DE102009035778A1 - Bending cross beam arrangement for motor vehicle, has bending cross beam with area-wise cavity including hollow profile cross section - Google Patents
Bending cross beam arrangement for motor vehicle, has bending cross beam with area-wise cavity including hollow profile cross section Download PDFInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Biegequerträgeranordnung für einen Kraftwagen der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Herstellen einer Biegequerträgeranordnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 9 angegebenen Art.The The invention relates to a bending cross member arrangement for a Motor vehicle specified in the preamble of claim 1 Art. The invention also relates a method for producing a Biegequerträgeranordnung in the preamble of Claim 9 specified type.
Bei Biegequerträgeranordnungen herkömmlicher Art ist es üblich, an einem Biegequerträger, welcher aus einem Hohlprofil mit konstantem Querschnitt und konstanter Wandstärke besteht, Energieabsorptionselemente aus mehrteiligen Aluminium- oder Stahlblechkonstruktionen anzuordnen, welche innen hohl und mit dem Biegeträger beispielsweise verschraubt sind. Die herkömmliche Bauweise ist nicht vollständig belastungsoptimiert und das Gewicht der Biegequerträgeranordnung ist oftmals sehr hoch. Gelegentlich wird ein herkömmlicher Biegequerträger vollständig mit einem Schaumstoff gefüllt, um der Biegequerträgeranordnung ein höheres Energieabsorptionspotential zu verleihen. Nachteilig dabei ist, dass ein vollständig ausgeschäumter Biegequerträger bei gleichem Energieabsorptionsvermögen keine Gewichtsvorteile im Vergleich zu einem nicht ausgeschäumten Biegequerträger aufweist, welcher zum Verstärken eine größere Wandstärke aufweist.at Bending cross member assemblies conventional Kind of it is common on a bending cross member, which consists of a hollow profile with constant cross-section and constant wall thickness, Energy absorption elements of multi-part aluminum or steel sheet structures to arrange, which is hollow inside and bolted to the bending beam, for example are. The conventional Construction is not complete optimized load and the weight of the Biegequerträgeranordnung is often very high. Occasionally, a conventional Bending crossmember Completely filled with a foam to the bending cross member arrangement a higher one To confer energy absorption potential. The disadvantage is that one completely foam-filled Bending crossmember No weight advantages for the same energy absorption capacity compared to a non-foamed Biegequerträger has, which to amplify has a greater wall thickness.
Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Biegequerträgeranordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, durch welche bei möglichst geringem Eigengewicht möglichst viel Energie absorbierbar ist.It is therefore an object of the present invention, a bending cross member assembly to create the type mentioned by which, if possible low weight possible a lot of energy is absorbable.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Biegequerträgeranordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren zum Herstellen eines Biegequerträgeranordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Patentansprüchen angegeben.These The object is achieved by a Bending cross beam assembly with the features of claim 1 and by a method for producing a bending cross member arrangement solved with the features of claim 9. Advantageous embodiments with functional and Non-trivial developments of the invention are specified in the remaining claims.
Um eine Biegequerträgeranordnung für einen Kraftwagen zu schaffen, welche bei möglichst geringem Gewicht ein verbessertes Energieabsorptionsvermögen aufweist, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Hohlraum des Biegequerträgers lediglich bereichsweise mit einem Energie absorbierenden Material, insbesondere mit einem Schaumstoff, ausgefüllt ist. So kann mit einem geringen Gewicht der Biegequerträgeranordnung bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung durch die Biegequerträgeranordnung sehr gut Energie absorbiert werden. Die Füllung von Hohlstrukturen mit einem Energie absorbierenden Material steigert das Energieabsorptionspotential erheblich. Die Fähigkeit, Energie zu absorbieren, ist bei einer Biegequerträgeranordnung, bei welcher der Biegequerträger mit einem Energie absorbierenden Material gefüllt ist, höher als die einzelnen, addierten Fähigkeiten zur Energieabsorption des Energie absorbierenden Materials einerseits beziehungsweise des Hohlprofils andererseits. Durch die lokale Verstärkung des Biegequerträgers kann dieser an geringer belasteten Stellen dünner und damit leichter ausgebildet sein. Die Verstärkung mit einem Energie absorbierenden Material ersetzt eine Querschnitts- oder Wanddickenänderung über eine gesamte Länge des Biegequerträgers, welcher nur unter großem Aufwand durchführbar ist.Around a bending cross member arrangement for one To create cars, which at the lowest possible weight has improved energy absorption capacity, it is provided according to the invention, that the cavity of the bending cross member only partially with an energy absorbing material, in particular with a Foam, filled is. Thus, with a low weight of the Biegequerträgeranordnung in an accidental application of force by the Biegequerträgeranordnung very good energy can be absorbed. The filling of hollow structures with an energy absorbing material increases the energy absorption potential considerably. The ability, Energy absorption is in a Biegequerträgeranordnung, in which of the bending crossbeams filled with an energy absorbing material, higher than the individual ones added Skills for energy absorption of the energy absorbing material on the one hand or the hollow profile on the other. Due to the local reinforcement of the Bending crossmember This can be thinner and thus lighter at low loaded points be. The reinforcement with an energy absorbing material replaces a cross sectional or wall thickness change over an entire Length of the Bending crossmember, which only under large Effort feasible is.
Vorteilhafterweise ist als Energie absorbierendes Material, insbesondere als Schaumstoff, im Hohlraum des Biegequerträgers ein Aluminiumschaumstoff vorgesehen. Aluminiumschaumstoff eignet sich besonders gut als verstärkendes Material. Er weist ein großes Energieabsorptionspotential bei geringem Gewicht auf.advantageously, is as an energy absorbing material, especially as a foam, in the cavity of the bending crossmember an aluminum foam provided. Aluminum foam is suitable especially good as a reinforcing one Material. He has a big one Energy absorption potential at low weight.
Wenn das Energie absorbierende Material, insbesondere der Schaumstoff, in einem mittleren Bereich des Biegequerträgers vorgesehen ist, ist durch die Biegequerträgeranordnung besonders gut Energie bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung absorbierbar. Gerade der mittlere Bereich des Biegequerträgers spielt bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung eine wichtige Rolle, da hier eine große Energieaufnahme erfolgt.If the energy absorbing material, especially the foam, is provided in a central region of the Biegequerträgers is through the bending cross member arrangement particularly good energy in case of accidental application of force absorbable. Especially the middle area of the bending cross member plays an important role in an accidental force application, there's a big one here Energy absorption takes place.
Vorteilhafterweise umfasst der Schaumstoff, insbesondere der Aluminiumschaumstoff, eine Mehrzahl von kugelförmigen Aluminiumkörpern. So kann eine Aluminiumschaumverstärkung im „Advanced Pore Morphology-Verfahren” zum Ausfüllen des Hohlraums des Biegeträgers in den Hohlraum eingeführt werden.advantageously, comprises the foam, in particular the aluminum foam, a plurality of spherical ones Aluminum bodies. For example, an aluminum foam reinforcement can be used in the Advanced Pore Morphology process to fill the cavity of the bending beam introduced into the cavity become.
Dabei weisen die kugelförmigen Aluminiumkörper, welche in den Hohlraum eingeführt werden, bevorzugt einen Durchmesser von 2 mm bis 20 mm auf. Durch derartige kleinvolumige Körper ist ein Schaum bildbar, welcher sehr gute Energieabsorptionseigenschaften aufweist.there have the spherical shape Aluminum body, which are introduced into the cavity be, preferably a diameter of 2 mm to 20 mm. By such small-volume body a foam is formed which has very good energy absorption properties having.
Vorteilhafterweise sind die Aluminiumkörper zumindest bereichsweise miteinander verbunden. Unter akustischen und mechanischen Gesichtspunkten ist ein spielfreier Verbund der Aluminiumkörper wichtig, da so störende Geräusche vermieden werden und eine gleichmäßige Druckverteilung erzielt ist.advantageously, are the aluminum bodies at least partially connected with each other. Under acoustic and mechanical A play-free bond of the aluminum body is important there so disturbing Sounds be avoided and a uniform pressure distribution is achieved.
In weiterer Ausgestaltung ist das Energie absorbierende Material, insbesondere der Schaumstoff, in einem Behältnis, insbesondere einem Sack, aufgenommen. So kann durch die Lage des Sacks innerhalb des Hohlraums des Biegequerträgers festgelegt werden, wo die lokale Füllung mit dem Energie absorbierenden Material, insbesondere dem Schaumstoff, erfolgt. Durch die Aufnahme des Energie absorbierenden Materials in dem Sack wird vermieden, dass Teile des Energie absorbierenden Materials in Bereiche des Hohlraums des Biegequerträgers gelangen, in denen keine Füllung vorgesehen ist.In a further refinement, the energy-absorbing material, in particular the foam, is accommodated in a container, in particular a sack. So can be determined by the location of the bag within the cavity of the bending cross member, where the local filling with the energy from sorbing material, in particular the foam takes place. The absorption of the energy-absorbing material in the bag prevents parts of the energy-absorbing material from reaching areas of the cavity of the bending cross member in which no filling is provided.
Vorteilhafterweise ist ein Aufnahmeraum für das Energie absorbierende Material, insbesondere für den Schaumstoff, durch wenigstens ein Begrenzungselement innerhalb des Hohlraums des Biegequerträgers festlegbar. Auch durch das Begrenzungselement kann vermieden werden, dass Teile des Energie absorbierende Materials innerhalb des Hohlraums des Biegequerträgers in Bereiche gelangen, in welchen keine Füllung vorgesehen ist. So kann einfach und aufwendig eine lokale Füllung des Biegequerträgers mit dem Energie absorbierenden Material gewährleistet werden.advantageously, is a recording room for that Energy absorbing material, in particular for the foam, by at least a limiting element within the cavity of the bending cross member fixed. Also by the limiting element can be avoided that parts of the Energy absorbing material within the cavity of the bending cross member in Enter areas in which no filling is provided. So can easy and costly with a local filling of the Biegequerträgers with the energy absorbing material can be ensured.
Bei dem Verfahren zum Herstellen einer Biegequerträgeranordnung für einen Kraftwagen der im Oberbegriff des Patentanspruchs 9 genannten Art ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Hohlraum des Biegequerträgers lediglich bereichsweise mit einem Energie absorbierenden Material, insbesondere mit einem Schaumstoff, ausgefüllt wird. Hierdurch ist einfach und unaufwendig eine Biegequerträgeranordnung herstellbar, welche bei geringem Gewicht eine sehr gute Energieabsorption bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung aufweist.at the method for producing a Biegequerträgeranordnung for a Motor vehicle referred to in the preamble of claim 9 Art is it inventively provided that the cavity of the bending cross member only partially with an energy-absorbing material, in particular with a foam, filled out becomes. This is simple and inexpensive a Biegequerträgeranordnung can be produced, which at low weight a very good energy absorption having an accidental application of force.
Vorteilhafter Weise wird wenigstens ein Hohlraum eines Energieabsorptionselements mit einem Energie absorbierenden Material, insbesondere mit einem Schaumstoff, ausgefüllt. Wenn die Hohlräume der Energieabsorptionselemente zumindest teilweise ebenfalls mit einem Energie absorbierenden Material ausgefüllt werden, ist eine noch bessere Energieabsorption der Biegequerträgeranordnung gewährleistet.Favorable Way is at least one cavity of an energy absorbing element with an energy absorbing material, in particular with a Foam, filled. If the cavities the energy absorbing elements at least partially with a Energy absorbing material to be filled, is an even better energy absorption ensures the bending cross member arrangement.
In weiterer Ausgestaltung wird zum Befüllen des Hohlraums des Energieabsorptionselements ein Mittel zum Befüllen durch eine lochartige Öffnung des Energieabsorptionselements zumindest bereichsweise in den Hohlraum des Energieabsorptionselement eingeführt und die den Schaum ausbildenden Aluminiumkörper werden zum Befüllen des Hohlraums des Energieabsorptionselements mittels einer Krafteinwirkung durch einen Hohlraum des Mittels zum Befüllen in den Hohlraum des Energieabsorptionselements geführt. So kann das Befüllen des Hohlraums schnell und einfach durchgeführt werden. Dies kann beispielsweise durch reine Schwerkraft oder auch durch Druckluft erfolgen.In Another embodiment is for filling the cavity of the energy absorbing element a means for filling through a hole-like opening of the energy absorption element at least partially into the cavity introduced the energy absorbing element and become the foam-forming aluminum body for filling the cavity of the energy absorbing element by means of a force through a cavity of the means for filling into the cavity of the energy absorbing element guided. So can the filling cavity can be performed quickly and easily. This can be, for example by pure gravity or by compressed air.
Vorteilhafter Weise wird zum lediglich bereichsweisen Befüllen des Biegequerträgers ein durch eine lochartige Öffnung des Biegequerträgers eingeführtes Behältnis, insbesondere ein Sack, mit Druckluft befüllt, und das mit Luft gefüllte Behältnis, insbesondere der Sack, dann über ein Mittel zum Befüllen mit den den Schaum ausbildenden Aluminiumkörpern befüllt. So ist auf einfache Weise ein lokales Befüllen des Hohlraums des Biegequerträgers erreichbar. Durch das Behältnis bzw. den Sack wird der Bereich des Hohlraums, welcher mit dem Aluminiumkörpern befüllt werden soll, präzise und sicher festgelegt.Favorable Way is for only partially filling the Biegequerträgers a through a hole-like opening of the bending cross member imported container, in particular a sack, filled with compressed air, and that filled with air Container, in particular the bag, then over a means for filling filled with the foam forming aluminum bodies. That's easy a local filling the cavity of the bending cross member reachable. Through the container or the bag is the area of the cavity, which are filled with the aluminum bodies should, accurate and set securely.
Alternativ werden zum lediglich bereichsweisen Befüllen des Hohlraums des Biegequerträgers die den Schaum ausbildenden Aluminiumkörper mittels eines Mittels zum Befüllen in den zu befüllenden Bereich gebracht. Dann wird wenigstens ein Begrenzungselement in den Hohlraum des Biegequerträgers eingebracht, um den mit den Aluminiumkörpern befüllten Bereich des Hohlraums des Biegequerträgers festzulegen. Auch durch Begrenzungselemente ist eine lokale Füllung des Hohlraums des Biegequerträgers kostengünstig und einfach erreichbar. Durch die Begrenzungselemente können die Bereiche des Biegequerträgers, welche befüllt werden sollen, sehr genau und individuell festgelegt werden.alternative are only partially filled the cavity of the bending cross member filling the the foam-forming aluminum body by means of an agent for filling in the area to be filled brought. Then at least one limiting element is inserted into the cavity of the bending crossmember introduced to the area filled with the aluminum bodies of the cavity of the bending crossmember set. By limiting elements is a local filling of the Cavity of the bending crossmember economical and easy to reach. Due to the boundary elements, the Areas of the bending crossmember, which filled should be determined very precisely and individually.
In weiterer Ausgestaltung werden die den Schaum ausbildenden Aluminiumkörper nach dem Einfüllen in den jeweiligen Hohlraum miteinander verbunden. Dadurch werden störende Geräusche wie beispielsweise ein Klappern der Aluminiumkörper vermieden beziehungsweise reduziert und es wird eine gleichmäßige Druckverteilung innerhalb des Biegequerträgers erreicht.In Another embodiment, the foam forming aluminum body after the filling connected to each other in the cavity. This will be disturbing Sounds such as rattling the aluminum body avoided or reduces and it gets a uniform pressure distribution within of the bending crossmember reached.
Es ist von Vorteil, wenn die den Schaum ausbildenden Aluminiumkörper nach dem Einfüllen in den Hohlraum des Energieabsorptionselements durch Pressen miteinander verbunden werden. So werden die Aluminiumkörper besonders gut in einen spielfreien Verbund gebracht.It is advantageous if the foam forming aluminum body after the filling into the cavity of the energy absorbing element by pressing each other get connected. So the aluminum body are particularly good in a play-free Brought together.
Vorteilhafter Weise wird der jeweilige Hohlraum mit einer Mehrzahl von Aluminiumkörpern und mit einem Kunststoff, insbesondere mit einem Polyurethan, und/oder mit einem aushärtbaren Klebstoff, befüllt. Das Polyurethan füllt dann den Hohlraum zwischen den Aluminiumkörpern aus und sichert deren Verbund. Auch ein kalt aushärtender Klebstoff, welcher beispielsweise direkt vor dem Füllprozess auf die Aluminiumkörper aufgeschichtet wird, oder der gemeinsam mit den Aluminiumkörpern in den Hohlraum eingesprüht wird, dient dem effektiven Verbinden der Aluminiumkörper in dem Hohlraum des Energieabsorptionselements oder auch in dem Hohlraum des Biegequerträgers.Favorable Way, the respective cavity with a plurality of aluminum bodies and with a plastic, in particular with a polyurethane, and / or with a curable Adhesive, filled. The polyurethane fills then the cavity between the aluminum bodies and ensures their composite. Also a cold curing Adhesive, for example, directly before the filling process on the aluminum body is stacked, or together with the aluminum bodies in sprayed the cavity is used to effectively connect the aluminum body in the cavity of the energy absorbing element or in the cavity of the Bending crossmember.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen. Diese zeigen in:Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred Ausführungsbei play as well as the drawings. These show in:
In
Vorliegend
ist der Schaumstoff
Beispielsweise
können
die Aluminiumkörper
Eine
andere Möglichkeit
des Fügens
der Aluminiumkörper
In
Wird
das Mittel
In
In
einem weiteren Ausführungsbeispiel
gemäß
Eine
Vor- und Endfixierung der Aluminiumkörper
Ein
weiteres Ausführungsbeispiel
zum lediglich bereichsweisen Befüllen
des Biegequerträgers
Ein
weiteres Ausführungsbeispiel
für das
lediglich bereichsweise Befüllen
des Biegequerträgers
Es
soll darauf hingewiesen sein, dass alle genannten Ausführungsbeispiele
auch für
in den Biegequerträger
Zur
Verstärkung
eines einteiligen Biegequerträgers
In
Ein
alternativ angewandtes Warmkleben kann beispielsweise durch Einsatz
einer thermoplastischen Beschichtung, welche magnetisch/elektrisch aktivierbare
Zusatzstoffe enthält,
beschleunigt werden. Bei den Zusatzstoffen kann es dabei beispielsweise
um nanopartikuläre/ferromagnetische
Füllstoffe
handeln. Damit kann die thermoplastische Beschichtung dann durch
eine Induktionsspule aufgeschmolzen werden. Zum Ausgleichen einer
Volumenschwindung des Materials kann dann auch ein schäumender
Kleber, zum Beispiel ein Epoxidkleber, verwendet werden. Denkbar
ist es auch, den Fügevorgang
nicht erst nach vollständiger
Füllung
durchzuführen,
sondern bereits nach einer Teilfüllung
des Hohlraums
Alternativ
kann zunächst
nur eine Teilfüllung des
Hohlraums
In
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Family
ID=41693990
Family Applications (1)
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee | ||
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Effective date: 20150303 |