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Die Erfindung betrifft einen Seitenschweller für ein Fahrzeug, umfassend eine einen Hohlraum bildende Außen- und Innenschale, wobei in dem Hohlraum ein Energieabsorberelement von einem Schaum umschlossen ist, wobei sich das Energieabsorberelement in eine Deformationsrichtung erstreckt.
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Die
DE 10 2020 005 838 A1 offenbart einen verstärkten Fahrzeugseitenschweller zwischen einem Träger und einem Boden eines Fahrzeuges, umfassend einen Hohlraum, in welchem ein Verstärkungselement von einem Schaum umgeben ist, wobei sich das vom Schaum vollständig umgebene Verstärkungselement in Längsrichtung des Schwellerprofils des Fahrzeugseitenschwellers ausdehnt und an einem Längsträger des Fahrzeuges abgestützt ist. Das Verstärkungsprofil ist dabei beabstandet zu dem Schwellerprofil positioniert.
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Aus der
DE 10 2017 006 057 A1 ist ein Crashelement, vorzugsweise für einen Seitenschweller eines Fahrzeuges, bekannt. Bei diesem Crashelement erstreckt sich in Deformationsrichtung ein, ein konstantes Querschnittsprofil aufweisender Energieabsorberkörper, der sich in einem Hohlraum ausdehnt, welcher zwischen einer Außen- und Innenschale des Seitenschwellers angeordnet ist. Der aus einem Vlies, Gewebe, Gelege, Matte u.ä. gebildete mehrere Ebenen aufweisende Energieabsorberkörper bildet zusammen mit einem Stabilisierungsschaum ein sandwichartiges Crashelement.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Seitenschweller für ein Fahrzeug anzugeben, welcher mit einfachen Aufwand herzustellen und vielseitig in verschiedenen Fahrzeugtypen einsetzbar ist.
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Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.
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Die Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Bei dem eingangs erläuterten Seitenschweller ist das dreidimensionale Energieabsorberelement in einen bis annähernd 200°C temperaturunempfindlichen Schaum eingebettet, wobei Schaum und Energieabsorberelement ein stabiles vorgefertigtes Hybridbauteil bilden und das Energieabsorberelement in Deformationsrichtung und/oder einer dazu verlaufenden Querrichtung einen unkonstanten Querschnitt aufweist und das Hybridbauteil schaumseitig an mindestens einem Abschnitt der Außen- und/oder Innenschale befestigt ist. Auf Grund der unkonstanten Querschnitts des Energieabsorberelementes wird dieses im Falle eines Crashs des Fahrzeuges durch die auftreffende Energie gefaltet und ermöglicht zusätzlich zur Energieaufnahme durch den Schaum eine weitere Energieaufnahme. Das Hybridbauteil ist einfach vor einem KTL-Bad (katodische Tauchlackierung) herstellbar und in dem Seitenschweller montierbar. Bei der Verwendung eines solchen Seitenschwellers in einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug wird dadurch ein sicherer Schutz der Hochvoltbatterie des Fahrzeuges gewährleistet. Ein solcher Seitenschweller kann aber auch vielseitig in Fahrzeugen mit anderen Antrieben verwendet werden.
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Vorteilhafterweise weist das Energieabsorberelement in Deformationsrichtung und/oder der dazu verlaufenden Querrichtung Sicken zur Energieaufnahme bei einem Crash des Fahrzeuges auf. Durch die Verwendung von Sicken wird das Falten des Energieabsorberelementes und somit eine höhere Energieaufnahme im Crashfall des Fahrzeuges ermöglicht.
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In einer Ausgestaltung besteht das Energieabsorberelement aus zwei sich gegenüberliegenden Einlegern, wobei jeder Einleger in Deformationsrichtung und der dazu verlaufenden Querrichtung halbkreisförmige Erhebungen unterschiedlicher Dimensionierung aufweist und die Einleger zur Bildung der Sicken so aufeinandergelegt sind, dass die Öffnungen der halbkreisförmigen Erhebungen gleicher Dimensionierung beider Einleger einander zugewandt sind. Dies ermöglicht eine besonders einfache Montage des Energieabsorberelementes als Stanzbauteil aus einem Metall oder als Kunststoffspritzgussteil. Die in Deformationsrichtung verlaufenden Sicken erlauben das Falten des Energieabsorberelementes, während die in Querrichtung ausgebildeten Sicken die Quersteifigkeit des Energieabsorberelementes verstärken.
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In einer Variante sind die beiden Einleger miteinander stoffschlüssig verbunden und von dem aus zwei Schalen bestehenden Schaum umgeben und mit diesem fest verbunden. Da sich der Schaum am Seitenschweller abstützt, wird ein Versagen der Verbindung zwischen den beiden Einlegern weitgehend verhindert.
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In einer Ausführungsform ist außenseitig an dem Schaum mindestens ein Abstützelement ausgebildet, welches aus dem Schaum ausgeformt ist. Somit wird ein Einknicken des Seitenschwellers im Crashfall zuverlässig verhindert.
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Es ist von Vorteil, wenn das Energieabsorberelement als Gitter ausgebildet ist, wobei sich das Gitter innerhalb des Schaumes in Deformationsrichtung und/oder einer dazu verlaufenden Querrichtung ausdehnt. Durch die Umschäumung des Gitters wird dieses in den Schaum integriert und verbessert die Quersteifigkeit des Seitenschwellers, wodurch dessen Bruchverhalten verbessert wird.
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In einer weiteren Ausgestaltung umfasst das Gitter Waben, welche sich parallel zur Querrichtung erstrecken. Bei Angriff der äußeren Kräfte werden die Waben gefaltet und somit Energie vernichtet.
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In einer weiteren Variante ist das Energieabsorberelement als Wabenverbund aus kegelförmigen Waben gebildet, die sich mit steigendem Durchmesser in Deformationsrichtung erstrecken und mit einer den kleinsten Durchmesser aufweisenden Schmalseite auf einem Verstärkungselement aufliegen. Bei der Energieaufnahme werden die kegelförmigen Waben in sich selbst verschoben und somit Energie vernichtet. Das aus einem Metall gebildete Verstärkungselement verbessert die Längssteifigkeit des Seitenschwellers.
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Es ist weiterhin von Vorteil, wenn das Energieabsorberelement aus Kunststoff besteht, welches einen Glasfaseranteil umfasst. Durch einen wechselnden Anteil der Glasfasern im Energieabsorberelement kann die Härte der Versteifungen variiert werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist das Energieabsorberelement auf dem sich innerhalb des Hohlraumes erstreckendem Verstärkungselement befestigt, wobei das Energieabsorberelement und das Verstärkungselement von dem Schaum umfasst sind und das Verstärkungselement mit einer schaumfreien Seite an der Außenschale fest positioniert ist. Somit wird ein Einknicken des Seitenschwellers verhindert.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale können für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung bilden, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Es zeigen:
- 1 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Seitenschwellers,
- 2 ein Ausführungsbeispiel des Hybridbauteils des erfindungsgemäßen Seitenschwellers nach 1,
- 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Seitenschwellers,
- 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Seitenschwellers.
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In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Seitenschwellers dargestellt, wobei 1a einen Querschnitt durch den Seitenschweller 1 in Deformationsrichtung und 1b einen weiteren Querschnitt in einer Querrichtung zur Deformationsrichtung zeigt. Bei dem Einbau des Seitenschwellers 1 in ein nicht weiter dargestelltes Fahrzeug entspricht die Deformationsrichtung einer y-Richtung des Fahrzeuges (entlang der Fahrzeugbreite) und die Querrichtung einer z-Richtung des Fahrzeuges (Höhe des Fahrzeuges). Der Seitenschweller 1 besteht aus jeweils einer Außenschale 3 und Innenschale 5, die mit ihren Enden verbunden sind und einen Hohlraum 7 bilden und sich in Längserstreckung einer Karosserie des nicht weiter dargestellten Fahrzeuges ausdehnen. Innenschale 5 und Außenschale 3 bilden einen Hohlraum 7 zur Aufnahme eines aus Schaum vorgefertigten Hybridbauteils 9, das beispielsweise aus einem Polyamid besteht, in welchen ein Energieabsorberelement 11 eingeschlossen ist. Der Schaum weist eine Temperaturbeständigkeit bis 200°C auf. Das Energieabsorberelement 11 weist eine Mehrzahl von Längssicken 13 und Quersicken 15 auf, wobei die Längssicken 13 in einem Fall eines Seitencrashes des Fahrzeuges beim Kraftaufschlag kollabieren und somit Energie aufnehmen. Die Quersicken 15 verstärken die Quersteifigkeit des Seitenschwellers 1, da sich der Schaum des Energieabsorberelementes 11 beim Kraftaufschlag an dem Außenprofil 3 des Seitenschwellers 1 abstützt.
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In 2 ist des Hybridbauteil 9 näher dargestellt. Wie in 2a in einem Querschnittsprofil gezeigt, besteht der Schaum 17 aus zwei vorgefertigten Schalen 17a, 17b. Zur Herstellung der Schalen 17a, 17b wird die Kontur des Seitenschwellers 1 nach innen übernommen und mit dem nötigen Abstand, so dass während eines KTL-Vorganges die KTL-Flüssigkeit alle Bauteile ausreichend benetzt, eine Kopie des Hohlraums 7 gebildet. An der Außenseite der Schale 17b sind entlang der Längserstreckung der Schale 17b Abstützelemente 19 vorgesehen, welche auf der Innenseite der Außenschale 3 aufliegen. Die Abstützelemente 19 sind einteilig mit der Schale 17b aus Schaum 17 gebildet.
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Zwischen den beiden Schalen 17a, 17b sind zwei sich direkt gegenüberliegende Energieabsorberelemente 11a, 11b angeordnet. Jedes Energieabsorberelement 11 a, 11b weist Längssicken 13 (2c) auf, welche senkrecht zur Deformationsrichtung F1 verlaufen, während die Quersicken 15 halbkreisförmige Erhebungen 21 19 aufweisen (2d), die sich in Deformationsrichtung erstrecken. Die beiden Energieabsorberelemente 11a, 11b sind so aufeinandergelegt, dass die halbkreisförmigen Erhebungen 21 sich in Richtung der jeweiligen Schale 17a, 17b aus Schaum erstrecken (2b). Die beiden Energieabsorberelemente 11a, 11b, die als Metall- oder Stahl- oder Guss- oder Langglasfaser- oder Organoblech- oder Spritzgussbauteil ausgeführt sein können, werden miteinander verklebt und anschließend gefügt. Dieser Verbund wird dann mit den beiden aus Schaum bestehenden Schalen 17a, 17b verklebt.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Seitenschwellers 1 ist in 3 dargestellt, bei welchen ein als Spritzgussgitter 23 ausgebildetes Energieabsorberelement mit seinen quer zur Deformationsrichtung (parallel zur Fahrzeughöhe) erstreckenden Gitterelementen 27 auf eine Verstärkungselement 27 aufliegt (3a). Das Verstärkungselement 25 weist einen trapezförmigen Querschnitt auf und ist als Aluminiumstrangpressprofil hergestellt. Mit einer Profilplatte 29 stützt sich das Verstärkungselement 27 auf der Innenseite der Außenschale 3 des Seitenschwellers 1 ab. Das Spritzgussgitter 23 ist mit Glasfasern verstärkt. Das Spritzgussgitter 23 besteht aus einer Vielzahl von Waben 31, die unter Energieeinwirkung deformiert werden. Das Spritzgussgitter 23 ist mit Aufnahmen 33 versehen (3b).
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Nach dem Spritzgießen des Gitters 23 wird dieses in ein Werkzeug für den Schaum 35 eingelegt. Das Spritzgussgitter 23 wird vollständig umschäumt und somit vollständig in den Schaum 35 integriert. Anschließend wird das Verstärkungselement 27 außen auf den Schaum 35 geklebt, wobei der trapezförmige Querschnitt von dem Schaum 35 umgeben ist. Dieses Hybridbauteil 37, das in 3c gezeigt ist, wird anschließend so in dem Seitenschweller 1 befestigt, dass das Spritzgussgitter 23 in Höhe des Fahrzeugbodens 39 weisend angeordnet ist, um die Deformationsenergie in diesen abzuleiten.
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4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Seitenschwellers 1. Das Energieabsorberelement ist in diesem Fall als kettenförmiger Wabenverbund 41 aus mehreren kegelförmigen Waben 43 ausgebildet (4b), die mit ihrem jeweiligen Ende 45, welche den kleineren Durchmesser aufweisen, auf dem, einen quadratischen Querschnitt aufweisenden Verstärkungselement 47 abgestützt sind. Die Enden 49 der Waben 43, die einen größeren Durchmesser besitzen, sind mit einem Trägerelement 51 verbunden, welches in Höhe des Fahrzeugbodens 39 positioniert ist. Die kegelförmigen Waben 43 erstrecken sich entlang der Deformationsrichtung F1 und werden bei Angriff einer Crashenergie in sich selbst verschoben, wobei die Energie in den Fahrzeugboden 39 weitergeleitet wird. Dabei ist der Wabenverbund 41 von dem Schaum 53 umspritzt und auf den quadratischen Querschnitt des Verstärkungselementes 47 aufgeklebt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102020005838 A1 [0002]
- DE 102017006057 A1 [0003]
