DE102011119092B4

DE102011119092B4 - Side member for a support structure of a motor vehicle

Info

Publication number: DE102011119092B4
Application number: DE102011119092.2A
Authority: DE
Inventors: Matthias Gotthelf; Esref Ciklakarsli
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2011-11-22
Filing date: 2011-11-22
Publication date: 2020-09-10
Anticipated expiration: 2031-11-23
Also published as: DE102011119092A1

Abstract

Längsträger für eine Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs, welcher als einen Mantel (12) aufweisendes, in Richtung einer Längsachse (X) verlaufendes Hohlprofil (10) mit mindestens einer eine Materialschwächung bewirkenden Einrichtung (14, 16) ausgeführt ist, wobei das Hohlprofil (10) im Querschnitt eine durch mindestens einen Innensteg (18.1, 18.2, 18.3, 18.4) gebildete Mehrkammerstruktur (20) aufweist, wobei die mindestens eine, eine Materialschwächung bewirkende Einrichtung (14, 16) als an dem mindestens einen Innensteg (18.1, 18.2, 18.3, 18.4) eingebrachte Aussparung (14.1, 14.2, 14.3, 14.4) ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine weitere, eine Materialschwächung bewirkende Einrichtung (16) als Sicke ausgeführt ist, welche in Richtung einer Querachse (Y) und/oder Hochachse (Z) in mindestens eine Mantelfläche (12) des in Richtung der Längsachse (X) verlaufenden Hohlprofils (10) eingebracht ist, wobei die mindestens eine Sicke (16) an einem Eckbereich überlappend in zwei benachbarte Mantelflächen (12) eingebracht ist.Longitudinal beam for a support structure of a motor vehicle, which is designed as a shell (12) having a hollow profile (10) running in the direction of a longitudinal axis (X) with at least one device (14, 16) causing a material weakening, the hollow profile (10) in the A cross-section of a multi-chamber structure (20) formed by at least one inner web (18.1, 18.2, 18.3, 18.4), the at least one device (14, 16) causing a material weakening as on the at least one inner web (18.1, 18.2, 18.3, 18.4 ) introduced recess (14.1, 14.2, 14.3, 14.4) is designed, characterized in that at least one further, a material weakening device (16) is designed as a bead, which in the direction of a transverse axis (Y) and / or vertical axis (Z) is introduced into at least one lateral surface (12) of the hollow profile (10) running in the direction of the longitudinal axis (X), the at least one bead (16) overlapping at a corner region in two adjacent lateral surfaces (12) is introduced.

Description

Die Erfindung betrifft einen Längsträger für eine Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Tragstruktur für ein Kraftfahrzeug.The invention relates to a side member for a support structure of a motor vehicle according to the preamble of claim 1 and a support structure for a motor vehicle.

Längsträger und Tragstrukturen sind wichtige Bauteile eines Kraftfahrzeugs, welche sowohl die statischen und dynamischen Eigenschaften als auch die Crashperformance der Karosserie eines Kraftfahrzeugs während des Fahrzeugaufpralls beeinflussen. Der Einsatz von Aluminiumstrangpressprofilen in Längsträgerstrukturen ist heute Stand der Technik im Kraftfahrzeugleichtbau. Im Falle eines Fahrzeugaufpralls absorbiert üblicherweise eine Crashbox, welche zwischen einem Längsträger und einem Querträger eines Stoßfängers angeordnet ist, einen Teil der aus einem Aufprall resultierenden kinetischen Aufprallenergie. Die verbleibende Aufprallenergie wird im Vorderwagen durch eine Längsträgerstruktur in den Mittelboden weitergeleitet. In der Längsträgerstruktur erfolgen eine Aufnahme eines weiteren Teiles der auf das Kraftfahrzeug einwirkenden Aufprallenergie und anschließend eine Weiterleitung der restlichen Aufprallenergie auf die übrigen an die Längsträgerstruktur angrenzenden Strukturbauteile des Vorderwagens.Side members and supporting structures are important components of a motor vehicle, which influence both the static and dynamic properties as well as the crash performance of the body of a motor vehicle during the vehicle impact. The use of extruded aluminum profiles in side member structures is state of the art in lightweight automotive engineering today. In the event of a vehicle impact, a crash box which is arranged between a side member and a cross member of a bumper usually absorbs part of the kinetic impact energy resulting from an impact. The remaining impact energy is transferred to the center floor in the front of the car through a side member structure. A further part of the impact energy acting on the motor vehicle is absorbed in the side member structure and then the remaining impact energy is passed on to the other structural components of the front end that adjoin the side member structure.

Aus der DE 103 09 636 A1 ist beispielsweise ein Längsträger für eine Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs bekannt, welcher als eine Mantelfläche aufweisendes, in Richtung einer Längsachse verlaufendes Hohlprofil mit einer, eine Materialschwächung bewirkenden Einrichtung ausgeführt ist. Als Materialschwächung bewirkende Einrichtung weist der Längsträger auf einer Seitenfläche durchgehende Querrillen auf, an deren Stelle der Längsträger im Falle eines Fahrzeugaufpralls abknickt und eine Aufprallenergie auf die mit dem Längsträger in Verbindung stehenden anderen Strukturbauteile der Karosserie vermindert oder einen korrespondierenden Kraftweg unterbricht. Dadurch kann bei Erreichen eines bestimmten Kraftniveaus der Kraftweg in der Karosserie unterbrochen werden.From the DE 103 09 636 A1 For example, a longitudinal member for a supporting structure of a motor vehicle is known, which is designed as a hollow profile having a lateral surface and running in the direction of a longitudinal axis with a device causing a material weakening. As a device causing material weakening, the side member has continuous transverse grooves on one side surface, in the place of which the side member bends in the event of a vehicle impact and reduces the impact energy on the other structural components of the body connected to the side member or interrupts a corresponding force path. As a result, the force path in the body can be interrupted when a certain force level is reached.

Aus der DE 37 07 554 A1 ist eine Tragschiene für einen Fahrzeugrahmen bekannt, welcher ein oberes U-förmiges Teil, ein unteres U-förmiges Teil und ein zwischen diesen angebrachtes Versteifungsteil in Form einer gerippten Platte aufweist, die an den Innenseiten der U-förmigen Teile anliegt.From the DE 37 07 554 A1 a support rail for a vehicle frame is known which has an upper U-shaped part, a lower U-shaped part and a stiffening part attached between these in the form of a ribbed plate which rests against the inside of the U-shaped parts.

Aus der DE 195 17 918 A1 ist ein Fahrzeugrahmen mit einem gattungsgemäßen Längsträger bekannt, welcher an einem vorderen Ende mit einem Querträger verbunden ist. Beide Träger sind als Hohlprofilträger aus Leichtmetall im Strangpressverfahren hergestellt. Der Längsträger weist eine mittlere horizontale Zwischenwand auf, welche in einem an einen Verbindungsflansch angrenzenden Bereich ausgeschnitten ist, wodurch eine Ausnehmung am vorderen Ende der Zwischenwand entsteht.From the DE 195 17 918 A1 a vehicle frame with a generic longitudinal member is known which is connected at a front end to a cross member. Both girders are made as hollow profile girders made of light metal in an extrusion process. The longitudinal beam has a central horizontal partition which is cut out in an area adjoining a connecting flange, as a result of which a recess is created at the front end of the partition.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Längsträger und eine Tragstruktur für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, welcher bei einfacher und kostengünstiger Konstruktion eine Verbesserung der Einstellung des Anfangskraftniveaus sowie des Kraft-Weg-Verlaufs im Falle eines Fahrzeugaufpralls ermöglicht.The object of the invention is to create a longitudinal member and a support structure for a motor vehicle which, with a simple and inexpensive construction, enables the setting of the initial force level and the force-displacement curve in the event of a vehicle impact to be improved.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch Bereitstellung eines Längsträgers für eine Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs und eine Tragstruktur mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 7 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.According to the invention, the object is achieved by providing a longitudinal member for a support structure of a motor vehicle and a support structure having the features of claims 1 and 7. Advantageous embodiments and developments of the invention are specified in the dependent claims.

Um einen Längsträger und eine Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, welcher bei einfacher und kostengünstiger Konstruktion eine Verbesserung der Einstellung des Anfangskraftniveaus sowie des Kraft-Weg-Verlaufs im Falle eines Fahrzeugaufpralls ermöglicht, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass das Hohlprofil im Querschnitt eine durch mindestens einen Innensteg gebildete Mehrkammerstruktur aufweist, wobei die mindestens eine, eine Materialschwächung bewirkende Einrichtung als an dem mindestens einen Innensteg eingebrachte Aussparung ausgeführt ist. Im einfachsten Fall umfasst das Holprofil einen Innensteg, so dass die gebildete Mehrkammerstruktur zwei Kammern aufweist.In order to create a side member and a support structure of a motor vehicle which, with a simple and inexpensive construction, enables an improvement in the setting of the initial force level and the force-displacement curve in the event of a vehicle impact, it is proposed according to the invention that the cross-section of the hollow profile is provided with at least one inner web has formed multi-chamber structure, wherein the at least one, a material weakening effecting device is designed as a recess introduced on the at least one inner web. In the simplest case, the hollow profile comprises an inner web, so that the multi-chamber structure formed has two chambers.

Zudem ist mindestens eine weitere eine Materialschwächung bewirkende Einrichtung als Sicke ausgeführt, welche im Wesentlichen in Richtung einer Querachse und/oder einer Hochachse in mindestens eine Mantelfläche des in Richtung der Längsachse verlaufenden Hohlprofils eingebracht ist. Hierbei ist die mindestens eine Sicke an einem Eckbereichen überlappend in zwei benachbarte Mantelflächen eingebracht.In addition, at least one further device causing material weakening is designed as a bead, which is introduced essentially in the direction of a transverse axis and / or a vertical axis into at least one lateral surface of the hollow profile running in the direction of the longitudinal axis. Here, the at least one bead is introduced into two adjacent lateral surfaces in an overlapping manner at a corner area.

Hierdurch entsteht ein extrem leichtes Bauteil mit einem definierten Eigenschaftsprofil, das somit ganz im Sinne eines Leichtbaugedankens konzipierbar ist. Vorzugsweise gewährleisten die Aussparungen der Innenwände und die Sicken des Längsträgers während eines Fahrzeugaufpralls einen vorbestimmten Deformationsverlauf bzw. Faltungsverlauf des Längsträgers und verhindern somit in vorteilhafter Weise ein unkontrolliertes Wegknicken des Längsträgers. Auf Grund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Längsträgers wird der auf die Strukturbauteile im Vorderwagen bei einem Crash wirkende Anfangspeak kontrolliert reduziert, ohne die Energieaufnahmefähigkeit des erfindungsgemäßen Längsträgers zu verschlechtern.This creates an extremely light component with a defined profile of properties, which can therefore be designed entirely in line with a lightweight construction concept. The recesses in the inner walls and the beads of the side member preferably ensure a predetermined deformation or folding profile of the side member during a vehicle impact and thus advantageously prevent uncontrolled buckling of the side member. Due to the design of the longitudinal member according to the invention, the initial peak acting on the structural components in the front part of the vehicle in the event of a crash is reduced in a controlled manner without impairing the energy absorption capacity of the longitudinal member according to the invention.

Als Tragstruktur wird im Sinne dieser Erfindung die Karosserie eines Kraftfahrzeugs mit den damit verbundenen zumindest teilweise die Steifigkeit der Karosserie unterstützenden Strukturbauteilen verstanden. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch eine variable Gestaltung der Innengeometrie der Mehrkammerstruktur, insbesondere durch eine zielgerichtete Materialabtragung an den Innenstegen, eine gezielten Einstellung des Anfangskraftniveaus des Längsträgers sowie der gesamten Energieabsorption möglich ist. Das bedeutet, dass Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise bei einem Crash eine definierte Initialisierung der korrespondierenden Faltenbildung und eine Steuerung des Kraft-Weg-Verlaufs, insbesondere eines entstehenden Kraftpeaks ermöglichen. Je nach erforderlichem Anfangskraftniveau und weiterem Verlauf der Kraft-Weg-Kurve kann im Falle eines Fahrzeugaufpralls die Steifigkeit des Längsträgers und somit der Kraft-Weg-Verlauf der Aufprallenergie im Längsträger sowohl durch Veränderung der Höhe, der Länge und der Breite der Innenstege als auch durch die Bearbeitung der Innenstege bzw. der Materialabtragung an den Innenstegen exakt gesteuert bzw. eingestellt werden. Dadurch kann in vorteilhafter Weise eine Reduzierung des einleitenden Anfangskraftniveaus und ein Kraftverlauf erreicht werden, welcher die nachfolgenden Strukturbauteile vor Überlastung schützt und die Möglichkeit eröffnet, einen für ein Insassenschutzsystem, wie beispielsweise für einen Airbag, optimalen Kraft-Weg-Verlauf einzustellen. In the context of this invention, the support structure is understood to mean the body of a motor vehicle with the structural components connected to it, which at least partially support the rigidity of the body. A significant advantage of the invention is that a variable design of the internal geometry of the multi-chamber structure, in particular through targeted material removal from the inner webs, enables a targeted setting of the initial force level of the side member and the entire energy absorption. This means that embodiments of the present invention advantageously enable a defined initialization of the corresponding fold formation and control of the force-displacement curve, in particular a force peak that occurs, in the event of a crash. Depending on the required initial force level and the further course of the force-displacement curve, in the event of a vehicle impact, the stiffness of the side member and thus the force-displacement curve of the impact energy in the side member can be achieved by changing the height, length and width of the inner webs as well as by the machining of the inner webs or the material removal on the inner webs can be precisely controlled or adjusted. As a result, a reduction in the initial initial force level and a force profile can be achieved which protects the following structural components from overload and opens up the possibility of setting an optimal force-displacement profile for an occupant protection system, such as an airbag.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der Längsträger des Fahrzeugs bei einfacher und kostengünstiger Konstruktion eine wesentliche Verbesserung der Einstellung des Anfangskraftniveaus sowie der Steuerung des Kraft-Weg-Verlaufs im Falle eines Fahrzeugaufpralls ermöglicht. Durch Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann der Längsträger definiert verformt werden, wodurch sich der Aufprallschutz des Kraftfahrzeugs und insbesondere der Fahrzeuginsassen in vorteilhafter Weise wesentlich verbessert. Durch eine gesteuerte Einleitung und Initialisierung von Kräften in den Längsträger und das damit einhergehende kontrollierte Versagen des Längsträgers, kann eine kontrollierte bzw. reduzierte Verteilung der auftretenden Aufprallenergie in die Strukturbauteile des Kraftfahrzeugs erreicht werden. Auf diese Art kann die eingeleitete Aufprallenergie gezielt durch die Steifigkeit des Längsträgers gesteuert werden, wodurch ein Versagen der angrenzenden Strukturbauteile an einer anderen Stelle vermieden und die restliche Tragstruktur des Kraftfahrzeugs entlastet bzw. kontrolliert beschädigt wird. Zusätzlich kann durch das kontrollierte Versagen des Längsträgers ein gleichmäßiger Lastlevel über den gesamten Deformationsbereich gehalten werden. Zudem erhöht sich durch die zusätzlichen Innenstege des Längsträgers die Steifigkeit und die Belastbarkeit des Längsträgers und verbessert somit den Schutz der Insassen im Fahrzeug. Indem die Innenstege des Längsträgers erfindungsgemäß zur Steifigkeit der Tragstruktur des Fahrzeugs beitragen, können die Anforderungen an die Steifigkeit der übrigen Strukturbauteile verringert werden. Ferner ermöglicht die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Längsträgers dessen Einbindung in bestehende Karosseriekönzepte, wodurch ein zusätzlicher kostenintensiver Konstruktions-, Montage- und Materialaufwand eingespart werden kann.Another advantage of the invention is that the longitudinal member of the vehicle, with a simple and inexpensive construction, enables a significant improvement in the setting of the initial force level and the control of the force-displacement curve in the event of a vehicle impact. By means of embodiments of the present invention, the longitudinal member can be deformed in a defined manner, as a result of which the impact protection of the motor vehicle and in particular of the vehicle occupants is advantageously significantly improved. Controlled introduction and initialization of forces in the side member and the associated controlled failure of the side member, a controlled or reduced distribution of the impact energy can be achieved in the structural components of the motor vehicle. In this way, the impact energy introduced can be controlled in a targeted manner by the rigidity of the side member, thereby avoiding failure of the adjoining structural components at another point and relieving or damaging the rest of the supporting structure of the motor vehicle. In addition, through the controlled failure of the side member, a uniform load level can be maintained over the entire deformation area. In addition, the additional inner webs of the side member increase the rigidity and load-bearing capacity of the side member and thus improve the protection of the occupants in the vehicle. Since the inner webs of the side member contribute according to the invention to the rigidity of the supporting structure of the vehicle, the requirements for the rigidity of the other structural components can be reduced. Furthermore, the configuration of the longitudinal member according to the invention enables it to be integrated into existing bodywork concepts, which means that additional cost-intensive construction, assembly and material expenditure can be saved.

Im Stand der Technik werden Sicken in mindestens eine Mantelfläche eines Längsträgers eingebracht, um den Ort und die Richtung der Faltenbildung zu definieren und den Kraft-Weg-Verlauf zu steuern. Dies führt zu einem gewünschten Crashverhalten. Das Einbringen von Sicken in die Mantelflächen ist insbesondere bei hochfesten Aluminiumlegierungen nur sehr begrenzt möglich, da das Umformvermögen deutlich reduziert ist. Daher kann dort nur eine geringe Sickentiefe erreicht werden. Bei Mehrkammerprofilen kann es zusätzlich vorkommen, dass aus Platzgründen nur eingeschränkt oder keine Sicken eingebracht werden können. Außerdem kann auch aus Packagegründen das Einbringen von Sicken generell unmöglich sein. Aus diesen Gründen eignen sich Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung insbesondere für hochfeste Aluminiumlegierungen und Mehrkammerstrukturen.In the prior art, beads are made in at least one lateral surface of a longitudinal member in order to define the location and direction of the fold formation and to control the force-displacement curve. This leads to a desired crash behavior. The introduction of beads into the jacket surfaces is only possible to a very limited extent, especially with high-strength aluminum alloys, since the deformability is significantly reduced. Therefore only a small bead depth can be achieved there. In the case of multi-chamber profiles, it can also happen that for reasons of space only limited or no beads can be introduced. In addition, for package reasons, the introduction of beads can generally be impossible. For these reasons, embodiments of the present invention are particularly suitable for high-strength aluminum alloys and multi-chamber structures.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Längsträgers ist die zumindest eine Aussparung in mindestens einen Endbereich des Hohlprofils eingebracht. Hierdurch ist eine einfache und kostengünstige Realisierung der Bearbeitung des Längsträgers bzw. Nachbearbeitung der Aussparung des Längsträgers möglich, da der Endbereich des Längsträgers besonders gut zugänglich ist. Die Einstellung des Anfangskraftniveaus des Längsträgers sowie der gesamten Energieabsorption des Längsträgers kann dadurch auf unterschiedliche Kraftfahrzeugmodelle leicht umgesetzt werden.In a further advantageous embodiment of the longitudinal member according to the invention, the at least one recess is made in at least one end region of the hollow profile. This enables a simple and inexpensive implementation of the machining of the longitudinal member or reworking of the recess of the longitudinal member, since the end region of the longitudinal member is particularly easily accessible. The setting of the initial force level of the side member and the entire energy absorption of the side member can thus easily be implemented on different motor vehicle models.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die zumindest eine Aussparung zum Endbereich des Hohlprofils hin offen ist. In vorteilhafter Weise kann dadurch die Bearbeitung der Endbereiche des Längsträgers zusätzlich wesentlich erleichtert werden, wobei vielfältige Ausführungsmöglichkeiten der Aussparung, wie beispielsweise eine Bearbeitung nur eines bzw. mehrerer Innenstege oder unterschiedlich tiefe bzw. breite Aussparungen an den Innenstegen oder ungleiche Positionierungen der Aussparungen an den Innenstegen ermöglicht werden. Dabei kann auch die Tiefe, Breite und Form innerhalb der Aussparung nach Bedarf beliebig variiert werden.It is further proposed that the at least one recess is open towards the end region of the hollow profile. In an advantageous manner, the processing of the end areas of the longitudinal member can be made much easier, with a variety of design options for the recess, such as processing only one or more inner webs or recesses of different depth or width on the inner webs or unequal positioning of the recesses on the inner webs are made possible. The depth, width and shape within the recess can also be varied as required.

Eine bevorzugte Realisierung der Erfindung sieht vor, dass die Mehrkammerstruktur von mehreren Innenstegen gebildet wird. Hierbei können die Innenstege unterschiedlich angeordnet werden. So können beispielsweise mindesten zwei Innenstege eine gemeinsame Schnittlinie aufweisen und im Querschnitt mindestens eine Kreuzform ausbilden. Ein weiterer Vorteil besteht in der möglichen Umsetzung von verschiedenen Variationsmöglichkeiten der Mehrkammerstruktur, wodurch ein variables Anfangskraftniveau, eine variable Steifigkeit usw. erreicht werden kann. Damit verbundenen ist eine Variabilität des gesamten Längsträgers und eine mögliche Anpassung an unterschiedliche Belastungsfälle bzw. Fahrzeugmodelle. Alternativ können die einzelnen Innenstege ohne gemeinsame Schnittlinien und/oder Berührungsstellen innerhalb des Hohlprofils angeordnet werden.A preferred implementation of the invention provides that the multi-chamber structure of several inner webs is formed. The inner webs can be arranged differently. For example, at least two inner webs can have a common cutting line and form at least one cross shape in cross section. Another advantage lies in the possible implementation of various possible variations of the multi-chamber structure, whereby a variable initial force level, variable rigidity, etc. can be achieved. Associated with this is a variability of the entire longitudinal member and a possible adaptation to different load cases or vehicle models. Alternatively, the individual inner webs can be arranged within the hollow profile without common cutting lines and / or contact points.

Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Längsträgers weisen den Vorteil auf, dass im Falle eines Fahrzeugaufpralls die Mantelflächen im Endbereich des Hohlprofils ein definiertes Deformationsverhalten auf das eingestellte Anfangskraftniveau aufweisen und der Längsträger dadurch bei fortschreitender Belastung bzw. Intrusion seine vorbestimmte Funktion zur Energieabsorption zuverlässig erfüllen kann. Dies bedeutet, dass der erfindungsgemäße Längsträger während des Fahrzeugaufpralls nicht seitlich wegknicken und dadurch die Aufprallenergie optimal absorbieren kann, indem sich der Längsträger unter Absorption der Aufprallenergie zumindest bereichsweise verformt und dann die verbliebene Aufprallenergie an angrenzenden Strukturbauteile des Kraftfahrzeugs weiterleitet. Dadurch kann ein Versagen der angrenzenden Strukturbauteile an einer anderen Stelle vermieden und die restliche Tragstruktur des Kraftfahrzeugs entlastet bzw. kontrolliert beschädigt werden. Insbesondere ermöglicht die Zugänglichkeit an den Endbereichen eine einfache Einbringung der Aussparungen in die Innenstege des Längsträgers, vorzugsweise in einem Fertigungsschritt durch ein einziges Werkzeug.Embodiments of the longitudinal member according to the invention have the advantage that in the event of a vehicle impact, the lateral surfaces in the end area of the hollow profile have a defined deformation behavior at the set initial force level and the longitudinal member can thus reliably fulfill its predetermined function of energy absorption with increasing load or intrusion. This means that the longitudinal member according to the invention cannot buckle to the side during the vehicle impact and can therefore optimally absorb the impact energy, in that the longitudinal member deforms at least in some areas while absorbing the impact energy and then transfers the remaining impact energy to adjacent structural components of the motor vehicle. As a result, failure of the adjoining structural components at another point can be avoided and the rest of the supporting structure of the motor vehicle can be relieved or damaged in a controlled manner. In particular, the accessibility at the end regions enables the recesses to be easily made in the inner webs of the longitudinal member, preferably in one production step using a single tool.

Besonders vorteilhaft ist, dass das Hohlprofil als Strangpressprofil ausgeführt ist. Dadurch kann mit einfachen Herstellungsmitteln ein komplexes Hohlprofil mit einer Mehrkammerstruktur geschaffen werden. in vorteilhafter Weise kann hierdurch ein extrem leichter, verwindungssteifer und sehr kostengünstiger Längsträger entstehen, der somit ganz im Sinne eines Leichtbaugedankens konzipierbar ist.It is particularly advantageous that the hollow profile is designed as an extruded profile. As a result, a complex hollow profile with a multi-chamber structure can be created with simple manufacturing means. In this way, an extremely light, torsion-resistant and very cost-effective longitudinal member can advantageously be created, which can thus be designed entirely in line with a lightweight construction concept.

Bevorzugt ist das Strangpressprofil aus einer hochfesten Aluminiumlegierung hergestellt. In vorteilhafter Weise kann hierdurch ein extrem leichtes und kostengünstiges Bauteil als Längsträger für eine Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs entstehen, welches auf Grund der dreidimensionalen Mehrkammerstruktur über eine besonders hohe Steifigkeit mit hohem Absorptionsvermögen der Aufprallenergie verfügt. Da bei einer Ausführung des Strangpressprofils aus einer hochfesten Aluminiumlegierung aus werkstofftechnischen Gründen (Umformbarkeit nimmt mit zunehmender Festigkeit ab) nur eine begrenzte Sickentiefe möglich ist, ermöglicht die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Längsträgers mit der zumindest einen Aussparung des mindestens einen Innenstegs der Mehrkammerstruktur dennoch eine gezielte Steuerung des Anfangskraftpeaks und somit ein kontrolliertes Faltenbeulen des Längsträgers an definierter Stelle.The extruded profile is preferably made from a high-strength aluminum alloy. In this way, an extremely light and cost-effective component can advantageously be created as a longitudinal beam for a supporting structure of a motor vehicle, which due to the three-dimensional multi-chamber structure has a particularly high rigidity with a high absorption capacity of the impact energy. Since only a limited bead depth is possible when the extruded profile is made from a high-strength aluminum alloy for reasons of material technology (deformability decreases with increasing strength), the inventive design of the longitudinal member with the at least one recess of the at least one inner web of the multi-chamber structure nevertheless enables targeted control of the Initial force peaks and thus a controlled buckling of folds in the side member at a defined point.

Erfindungsgemäß weist eine Tragstruktur für ein Kraftfahrzeug zumindest einen derartigen Längsträger auf. Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Tragstruktur liegt darin, dass auf Grund der erfindungsgemäßen Ausführung des Längsträgers eine Verbesserung der Einstellung des Anfangskraftniveaus sowie des Kraft-Weg-Verlaufs im Falle eines Fahrzeugaufpralls innerhalb der Tragstruktur ermöglicht ist. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Tragstruktur liegt darin, dass in unterschiedliche Tragstrukturen von Kraftfahrzeugen sowohl im Frontbereich als auch im Heckbereich zumindest ein derartiger erfindungsgemäßer Längsträger in die Tragstruktur integriert werden kann insbesondere ohne zusätzlichen Konstruktions-, Montage- und Materialaufwand. Dadurch kann die Produktion flexibel gestaltet und der Längsträger bzw. die Längsträger der Tragstruktur je nach Bedarf mit unterschiedlichen Aussparungen an den Innenstegen des Längsträgers bzw. der Längsträger ausgerüstet bzw. nachgerüstet werden.According to the invention, a support structure for a motor vehicle has at least one such longitudinal member. A significant advantage of the support structure according to the invention is that the design of the longitudinal member according to the invention enables the setting of the initial force level and the force-displacement curve to be improved in the event of a vehicle impact within the support structure. Another advantage of the support structure according to the invention is that at least one such longitudinal member according to the invention can be integrated into the support structure in different support structures of motor vehicles both in the front area and in the rear area, in particular without additional construction, assembly and material expenditure. As a result, the production can be designed flexibly and the longitudinal member or the longitudinal members of the support structure can be equipped or retrofitted with different cutouts on the inner webs of the longitudinal member or the longitudinal members, as required.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.

1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Längsträgers für eine Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs mit einer ersten als Aussparung ausgeführten Materialschwächung und einer zweiten als Sicke ausgeführten Materialschwächung.
2 zeigt eine Vorderansicht des in 1 dargestellten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Längsträgers für eine Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs.

An advantageous embodiment of the invention is shown in the drawing and is described below.

1 shows a perspective illustration of an embodiment of a longitudinal member according to the invention for a support structure of a motor vehicle with a first material weakening designed as a recess and a second material weakening designed as a bead.
2 shows a front view of the in 1 illustrated embodiment of a longitudinal member according to the invention for a support structure of a motor vehicle.

Wie aus 1 und 2 ersichtlich ist, ist das dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Längsträgers für eine Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs als ein, einen Mantel aus mehreren Mantelflächen 12 aufweisendes, in Richtung einer Längsachse X verlaufendes Hohlprofil 10 mit mindestens einer eine Materialschwächung bewirkenden Einrichtung 14, 16 ausgeführt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Längsträger für eine hier nicht dargestellte Tragstruktur für ein Kraftfahrzeug mit zumindest einem Längsträger vorgesehen, welcher im Frontbereich und/oder Heckbereich eines Kraftfahrzeugs integriert werden kann. Der Verlauf der Mantelflächen 12 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel vorzugsweise gerade ausgebildet, wobei auch ein anderer einem Fachmann als sinnvoll erscheinender Verlauf der Mantelflächen 12 des Hohlprofils 10 denkbar ist.How out 1 and 2 As can be seen, the illustrated embodiment of a longitudinal member according to the invention for a support structure of a motor vehicle is as one, a jacket made of several jacket surfaces 12 having, in the direction of a longitudinal axis X extending hollow profile 10 with at least one device causing a material weakening 14th , 16 executed. In the present exemplary embodiment, the longitudinal member is provided for a support structure, not shown here, for a motor vehicle at least one longitudinal member is provided, which can be integrated in the front area and / or rear area of a motor vehicle. The course of the lateral surfaces 12 In the present exemplary embodiment, it is preferably straight, with a different course of the lateral surfaces that appears sensible to a person skilled in the art 12 of the hollow profile 10 is conceivable.

Um einen Längsträger für eine Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, welcher bei einfacher und kostengünstiger Konstruktion eine Verbesserung der Einstellung des Anfangskraftniveaus sowie des Kraft-Weg-Verlaufs im Falle eines Fahrzeugaufpralls ermöglicht, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass das Hohlprofil 10 im Querschnitt eine durch mindestens einen Innensteg 18.1, 18.2, 18.3, 18.4 gebildete Mehrkammerstruktur 20 aufweist, wobei die mindestens eine, eine Materialschwächung bewirkende Einrichtung 14 als an dem mindestens einen Innensteg 18.1, 18.2, 18.3, 18.4 eingebrachte Aussparung 14.1, 14.2, 14.3, 14.4 ausgeführt ist. Die mindestens eine eingebrachte Aussparung 14.1, 14.2, 14.3, 14.4 ermöglicht eine gezielte Einstellung des Anfangskraftniveaus des Längsträgers und somit ein kontrolliertes Deformationsverhalten bzw. Faltenbeulen an definierter Stelle des Längsträgers. Die Steifigkeit des Längsträgers kann vorzugsweise niedriger als die Steifigkeit der hier nicht dargestellten angrenzenden Strukturbauteile des Kraftfahrzeugs eingestellt werden, so dass zuerst der Längsträger kontrolliert deformiert bzw. der Faltbeulvorgang des Längsträgers ausgelöst wird, bevor die eingeleitete Aufprallenergie die angrenzenden Strukturbauteile erreicht. Dadurch kann ein großer Anteil der eingeleiteten Aufprallenergie absorbiert werden, wodurch die angrenzenden Strukturbauteile des Kraftfahrzeugs vor Überlastung geschützt werden können.In order to create a side member for a support structure of a motor vehicle which, with a simple and inexpensive design, enables the setting of the initial force level and the force-displacement curve in the event of a vehicle impact, it is proposed according to the invention that the hollow profile 10 in cross section one through at least one inner web 18.1 , 18.2 , 18.3 , 18.4 formed multi-chamber structure 20th having, wherein the at least one, a material weakening causing device 14th than on the at least one inner web 18.1 , 18.2 , 18.3 , 18.4 introduced recess 14.1 , 14.2 , 14.3 , 14.4 is executed. The at least one introduced recess 14.1 , 14.2 , 14.3 , 14.4 enables a targeted setting of the initial force level of the side member and thus a controlled deformation behavior or buckling of the folds at a defined point of the side member. The rigidity of the side member can preferably be set lower than the rigidity of the adjacent structural components of the motor vehicle, not shown here, so that the side member is first deformed in a controlled manner or the buckling process of the side member is triggered before the introduced impact energy reaches the adjacent structural components. As a result, a large proportion of the impact energy introduced can be absorbed, whereby the adjacent structural components of the motor vehicle can be protected from overload.

Vorzugsweise ist das Hohlprofil 10 als Strangpressprofil ausgeführt, wobei das Strangpressprofil aus Aluminium oder vorzugsweise aus einer hochfesten Aluminiumlegierung herstellbar ist. Selbstverständlich kann das Hohlprofil 12 auch aus anderen einem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Werkstoffen, wie beispielsweise Metall, Nichtmetall, Kohlenstofffasern, Verbundwerkstoff oder Kombinationen daraus, hergestellt werden.The hollow profile is preferably 10 designed as an extruded profile, wherein the extruded profile can be produced from aluminum or preferably from a high-strength aluminum alloy. Of course, the hollow profile 12 can also be made of other materials that appear sensible to a person skilled in the art, such as metal, non-metal, carbon fibers, composite material or combinations thereof.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Hohlprofil 10 einen rechteckigen Querschnitt auf, wobei auch alle anderen einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Querschnittsformen des Hohlprofils 12 denkbar sind. Weiterhin ist auch eine Herstellung des Längsträgers denkbar, bei welcher der Mantel 10 des Hohlprofils 12 als Strangpressprofil ausgeführt ist und die innerhalb des Mantels angeordnete Struktur oder Mehrkammerstruktur 20 bzw. der zumindest eine Innensteg 18.1, 18.2, 18.3, 18.4 der Mehrkammerstruktur 20 aus einem anderen Werkstoff besteht.In the illustrated embodiment, the hollow profile 10 a rectangular cross-section, all other cross-sectional shapes of the hollow profile that appear reasonable to a person skilled in the art 12 are conceivable. Furthermore, a production of the longitudinal member is also conceivable in which the jacket 10 of the hollow profile 12 is designed as an extruded profile and the structure or multi-chamber structure arranged within the jacket 20th or the at least one inner web 18.1 , 18.2 , 18.3 , 18.4 the multi-chamber structure 20th consists of a different material.

Die zumindest eine Aussparung 14.1, 14.2, 14.3, 14.4 ist in mindestens einem Endbereich 26.1, 26.2 des Hohlprofils 10 eingebracht, wobei die zumindest eine Aussparung 14.1, 14.2, 14.3, 14.4 zum Endbereich 26.1, 26.2 des Hohlprofils 10 hin offen ist.The at least one recess 14.1 , 14.2 , 14.3 , 14.4 is in at least one end area 26.1 , 26.2 of the hollow profile 10 introduced, the at least one recess 14.1 , 14.2 , 14.3 , 14.4 to the end area 26.1 , 26.2 of the hollow profile 10 is open.

Wie bereits erwähnt, ist die Mehrkammerstruktur 20 von mehreren Innenstegen 18.1, 18.2, 18.3, 18.4 gebildet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei senkrechte zueinander parallel verlaufende Innenstege 18.1, 18.2 vorgesehen, welche sich mit zwei waagerecht zueinander parallel verlaufenden Innenstegen 18.3, 18.4 schneiden, so dass im Querschnitt mehrere Kreuzformen 24 ausgebildet werden. Dadurch entsteht eine symmetrische Mehrkammerstruktur 20 mit neun Kammern 22. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weisen immer zwei Innenstege 18.1, 18.2, 18.3, 18.4 eine gemeinsame Schnittlinie auf, wobei in jeden Innensteg 18.1, 18.2, 18.3, 18.4 eine korrespondierende Aussparung 14.1, 14.2, 14.3, 14.4 mit vorgegebenen Abmessungen eingebracht. Alternativ zu dieser Anordnung der Innenstege 18.1, 18.2, 18.3, 18.4, sind auch andere Mehrkammerstrukturen 20 mit mehr oder weniger Innenstegen 18.1, 18.2, 18.3, 18.4 und/oder Kammern 22 vorstellbar. Zudem sind Ausführungsformen umsetzbar, bei selchen die Innenstege 18.1, 18.2, 18.3, 18.4 zur Ausbildung der Mehrkammerstruktur 20 keine gemeinsamen Schnittlinien aufweisen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel bilden vier Innenstege Innenstegen 18.1, 18.2, 18.3, 18.4 die Mehrkammerstruktur 20, wobei in einer alternativen Ausführung die Mehrkammerstruktur 20 auch nur durch einen oder durch mehr als vier Innenstege gebildet werden kann.As already mentioned, the structure is multi-chamber 20th of several inner bars 18.1 , 18.2 , 18.3 , 18.4 educated. In the illustrated embodiment, there are two perpendicular inner webs running parallel to one another 18.1 , 18.2 provided, which are arranged with two horizontally parallel inner bars 18.3 , 18.4 cut so that in cross section several cross shapes 24 be formed. This creates a symmetrical multi-chamber structure 20th with nine chambers 22nd . In the illustrated embodiment, there are always two inner webs 18.1 , 18.2 , 18.3 , 18.4 a common cutting line, with in each inner web 18.1 , 18.2 , 18.3 , 18.4 a corresponding recess 14.1 , 14.2 , 14.3 , 14.4 introduced with specified dimensions. As an alternative to this arrangement of the inner bars 18.1 , 18.2 , 18.3 , 18.4 , are also other multi-chamber structures 20th with more or less inner bars 18.1 , 18.2 , 18.3 , 18.4 and / or chambers 22nd imaginable. In addition, embodiments can be implemented, with these the inner webs 18.1 , 18.2 , 18.3 , 18.4 to form the multi-chamber structure 20th have no common cutting lines. In the illustrated embodiment, four inner bars form inner bars 18.1 , 18.2 , 18.3 , 18.4 the multi-chamber structure 20th , wherein in an alternative embodiment the multi-chamber structure 20th can also be formed by only one or by more than four inner webs.

In die Innenstege 18.1, 18.2, 18.3, 18.4 sind korrespondierende zum Endbereich 26.1, 26.2 des Hohlprofils 10 hin offene Aussparungen 14.1, 14.2, 14.3, 14.4 derart eingebracht, dass diese die oben beschriebenen Kreuzform 24 ausbilden, wobei jedoch auch andere einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Formen und/oder Positionen und/oder Positionsebenen der Aussparungen 14.1, 14.2, 14.3, 14.4 denkbar sind. Die hier dargestellten Kreuzformen 24 sind jeweils an beiden Endbereichen 26.1, 26.2 des Hohlprofils 10 ausgebildet und somit leicht zugänglich und einfach herstellbar. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungen. So können beispielsweise die Anzahl der Aussparungen 14.1, 14.2, 14.3, 14.4 oder die geometrischen Abmaße bzw. die Innengeometrie der Aussparungen 14.1, 14.2, 14.3, 14.4 von den beispielhaft dargestellten Aussparungen abweichen, ohne dass der Rahmen der Erfindung verlassen wird.In the inner webs 18.1 , 18.2 , 18.3 , 18.4 are corresponding to the end area 26.1 , 26.2 of the hollow profile 10 open recesses 14.1 , 14.2 , 14.3 , 14.4 introduced in such a way that this has the cross shape described above 24 form, but also other shapes and / or positions and / or position planes of the recesses that appear sensible to a person skilled in the art 14.1 , 14.2 , 14.3 , 14.4 are conceivable. The cross shapes shown here 24 are at both end areas 26.1 , 26.2 of the hollow profile 10 designed and thus easily accessible and simple to manufacture. The invention is not restricted to the exemplary embodiments described, but rather also includes all embodiments that have the same effect within the meaning of the invention. For example, the number of recesses 14.1 , 14.2 , 14.3 , 14.4 or the geometric dimensions or the internal geometry of the recesses 14.1 , 14.2 , 14.3 , 14.4 differ from the recesses shown by way of example without departing from the scope of the invention.

Wie aus der 1 weiter ersichtlich ist, sind umlaufend an den Bauteilecken Sicken 16 angeordnet, welche im Wesentlichen in Richtung einer Querachse Y bzw. Hochachse Z auf mindestens einer Mantelfläche 12 des in Richtung der Längsachse X verlaufenden Hohlprofils 10 eingebracht sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind umlaufend vier Sicken 16 in den Mantel des Hohlprofils 10 eingebracht, welche jeweils entsprechende Materialaufwürfe 16.1 und Vertiefungen 16.2 aufweisen. Die Sicken 16 sind jeweils an einem Eckbereich des Mantels des Hohlprofils 10 überlappend in zwei benachbarte Mantelflächen 12 eingebracht. Je nach erforderlichem Verlauf der Kraft-Weg-Kurve können auch mehrere sich unterschiedlich erstreckende Sicken 16 in die Mantelflächen 12 entlang des Hohlprofils 10 eingebracht werden. Die Herstellung der Sicken 16 kann entweder durch Verprägung der Mantelflächen 12 oder, bei Verwendung von schwer umformbareren Werkstoffen, durch mechanische bzw. chemische materialabtragende Verfahren oder Perforierung erfolgen. Die in die Mantelflächen 12 des Hohlprofils 10 eingebrachten Sicken 16 ermöglichen ein kontrolliertes Faltenbeulen an definierter Stelle, vorzugsweise zusätzlich zu der Materialschwächung an den Innenstegen 18.1, 18.2, 18.3, 18.4.As from the 1 can also be seen, there are beads around the corners of the component 16 arranged, which essentially in the direction of a transverse axis Y or vertical axis Z on at least one lateral surface 12 of the hollow profile running in the direction of the longitudinal axis X. 10 are introduced. In the illustrated embodiment, there are four surrounds 16 in the jacket of the hollow profile 10 introduced, each corresponding material bulges 16.1 and depressions 16.2 exhibit. The beads 16 are each at a corner area of the shell of the hollow profile 10 overlapping in two adjacent lateral surfaces 12 brought in. Depending on the required course of the force-displacement curve, several differently extending beads can also be used 16 in the lateral surfaces 12 along the hollow profile 10 be introduced. The production of the beads 16 can either by embossing the outer surfaces 12 or, when using materials that are difficult to form, by mechanical or chemical material-removing processes or perforation. The ones in the outer surfaces 12 of the hollow profile 10 introduced beads 16 enable controlled buckling of folds at a defined point, preferably in addition to the weakening of the material on the inner webs 18.1 , 18.2 , 18.3 , 18.4 .

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beinhalten in vorteilhafter Weise neue Möglichkeiten zur Einstellung eines definierten Verformungsverhaltens und Kraft-Weg-Verlaufs bei einem Längsträger für eine Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs.Embodiments of the present invention advantageously contain new possibilities for setting a defined deformation behavior and force-displacement curve in a longitudinal member for a support structure of a motor vehicle.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010: HohlprofilHollow profile
1212: MantelflächeOuter surface
14, 14.1, 14.2, 14.3, 14.414, 14.1, 14.2, 14.3, 14.4: erste Einrichtung (Aussparung)first facility (recess)
1616: zweite Einrichtung (Sicke)second device (bead)
16.116.1: AufwurfPose
16.216.2: Vertiefungdeepening
18.1, 18.2, 18.3, 18.418.1, 18.2, 18.3, 18.4: InnenstegInner bridge
2020th: MehrkammerstrukturMulti-chamber structure
2222nd: Kammerchamber
2424: KreuzformCross shape
26.1, 26.226.1, 26.2: Endbereich End area
XX: LängsachseLongitudinal axis
YY: QuerachseTransverse axis
ZZ: HochachseVertical axis

Claims

Longitudinal beam for a support structure of a motor vehicle, which is designed as a shell (12) having a hollow profile (10) running in the direction of a longitudinal axis (X) with at least one device (14, 16) causing a material weakening, the hollow profile (10) in the Cross-section of a multi-chamber structure (20) formed by at least one inner web (18.1, 18.2, 18.3, 18.4), the at least one device (14, 16) causing a material weakening than on the at least one inner web (18.1, 18.2, 18.3, 18.4 ) introduced recess (14.1, 14.2, 14.3, 14.4), characterized in that at least one further device (16) causing a material weakening is designed as a bead which extends in the direction of a transverse axis (Y) and / or vertical axis (Z) is introduced into at least one lateral surface (12) of the hollow profile (10) running in the direction of the longitudinal axis (X), the at least one bead (16) overlapping at a corner region in two adjacent lateral surfaces (12) is introduced.

Side member after Claim 1 , characterized in that the at least one recess (14.1, 14.2, 14.3, 14.4) is made in at least one end region (26.1, 26.2) of the hollow profile (10).

Side member after Claim 1 or 2 , characterized in that the at least one recess (14.1, 14.2, 14.3, 14.4) is open towards the end region (26.1, 26.2) of the hollow profile (10).

Longitudinal beam after one of the Claims 1 to 3 , characterized in that at least two inner webs (14.1, 14.2, 14.3, 14.4) have a common line of intersection and form at least one cross shape in cross section.

Longitudinal beam after one of the Claims 1 to 4th , characterized in that the hollow profile (12) is designed as an extruded profile.

Side member after Claim 5 , characterized in that the extruded profile can be produced from a high-strength aluminum alloy.

Support structure for a motor vehicle characterized by at least one longitudinal beam according to one of the Claims 1 to 6th .