DE102004002948B4

DE102004002948B4 - Device for absorbing impact energy in vehicles

Info

Publication number: DE102004002948B4
Application number: DE200410002948
Authority: DE
Inventors: Stefan Dr. Kolling; Richard Dipl.-Ing. Krüger; Raik Dipl.-Ing. Neubert (FH)
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2004-01-21
Filing date: 2004-01-21
Publication date: 2008-01-31
Anticipated expiration: 2024-01-22
Also published as: DE102004002948A1

Abstract

Vorrichtung zur Stoßenergieaufnahme bei Fahrzeugen, die einen an Längsträgern abgestützten Stoßfänger aufweisen, mit einem rechteckigen Kastenprofil (11) in Blechbauweise zur Anordnung zwischen Stoßfänger und Längsträger, das bezogen auf seine Anbaulage eine untere, obere, innere und äußere Profilwand (14, 15, 16, 17) aufweist, in denen teilweise Sicken ausgeprägt sind, und mit einem an der vorderen Stirnseite des Kastenprofils (11) angeordneten Befestigungselement zum Festlegen am Stoßfänger und einem an der hinteren Stirnseite des Kastenprofils angeordneten Befestigungselement zum Festlegen am Längsträger, dadurch gekennzeichnet, dass die oberen und untere Profilwand (14, 15) eine gleiche Anzahl von treppenartig von der hinteren zur vorderen Stirnseite hin abgestuften Wandabschnitten (141–143; 151–153) aufweist und dass mittig an den Stufenübergängen (144, 145; 154, 155) jeweils eine axial sich erstreckende, in den tiefergelegenen Wandabschnitt (142, 143) hinein vorspringende Versteifungsnase (18, 19) aus dem den Stufenübergang (144, 145) bildenden Wandbereich und aus dem an diesen angrenzenden Wandbereich des tiefergelegenen Wandabschnitts...contraption for impact energy absorption for vehicles having a bumper supported on side members, with a rectangular box section (11) in sheet metal construction for arrangement between bumper and Side member, the based on its mounting position, a lower, upper, inner and outer profile wall (14, 15, 16, 17), in which partial beads are pronounced, and with one at the front end of the box section (11) arranged fastener for fixing to the bumper and one arranged on the rear end side of the box profile Fastening element for securing to the side member, characterized that the upper and lower profile wall (14, 15) an equal number from stepped from the rear to the front end side stepped Wall sections (141-143; 151-153) and that in the middle of the step transitions (144, 145; 154, 155) in each case an axially extending, in the lower-lying Wall section (142, 143) projecting stiffening nose (18, 19) from the step transition (144, 145) forming wall area and from the adjacent to this Wall area of the lower wall section ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Stoßenergieaufnahme bei Fahrzeugen, die einen an Längsträgern abgestützten Stoßfänger aufweisen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a device for impact energy absorption in vehicles, having a supported on side members bumper, according to the preamble of claim 1.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art ( DE 199 59 701 A1 ) verjüngt sich das Kastenprofil zu seinem vorderen Ende hin, so dass der lichte, rechteckige Querschnitt des Kastenprofils zu seiner vorderen Stirnseite, an welcher der Stoßfänger angebaut wird, stetig abnimmt. Um ein vorgegebenes Faltverhalten des Kastenprofils im Falle eines Aufpralls des Fahrzeugs mit niedriger Fahrgeschwindigkeit zu erzielen, weist das in Blechbauweise ausgeführte, aus zwei Blechschalen zusammengesetzte Kastenprofil eine Mehrzahl von Sicken auf, durch deren Anordnung und Ausbildung die Faltungsart des Kastenprofils bei einer Deformation vorgegeben ist. Die Sicken sind dabei unter Berücksichtigung der freien Deformationslänge des Kastenprofils und des Fahrzeugsgewichts so ausgelegt, dass das Kastenprofil bei einer aufzunehmenden Kraft, welche durch den vorgeschalteten Stoßfänger nicht mehr aufgenommen werden kann, sich zu deformieren beginnt und bis zur Blockbildung eine maximale Kraft aufnehmen kann, die bei einem Fahrzeugaufprall mit geringer Geschwindigkeit, z.B. maximal 15 km/h, in das Kastenprofil eingeleitet wird. Die Sicken erstrecken sich in allen Profilwänden des Kastenprofils quer zur Längsrichtung des Kastenprofils und sind verhältnismäßig breit ausgelegt. In der oberen und unteren Profilwand sind die Sicken nach außen geprägt, während sie in den beiden seitlichen Profilwänden nach innen gewölbt sind, wodurch ins gesamt ein gleichmäßiges Falten des Kastenprofils mit einer gleichmäßigen Kraftaufnahme angestrebt wird.In a known device of this type ( DE 199 59 701 A1 ), the box profile tapers towards its front end, so that the clear, rectangular cross-section of the box profile to its front end, on which the bumper is attached, steadily decreases. In order to achieve a predetermined folding behavior of the box profile in the event of a collision of the vehicle with low driving speed, the metal box construction, composed of two sheet metal box profile has a plurality of beads, the arrangement of which and the type of convolution of the box profile is given in a deformation. The beads are designed taking into account the free deformation length of the box section and the vehicle weight so that the box section at a male force that can not be absorbed by the upstream bumper begins to deform and can absorb a maximum force to block formation, which is introduced into the box section in the event of a vehicle impact at low speed, for example a maximum of 15 km / h. The beads extend in all profile walls of the box profile transverse to the longitudinal direction of the box profile and are designed to be relatively wide. In the upper and lower profile wall, the beads are outwardly stamped, while they are curved inward in the two side profile walls, which in total uniform uniform folding of the box profile is sought with a uniform force.

Eine ebenfalls bekannte Vorrichtung zur Stoßenergieaufnahme bei Fahrzeugen ( JP 08 198 039 A ) weist ein Pyramidenstumpfprofil auf, das in Axialrichtung mehrfach abgestuft ist, so dass mehrere Pyramidenstumpfabschnitte aufeinanderfolgen, die über umlaufende Stufenübergänge miteinander einstückig verbunden sind. Der hintere Pyramidenstumpfabschnitt ist an dem Längsträger des Fahrzeugs angesetzt, während der vordere Pyramidenstumpfabschnitt mit einem Stoßfänger verbindbar ist. An dem dem Stoßfänger zugekehrten vorderen Pyramidenstumpfabschnitt ist mindestens ein axialer Wulst nach außen ausgedrückt, der sich über die gesamte axiale Länge des vorderen Pyramidenstumpfabschnitts erstreckt.A likewise known device for impact energy absorption in vehicles ( JP 08 198 039 A ) has a truncated pyramid, which is stepped several times in the axial direction, so that a plurality of truncated pyramid sections follow each other, which are integrally connected to one another via circumferential step transitions. The rear truncated pyramid portion is attached to the side member of the vehicle, while the front truncated pyramid portion is connectable to a bumper. At the front truncated pyramid portion facing the bumper, at least one axial bead is projected outwardly, which extends over the entire axial length of the front truncated pyramid portion.

Eine ebenfalls bekannte Vorrichtung zur Stoßenergieaufnahme bei Fahrzeugen ( JP 08 276 804 A ) weist ein Kastenprofil auf, dessen alle vier Wände mit einer mittig angeordneten, nach außen ausgedrückte Auswölbung versehen sind, die sich über die gesamte axiale Länge des Kastenprofils erstreckt. Zusätzlich sind in den Kanten des Kastenprofils längenbegrenzte Schlitze vorhanden.A likewise known device for impact energy absorption in vehicles ( JP 08 276 804 A ) has a box profile, all four walls of which are provided with a centrally located, outwardly expressed bulge, which extends over the entire axial length of the box profile. In addition, length-limited slots are present in the edges of the box profile.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welcher die Energieaufnahme bei einem Aufprall mit geringer Fahrzeuggeschwindigkeit maximiert und eine Übertragung von Momenten und Querkräften auf die Längsträger auf ein noch akzeptables Minimum reduziert wird.Of the Invention is the object of a device of the initially called type to create, with which the energy intake at a Impact with low vehicle speed maximized and a transmission of moments and shear forces on the side members on an acceptable minimum is reduced.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The Task is inventively by the features of claim 1 solved.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, dass die Versteifungsnasen in der oberen und unteren Profilwand eine Versteifungserhöhung des Kastenprofils um die als x-Richtung bezeichnete Längsachse bewirkt, so dass durch die Steifigkeitszunahme in die als y-Richtung bezeichnete Querrichtung eine Querverschiebung des vorgebauten Stoßfängers reduziert wird. Gleichzeitig wird das Kraftniveau des Kastenprofils in der Spitze minimiert und die Energieabsorption gesteigert, so dass eine größere Garantie für die Schadensfreiheit des Längsträgers in dem vorstehend genannten Crashfall gegeben ist.The inventive device has the advantage that the stiffening lugs in the upper and lower Profile wall a reinforcement increase of the box profile about the longitudinal axis designated as x-direction causes, so that by the increase in stiffness in the as y-direction designated transverse direction reduces a transverse displacement of the prefabricated bumper becomes. At the same time, the force level of the box profile in the Minimized tip and increased energy absorption, so that a greater warranty for the Freedom from damage of the longitudinal member in given the aforementioned crash case.

Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Stoßenergieaufnahme mit zweckmäßigen Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Patentansprüchen angegebenen.advantageous embodiments the device according to the invention for impact energy absorption with appropriate training and embodiments of the invention are specified in the further claims.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind in der äußeren und inneren Profilwand jeweils zwei in Längsrichtung voneinander beabstandete, quer zur Längsrichtung verlaufende Sicken vorhanden, die nach außen ausgeprägt sind und von denen die vordere Sicke einerseits und die hintere Sicke andererseits in jeder der Profilwände gleich ausgebildet sind. In der inneren Profilwand ist der vorderen Sicke eine Zusatzsicke zur vorderen Stirnseite des Kastenprofils hin vorgelagert, die aus der Profilwand nach außen ausgeprägt ist. Diese Zusatzsicke ist wesentlich stärker ausgeprägt als die vordere Sicke und dient einem gleichmäßigen Anfalten des Kastenprofils in x-Richtung. Durch diese konstruktive Gestaltung wird das von einer auf den Stoßfänger wirkenden Querkraft erzeugte Einleitungsmoment in das Kastenprofil minimiert, da der Stoßfänger sich zunächst in y-Richtung ausrichten kann, um dann in x-Richtung nahezu konstant als Normalkraft zu wirken.According to one preferred embodiment of Invention are in the outer and inner profile wall in each case two spaced apart longitudinally, transverse to the longitudinal direction extending beads present, which are pronounced outwards and of which the front Beading on the one hand and the rear bead on the other hand in each of the Profile walls same are formed. In the inner profile wall is the front bead preceded by an additional bead towards the front end side of the box profile, the out of the profile wall to the outside pronounced is. This additional bead is much more pronounced than the front Beading and serves a uniform tightening of the box profile in the x direction. Through this constructive design this is done by one acting on the bumper Shear force generated in the box profile minimizes since the bumper itself first in the y-direction, and then almost constant in the x-direction to act as a normal force.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im folgenden näher beschrieben. Es zeigen jeweils in perspektivischer Darstellung:The Invention is based on an embodiment shown in the drawing closer in the following described. In each case in perspective view:

1 eine Vorrichtung zur Stoßenergieaufnahme bei Fahrzeugen in Ansicht der in Einbaulage inneren Profilwand eines Kastenprofils, 1 a device for impact energy absorption in vehicles in view of the installation position in the inner profile wall of a box section,

2 die Vorrichtung in 1 in Ansicht der in Einbaulage äußeren Profilwand des Kastenprofils. 2 the device in 1 in view of the installation position in the outer profile wall of the box profile.

Die in 1 und 2 in verschiedenen Ansichten dargestellte Vorrichtung zur Stoßenergieaufnahme bei Fahrzeugen wird zwischen einem Längsträger des Fahrzeugs und einem Stoßfänger angeordnet und dient als Maßnahme zur Erhöhung der passiven Sicherheit und zur Reduzierung von Reparaturkosten bei Unfällen mit geringer Fahrzeuggeschwindigkeit. Jeweils eine identisch ausgebildete Vorrichtung ist dem linken und dem rechten Längsträger des Fahrzeugs vorgeordnet.In the 1 and 2 Vehicle impact energy absorption apparatus shown in various views is disposed between a side rail of the vehicle and a bumper, and serves as a measure for increasing passive safety and reducing repair costs in low-speed vehicle accidents. In each case an identically formed device is arranged upstream of the left and right side members of the vehicle.

Die Vorrichtung weist ein rechteckiges Kastenprofil 11 in Blechbauweise auf, das aus zwei U-förmigen Blechschalen 111 und 112 zusammengesetzt ist, die sich auf den seitlichen Wandprofilen überlappen. An der vorderen Stirnseite des Kastenprofils ist eine U-förmige Befestigungslasche 12 und an der hinteren Stirnseite des Kastenprofils 11 ein Befesti gungsflansch 13 angeordnet. Die Befestigungslasche 12 dient der Verbindung des Kastenprofils 11 mit dem Stoßfänger, und der Befestigungsflansch 13 dient zur Verbindung des Kastenprofils 11 mit einem Längsträger des Fahrzeugs.The device has a rectangular box profile 11 in sheet metal construction, which consists of two U-shaped sheet metal shells 111 and 112 is composed, which overlap on the lateral wall profiles. At the front end of the box profile is a U-shaped fastening tab 12 and at the rear end of the box section 11 a fastening supply flange 13 arranged. The fastening strap 12 serves the connection of the box profile 11 with the bumper, and the mounting flange 13 serves to connect the box profile 11 with a longitudinal member of the vehicle.

In der in 1 und 2 gezeigten Anbaulage des Kastenprofils 11 an Stoßfänger und Längsträger ist im Kastenprofil 11 eine obere Profilwand 14, eine untere Profilwand 15, eine innere Profilwand 16 und eine äußeren Profilwand 17 definiert. Wie in 1 und 2 zu sehen ist, weist die oberen Profilwand 14 insgesamt drei treppenartig von der hinteren zur vorderen Stirnseite hin abgestufte Wandabschnitte 141, 142 und 143 mit Stufenübergängen 144 und 145 auf. Die die Stufenübergänge 144 und 145 bildenden beiden Wandbereiche der oberen Profilwand 14 verlaufen schräg ansteigend von dem tiefergelegenen Wandabschnitt 142 bzw. 143 zu dem höhergelegenen Wandabschnitt 141 bzw. 142. Mittig in jedem Stufenübergang 144, 145 ist eine sich axial, also in y-Richtung, erstreckende Versteifungsnase 18 bzw. 19 ausgeprägt, die in den tiefergelegenen Wandabschnitt 142 bzw. 143 hinein vorspringt. Jede Versteifungsnase 18 bzw. 19 ist aus dem den Stufenübergang 144 bzw. 145 bildenden Wandbereich und aus dem an diesen angrenzenden Wandbereich des tiefergelegenen Wandabschnitts 142 bzw. 143 nach vorn bzw. oben ausgedrückt. Die beiden Nasen 18, 19 sind gleich ausgeführt.In the in 1 and 2 shown mounting position of the box profile 11 on bumper and side member is in the box section 11 an upper profile wall 14 , a lower profile wall 15 , an inner profile wall 16 and an outer profile wall 17 Are defined. As in 1 and 2 can be seen, shows the upper profile wall 14 a total of three step-like stepped from the rear to the front end wall sections 141 . 142 and 143 with step transitions 144 and 145 on. The the step transitions 144 and 145 forming two wall portions of the upper profile wall 14 run obliquely rising from the lower wall section 142 respectively. 143 to the higher wall section 141 respectively. 142 , In the middle of each step transition 144 . 145 is an axially extending, ie in the y-direction, extending stiffening nose 18 respectively. 19 pronounced, in the lower wall section 142 respectively. 143 protrudes into it. Each stiffening nose 18 respectively. 19 is from the step transition 144 respectively. 145 forming wall portion and from the adjoining wall portion of the lower wall portion 142 respectively. 143 expressed forward or upward. The two noses 18 . 19 are the same.

Die untere Profilwand 15 ist identisch wie die obere Profilwand 14 ausgebildet und mit gleichen Versteifungsnasen versehen. In 1 und 2 sind die treppenartig von der hinteren zur vorderen Stirnseite hin abgestuften Wandabschnitte 151, 152 und 153 sowie die dazwischen ausgebildeten Stufenübergänge 154 und 155 zu sehen. Die in den Stufenübergängen 154, 155 mittig in gleicher Weise ausgebildeten Versteifungsnasen sind verdeckt.The lower profile wall 15 is identical to the upper profile wall 14 trained and provided with the same stiffening lugs. In 1 and 2 are the staircase-like stepped from the rear to the front end wall sections 151 . 152 and 153 as well as the step transitions formed therebetween 154 and 155 to see. The in the step transitions 154 . 155 Stiffening lugs formed centrally in the same way are concealed.

Die innere Profilwand 16 (1), die in Anbaulage des Kastenprofils 11 an dem einen Längsträger zu dem anderen Längs träger weist, und die von dieser abgekehrte, äußere Profilwand 17 des Kastenprofils 11 (2) sind mit Sicken versehen, die in der jeweiligen Profilwand 16 bzw. 17 nach außen ausgeprägt sind und sich quer zur Längsrichtung (x-Richtung) des Kastenprofils 11 erstrecken. In der äußeren Profilwand 17 ist eine der hinteren Stirnseite des Kastenprofils 11 näher liegende, weniger stark ausgeprägte hintere Sicke 21 und eine der vorderen Stirnseite des Kastenprofils 11 näher liegende, stärker und mit größerer Länge ausgeprägte vordere Sicke 22 vorhanden. Vordere und hintere Sicke 22, 21 sind in x-Richtung voneinander beabstandet. In der inneren Profilwand 16 (1) ist eine der hinteren Sicke 21 in der äußeren Profilwand 17 identische hintere Sicke 23 und eine der vorderen Sicke 22 in der äußeren Profilwand 17 identische vordere Sicke 24 an gleichen Stelle wie in der äußeren Profilwand 17 ausgeprägt, so dass sich jeweils die hinteren Sicken 21, 23 und die vorderen Sicken 22, 24 im Innern des Kastenprofils 11 einander fluchtend gegenüberliegen. Die vorderen Sicken 22, 24 sind kürzer als die Höhe der Profilwände 16, 17 ausgeführt, so dass die oberen und unteren Kanten des Kastenprofils 11 nicht durch die Sicken 22, 24 gebrochen sind. In der inneren Profilwand 16 ist der vorderen Sicke 24 noch eine Zusatzsicke 25 zur vorderen Stirnseite des Kastenprofils 11 hin vorgelagert, die ebenfalls aus der inneren Profilwand 16 nach außen ausgeprägt ist. Die Zusatzsicke 25 ist wesentlich stärker als die vordere Sicke 24 und mit einer gegenüber dieser größeren Länge quer zur Längsachse (x-Richtung) des Kastenprofils 11, ausgeprägt, erstreckt sich also in z-Richtung, und dient zum gleichmäßigen Anfalten der Crashbox in x-Richtung, um so das durch eine auf den Stoßfänger wirkende Querkraft erzeugte Krafteinleitungsmoment in das Kastenprofil 11 zu minimieren.The inner profile wall 16 ( 1 ), in the mounting position of the box profile 11 on the one longitudinal beam to the other longitudinal carrier has, and facing away from this, the outer profile wall 17 of the box profile 11 ( 2 ) are provided with beads in the respective profile wall 16 respectively. 17 are pronounced outwards and transversely to the longitudinal direction (x-direction) of the box profile 11 extend. In the outer profile wall 17 is one of the rear end of the box profile 11 nearer, less pronounced rear bead 21 and one of the front end side of the box profile 11 nearer, more pronounced and with greater length pronounced front bead 22 available. Front and rear bead 22 . 21 are spaced apart in the x-direction. In the inner profile wall 16 ( 1 ) is one of the rear bead 21 in the outer profile wall 17 identical back bead 23 and one of the front bead 22 in the outer profile wall 17 identical front bead 24 in the same place as in the outer profile wall 17 pronounced, so that in each case the rear beads 21 . 23 and the front beads 22 . 24 inside the box profile 11 facing each other in alignment. The front beads 22 . 24 are shorter than the height of the profile walls 16 . 17 designed so that the upper and lower edges of the box profile 11 not through the beads 22 . 24 are broken. In the inner profile wall 16 is the front bead 24 still an additional bead 25 to the front end of the box profile 11 upstream, which also from the inner profile wall 16 is pronounced to the outside. The additional bead 25 is much stronger than the front bead 24 and with respect to this greater length transverse to the longitudinal axis (x-direction) of the box profile 11 , pronounced, so extends in the z-direction, and is used for uniform impact of the crash box in the x-direction, so as to the force generated by acting on the bumper transverse force force application torque into the box section 11 to minimize.

Claims

Apparatus for absorbing impact energy in vehicles having a bumper supported on longitudinal members, having a rectangular box profile ( 11 ) in sheet metal construction to the arrangement between the bumper and the longitudinal member, based on its mounting position, a lower, upper, inner and outer profile wall ( 14 . 15 . 16 . 17 ), in which partial beads are pronounced, and with one on the front end side of the box profile ( 11 ) arranged fastening element for fixing to the bumper and arranged on the rear end side of the box profile fastener for fixing to the longitudinal member, characterized in that the upper and lower profile wall ( 14 . 15 ) an equal number of stepped from the rear to the front end side stepped wall sections ( 141 - 143 ; 151 - 153 ) and that in the middle of the step transitions ( 144 . 145 ; 154 . 155 ) in each case an axially extending, in the lower wall portion ( 142 . 143 ) projecting stiffening nose ( 18 . 19 ) from the step transition ( 144 . 145 ) forming wall portion and from the adjoining wall portion of the lower wall portion ( 142 . 143 ) is pronounced.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the step transitions ( 144 . 145 ) forming wall portions of the upper and lower profile wall ( 14 . 15 ) each of the lower wall portion ( 143 . 142 ) to the higher wall section ( 142 . 141 ) run at an angle.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that in the lower and in the upper profile wall ( 14 . 15 ) each have a total of three wall sections ( 141 - 143 ; 151 - 153 ) and a total of two step transitions ( 144 . 145 ; 154 . 155 ), each with a central stiffening nose ( 18 . 19 ) available.

Device according to one of claims 1-3, characterized in that in the outer and inner profile wall ( 17 . 16 ) two each in the longitudinal direction of the box profile ( 11 ) spaced apart, transversely to the longitudinal direction extending beads ( 21 . 22 ); ( 23 . 24 ) are outwardly marked, of which the front beads ( 22 . 24 ) on the one hand and the rear beads ( 21 . 23 ) on the other hand in the two profile walls ( 17 . 16 ) are formed the same and placed in the same place, and that in the inner profile wall ( 16 ) of the front beads ( 24 ) an additional bead ( 25 ) to the front end of the box profile ( 11 ), which in the inner profile wall ( 16 ) is pronounced to the outside.

Apparatus according to claim 4, characterized in that the additional bead ( 25 ) is more pronounced than the front bead ( 24 ) and one of these opposite greater length transverse to the longitudinal direction of the box profile ( 11 ) having.

Apparatus according to claim 4 or 5, characterized in that the rear beads ( 21 . 23 ) in the outer and inner profile wall ( 17 . 16 ) are less pronounced than the front beads ( 22 . 24 ) and have a smaller length compared to this.

Device according to one of claims 4-6, characterized in that the length of the beads ( 21 . 22 . 23 . 24 ) in the outer and inner profile wall ( 14 . 15 ) is smaller than the width of the outer and inner profile wall ( 17 . 16 ).

Device according to one of claims 1-7, characterized in that the box profile ( 11 ) made of two U-shaped sheet metal shells ( 111 . 112 ), which is centered on the inner and outer profile wall ( 16 . 17 ) overlap.