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Die Erfindung betrifft ein Strukturelement eines Fahrzeugs zur Aufnahme axialer Kräfte, welches derart ausgebildet ist, dass es bei einer Deformation unter Faltenbildung deformiert, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung und vorteilhafte Verwendungen.
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Strukturelemente, welche zur Aufnahme axialer Kräfte ausgebildet sind und ein gezieltes Deformationsverhalten aufweisen, werden zur Energieabsorption, beispielsweise im Falle eines Unfalls, zur Absorption der Aufprallenergie verwendet, wobei über die Deformation des Strukturelements die Aufprallenergie absorbiert wird. Entsprechende Energieabsorptionselemente, welche unter Faltenbildung deformieren, sind aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus Kraftfahrzeugen bekannt, wobei irreversibel verformbare Systeme häufig als Crashboxen bezeichnet werden. Crashboxen werden in Fahrzeugen verwendet, um die Aufprallenergie im Falle eines Unfalles gezielt in Deformationsenergie umzuwandeln und andere Fahrzeugteile, beispielsweise Längsträger vor einer Deformation zu schützen. Crashboxen aus monolithischem Stahlblech haben sich aufgrund ihrer guten Energieabsorptionseigenschaften und der kostengünstigen Herstellweise durchgesetzt. Crashboxen haben zumeist die Form von geschlossenen Hohlprofilen und bestehen häufig aus Halbschalen, die aus monolithischen Stahlblechen hergestellt sind. Da große Deformationswege häufig nicht zur Verfügung stehen, aber gleichzeitig maximale Energieaufnahmevermögen gefordert werden, haben sich Blechdicken in Crashboxen durchgesetzt, welche im Bereich von 1,2 mm bis 3,0 mm liegen. Ein weiterer Gesichtspunkt stellt die Gleichmäßigkeit des Energieaufnahmevermögens in Abhängigkeit des Deformationsweges dar. Die Gleichmäßigkeit kann unter anderem von der Blechdicke abhängig sein und erfordert eine Mindestdicke, um nicht auszuknicken. Entsprechende Crashboxen respektive Strukturelemente sind daher hinsichtlich ihres Energieabsorptionsvermögens, der Gleichmäßigkeit der Deformationskraft in Bezug auf den Deformationsweg sowie bezüglich ihres Gewichts verbesserungswürdig.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 42 06 780 A1 ist darüber hinaus ein Deformationselement aus einem Verbundwerkstoff bekannt, welches derart ausgebildet ist, dass die Deformation durch einen Stülpvorgang eines rohrartigen Deformationsgliedes erfolgt. Um den Stülpvorgang zu gewährleisten, ist ein weiteres Bauteil notwendig, welches das Deformationsglied aufgrund einer Umfangsprofilierung radial nach außen aufweitet, sobald die auf das Deformationselement beaufschlagte Axialkraft einen vorgegebenen Wert überschreitet. Das bekannte Deformationselement aus dem Stand der Technik besteht daher mindestens aus zwei Bauteilen, aus dem Deformationsglied selbst und einem steifen Bauteil, welches den Stülpvorgang gewährleisten muss. Einerseits kann eine solche Anordnung von Bauteil und Deformationsglied nicht überall eingesetzt werden. Andererseits benötigt der Stülpvorgang zusätzlichen Raum und Deformationsweg, um größere Energien zu absorbieren. Dieser Raum bzw. dieser Weg steht im Fahrzeug häufig nicht zur Verfügung. Zudem sind diese Systeme teuer, knickanfällig und benötigen mehr Bauraum.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein möglichst einfaches, gattungsgemäßes Strukturelement eines Fahrzeugs zur Verfügung zu stellen, welches neben einem hohen Energieabsorptionsvermögen gleichzeitig einfach herstellbar und universell einsetzbar ist. Darüber hinaus soll ein einfaches Herstellverfahren sowie bevorzugte Verwendungen des Strukturelements vorgeschlagen werden.
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Gemäß einer ersten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die aufgezeigte Aufgabe für ein Strukturelement dadurch gelöst, dass das Strukturelement zumindest bereichsweise einen Verbundwerkstoff mit mindestens einer Kunststoffschicht und mindestens zwei Metallschichten aufweist. Als Metallschichten werden beispielsweise Schichten aus einer Aluminiumlegierung, Magnesiumlegierung oder einem Stahl bevorzugt. Grundsätzlich können aber auch andere Metallschichten eine Verwendung finden. Es hat sich herausgestellt, dass Strukturelemente, welche zur Aufnahme axialer Kräfte ausgebildet sind, und bei einer Deformation unter Faltenbildung deformieren, durch die erfindungsgemäße Verwendung eines Verbundwerkstoffs mit mindestens einer Kunststoffschicht und mindestens zwei Metallschichten durch eine sehr feine Faltenbildung deformieren und dabei sehr gleichmäßig hohe Energien absorbieren und in eine Deformation umwandeln können. Im Gegensatz zu dem aus dem Stand der Technik bekannten, einen Stülpvorgang zur Energieabsorption verwendenden Deformationselementen, hat sich herausgestellt, dass die Faltenbildung des Verbundwerkstoffes Vorteile gegenüber dem Stülpvorgang und gegenüber konventionellen monolithischen Strukturelementen bietet. Das den Stülpvorgang gewährleistendes Bauteil wird nicht mehr benötigt und darüber hinaus kann auf kleinerem Deformationsweg mehr Energie bei kleinerem Bauraum absorbiert werden. Das erfindungsgemäße Strukturelement kann dazu mit deutlich geringerem Gewicht als die bisher verwendeten und unter Faltenbildung deformierenden monolithischen Crashboxen hergestellt werden.
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Gemäß einer ersten Ausführungsform des Strukturelements weisen die metallischen Deckschichten aus Stahl eine Dicke von 0,1 mm bis 1,5 mm, vorzugsweise 0,1 mm bis 1,0 mm, besonders bevorzugt 0,1 mm bis 0,5 mm auf. Gemeinsam mit der zwischen den Metallschichten angeordneten Kunststoffschicht kann hieraus ein deutlicher Gewichtsvorteil gegenüber den bisherigen, monolithischen Strukturelementen erzielt werden. Darüber hinaus gewährleistet die Verwendung eines entsprechenden Verbundaufbaus ein vergrößertes Energieaufnahmevermögen bei geringerem Deformationsweg. Schließlich kann über den Verbundaufbau das gewünschte Deformationsverhalten, beispielsweise durch Wahl einer gegenüber den metallischen Deckschichten dickeren Kunststoffschicht gesteuert bzw. beeinflusst werden. Infolge einer höheren Biege- und Beulsteifigkeit wirkt sich die Verwendung dünner Deckschichten aus Metall positive auf den Deformationswiderstand und die Knickstabilität aus, so dass effektiv Energie durch Faltenbildung abgebaut werden kann. Eine einfache Verarbeitung bzw. Herstellung des Strukturelements kann dadurch erreicht werden, dass die Kunststoffschicht des Verbundwerkstoffs einen thermoplastischen Kunststoff aufweist. Vorzugsweise wird ein Polyamid, ein Polyethylen oder ein Blend aus Polyamid und Polyethylen verwendet. Thermoplastische Kunststoffe haben den Vorteil, dass diese beispielsweise zur Umformung, erwärmt werden können und dann einfach gemeinsam mit den Metallschichten umgeformt werden können. Darüber hinaus sind die angegebenen Kunststoffe Polyamid, Polyethylen oder ein Blend aus Polyamid und Polyethylen kostengünstig und gewährleisten bei Sandwichbauweise eine hohe Knicksicherheit bzw. Knicksteifigkeit des Strukturelements.
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Bevorzugt ist die Kunststoffschicht faserverstärkt, so dass das Energieaufnahmevermögen sowie die Steifigkeit des Strukturelements weiter gesteigert werden kann.
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Vorzugsweise bildet das Strukturelement zumindest einen Teil eines Längs- oder Querträgers eines Fahrzeugs, beispielsweise eines Kraftfahrzeugs. Strukturelemente, welche im vorderen oder hinteren Bereich des Längsträgers eines Fahrzeugs angeordnet sind, können hier zur Energieaufnahme, beispielsweise der Aufprallenergie im Falle eines Unfalls verwendet werden. Gleichzeitig kann ein verringertes Fahrzeuggewicht bei verbesserten Crasheigenschaften erreicht werden.
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Besonders bevorzugt wird das Strukturelement als Crashbox ausgebildet. Eine Crashbox ist üblicherweise zwischen dem Stoßfänger und den Längsträgern eventuell auch Querträgern angeordnet und dient dazu, bei geringen Aufprallenergien zuerst zu deformieren, so dass die Längsträger nicht deformiert werden. Das hohe Energieaufnahmevermögen der erfindungsgemäßen Strukturelemente ermöglicht einen besonders kurzen Deformationsweg bei gleichzeitigem Abbau hoher Aufprallenergien. Die Crashboxen können daher entsprechend geringe Längen aufweisen.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Strukturelements ist dieses als geschlossenes Hohlprofil ausgebildet und weist optional mindestens zwei Halbschalen auf, welche stoffschlüssig zum Hohlprofil verbunden sind. Geschlossene Hohlprofile können im Allgemeinen besonders hohe axiale Kräfte aufnehmen bzw. axial eingeleitete Kräfte in Deformationsenergie umwandeln. Durch die hohe Knickstabilität des Verbundwerkstoffs verhält sich das Bauteil auch bei ungleichmäßiger Belastung vorteilhaft. Der optionale Aufbau des erfindungsgemäßen Strukturelements aus zwei Halbschalen ermöglicht eine besonders einfache Herstellung des Strukturelements als geschlossenes Hohlprofil, wobei die stoffschlüssige Verbindung zum Hohlprofil durch Kleben, Schweißen oder Löten erfolgen kann. Denkbar sind allerdings auch kraft- und formschlüssige Verbindungen der Halbschalen.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Strukturelements kann das Energieabsorptionsvermögen dadurch gesteigert werden, dass der Verbundwerkstoff mindestens zwei Kunststoffschichten und mindestens drei die beiden Kunststoffschichten abdeckende Metallschichten vorgesehen sind.
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Durch die Verwendung von gegenüber der Kunststoffschicht dünneren metallischen Deckschichten kann das Deformations-Kraftniveau für einige Anwendungen nicht ausreichend hoch sein, so dass vorteilhaft beispielsweise mehrere Elmente/Profile nebeneinander gesetzt werden, beispielsweise bei einer Crashbox, die aus zwei nebeneinander gesetzten Profilen besteht.
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Besonders einfache Strukturelemente können dadurch bereitgestellt werden, dass die Halbschalen des Strukturelements durch mindestens ein Hutprofil und/oder ein flanschloses Kastenprofil bereitgestellt werden. Selbstverständlich sind auch andere Querschnittformen, beispielsweise halbkreisförmige Querschnitte und dergleichen möglich. Ein Hutprofil hat allerdings den Vorteil, dass dieses im Bereich der Flansche besonders einfach mit einem weiteren Hutprofil oder einem anderen flanschbehafteten Bauteil verbunden werden kann. Flanschlose Kastenprofile ergeben im Hinblick auf den zur Verfügung stehenden Bauraum Vorteile. Bei Hutprofilen kann beispielsweise zusätzlich vorgesehen sein, dass die Kanten zwischen Zarge und Bodenbereich verdickt sind, in dem dort die Kunststoffschichtdicke vergrößert ist. Hierdurch wird gleichzeitig eine Stabilisierung der Kanten des Hutprofils und ein höherer Deformationswiderstand erreicht.
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Eine weitere Steigerung des Energieaufnahmevermögens wird dadurch erreicht, dass zwischen den Halbschalen mindestens ein Stegblech oder eine weitere Halbschale vorgesehen ist. Stegbleche werden vorzugsweise dann angeordnet, sofern Hutprofile zur Bildung des Strukturelements verwendet worden sind. Die Stegbleche können dann auf einfache Weise zwischen zwei Hutprofilen angeordnet werden. Die Verwendung einer weiteren Halbschale bietet sich für den Fall an, dass zwei flanschlose, offene Kastenprofile zur Herstellung des Strukturelements verwendet worden sind. Die dritte Halbschale kann beispielsweise zwischen der ersten und der zweiten Halbschale angeordnet sein.
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Vorzugsweise weist mindestens eine der Kunststoffschichten des Verbundwerkstoffs eine größere Dicke als mindestens eine seiner Metallschichten auf. Hierdurch werden die Bleche möglichst weit entfernt von der neutralen Phase, der Sandwichmitte platziert, so dass eine hohe Beul- und Biegesteifigkeit erreicht wird. Die Kunststoffschicht, hat ein schubsteifes Materialverhalten und benötigt daher in Verbindung mit den metallischen Deckschichten besonders hohe Umformenergien, um Falten zu bilden. Besteht die Kunststoffschicht aus einem thermoplastischen Kunststoff, beispielsweise Polyethylen, Polyamid oder einem Blend beider Kunststoffe, weist diese gleichzeitig eine hohe Haftfestigkeit zur Deckschicht bzw. zu den Metallschichten auf, was die benötigten Umformenergien weiter steigert.
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Gemäß einer weiteren Lehre der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Strukturelements dadurch bereitgestellt, dass aus einem ebenen Verbundwerkstoff mit mindestens einer Kunststoffschicht und mindestens zwei Metallschichten Halbschalen geformt werden und zu einem geschlossenen Hohlprofil stoffschlüssig verbunden werden. Durch das einfache Herstellverfahren besteht die Möglichkeit, das Strukturelement ohne Weiteres an die spezifischen Anforderungen des Einsatzgebietes anzupassen, beispielsweise in den die Querschnittform der Halbschalen entsprechend angepasst werden können.
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Alternativ dazu besteht die Möglichkeit, die Halbschalen dadurch bereitzustellen, dass die Metallschichten in eine obere, optional mittlere oder untere Halbschalenform gebracht werden und der Zwischenraum zwischen den Halbschalen ausgeschäumt wird und die Halbschalen zu einem geschlossen Hohlprofil stoffschlüssig verbunden werden. Hier können beispielsweise als Schäume auch Aluminiumschaum aber auch ein Kunststoffschaum aus thermoplastischem oder duroplastischem Kunststoff eingesetzt werden. Auch ein komplettes Ausschäumen der Hohlstruktur kann zur weiteren Steigerung der Energieaufnahme führen, beispielsweise Aluminiumschaum. Hierdurch besteht eine weitere Möglichkeit eine Gewichtsersparnis zu erzielen. Diese ergibt sich selbstverständlich auch sofern ein ebener Verbundwerkstoff mit einer aufgeschäumten Kunststoffschicht verwendet wird.
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Schließlich wird die aufgezeigte Aufgabe gemäß einer weiteren Lehre der Erfindung durch die Verwendung eines Strukturelementes in einem Kraftfahrzeug oder in einem Schienenfahrzeug gelöst. Wie bereits ausgeführt, weisen die Strukturelemente besonders hohe Energieabsorptionsvermögen auf und benötigen aufgrund ihres Aufbaus sehr wenig Bauraum. Darüber hinaus weisen sie ein besonders geringes Gewicht auf und können zur Kraftstoffeinsparung genutzt werden.
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Dies gilt in besonderem Maße dann, wenn das Strukturelement gemäß einer weiteren Ausführungsform als Crashbox, Längs- oder Querträger eines Kraftfahrzeugs verwendet wird.
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Im Weiteren soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt
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1 in einer schematischen Schnittansicht den Verbundwerkstoff eines ersten Ausführungsbeispiels des Strukturelements,
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2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Verbundwerkstoffs des Strukturelements,
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3, 4, 5, 6, 7 fünf Ausführungsbeispiele eines Strukturelements in schematisch, perspektivischer Darstellung,
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8 in einer schematischen Schnittansicht die Deformation eines Ausführungsbeispiels unter Faltenbildung,
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9 ein Kraft-Verformungsweg-Diagramm von einem monolithischen Strukturelement und einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Strukturelements,
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10 in einer schematischen Draufsicht Längsträger, Querträger und Stoßfänger eines Kraftfahrzeugs und
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11 als weiteres Ausführungsbeispiel in einer perspektivischen Darstellung eine Crashbox eines Kraftfahrzeugs.
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Wie bereits ausgeführt bestehen erfindungsgemäße Strukturelemente zur Aufnahme axialer Kräfte bereichsweise aus einem Verbundwerkstoff 1, welcher eine Kunststoffschicht sowie zwei metallische Deckschichten 3, 4 aufweist. In einer schematischen Schnittansicht zeigt 1 einen solchen Verbundwerkstoff. Daneben besteht auch die Möglichkeit beispielsweise mehrere Metallschichten oder mehrere Kunststoffschichten zu verwenden, wie das Ausführungsbeispiel in 2 zeigt. Hier besteht der Verbundwerkstoff 1' aus zwei Kunststoffschichten 2, 2' sowie Metallschichten 3, 4, 5. Die Metallschichten 3, 4, 5, sowie die Kunststoffschichten 2 und 2' können angepasst an die Verwendung des Strukturelements ausgewählt werden. Beispielsweise können bei dem in 1 dargestellten Verbundwerkstoff die äußeren Deckschichten aus Metallschichten mit unterschiedlichen Blechdicken aus Stahl, beispielsweise aus einem 0,25 mm dicken und 0,6 mm dicken Stahlblech, und/oder aus unterschiedlichen Materialgüten bestehen. Selbstverständlich kommen auch andere Metalle, insbesondere Leichtmetalle in Frage. Die Kunststoffschicht 2 weist üblicherweise eine Dicke auf, so dass die neutrale Faser weit genug entfernt von den metallischen Deckschichten 3, 4 ist. Bei den genannten Blechdicken kann die Kunststoffschicht 2 beispielsweise eine Dicke von 0,4 mm aufweisen.
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Um das Umformverhalten zu verbessern, besteht die Kunststoffschicht 2 vorzugsweise aus einem Thermoplast, beispielsweise aus einem Polyethylen-Polyamid-Blend. Ein Polyethylen-Polyamid-Blend lässt sich nicht nur einfach zum Verbundwerkstoff verarbeiten, sondern gewährleistet auch gute Haftfestigkeit zur metallischen Deckschicht sowie ein schubsteifes Materialverhalten. Grundsätzlich kann eine Erhöhung des Energieabsorptionsvermögens durch eine Faserverstärkung der Kunststoffschicht erreicht werden. Denkbar ist daneben auch der Einsatz von duroplastischen Kunststoffen.
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Unterschiedliche Werkstoffe können abhängig von der Anwendung und dem gewünschten Deformationsverhalten auch in dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel eines für das Strukturelement verwendeten Verbundwerkstoffs benutzt werden.
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In Frage kommen unterschiedliche Kunststoffschichten aber auch unterschiedliche Blechdicke und Materialgüten bei den metallischen Schichten des Verbundwerkstoffes 1'. Die in den perspektivischen Darstellungen der 3 bis 7 gezeigten unterschiedlichen Strukturelementen können sowohl aus einem Verbundwerkstoff, wie er in 1 aber auch wie er in 2 dargestellt ist, hergestellt sein. Die einzelnen Schichten sind im Weiteren in den 3 bis 7 nicht dargestellt.
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Ein besonders einfaches, erfindungsgemäßes Strukturelement zeigt in perspektivischer Darstellung das Ausführungsbeispiel aus 3, wobei das Strukturelement aus zwei einfachen Halbschalen 6, 7 besteht, welche zu einem Kastenprofil miteinander stoffschlüssig verbunden sind. Es hat sich gezeigt, dass bereits diese einfache Form eines Kastenprofils durch Verwendung des Verbundwerkstoffs das gewünschte Deformationsverhalten unter Faltenbildung aufweist und eine deutliche Steigerung des Energieabsorptionsvermögens gewährleistet. Zusätzlich besitzt das in 3 dargestellte Strukturelement ein deutlich geringeres Gewicht als eine entsprechende monolithische Variante mit identischem Absorptionsvermögen.
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Eine Steigerung des Energieabsorptionsvermögens wird dadurch erreicht, dass eine dritte Halbschale 8 verwendet wird, um einen Mittelsteg in einem in 4 dargestellten, nächsten Ausführungsbeispiel des Strukturelements bereitzustellen. Die Verwendung von zwei einfachen Hutprofilen 9, 10 zur Bereitstellung eines nächsten Ausführungsbeispiels wird in 5 ebenfalls in perspektivischer, schematischer Darstellung gezeigt. Die beiden Hutprofile 9, 10 werden längs ihrer Flansche 9a und 10a mit einem weiteren Stegblech 11 stoffschlüssig und/oder formschlüssig verbunden. Als stoffschlüssige Verbindungstechniken können Kleben, Löten oder Schweißen verwendet werden. Für eine formschlüssige Verbindung kommen Verbindungen unter Verwendung von Befestigungsmitteln S in Frage, beispielsweise Schraub- oder Nietverbindungen, welche in 5 angedeutet sind. Das Stegblech 11 kann sowohl monolithisch, beispielsweise aus einem Stahlwerkstoff oder einem anderen Metall aber auch aus einem Verbundwerkstoff wie er in 1 oder 2 gezeigt ist, bestehen.
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Ein deutlich erhöhtes Energieabsorptionsvermögen und gleichzeitig eine besonders steife Variante des erfindungsgemäßen Strukturelements weist das in 6 dargestellte Ausführungsbeispiel auf. Hier werden jeweils zwei Hutprofile 12, 13, 14, 15, welche unterschiedlich breite Bodenbereiche aufweisen, derart angeordnet, dass diese über die Flanschbereiche und die entsprechenden Bodenbereiche miteinander stoffschlüssig und/oder formschlüssig, beispielsweise über Befestigungsmittel, miteinander verbunden sind. Durch die Verwendung von insgesamt vier hutförmigen Halbschalenprofilien zur Herstellung des Strukturelements können mit diesem Ausführungsbeispiel enorm große axiale Kräfte aufgenommen und in Deformationsenergie umgewandelt werden. Die entsprechenden Hutprofile 12, 13, 14, 15 sind in den Bodenbereichen 12a, 13a, 14a, 15a sowie in den Flanschbereichen 12b, 13b, 14b, 15b miteinander stoff- und/oder formschlüssig verbunden.
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In 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel, welches durch zwei trapezförmige Hutprofile bereitgestellt wird, dargestellt. Die trapezförmigen Hutprofile 16, 17 sind in ihren Flanschbereichen 16a, 17a stoffschlüssig und/oder formschlüssig miteinander verbunden. Um die Steifigkeit des in 7 dargestellten Ausführungsbeispiels eines Strukturelements zu erhöhen, sind die in Längsrichtung verlaufenden Kanten 16b, 16c, 17b, 17c bei der Herstellung der Hutprofile verdickt, so dass diese zu einer Steifigkeitserhöhung und höhere Energieabsorption führen. Wie auch in 6 ist in 7 eine formschlüssige Verbindung S zeichnerische in den Flanschbereichen angedeutet
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8 zeigt nun in einer schematischen Schnittansicht, wie die über die axiale Kraft F eingeleitete Energie bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eines Strukturelements unter Faltenbildung in Deformationsenergie umgewandelt wird. Die Falten, welche hier rund dargestellt sind, sind idealisiert dargestellt. Einen Vergleich der aufgewendeten Kraft in Abhängigkeit vom Verformungsweg bei einfachen Kastenprofilen zeigt das Diagramm aus 9. Die Kurve A zeigt dabei die benötigte Kraft und den entsprechenden Verformungsweg in Millimetern eines erfindungsgemäßen Strukturelements bestehend aus einem Verbundwerkstoff, wie er in 1 dargestellt ist. Die Kurve B zeigt das Kraftverformungsweg-Diagramm eines Strukturelements aus monolithischem Stahlblech. Die Fläche, welche die Kurve mit der Abszisse einschließt, entspricht der umgewandelten Verformungsenergie. Wie anhand der Kurve A feststellbar ist, schließt die Kurve A bei geringerem Verformungsweg von etwa 170 mm eine deutlich größere Fläche mit der Abszisse ein als Kurve B, welche einen Verformungsweg von etwa 180 mm zeigt. Das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Strukturelementes hat bei geringerem Platzbedarf, geringerem Gewicht auch ein deutlich besseres Energieabsorptionsvermögen.
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Hieraus ergeben sich für die erfindungsgemäßen Strukturelemente spezifische Anwendungsmöglichkeiten, welche beispielhaft in 10 und 11 dargestellt sind. 10 zeigt in einer sehr schematischen Darstellung zwei Längsträger 20, 21 und zwei Querträger 22, 23 einer Fahrzeugkarosserie, welche zudem die sehr schematisch dargestellten Stoßfänger 24 und 25 aufweist. Die Längsträger 20, 21 können bereichsweise oder auch vollständig aus dem erfindungsgemäßen Strukturelement bestehen. Einfache Kastenprofile aus dem in 1 dargestellten Verbundwerkstoff stellen bei geringerem Gewicht bereits ein verbessertes Deformationsverhalten zur Verfügung. Gleichzeitig besteht die Möglichkeit, dass auch die Querträger 22 oder 23 durch entsprechende Verbundwerkstoffe hergestellt werden und ebenfalls in Querrichtung ein verbessertes Deformationsverhalten z. B. beim Seitencrash zeigen. Prinzipiell können auch die in 4 bis 7 dargestellten Querschnittsformen bzw. Formen des erfindungsgemäßen Strukturelements Anwendung im Längsträger aber auch im Querträger eines Kraftfahrzeugs finden.
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11 zeigt nun in einer schematischen Darstellung die Verwendung eines Ausführungsbeispiels eines Strukturelements als Crashbox 26, welche beispielsweise auf einen Längsträger 21 im hinteren oder vorderen Teil des Kraftfahrzeugs aufgesetzt ist und zur Absorption von Aufprallenergie verwendet wird. Die Crashbox 26 wird dann mit der Stirnseite mit einem nicht dargestellten Stoßfänger verbunden. Im Falle eines Unfalls wird zunächst die Crashbox 26 deformiert und die Aufprallenergie absorbieren, ohne dass der Längsträger beschädigt wird. In diesem Fall kann die Crashbox 26 zur Reparatur auf einfache Weise ausgetauscht werden. Durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Strukturelements als Crashbox 26 kann das Fahrzeuggewicht bei verbesserten Crasheigenschaften reduziert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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