DE102004024578B4 - An energy absorbing composite beam of a vehicle structure of a vehicle and method of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

Energieabsorbierender Verbundträger einer Fahrzeugstruktur eines Fahrzeuges, insbesondere vorderer oder hinterer Längsträger oder Crashbox eines Kraftfahrzeuges, mit einem äußeren und einem von diesem umfassten, radial beabstandeten, inneren Träger, deren Zwischenraum mit aufgeschäumtem, beide Träger kraftschlüssig erfassendem Kunststoff ausgefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Träger (2) an einem ersten Ende dem äußeren Träger (1) derart zugeordnet ist, dass er bei einem Aufprall in einer der beiden längs der Träger (1, 2) entgegengesetzt verlaufenden Richtungen gleichzeitig und in gleichem Maße zusammen mit dem äußeren Träger (1) der Aufprallenergie ausgesetzt ist, während er an seinem zweiten Ende Abstand gegenüber der Aufprallzone des dortigen Endes des Trägers (1) besitzt, wobei der innere Träger (2) an seinem ersten Ende unabhängig von dem äußeren Träger (1) sowie dem zwischen diesen beiden Trägern (1; 2) befindlichen, aufgeschäumten Kunststoff an der Fahrzeugstruktur gelagert ist.An energy composite beam a vehicle structure of a vehicle, in particular front or rear side member or Crashbox of a motor vehicle, with an outer and a covered by this, radially spaced inner support, their space with foamed, both carriers force fit filled in capturing plastic characterized in that the inner support (2) is at a first end the outer support (1) is assigned such that it is in an impact in one of the two along the carrier (1, 2) opposite directions at the same time and to the same extent together with the outer support (1) the impact energy is exposed while he is on his second End distance opposite the impact zone of the local end of the carrier (1) has, wherein the inner carrier (2) independent at its first end from the outer support (1) and the between these two carriers (1, 2) located, foamed plastic is mounted on the vehicle structure.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft einen energieabsorbierenden Verbundträger einer Fahrzeugstruktur eines Fahrzeuges sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung nach den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 2.The The invention relates to an energy absorbing composite carrier Vehicle structure of a vehicle and a method for its Production according to the preambles of claims 1 and Second

Bei einem derartigen aus DE 199 34 666 A1 bekannten Verbundträger bilden Innen- und Außenträger an ihren Enden keine Widerlager mit Bezug auf eine Aufprallenergieaufnahme- bzw. Abstützung. Dadurch kann durch den inneren Träger keine optimale, eigenständige Energieabsorptionsfunktion ausgeübt werden.In such an off DE 199 34 666 A1 known composite carrier form inner and outer support at their ends no abutment with respect to a Aufprallenergieaufnahme- or support. As a result, no optimal, independent energy absorption function can be exerted by the inner support.

Aus AT 334 221 B ist ein energieabsorbierender Verbundträger mit einem Innen- und Außenträger sowie dazwischen vorgesehenem Kunststoffschaum bekannt, bei dem Innen- und Außenträger gleiche Länge besitzen. Bei dieser Ausführung verformt sich daher das gesamte Strukturbauteil bei einem Aufprall in Längsrichtung über die gesamte Länge in gleicher weise energieabsorbierend.Out AT 334 221 B is an energy-absorbing composite support with an inner and outer support and provided therebetween plastic foam known in the inner and outer wearer have the same length. In this embodiment, therefore, the entire structural component deforms in an impact in the longitudinal direction over the entire length in the same way energy-absorbing.

Bei einem Verbundträger nach US 5,992,923 A , bei dem zwischen einer Außen- und Innenschale Kunststoffschaum vorgesehen ist, sind diese beiden Schalen ebenfalls gleich lang ausgebildet. Des weiteren ist die Innenschale dort über die Außenschale, mit der sie über den zwischen diesem befindlichen Kunststoff schaum verbunden ist, an einer Fahrzeugtragstruktur befestigt, das heißt es fehlt eine eigenständige Verbindung zwischen Innenschale und Tragstruktur.For a composite beam after US 5,992,923 A in which plastic foam is provided between an outer and inner shell, these two shells are also formed the same length. Furthermore, the inner shell is there via the outer shell, with which it is connected via the plastic foam located between this, attached to a vehicle support structure, that is, it lacks an independent connection between the inner shell and support structure.

Die Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, einen gattungsgemäßen Verbundträger zu schaffen, dessen Energieabsorptionsfunktion in stärkerem Maße als bisher durch material- und formmäßig unterschiedlich gestaltete Innenträger beeinflusst werden kann. Insbesondere soll ein in Längsrichtung gestuftes Energieabsorptionsverhalten des Verbundträgers erreicht werden.The Invention busy dealing with the problem of providing a generic composite support, its energy absorption function to a greater extent than previously by material and shape different designed interior support can be influenced. In particular, a graded in the longitudinal direction Energy absorption behavior of the composite support can be achieved.

Gelöst wird dieses Problem bei einem gattungsgemäßen Verbundträger durch eine Ausbildung nach den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.Is solved this problem in a generic composite support by An education according to the characterizing features of the claim 1.

Ein besonders vorteilhaftes und zweckmäßiges Verfahren eines gattungsgemäßen Verbundträgers ist Gegenstand des Anspruchs 2.One Particularly advantageous and convenient method of a generic composite support is Subject of claim 2.

Der Innenträger dient zusätzlich zu seiner Funktion als Begrenzungswand für den zwischen den beiden Trägern eingebrachten Kunststoffschaum als eigenständiger Energieabsorber. Hierfür ist der innere Träger derart in dem äußeren Träger gelagert, dass Aufprallenergie nach zunächst lediglich einer Verformung des äußeren Trägers direkt auf beide Träger gleichzeitig und in gleichem Maße einwirken kann. Hierzu sollen beide Träger, wenn sie gemeinsam verformt werden, jeweils an beiden Enden Aufprallenergie unabhängig von der Kunststoffschaumfüllung auf äußere Widerlager übertragen. Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, vorhandene Tragstrukturen wie insbesondere Längsträger und Crashboxen von Fahrzeugen unverändert verwenden zu können und dennoch diesen durch unterschiedlich gestaltete und gelagerte Innen träger je nach Einsatzfall unterschiedliche Gesamtdeformationsverhalten aufzuerlegen.Of the internal support serves additionally to its function as a boundary wall for the introduced between the two carriers Plastic foam as an independent Energy absorber. Therefor is the inner carrier stored in the outer support such that Impact energy after first only a deformation of the outer carrier directly on both carriers at the same time and to the same extent can act. For this purpose, both carriers should, when deformed together are each at both ends impact energy regardless of the plastic foam filling transferred to outer abutment. A particular advantage of the invention is existing support structures in particular longitudinal members and crash boxes of vehicles unchanged to be able to use and yet this through differently designed and stored Interior carrier depending on the application, different Gesamtdeformationsverhalten impose.

Vorteilhafte, nachstehend noch näher erläuterte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind der Zeichnung dargestellt.Advantageous, in more detail below explained embodiments The invention are shown in the drawing.

In dieser zeigen:In show this:

1 einen Längsträger in Verbundbauweise im Längsschnitt, 1 a longitudinal beam in composite construction in longitudinal section,

2 den Längsträger nach 1 in einem Deformationszustand nach einem Aufprall. 2 the side member after 1 in a state of deformation after an impact.

Ein Längsträger nach 1 umfasst einen äußeren Träger 1 und einen sich lediglich über eine Teillänge des äußeren Trägers 1 erstreckenden inneren Träger 2. Beide Träger 1, 2 sind radial voneinander beabstandet, so dass zwischen diesen ein Ringraum besteht, der durch einen faserverstärkten Kunststoffschaum 3 ausgefüllt ist.A side member after 1 includes an outer support 1 and only over a partial length of the outer wearer 1 extending inner beams 2 , Both carriers 1 . 2 are radially spaced from each other so that there is an annular space between them through a fiber-reinforced plastic foam 3 is filled.

Das Grundmaterial des Kunststoffschaumes 3 befindet sich im noch nicht aufgeschäumten Zustand auf dem inneren Träger 2. Das Aufschäumen erfolgt in einem Zustand, in dem beide Träger 1 und 2 fertig montiert sind, durch Wärme, wie sie beispielsweise bei einer kathotischen Tauchlackierung (KTL) eines Fahrzeuges mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten Längsträger ohnehin anfällt.The basic material of the plastic foam 3 is in the not yet foamed state on the inner support 2 , The foaming takes place in a state in which both carriers 1 and 2 are fully assembled, by heat, as obtained, for example, in a cathotic dip painting (KTL) of a vehicle with an inventively designed longitudinal beam anyway.

Bei dem in 1 dargestellten Beispiel ist der aus den Trägern 1 und 2 als Verbundteil ausgebildete Längsträger an der Stirnwand 4 eines Fahrzeuges befestigt. Die Befestigung ist beispielsweise über eine Steckverbindung 5 derart, dass der innere Träger 2 an der Stirnwand 4 in einer Zeit, in der der auf diesem Träger 2 aufgebrachte Grundstoff für den aufzuschäumenden Kunststoff noch nicht aufgeschäumt ist, eigen ständig an der Stirnwand 4 fixiert ist. Eigenständig fixiert bedeutet hier, dass in diesem Zustand keine Abstützung an dem äußeren Träger 1 vorliegen muss. Hierdurch ist eine einfache Montage möglich. Die Stirnwand 4 übt bei einem Crash-Unfall insbesondere die Funktion eines Widerlagers in Bezug auf das aus den Trägern 1 und 2 bestehende Verbundteil aus.At the in 1 example shown is the one from the carriers 1 and 2 formed as a composite part longitudinal member on the end wall 4 attached to a vehicle. The attachment is for example via a plug connection 5 such that the inner carrier 2 on the front wall 4 at a time when on this carrier 2 applied base material for the foaming plastic is not yet foamed, own constantly on the front wall 4 is fixed. Independently fixed here means that in this state, no support on the outer support 1 must be present. As a result, a simple assembly is possible. The front wall 4 exercises in a crash accident in particular the function of an abutment in relation to the out of the carriers 1 and 2 existing composite part.

Die Verformung des Längsträgers nach 1 bei einem Aufprall in Längsrichtung zeigt die 2. Durch eine Ausbildung lediglich eines axialen Teilbereiches als Verbundträger ist ein gestuftes Deformationsverhalten eines solchen Längsträgers möglich. Während in einer ersten Deformationsstufe lediglich der nicht als Verbundträger ausgebildete Längsbereich sich faltenartig verformt und damit verkürzt, bleibt der als Verbundbereich ausgebildete Teil zunächst noch unverformt. Der Grund hierfür ist, dass mit Bezug auf diesen Bereich für eine Verformung eine höhere Verformungsenergie notwendig ist. Die Höhe dieser Verformungsenergie lässt sich durch unterschiedliche Innenträger 2 bei unverändert bleibenden Außenträgern 1 auf einfache Weise variieren. Dabei wird die Variationsbreite selbstverständlich auch durch die Auswahl sowie die Konfiguration des aufzuschäumenden Kunststoffes 3 mit bestimmt. Durch den zwischen den Trägern 1 und 2 aufgeschäumten Kunststoff entsteht ein sandwichartig aufgebautes Verbundteil.The deformation of the longitudinal member after 1 in a longitudinal impact shows the 2 , By forming only an axial portion as a composite support a stepped deformation behavior of such a longitudinal member is possible. While in a first deformation stage only the longitudinal region not formed as a composite carrier deforms like a fold and thus shortens, the part designed as a composite region initially remains undeformed. The reason for this is that, with respect to this range, deformation strain requires a higher strain energy. The amount of this deformation energy can be achieved by different internal supports 2 with unchanged outer supports 1 vary in a simple way. Of course, the range of variation is also determined by the selection and the configuration of the plastic to be foamed 3 with determined. By the between the carriers 1 and 2 foamed plastic creates a sandwich-like composite part.

Wichtig für eine erfindungsgemäße optimale Funktion des Verbundträgers ist jeweils eine Abstützung des inneren Trägerteils 2, 2' an der Fahrzeugstruktur, um den inneren Träger als vollwirksames, eigenständiges Deformationselement wirksam werden lassen zu können.Important for an inventive optimal function of the composite support is in each case a support of the inner support member 2 . 2 ' on the vehicle structure in order to allow the inner carrier to be effective as a fully effective, self-contained deformation element.

Claims (2)

Energieabsorbierender Verbundträger einer Fahrzeugstruktur eines Fahrzeuges, insbesondere vorderer oder hinterer Längsträger oder Crashbox eines Kraftfahrzeuges, mit einem äußeren und einem von diesem umfassten, radial beabstandeten, inneren Träger, deren Zwischenraum mit aufgeschäumtem, beide Träger kraftschlüssig erfassendem Kunststoff ausgefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Träger (2) an einem ersten Ende dem äußeren Träger (1) derart zugeordnet ist, dass er bei einem Aufprall in einer der beiden längs der Träger (1, 2) entgegengesetzt verlaufenden Richtungen gleichzeitig und in gleichem Maße zusammen mit dem äußeren Träger (1) der Aufprallenergie ausgesetzt ist, während er an seinem zweiten Ende Abstand gegenüber der Aufprallzone des dortigen Endes des Trägers (1) besitzt, wobei der innere Träger (2) an seinem ersten Ende unabhängig von dem äußeren Träger (1) sowie dem zwischen diesen beiden Trägern (1; 2) befindlichen, aufgeschäumten Kunststoff an der Fahrzeugstruktur gelagert ist.Energy-absorbing composite support of a vehicle structure of a vehicle, in particular front or rear side member or crash box of a motor vehicle, comprising an outer and a radially spaced from this, inner carrier whose space is filled with foamed, both carrier positively locking plastic, characterized in that inner carrier ( 2 ) at a first end of the outer support ( 1 ) is assigned in such a way that upon impact in one of the two along the carrier ( 1 . 2 ) in opposite directions simultaneously and to the same extent together with the outer support ( 1 ) is exposed to the impact energy, while at its second end distance from the impact zone of the local end of the carrier ( 1 ), the inner support ( 2 ) at its first end, independent of the outer support ( 1 ) and between these two institutions ( 1 ; 2 ), foamed plastic is mounted on the vehicle structure. Verfahren zur Herstellung eines energieabsorbierenden Verbundträgers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Träger (2), auf den der aufzuschäumende Kunststoff (3) bereits aufgebracht ist, unabhängig von dem äußeren Träger (1) an der Fahrzeugstruktur (4) gelagert ist.Process for producing an energy-absorbing composite support according to claim 1, characterized in that the inner support ( 2 ) to which the plastic to be foamed ( 3 ) is already applied, independently of the outer support ( 1 ) on the vehicle structure ( 4 ) is stored.
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