4 and DE 199 31 741 B4, which have a high level of component integration and combine a number of functions, such as a reduction in assembly costs and assembly time, space savings and weight reduction and the like.
  • the known crash absorber structures made of cast components have a lower ductility, which limits the absorption capacity for the impact energy.
  • a crash absorber structure for a motor vehicle which has a high level of component integration, is particularly structurally simple and inexpensive to produce and at the same time has a low weight and guarantees a high capacity for absorbing impact energy.
  • a crash absorber structure for use in a motor vehicle, preferably for use in a longitudinal member of a motor vehicle.
  • the crash absorber structure according to the invention comprises a deformation body extending along a deformation axis and deformable along the deformation axis for absorbing impact forces, with a length and a material thickness, as well as a first and second opening arranged at each end of the deformation body with a height and a width, wherein the deformation body is designed as a cast component made of a metal material and has a regular, wave-shaped outer profile formed along its length.
  • the crash absorber structure in particular due to its design as a cast component with a wave-shaped outer profile formed along its length, is designed to enable a high capacity for absorbing impact forces and at the same time a high level of component integration for simple and cost-effective production and low weight.
  • the high capacity for absorbing impact forces is ensured in particular by the fact that the wave-shaped outer profile of the deformation body supports the continuous creation of local bending modes.
  • the wave-shaped outer profile according to the invention thus practically provides a "pre-bending" which ensures that when deformed due to the absorption of impact forces, only moderate plastic strains occur in the bending zones and thus only locally limited cracks arise on the surfaces of the crash absorber structure that are subject to tensile loads.
  • the resulting folds hook and jam into one another with further deformation and thus prevent the deformed areas from slipping in an annoying manner, which ultimately leads to progressively advancing deformation behavior at a constant level.
  • the crash absorber structure according to the invention can preferably be arranged in the front and/or rear area, in particular in a longitudinal member of a motor vehicle. It is understood that the crash absorber structure according to the invention can be used not only in motor vehicles, such as passenger cars or trucks, but also in commercial vehicles or the like.
  • a deformation axis can be defined as In the invention, a deformation body can preferably be understood as an axis along which the crash absorber structure in question deforms most easily or preferably under load. In the context of the invention, a deformation body can be understood in particular as a body that deforms under load, in particular due to external impact forces, while absorbing the impact energy.
  • a regular, wave-shaped outer profile can be understood in particular as an outer wave-shaped profile with a uniform amplitude and wavelength, which is preferably arranged symmetrically about a center line.
  • the deformation body in question is preferably divided into a series of identically designed deformation chambers along its length and along the deformation axis.
  • the deformation body also has a regular, wave-shaped inner profile formed along its length.
  • the shape of the inner and outer profile can be designed accordingly and the crash absorber structure can preferably have constant wall thicknesses.
  • the deformation body is made of an aluminum material, preferably of a die-cast aluminum alloy.
  • the crash absorber structure according to the invention it is possible to generate a structure that enables very efficient and robust absorption of the impact energy, despite the comparatively low ductility of die-cast aluminum alloys.
  • the deformation body has a first and second end piece arranged at the end with a straight-line outer profile.
  • the first and second end piece arranged at the end can advantageously be designed in the form of a flange, which preferably each comprises a plurality of recesses for introducing fastening means, such as screws or the like, and can thus be attached, for example, easily and quickly to a longitudinal member of a motor vehicle.
  • the deformation body is hollow, wherein preferably the first and second opening are circular, wherein the deformation body in particular has a hollow cylindrical basic structure.
  • the deformation body is trough-shaped, wherein preferably the first and second openings are semicircular, wherein the deformation body in particular has a semi-hollow cylindrical basic structure.
  • the deformation body is trough-shaped, wherein preferably the first and second openings are U-shaped, wherein the height of the first and second openings is preferably greater than the width of the first and second openings.
  • stabilization webs are provided perpendicular to the deformation axis to stabilize the deformation body, wherein the stabilization webs are preferably arranged parallel to the first and second openings.
  • the stabilization webs are preferably integrated into the cast component in a demoldable manner.
  • the deformation body is formed in one piece.
  • the deformation body is designed in several parts, wherein the deformation body is preferably composed of an upper and an identically designed lower element, wherein the upper and lower elements are each in particular semi-hollow-cylindrical and are composed to form a hollow-cylindrical deformation body.
  • the upper and lower elements can preferably be joined chemically, mechanically or thermally, in particular glued, riveted or welded to one another.
  • a wave-shaped outer profile of a crash absorber structure with a high absorption capacity of impact forces along a It can also advantageously be provided that the regular, wave-shaped outer profile is helical in shape.
  • the core and outer contour can preferably be removed from the mold via axial removal of the spindle in a die-casting tool.
  • the invention also relates to a motor vehicle comprising at least one, preferably at least two crash absorber structures described above.
  • the motor vehicle according to the invention thus has the same advantages as have already been described in detail with regard to the crash absorber structure according to the invention.
  • Figure 1 shows a crash absorber structure according to the invention in a spatial view according to a first embodiment
  • Figure 2 shows a crash absorber structure according to the invention in a spatial view according to a second embodiment
  • Figure 3 shows a crash absorber structure according to the invention in a spatial view according to a third embodiment
  • Figure 4 shows a crash absorber structure according to the invention in a spatial view according to a fourth embodiment
  • Figure 5 shows a crash absorber structure according to the invention in a spatial view according to a fifth embodiment
  • Figure 6 shows a crash absorber structure according to the invention in a spatial view according to a sixth embodiment
  • Figure 7 is a representation of the energy-absorbing deformation mechanism of the crash absorber structure according to the invention during an impact.
  • Figure 1 shows a crash absorber structure 2 according to the invention in a spatial view according to a first embodiment.
  • the crash absorber structure 2 comprises a deformation body 4 which extends along a deformation axis X and is deformable along the deformation axis X for absorbing impact forces, with a length L and a material thickness D, a first and second opening 6a, 6b arranged at each end of the deformation body 4 with a height H and a width B, wherein the deformation body 4 is designed as a cast component made of a metal material and has a regular, wave-shaped outer profile formed along its length L.
  • the deformation body 4 can advantageously be made of an aluminum material, in particular of an aluminum die-cast alloy.
  • the deformation body 4 with the material thickness D is formed in one piece and comprises a first end piece 8a arranged at the end with a rectilinearly shaped outer profile.
  • the deformation body 4 is hollow and the first and second openings 6a, 6b are circular, so that the deformation body 4 in the present case has an at least approximately hollow cylindrical basic structure.
  • Figure 2 shows a crash absorber structure 2 according to the invention with an at least approximately hollow cylindrical basic structure in a spatial view according to a second embodiment, in which the regular wave-shaped outer profile is helical.
  • Figure 3 shows a crash absorber structure 2 according to the invention with an at least approximately hollow-cylindrical basic structure in a spatial view according to a third exemplary embodiment, in which the deformation body 4 is designed in several parts and is composed of an upper and an identically designed lower element 10a, 10b, wherein the upper and lower elements 10a, 10b are each designed as semi-hollow cylinders and are composed to form a hollow-cylindrical deformation body 4.
  • Figure 4 shows a crash absorber structure 2 according to the invention with an at least approximately semi-hollow-cylindrical basic structure in a spatial view according to a fourth embodiment, in which the deformation body 4 is trough-shaped, wherein preferably the first and second openings 6a, 6b are semicircular and the deformation body 4 has a semi-hollow-cylindrical basic structure.
  • Figure 5 shows a crash absorber structure 2 according to the invention in a spatial view according to a fifth embodiment, in which the deformation body 4 is also trough-shaped, but the first and second openings 6a, 6b are U-shaped, wherein the height H of the first and second openings 6a, 6b is preferably greater than the width B of the first and second openings 6a, 6b.
  • Figure 6 shows a crash absorber structure 2 according to the invention in a spatial view according to a sixth embodiment, which is constructed in the same way as the crash absorber structure 2 according to the invention according to the fifth embodiment, except that here additional stabilizing webs 12 are provided for stabilizing the deformation body 4 perpendicular to the deformation axis X, which are arranged parallel to the first and second openings 6a, 6b. It is understood that the wave-shaped end pieces 8a shown in Figures 5 and 6 can also be planar.
  • Figure 7 shows a representation of the energy-absorbing deformation mechanism of the crash absorber structure 2 according to the invention during an impact.
  • the high capacity of the crash absorber structure 2 according to the invention to absorb impact energy is ensured in particular by the fact that the wave-shaped outer profile of the deformation body 4 supports the continuous formation of local bending modes.
  • the wave-shaped outer profile according to the invention thus practically provides a "pre-bending" which ensures that in the event of deformation due to the absorption of impact forces, only moderate plastic strains occur in the bending zones and thus only locally limited cracks arise on the surfaces of the crash absorber structure 2 that are subject to tensile stress.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Crashabsorber-Struktur (2) für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug, vorzugsweise für den Einsatz in einem Längsträger eines Kraftfahrzeugs, aufweisend einen sich entlang einer Deformationsachse (X) erstreckenden und entlang der Deformationsachse (X) deformierbaren Deformationskörper (4) zur Aufnahme von Aufprallkräften, mit einer Länge (L) und einer Materialdicke (D), eine jeweils endseitig an dem Deformationskörper (4) angeordnete erste und zweite Öffnung (6a, 6b) mit einer Höhe (H) und einer Breite (B), wobei der Deformationskörper (4) als Gussbauteil aus einem Metallwerkstoff ausgebildet ist und ein entlang seiner Länge (L) ausgeformtes regelmäßiges wellenförmiges Außenprofil aufweist.

Description

Beschreibung
Crashabsorber-Struktur für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Crashabsorber-Struktur für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Crashabsorber-Struktur.
Crashabsorber-Strukturen für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug sind aus dem Stand der Technik bekannt. Aus Gewichtsgründen und aus Gründen der Maximierung der Aufnahme der Aufprallenergie sind die bekannten Crashabsorber-Strukturen in der Regel aus gefügten Metallblechen oder Metallstrangpressprofilen gefertigt.
Nachteiliger Weise sind Blech- oder Strangpressprofilstrukturen hinsichtlich einer maximalen Bauteilintegration zur Maximierung einer Mehrzahl von vorteilhaften Funktionen in ein einziges Bauteil weniger geeignet.
Zur Lösung dieses Problems sind aus dem Stand der Technik, bspw. aus der DE 198 58 303 B4, der EP 1 759 958 B1 , der DE 10 2020205 196 B4 und der DE 199 31 741 B4 Crashabsorber-Strukturen aus Gussbauteilen bekannt, die eine hohe Bauteilintegration aufweisen und eine Mehrzahl von Funktionen, wie eine Reduzierung von Montagekosten und Montagezeit, eine Platzersparnis sowie eine Gewichtsreduzierung und dergleichen vereinen.
Nachteiliger Weise weisen die bekannten Crashabsorber-Strukturen aus Gussbauteilen eine niedrigere Duktilität auf, was die Aufnahmekapazität für die Aufnahme der Aufprallenergie limitiert.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile einer Crashabsorber-Struktur für ein Kraftfahrzeug zumindest teilweise zu beheben.
Insbesondere ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Crashabsorber-Struktur für ein Kraftfahrzeug zur Verfügung zu stellen, die eine hohe Bauteilintegration aufweist, insbesondere konstruktiv einfach und kostengünstig herstellbar ist und gleichzeitig ein geringes Gewicht aufweist und eine hohe Aufnahmefähigkeit von Aufprallenergie garantiert.
Die voranstehende Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Demnach wird die Aufgabe durch eine Crashabsorber-Struktur mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 11 gelöst. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Crashabsorber-Struktur beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug und umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
Erfindungsgemäß ist eine Crashabsorber-Struktur für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug, vorzugsweise für den Einsatz in einem Längsträger eines Kraftfahrzeugs vorgesehen. Hierbei umfasst die erfindungsgemäße Crashabsorber-Struktur einen sich entlang einer Deformationsachse erstreckenden und entlang der Deformationsachse deformierbaren Deformationskörper zur Aufnahme von Aufprallkräften, mit einer Länge und einer Materialdicke sowie eine jeweils endseitig an dem Deformationskörper angeordnete erste und zweite Öffnung mit einer Höhe und einer Breite, wobei der Deformationskörper als Gussbauteil aus einem Metal Iwerkstoff ausgebildet ist und ein entlang seiner Länge ausgeformtes regelmäßiges wellenförmiges Außenprofil aufweist.
Erfindungsgemäß ist also die Crashabsorber-Struktur, insbesondere durch seine Ausbildung als Gussbauteil mit einem entlang seiner Länge ausgeformten wellenförmigen Außenprofil, dazu ausgelegt, eine hohe Aufnahmefähigkeit von Aufprallkräften und gleichzeitig eine hohe Bauteilintegration für eine einfache und kostengünstige Herstellung sowie ein geringes Gewicht zu ermöglichen. Die hohe Aufnahmefähigkeit von Aufprallkräften wird insbesondere dadurch gewährleistet, dass durch das wellenförmige Außenprofil des Deformationskörpers eine kontinuierliche Entstehung lokaler Biegemoden unterstützt wird. So wird durch das erfindungsgemäße wellenförmige Außenprofil praktisch eine „Vorbiegung“ bereitgestellt, die dafür sorgt, dass bei einer Verformung aufgrund einer Aufnahme von Aufprallkräften nur moderate plastische Dehnungen in den Biegezonen auftreten und somit auch nur lokal begrenzte Risse auf den unter Zugbelastung stehenden Oberflächen der Crashabsorber- Struktur entstehen. Die entstehenden Falten verhaken und verklemmen sich mit weiterer Verformung ineinander und verhindern so ein störendes Abgleiten der deformierten Bereiche, was schließlich zu einem progressiv fortschreitenden Deformationsverhalten auf konstantem Niveau führt.
Die erfindungsgemäße Crashabsorber-Struktur kann vorzugsweise im Front- und/oder Heckbereich, insbesondere in einem Längsträger eines Kraftfahrzeugs angeordnet sein. Es versteht sich, dass die erfindungsgemäße Crashabsorber-Struktur nicht nur in Kraftfahrzeugen, wie Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, sondern auch in Nutzfahrzeugen oder dergleichen eingesetzt werden kann. Unter einer Deformationsachse kann im Rahmen der Erfindung vorzugsweise eine Achse verstanden werden, entlang derer sich die gegenständliche Crashabsorber-Struktur unter Belastung am einfachsten bzw. bevorzugt verformt. Unter einem Deformationskörper kann im Rahmen der Erfindung insbesondere ein Körper verstanden werden, der sich unter Belastung, insbesondere durch äußere Aufprallkräfte unter der Aufnahme der Aufprallenergie verformt. Unter einem regelmäßigen wellenförmigen Außenprofil kann im Rahmen der Erfindung insbesondere ein äußeres wellenförmiges Profil mit gleichmäßiger Amplitude und Wellenlänge verstanden werden, das vorzugsweise symmetrisch um eine Mittellinie angeordnet ist. Entsprechend der gleichmäßigen Ausbildung und symmetrischen Anordnung ist der gegenständliche Deformationskörper entlang seiner Länge und entlang der Deformationsachse vorzugsweise in eine Reihe identisch ausgebildeter Deformationskammern unterteilt. Im Hinblick auf eine besonders hohe Deformierbarkeit entlang einer Deformationsachse sowie hinsichtlich einer einfachen und kostengünstigen Herstellung einer Crashabsorber-Struktur kann erfindungsgemäß vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass der Deformationskörper auch ein entlang seiner Länge ausgeformtes regelmäßiges, wellenförmiges Innenprofil aufweist. Im Hinblick auf eine gießgerechte Ausgestaltung der gegenständlichen Crashabsorber-Struktur kann die Form vom Innen- und Außenprofil entsprechend gleich ausgebildet sein und die Crashabsorber-Struktur vorzugsweise konstante Wanddicken aufweisen.
Im Hinblick auf eine Gewichtsoptimierung sowie eine möglichst vollständige Bauteilintegration kann erfindungsgemäß vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass der Deformationskörper aus einem Aluminiumwerkstoff, vorzugsweise aus einer Aluminiumdruckgusslegierung ausgebildet ist. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Crashabsorber-Struktur ist es trotz der vergleichsweise niedrigen Duktilität von Aluminiumdruckgusslegierungen möglich, eine Struktur zu generieren, die eine sehr effiziente und robuste Aufnahme der Aufprallenergie ermöglicht.
Im Rahmen einer verbesserten Befestigung der gegenständlichen Crashabsorber-Struktur und einer verbesserten Kraftübertragung entlang einer Deformationsachse kann erfindungsgemäß vorteilhafterweise ferner vorgesehen sein, dass der Deformationskörper ein erstes und zweites endseitig angeordnetes Endstück mit einem geradlinig ausgeformten Außenprofil aufweist. Das erste und zweite endseitig angeordnete Endstück kann dabei vorteilhafterweise in Form eines Flansches ausgebildet sein, der jeweils vorzugsweise eine Mehrzahl von Ausnehmungen zur Einführung von Befestigungsmitteln, wie Schrauben oder dergleichen umfasst und so bspw. einfach und schnell an einem Längsträger eines Kraftfahrzeugs befestigt werden kann.
Um eine hohe Aufnahmekapazität von Aufprallkräften entlang einer Deformationsachse und gleichzeitig eine möglichst hohe Bauteilintegration zu gewährleisten kann gegenständlich vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass der Deformationskörper hohlförmig ausgebildet ist, wobei vorzugsweise die erste und zweite Öffnung kreisförmig ausgebildet ist, wobei der Deformationskörper insbesondere eine hohlzylinderförmige Grundstruktur aufweist.
Im Hinblick auf eine einfache, schnelle und materialsparende Ausführung einer erfindungsgemäßen Crashabsorber-Struktur kann gegenständlich vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass der Deformationskörper wannenförmig ausgebildet ist, wobei vorzugsweise die erste und zweite Öffnung halbkreisförmig ausgebildet ist, wobei der Deformationskörper insbesondere eine halbhohlzylinderförmige Grundstruktur aufweist.
Im Hinblick auf eine flexible Anpassung an einen verfügbaren Bauraum kann gegenständlich vorteilhafterweise ebenso vorgesehen sein, dass der Deformationskörper wannenförmig ausgebildet ist, wobei vorzugsweise die erste und zweite Öffnung U-förmig ausgebildet ist, wobei die Höhe der ersten und zweiten Öffnung vorzugsweise größer ist, als die Breite der ersten und zweiten Öffnung.
Um eine Stabilisierung des Deformationskörpers entlang anderer Achsen als der Deformationsachse zu erreichen, kann gegenständlich ferner vorgesehen sein, dass Stabilisierungsstege zur Stabilisierung des Deformationskörpers senkrecht zur Deformationsachse vorgesehen sind, wobei die Stabilisierungsstege vorzugsweise parallel zu der ersten und zweiten Öffnung angeordnet sind. Die Stabilisierungsstege sind vorzugsweise entformbar im Gussbauteil integriert.
Im Rahmen einer robusten und stabilen Ausführung einer Crashabsorber-Struktur mit einer hohen Aufnahmekapazität von Aufprallkräften entlang einer Deformationsachse kann erfindungsgemäß ferner vorgesehen sein, dass der Deformationskörper einteilig ausgebildet ist.
Im Rahmen einer einfachen und schnellen Herstellung einer robusten und stabilen Ausführung einer Crashabsorber-Struktur mit einer hohen Aufnahmekapazität von Aufprallkräften entlang einer Deformationsachse ist es ferner denkbar, dass der Deformationskörper mehrteilig ausgebildet ist, wobei der Deformationskörper vorzugsweise aus einem oberen und einem identisch ausgebildeten unteren Element zusammengesetzt ist, wobei das obere und das untere Element insbesondere jeweils halbhohlzylinderförmig ausgebildet sind und zu einem hohlzylinderförmigen Deformationskörper zusammengesetzt sind. Das obere und untere Element können dabei vorzugsweise chemisch, mechanisch oder thermisch gefügt sein, insbesondere miteinander verklebt, genietet, oder verschweißt werden.
Als eine weitere Ausführungsform für ein wellenförmiges Außenprofil einer Crashabsorber- Struktur mit einer hohen Aufnahmekapazität von Aufprallkräften entlang einer Deformationsachse kann zudem vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass das regelmäßige wellenförmige Außenprofil helixförmig ausgebildet ist. Die Entformung von Kern und Außenkontur kann dabei vorzugsweise über eine axiale Entspindelung in einem Druckgusswerkzeug erfolgen.
Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Kraftfahrzeug, umfassend zumindest eine, vorzugsweise zumindest zwei voranstehend beschriebene Crashabsorber-Strukturen. Damit bringt das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug die gleichen Vorteile mit sich, wie sie bereits ausführlich in Bezug auf die erfindungsgemäße Crashabsorber-Struktur beschrieben worden sind.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
Es zeigen schematisch:
Figur 1 eine erfindungsgemäße Crashabsorber-Struktur in einer räumlichen Ansicht gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
Figur 2 eine erfindungsgemäße Crashabsorber-Struktur in einer räumlichen Ansicht gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
Figur 3 eine erfindungsgemäße Crashabsorber-Struktur in einer räumlichen Ansicht gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
Figur 4 eine erfindungsgemäße Crashabsorber-Struktur in einer räumlichen Ansicht gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel,
Figur 5 eine erfindungsgemäße Crashabsorber-Struktur in einer räumlichen Ansicht gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel,
Figur 6 eine erfindungsgemäße Crashabsorber-Struktur in einer räumlichen Ansicht gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel, Figur 7 eine Darstellung des energieabsorbierenden Deformationsmechanismus der erfindungsgemäßen Crashabsorber-Struktur bei einem Aufprall.
Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Crashabsorber-Struktur 2 in einer räumlichen Ansicht gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
Wie gemäß Figur 1 zu erkennen ist, umfasst die Crashabsorber-Struktur 2 einen sich entlang einer Deformationsachse X erstreckenden und entlang der Deformationsachse X deformierbaren Deformationskörper 4 zur Aufnahme von Aufprallkräften, mit einer Länge L und einer Materialdicke D, eine jeweils endseitig an dem Deformationskörper 4 angeordnete erste und zweite Öffnung 6a, 6b mit einer Höhe H und einer Breite B, wobei der Deformationskörper 4 als Gussbauteil aus einem Metallwerkstoff ausgebildet ist und ein entlang seiner Länge L ausgeformtes regelmäßiges wellenförmiges Außenprofil aufweist.
Der Deformationskörper 4 kann dabei vorteilhafterweise aus einem Aluminiumwerkstoff, insbesondere aus einer Aluminiumdruckgusslegierung ausgebildet sein.
Wie gemäß Figur 1 zu erkennen ist, ist der Deformationskörper 4 mit der Materialdicke D einteilig ausgebildet und umfasst ein erstes endseitig angeordnetes Endstück 8a mit einem geradlinig ausgeformten Außenprofil.
Ebenfalls zu erkennen ist. dass der Deformationskörper 4 hohlförmig ausgebildet ist und die erste und zweite Öffnung 6a, 6b kreisförmig ausgebildet sind, sodass der Deformationskörper 4 vorliegend eine zumindest angenähert hohlzylinderförmige Grundstruktur aufweist.
Figur 2 zeigt eine erfindungsgemäße Crashabsorber-Struktur 2 mit einer zumindest angenähert hohlzylinderförmigen Grundstruktur in einer räumlichen Ansicht gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, in dem das regelmäßige wellenförmige Außenprofil helixförmig ausgebildet ist.
Figur 3 zeigt eine erfindungsgemäße Crashabsorber-Struktur 2 mit einer zumindest angenähert hohlzylinderförmigen Grundstruktur in einer räumlichen Ansicht gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, in dem der Deformationskörper 4 mehrteilig ausgebildet ist und aus einem oberen und einem identisch ausgebildeten unteren Element 10a, 10b zusammengesetzt ist, wobei das obere und das untere Element 10a, 10b jeweils halbhohlzylinderförmig ausgebildet sind und zu einem hohlzylinderförmigen Deformationskörper 4 zusammengesetzt sind. Figur 4 zeigt eine erfindungsgemäße Crashabsorber-Struktur 2 mit einer zumindest angenähert halbhohlzylinderförmigen Grundstruktur in einer räumlichen Ansicht gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel, in dem der Deformationskörper 4 wannenförmig ausgebildet ist, wobei vorzugsweise die erste und zweite Öffnung 6a, 6b halbkreisförmig ausgebildet ist und der Deformationskörper 4 eine halbhohlzylinderförmige Grundstruktur aufweist.
Figur 5 zeigt eine erfindungsgemäße Crashabsorber-Struktur 2 in einer räumlichen Ansicht gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel, in dem der Deformationskörper 4 ebenfalls wannenförmig ausgebildet ist, aber die erste und zweite Öffnung 6a, 6b U-förmig ausgebildet sind, wobei die Höhe H der ersten und zweiten Öffnung 6a, 6b vorzugsweise größer ist, als die Breite B der ersten und zweiten Öffnung 6a, 6b.
Figur 6 zeigt eine erfindungsgemäße Crashabsorber-Struktur 2 in einer räumlichen Ansicht gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel, die ebenso aufgebaut ist, wie die erfindungsgemäße Crashabsorber-Struktur 2 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel, nur dass hier zusätzlich Stabilisierungsstege 12 zur Stabilisierung des Deformationskörpers 4 senkrecht zur Deformationsachse X vorgesehen sind, die parallel zu der ersten und zweiten Öffnung 6a, 6b angeordnet sind. Es versteht sich, dass die in den Figuren 5 und 6 gezeigten wellenförmig ausgebildeten Endstücke 8a auch planar ausgebildet sein können.
Figur 7 zeigt eine Darstellung des energieabsorbierenden Deformationsmechanismus der erfindungsgemäßen Crashabsorber-Struktur 2 bei einem Aufprall.
Wie in der Bildabfolge von Bild a bis h zu erkennen ist, wird die hohe Aufnahmefähigkeit von Aufprallenergie durch die erfindungsgemäße Crashabsorber-Struktur 2 insbesondere dadurch gewährleistet, dass durch das wellenförmige Außenprofil des Deformationskörpers 4 eine kontinuierliche Entstehung lokaler Biegemoden unterstützt wird. So wird durch das erfindungsgemäße wellenförmige Außenprofil praktisch eine „Vorbiegung“ bereitgestellt, die dafür sorgt, dass bei einer Verformung aufgrund einer Aufnahme von Aufprallkräften nur moderate plastische Dehnungen in den Biegezonen auftreten und somit auch nur lokal begrenzte Risse auf den unter Zugbelastung stehenden Oberflächen der Crashabsorber- Struktur 2 entstehen. Wie gemäß der Bildabfolge von Bild a bis h ebenfalls zu erkennen ist, verhaken und verklemmen sich die entstehenden Falten mit weiterer Verformung ineinander und verhindern so ein störendes Abgleiten der deformierten Bereiche, was schließlich zu einem progressiv fortschreitenden Deformationsverhalten auf konstantem Niveau führt, wie anhand der unten abgebildeten Auftragung der Kraft gegen den Deformationsweg zu erkennen ist. Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste
2 Crashabsorber-Struktur
4 Deformationskörper
6a erste Öffnung
6b zweite Öffnung
8a erstes Endstück
8b zweites Endstück
10a oberes Element
10b unteres Element
12 Stabiliserungssteg
X Deformationsachse
L Länge
D Materialdicke
H Höhe
B Breite

Claims

Patentansprüche
1. Crashabsorber-Struktur (2) für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug, vorzugsweise für den Einsatz in einem Längsträger eines Kraftfahrzeugs, aufweisend: einen sich entlang einer Deformationsachse (X) erstreckenden und entlang der Deformationsachse (X) deformierbaren Deformationskörper (4) zur Aufnahme von Aufprallkräften, mit einer Länge (L) und einer Materialdicke (D), eine jeweils endseitig an dem Deformationskörper (4) angeordnete erste und zweite Öffnung (6a, 6b) mit einer Höhe (H) und einer Breite (B), dadurch gekennzeichnet, dass der Deformationskörper (4) als Gussbauteil aus einem Meta II Werkstoff ausgebildet ist und ein entlang seiner Länge (L) ausgeformtes regelmäßiges wellenförmiges Außenprofil aufweist.
2. Crashabsorber-Struktur (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Deformationskörper (4) aus einem Aluminiumwerkstoff, vorzugsweise aus einer Aluminiumdruckgusslegierung ausgebildet ist.
3. Crashabsorber-Struktur (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Deformationskörper (4) ein erstes und zweites endseitig angeordnetes Endstück (8a, 8b) mit einem geradlinig ausgeformten Außenprofil aufweist, wobei das erste und zweite endseitig angeordnete Endstück (8a, 8b) vorzugsweise eine größere Materialdicke (D) aufweisen, als der übrige Teil des Deformationskörpers (4).
4. Crashabsorber-Struktur (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Deformationskörper (4) hohlförmig ausgebildet ist, wobei vorzugsweise die erste und zweite Öffnung (6a, 6b) kreisförmig ausgebildet ist, wobei der Deformationskörper (4) insbesondere eine hohlzylinderförmige Grundstruktur aufweist.
5. Crashabsorber-Struktur (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Deformationskörper (4) wannenförmig ausgebildet ist, wobei vorzugsweise die erste und zweite Öffnung (6a, 6b) halbkreisförmig ausgebildet ist, wobei der Deformationskörper (4) insbesondere eine halbhohlzylinderförmige Grundstruktur aufweist.
6. Crashabsorber-Struktur (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Deformationskörper (4) wannenförmig ausgebildet ist, wobei vorzugsweise die erste und zweite Öffnung (6a, 6b) U-förmig ausgebildet sind, wobei die Höhe (H) der ersten und zweiten Öffnung (6a, 6b) vorzugsweise größer ist, als die Breite (B) der ersten und zweiten Öffnung (6a, 6b).
7. Crashabsorber-Struktur (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Stabilisierungsstege (12) zur Stabilisierung des Deformationskörpers (4) senkrecht zur Deformationsachse (X) vorgesehen sind, wobei die Stabilisierungsstege (12) vorzugsweise parallel zu der ersten und zweiten Öffnung (6a, 6b) angeordnet sind.
8. Crashabsorber-Struktur (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Deformationskörper (4) einteilig ausgebildet ist.
9. Crashabsorber-Struktur (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Deformationskörper (4) mehrteilig ausgebildet ist, wobei der Deformationskörper (4) vorzugsweise aus einem oberen und einem identisch ausgebildeten unteren Element (10a, 10b) zusammengesetzt ist, wobei das obere und das untere Element (10a, 10b) insbesondere jeweils halbhohlzylinderförmig ausgebildet sind und zu einem hohlzylinderförmigen Deformationskörper (4) zusammengesetzt sind.
10. Crashabsorber-Struktur (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das regelmäßige wellenförmige Außenprofil helixförmig ausgebildet ist.
1. Kraftfahrzeug, umfassend zumindest eine Crashabsorber-Struktur (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, vorzugsweise zwei Crashabsorber-Strukturen (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
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