DE102010035038B4 - Automotive bending beam and method for its production - Google Patents
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Abstract
Ein erfindungsgemäßer Kraftfahrzeug-Biegeträger 1 weist ein Längsprofil 2 mit einem Steg 3 und zwei Schenkeln 4, 5 auf. Endseitig an die Schenkel 4, 5 schließen sich Flansche 6, 7 an. Die Schenkel 4, 5 weisen in einer gemeinsamen Querschnittsebene QE unterschiedliche Breiten b1, b2 auf. Des Weiteren sind die Flansche 6, 7 in die gleiche Richtung R orientiert und bilden so einen Innenflansch und einen Außenflansch. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung mit einem einseitigem Innenflansch 6 und einem Schenkelbreitenverhältnis b1 zu b2 von großer 1 verschiebt sich der Schubmittelpunkt Sm des Querschnitts so, dass eine asymmetrisch wirkende Biegekraft F kein oder nur eine geringe Verdrehung des Kraftfahrzeug-Biegeträgers 1 hervorruft.An inventive motor vehicle bending beam 1 has a longitudinal profile 2 with a web 3 and two legs 4, 5. At the ends of the legs 4, 5 close flanges 6, 7 at. The legs 4, 5 have different widths b1, b2 in a common cross-sectional plane QE. Furthermore, the flanges 6, 7 are oriented in the same direction R and thus form an inner flange and an outer flange. Due to the inventive design with a one-sided inner flange 6 and a leg width ratio b1 to b2 of large 1, the shear center Sm of the cross section shifts so that an asymmetrically acting bending force F causes no or only a slight rotation of the motor vehicle bending beam 1.
Description
Die Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeug-Biegeträger gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie Verfahren zu dessen Herstellung.The invention relates to a motor vehicle bending beam according to the features in the preamble of
Ein solcher Biegeträger kommt als Kraftfahrzeugbauteil insbesondere als Stoßfängerquerträger zum Einsatz. Des Weiteren ist auch eine Konzeption als Schweller oder Seitenaufprallträger möglich.Such a bending beam is used as a motor vehicle component, in particular as a bumper cross member. Furthermore, a concept as a sill or side impact beam is possible.
Stoßfänger werden bei Kraftfahrzeugen standardmäßig sowohl front- als auch heckseitig eingebaut, um die Stoßenergie kleinerer Anprallvorgänge abzufangen, so dass die eigentliche Tragstruktur des Kraftfahrzeugs möglichst nicht beschädigt wird. Ein Stoßfänger besteht üblicherweise aus einem Querträger, der unter Eingliederung von Crashboxen quer zu den Längsträgern des Kraftfahrzeugrahmens festlegbar ist. Der Querträger dient dazu, die aus einem Anprall resultierende Energie in die Crashboxen einzuleiten, wo die Stoßenergie in Verformungsarbeit umgewandelt werden soll.Bumpers are installed in motor vehicles both front and rear as standard to intercept the impact energy of smaller impact processes, so that the actual support structure of the motor vehicle is not damaged as possible. A bumper usually consists of a cross member, which is fixed transversely to the longitudinal members of the motor vehicle frame by inclusion of crash boxes. The cross member serves to initiate the energy resulting from an impact in the crash boxes, where the impact energy is to be converted into deformation work.
Aus der
Bei dem aus der
Ein Biegeträger zum Seitenaufprallschutz ist in der
Die
Durch die
Die
Auch die
Die Biegeträger sind üblicherweise in ihrem Querschnitt symmetrisch ausgebildet. Hierbei weisen die endseitig an den Schenkeln eines Biegeträgers bzw. dessen Längsprofils ausgebildeten Flansche in der Regel in entgegengesetzte Richtungen, so dass die Biegeträger beidseitig Außenflansche oder beidseitig Innenflansche besitzen. Bei einem symmetrischen Querschnitt des Profils decken sich der Flächenschwerpunkt des Querschnitts und der Schubmittelpunkt. Kommt es dann zu einer asymmetrisch wirkenden Biegekraft, deren Kraftwirkungslinie nicht durch den Flächenschwerpunkt des Profils verläuft, besteht die Gefahr, dass sich der Biegeträger verdreht. Das Verdrehen des Biegeträgers beeinträchtigt dessen Wirkung, insbesondere bei der Aufnahme von Lastpfaden und kann zu nachteiligen Bewegungsabläufen führen. Bei einem Einsatz des Biegeträgers, beispielsweise als Stoßfängerquerträger, kann das Verdrehen zu einem Untergleiten des Kraftfahrzeugs unter ein Hindernis führen.The bending beams are usually formed symmetrically in their cross section. In this case, the flanges formed on the ends of the limbs of a bending support or its longitudinal profile generally point in opposite directions, so that the bending beams have outer flanges on both sides or inner flanges on both sides. In a symmetrical cross section of the profile, the centroid of the cross section and the shear center coincide. If it then comes to an asymmetric bending force whose force line of action does not run through the centroid of the profile, there is a risk that the bending beam twisted. The twisting of the bending beam affects its effect, especially in the recording of load paths and can lead to adverse movements. When using the bending support, for example as a bumper cross member, the twisting can lead to a sliding of the motor vehicle under an obstacle.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen im Belastungsverhalten verbesserten Querträger zu schaffen, der sich bei einer asymmetrisch wirkenden Biegekraft nicht oder weniger verdreht und ein vorteilhaftes Verfahren zu dessen Herstellung aufzuzeigen.The invention is therefore an object of the invention to provide a load behavior improved cross member, which does not twist or less at an asymmetric bending force acting and to show an advantageous method for its production.
Die Lösung des gegenständlichen Teils der Aufgabe besteht in einem Kraftfahrzeug-Biegeträger gemäß den Merkmalen von Anspruch 1.The solution of the objective part of the task consists in a motor vehicle bending beam according to the features of
Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Biegeträger sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 5.Advantageous embodiments of the motor vehicle bending beam according to the invention are the subject of the
Zwei eigenständige Lösungen des verfahrensmäßigen Teils der Aufgabe sind in den Ansprüchen 6 und 7 charakterisiert.Two independent solutions of the procedural part of the task are characterized in
Der Kraftfahrzeug-Biegeträger weist ein offenes Längsprofil mit einem zentralen Steg und zwei Schenkeln auf, wobei sich endseitig an die Schenkel Flansche anschließen. Erfindungsgemäß weisen die Schenkel in einer gemeinsamen Querschnittsebene unterschiedliche Breiten auf.The motor vehicle bending beam has an open longitudinal profile with a central web and two legs, with end flanges adjoining the legs. According to the invention Legs in a common cross-sectional plane to different widths.
Die Flansche sind in die gleiche Richtung orientiert. Ein Flansch weist folglich im Querschnitt des Profils gesehen nach innen (Innenflansch), während der andere Flansch nach außen (Außenflansch) gerichtet ist.The flanges are oriented in the same direction. As a result, one flange is facing inwards (inner flange) in the cross-section of the profile, while the other flange is directed outwards (outer flange).
Bei einseitigem Innenflansch und einem Schenkelbreitenverhältnis ungleich von 1, verschiebt sich der Schubmittelpunkt des Querschnitts so, dass eine asymmetrisch wirkende Biegekraft keine oder nur eine geringe Verdrehung des Biegeträgers hervorruft. Der Biegeträger verdreht sich folglich weniger, so dass dessen Funktion stabil erhalten wird. Bei einem Stoßfängerquerträger kann so ein Untergleiten eines Fahrzeugs unter ein Hindernis vermieden oder reduziert werden.With a one-sided inner flange and a leg width ratio not equal to 1, the shear center of the cross section shifts so that an asymmetrically acting bending force causes no or only a slight rotation of the bending beam. The bending beam consequently twists less so that its function is maintained stable. In the case of a bumper cross member, undercarriage of a vehicle under an obstacle can thus be avoided or reduced.
Unter Breite eines Schenkels ist die im Querschnitt gemessene Ausdehnung des Schenkels quer zur Längserstreckung des Biegeträgers zu verstehen. Vorzugsweise ist das Verhältnis der Breite des ersten breiteren Schenkels zur Breite des zweiten kürzeren Schenkels zwischen 1,2:1 und 2:1 bemessen.Width of a leg is to be understood as meaning the extension of the leg measured transversely to the longitudinal extension of the bending support. Preferably, the ratio of the width of the first broader leg to the width of the second shorter leg is sized between 1.2: 1 and 2: 1.
Der Flansch am ersten breiteren Schenkel ist in Richtung zur Mittellängsachse gerichtet, wohingegen der Flansch am zweiten kürzeren Schenkel von der Mittellängsachse weggerichtet ist. Der Innenflansch befindet sich folglich am breiteren Schenkel, wohingegen der Außenflansch am kürzeren bzw. weniger breiten zweiten Schenkel vorgesehen ist.The flange on the first wider leg is directed towards the central longitudinal axis, whereas the flange on the second shorter leg is directed away from the central longitudinal axis. The inner flange is thus located on the wider leg, whereas the outer flange is provided on the shorter or less wide second leg.
Der Kraftfahrzeug-Biegeträger bzw. dessen Längsprofil besteht vorteilhafterweise aus hochfestem Stahl und ist vorzugsweise warmgeformt und gehärtet, insbesondere pressgehärtet.The motor vehicle bending beam or its longitudinal profile is advantageously made of high-strength steel and is preferably thermoformed and hardened, in particular press-hardened.
Weiterhin kann das Längsprofil des Kraftfahrzeug-Biegeträgers Abschnitte mit voneinander verschiedenen Härten aufweisen. Dies kann eine bauteiloptimierte Auslegung des Deformationsverhaltens des Kraftfahrzeug-Biegeträgers unterstützen.Furthermore, the longitudinal profile of the motor vehicle bending support sections having different from each other hardness. This can support a component-optimized design of the deformation behavior of the motor vehicle bending beam.
Ferner kann im Steg des Längsprofils zumindest eine Sicke ausgebildet sein. Durch die Art und Anordnung der Sicken kann das Längsprofil verstärkt und/oder gezielt auf im Belastungsverhalten abgestimmt werden. Der Steg, der bei einem Einsatz des Kraftfahrzeug-Biegeträgers als Stoßfängerquerträger die Frontfläche bildet, weist vorzugsweise eine Höhe von größer gleich 75 mm auf. Für das Steifigkeitsverhalten des Kraftfahrzeug-Biegeträgers ist vorteilhaft, wenn das Verhältnis der Höhe des Stegs zur Breite des breiteren Flansches zwischen zwei 2:1 und 4:1 bemessen ist.Furthermore, at least one bead can be formed in the web of the longitudinal profile. Due to the nature and arrangement of the beads, the longitudinal profile can be reinforced and / or tailored to the load behavior. The web, which forms the front surface as a bumper cross member when using the motor vehicle bending beam, preferably has a height of greater than or equal to 75 mm. For the stiffness behavior of the motor vehicle bending beam is advantageous if the ratio of the height of the web to the width of the wider flange is between two 2: 1 and 4: 1 dimensioned.
Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Biegeträgers wird eine Metallplatine, insbesondere eine Stahlplatine aus ungehärtetem, warm umformbaren Stahl auf eine Härtetemperatur oberhalb der Austenitisierungstemperatur erwärmt und zu einem Zwischenprofil umgeformt. Zeitparallel bzw. im unmittelbaren Anschluss, vorzugsweise im Pressenwerkzeug eingespannt, erfolgt eine Vergütung des Zwischenprofils, bei dem das Zwischenprofil komplett gehärtet wird. Anschließend wird das Zwischenbauteil entlang eines linienförmigen Bereiches wärmebehandelt und in diesem Bereich wieder welch geglüht bzw. angelassen, um eine lokale Umformung zu ermöglichen. Entlang des linienförmigen Bereichs wird dann eine Biegeoperation ausgeführt und ein Flansch an einem Schenkel des Längsprofils abgekantet.To produce a motor vehicle bending beam according to the invention, a metal plate, in particular a steel plate made of uncured, hot-workable steel is heated to a hardening temperature above the austenitizing temperature and formed into an intermediate profile. Time-parallel or in the immediate connection, preferably clamped in the press tool, there is a compensation of the intermediate profile, in which the intermediate profile is completely cured. Subsequently, the intermediate component is heat-treated along a line-shaped region and again annealed or annealed in this region, in order to allow a local deformation. Along the line-shaped area, a bending operation is then carried out and a flange is folded on a leg of the longitudinal profile.
Alternativ kann eine Metallplatine zu einem Zwischenprofil warm umgeformt und nur partiell gehärtet werden, so dass ein Längsabschnitt an einem Schenkel des Zwischenbauteils welch gelassen wird oder zumindest eine geringere Härte aufweist, als ein benachbarter Bereich. Danach wird eine Biegeoperation in dem weicheren Längenabschnitt durchgeführt und der Längenabschnitt zu einem Flansch am Schenkel abgekantet.Alternatively, a metal plate may be hot-formed into an intermediate profile and hardened only partially so that a longitudinal portion on one leg of the intermediate member is left or at least lower in hardness than an adjacent portion. Thereafter, a bending operation is performed in the softer length portion and the length portion is folded to a flange on the leg.
Die Erwärmung der Metallplatine und/oder des Zwischenprofils erfolgt vorzugsweise induktiv. Eine induktive Erwärmung ist rationell sowie prozesssicher und kann insbesondere auch zur präzisen Erwärmung eines linienförmigen Bereichs am Zwischenbauteil angewandt werden.The heating of the metal plate and / or the intermediate profile is preferably carried out inductively. Inductive heating is efficient and reliable and can also be used in particular for precise heating of a linear region on the intermediate component.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von schematischen Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:The invention is described below with reference to schematic drawings. Show it:
In der
Insbesondere anhand der
Des Weiteren weisen die Flansche
Der Flächenschwerpunkt des Querschnitts ist in der
Durch die Ausgestaltung des Längsprofils
Vorzugsweise besteht das Längsprofil
Zwei Herstellungsvarianten sind anhand der
Bei der Vorgehensweise gemäß der
Bei der Vorgehensweise, wie anhand der
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Kraftfahrzeug-BiegeträgerAutomotive bumper bracket
- 22
- Längsprofillongitudinal profile
- 33
- Stegweb
- 44
- erster Schenkelfirst leg
- 4'4 '
- mit Schenkelwith thighs
- 55
- zweiter Schenkelsecond leg
- 66
- Flansch (Innenflansch)Flange (inner flange)
- 77
- Flansch (Außenflansch)Flange (outer flange)
- 88th
- Zwischenprofilintermediate profile
- 99
-
linienförmiger Bereich von
8 line-shaped area of8th - 1010
- Zwischenprofilintermediate profile
- 1111
- BereichArea
- 1212
- Längenabschnittlongitudinal section
- b1b1
- Breitewidth
- b2b2
- Breitewidth
- FF
- Kraftforce
- MLAMLA
- Mittellängsachsecentral longitudinal axis
- RR
- Richtungdirection
- Smsm
- SchubmittelpunktShear center
- Spsp
- FlächenschwerpunktCentroid
- QEQE
- QuerschnittsebeneCross-sectional plane
- LL
- Lagerungstorage
- ÜÜ
- Übergangcrossing
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Date | Code | Title | Description |
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R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20131213 |
|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |