DE102004024578B4 - Energieabsorbierender Verbundträger einer Fahrzeugstruktur eines Fahrzeuges und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Abstract

Energieabsorbierender Verbundträger einer Fahrzeugstruktur eines Fahrzeuges, insbesondere vorderer oder hinterer Längsträger oder Crashbox eines Kraftfahrzeuges, mit einem äußeren und einem von diesem umfassten, radial beabstandeten, inneren Träger, deren Zwischenraum mit aufgeschäumtem, beide Träger kraftschlüssig erfassendem Kunststoff ausgefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Träger (2) an einem ersten Ende dem äußeren Träger (1) derart zugeordnet ist, dass er 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) der Aufprallenergie ausgesetzt ist, während er an seinem zweiten Ende Abstand gegenüber der Aufprallzone des dortigen Endes des Trägers (1) besitzt, wobei der innere Träger (2) an seinem ersten Ende unabhängig von dem äußeren Träger (1) sowie dem zwischen diesen beiden Trägern (1; 2) befindlichen, aufgeschäumten Kunststoff an der Fahrzeugstruktur gelagert ist.

Description

• Die Erfindung betrifft einen energieabsorbierenden Verbundträger einer Fahrzeugstruktur eines Fahrzeuges sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung nach den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 2.
• Bei einem derartigen aus DE 199 34 666 A1 bekannten Verbundträger bilden Innen- und Außenträger an ihren Enden keine Widerlager mit Bezug auf eine Aufprallenergieaufnahme- bzw. Abstützung. Dadurch kann durch den inneren Träger keine optimale, eigenständige Energieabsorptionsfunktion ausgeübt werden.
• Aus AT 334 221 B ist ein energieabsorbierender Verbundträger mit einem Innen- und Außenträger sowie dazwischen vorgesehenem Kunststoffschaum bekannt, bei dem Innen- und Außenträger gleiche Länge besitzen. Bei dieser Ausführung verformt sich daher das gesamte Strukturbauteil bei einem Aufprall in Längsrichtung über die gesamte Länge in gleicher weise energieabsorbierend.
• Bei einem Verbundträger nach US 5,992,923 A , bei dem zwischen einer Außen- und Innenschale Kunststoffschaum vorgesehen ist, sind diese beiden Schalen ebenfalls gleich lang ausgebildet. Des weiteren ist die Innenschale dort über die Außenschale, mit der sie über den zwischen diesem befindlichen Kunststoff schaum verbunden ist, an einer Fahrzeugtragstruktur befestigt, das heißt es fehlt eine eigenständige Verbindung zwischen Innenschale und Tragstruktur.
• 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. Insbesondere soll ein in Längsrichtung gestuftes Energieabsorptionsverhalten des Verbundträgers erreicht werden.
• Gelöst wird dieses Problem bei einem gattungsgemäßen Verbundträger durch eine Ausbildung nach den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.
• Ein besonders vorteilhaftes und zweckmäßiges Verfahren eines gattungsgemäßen Verbundträgers ist Gegenstand des Anspruchs 2.
• Der Innenträger dient zusätzlich zu seiner Funktion als Begrenzungswand für den zwischen den beiden Trägern eingebrachten Kunststoffschaum als eigenständiger Energieabsorber. Hierfür ist der innere Träger derart in dem äußeren Träger gelagert, dass Aufprallenergie nach zunächst lediglich einer Verformung des äußeren Trägers direkt auf beide Träger gleichzeitig und in gleichem Maße einwirken kann. Hierzu sollen beide Träger, wenn sie gemeinsam verformt werden, jeweils an beiden Enden Aufprallenergie unabhängig von der Kunststoffschaumfüllung auf äußere Widerlager übertragen. 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 Innen träger 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.
• 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 5 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, eigen ständig an der Stirnwand 4 fixiert ist. Eigenständig fixiert bedeutet hier, dass in diesem 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.
• 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 (2)

1. Energieabsorbierender Verbundträger einer Fahrzeugstruktur eines Fahrzeuges, insbesondere vorderer oder hinterer Längsträger oder Crashbox eines Kraftfahrzeuges, mit einem äußeren und einem von diesem umfassten, radial beabstandeten, inneren Träger, deren Zwischenraum mit aufgeschäumtem, beide Träger kraftschlüssig erfassendem Kunststoff ausgefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Träger (2) an einem ersten Ende dem äußeren Träger (1) derart zugeordnet ist, dass er 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) der Aufprallenergie ausgesetzt ist, während er an seinem zweiten Ende Abstand gegenüber der Aufprallzone des dortigen Endes des Trägers (1) besitzt, wobei der innere Träger (2) an seinem ersten Ende unabhängig von dem äußeren Träger (1) sowie dem zwischen diesen beiden Trägern (1; 2) befindlichen, aufgeschäumten Kunststoff an der Fahrzeugstruktur gelagert ist.
2. Verfahren zur Herstellung eines energieabsorbierenden Verbundträgers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Träger (2), auf den der aufzuschäumende Kunststoff (3) bereits aufgebracht ist, unabhängig von dem äußeren Träger (1) an der Fahrzeugstruktur (4) gelagert ist.