DE102009004884A1

DE102009004884A1 - Aufpralldämpfendes Bauelement

Info

Publication number: DE102009004884A1
Application number: DE102009004884A
Authority: DE
Inventors: Stefan Schinke; Oliver Dr. Knoke; Alexander Dr. Besch; Ingo Pfaff
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2009-01-16
Filing date: 2009-01-16
Publication date: 2010-07-22

Abstract

Die Erfindung betrifft ein aufpralldämpfendes Bauelement im Stoßfängerbereich von Kraftfahrzeugen, mit einem karosseriefesten Querträger (1), an dem ein im Querschnitt etwa U-förmiges Deformationselement (2) befestigt ist, das hinter einer relativ weichen Stoßfängerabdeckung positioniert ist. Erfindungsgemäß ist das Deformationselement (2) über seine Länge zumindest teilweise mit etwa in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichteten Schlitzen (6) versehen, wobei die Schlitze (6) von am Querträger (1) befestigten, etwa horizontal verlaufenden Schenkeln (3a, 4a) des Deformationselementes (2) in ein etwa vertikal verlaufendes Basisblech (5) übergehen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein aufpralldämpfendes Bauelement im Stoßfängerbereich von Kraftfahrzeugen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Ein derartiges Bauelement beschreibt zum Beispiel die DE 102 53 270 A1 , bei der zur Erzielung eines verbesserten Fußgängerschutzes zwischen dem Stoßfänger-Querträger und der relativ weichen Stoßfänger-Abdeckung (Außenhaut) ein über die Breite des Kraftfahrzeuges sich erstreckendes Deformationselement angeordnet ist, mittels dem Aufprallenergie bei einer günstigen Kraft-Weg-Kennlinie unter Vermeidung von Belastungsspitzen abgebaut werden soll. Ein derartiges Deformationselement sollte in der Serienfertigung neben den energieabsorbierenden Eigenschaften möglichst kosten- und bauraumgünstig ausgebildet sein.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein baulich einfaches, fertigungstechnisch günstiges und in der Funktion weiter verbessertes Deformationselement für aufpralldämpfende Bauelemente bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte und besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass das Deformationselement über seine Länge mit etwa in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichteten Schlitzen versehen ist, wobei die Schlitze von den am Querträger befestigten, etwa horizontal verlaufenden Schenkeln des Deformationselementes in das etwa vertikal verlaufende Basisblech übergehen. Damit gelingt es, neben der baulich einfachen und fertigungstechnisch günstigen Gestaltung des Deformationselementes dieses so auszubilden, dass örtliche Beaufschlagungen – wie sie insbesondere bei Kollisionen mit Fußgängern auftreten – wirkungsvoll absorbiert und gleichmäßig in den Stoßfängerbereich eingeleitet werden. Belastungsspitzen über den verwirklichbaren Deformationsweg können dadurch weitgehendst vermieden werden.
Das Deformationselement kann fertigungstechnisch einfach einstückig aus einem dünnwandigen Blech gebildet sein und in einem Biege- oder Tiefziehprozess einer Formgebung unterworfen werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Randbereiche der Schenkel den Querträger überlappen und an diesen angeschweißt sind. Die Schlitze können außerhalb oder innerhalb des Überlappungsbereiches beginnend zum Basisblech verlaufen. Damit bildet das Deformationselement eine funktionell günstige Montageeinheit mit dem Querträger, die zudem eine günstige Energieverteilung und ein konstantes Beschleunigungsniveau bei höheren Aufprallgeschwindigkeiten ermöglicht.
Besonders bevorzugt können sich die Schlitze von den Schenkeln des Deformationselementes aus soweit in das Basisblech erstrecken, dass ein quer verlaufender, nicht unterbrochener Mittelabschnitt gebildet ist. Der Mittelabschnitt wirkt somit wie ein Gurt, mittels dem eine örtlich einwirkende Aufprallenergie verbessert auf benachbarte Abschnitte des Deformationselementes einleitbar ist.
Der nicht unterbrochene Mittelabschnitt kann dabei bevorzugt in seiner Höhe etwa einem bis zwei Drittel der Höhe des vertikal verlaufenden Basisblechs des Deformationselements entsprechen.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung können ferner die Schlitze in dem oberen und dem unteren Schenkel des Deformationselementes zueinander versetzt liegen, so dass jeweils ein Schlitz einem zwischen den Schlitzen gebildeten Steg des anderen Schenkels gegenüberliegt. Daraus resultiert eine noch homogenere Verteilung der Aufprallenergie auf die betroffenen Bereiche des Deformationselementes.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bestehen darin, dass die Breite der Schlitze geringer ist als die Breite der benachbarten Stege, dass ferner die Breite der Stege zumindest das Zweifache der Breite der Schlitze beträgt und dass schließlich das Basisblech des Deformationselementes mit gerundeten Übergängen in die Schenkel übergeht. Damit gelingt es, das Bauelement und insbesondere dessen Deformationselement noch weitergehender an gegebene konstruktive Verhältnisse des Stoßfängerbereiches beziehungsweise des Kraftfahrzeuges zur Erzielung gewünschter Kraft-Weg-Kennlinien anzupassen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert.
Die beiliegende Zeichnung zeigt in raumbildlicher Darstellung abschnittsweise einen Stoßfänger-Querträger mit daran befestigtem Deformationselement für ein Kraftfahrzeug, in einer Ansicht von schräg vorne.
In der Zeichnung ist nur abschnittsweise ein im Querschnitt U-förmiger Stoßfänger-Querträger 1 eines Kraftfahrzeuges dargestellt, der einen oberen und einen unteren, etwa vertikal verlaufenden Randflansch 1a aufweist.
Der Querträger 1 erstreckt sich in bekannter Weise über im Wesentlichen die gesamte Breite des Kraftfahrzeuges und ist an seinen Enden an Längsträgern des Aufbaus (zum Beispiel der Vorbaustruktur) gegebenenfalls unter Zwischenschaltung von Deformationselementen befestigt.
An dem Querträger 1 ist ein im Querschnitt U-förmiges Deformationselement 2 aus dünnwandigem Metallblech angeschweißt, das sich im Wesentlichen aus einem oberen und einem unteren, horizontal ausgerichteten Schenkel 3, 4 und einem etwa vertikal verlaufenden Basisblech 5 zusammensetzt.
Das Deformationselement 2 erstreckt sich über nahezu die gesamte Breite des Kraftfahrzeuges bzw. über die Länge des Querträgers 1, wobei dessen Schenkel 3, 4 an ihren Randbereichen 3a, 4a mit den horizontalen Wandabschnitten 1b des Querträgers 1 verschweißt sind. Dies kann zum Beispiel durch Punktschweißen der sich überlappenden Randbereiche 3a, 4a der Schenkel 3, 4 und der Wandabschnitte 1b durchgeführt sein.
Das Deformationselement 2 ist ferner so ausgelegt, dass das Basisblech 5 in einem definierten Abstand s zur Vorderwand 1c des Querträgers 1 positioniert ist und über definierte Biegeradien r beziehungsweise mit gerundeten Übergängen in die Schenkel 3, 4 übergeht.
An das Basisblech 5 schließt eine relativ nachgiebig ausgelegte Stoßfänger-Abdeckung (Außenhaut, nicht dargestellt) an, die dem Design beziehungsweise der ästhetisch gestalteten Außenform des Kraftfahrzeuges im Stoßfängerbereich entspricht.
Bei einer Kollision des Kraftfahrzeuges zum Beispiel mit einem Fußgänger beziehungsweise bei geringerer Aufprallenergie bilden die besagte Stoßfänger-Abdeckung und insbesondere das Deformationselement 2 die zunächst aufpralldämpfenden Elemente, wobei über das Deformationselement 2 der Abstand s zwischen Basisblech 5 und Querträger-Vorderwand 1c als Deformationsweg zur Verfügung steht.
Das Deformationselement 2 weist in Fahrzeuglängsrichtung und parallel zueinander verlaufende Schlitze (einheitlich mit 6 bezeichnet) auf, die sich jeweils von den horizontalen Schenkeln 3, 4 beziehungsweise von deren Randbereichen 3a, 4a nach vorne bis zur Basiswand 5 und fortgesetzt in der Basiswand 5 nach unten beziehungsweise oben erstrecken. Die Schlitze 6 bilden eine Segmentierung des Deformationselementes in Querrichtung und beeinflussen wesentlich dessen Quersteifigkeit, die damit gezielt verringerbar ist.
Die Schlitze 6 sind über die gesamte Länge des Deformationselementes 2 verteilt, wobei die dazwischen gebildeten Stege 7, wie ersichtlich ist, etwa mindestens die zweifache Breite der Schlitze 6 aufweisen. Durch die breiteren Stege 7 können eine höhere örtliche Aufpralldämpfung und ein konstanteres Beschleunigungsniveau eingestellt werden. Alternativ zum gezeigten Ausführungsbeispiel kann die Breite a der Schlitze 6 in einem Bereich von 4 bis 10 mm liegen, während die Stegbreite b bei etwa 50 mm liegen kann.
Ferner sind die Schlitze 6 im oberen Schenkel 4a zu den Schlitzen 6 im unteren Schenkel 3a des Deformationselementes 2 zueinander derart versetzt eingearbeitet, dass jeweils ein Schlitz 6 eines Schenkels 3, 4 einem Steg 7 des anderen Schenkels 3, 4 gegenüberliegt.
Der zwischen den verrundeten Enden der Schlitze 6 im Basisblech 5 liegende, nicht unterbrochene Mittelabschnitt 5a bildet einen Gurt, der bei einer örtlichen Beaufschlagung des Deformationselementes 2 eine Lastverteilung auch auf benachbarte Stege 7 bewirkt. Die Höhe des Mittelabschnittes 5a entspricht dabei einem Drittel der Höhe h der vertikalen Basiswand 5. So kann im gezeigten Ausführungsbeispiel die Höhe h der Basiswand 5 bei 57 mm liegen, so dass der Mittelabschnitt 5a eine Höhe von etwa 18 mm aufweist.
Neben der Werkstoffauslegung und der Materialdicke können über die geometrische Ausbildung der Schlitze 6 und der Stege 7 in konstruktiv und fertigungstechnisch einfacher Weise die Aufpralldämpfung und das Deformationsverhalten des Deformationselementes 2 an verschiedene Fahrzeugtypen oder andere konstruktive Gegebenheiten gezielt angepasst werden, um definierte beziehungsweise gewünschte Kraft-Weg-Kennlinien unter Vermeidung von Belastungsspitzen zu realisieren.
Das Deformationselement 2 ist bevorzugt an dem vorderen Stoßfänger-Querträger 1 beziehungsweise im vorderen Stoßfängerbereich des Kraftfahrzeuges angeordnet, es kann aber auch im Heckbereich des Kraftfahrzeuges eingesetzt sein.
Die Schlitze 6 können wie im Ausführungsbeispiel beschrieben über die gesamte Länge des Deformationselementes 2 oder aber nur an bevorzugten Abschnitten des Deformationselementes 2 eingearbeitet sein. Deren Breite und die Breite der Stege 7 können einheitlich oder gegebenenfalls über die Länge verteilt unterschiedlich ausgelegt sein.

1: Stoßfänger-Querträger
1a: Randflansche
1b: horizontale Wandabschnitte
1c: Vorderwand
2: Deformationselement
3: unterer Schenkel
3a: Randbereich
4: oberer Schenkel
4a: Randbereich
5: Basisblech
5a: Mittelabschnitt
6: Schlitze
7: Stege
r: Verrundete Übergänge
s: Deformationsweg
a: Schlitzbreite
b: Stegbreite
h: Höhe des Basisblechs 5

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10253270 A1 [0002]

Claims

Aufpralldämpfendes Bauelement im Stoßfängerbereich von Kraftfahrzeugen, mit einem karosseriefesten Querträger (1), an dem ein im Querschnitt etwa U-förmiges Deformationselement (2) befestigt ist, das hinter einer relativ weichen Stoßfängerabdeckung positioniert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Deformationselement (2) über seine Länge zumindest teilweise mit etwa in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichteten Schlitzen (6) versehen ist, wobei die Schlitze (6) von am Querträger (1) befestigten, etwa horizontal verlaufenden Schenkeln (3a, 4a) des Deformationselementes (2) in ein etwa vertikal verlaufendes Basisblech (5) übergehen.
Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Randbereiche (3a, 4a) der Schenkel (3, 4) den Querträger (2) überlappen und an diesen befestigt sind.
Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Schlitze (6) von den Schenkeln (3, 4) des Deformationselementes (2) aus soweit in des Basisblech (5) erstrecken, dass ein quer verlaufender, nicht unterbrochener Mittelabschnitt (5a) gebildet ist.
Bauelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der nicht unterbrochene Mittelabschnitt (5a) in seiner Höhe einem bis zwei Drittel der Höhe (h) des vertikal verlaufenden Basisblechs (5) entspricht.
Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (6) in dem oberen und dem unteren Schenkel (3, 4) des Deformationselementes (2) zueinander versetzt liegen, so dass jeweils ein Schlitz (6) einem zwischen den Schlitzen (6) gebildeten Steg (7) des anderen Schenkels (3, 4) gegenüberliegt.
Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Schlitze (6) geringer als die Breite der benachbarten Stege (7) ausgebildet ist.
Bauelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Stege (7) zumindest das Zweifache der Breite der Schlitze (6) beträgt.
Bauelement nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (a) der Schlitze (6) im Bereich von 4 bis 10 mm und/oder die Breite (b) der Stege (7) im Bereich von 40 bis 60 mm liegen.
Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Basisblech (5) des Deformationselementes (2) mit gerundeten Übergängen (r) in die Schenkel (3, 4) übergeht.
Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das Deformationselement (2) aus einem dünnwandigen Blech gebildet ist.
Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Deformationselement (2) materialeinheitlich und einstückig durch einen Umformvorgang, etwa einem Biege- und/oder Tiefziehprozess, hergestellt ist.