DE102004024578A1

DE102004024578A1 - Energieabsorbierender Verbundträger einer Fahrzeugstruktur eines Fahrzeuges und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102004024578A1
Application number: DE200410024578
Authority: DE
Inventors: Konrad Dipl.-Ing. Eipper
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Daimler AG
Priority date: 2004-05-18
Filing date: 2004-05-18
Publication date: 2005-12-15
Anticipated expiration: 2024-05-19
Also published as: DE102004024578B4

Abstract

Ein energieabsorbierender Verbundträger einer Fahrzeugstruktur eines Fahrzeuges, insbesondere vorderer oder hinterer Längsträger oder Crashbox eines Kraftfahrzeuges, mit einem äußeren und einem von diesen umfassten, radial beabstandeten inneren Träger, deren Zwischenraum mit aufgeschäumtem, beide Träger kraftschlüssig erfassendem Kunststoff ausgefüllt ist, soll bezüglich seines Deformationsverhaltens durch den inneren Träger variabel gestaltbar sein und insgesamt das Deformationsverhalten des Verbundträgers verbessern. DOLLAR A Zu diesem Zweck zeichnet sich ein solcher Verbundträger dadurch aus, dass der innere Träger (2, 2') zumindest an einem seiner Enden dem äußeren Träger (1, 1') derart zugeordnet ist, dass er zumindest 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, 1') der Aufprallenergie ausgesetzt ist. DOLLAR A Eine vorteilhafte Herstellung eines solchen Verbundträgers innerhalb einer Fahrzeugstruktur besteht darin, den inneren Träger (2), der mit dem aufzuschäumenden Kunststoff versehen ist, getrennt von dem äußeren Träger (1) an der Fahrzeugstruktur positionierbar auszugestalten.

Description

Die Erfindung betrifft einen energieabsorbierenden Verbundträger einer Fahrzeugstruktur eines Fahrzeuges sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiger Verbundträger ist aus DE 199 34 666 A1 bekannt. Bei diesem Verbundträger bilden Innen- und Außenträger an ihren Enden nicht unbedingt gemeinsame Widerlager mit Bezug auf eine Aufprallenergieaufnahme- bzw. Abstützung. Dadurch kann durch den inneren Träger keine optimale, eigenständige Energieabsorptionsfunktion ausgeübt werden.

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.

Gelöst wird dieses Problem bei einem gattungsgemäßen Verbundträger in erster Linie durch eine Ausbildung nach den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen sowie ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung beziehungsweise Montage eines erfindungsgemäßen Verbundträgers sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, den Innenträger zusätzlich zu seiner Funktion als Begrenzungswand für den zwischen den beiden Trägern eingebrachten Kunststoffschaum als eigenständigen Energieabsorber zu verwenden. Hierfür wird der innere Träger derart in dem äußeren Träger gelagert, dass Aufprallenergie direkt auf beide Träger gleichzeitig und in gleichem Maße einwirken kann. Hierzu ist es besonders vorteilhaft, wenn beide Träger an beiden Enden Aufprallenergie unabhängig von der Kunststoffschaumfüllung auf äußere Widerlager übertragen können. 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 Innenträger je nach Einsatzfall unterschiedliche Gesamtdeformationsverhalten aufzuerlegen.

Vorteilhafte, nachstehend noch näher erläuterte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind der Zeichnung dargestellt.
In dieser zeigen:
1 einen Längsträger in Verbundbauweise im Längsschnitt,
2 den Längsträger nach 1 in einem Deformationszustand nach einem Aufprall,
3 einen Längsträger mit einer angebundenen Crashbox im Längsschnitt,
4 den Längsträger nach 3 in deformiertem Zustand nach einem Aufprall.
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.
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.
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 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, eigenständig an der Stirnwand 4 fixiert ist. Eigenständig fixiert bedeutet hier, dass in diesen 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.
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.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach 2 bilden ein äußerer Träger 1' und ein innerer Träger 2' durch einen Kunststoffschaum 3' verbunden eine Crashbox in Verbundbauweise. Diese Crashbox ist fest mit einem Längsträger 6 eines Fahrzeuges verbunden. Der innere Träger 2' ist jeweils an beiden Ende an Widerlager fest angebunden. Eines dieser Widerlager 7 ist eine Endscheibe der Crashbox, während das andere Widerlager 8 eine Trennwand zwischen dem Längsträger 6 und der Crashbox mit dem äußeren und inneren Träger 1', 2' ist.
Einen deformierten Zustand der Crashbox nach 3 zeigt die 4.
Der innere Träger 2' dient wie der innere Träger 1 bei der Ausführung nach 1 zur Aufnahme des noch nicht aufgeschäumten Kunststoffes des Kunststoffschaumes 3. Auch bei der Crashbox kann der innere Träger bei der Montage unabhängig von dem äußeren Träger 1' an der Trennwand 8 zwischen dem Längsträger 6 und der Crashbox lagefixiert werden.
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.

Claims

Energieabsorbierender Verbundträger einer Fahrzeugstruktur eines Fahrzeuges, insbesondere vorderer oder hinterer Längsträger oder Crashbox eines Kraftfahrzeuges, mit einem äußeren und einem von diesen umfassten, radial beabstandeten inneren Träger, deren Zwischenraum mit aufgeschäumtem, beide Träger kraftschlüssig erfassendem Kunststoff ausgefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Träger (2, 2') zumindest an einem seiner Enden dem äußeren Träger (1, 1') derart zugeordnet ist, dass er zumindest 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, 1') der Aufprallenergie ausgesetzt ist.
Energieabsorbierender Verbundträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der innere und äußere Träger (1, 2; 1', 2') an beiden Enden derart gegeneinander zugeordnet sind, dass zumindest in einer der beiden entgegengesetzten Richtungen längs der Träger (1, 2; 1', 2') an deren einem Ende wirksam werdende, von beiden Trägern (1, 2; 1', 2') gleichzeitig und in gleichem Maße aufgenommene Aufprallenergie von beiden Trägern (1, 2; 1', 2') jeweils anderenends auf von der Kunststoffschaumfüllung (3) unabhängige Widerlager (4, 7, 8) übertragen wird.
Energieabsorbierender Verbundkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Widerlager (4, 7, 8) der Träger (1, 2; 1', 2') mit der Fahrzeugstruktur direkt oder indirekt verbunden sind.
Verfahren zur Herstellung eines energieabsorbierenden Verbundträgers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Träger (2, 2'), auf den der aufzuschäumende Kunststoff (3) bereits aufgebracht ist, unabhängig von dem äußeren Träger (1, 1') an der Fahrzeugstruktur (4, 8) gelagert ist.