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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Stoßenergieaufnahme durch plastische Verformung nach dem Prinzip der rollenden Biegung für Kraftfahrzeuge, mit einem rohrförmigen Aufnahmeabschnitt und einem rohrförmigen, relativ zum Aufnahmeabschnitt durchmesserverringerten und im Wesentlichen koaxial zu diesem ausgerichteten Intrusionsabschnitt, der im Aufprallfall unter rollender Biegung zumindest teilweise in den Aufnahmeabschnitt eindringt, und mit einem Übergangsbereich, in welchem der Intrusionsabschnitt kontinuierlich in den Aufnahmeabschnitt übergeht, wobei der Intrusionsabschnitt von seinem dem Aufnahmeabschnitt abgewandten Ende aus gesehen in Richtung des Übergangsbereiches hin konisch verjüngt ausgebildet ist, und wobei der Übergangsbereich im Längsschnitt betrachtet einen ersten bogenförmigen Abschnitt umfasst, der vom Aufnahmeabschnitt ausgehend einwärts gebogen ist und einen ersten Radius aufweist, und einen zweiten bogenförmigen Abschnitt umfasst, der vom Intrusionsabschnitt ausgehend auswärts gebogen ist und einen zweiten Radius aufweist.
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Derartige Vorrichtungen, die auch als Crashboxen bezeichnet werden, werden im Fahrzeugbau dazu verwendet, bei Auffahrunfällen mit geringer Fahrzeuggeschwindigkeit die beim Aufprall auf ein Hindernis auf das Fahrzeug einwirkende Stoßenergie durch Verformungsarbeit abzubauen, so dass es nicht zu einer reparaturintensiven plastischen Verformung der tragenden Karosserieteile kommt. Hierdurch sollen die Reparaturkosten bei Unfällen mit geringen Fahrzeuggeschwindigkeiten so gering wie möglich gehalten werden.
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Aus der
DE 199 59 701 A1 ist eine Crashbox bekannt, die für den vorstehend genannten Anwendungsfall vorgesehen ist. Diese bekannte Crashbox weist ein über seine Längserstreckung im Wesentlichen gleich bleibendes Kastenprofil auf, welches in Einleitungsrichtung der aufzunehmenden Kraft mit einer derartigen konischen Erweiterung ausgebildet ist, dass sich bei einem Zusammendrücken durch die aufzunehmende Kraft das deformierte Material im Wesentlichen innerhalb des Querschnitts der verbleibenden Deformationslänge des Kastenprofils wenigstens annähernd faltenartig anhäuft. Bei dieser bekannten Crashbox sind in das Kastenprofil Sicken eingebracht, die die Faltungsart des Materials vorgeben und dadurch eine gleichmäßige Kraftaufnahme bewirken sollen. Diese bekannte Crashbox ist in Schalenbauweise ausgeführt und besteht aus zwei Blechschalen, die als Blechpressteile ausgebildet und miteinander verschweißt sind. Weiterhin weisen die Blechschalen Anschlussflansche auf, mit denen die Crashbox mit der Fahrzeugkarosserie verbindbar ist.
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Bei der aus der
DE 199 59 701 A1 bekannten Crashbox ist nachteilig, dass die Blechpressteile vergleichsweise aufwendig gestaltet sind. Insbesondere die in die Blechhalbschalen eingebrachten Sicken und die angeformten Befestigungsflansche bedingen vergleichsweise hohe Werkzeugkosten und eine aufwendige Fertigungsweise.
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Des Weiteren sind aus dem Stand der Technik zahlreiche so genannte Stülprohr-Energieabsorptionselemente bekannt, die nach dem Prinzip der rollenden Biegung arbeiten und eine hohe Energieabsorption mit gleichmäßigem Kraftniveau ermöglichen. Ein derartiges Crashelement ist beispielsweise aus der
DE 198 03 156 C1 bekannt. Bei diesem bekannten Crashelement ist es erforderlich, dass das Stülpprofil vor dem Aufprall des Kraftfahrzeugs auf das Hindernis aus einer Ruhelage in eine Deformationsposition/Absorptionsposition geschoben wird. Hierzu ist eine Antriebsvorrichtung vorgesehen, mittels der das Stülpprofil schlagartig in eine Absorptionsposition überführbar ist. Damit dieses System arbeiten kann, ist darüber hinaus eine Aktivierungssteuerung sowie eine Aufprallsensorik erforderlich. Dieses bekannte System ist somit vorrichtungstechnisch aufwendig und dementsprechend kostenintensiv.
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Aus der
DE-AS 1 931 844 ist ebenfalls eine gattungsgemäße Vorrichtung bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung handelt es sich um ein Stülprohr-Energieabsorptionselement, welches einen Stülprohrabschnitt und einen Aufnahmerohrabschnitt aufweist. Stülprohrabschnitt und Aufnahmerohrabschnitt sind über einen Übergangsbereich miteinander verbunden. Das so gestaltete Crashelement ist entweder als einteiliges Rohr ausgebildet oder es besteht aus in einer Vertikalebene geteilten separaten Rohrabschnitten. Im Falle des einteiligen Rohres ist ein zusätzlicher Ring erforderlich, der den Aufnahmerohrabschnitt im Übergangsbereich vom großen Querschnitt auf den kleinen Querschnitt lokal verstärkt und der einen Widerstand entgegen der Wirkungslinie der Aufprallkraft darstellt, welcher die einrollende Biegung des Stülprohrabschnitts und damit die Energieabsorption ermöglicht.
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Bei Vorrichtungen der vorstehend genannten Art besteht die Bestrebung, sie dahingehend zu optimieren, dass sie einer aufzunehmenden Stoßkraft ein möglichst gleichmäßiges, konstantes Gegenkraftniveau entgegensetzen, um so eine hohe Energieaufnahme ohne ein Kollabieren des jeweiligen Stülprohr-Energieabsorptionselements bzw. Crashboxsystems sicherzustellen. In Crashtests mit herkömmlichen Crashboxen wurde festgestellt, dass die Gefahr besteht, dass es bei ungleichmäßiger Belastung der Crashbox auf der Innen- oder Außenseite zu einem Einknicken (Kollabieren) der Crashbox kommt, wodurch die optimale Energieaufnahme gestört wird. Das Einknicken der Crashbox kann zu einer unerwünschten Drehung des damit verbundenen Stoßfängers um dessen Mittelachse führen, wodurch Fahrzeugteile wie Lampen, Kotflügel, Motorhaube und Kühler beschädigt werden können.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Crashbox für ein Stoßfänger- oder Biegeträgersystem eines Kraftfahrzeuges bereitzustellen, die ein möglichst gleichmäßiges, gleichbleibend hohes Kraftniveau zur Erzielung einer hohen Energieaufnahme bietet, und zwar auch bei ungleichmäßiger Belastung durch einen schrägen Aufprall. Die Gefahr eines Einknickens der Crashbox bei schrägem Aufprall auf den Stoßfänger bzw. Biegeträger soll dementsprechend weitgehend beseitigt werden.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung, die auch als Crash- oder Krempelbox bezeichnet werden kann, umfasst einen rohrförmigen Aufnahmeabschnitt und einen rohrförmigen, relativ zum Aufnahmeabschnitt durchmesserverringerten Intrusionsabschnitt, der im Wesentlichen koaxial zum Aufnahmeabschnitt ausgerichtet ist, in einem Übergangsbereich kontinuierlich in den Aufnahmeabschnitt übergeht, im Aufprallfall unter rollender Biegung zumindest teilweise in den Aufnahmeabschnitt eindringt und von seinem dem Aufnahmeabschnitt abgewandten Ende aus gesehen in Richtung des Übergangsbereiches hin konisch verjüngt ausgebildet ist. Die konische Verjüngung erstreckt sich dabei vorzugsweise im Wesentlichen von dem offenen bzw. dem Aufnahmeabschnitt abgewandten Ende des Intrusionsabschnitts aus bis zu dem Übergangsbereich.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Intrusionsabschnitts in Bezug auf den Aufnahmeabschnitt wird eine Führung der Vorrichtung (Crashbox) während der Stoßenergieaufnahme erreicht, wodurch die Vorrichtung in sich zentriert wird. Ein Einknicken (Kollabieren) der Vorrichtung bei Aufprall des damit verbundenen Stoßfängers oder Biegeträgers auf eine beispielsweise um ca. 10 Grad schräg gestellte Barriere mit einer relativ geringen Geschwindigkeit von ca. 15 km/h wird gezielt verhindert.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet den Vorteil, dass sie ein konstant gleichmäßiges Kraftniveau bei der plastischen Verformung durch rollende Biegung (Krempeln) des Intrusionsabschnitts einstellt. Eine zusätzliche Erhöhung des Kraftniveaus wird durch die Keilwirkung des konisch ausgebildeten Intrusionsabschnitts und eine damit einhergehende Aufweitung des Aufnahmeabschnitts beim Intrudieren unter rollender Biegung des Intrusionsabschnitts erreicht. Somit wird für den konstruktiv eingestellten Öffnungswinkels des konischen Intrusionsabschnitts das Kraftniveau in Abhängigkeit von der Blechstärke und dem Werkstoff relativ fein eingestellt. Andererseits bietet die Keilwirkung bzw. die damit erzielte Erhöhung des Kraftniveaus die Möglichkeit, die Blechdicke im Gegenzug zu reduzieren, was zu einer entsprechenden Gewichtsreduktion entsprechend ausgerüsteter Kraftfahrzeuge führt und hinsichtlich einer Verringerung des Kraftstoffverbrauchs von Vorteil ist.
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Versuche seitens der Anmelderin haben ergeben, dass eine ausreichend hohe Sicherheit gegen Einknicken (Kollabieren) des Intrusionsabschnitts erreicht werden kann, wenn der Öffnungswinkel des konisch ausgebildeten Intrusionsabschnitts in einem Bereich von 1° bis 15°, vorzugsweise in einem Bereich von 1,25° bis 8° liegt. Mit zunehmenden Öffnungswinkel ergibt sich eine entsprechende Erhöhung des Kraftniveaus. Der Öffnungswinkel des konischen Intrusionsabschnitts kann gegebenenfalls auch größer als 15° ausgebildet werden.
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Ein weiteres Merkmal der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, dass der Aufnahmeabschnitt ebenfalls konisch ausgebildet ist, wobei er sich zu seinem dem Intrusionsabschnitt abgewandten Ende hin verjüngt bzw. in Richtung des Übergangsbereichs hin aufgeweitet ist. Dadurch wird die Führung des Intrusionsabschnitts durch den Aufnahmeabschnitt während der Stoßenergieaufnahme verbessert und somit die Sicherheit gegen ein Einknicken des Intrusionsabschnitts optimiert. Der Aufnahmeabschnitt kann dabei einen Aufweitungswinkel im Bereich von 1° bis 15°, vorzugsweise einen Aufweitungswinkel von größer/gleich 1,25° aufweisen.
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Als Ausgangsmaterial für den Aufnahmeabschnitt, den Intrusionsabschnitt und den Übergangsbereich eignen sich insbesondere hochfeste Werkstoffe, vorzugsweise hochfeste Stahlbleche, mit einer Streckgrenze größer 300 MPa, vorzugsweise im Bereich von 700 MPa bis 1.900 MPa.
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Erfindungsgemäße Crashboxen sind insbesondere für den Einbau zwischen dem Ende eines Karosserielängsträgers und einem Stoßfänger oder Heckbiegeträgers bestimmt. Zu diesem Zweck sind gemäß einer weiteren Ausgestaltung der. erfindungsgemäßen Vorrichtung an deren Aufnahmeabschnitt und Intrusionsabschnitt stirnseitig je eine Anschlussplatte angebracht, die mit dem Aufnahmeabschnitt bzw. dem Intrusionsabschnitt vorzugsweise verschweißt sind. Die Anschlussplatten sind dabei vorzugsweise mit Befestigungslöchern zur Aufnahme von Schraubbolzen versehen.
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Um sicherzustellen, dass der Intrusionsabschnitt aufgrund der im Aufprallfall auf ihn einwirkenden Kraft die beabsichtigte rollende Biegebewegung, bei der die Energieabsorption stattfindet, ausführt, umfasst der Übergangsbereich zwischen Aufnahmeabschnitt und Intrusionsabschnitt einen ersten bogenförmigen Abschnitt, der vom Aufnahmeabschnitt ausgehend einwärts gebogen ist und einen ersten Radius aufweist, und einen zweiten bogenförmigen Abschnitt, der vom Intrusionsabschnitt ausgehend auswärts gebogen ist und einen zweiten Radius aufweist, wobei die beiden Radien über eine Absatzfläche miteinander verbunden sind. Durch eine geeignete Dimensionierung dieser Radien lässt sich ein verlässliches Einrollen des Intrusionsabschnitts erreichen, ohne dass ein zusätzlicher Ring, wie er z. B. bei dem aus der
DE-AS 1 931 844 bekannten Crashelement vorgesehen ist, erforderlich wäre. Alleine durch das geeignete Zusammenspiel der unter Berücksichtigung der Blechdicke aufeinander abgestimmten Radien im Übergangsbereich wird ein sicheres Einrollen des Intrusionsabschnitts erreicht und die ordnungsgemäße Funktion der Crashbox sichergestellt.
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In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Dicke der Blechschalen im Bereich von 1,5 mm bis 3,0 mm, vorzugsweise im Bereich von 1,5 mm bis 2,5 mm liegt und der erste Radius, d. h. der Radius an dem vom Aufnahmeabschnitt ausgehenden, einwärts gebogenen Abschnitt des Übergangsbereichs im Bereich von 4 mm bis 9 mm und der zweite Radius, d. h. der Radius an dem nach außen gebogenen Abschnitt des Übergangsbereichs im Bereich von 6 mm und 10 mm liegt. Die Radiusangaben beziehen sich dabei jeweils auf die neutrale Faser des verwendeten Bleches. Besonders bevorzugt sind Werte für die Dicke der Blechschalen im Bereich von 1,8 bis 2,5 mm. In diesem Fall sollte der erste Radius 5 mm bis 8 mm betragen und der zweite Radius im Bereich von 7 mm und 9 mm liegen.
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Die im Bereich des Kraftfahrzeugkarosseriebaus bekannte und erprobte Tailored-Blanks-Technologie ist auch in Bezug auf die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhaft einsetzbar. Unter Tailored-Blanks-Technologie ist in diesem Zusammenhang das Kombinieren von Stahlblechen unterschiedlicher Dicken und/oder Werkstoffgüten durch Laserstrahlschweißen zu verstehen. Auf diese Weise können ebene Blechhalbzeuge hergestellt werden, die Abschnitte oder Bereiche unterschiedlicher Eigenschaften, z. B. Festigkeitseigenschaften aufweisen. Aus diesen Halbzeugen lassen sich dann z. B. durch Pressformen Bauteile herstellen, deren Eigenschaften lokal an die im Einsatzfall auftretenden Belastungen und Anforderungen angepasst sind.
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Bei der erfindungsgemäßen Crashbox können die Blechschalen vorteilhaft aus mehreren miteinander verschweißten Blechabschnitten unterschiedlicher Stahlwerkstoffe und/oder Blechdicke gebildet sein. Auf diese Weise können über die Längserstreckung der Crashbox abschnittsweise die Eigenschaften der Blechschalen an die Anforderungen angepasst werden, welche die Crashbox lokal zu erfüllen hat. So kann beispielsweise der Aufnahmeabschnitt aus einem Blechabschnitt, größerer Dicke und/oder höherer Festigkeit bestehen, während der Intrusionsabschnitt aus einem dünneren Material und/oder einem Material geringerer Festigkeit gebildet ist. Auf diese Weise lässt sich das Energieabsorptionsverhalten der erfindungsgemäßen Crashbox an die Anforderungen des Einzelfalls anpassen. Es kann beispielsweise die Höhe der maximal absorbierbaren Energie variiert werden. Ebenso ist es möglich, das Kraftniveau der Energieabsorption einzustellen.
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Weitere bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Darstellung eines Stoßfängersystems mit zwei Crashboxen;
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2a die rechte Crashbox der 1 mit einer Anschlussplatte, jedoch ohne Stoßfänger (Querträger), in perspektivischer Darstellung;
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2b die Crashbox der 2a mit zwei Anschlussplatten in perspektivischer Darstellung;
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3 eine Detaildarstellung der 1 mit der rechten Crashbox und einem Abschnitt des Stoßfängers in Draufsicht;
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4 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Crashbox mit einer Anschlussplatte und einem Abschnitt eines Stoßfängers in Draufsicht; und
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5 Kraftkurvenverläufe einer erfindungsgemäßen Crashbox und einer herkömmlichen Crashbox.
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Die in den 1 bis 3 schematisch dargestellte Krempelbox (Crashbox) 1 umfasst einen rohrförmigen Aufnahmeabschnitt 1.1 und einen rohrförmigen Intrusionsabschnitt 1.2. Der Aufnahmeabschnitt 1.1 und der im Wesentlichen koaxial zu demselben ausgerichtete Intrusionsabschnitt 1.2 sind über einen Übergangsbereich 1.3 miteinander verbunden. Dabei gehen der Intrusionsabschnitt 1.2 und der Aufnahmeabschnitt 1.1 kontinuierlich ineinander über.
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Der rohrförmige Intrusionsabschnitt 1.2 weist gegenüber dem rohrförmigen Aufnahmeabschnitt 1.1 einen verringerten Durchmesser bzw. Querschnitt auf. Der Querschnitt des Intrusionsabschnitts 1.2 und der demgegenüber größere Querschnitt des Aufnahmeabschnitts 1.1 sind beide im Wesentlichen rechteckig ausgebildet. Der Intrusionsabschnitt 1.2 ist deutlich länger als der Aufnahmeabschnitt 1.1. Vorzugsweise beträgt die axiale Länge des Intrusionsabschnitts 1.2 mindestens das 1,2-fache der axialen Länge des Aufnahmeabschnitts 1.1.
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In dem Bereich 1.31, in welchem der Querschnitt des Aufnahmeabschnitt 1.1 eine Querschnittsverjüngung erfährt und in den Übergangsbereich 1.3 übergeht, ist ein erster Radius R1 ausgebildet. Dementsprechend ist in dem Bereich 1.32, in welchem der Querschnitt des Intrusionsabschnitts 1.2 eine Querschnittserweiterung erfährt und in den Übergangsbereich 1.3 übergeht, ein zweiter Radius R2 ausgebildet. Die beiden Radienbereiche sind im Übergangsbereich 1.3 über eine Absatzfläche 1.4 miteinander kontinuierlich verbunden. Die Absatzfläche 1.4 ist vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse der rohrförmigen Krempelbox 1 ausgerichtet.
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Die in den 1 bis 3 dargestellte Krempelbox 1 ist aus zwei miteinander über Punktschweißungen 2 verbundene Blechschalen 3, 4 gebildet, die als pressgeformte Blechhalbschalen ausgeführt sind. Derartige pressgeformte Blechhalbschalen 3, 4 sind mittels entsprechenden Umformwerkzeugen auf einfache und kostengünstige Weise herstellbar.
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Die Krempelbox 1 ist stirnseitig mit Anschlussplatten 5, 5', 6 versehen, die als Blechplatten bzw. Blechformteile ausgebildet und mit dem offenen Ende des Intrusionsabschnitts 1.2 bzw. dem offenen Ende des Aufnahmeabschnitts 1.1 verschweißt sind. Über diese Anschlussplatten 5, 5', 6 kann die Krempelbox 1 mit den Bauteilen einer Karosserie verbunden werden, zwischen denen es Stoßenergie im Falle eines Auffahrunfalls aufnehmen soll. So kann beispielsweise die erfindungsgemäße Crashbox zwischen einem Querträger 7 und einem Längsträger (nicht gezeigt) eines Kraftfahrzeugs eingebaut werden, indem die mit dem Intrusionsabschnitt 1.2 verbundene Anschlussplatte 6 mit dem Querträger 7 und die Anschlussplatte 5, 6 mit dem Längsträger (verbunden wird. Die Verbindung kann dabei z. B. durch Schweißen oder durch Schraubverbindungen erzielt werden.
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Durch eine geeignete Dimensionierung der Radien R1 und R2 wird bei der Crashbox 1 sichergestellt, dass im Crashfall durch die auf die Crashbox 1 in Längsrichtung derselben einwirkende Kraft eine Einstülpung des rohrförmigen Intrusionsabschnitts 1.2 in den rohrförmigen Aufnahmeabschnitt 1.1 nach dem Prinzip der rollenden Biegung erfolgt. Dabei wird die kinetische Energie des Aufpralls in Verformungsarbeit im Rahmen der rollenden Biegung umgewandelt und auf, diese Weise absorbiert.
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Bei der Dimensionierung der Radien R1 und R2 ist insbesondere auch die Blechdicke der Blechhalbschalen 3, 4 zu beachten. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung beträgt die Blechdicke der Blechhalbschalen 3, 4 zwischen 1,5 mm und 3,0 mm, während der erste Radius R1 einen Wert im Bereich von 4 mm bis 9 mm und der zweite Radius R2 einen Wert im Bereich von 6 mm bis 10 mm aufweist. Dabei beziehen sich die Radiusangaben stets auf die neutrale Faser des umgeformten Blechs.
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Eine besonders sichere Einstülpung des rohrförmigen Intrusionsabschnitts 1.2 in den Aufnahmerohrabschnitt 1.1 unter Energieabsorption nach dem Prinzip der rollenden Biegung wird erreicht, wenn die Dicke der Blechhalbschalen 3, 4 zwischen 1,8 mm und 2,5 mm, der erste Radius R1 zwischen 5 mm und 8 mm und der zweite Radius R2 zwischen 7 mm und 9 mm beträgt.
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Erfindungsgemäß ist der Intrusionsabschnitt 1.2 der Krempelbox 1 konisch geformt, und zwar dergestalt, dass sein kleinerer Querschnitt an dem als Krempelstufe dienenden Übergangsbereich 1.3 liegt und sein größerer Querschnitt auf dem gegenüberliegenden offenen Ende 8 (vgl. 2). Der Intrusionsabschnitt 1.2 der Krempelbox 1 ist also in Einleitungsrichtung einer aufzunehmenden Aufprallkraft konisch verjüngt ausgebildet. Die konische Verjüngung erstreckt sich dabei im Wesentlichen von dem offenen Ende 8 bis zum Übergangsbereich 1.3.
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Der rohrförmige Aufnahmeabschnitt 1.1 der in den 1 bis 3 dargestellten Krempelbox 1 ist (im Gegensatz zum Intrusionsabschnitt 1.2) zylindrisch ausgebildet, d. h. er weist im Wesentlichen parallel zueinander verlaufenden Seitenflächen auf.
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Der von den jeweiligen im Wesentlichen ebenen Seitenfläche des Intrusionsabschnitts 1.2 in Bezug auf dessen Längsmittelachse definierte Öffnungswinkel α liegt in einem Bereich von 1° bis 15°, kann aber auch größer sein. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt der Öffnungswinkel α etwa 7°. Durch die konische Verjüngung in Richtung des Übergangsbereichs 1.3 wird beim Intrudieren des Abschnitts 1.2 in den im Wesentlichen zylindrischen Aufnahmeabschnitt 1.1 der Krempelbox eine Führung des Gesamtsystems erreicht, wodurch die Krempelbox 1 in sich zentriert wird. Ein Ausknicken der Krempelbox 1 bei schrägem Aufprall auf den Stoßfänger 7 bzw. einen mit der Krempelbox 1 verbundenen Heckbiegeträger wird gezielt verhindert. Dies gilt zumindest für einen Aufprall mit einer beweglichen Barriere auf den Heckbiegeträger, wobei die Barriere gegenüber der im Wesentlichen vertikalen Ebene, in der das offene Ende 8 des Intrusionsabschnitts 1.2 liegt, um bis zu 10° schräg gestellt ist.
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In 5 sind die Kraftkurve einer herkömmlichen Crashbox und die Kraftkurve einer Krempelbox 1 gegenübergestellt. Die dargestellten Kraftkurven wurden durch Crashsimulationen ermittelt. Die Kraftkurve der Krempelbox 1 ist als durchgezogene Linie dargestellt, während die Kraftkurve einer herkömmlichen Crashbox gestrichelt dargestellt ist. 5 zeigt, dass die Krempelbox 1 mehr Stoßenergie bei kürzerem Deformationsweg aufnimmt als eine herkömmliche Crashbox. Insbesondere ist in 5 zu erkennen, dass die erfindungsgemäße Krempelbox gegenüber der herkömmlichen Crashbox ein im Wesentlichen gleichmäßiges, gleichbleibendes Kraftniveau bietet.
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Die in 4 schematisch dargestellte Krempelbox 1' unterscheidet sich von der in den 1 bis 3 dargestellten Krempelbox 1 erfindungsgemäß dadurch, dass dort nicht nur der Intrusionsabschnitt 1.2, sondern auch der rohrförmige Aufnahmeabschnitt 1.1 der Krempelbox 1' konisch ausgeführt ist. Der Aufnahmeabschnitt 1.1 ist dabei zu seinem dem Intrusionsabschnitt 1.2 abgewandten oder offenen Ende 9 hin konisch verjüngt. Anders ausgedrückt ist bei dieser Variante der Aufnahmeabschnitt 1.1 in Richtung des Übergangsbereichs 1.3 konisch aufgeweitet.
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Der von der jeweiligen Seitenfläche des Aufnahmeabschnitts 1.1 und dessen Längsmittelachse eingeschlossene Aufweitungswinkel β liegt wiederum im Bereich von 1° bis 15°, kann gegebenenfalls aber auch größer sein. Vorzugsweise ist der Aufweitungswinkel β des Aufnahmeabschnitts 1.1 – entsprechend dem bevorzugten Öffnungswinkel α des Intrusionsabschnitts 1.2 – größer/gleich 1,25°.
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Die Fertigung der erfindungsgemäßen Krempelbox 1' erfolgt beispielweise wie folgt:
Als Ausgangspunkt für die Herstellung der Blechhalbschalen 3, 4 werden ebene Bleche mit einheitlicher, gleichförmiger Dicke und gleichförmigen Materialeigenschaften/Festigkeiten gewählt. Diese ebenen Bleche werden sodann in einer Presse mit relativ einfach aufgebauten Umformwerkzeugen zu im Wesentlichen U-förmigen Profilen umgeformt, wobei das jeweilige Profil einen ersten Längsabschnitt und einen zweiten, gegenüber dem ersten Abschnitt verjüngten Längsabschnitt aufweist, und wobei zumindest der verjüngte Längsabschnitt konisch ausgebildet wird, derart, dass dessen kleinere Querschnitt an dem stufenförmigen Übergangsbereich 1.3 liegt.
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Anschließend werden die U-förmigen Profile mit ihren offenen Seiten ineinander geschoben, sodass sich die Schenkel der Profile in einem Überlappungsbereich überlappen und sich ein geschlossenes, lediglich an den Stirnseiten offenes Profil bildet. In dem Überlappungsbereich werden die Blechhalbschalen 3, 4 dann durch Punktschweißungen 2 miteinander stoffschlüssig verbunden.
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Um eine einbaufähige Crashbox zu erzeugen, werden sodann stirnseitig vor die Blechhalbschalen 3, 4 Anschlussplatten 5, 5', 6 geschweißt. Über diese Anschlussplatten 5, 5', 6 kann die Crashbox 1, 1' mit den Karosseriebauteilen verbunden werden, zwischen denen es bei einem dortigen Aufprall Stoßenergie durch rollenden Biegung des Intrusionsabschnitts 1.2 absorbieren soll.
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Alternativ zu den ebenen Blechen mit über ihre Fläche gleichförmiger Dicke und gleichförmigen Materialeigenschaften als Halbzeuge für die Blechhalbschalen 3, 4 können erfindungsgemäß auch ebene Blechplatinen zum Einsatz kommen, die nach der so genannten Tailored-Blanks-Technik hergestellt sind. Die aus dem technischen Gebiet des Kraftfahrzeugkarosseriebaus bekannte und in der Praxis gut beherrschbare Technologie der Tailored-Blanks-Fertigung lässt sich auf die erfindungsgemäße Krempelbox 1' vorteilhaft anwenden. Bei der Tailored-Blanks-Technologie werden ebene Blechplatinen aus Blechabschnitten unterschiedlicher Dicke und/oder unterschiedlicher Werkstoffeigenschaften/Festigkeiten mittels Laserstrahlschweißen gefertigt. In der Regel werden die Blechabschnitte mittels Laserstrahlschweißen im Stumpfstoß miteinander verbunden. In Bezug auf die erfindungsgemäße Krempelbox 1' können die Vorteile der Tailored-Blanks-Technik dadurch genutzt werden, dass z. B. der Aufnahmerohrabschnitt 1.1 aus einem Stahlblech größerer Dicke und/oder höherer Festigkeit besteht als der rohrförmige Intrusionsabschnitt 1.2. Um dies zu erreichen, werden die ebenen Bleche, aus denen die Blechhalbschalen 3, 4 pressgeformt werden, aus entsprechend ausgewählten Blechabschnitten unterschiedlicher Dicke und/oder unterschiedlicher Festigkeiten gebildet, indem die Blechabschnitte im ebenen Zustand im Stumpfstoß miteinander mittels Laserstrahlschweißen verschweißt werden. Die auf diese Weise hergestellten ebenen Blechplatinen werden sodann in einem Pressformschritt umgeformt, sodass sie im Wesentlichen eine U-förmige Form erhalten. Die offenen Seiten der U-förmigen Profile werden dann, analog zu der oben bereits beschriebenen Vorgehensweise, einander zugewandt und die Blechhalbschalen 3, 4 werden ineinander geschoben, sodass sich ein Überlappungsbereich bildet. Die beiden Blechhalbschalen 3, 4 werden anschließend mittels Punktschweißungen 2, die im Überlappungsbereich angeordnet werden, miteinander stoffschlüssig verbunden.
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Durch Wahl der Materialdicke und der Festigkeitseigenschaften der Blechabschnitte, aus denen die Tailored-Blanks-Blechplatinen gebildet sind, kann der Konstrukteur beeinflussen, wie groß die Energieaufnahme der Krempelbox 1, 1' im Aufprallfall ist. Wird z. B. für den Intrusionsabschnitt 1.2 eine Stahlgüte mit einer hohen Festigkeit gewählt, so wird eine größere Energiemenge absorbiert als im Falle einer Stahlgüte geringerer Festigkeit. Andererseits kann z. B. durch die gezielte Wahl einer größeren Materialdicke für den den Aufnahmerohrabschnitt 1.1 bildenden Blechabschnitt das gewünschte mechanische Verhalten des Aufnahmerohrabschnitts 1.1 unabhängig von dem Intrusionsabschnitt 1.2 eingestellt werden. Selbstverständlich ermöglicht die Verwendung von Tailored-Blanks-Platinen als Halbzeuge für die Blechhalbschalen auch die Herstellung von gewichtsoptimierten Crashboxen (Leichtbau). Werden z. B. Blechabschnitte mit hoher Festigkeit für den Intrusionsabschnitt 1.2 verwendet, so kann eine ausreichend hohe Energieabsorption bei gleichzeitig geringer Blechdicke des Intrusionsabschnitts 1.2 erreicht werden. Auf diese Weise können Crashboxen 1, 1' in Leichtbauweise erzeugt werden, die einen Beitrag zur Kraftstoffeinsparung des Fahrzeugs leisten.
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Es liegt beispielsweise auch im Rahmen der Erfindung, eine erfindungsgemäße Krempelbox 1' nicht zweischalig, sondern einteilig, d. h. einschalig auszuführen.
