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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen Kraftfahrzeug-Stoßstangenträger gemäß den Eigenschaften
des Oberbegriffs des Anspruchs 1, welcher aus FR-A-2766437 bekannt
ist.
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Die Automobilkonstrukteure bemühen sich, die
Sicherheit der Fahrzeuginsassen zu verbessern und die durch einen
Aufprall verursachten Reparaturkosten von Fahrzeugen zu senken,
wobei gleichzeitig eine wesentliche Vergrößerung des Fahrzeugsgewichts
vermieden wird.
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Für
die Sicherheit besonders während
eines Frontalaufpralls verbessern die Konstrukteure die unterschiedlichen
Abschnitte des Fahrzeugs dergestalt, dass ein Maximum an kinetischer
Energieaufnahme durch mechanische Deformation der von der Fahrgastzelle
entfernten Bereiche garantiert wird, und dass die Fahrgastzelle
derart verstärkt
wird, um die Fahrzeuginsassen zu schützen.
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Für
die Reparatur von Fahrzeugbauteilen, welche nach einem Frontalaufprall
beschädigt
sind, bemühen
sich die Konstrukteure zunächst
darum, den Geschwindigkeitswert so weit wie möglich heraufzusetzen, bei dem
irreversible Schäden
auftreten, wobei dieser Geschwindigkeitswert bei 5 km/h liegt, und
dann, um die Schäden
an den Fahrzeugenden zu begrenzen, das heißt, an den Bereichen, welche leicht
zu reparieren sind, bis zu Geschwindigkeitswerten, die um 15 km/h
liegen.
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Das Sicherheitsziel wird im Allgemeinen
dadurch erlangt, dass das Fahrzeuge mit Längsträgern ausgerüstet wird, deren progressive
Deformation der Enden die kinetische Energie des Fahrzeugs aufnimmt,
wobei die Bereiche der Längsträger nahe
an der Fahrgastzelle angeordnet sind, und die Fahrgastzelle selbst
so ausgebildet ist, dass sie sehr gering deformierbar ist.
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Aber im Fall eines begrenzten Bauraumes der
Fahrzeuge sind die Konstrukteur dazu veranlasst, Strukturen zu entwickeln,
welche eine beträchtliche
Höhe an
Energieaufnahme vom Fahrzeugende bis zu dem undeformierbaren Bereich
garantieren, wobei tote Abschnitte vermieden werden, das heißt, Abschnitte,
welche sich bei einer bedeutenden Verformungsarbeit axial nicht
deformieren können.
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Außerdem haben die Konstrukteure
die Reparaturkosten für
Aufprallschäden
bei geringer Geschwindigkeit dadurch verringert, indem sie die Stoßstangen
oder Schilde der Fahrzeuge verändert
haben und insbesonders dadurch, dass sie den Stoßstangenträger verstärkt und zwischen diesem Träger und
den Längsträgern mechanisch
deformierbare Bauteile eingefügt
haben, sogenannte Energieaufnehmer, welche so ausgebildet sind,
dass sie unter einer Einwirkung zusammengedrückt werden, die wesentlich
geringer ist, als die, die zur Deformation der Längsträger führt.
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Im Fall eines Aufpralls bei geringer
Geschwindigkeit genügt
es somit, dass eine begrenzte Anzahl von Bauteilen ausgetauscht
wird, was die Reparaturkosten einschränkt.
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Die Reparatur wird gleichzeitig dadurch
verbessert, dass der Stoßstangenträger verstärkt wird, um
den Geschwindigkeitswert für
einen Aufprall ohne Schaden anzuheben, und um eine gute Verteilung der
Krafteinwirkungen während
eines Aufpralls bei sehr hoher Geschwindigkeit zu garantieren.
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In der Tat muss die Stoßstange
die Krafteinwirkungen auf die Energieaufnehmer übertragen und dann in den späteren Phasen
des Aufpralls auf die Längsträger des
Fahrzeugs.
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Die Funktion dieses durch den Stoßstangenträger und
die Energieaufnehmer gebildeten Aufbaus muss gleichzeitig gegenüber dem
Aufprallwinkel, welcher mehr oder weniger in Bezug auf die Längsachse
des Fahrzeugs geneigt ist, eine ausgezeichnete Stabilität aufweisen.
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Für
den Versuch, diesen Kriterien Genüge zu tun, sind bis jetzt zahlreiche
Lösungen
zur Anwendung gekommen, aber sie bringen eine wesentliche Vergrößerung des
Fahrzeuggewichts sowie der Kosten mit sich.
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Eine der bekannten Lösungen besteht
darin, Stahlbleche in den Stoßstangen,
die aus synthetischem Material hergestellt sind, anzuordnen und
Energieaufnehmer zwischen die Stoßstange und die Längsträger des
Fahrzeugs einzubauen. Aber die bisher verwendeten Energieaufnehmer
sind nicht immer ausreichend genug und schließen den Zusatz von ergänzenden
Bauteilen ein, wodurch das Fahrzeuggewicht erhöht wird.
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Zur Vermeidung dieses Nachteils sind
Energieaufnehmer bekannt, welche aus Aluminium hergestellt sind
und eine Reduzierung des Gewichts ermöglichen, aber ihre Eigenschaften
zur Energieaufnahme sind im Allgemeinen wenig beherrschbar und oft
unzureichend, während
die Material- und Herstellkosten solcher Energieaufnehmer bedeutend
bleiben.
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Es sind ebenfalls Energieaufnehmer
aus Stahl bekannt, welche eine relativ komplexe Geometrie aufweisen,
die die Sicherheitskriterien erfüllen und
das Gewicht leicht herabsetzen. Aber ihre Herstellkosten bleiben
auch sehr bedeutend.
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Die Erfindung hat zum Ziel, diese
Nachteile zu vermeiden, indem ein Stoßstangenträger für Kraftfahrzeuge vorgeschlagen
wird, der es ermöglicht,
zur gleichen Zeit die Merkmale der Energieaufnahme zu verbessern
und genauso gut die Reparaturkosten im Fall eines Aufpralls bei
geringer Geschwindigkeit sowie das Fahrzeuggewicht zu verringern.
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Der Gegenstand der Erfindung ist
somit ein Kraftfahrzeug-Stoßstangenträger mit
jeweils einer vertikalen vorderen und hinteren Platte aus mindestens
einem metallischen Material und mit mindestens einem Mittelteil
aus einem metallischen Material, der zwischen den beiden Platten
angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass er an jedem Ende des
Mittelteils einen Energieaufnehmer aufweist, der von einem Hohlkörper aus
einem metallischen Material gebildet wird, der sich quer zu den
Platten erstreckt und mit mindestens der Vorderplatte oder dem Mittelteil verbunden
ist, wobei die metallischen Materialien dieses Mittelteils und des
Hohlkörpers
der Energieaufnehmer ein Verhältnis
zwischen Elastizitätsgrenze
und Bruchlast aufweisen, das unter demjenigen des metallischen Materials
der Platten und unter 0,9 liegt.
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Gemäß weiterer bevorzugter Merkmale
der Erfindung:
- – besteht das metallische Material
der Platten aus Stahl mit einer sehr hohen Elastizitätsgrenze
und zwar über
400 MPa, oder aus einem Aluminium mit einer sehr hohen Elastizitätsgrenze
und zwar über
250 MPa,
- – sind
die Platten aus einem identischen metallischen Material und weisen
unterschiedliche Dicken auf,
- – weist
das metallische Material der vorderen Platte ein Verhältnis zwischen
Elastizitätsgrenze und
Bruchlast auf, das unter demjenigen des metallischen Materials der
hinteren Platte liegt,
- – weist
der Stoßstangenträger zwei
Mittelteile auf, die parallel zueinander sind und sich zwischen den
Platten erstrecken,
- – sind
die Dicken der Platten und der Mittelteile unterschiedlich, und
vorzugsweise ist die Dicke der Platten größer als diejenige der Mittelteile,
- – umfasst
der Mittelteil eine abwechselnde Folge von herausstehenden Bereichen
und vertieften Bereichen, die sich quer zur Längsachse dieses Mittelteils
erstrecken,
- – beträgt der Abstand
zwischen dem Scheitel der herausstehenden Bereiche und dem Boden
der vertieften Bereiche des Mittelteils ein Zwanzigstel bis die
Hälfte
der Periodizität
der herausstehenden oder vertieften Bereiche,
- – beträgt der Abstand
zwischen dem Boden der vertieften Bereiche der beiden Mittelteile
0 bis die Hälfte
der Periodizität
der herausstehenden oder vertieften Bereiche,
- – weist
der Hohlkörper
jedes Energieaufnehmers einen Querschnitt in Form eines Kreuzes
mit vier Armen auf, die sich jeweils paarweise in Verlängerung voneinander
erstrecken und zueinander einen Winkel von 90° bilden.
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Weitere Eigenschaften und Vorteile
der Erfindung werden in Laufe der nachfolgenden Beschreibung beispielhaft
mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
herausgestellt, wobei
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1 eine
schematische Ansicht einer vorderen Stoßstange eines Kraftfahrzeugs
zeigt, die mit einem erfindungsgemäßen Träger ausgerüstet ist,
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2 eine
schematische perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Stoßstangenträgers ist,
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3 eine
perspektivische Explosionsdarstellung des erfindungsgemäßen Stoßstangenträgers ist,
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4 eine
schematische perspektivische Ansicht des mittleren Bereiches der
erfindungsgemäßen Stoßstangenträgers darstellt,
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5 eine
schematische Querschnittsansicht eines Energieaufnehmers der erfindungsgemäßen Stoßstangenträgers zeigt,
und
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6 eine
schematische perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Stoßstangenträgers darstellt.
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In 1 wird
eine Stoßstange
schematisch dargestellt, welche in ihrer Gesamtheit das Bezugszeichen 1 hat,
und die in dem in dieser Figur gezeigten Ausführungsbeispiel an der Vorderseite
eines Kraftfahrzeugs 2 mittels zweier Längsträger 3 befestigt ist,
wobei diese parallel zueinander sind und sich rechtwinklig zu der
Stoßstange 1 erstrecken.
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Diese Stoßstange 1 kann ebenfalls
an der Rückseite
des Kraftfahrzeugs angebracht sein.
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Wie in 1 und 2 gezeigt ist, wird die Stoßstange 1 durch
einen Träger 10 gebildet,
der folgendes umfasst:
einen eine Traverse bildenden mittleren
Bereich A, zwei seitliche Bereiche B, welche jeweils einen Energieaufnehmer
bilden und beiderseits des Bereichs A angeordnet sind,
sowie
zwei Endbereiche C, welche einen Schutz der seitlichen Ecken des
Kraftfahrzeugs 2 bilden.
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Der mittlere Bereich A des Trägers 10 gewährleistet
im Wesentlichen eine Schutzfunktion für das Kraftfahrzeugs 2 vor
sichtbarem Schaden bei Aufprall bei geringer Geschwindigkeit. Und
er gewährleistet
gleichfalls eine Funktion zur Aufteilung und Weiterleitung der Berührungseinwirkungen
auf die seitlichen Bereiche B, und dann auf die Längsträger 3 bei
Aufprall bei höherer
Geschwindigkeit über diese
seitlichen Bereiche, welche jeweils einen Energieaufnehmer bilden,
wie im Weiteren deutlich wird.
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In einer allgemeinen Ausführung wird
der Träger 10 auf
der Grundlage von mindestens zwei metallischen Materialien gebildet,
welche sich durch ihre Beschaffenheit, ihre mechanischen Eigenschaften
oder ihre Dicke unterscheiden.
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Wie besonders in 2 und 3 zu
sehen ist, umfasst der Träger 10 zwei
vertikale längliche
Platten, beziehungsweise eine vordere Platte 11a und eine
hintere Platte 11b, welche mindestens aus einem metallischen
Material mit einer sehr hohen Elastizitätsgrenze bestehen, wie beispielsweise
aus Stahl mit einer Elastizitätsgrenze
von über
400 MPa und vorzugsweise zwischen 1000 und 1500 MPa oder aus einem
Aluminium mit einer Elastizitätsgrenze von über 250
MPa.
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Die Platten 11a und 11b bilden
zwischen sich einen Raum, in welchem mindestens ein Mittelteil 15a oder 15b eingefügt ist.
Es sind bevorzugt zwei Mittelteile, beziehungsweise ein oberes Mittelteil 15a und
ein unteres Mittelteil 15b zwischen die beiden Platten
eingefügt
und horizontal sowie parallel in Bezug auf einander angeordnet.
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Die folgende Beschreibung bezieht
sich auf eine Ausführungsform
mit zwei Mittelteilen 15a und 15b, welche sich
zueinander parallel erstrecken.
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Die Mittelteile 15a und 15b bestehen
aus einem metallischen Material, welches eine starke Verformbarkeit
aufweist und vorzugsweise aus einem metallischen Material mit einem
Verhältnis
zwischen der Elastizitätsgrenze
und der Bruchlast, welches unter demjenigen des metallischen Materials
der Platten 11a und 11b und unter 0,9 liegt.
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Gemäß einer ersten Ausführungsform
bestehen die Platten 11a und 11b aus einem identischen metallischen
Material und weisen unterschiedliche Dicken auf.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist
das metallische Material der vorderen Platte 11a ein Verhältnis zwischen
der Elastizitätsgrenze und
der Bruchlast auf, welches unter demjenigen des metallischen Materials
der hinteren Platte 11b liegt.
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Jedes Mittelteil 15a und 15b umfasst
in dem mittleren Bereich A eine abwechselnde Folge von herausstehenden
Bereichen 16a und vertieften Bereichen 16b, die
sich quer zur Längsachse
des zugehörigen
Mittelteils erstrecken.
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In einer allgemeinen Ausführung besitzen die
Mittelteile 15a und 15b eine Form, die es ermöglicht,
ihre Dicke bei Aufrechterhaltung ihrer Knickfestigkeit zu verringern,
und wobei diese Mittelteile eine bestimmte Dehnbarkeit und vorzugsweise
ein Verhältnis
unter 0,9 zwischen der Elastizitätsgrenze
und der Bruchlast aufweisen. Die herausstehenden Bereiche 16a und
vertieften Bereiche 16b weisen eine angepasste Periodizität zur Optimierung
des Verhaltens dieser Mittelteile und des Trägers auf.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, welche
genauer in der 4 dargestellt
ist, ist die Periodizität
L2 der herausstehenden Bereiche 16a und vertieften Bereiche 16b über die
ganze Länge
eines jeden Mittelteils 15a und 15b einheitlich.
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Weiterhin ist der Abstand L1 zwischen
der Mittellinie eines herausstehenden Bereiches 16a und der
Mittellinie eines vertieften Bereiches 16b gleich der Hälfte der
Periodizität
L2 und dem Abstand L3 zwischen dem Scheitel der herausstehenden
Bereiche 16a und dem Boden der vertieften Bereiche 16b eines
jeden Mittelteils 15a und 15b und beträgt ein Zwanzigstel
bis die Hälfte
der Periodizität
L1 dieser herausstehenden oder vertieften Bereiche.
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Außerdem beträgt der Abstand L4 zwischen dem
Boden der vertieften Bereiche 16b der beiden Mittelteile 15a und 15b zwischen
0 und der Hälfte
der Periodizität
L1 dieser herausstehenden oder vertieften Bereiche.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform
sind die herausstehenden Bereiche 16a und vertieften Bereiche 16b eines
Mittelteils 15a bezüglich
der herausstehenden Bereiche 16a und vertieften Bereiche 16b des
anderen Mittelteils 15b versetzt, so dass sich ein unten
liegender Punkt eines Mittelteils gegenüber einem oben liegenden Punkt
des anderen Mittelteils befindet, dergestalt, dass der Abstand zwischen
den Mittelteilen 15a und 15b konstant ist.
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In dem Ausführungsbeispiel, welches in
den Figuren dargestellt ist, sind die herausstehenden Bereiche 16a und
vertieften Bereiche 16b durch Welligkeit ausgebildet. Sie
können
ebenfalls durch Rippen ausgebildet sein, und wobei diese herausstehenden Bereiche 16a und
vertieften Bereiche 16b durch Verformung des Metalls hergestellt
werden und es gestatten, die Dicke der Mittelteile 15a und 15b im
Wesentlichen zu verringern, und das bei gleicher Knick- und Verwindungslast.
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Die herausstehenden Bereiche 16a können auch
aus Einschnitten oder Ausschnitten mit umgebogenen Rändern bestehen.
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Die seitlichen Bereiche B des Trägers 10, welche
beiderseits des mittleren Bereichs A dieses Trägers 10 angeordnet
sind, bilden jeder einen Energieaufnehmer, der aus einem Hohlkörper 20 aus
metallischem Material hergestellt ist und sich rechtwinklig zu den
Platten 11a und 11b erstreckt.
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Das metallische Material, aus welchem
der Hohlkörper 20 eines
jeden Energieaufnehmers hergestellt ist, weist ein Verhältnis zwischen
der Elastizitätsgrenze
und der Bruchlast auf, das unter demjenigen des metallischen Materials
der Platten 11a und 11b und unter 0,9 liegt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, die
in den 3 und 5 gezeigt ist, wird jeder
einen Energieaufnehmer bildende Hohlkörper 20 von zwei hohlen
Halbkörpern 20a und 20b gebildet,
welche jeweils symmetrisch ein Mittelteil 15a und 15b verlängern.
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Die beiden hohlen Halbkörper 20a und 20b sind
miteinander in Höhe
ihrer jeweiligen freien Ränder 21a und 21b beispielsweise
durch Punktschweißung
oder durch eine durchgehende Verschweißung, durch Bördeln, mittels
eines geeigneten Klebers, durch lokales Aufstecken oder auch durch
Saumverbindung verbunden.
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Mit Bezug auf 5 wird ein Hohlkörper 20 eines Energieaufnehmers
beschrieben, wobei der Hohlkörper
des anderen Energieaufnehmers identisch ist.
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Der Hohlkörper 20 weist einen
Querschnitt in Form eines Kreuzes mit vier Armen 22, 23, 24 und 25 auf,
die sich jeweils paarweise in Verlängerung voneinander erstrecken
und zueinander einen Winkel von 90° bilden. Die Wand des Hohlkörpers 20 wird von
einer Folge von Schliffflächen 26 mit
identischer Größe „1" gebildet, welche
untereinander einen Winkel α von
135° bilden.
Die Anzahl der Schliffflächen 26 des
Hohlkörpers 20 beträgt vierundzwanzig.
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Außerdem ist der Hohlkörper 20 eines
jeden Energieaufnehmers an einer seiner Seiten offen, und in dem
in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Hohlkörper 20 eine Öffnung 29 auf, welche
an der Seite des mittleren Bereichs des Trägers 10 angeordnet
ist.
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Gemäß einer Variante ist der Hohlkörper 20 jedes
Energieaufnehmers auf seinem ganzen Umfang geschlossen.
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In einer allgemeinen Ausführung ist
der Hohlkörper 20 jedes
Energieaufnehmers mindestens mit der vorderen Platte 11a oder
mit dem Mittelteil verbunden, für
den Fall, in dem der Träger
einen einzelnen Mittelteil umfasst oder mit zwei Mittelteilen verbunden,
für den
Fall, in dem der Träger
zwei Mittelteile 15a und 15b umfasst.
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Die Verbindung zwischen jedem Energieaufnehmer
und der vorderen Platte 11a oder den Mittelteilen 15a und 15b kann
auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen.
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Gemäß einer ersten Ausführungsform
weist der Hohlkörper 20 jedes
Energieaufnehmers ein erstes Ende 27 auf, das mit der Vorderplatte 11a beispielsweise
durch Schweißen,
Bördeln,
lokales Aufstecken oder Saumverbindung verbunden ist, sowie ein
zweites Ende 28, das an einem Längsträger 3 der Karosserie
des Kraftfahrzeugs anliegt und durch die hintere Platte 11b ungehindert
durch eine Öffnung 30 geführt ist,
die einen Umfang einer Form aufweist, die komplementär zum Querschnitt
des Hohlkörpers 20 ist,
wie in 3 dargestellt
ist.
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Gemäß einer zweiten Ausführungsform weist
der Hohlkörper 20 jedes
Energieaufnehmers ein erstes Ende 27 auf, das an der Vorderplatte 11a anliegt,
sowie ein zweites Ende 28, das an einem Längsträger 3 der
Karosserie des Kraftfahrzeugs anliegt. In dieser Ausführungsform
ist dieses zweite Ende 28 frei durch die hintere Platte 11b durch
eine Öffnung 30 geführt, die
einen Umfang einer Form aufweist, die komplementär zum Querschnitt des Hohlkörpers 20 ist,
wobei dieser Hohlkörper 20 mit der
hinteren Platte 11b beispielsweise durch Schweißen, Bördeln, lokales
Aufstecken oder Saumverbindung verbunden ist.
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Gemäß einer dritten Ausführungsform
weist der Hohlkörper 20 jedes
Energieaufnehmers ein erstes Ende 27 auf, das an der Vorderplatte 11a anliegt, sowie
ein zweites Ende 28, das beispielsweise mit der hinteren
Platte 11b durch Schweißen, Bördeln, lokales Aufstecken oder
Saumverbindung verbunden ist. In diesem Fall geht der Hohlkörper 20 jedes
Energieaufnehmers nicht über
die hintere Platte 11b hinaus, und diese hintere Platte 11b liegt
an einem Längsträger 3 der
Karosserie des Kraftfahrzeugs an.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform
liegt der Hohlkörper 20 jedes
Energieaufnehmers an der Vorderplatte 11a und ist mit dem
Mittelteil 15a oder 15b oder mit den zwei Mittelteilen 15a und 15b verbunden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform
ist der Hohlkörper 20 jedes
Energieaufnehmers mit der Vorderplatte 11a beispielsweise
durch Schweißen, Bördeln, lokales
Aufstecken oder Saumverbindung verbunden und ist ebenfalls mit dem
Mittelteil 15a oder 15b verbunden, in dem Fall,
in welchem der Träger 10 nur
ein einziges Mittelteil umfasst, oder ist mit den zwei Mittelteilen 15a und 15b verbunden,
in dem Fall, in welchem der Träger 10 zwei
Mittelteile 15a und 15b umfasst.
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In einer allgemeinen Ausführung kann
der Hohlkörper 20 jedes
Energieaufnehmers aus einem freistehenden Stück gebildet sein, welches an
den Enden des oder der Mittelteile 15a und 15b durch Schweißen, Bördeln oder
Rollbiegen der gegenüberliegenden
Ränder,
Saumverbindung oder lokales Aufstecken befestigt ist.
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Gemäß einer Variante kann der Hohlkörper 20 jedes
Energieaufnehmers in der Form eines geschlossenen Körpers gebildet
sein, welcher aus einem Werkstoff mit den Mittelteilen 15a und 15b hervorgeht
oder an diesen Mittelteilen 15a und 15b befestigt
ist.
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Das metallische Material des Hohlkörpers 20 jedes
Energieaufnehmers weist eine Dicke von vorzugsweise unter 1,2 mm
auf.
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Jedes Mittelteil 15a und 15b weist
auf seiner Längskante
gegenüber
der Vorderplatte 11a einen Rand 17 zur Befestigung
an der Vorderplatte 11a auf, der sich auf der gesamten
Länge jedes
Mittelteils 15a und 15b erstreckt.
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Ebenso weist jedes Mittelteil 15a und 15b auf seiner
Längskante
gegenüber
der hinteren Platte 11b einen Rand 18 zur Befestigung
an der hinteren Platte 11b auf, der sich nur auf der Länge des
mittleren Abschnitts jedes Mittelteils 15a und 15b erstreckt.
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Der Zusammenbau der Platten 11a und 11b mit
den Mittelteilen 15a und 15b kann mittels herkömmlicher
Zusammenbaumethoden erfolgen, wie Schweißverfahren oder mechanische
Verfahren.
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Im Falle einer Schweißung kann
diese Schweißung
als eine Punktschweißung
oder eine durchgängige
Schweißung
mittels Laserstrahl durchgeführt
werden.
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Dennoch sind die Bereiche groß, welche
zusammengefügt
werden sollen, insbesonders in dem mittleren Bereich A, welcher
im Wesentlichen den Fertigungspreis bei einem Zusammenbau mittels Schweißung benachteiligt.
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Die Verfahren eines mechanischen
Zusammenbaus sind dergestalt, dass die Verformung durch lokales
Aufstecken die gleichzeitige Realisierung einer großen Anzahl
von Verbindungsstellen beispielsweise auf einer Presse ermöglicht.
Dennoch ergibt diese Art von Zusammenbau Probleme hinsichtlich hoher
Anforderungen bezüglich
der mechanischen Eigenschaften des metallischen Materials, welches die
Platten 11a und 11b ausmacht.
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Der Zusammenbau nach dem Bördelverfahren
wird dadurch erreicht, dass beispielsweise eine Saumverbindung durch
gleichzeitiges Rollen der Längsränder der
Platten 11a und 11b zusammen mit den Längsrändern 17 und 18 der
Mittelteile 15a und 15b gebildet wird.
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Dieses Zusammenbauverfahren kann
in einem einzigen Ablauf erfolgen und weist einen technischen Vorteil
dergestalt auf, dass die zylindrische Form der gerollten Bereiche
dazu beiträgt,
den Träger 10 zu
verstärken.
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Schließlich umfasst die äußere Platte 11a auf der
Höhe der
seitlichen Bereiche B und der Endbereiche C horizontale Ränder 31,
welche den Hohlkörper 20 jedes
Energieaufnehmers bedecken und an dem Rand der inneren Platte 11b in
den Bereichen B und C anliegen.
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6 stellt
eine Ausführungsvariante
des Energieaufnehmers dar.
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In dieser Ausführungsform besteht jeder Energieaufnehmer
aus einem Hohlkörper 20,
welcher aus einem Kreuz mit vier Armen 22, 23, 24 und 25 gebildet
wird. In diesem Fall ist das Kreuz so schräg gestellt, dass es ein „X" bildet. Der Hohlkörper 20 kann gleichzeitig
eine Öffnung 29 umfassen,
welche auf der Seite des mittleren Bereichs A des Trägers 10 angeordnet
ist.
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Die Verwendung eines Stahls mit hohen
mechanischen Eigenschaften für
die Platten 11a und 11b in Verbindung mit einem
dehnbareren Stahl für die
Mittelteile 15a und 15b zur Realisierung eines Aufbaus,
der die Funktionen – Träger und
Energieaufnehmer – in
einem einzigen Stück
vereinigt, ermöglicht
eine Verringerung des Gewichts sowie der Kosten zur Erstellung einer
Stoßstange,
die einen solchen Träger
beinhaltet, und eine Optimierung des Verhaltens, besonders durch
Gewährleistung
eines optimalen Funktionsablaufes der Energieaufnehmer.
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Die Verwendung eines Stahls mit hoher
Elastizitätsgrenze
ermöglicht
eine Verringerung des Gewichts, und die Kombination mit einem dehnbareren Stahl
ermöglicht
die Realisierung eines einzigen Stücks von komplexer Gestalt trotz
der begrenzten Verformungskapazität von Stählen mit hoher Elastizitätsgrenze.
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Der mittlere Bereich A gewährleistet
eine Schutzfunktion für
das Fahrzeug ohne Auftreten von Schäden bei Aufprall bei geringer
Geschwindigkeit und eine Funktion der Verteilung und Übertragung der
Einwirkungen mit Kontakt auf die seitlichen Bereiche B, welche die
Energieaufnehmer umfassen, und dann auf die Längsträger 3 bei Aufprall
bei höherer Geschwindigkeit.
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Ein solcher Aufbau ermöglicht die
Optimierung des Gewichts des Trägers 10,
denn der Stahl mit hoher Elastizitätsgrenze der Platten 11a und 11b lässt ein
höheres
Niveau von Druckbeanspruchung zu, bevor die plastische Phase eintritt
und bevor bleibende Verformungen auftreten. Die Kombination mit einem
dehnbareren Stahl für
die Mittelteile 15a und 15b ermöglicht die
Ausführung
beispielsweise durch Tiefziehen von herausstehenden und vertieften
Bereichen in diesen Mittelteilen, wie zum Beispiel Welligkeit oder
Rippen, welche im Wesentlichen eine Verbesserung der Widerstandsfähigkeit
der Mittelteile 15a und 15b gegenüber Verwindung
und somit eine Gewichtsreduzierung bei gleichbleibender Widerstandsfähigkeit
ermöglichen.
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Der Zusammenbau von unterschiedlichen Elementen
des Trägers
mittels Saumverbindung weist Vorteile auf. Er ist tatsächlich mit
den Stählen mit
sehr hohen mechanischen Eigenschaften vergleichbar. Diese Stähle weisen
eine Grenze des Biegeradius auf, die mehrfach der Dicke des Metalls
entspricht, und das Bördeln
schließt
Biegeradien in der Größenordnung
der Dicke des Metalls ein, während der
Radius beim Zusammenbau mittels Saumverbindung angepasst und ausgewählt werden
kann. Dieser Radius kann beispielsweise der vier- bis fünffachen
Dicke des Stahls mit sehr hohen Eigenschaften entsprechen.
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In Bezug auf das Schweißverfahren
weist der Zusammenbau mittels Saumverbindung ebenfalls den Vorteil
einer sehr hohen Produktivität
auf, und es ist darüber
hinaus leicht in einem einzigen Bearbeitungsschritt mit einem geeigneten
Werkzeug in einer Presse durchzuführen.
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Der Zusammenbau mittels Saumverbindung weist
einen ausgezeichneten Widerstand in der Ebene auf, welche rechtwinklig
zur Mittellinie der Saumverbindung liegt. Für bestimmte Beanspruchungshöhen und
zur Vermeidung eines relativen Schlupfes entlang der Mittellinie
der Saumverbindung, das heißt:
zwischen dem Mittelteil und der Platte, kann man einen Klebstoff
auf der Höhe
der Saumverbindung zwischen den beiden Bauteilen einbringen oder lokale
Schmelzschweißungen
oder vorzugsweise die Saumverbindung lokal mit einem Presswerkzeug verquetschen,
was beispielsweise mit einem V-förmigen Stempel
durch eine Rundung und einen flachen Amboss ausgeführt wird.
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Dieser Vorgang kann beispielsweise
an einer Presse mit einer hohen Geschwindigkeit durchgeführt werden.
Eine geeignete Werkzeugausrüstung kann
gleichzeitig die Einbuchtung mindestens von zwei Saumverbindungen
ausführen,
und die Teilung der Einbuchtung liegt im Bereich des fünf- bis
zehnfachen Außendurchmessers
der Saumverbindung.
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Um sich in die Geometrie des Fahrzeugs
einzupassen, weist die Gesamtform der Platten 11a und 11b eine
leichte Rundung auf, welche mit der schwachen Formbarkeit von Stählen mit
hoher Elastizitätsgrenze
vereinbar ist. Diese Bauteile können
beispielsweise durch Biegung realisiert werden.
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Die Form der Mittelteile 15a und 15b ist
komplexer, aber sie ist mit der Verformungstauglichkeit des ausgewählten Stahls
zur Herstellung derselben.
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Somit gestattet diese Kombination
von Werkstoffen die Verwirklichung einer komplexen Form, welche
den ästhetischen
Anforderungen von Kraftfahrzeugen entspricht.
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Der Träger 10 kann in ein
synthetisches Material 32 eingehüllt sein (1), was bei einem Aufprall bei geringer
Geschwindigkeit eine Art Polster gewährleistet und die äußere Haut
der Stoßstange bildet,
wobei dies dem Bauteil das Aussehen von üblichen verwendeten Stoßstangen
gibt.
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Die Art des Polsters aus synthetischem
Material in Verbindung mit dem Aufbau aus Stahl ist ausschlaggebend für Aufprall
bei geringer Geschwindigkeit beispielsweise auf eine Mauer oder
gegen einen Pfosten.
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Das synthetische Material ermöglicht durch seine
elastische Verformung die Verteilung des Berührungsdruckes auf den Träger 10 und
die Verringerung der Einwirkung bei Aufprall bei geringer Geschwindigkeit.
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Dieses synthetische Material nimmt
die kinetische Energie des Fahrzeugs durch elastische Verformung
auf. Das verwendete synthetische Material kann aus synthetischem
Schaum mit geeigneten mechanischen Eigenschaften gebildet sein,
wie zum Beispiel aus Zellgummi.
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Der erfindungsgemäße Träger ist dazu vorgesehen, eine
vordere oder hintere Stoßstange
für Kraftfahrzeuge
zu bilden und ermöglicht
es, die Leistungsfähigkeit
dieses Fahrzeugs bei einem Frontalaufprall zu verbessern und die
Reparaturkosten in diesem Fall zu verringern.