DE102009004884B4

DE102009004884B4 - Impact-absorbing component

Info

Publication number: DE102009004884B4
Application number: DE102009004884.7A
Authority: DE
Inventors: Stefan Schinke; Dr. Knoke Oliver; Dr. Besch Alexander; Ingo Pfaff
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2009-01-16
Filing date: 2009-01-16
Publication date: 2024-09-12
Anticipated expiration: 2029-01-17
Also published as: DE102009004884A1

Abstract

Aufpralldämpfendes Bauelement im Stoßfängerbereich von Kraftfahrzeugen, mit einem karosseriefesten Querträger (1), an dem ein im Querschnitt U-förmiges Deformationselement (2) befestigt ist, wobei das Deformationselement (2) über seine Länge zumindest teilweise mit in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichteten Schlitzen (6) versehen ist, wobei die Schlitze (6) von am Querträger (1) befestigten, horizontal verlaufenden Schenkeln (3a, 4a) des Deformationselementes (2) in ein vertikal verlaufendes Basisblech (5) übergehen, dadurch gekennzeichnet, dass• das Deformationselement (2) hinter einer weichen Stoßfängerabdeckung positioniert ist und• sich die Schlitze (6) von den Schenkeln (3, 4) des Deformationselementes(2) aus so weit in das Basisblech (5) erstrecken, dass ein quer verlaufender, nicht unterbrochener Mittelabschnitt (5a) gebildet ist.Impact-absorbing component in the bumper area of motor vehicles, with a cross member (1) fixed to the body, to which a deformation element (2) with a U-shaped cross section is fastened, the deformation element (2) being provided at least partially along its length with slots (6) aligned in the longitudinal direction of the vehicle, the slots (6) from horizontally running legs (3a, 4a) of the deformation element (2) fastened to the cross member (1) merging into a vertically running base plate (5), characterized in that • the deformation element (2) is positioned behind a soft bumper cover and • the slots (6) extend from the legs (3, 4) of the deformation element (2) into the base plate (5) so far that a transversely running, uninterrupted central section (5a) is formed.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein aufpralldämpfendes Bauelement im Stoßfängerbereich von Kraftfahrzeugen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The present invention relates to an impact-absorbing component in the bumper area of motor vehicles according to the preamble of patent 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 component describes, for example, the DE 102 53 270 A1 , in which a deformation element extending across the width of the vehicle is arranged between the bumper cross member and the relatively soft bumper cover (outer skin) to achieve improved pedestrian protection, by means of which the impact energy is to be reduced with a favorable force-displacement characteristic curve and load peaks avoided. In addition to the energy-absorbing properties, such a deformation element should be designed in a way that is as cost-effective and space-efficient as possible in series production.

Aus der gattungsbildenden DE 602 06 255 T2 ist eine Stoßfängervorrichtung für ein Kraftfahrzeug bekannt, wobei die Stoßfängervorrichtung eine Aufprallfläche aufweist, welche in Bezug auf das Fahrzeug in einer nach vorne springenden Position angebracht werden soll. Die Aufprallfläche und seitliche Anbringelemente können durch rippenartige Lamellen gebildet sein.From the genre-forming DE 602 06 255 T2 A bumper device for a motor vehicle is known, wherein the bumper device has an impact surface which is to be mounted in a forward-projecting position with respect to the vehicle. The impact surface and lateral mounting elements can be formed by rib-like slats.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ausgehend von der DE 602 06 255 T2 , ein baulich einfaches, fertigungstechnisch günstiges und in der Funktion weiter verbessertes Deformationselement für aufpralldämpfende Bauelemente bereitzustellen.The object of the present invention is to develop a DE 602 06 255 T2 to provide a structurally simple, inexpensive to manufacture and functionally improved deformation element for impact-absorbing components.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte und besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.This object is achieved according to the invention with the features of patent claim 1. Advantageous and particularly expedient developments of the invention are 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 wobei sich die Schlitze von den Schenkeln des Deformationselementes aus so weit in das Basisblech erstrecken, dass ein quer verlaufender, nicht unterbrochener Mittelabschnitt gebildet ist. 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. Der Mittelabschnitt wirkt somit wie ein Gurt, mittels dem eine örtlich einwirkende Aufprallenergie verbessert auf benachbarte Abschnitte des Deformationselementes einleitbar ist.According to the invention, it is proposed that the deformation element is provided with slots along its length that are aligned approximately in the longitudinal direction of the vehicle, with the slots merging from the approximately horizontally running legs of the deformation element attached to the cross member into the approximately vertically running base plate, with the slots extending from the legs of the deformation element into the base plate so far that a transverse, uninterrupted middle section is formed. In addition to the structurally simple and manufacturing-technically favorable design of the deformation element, it is thus possible to design it in such a way that local impacts - such as those that occur in particular in collisions with pedestrians - are effectively absorbed and evenly introduced into the bumper area. Load peaks over the achievable deformation path can thus be largely avoided. The middle section thus acts like a belt, by means of which locally acting impact energy can be better introduced into neighboring sections of the deformation element.

Das Deformationselement kann fertigungstechnisch einfach einstückig aus einem dünnwandigen Blech gebildet sein und in einem Biege- oder Tiefziehprozess einer Formgebung unterworfen werden.In terms of manufacturing technology, the deformation element can be easily formed in one piece from a thin-walled sheet metal and subjected to shaping in a bending or deep-drawing process.

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.It is also proposed that the edge areas of the legs overlap the cross member and are welded to it. The slots can run outside or inside the overlap area, starting at the base plate. The deformation element thus forms a functionally favorable assembly unit with the cross member, which also enables favorable energy distribution and a constant acceleration level at higher impact speeds.

Der nicht unterbrochene Mittelabschnitt kann dabei bevorzugt in seiner Höhe etwa einem bis zwei Drittel der Höhe des vertikal verlaufenden Basisblechs des Deformationselements entsprechen.The uninterrupted middle section can preferably correspond in height to approximately one to two thirds of the height of the vertically running 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 an advantageous development of the invention, the slots in the upper and lower legs of the deformation element can also be offset from one another, so that each slot is opposite a web of the other leg formed between the slots. This results in an even more homogeneous distribution of the impact energy to 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, dass ferner die Breite der Schlitze im Bereich von 4 bis 10 mm und/oder die Breite der Stege im Bereich von 40 bis 60 mm liegen 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 smaller than the width of the adjacent webs, that the width of the webs is at least twice the width of the slots, that the width of the slots is in the range from 4 to 10 mm and/or the width of the webs is in the range from 40 to 60 mm and that finally the base plate of the deformation element merges into the legs with rounded transitions. This makes it possible to adapt the component and in particular its deformation element even further to given structural conditions of the bumper area or the motor vehicle in order to achieve the desired force-displacement characteristics.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert.An embodiment of the invention is explained in more detail below.

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 attached drawing shows a three-dimensional representation of sections of a bumper cross member with a deformation element attached to it for a motor vehicle, in an oblique view from the front.

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.The drawing shows only sections of a bumper cross member 1 of a motor vehicle which is U-shaped in cross section and has an upper and a lower, approximately vertically extending edge flange 1a.

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 cross member 1 extends in a known manner over substantially the entire width of the motor vehicle and is fastened at its ends to longitudinal members of the body (for example the front structure), if necessary 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.A deformation element 2 made of thin-walled metal sheet, which is U-shaped in cross section, is welded to the cross member 1 and essentially consists of an upper and a lower, horizontally aligned leg 3, 4 and an approximately vertically running base plate 5.

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, with its legs 3, 4 being welded at their edge regions 3a, 4a to the horizontal wall sections 1b of the cross member 1. This can be carried out, for example, by spot welding the overlapping edge regions 3a, 4a of the legs 3, 4 and the wall sections 1b.

Das Deformationselement 2 ist ferner so ausgelegt, dass das Basisblech 5 in einem 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 such that the base sheet 5 is positioned at a distance s from the front wall 1c of the cross member 1 and transitions into the legs 3, 4 via defined bending radii r or with rounded transitions.

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.The base plate 5 is followed by a relatively flexible bumper cover (outer skin, not shown), which corresponds to the design or the aesthetically designed external 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 the event of a collision of the motor vehicle with a pedestrian, for example, or in the event of a lower impact energy, the said bumper cover and in particular the deformation element 2 form the initially impact-damping elements, wherein the distance s between the base plate 5 and the cross member front wall 1c is available as a deformation path via the deformation element 2.

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 slots (uniformly designated 6) running in the longitudinal direction of the vehicle and parallel to one another, which extend from the horizontal legs 3, 4 or from their edge areas 3a, 4a forwards to the base wall 5 and continue downwards or upwards in the base wall 5. The slots 6 form a segmentation of the deformation element in the transverse direction and significantly influence its transverse stiffness, which can thus be reduced in a targeted manner.

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 distributed over the entire length of the deformation element 2, whereby the webs 7 formed between them, as can be seen, have at least twice the width of the slots 6. The wider webs 7 allow a higher local impact damping and a more constant acceleration level to be set. As an alternative to the embodiment shown, the width a of the slots 6 can be in a range of 4 to 10 mm, while the web width b can be around 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.Furthermore, the slots 6 in the upper leg 4a are offset from each other in relation to the slots 6 in the lower leg 3a of the deformation element 2 in such a way that a slot 6 of one leg 3, 4 is opposite a web 7 of the other leg 3, 4.

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 uninterrupted central section 5a located between the rounded ends of the slots 6 in the base plate 5 forms a belt which, when the deformation element 2 is locally loaded, also distributes the load to adjacent webs 7. The height of the central section 5a corresponds to a third of the height h of the vertical base wall 5. In the embodiment shown, the height h of the base wall 5 can be 57 mm, so that the central section 5a has a height of approximately 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, the geometric design of the slots 6 and the webs 7 can be used to specifically adapt the impact damping and the deformation behavior of the deformation element 2 to different vehicle types or other structural conditions in a structurally and manufacturing-technically simple manner in order to realize defined or desired force-displacement characteristics while avoiding load peaks.

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 preferably arranged on the front bumper cross member 1 or in the front bumper area 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.As described in the exemplary embodiment, the slots 6 can be incorporated over the entire length of the deformation element 2 or only in preferred sections of the deformation element 2. Their width and the width of the webs 7 can be uniform or, if necessary, distributed differently over the length.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: Stoßfänger-QuerträgerBumper cross member
1a1a: RandflanscheEdge flanges
1b1b: horizontale Wandabschnittehorizontal wall sections
1c1c: VorderwandFront wall
22: DeformationselementDeformation element
33: unterer Schenkellower thigh
3a3a: RandbereichEdge area
44: oberer Schenkelupper thigh
4a4a: RandbereichEdge area
55: BasisblechBase plate
5a5a: MittelabschnittMiddle section
66: SchlitzeSlots
77: StegeBridges
rr: Verrundete ÜbergängeRounded transitions
ss: DeformationswegDeformation path
aa: SchlitzbreiteSlot width
bb: StegbreiteBridge width
hh: Höhe des Basisblechs 5Height of base plate 5

Claims

Impact-absorbing component in the bumper area of motor vehicles, with a cross member (1) fixed to the body, to which a deformation element (2) with a U-shaped cross section is fastened, the deformation element (2) being provided at least partially over its length with slots (6) aligned in the longitudinal direction of the vehicle, the slots (6) from horizontally running legs (3a, 4a) of the deformation element (2) fastened to the cross member (1) merging into a vertically running base plate (5), characterized in that • the deformation element (2) is positioned behind a soft bumper cover and • the slots (6) extend from the legs (3, 4) of the deformation element (2) into the base plate (5) so far that a transversely running, uninterrupted central section (5a) is formed.

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

Component according to one of the preceding claims, characterized in that the uninterrupted central section (5a) corresponds in its height to one to two thirds of the height (h) of the vertically extending base sheet (5).

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 one another, so that in each case one slot (6) is opposite a web (7) of the other leg (3, 4) formed between the slots (6).

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

Component according to Claim 5 , characterized in that the width (b) of the webs (7) is at least twice the width (a) of the slots (6).

Component according to Claim 5 or 6 , characterized in that the width (a) of the slots (6) is in the range of 4 to 10 mm and/or the width (b) of the webs (7) is 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) merges into the legs (3, 4) with rounded transitions (r).

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

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.