DE4307836A1 - Träger zur Energieabsorption bei quer zu seiner Längsrichtung erfolgenden Stößen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Träger gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Bevorzugte Einsatzfälle des erfindungsgemäßen Trägers sind seine Verwendung in Kraftfahrzeugen als Stoßfänger oder Kniebars. Derartige Einrichtung haben bekanntlich die Aufgabe, beim Aufprall des Fahrzeugs auf ein äußeres Hindernis bzw. beim Aufprall der Knie eines Fahrzeuginsassen auftretende gefährliche Verzögerungen durch Umsetzung von kinetischer Energie in Verfor­ mungsarbeit zu verringern. Auch eine Verwendung im Fahrzeugaufbau, z. B. als Schweller oder B-Säule, ist möglich.

Gattungsgemäße Träger zur Verwendung in Stoßstangen von Kraftfahr­ zeugen sind aus der DE-OS 33 42 332, B60R 19/04, und der EP 0 76 593 A2, B60R 19/18, in der Weise bekannt, daß die Ausbuchtungen pyramidenstumpfförmig, also mit vier im wesentlichen ebenen Flächen, geformt sind und die Böden der Ausbuchtungen mit der jeweils anderen Wand des Trägers fest verbunden sind. Dabei können ferner Hohlräume im Träger beispielsweise mit Kunststoff oder Flüssigkeit zur Erzielung eines gewünschten Verformungsverlaufs bei einem Crash ausgefüllt sein.

Als besonderer Vorteil der Verwendung derartiger pyramidenstumpf­ förmiger Ausbuchtungen wird die Tatsache angeführt, daß dadurch eine hohe Steife gegen horizontale und vertikale Kräfte erzielt wird. Wichtig für gattungsgemäße Träger ist jedoch eine möglichst knickfreie, definierte Verformung und damit verbunden eine definierte Energieumsetzung bei einem Unfall, und beim Stand der Technik ist eine definierte Verformung gerade infolge der aus vier Seitenwänden bestehenden Pyramidenstumpfform der Ausbuchtungen kaum erreichbar.

Der Erfindung liegt mithin die Aufgabe zugrunde, einen gattungsge­ mäßen Träger zu schaffen, der unter Wahrung der Vorteile des Stan­ des der Technik - insbesondere einfache Herstellung, bei Verwendung von Kunststoffen durch Blasformen - eine definierte, also vorher­ sehbare Verformung bei querverlaufenden Stößen und damit eine defi­ nierte Energieumsetzung sicherstellt.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kenn­ zeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs, vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche.

Erfindungsgemäß sind die definierten Ausbuchtungen also derart ausgelegte Kegelstümpfe, daß die Deformation nach dem Stülpprinzip erfolgt, bei dem die Ausbuchtungen gleichsam in den von ihnen umschlossenen Raum hinein zurückgestülpt werden. Dieses Stülp­ prinzip ist an sich bei Deformationselementen bekannt, die in Richtung ihrer Längsachse stoßbeaufschlagt sind; neu ist jedoch die Anwendung dieses Prinzips zur Gestaltung eines quer zu seiner Längsrichtung stoßbeaufschlagten und dabei Energie aufnehmenden Trägers.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden an­ hand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in einem Horizontalschnitt und

Fig. 2 in Stirnansicht ein erstes Ausführungsbeispiel,

Fig. 3 im unverformten Zustand und

Fig. 4 im deformierten Zustand den Querschnitt gemäß III-III in Fig. 1,

Fig. 5 im Ausgangszustand und

Fig. 6 im deformierten Zustand einen Querschnitt entspre­ chend Fig. 3 für ein weiteres Ausführungsbeispiel,

Fig. 7 einen Horizontalschnitt und

Fig. 8 eine Stirnansicht einer anderen Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 9 den Schnitt gemäß Fig. 7 nach erfolgter Deformation des Trägers.

Betrachtet man nun das in den Fig. 1 bis 4 dargestellte erste Ausführungsbeispiel, so liegt ein geschlossener Hohlträger 1 mit in diesem Zusammenhang interessierenden, sich in Stoßrichtung (Fig. 4:2) gegenüberliegenden Wänden 3 und 4 vor, von denen die Wand 4 mit in Richtung auf die Wand 3 weisenden, kegelstumpfförmigen Aus­ buchtungen 5 und 6 sowie weiteren entsprechenden, über ihre Länge verteilten Ausbuchtungen versehen ist. Die Böden 7 und 8 der Aus­ buchtungen 5 und 6 verlaufen parallel zur Wand 3 und dienen zur Ab­ stützung an derselben; sie können - müssen jedoch nicht - mit die­ ser verbunden sein, wie bei 9 und 10 angedeutet. Die Verbindung kann beispielsweise durch Punktschweißen hergestellt sein.

In den Fig. 1, 3 und 4 ist ferner ein quer zum Träger 1 verlau­ fender Stützträger 11, beispielsweise ein vorderer Längsträger eines Fahrzeugs, dargestellt, der koaxial zur der kegelstumpfför­ migen Ausbuchtung 6 verläuft und eine größere Weite als diese besitzt. Bei einem durch den Pfeil 2 in Fig. 4 symbolisierten Stoß vorgegebener Intensität erfolgt demgemäß eine Verformung des Trägers 1 in Stoßrichtung 2 unter Rückstülpen der kegelstumpf­ förmigen Ausbuchtung 6 in den Innenraum des Stützträgers 11 hinein. Die verformten Teile des Trägers 1 sind apostrophiert gekenn­ zeichnet.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Energieumsetzung durch entsprechende Gestaltung der Flanschverbindungen 12 und 13 zwischen Träger 1 einerseits und Stützträger 11 andererseits unter­ stützt. Durch Übergangsradien und "schwenkbare" Auslegung dieser Flanschverbindungen 12 und 13 ändern diese - siehe Fig. 4 - ihre Winkel gegen die Stoßrichtung, so daß sie nunmehr ihre bei 12′ und 13′ dargestellten Lagen einnehmen und zugleich die Stülpverformung der Ausbuchtung 6 unterstützen.

Auch die kegelstumpfförmige Ausbuchtung 5 (Fig. 1 und 2) wird bei entsprechender Beanspruchung nach Art der Ausbuchtung 6 ver­ formt.

Bisher war angenommen, daß nur eine der beiden Trägerwände Ausbuch­ tungen bildet. Die Fig. 5 und 6 zeigen Querschnitte durch einen Träger 20, dessen beide sich gegenüberliegende Wände 21 und 22 (bzw. im deformierten Zustand 21′ und 22′) mit aufeinander zu weisenden Ausbuchtungen 23 und 24 ausgestattet sind. An dieser Stelle sei eingefügt, daß die Ausbuchtungen durch entsprechende Formgebung der Trägerwände oder aber durch eingesetzte, aus einem anderen Material, wie Kunststoff, bestehende Teile gewonnen sein können. Die beiden ein koaxiales Paar bildenden Ausbuchtungen 23 und 24 haben in diesem Ausführungsbeispiel gleiche Dimensionen be­ sitzende Böden 25 und 26, die sich aufeinander abstützen, und die ggf. wiederum miteinander verbunden sein können. Mit 27 ist wiede­ rum ein Stützträger, beispielsweise ein Längsträger eines Kraft­ fahrzeugs, bezeichnet, der über Flanschverbindungen 28 und 29 den Träger 20 hält.

Bei einer durch den Pfeil 30 in Fig. 6 symbolisierten Stoßbe­ lastung erfolgt also eine Verformung des Trägers 20 in diesem Ausführungsbeispiel primär durch Rückstülpen der Ausbuchtung 24, die dann ihre bei 24′ angedeutete Form annimmt, in den Stützträger 27 hinein, wobei gleichzeitig wiederum eine Verformung der Flansch­ verbindungen 28 und 29 gemäß 28′ und 29′ eintritt. GGf. gleich­ zeitig oder in zeitlicher Aufeinanderfolge kann auch eine Ver­ formung der Ausbuchtung 23 im Sinne einer Verringerung ihrer Länge durch Rückstülpen erfolgen.

Wieder eine andere Ausführungsform der Erfindung zeigen die Fig. 7 und 8 in einem Horizontalschnitt und in einer Stirnansicht. Vom Träger 40 interessieren im Rahmen der Erfindung die beiden sich ge­ genüberstehenden Wände 41 und 42, von denen die Wand 42 sowohl im Bereich des Stützträgers 43 bei 44 als auch außerhalb des Bereichs desselben bei 45 mit in Richtung auf die andere Wand 41 weisenden kegelstumpfförmigen Ausbuchtungen versehen ist. Während jedoch die Ausbuchtung 44 am Ort des Stützträgers 43 bis zur Berührung mit der Wand 41 reicht, ist die Ausbuchtung 45 kürzer, da ihr die koaxiale Ausbuchtung 46 der anderen Wand 41 gegenübersteht. Wie aus Fig. 7 ersichtlich, ist die Querabmessung des Bodens 47 der Ausbuchtung 45 etwas größer als die entsprechende Abmessung des Boden 48 der Aus­ buchtung 46.

Dies hat gemäß Fig. 9 bei einer durch den Pfeil 49 und den Gegen­ stand 50 symbolisierten Stoßkraft im Bereich der Ausbuchtungen 45 und 46 zur Folge, daß die Ausbuchtung 46 bzw. - nach einer gewissen Deformation - 46′ der Ausbuchtung 45 durch Rückstülpen die bei 45′ in Fig. 9 angegebene verkürzte deformierte Gestalt gibt. Der Boden 48 der Ausnehmung 46 dringt also in den Boden 47 unter Verformung desselben ein.

Die Verhältnisse im Bereich des Stützträgers 43 bei einer Deforma­ tion wurden bereits anhand der Fig. 3 und 4 erläutert.

Mit der Erfindung ist also ein gattungsgemäßer Träger geschaffen, der bei einfacher Herstellung durch Stoßbelastungen definiert ver­ formbar ist.

Claims (6)

1. Träger der zur Energieabsorption bei Stößen, die in einer quer zu seiner Längsrichtung liegenden Stoßrichtung liegen, ausgebil­ det ist und zwei in Stoßrichtung mit Abstand aufeinanderfolgende Wände besitzt, von denen zumindest eine in Richtung auf die an­ dere Wand weisende Ausbuchtungen besitzt mit sich in Richtung auf die andere Wand verringerndem Querschnitt und zur anderen Wand zwecks Abstützung an dieser parallelen Böden, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbuchtungen (5, 6) die Form von Kegel­ stümpfen mit Energieabsorption durch Stülpverformung sicher­ stellenden Kegelwinkeln haben.

2. Träger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Wände (21, 22) paarweise mit ihren Böden (25, 26) einander gegenüber­ stehende, koaxiale kegelstumpfförmige Ausbuchtungen (23, 24) aufweisen

3. Träger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände (3, 4) im Bereich der Böden (7, 8) der Ausbuchtungen ver­ bunden (9, 10) sind.

4. Träger nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die sich gegenüber stehenden Böden (47, 48) unterschiedlich große Querschnitte haben.

5. Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Angriffsort eines hohlen, stirnseitig offenen Stützträ­ gers (11) zumindest die diesem benachbarten Wand (4) des Trägers (1) eine in Richtung auf die andere Wand (3) weisende kegel­ stumpfförmige Ausbuchtung (6) besitzt.

6. Träger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stütz­ träger (11) einen größeren Querschnitt als die ihm zugeordnete Ausbuchtung (6) besitzt und Flanschverbindungen (12, 13) zwischen Träger (1) und Stützträger (11) durch Änderung ihrer Neigung gegen die Stoßrichtung (2) an der Energieabsorption teilnehmen.