DE4340347C2 - Träger für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Träger für Kraftfahr­ zeuge gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Im modernen Fahrzeugbau werden meist vordere Längsträger eingesetzt, die sich bei einem Frontaufprall unter Faltenbildung verformen und darüber einen Teil der Aufprallenergie umwandeln. Dafür hat sich der Begriff "Faltbeulen" eingebürgert.

Aus der GB 1 426 265 sind derartige Längsträger bekannt. Die Längsträger sind mit Deformationsschaum ausgefüllt, um das Absorptionsvermögen weiter zu erhöhen. Neben dem Ausschäumen der Träger wird alternativ auch angeregt, kleine Teilchen, z. B. Kugeln, zu verwenden, wenn sie kompressibel sind. Gemäß der GB 1 426 265 kann der Schaum auch erst nach der Verfestigung eingebracht werden, entweder als ein einziger Schaumstoffteil oder z. B. in Form von Kugeln mit einem möglichst kleinen Durchmesser.

Zur Energieumwandlung ist es auch bekannt, keramische Hohlkörper, beispielsweise Aluminiumoxid-Kügelchen, zu verwenden. Diese lassen sich kostengünstig über Blasdüsen, durch die eine keramische Suspension mit leichtem Überdruck geblasen wird, herstellen. Die dabei entstehenden Blasen werden durch einen Querstrom davongetragen und in einem warmen Gegenluftstrom getrocknet. In einem anschließenden Sinterprozeß erhalten die Kugeln ihre endgültige Form und Festigkeit. Durch elektronische Prozeßüberwachung und Flotationsverfahren werden eine sehr enge Größenverteilung und fehlerfreie Kugeln gewährleistet.

Eine aus der US 3 923 292 bekannte Energieabsorptions­ einrichtung basiert darauf, dass zur Energieumwandlung in einem festen Behältnis (z. B. Zylinder) nacheinander Hohlkörper zerstört werden. Dies ergibt einen über den Weg ansteigenden Kräfteverlauf. Der Kraftverlauf kann beeinflusst werden, wenn in Kraftrichtung nacheinander Hohlkörper mit verschiedenem Durchmesser verwendet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln das Energieaufnahmevermögen von durch Faltbeulen verformbaren Trägern von Kraftfahrzeugen zu erhöhen.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Durch die Erhöhung der Wandreibung bei festgelegter Nach­ giebigkeit ergibt sich eine feinere Ausbildung der Falten auf einem höheren Kraftniveau. Damit lässt sich bei vorge­ gebener Baulänge eine höhere Energieaufnahme realisieren.

Es ist jedoch nicht nur das höhere, durch kleinere Falten bedingte Energieaufnahmevermögen, das den Einsatz der keramischen Hohlkörper in einem Träger, der sich bei Kraftbeaufschlagung unter gezielter Faltenbildung verformt, besonders vorteilhaft macht. Es ist darüber hinaus auch möglich, durch die Auswahl der keramischen Hohlkörper ein abgestimmtes Verformungsverhalten entsprechend gefüllter Träger zu erhalten. Allgemein bedeutet der Einsatz großer und/oder dünnwandiger Hohlkörper einen größeren Weg, während kleinere und/oder dickwandigere Hohlkörper ein höheres Kraftaufnahmevermögen erlauben. Übertragen auf das Faltbeulen bedeuten große Kugeln relativ viel Weg und große Falten, während sich die Verhältnisse bei kleinen Kugeln umgekehrt zeigen.

Um über die Verformungslänge des Trägers eine bestimmte Kennung zu erhalten, sind in Kraftrichtung nacheinander mindestens zwei Lagen Hohlkörper angeordnet, wobei sich die Hohlkörper jeder Lage durch ihren Durchmesser und/oder ihre Wandstärke unterscheiden.

Der neue Träger ist so ausgebildet, dass auf der Seite der Krafteinleitung diejenigen Hohlkörper angeordnet sind, die gegenüber den Hohlkörpern der nachfolgenden Schichten einen kleineren Durchmesser und/oder eine größere Wandstärke auf­ weisen. In Verbindung mit vorderen Längsträgern eines Kraftfahrzeuges ist es nämlich zweckmäßig, durch die Ver­ wendung entsprechender keramischer Hohlkörper im vorderen Endbereich des Trägers ein hohes Kraftaufnahmevermögen bei relativ kurzem Weg anzustreben. Bei einem Frontaufprall nehmen die Insassen etwa während der ersten 30 ms nicht an der Verzögerung teil. Während dieser Zeit kann durch die vorbeschriebene Ausgestaltung maximal viel Energie umgewandelt werden. Für den weiteren Bewegungsablauf können die Längsträger durch entsprechende Wahl der keramischen Hohlkörper so ausgelegt sein, dass sich eine für die Insassen noch erträgliche Verzögerung ergibt.

Neben der vollständigen Füllung des Trägers kann es auch vorteilhaft sein, wenn der Träger einen Kern aus energieabsorbierendem Schaum aufweist und der Raum zwischen dem Schaum und der Innenwandung des Trägers mit keramischen Hohlkörpern gefüllt ist. Die zwischen dem Kern aus Schaum und der Innenwandung des Trägers vorhandenen Keramikkugeln erzwingen eine feinere Ausbildung der Falten und erhöhen dadurch die Energieabsorption. Einem derart ausgestalteten Träger kann auch ein Bereich vorgeschaltet sein, der ausschließlich Keramikkugeln aufnimmt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Diese zeigt einen Schnitt durch den Endbereich eines symmetrisch aufgebauten Trägers (5) nach einer Krafteinwirkung Der Träger 5, von dem aufgrund seines symmetrischen Aufbaus nur eine Hälfte dargestellt ist, kann beispielsweise durch ein Profilrohr oder durch Blechpreßteile zusammengesetzt sein, so wie dies im Fahrzeugbau üblich ist.

Der Träger 5 ist mit einem Kern aus energieabsorbierendem Schaum 13 versehen. Zwischen dem Schaum 13 und der Innenwandung 15 des Trägers 5 sind keramische Hohlkörper 17 mit relativ kleinerem Durchmesser angeordnet. Durch die kleineren keramischen Hohlkörper 17 lassen sich kleinere Falten 19 auf höherem Kraftniveau erzeugen, als dies ohne Verwendung keramischer Hohlkörper oder mit relativ großen keramischen Hohlkörpern der Fall ist. Relativ große keramische Hohlkörper ermöglichen einen relativ hohen Weg und die Bildung größerer Falten.

Somit kann durch den Einsatz verschieden großer und/oder verschiedene Wandstärken aufweisender Hohlkörper die Kennung des Trägers gezielt beeinflusst werden. Diese Er­ kenntnis ist bei dem Ausführungsbeispiel angewandt. Dort schließt sich an den Bereich mit relativ kleinen kerami­ schen Hohlkörpern 17 in Kraftrichtung nach hinten ein Be­ reich an, der mit größeren keramischen Hohlkörpern 21, die größere Falten 23 erzeugen, an. Bei der Verformung des Trä­ gers 5 werden die keramischen Hohlkörper - beispielsweise Aluminiumoxid-Hohlkugeln - nach und nach zerstört und eine entsprechende Gegenkraft aufgebaut. Diese definierte Nachgiebigkeit in Verbindung mit der unterschiedlich hohen Wandreibung ist verantwortlich für die Größe der Falten.

Der Träger 5 ist in seinem vorderen Endbereich schließlich noch mit einem Stoßpolster versehen, welches sich über den gesamten Querschnitt, also auch über den Kern aus energie­ absorbierendem Schaum 13 hinweg, erstreckt. Diese Stoß­ polster, ebenfalls gefüllt mit keramischen Hohlkörpern 25 bestimmt das Anfangsverhalten des Trägers 5 bei seiner Verformung.

Claims (3)

1. Träger für Kraftfahrzeuge, welcher wenigstens teilweise mit einer Vielzahl an seiner Innenwandung anliegender Körper gefüllt ist und sich der Träger bei Kraftbeaufschlagung in Richtung seiner Erstreckung unter gezielter Faltenbildung verformt, dadurch, gekennzeichnet, dass die Körper keramische Hohlkörper (17, 21) sind, dass in Kraftrichtung nacheinander mindestens zwei Lagen Hohlkörper (17, 21) angeordnet sind, wobei sich die Hohlkörper (17, 21) jeder Lage durch ihren Durchmesser und/oder ihre Wandstärke unterscheiden und dass auf der Seite der Krafteinleitung diejenigen Hohlkörper (17) angeordnet sind, die gegenüber den Hohlkörpern (21) der nachfolgenden Schichten einen kleineren Durchmesser und/oder eine größere Wandstärke aufweisen, wobei durch die keramischen Hohlkörper die Größe der Falten mitbestimmt wird.

2. Träger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er einen Kern aus energieabsorbierendem Schaum (13) aufweist und der Raum zwischen dem Schaum (13) und der Innenwandung des Trägers (5) mit keramischen Hohlkörpern (17, 21) gefüllt ist.

3. Träger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Endbereich des Trägers (5) mit keramischen Hohlkörpern (25) gefüllt ist und sich daran ein Kern aus energieabsorbierendem Schaum (13) anschließt.