DE102009004884A1

DE102009004884A1 - Collision damping component for use in bumper area of motor vehicle, has vehicle body cross member, where deformation element with approximately U-shaped cross section is fastened

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
Anticipated expiration: 2029-01-17
Also published as: DE102009004884B4

Abstract

The collision damping component has a vehicle body cross member (1), where a deformation element (2) with approximately U-shaped cross section is fastened, and is positioned behind a relatively soft bumper cover. The deformation element is provided with slots (6) over its length aligned in vehicle longitudinal direction. The slots pass over horizontal shanks (3a,4a) of the deformation element, fastened on the cross member in a vertical base plate (5).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein aufpralldämpfendes Bauelement im Stoßfängerbereich von Kraftfahrzeugen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The The present invention relates to an impact absorbing component in the bumper area of motor vehicles according to the Preamble of claim 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.Such a device describes, for example, the DE 102 53 270 A1 in which an over the width of the motor vehicle extending deformation element is arranged to achieve improved pedestrian protection between the bumper cross member and the relatively soft bumper cover (outer skin), by means of the impact energy at a favorable force-displacement curve while avoiding load peaks should be reduced. Such a deformation element should be designed as cost-effective and space-saving in mass production in addition to the energy-absorbing properties.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein baulich einfaches, fertigungstechnisch günstiges und in der Funktion weiter verbessertes Deformationselement für aufpralldämpfende Bauelemente bereitzustellen.task The present invention is a structurally simple, manufacturing technology favorable and in the function further improved deformation element to provide for impact damping components.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte und besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.These Task is according to the invention with the features of claim 1. Advantageous and special expedient developments of the invention listed in the subclaims.

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.According to the invention suggested that the deformation element over his Length aligned approximately in the vehicle longitudinal direction Slots is provided, with the slots of the cross member attached, approximately horizontally extending legs of the deformation element go over into the roughly vertical base plate. This makes it possible, in addition to the structurally simple and production technology favorable Design of the deformation element of this form so that local Exposures - as in particular in collisions with pedestrians - effective absorbed and evenly into the bumper area be initiated. Load peaks over the realizable Deformationsweg can thereby be largely avoided.

Das Deformationselement kann fertigungstechnisch einfach einstückig aus einem dünnwandigen Blech gebildet sein und in einem Biege- oder Tiefziehprozess einer Formgebung unterworfen werden.The Deformation element can easily be manufactured in one piece be formed from a thin-walled sheet and in one Bending or deep drawing process to be subjected to a shaping.

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.Of Furthermore, it is proposed that the edge regions of the legs overlap the cross member and welded to this are. The slots can be outside or inside of the overlap region starting to the base plate. Thus, the deformation element forms a functionally favorable Mounting unit with the cross member, which also has a cheap Energy distribution and a constant acceleration level at higher Impact speeds allows.

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.Especially Preferably, the slots of the legs of the Deformationselementes from so far in the base plate extend that a transverse, uninterrupted central portion is formed is. The middle section thus acts like a belt, by means of a locally acting impact energy improves on adjacent sections of the deformation element can be introduced.

Der nicht unterbrochene Mittelabschnitt kann dabei bevorzugt in seiner Höhe etwa einem bis zwei Drittel der Höhe des vertikal verlaufenden Basisblechs des Deformationselements entsprechen.Of the uninterrupted middle section may preferably be in his Height about one to two thirds of the height of the correspond vertically extending base plate of the deformation element.

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.In Advantageous development of the invention may further the slots in the upper and lower legs of the deformation element offset from each other, so that in each case a slot between opposite to the slots formed web of the other leg. This results in an even more homogeneous distribution of the impact energy on the affected areas of the deformation element.

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.Further advantageous embodiments of the invention are that the width of the slots is less than the width of the adjacent ones Webs, that further, the width of the webs at least two times the width of the slots is and that eventually the base plate of the deformation element with rounded transitions goes into the thighs. This succeeds, the component and in particular its deformation element even further to given structural conditions of the bumper area or the motor vehicle to achieve desired force-displacement characteristics adapt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert.One Embodiment of the invention is hereinafter with further details explained.

Die beiliegende Zeichnung zeigt in raumbildlicher Darstellung abschnittsweise einen Stoßfänger-Querträger mit daran befestigtem Deformationselement für ein Kraftfahrzeug, in einer Ansicht von schräg vorne.The Enclosed drawing shows in space pictorial representation in sections a bumper cross member with it fastened deformation element for a motor vehicle, in a view from diagonally forward.

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.In the drawing, only sections of a cross-sectionally U-shaped bumper cross member 1 a motor vehicle shown having an upper and a lower, approximately vertical edge flange 1a having.

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.The crossbeam 1 extends in a known manner over substantially the entire width of the motor vehicle and is attached at its ends to longitudinal members of the structure (for example, the stem structure) optionally with the interposition of deformation elements.

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.At the crossbeam 1 is a deformation element U-shaped in cross-section 2 welded from thin-walled metal sheet, which consists essentially of an upper and a lower, horizontally oriented leg 3 . 4 and an approximately vertical base plate 5 composed.

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.The deformation element 2 extends over almost the entire width of the motor vehicle or over the length of the cross member 1 , Whose legs 3 . 4 at its edge areas 3a . 4a with the horizontal wall sections 1b of the crossbeam 1 are welded. This can be done, for example, by spot welding the overlapping edge areas 3a . 4a the thigh 3 . 4 and the wall sections 1b be performed.

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.The deformation element 2 is further designed so that the base sheet 5 at a defined distance s to the front wall 1c of the crossbeam 1 is positioned and over defined bending radii r or with rounded transitions in the legs 3 . 4 passes.

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.To the base plate 5 includes a relatively compliant designed bumper cover (outer skin, not shown), which corresponds to the design or the aesthetically designed outer shape of the motor vehicle in the bumper area.

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.In a collision of the motor vehicle, for example, with a pedestrian or at a lower impact energy form said bumper cover and in particular the deformation element 2 the initially impact-absorbing elements, wherein over the deformation element 2 the distance s between base plate 5 and crossmember front wall 1c is available as a deformation path.

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.The deformation element 2 has in the vehicle longitudinal direction and mutually parallel slots (uniform with 6 referred to), each of the horizontal legs 3 . 4 or from their peripheral areas 3a . 4a forward to the base wall 5 and continued in the base wall 5 extend downwards or upwards. The slots 6 form a segmentation of the deformation element in the transverse direction and significantly affect its transverse stiffness, which is thus selectively reduced.

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.The slots 6 are over the entire length of the deformation element 2 distributed, with the webs formed therebetween 7 As can be seen, about at least twice the width of the slots 6 exhibit. Due to the wider webs 7 For example, higher local impact attenuation and a more constant acceleration level can be set. As an alternative to the embodiment shown, the width a of the slots 6 in a range of 4 to 10 mm, while the web width b can be about 50 mm.

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.Further, the slots 6 in the upper thigh 4a to the slots 6 in the lower leg 3a of the deformation element 2 each incorporated so offset, that in each case a slot 6 a thigh 3 . 4 a footbridge 7 the other thigh 3 . 4 opposite.

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.The between the rounded ends of the slots 6 in the base sheet 5 lying, uninterrupted middle section 5a forms a belt, which at a local loading of the deformation element 2 a load distribution also on adjacent bars 7 causes. The height of the middle section 5a corresponds to one third of the height h of the vertical base wall 5 , Thus, in the embodiment shown, the height h of the base wall 5 at 57 mm so that the middle section 5a has a height of about 18 mm.

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.In addition to the material design and the material thickness can on the geometric design of the slots 6 and the bridges 7 in constructive and manufacturing technology simple way the impact attenuation and the deformation behavior of the deformation element 2 be specifically adapted to different vehicle types or other structural conditions to realize defined or desired force-displacement curves while avoiding peak loads.

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.The deformation element 2 is preferred on the front bumper cross member 1 or arranged in the front bumper region of the motor vehicle, but it can also be used in the rear area of the motor vehicle.

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.The slots 6 can as described in the embodiment over the entire length of the deformation element 2 or only at preferred portions of the deformation element 2 be incorporated. Their width and the width of the webs 7 can be designed uniformly or optionally distributed over the length of different.

11: Stoßfänger-QuerträgerBumper crossmember
1a1a: Randflanscheedge flanges
1b1b: horizontale Wandabschnittehorizontal wall sections
1c1c: Vorderwandfront wall
22: Deformationselementdeformation element
33: unterer Schenkellower leg
3a3a: Randbereichborder area
44: oberer Schenkelupper leg
4a4a: Randbereichborder area
55: Basisblechbase plate
5a5a: Mittelabschnittmidsection
66: Schlitzeslots
77: StegeStege
rr: Verrundete ÜbergängeRounded transitions
ss: Deformationswegdeformation
aa: Schlitzbreiteslot width
bb: Stegbreiteweb width
hH: Höhe des Basisblechs 5 Height of base plate 5

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 10253270 A1 [0002]

Claims

Impact-absorbing component in the bumper area of motor vehicles, with a body-mounted cross member ( 1 ), on which a roughly U-shaped deformation element ( 2 ), which is positioned behind a relatively soft bumper cover, characterized in that the deformation element ( 2 ) over its length at least partially aligned with approximately in the vehicle longitudinal direction slots ( 6 ), wherein the slots ( 6 ) of the cross member ( 1 ) attached, approximately horizontally extending legs ( 3a . 4a ) of the deformation element ( 2 ) in an approximately vertically extending base plate ( 5 ) pass over.

Component according to Claim 1, characterized in that the edge regions ( 3a . 4a ) of the thighs ( 3 . 4 ) the cross member ( 2 ) overlap and are attached to this.

Component according to claim 1 or 2, characterized in that the slots ( 6 ) from the thighs ( 3 . 4 ) of the deformation element ( 2 ) from so far in the base sheet ( 5 ) that a transverse, uninterrupted central portion ( 5a ) is formed.

Component according to Claim 3, characterized in that the uninterrupted middle section ( 5a ) in its height one to two thirds of the height (h) of the vertically extending base plate ( 5 ) corresponds.

Component according to one of the preceding claims, characterized in that the slots ( 6 ) in the upper and lower legs ( 3 . 4 ) of the deformation element ( 2 ) are offset from each other, so that in each case one slot ( 6 ) one between the slots ( 6 ) formed web ( 7 ) of the other leg ( 3 . 4 ) is opposite.

Component according to one of the preceding claims, characterized in that the width of the slots ( 6 ) smaller than the width of the adjacent webs ( 7 ) is trained.

Component according to claim 6, characterized in that the width of the webs ( 7 ) At least twice the width of the slots ( 6 ) is.

Component according to claim 6 or 7, characterized in that the width (a) of the slots ( 6 ) in the range of 4 to 10 mm and / or the width (b) of the webs ( 7 ) are in the range of 40 to 60 mm.

Component according to one of the preceding claims, characterized in that the base sheet ( 5 ) of the deformation element ( 2 ) with rounded transitions (r) into the legs ( 3 . 4 ) passes over.

Component according to one of the preceding claims, characterized in that the deformation element ( 2 ) is formed of a thin-walled metal sheet.

Component according to one of the preceding claims, characterized in that the deformation element ( 2 ) is made of the same material and in one piece by a forming process, such as a bending and / or deep-drawing process.