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DE102011052770A1 - Fahrzeugstoßfängeranordnung sowie Verfahren zum Absorbieren von auf einen Stoßfänger eines Fahrzeuges wirkenden Aufprallenergie - Google Patents

Fahrzeugstoßfängeranordnung sowie Verfahren zum Absorbieren von auf einen Stoßfänger eines Fahrzeuges wirkenden Aufprallenergie Download PDF

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DE102011052770A1
DE102011052770A1 DE201110052770 DE102011052770A DE102011052770A1 DE 102011052770 A1 DE102011052770 A1 DE 102011052770A1 DE 201110052770 DE201110052770 DE 201110052770 DE 102011052770 A DE102011052770 A DE 102011052770A DE 102011052770 A1 DE102011052770 A1 DE 102011052770A1
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energy
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DE201110052770
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Marco Töller
Christian Lenkenhoff
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Kirchhoff Automotive Deutschland GmbH
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Kirchhoff Automotive Deutschland GmbH
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Publication date
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    • B60R19/02Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects
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    • B60R19/26Arrangements for mounting bumpers on vehicles comprising yieldable mounting means
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Abstract

Beschrieben ist eine Fahrzeugstoßfängeranordnung 1. Diese umfasst einen Stoßfänger und zumindest zwei mit Abstand zueinander angeordnete, an die Rückseite des Stoßfängers angeschlossene und sich mit ihrem ersten Ende daran abstützende Energieabsorptionsbauteile 3 mit einer quer zur Längserstreckung des Stoßfängers ausgerichteten Energieabsorptionswirkrichtung. Die Energieabsorptionsbauteile 3 sind mit ihrem von dem Stoßfänger wegweisenden Ende zum Abstützen an einem Chassisteil des Fahrzeugs vorgesehen. Besonderes Kennzeichen dieser Fahrzeugstoßfängeranordnung ist, dass die Energieabsorptionsbauteile 3 dergestalt ausgebildet oder dergestalt angeschlossen sind, dass in einer ersten Phase eines Energieabsorptionsvorganges die zu absorbierende Energie nur in einen Teilbereich der Querschnittsfläche eingeleitet wird, wobei sich die für die Energieabsorption wirksame Querschnittsfläche bei anhaltender Krafteinleitung bis zum Erreichen der maximalen Querschnittsfläche zunehmend vergrößert. Beschrieben ist ferner ein Verfahren zum Absorbieren von auf einen Stoßfänger eines Fahrzeuges wirkender Aufprallenergie durch zwischen dem Stoßfänger und dem Fahrzeugchassis angeordnete Energieabsorptionsbauteile 3, die zum Zwecke einer Energieabsorption in Richtung ihrer Längsachse zusammengefaltet werden. Bei diesem Verfahren wird zu Beginn eines Energieabsorptionsvorganges die in das Energieabsorptionsbauteil 3 eingeleitete Kraft über einen Teilbereich seiner Querschnittsfläche in dieses eingeleitet. Bei anhaltender Krafteinleitung wird die Krafteinleitungsfläche des Energieabsorptionsbauteils 3 bis zum Erreichen der maximalen Querschnittsfläche vergrößert.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugstoßfängeranordnung mit einem Stoßfänger und zumindest zwei mit Abstand zueinander angeordneten, an die Rückseite des Stoßfängers angeschlossenen, sich mit einem ersten Ende daran abstützenden Energieabsorptionsbauteilen mit einer quer zur Längserstreckung des Stoßfängers (y-Achse) ausgerichteten Absorptionswirkrichtung (x-Richtung), welche mit ihrem von dem Stoßfänger wegweisenden Ende zum Abstützen an ein Chassisteil eines Fahrzeuges vorgesehen sind. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Absorbieren von auf einen Stoßfänger eines Fahrzeuges wirkender Aufprallenergie durch zwischen dem Stoßfänger und dem Fahrzeugchassis angeordnete Energieabsorptionsbauteile, die zum Zwecke einer Energieabsorption in Richtung ihrer Längsachse zusammengefaltet werden.
  • Zum Absorbieren von kinetischer Energie, die auf den Stoßfänger eines Fahrzeuges im Falle eines Unfalls insbesondere im Low-Speed-Bereich wirkt, werden Energieabsorptionsbauteile – sogenannte Crashboxen – zwischen dem Stoßfänger und dem Chassis eines Fahrzeuges angeordnet. Typischerweise sind derartige Energieabsorptionsbauteile an die dem Chassis zugehörigen Fahrzeuglängsträger angeschlossen. Energieabsorptionsbauteile dieser Art sind aus Metall oder einem Verbundwerkstoff gefertigt beispielsweise aus Stahlblech gefertigte kastenförmige Bauteile. Eingesetzt werden auch Aluminiumextrusionsprofile. Zum Zwecke einer Energieabsorption werden diese Energieabsorptionsbauteile in Richtung ihrer Längsachse ziehharmonikaähnlich bzw. nach Art eines Balges zusammengefaltet, durch welchen Umformprozess die Aufprallenergie absorbiert wird. Aufgrund des Stauchvorganges, bei welchem diese Bauteile in der vorbeschriebenen Weise zusammengefaltet werden, erfolgt zugleich eine Verzögerung des Aufpralls in das Chassis des Fahrzeuges. Bei diesen Fahrzeugstoßfängeranordnungen sind die Ebenen der vorderen Endstirnflächen des Energieabsorptionsbauteils entweder entsprechend der Krafteinleitung des AZT Strukturtest, also im Winkel von 10° zur y-z-Ebene um die x-Achse, oder in Richtung der y-z-Achse angeordnet (AZT: Allianz Zentrum für Technik).
  • Es hat sich gezeigt, dass zum Ingangsetzen des Faltprozesses für die Zwecke einer Energieabsorption zunächst eine Kraftspitze – ein sogenannter Anfangspeak – überwunden werden muss. Ist die Kraftspitze, mit der ein erster Umformprozess eingeleitet wird, überwunden, setzt sich der Faltvorgang des Energieabsorptionsbauteils mit bereits deutlich geringerer Krafteinleitung fort. Bei einem Energieabsorptionsbauteil aus einer Aluminiumlegierung kann der Anfangspeak 30 bis 40 Prozent über der Höhe der für das Fortlaufenlassen des Faltvorganges notwendigen Kraft liegen. Ein solches Energieabsorptionsbauteil ist hinsichtlich seiner Energieabsorption dergestalt auszulegen, dass die Gefahr einer bleibenden Verformung des Chassisteils, also beispielsweise des Längsträgers, an das das Energieabsorptionsbauteil angeschlossen ist, erst eintritt, wenn das Energieabsorptionsbauteil auf Block zusammengefaltet worden ist, mithin seine Eigenschaft als Energieabsorptionsbauteil verloren hat. Aus diesem Grunde muss die Höhe des Anfangspeaks zum Ingangsetzen der Energieabsorption eines solchen Bauteils unterhalb derjenigen Kraft liegen, bei der eine bleibende Verformung des Chassisteils einsetzt bzw. zu befürchten ist, an das das bzw. die Energieabsorptionsbauteile angeschlossen sind. Damit wird die mögliche Energieaufnahme bei der Konzeption eines solchen Energieabsorptionsbauteils maßgeblich durch die Höhe des Anfangspeaks, also: Durch die Höhe der zum Ingangsetzen des Energieabsorptionsprozesses notwendigen Kraft bestimmt.
  • Um diesem Nachteil zu begegnen, sind Energieabsorptionsbauteile der genannten Art entwickelt worden, in die Schwächungen eingebracht worden sind, beispielsweise durch Einprägen vorgegebener Knick- bzw. Faltlinien oder durch Einbringen von Löchern. Zwar kann mit derartigen Maßnahmen die Höhe des Anfangspeaks reduziert werden, doch dies erfordert zusätzliche kostenintensive Arbeitsschritte. Daher besteht der Wunsch, derartige Energieabsorptionsbauteile im Hinblick auf die angesprochene Problematik weiter zu verbessern. Überdies wäre es wünschenswert, wenn die Länge eines solchen Energieabsorptionsbauteils möglichst gering gehalten werden kann. Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine Fahrzeugstoßfängeranordnung sowie ein Verfahren der eingangs genannten Art dergestalt weiterzubilden, dass dem vorstehend genannten Wunsche zumindest teilweise Rechnung getragen wird.
  • Gelöst wird diese Aufgabe zum einen durch eine eingangs genannte, gattungsgemäße Fahrzeugstoßfängeranordnung, bei der die Energieabsorptionsbauteile dergestalt ausgebildet oder dergestalt angeschlossen sind, dass in einer ersten Phase eines Energieabsorptionsvorganges die zu absorbierende Energie nur in einen Teilbereich der Querschnittsfläche des Energieabsorptionsbauteils eingeleitet wird, wobei sich die für die Energieabsorption wirksame Querschnittsfläche bei anhaltender Krafteinleitung bis zum Erreichen der maximalen Querschnittsfläche des Energieabsorptionsbauteils zunehmend vergrößert.
  • Gelöst wird diese Aufgabe ferner durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, bei dem zu Beginn eines Energieabsorptionsvorganges die in das Energieabsorptionsbauteil eingeleitete Kraft nur über einen Teilbereich seiner Querschnittsfläche in dieses eingeleitet wird und bei anhaltender Krafteinleitung die Krafteinleitungsfläche des Energieabsorptionsbauteils bis zum Erreichen der maximalen Querschnittsfläche des Energieabsorptionsbauteils vergrößert wird.
  • Bei einer solchen Fahrzeugstoßfängeranordnung – entsprechendes gilt für das vorbeschriebene Verfahren – steht im Vordergrund, dass die zu absorbierende Energie in das Energieabsorptionsbauteil zu Beginn eines Energieabsorptionsvorganges nur über einen Teil der Querschnittsfläche in das Energieabsorptionsbauteil eingeleitet wird. Auf diese Weise erfolgt eine Konzentration der das Energieabsorptionsbauteil beaufschlagenden Kraft im Falle eines auf den Stoßfänger wirkenden Aufpralls auf den hierzu vorgesehenen Stirnflächenbereich des Energieabsorptionsbauteils. Da diese Fläche nur ein Bruchteil der Gesamtquerschnittsfläche des Energieabsorptionsbauteils ist, wird die anliegende Kraft auf diesen Bereich konzentriert und kann sodann einen Energieabsorptionsprozess, zunächst beschränkt auf diesen Teilquerschnittsbereich durch Beginn eines Faltvorganges auslösen. Durch entsprechende Auslegung des Energieabsorptionsbauteils, das heißt insbesondere seines Materiales, seiner Querschnittsgeometrie und der Bemessung des Anteiles der Querschnittsfläche für eine erste Krafteinleitung zum Ingangsetzen des Energieabsorptionsprozesses kann die Ausbildung eines Anfangspeakes so gut wie gänzlich vermieden werden. Erreicht werden kann dieses beispielsweise mit einem Energieabsorptionsbauteil mit einer stoßfängerseitig schrägen Stirnfläche, die in der Stoßfängeranordnung winklig zu der Orthogonalen zur Krafteinleitungsrichtung angeordnet ist. Erreicht werden kann dieses auch durch Anordnen von Energieeinleitungsböcken an der Rückseite des Stoßfängers, an dem oder an denen sich ein Energieabsorptionsbauteil nur mit einem Bruchteil seiner Querschnittsfläche abstützt. Somit ist es zum Erreichen des gewünschten Zieles bei diesem Konzept nicht notwendig, ein Energieabsorptionsbauteil aufwendigen und damit kostenträchtigen Nachbearbeitungsprozessen zu unterwerfen.
  • Ein solches Energeiabsorptionsbauteil ist typischerweise aus Metall oder einem Verbundwerkstoff gefertigt.
  • Durch die vorbeschriebene Kraftkonzentration kann bei gleicher Energieabsorptionskapazität wie ein herkömmliches Energieabsorptionsbauteil ein erfindungsgemäßes Energieabsorptionsbauteil kürzer ausgeführt werden als ein solches, welches zu seiner Schwächung entsprechende Durchbrechungen aufweist.
  • Es war überraschend festzustellen, dass mit dem beschriebenen Konzept der Kraftkonzentration etwa in die krafteinleitungsseitige Stirnfläche des Energieabsorptionsbauteils den Anforderungen nicht nur genügt wird, sondern diese sogar übertroffen werden konnten. Es wird angenommen, dass diese Beschreibungen erstmals im Zusammenhang mit der Absorption von kinetischer Energie bei einer Fahrzeugstoßfängeranordnung beschreiben, zur Vermeidung eines Anfangspeaks bzw. zu seiner zumindest erheblichen Reduzierung die in das Energieabsorptionsbauteil einzuleitende Kraft zu Beginn des Energieabsorptionsvorganges auf einen Teilbereich der maximal für die Energieabsorption wirksamen Querschnittsfläche des Energieabsorptionsbauteils zu konzentrieren.
  • Bei den in Rede stehenden Energieabsorptionsbauteilen handelt es sich typischerweise um kastenförmige Hohlkammerprofile. In Abhängigkeit von der Raumlage der Ebene der Stirnfläche des Energieabsorptionsbauteils kann die anliegende Kraft auf eine Kammerwand oder auch auf eine Kante bzw. einen Kantenbereich konzentriert werden.
  • Ist der Energieabsorptionsprozess durch Anlegen eines ersten beginnenden Faltprozesses initiiert, wird bei anhaltender Krafteinleitung die mit der Kraft beaufschlagte Querschnittsfläche des Energieabsorptionsbauteils zunehmend größer, so lange bis die anliegende Kraft über die gesamte Querschnittsfläche des Energieabsorptionsbauteils verteilt in dieses eingeleitet wird.
  • Bei einer winkligen Ausrichtung der stoßfängerseitigen Endebene des Energieabsorptionsbauteils, wie vorbeschrieben, wird eine winklige Anordnung von 1° bis 8°, typischerweise von 3° bis 6° und insbesondere von 4° zur orthogonal zu der Krafteinleitungsrichtung liegenden Ebene bzw. zu der Anprallebene des AZT-Strukturtests als ausreichend angesehen. Es versteht sich, dass die Wahl dieses Winkels die Länge des Energieabsorptionsbauteils beeinflusst. Aus diesem Grunde wird man diesen Winkel möglichst klein auswählen.
  • Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
  • 1: eine schematisierte Darstellung einer Fahrzeugstoßfängeranordnung in einer Querschnittsdarstellung,
  • 2: die Anordnung der 1 zu Beginn einer Krafteinleitung,
  • 3: ein Kraft-Weg-Diagramm zum Darstellen der für die Verformung von Energieabsorptionsbauteilen benötigten Kraft,
  • 4: eine schematisierte perspektivische Darstellung der Stoßfängeranordnung der 2,
  • 4a: eine realitätsnähere Seitenansicht der Stoßfängeranordnung der 1,
  • 5: eine schematisierte perspektivische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Stoßfängeranordnung,
  • 5a: eine perspektivische realitätsnähere Darstellung der Fahrzeugstoßfängeranordnung des Ausführungsbeispiels der 5 und
  • 6: eine schematisierte Darstellung entsprechend denjenigen der 3 und 4, darstellend den Beginn eines Energieabsorptionsvorganges.
  • 1 zeigt eine Fahrzeugstoßfängeranordnung 1. 1 zeigt die Stoßfängeranordnung 1 mit einem Stoßfängerquerträger 2. Der Stoßfängerquerträger 2 ist ohne der typischen, in Querrichtung verlaufenden Versteifungsprofilierung dargestellt und bildet somit die Rückseite des Stoßfängers, an der mit Abstand in Richtung zum Fahrzeug (x-Richtung) zwei Energieabsorptionsbauteile 3 angeordnet sind. In der Querschnittsdarstellung ist in 1 nur ein Energieabsorptionsbauteil 3 erkennbar. Die Darstellungsebene der 1 ist mit den Koordinaten angegeben. Die Energieabsorptionsbauteile 3 verbinden den Stoßfängerquerträger 2 mit dem Chassis des Fahrzeuges, wobei bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Energieabsorptionsbauteile 3 an jeweils einen Längsträger des Chassis angeschlossen sind. In 1 ist eine Verbindungsplatte (Baseplate) zur Anbindung an den Längsträger, an das Energieabsorptionsbauteil 3 angeschlossen, mit dem Bezugszeichen 4 gekennzeichnet.
  • Bei dem Energieabsorptionsbauteil 3 des dargestellten Ausführungsbeispiels handelt es sich um ein Profil aus einem Metall aus einer zur Ausbildung eines Energieabsorptionsbauteils – einer sogenannten Crashbox – geeigneten Materialvariante, beispielsweise einer geeigneten Aluminiumlegierung. Das Energieabsorptionsbauteil 3 verfügt über eine erste Stirnfläche 5, die zum Stoßfängerträger 2 weist und sich an der Rückseite 6 daran abstützt. In nicht näher dargestellter Art und Weise ist das Energieabsorptionsbauteil 3 mechanisch mit dem Stoßfängerträger 2 verbunden.
  • Zusätzlich ist eine Barriere 7 gemäß dem AZT Strukturtest dargestellt. Der Stoßfängerquerträger 2 liegt mit einem Teilbereich seiner Vorderseite daran zum Darstellen einer Krafteinleitung in das Energieabsorptionsbauteil 3 bei einem Aufprall an.
  • Von Besonderheit bei dem Energieabsorptionsbauteil 3 ist, dass in dieses (an seiner Stirnfläche 5) zu Beginn einer Aufprallenergieaufnahme nur bereichsweise – bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel an seiner unteren, in y-Richtung verlaufenden Kante die Kraft des Anpralls in das Energieabsorptionsbauteil 3 eingeleitet wird. Die hintere Stirnfläche 9 des Energieabsorptionsbauteils 3 stützt sich chassisseitig an der Verbindungsplatte 4 ab, die wiederum in nicht näher dargstellter Art und Weise an dem Längsträger befestigt ist. Die Anbindung des Energieabsorptionsbauteils 3 an die Verbindungsplatte 4 ist in den Figuren nicht dargestellt.
  • Aufgrund der nur bereichsweisen Einleitung von Aufprallenergie in das Energieabsorptionsbauteils 3 wird bei einem Aufprall – durch den Blockpfeil in 2 dargestellt – die auf das Energieabsorptionsbauteil 3 einwirkende Kraft in einer ersten Phase der Einleitung der Aufprallenergie auf seine in 2 untere Wand 8 konzentriert. Mithin unterliegen zunächst nur die Wand 8 des Energieabsorptionsbauteils 3 bzw. auch die angrenzenden Bereiche einer Deformation, bevor mit zunehmender Krafteinleitung in das Energieabsorptionsbauteil 3 die weiteren Wandabschnitte in den Energieabsorptionsprozess eingebunden werden, bis die Aufprallenergie in die gesamte Querschnittsfläche des Energieabsorptionsbauteils 3 eingeleitet wird. Infolge der Energieabsorption faltet sich das Energieabsorptionsbauteil 3 balgartig zusammen. In 2 ist der Beginn einer Energieabsorption durch Faltenbildung im Bereich der Wand 8 erkennbar. Infolge der Kraftkonzentration auf die Stirnfläche der Wand 8 kann der Faltprozess und damit die Energieabsorption initiiert werden, ohne dass ein nennenswerter Anfangspeak überwunden werden muss. Vielmehr ist das Energieabsorptionsbauteil 3 dergestalt ausgelegt, dass die zum Durchführen des Umformvorganges notwendige Kraft über die Längserstreckung des Energieabsorptionsbauteils 3 weitestgehend gleich bleibt. Dadurch ist es möglich, das Energieabsorptionsbauteil 3 so auszulegen, dass die für die Energieabsorption notwendige Kraft über die gesamte Länge des Energieabsorptionsbauteils 3 so groß sein kann, dass das Lastniveau des Längsträgers nicht überschritten wird.
  • 3 zeigt in einer Gegenüberstellung drei Kraft-Weg-Kurven, wobei diejenige des vorbeschriebenen Ausführungsbeispiels die Kurve mit durchgezogener Strichführung ist. Das Lastniveau des Längsträgers liegt in diesem Beispiel bei etwa 130 kN. Der Energieabsorptionsvorgang beginnt bei dem Energieabsorptionsbauteil 3 bei etwa 120 kN und bleibt wie aus 3 ersichtlich unterhalb dieses Wertes und auf einem weitgehend einheitlichen Kraftniveau.
  • Der Kraft-Weg-Kurve des Energieabsorptionsbauteils 3 ist in 3 eine entsprechende Kurve eines herkömmlichen Energieabsorptionsbauteils gegenübergestellt (punktierte Linienführung). Dieses herkömmliche Energieabsorptionsbauteil ist mit Ausnahme der Ausführung der schrägen Stirnfläche 5 baugleich mit dem Energieabsorptionsbauteil 3. Die Gegenüberstellung macht deutlich, dass das Energieaufnahmeniveau bei diesem herkömmlichen Energieabsorptionsbauteil, nachdem der Anfangspeak überwunden worden ist, deutlich unter demjenigen des optimierten Energieabsorptionsbauteils 3 liegt, da durch dessen gekippte Stirnfläche der Anfangspuls nahezu verschwindet und bei gleicher Maximalkraft auf den Längsträger das allgemeine Lastniveau des Energieabsorbtionsbauteils 3 durch eine Aufdickung der Wandstärke heraufgesetzt werden kann. Hieraus erschließt sich der weitere Vorteil des Energieabsorptionsbauteils 3, namentlich, dass dieses zum Absorbieren derselben Energie kürzer ausgestaltet sein kann, was Vorteile in der Gesamtfahrzeugkonzeptionierung mit sich bringt. Dieser Vorteil kann auch bei einer nicht notwendigen oder gewünschten Verkürzung des Energieabsorptionsbauteils genutzt werden, in dem die Wandstärken des Energieabsorptionsbauteils gegenüber Herkömmlichen reduziert sein können. Entsprechend geringer ist auch der notwendige Materialeinsatz. Strichpunktiert ist in dem Diagramm der 3 ein weiteres Energieabsorptionsbauteil gemäß der beanspruchten Erfindung eingezeichnet. Dieses ist hinsichtlich seiner Energieabsorptionskapazität nicht optimiert. Daher verläuft die Kurve der Energieabsorption etwa auf dem Niveau der Kurve des herkömmlichen Energieabsorptionsbauteils, nachdem deren Anfangspeak überwunden worden ist. Deutlich erkennbar ist auch bei dieser Kurve, dass kein, zumindest kein nennenswerter Anfangspeak vorhanden ist. Bei dem Energieabsorptionsbauteil 3, das in dem Diagramm als optimierte schräge Crashbox bezeichnet ist, sind zur Optimierung der Energieabsorptionskapazität die Wandstärken etwas stärker ausgelegt, um das dargestellte hohe Energieabsorptionsniveau über die gesamte Länge des Energieabsorptionsbauteils in x-Richtung zu erhalten.
  • 4 zeigt das Energieabsorptionsbauteil 3 in einer schematisierten perspektivischen Ansicht mit einer Andeutung des Beginns der Faltenbildung, erkennbar an der an die Wand 8 grenzenden Seitenwand 10. Die Faltenbildung ist lediglich schematisiert gezeigt und soll erläutern, dass eine Faltenbildung in der Wand 8 und den daran angrenzenden Seitenwänden 10 des Energieabsorptionsbauteils 3 beginnt. Die Faltenbildung bzw. der Umformprozess setzt sich in x-Richtung – Längsrichtung des Energieabsorptionsbauteils 3 – fort und bindet bei anhaltender Krafteinleitung sukzessive einen größer werdenden Querschnittsanteil des Energieabsorptionsträgers 3 ein bis die gesamte Querschnittsfläche in den Energieabsorptionsvorgang eingebunden ist.
  • 4 zeigt, dass es sich bei dem Energieabsorptionsbauteil 3 des dargestellten Ausführungsbeispiels um ein einkammeriges Hohlkammerprofil handelt. Es versteht sich, dass die dargestellte Auslegung des Energieabsorptionsbauteils 3 beispielhaft ist und auch dieses auch mehrkammerig ausgeführt sein kann. 4a zeigt in einer realitätsnäheren Darstellung die Stoßfängeranordnung 1 mit dem Energieabsorptionsbauteil 3, angeschlossen an den Stoßfängerquerträger 2.
  • 5 zeigt ein weiteres Energieabsorptionsbauteil 3.1. Das Energieabsorptionsbauteil 3.1 unterscheidet sich von einem herkömmlichen Energieabsorptionsbauteil nicht und verfügt daher über zueinander parallele Stirnflächen, also: Um Stirnflächen, die orthogonal zur absorbierenden Kraft angeordnet sind. Um eine Krafteinleitung in einen Teilbereich der Querschnittsfläche des Energieabsorptionsbauteils 3.1 zu Beginn eines Energieabsorptionsvorganges zu beschränken, ist bei dieser Ausgestaltung vorgesehen, den Stoßfängerquerträger 2.1 an seiner Rückseite mit Energieeinleitungsgeometrien 12, vorzugsweise durch Energieeinleitungsverprägungen zu versehen, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Böcke ausgeführt sind. Die zu dem Stoßfängerquerträger 2.1 weisende Stirnfläche des Energieabsorptionsbauteils 1.1 stützt sich auf den Energieeinleitungsgeometrien 12 ab, die – wie aus 5 erkennbar – nur mit einem Teilbereich der Gesamtquerschnittsfläche der Stirnfläche in Kontakt stehen. Damit erfolgt die gewünschte Kraftkonzentrierung einer auf den Stoßfänger bzw. den Stoßfängerquerträger 2.1 wirkenden Aufprallkraft und Einleitung derselben in das Energieabsorptionsbauteil 3.1 über die Energieeinleitungsgeometrien 12. Die Stoßfängeranordnung 1.1 des Ausführungsbeispiels 5 arbeitet somit nach demselben Prinzip wie die Stoßfängeranordnung 1 des Ausführungsbeispiels der vorangegangenen Figuren. Schematisiert sind in 5 diejenigen Teilbereiche gekennzeichnet, in denen der Energieabsorptionsvorgang beginnt.
  • Deutlich wird, dass dieser nur in Teilabschnitten der Seitenwände 10.1 zu Beginn eines Energieabsorptionsvorganges stattfindet, und zwar solange, bis sich die Energieeinleitungsgeometrien 12 in die Stirnflächen der Seitenwände 10 so weit eingedrückt haben, dass die Wände 8.1, 11 mit ihren Stirnflächen an den an die Energieeinleitungsgeometrien 12 grenzenden Vertiefungen 13 anliegen.
  • 5a zeigt in einer realitätsnäheren Darstellung die Stoßfängeranordnung 1.1 nach Beginn eines Energieabsorptionsvorganges, etwa zum Zeitpunkt, in dem die in das Energieabsorptionsbauteil 3.1 eingeleitete Kraft über die gesamte zum Stoßfängerquerträger 2.1 weisende Stirnfläche in dieses eingeleitet wird.
  • 6 zeigt zum Vergleich mit den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen der beanspruchten Erfindung eine Fahrzeugstoßfängeranordnung gemäß dem Stand der Technik, bei der die Einleitung der Aufprallenergie von Anfang an über die gesamte Stirnfläche des Energieabsorptionsbauteils in dieses eingeleitet wird. Wie bereits vorstehend zum Stand der Technik beschrieben, beginnt der Energieabsorptionsprozess (Beginn der Faltenbildung) erst nach einem kraftmäßig hohen Anfangspeak, so wie dieses in 3 durch die gepunktet dargestellte Kurve gezeigt ist.
  • Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben worden. Die Erfindung kann auch auf andere Weise ausgeführt werden, welche weiteren Ausgestaltungen sich für einen Fachmann ohne den Umfang der geltenden Ansprüche zu verlassen, ohne weiteres ergeben. So ist es beispielsweise prinzipiell möglich, die beschriebenen Mechanismen auch der zum Längsträger weisenden Stirnfläche des jeweiligen Energieabsorptionsbauteils zuzuordnen. Auch ist eine Kombination der vorbeschriebenen Maßnahmen – winklig zur Wirkebene angeordnete Stirnfläche sowie das Vorsehen von Energieeinleitungsverprägungen bzw. Energieeinleitungsgeometrien – möglich. Eine Krafteinleitung kann auch gestuft, beispielsweise unter Verwendung von Energieeinleitungsgeometrien unterschiedlicher Höhe erfolgen. Bei einer solchen Ausgestaltung könnte die Höhe der oberen Energieeinleitungsgeometrie 12 des Ausführungsbeispiels der 5 größer sein als diejenige des unteren oder umgekehrt. Zudem versteht es sich, dass im Unterschied zu den beschriebenen Ausführungsbeispielen der Stoßfänger auch einstückig ausgeführt sein kann und der Anschluss an das Chassis auch an anderer Stelle und nicht notwendiger Weise an den Längsträgern vorgesehen sein kann.
  • Bezugszeichenliste
  • 1, 1.1
    Fahrzeugstoßfängeranordnung
    2, 2.1
    Stoßfängerquerträger
    3, 3.1
    Energieabsorptionsbauteil
    4
    Verbindungsplatte (Baseplate)
    5
    Stirnfläche
    6
    Rückseite
    7, 7.1
    Barriere
    8, 8.1
    Wand
    9
    Stirnfläche
    10
    Seitenwand
    11
    Wand
    12
    Energieeinleitungsgeometrie
    13
    Vertiefung

Claims (8)

  1. Fahrzeugstoßfängeranordnung mit einem Stoßfänger und zumindest zwei mit Abstand zueinander angeordneten, an die Rückseite des Stoßfängers angeschlossenen, sich mit einem ersten Ende daran abstützenden Energieabsorptionsbauteilen (3, 3.1) mit einer quer zur Längserstreckung (y-Achse) des Stoßfängers ausgerichteten Absorptionswirkrichtung (x-Richtung), welche Energieabsorptionsbauteile (3, 3.1) mit ihrem von dem Stoßfänger wegweisenden Ende zum Abstützen an ein Chassisteil (4) eines Fahrzeuges vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieabsorptionsbauteile (3, 3.1) dergestalt ausgebildet oder dergestalt angeschlossen sind, dass in einer ersten Phase eines Energieabsorptionsvorganges die zu absorbierende Energie nur in einen Teilbereich der Querschnittsfläche des Energieabsorptionsbauteils (3, 3.1) eingeleitet wird, wobei sich die für die Energieabsorption wirksame Querschnittsfläche bei anhaltender Krafteinleitung bis zum Erreichen der maximalen Querschnittsfläche des Energieabsorptionsbauteils (3, 3.1) zunehmend vergrößert.
  2. Fahrzeugstoßfängeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ebene der zum Stoßfänger weisenden Stirnfläche (5) des Energieabsorptionsbauteils (3) winklig zu der zur Krafteinleitungsrichtung eines Frontalanpralls, insbesondere zu der Krafteinleitungsrichtung des AZT-Strukturtests verlaufenden orthogonalen Ebene angeordnet ist.
  3. Fahrzeugstoßfängeranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die die Ebene der Stirnfläche des Energieabsorptionsbauteils definierenden Vektoren nicht parallel zur z-Richtung und/oder zur y-Richtung verlaufen.
  4. Fahrzeugstoßfängeranordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ebene der Stirnfläche (5) des Energieabsorptionsbauteils (3) zu der zur Krafteinleitungsrichtung orthogonalen Ebene mit 1° bis 8°, insbesondere mit etwa 4° geneigt ist.
  5. Fahrzeugstoßfängeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die die Endebene bildende Stirnfläche (5) der Energieabsorptionsbauteile (3.1) auf zumindest einer Energieeinleitungsgeometrie (12) abgestützt ist, wobei die Kontaktfläche zwischen der Stirnfläche (5) eines Energieabsorptionsbauteils (3.1) und der Energieeinleitungsgeometrie (12) einen Bruchteil der Gesamtstirnfläche (9) beträgt.
  6. Fahrzeugstoßfängeranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieabsorptionsbauteile (3, 3.1) als vierkammerige Hohlkammerprofile ausgeführt sind und jedes Hohlkammerprofil sich mit mindestes einer seiner Wände an einer Energieeinleitungsgeometrie (12) abstützt.
  7. Fahrzeugstoßfängeranordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass stoßfängerseitig jedem Energieabsorptionsbauteil eine Energieeinleitungsgeometrieanordnung mit zumindest zwei bezüglich ihrer Höhe unterschiedlichen Energieeinleitungsgeometrien zugeordnet ist.
  8. Verfahren zum Absorbieren von auf einen Stoßfänger eines Fahrzeuges wirkender Aufprallenergie durch zwischen dem Stoßfänger und dem Fahrzeugchassis angeordnete Energieabsorptionsbauteile (3, 3.1), die zum Zwecke einer Energieabsorption in Richtung ihrer Längsachse zusammengefaltet werden, dadurch gekennzeichnet, dass zu Beginn eines Energieabsorptionsvorganges die in das Energieabsorptionsbauteil (3, 3.1) eingeleitete Kraft nur über einen Teilbereich seiner Querschnittsfläche in dieses eingeleitet wird und bei anhaltender Krafteinleitung die Krafteinleitungsfläche des Energieabsorptionsbauteils (3, 3.1) bis zum Erreichen der maximalen Querschnittsfläche des Energieabsorptionsbauteils (3, 3.1) vergrößert wird.
DE201110052770 2011-08-17 2011-08-17 Fahrzeugstoßfängeranordnung sowie Verfahren zum Absorbieren von auf einen Stoßfänger eines Fahrzeuges wirkenden Aufprallenergie Withdrawn DE102011052770A1 (de)

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