DE102012005066B4

DE102012005066B4 - Energy absorbing deformation structure and method for producing a deformation structure

Info

Publication number: DE102012005066B4
Application number: DE102012005066.6A
Authority: DE
Inventors: Ernst Joachim Bauer
Original assignee: Premium Aerotec GmbH
Current assignee: Premium Aerotec GmbH
Priority date: 2012-03-15
Filing date: 2012-03-15
Publication date: 2020-07-23
Anticipated expiration: 2032-03-16
Also published as: DE102012005066A1

Abstract

Deformationsstruktur (10c) zur Zwischenfügung zwischen einer Verkleidung (3) und einer lasttragenden Karosserie (1) eines Fahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, dass die Deformationsstruktur (10c) aus mehreren ineinander verschachtelten Schalen gebildet ist, die aus Faserverbundmaterial gefertigt sind und schräg in Bezug auf die zu erwartende Deformationsrichtung verlaufende Schalenwandungsabschnitte (14) besitzen, wobei durch die mehreren ineinander verschachtelten Schalen , die über einen in Querrichtung verlaufenden Verbindungsabschnitt mittels eines Verbinders (4a) verbunden sind, wenigstens ein zusammenhängendes Schalenpaar gebildet ist, welches eine äußere Schale (12c-1) mit ringsherum geschlossen verlaufender Schalenwandung und eine darin angeordnete innere Schale (12c-2) mit ebenfalls ringsherum geschlossen verlaufender Schalenwandung, jedoch entgegengesetzter Orientierung der Schrägstellung der Schalenwandung besitzt, wobei die innere Schale (12c-2) umgestülpt ist, und wobei die Schale jeweils mit einer konischen Schalenwandung (14) ausgebildet sind.Deformation structure (10c) for interposing between a covering (3) and a load-bearing body (1) of a vehicle, characterized in that the deformation structure (10c) is formed from a plurality of nested shells which are made of fiber composite material and are oblique with respect to the have shell wall sections (14) which are to be expected to be deformed, the at least one coherent pair of shells, which form an outer shell (12c-1), being formed by the plurality of nested shells which are connected by a connector (4a) via a connecting section running in the transverse direction. with the shell wall running closed all around and an inner shell (12c-2) arranged therein with the shell wall likewise running all around, but having the opposite orientation of the inclined position of the shell wall, the inner shell (12c-2) being turned inside out, and the Shell are each formed with a conical shell wall (14).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Deformationsstruktur zur Zwischenfügung zwischen einer Verkleidung und einer lasttragenden Karosserie eines Fahrzeuges. Ferner betrifft die Erfindung Fahrzeug, umfassend eine Fahrzeugverkleidung und eine lasttragende Fahrzeugkarosserie sowie die dazwischen angeordnete Deformationsstruktur, und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Deformationsstruktur.The present invention relates to a deformation structure for interposing between a panel and a load-bearing body of a vehicle. The invention further relates to a vehicle, comprising a vehicle trim and a load-bearing vehicle body and the deformation structure arranged therebetween, and a method for producing such a deformation structure.

Derartige Deformationsstrukturen, oftmals auch als „Crashelemente“ bezeichnet, einteilig oder aus mehreren Teilen zusammengesetzt, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Sie dienen zur Energieabsorption bzw. Energieumwandlung bei einem Unfall des Fahrzeuges, also etwa dem Aufprall des Fahrzeuges an einem anderen Fahrzeug oder an einem festen Hindernis. Die Energieabsorption beruht auf einer größtenteils plastischen Verformung und mithin in der Regel Zerstörung der Deformationsstruktur. Vorteilhaft vermindert die Energieabsorption die Unfallauswirkungen für die lasttragende Fahrzeugkarosserie und gegebenenfalls auch für Fahrzeuginsassen.Such deformation structures, often also referred to as “crash elements”, in one piece or composed of several parts, are known from the prior art. They are used for energy absorption or energy conversion in the event of a vehicle accident, that is to say the vehicle crashing into another vehicle or against a fixed obstacle. The energy absorption is based on a largely plastic deformation and therefore usually destruction of the deformation structure. The energy absorption advantageously reduces the impact of the accident on the load-bearing vehicle body and possibly also on the vehicle occupants.

Die Druckschrift DE 10 2010 052 135 A1 betrifft eine Crash-struktur für ein Kraftfahrzeug mit einem Crashelement.The publication DE 10 2010 052 135 A1 relates to a crash structure for a motor vehicle with a crash element.

Die Druckschrift DE 10 2004 046 240 B3 betrifft einen Stoßabsorber zum Schutz gegen einen Seitenaufprall.The publication DE 10 2004 046 240 B3 relates to a shock absorber for protection against a side impact.

Die Druckschrift DE 692 11 254 T2 betrifft eine Tür, die einen Türhohlraum und einen darin angeordneten Stoßdämpfer aufweist.The publication DE 692 11 254 T2 relates to a door which has a door cavity and a shock absorber arranged therein.

Die Druckschrift EP 2 123 496 A1 betrifft eine Automobiltür mit verbesserter Absorptionsleistu ng.The publication EP 2 123 496 A1 relates to an automobile door with improved absorption performance.

Die Druckschrift US 2007/0147956 A1 betrifft eine Energieaufnahmevorrichtung mit einem Hohlköper konischer Form.The publication US 2007/0147956 A1 relates to an energy absorption device with a hollow body of conical shape.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine einfach herzustellende und dennoch gute Leistungseigenschaften aufweisende Deformationsstruktur bereitzustellenIt is an object of the present invention to provide a deformation structure which is simple to produce and yet has good performance properties

Diese Aufgabe wird jeweils mit den Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen dazu sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.This object is achieved with the features of the independent claims. Advantageous refinements for this are specified in the dependent claims.

Die erfindungsgemäße Deformationsstruktur ist zunächst dadurch gekennzeichnet, dass diese aus wenigstens einer Schale gebildet ist, die aus Faserverbundmaterial gefertigt ist und schräg verlaufende Schalenwandungsabschnitte besitzt.The deformation structure according to the invention is initially characterized in that it is formed from at least one shell which is made of fiber composite material and has oblique shell wall sections.

Es hat sich herausgestellt, dass eine derart ausgebildete Deformationsstruktur einfach herstellbar ist, ein hohes Energieabsorptionsvermögen aufweist, und darüber hinaus durch entsprechende Modifikation von konstruktiven Details besonders gut an eine jeweilige Anwendung anpassbar ist. Die Fertigung aus Faserverbundmaterial führt zu einem vorteilhaft geringen Gewicht, wobei aufgrund der üblicherweise hohen spezifischen Festigkeit von Faserverbundwerkstoffen gleichzeitig ein hohes Energieabsorptionsvermögen realisiert werden kann. Mit der Erfindung lässt sich somit vorteilhaft auch eine Reduzierung der für eine bestimmte Energieabsorption erforderlichen Masse erreichen.It has been found that a deformation structure designed in this way is simple to produce, has a high energy absorption capacity and, moreover, can be adapted particularly well to a particular application by appropriate modification of structural details. The production from fiber composite material leads to an advantageously low weight, and due to the usually high specific strength of fiber composite materials, a high energy absorption capacity can be realized at the same time. The invention can thus advantageously also achieve a reduction in the mass required for a certain energy absorption.

Ein Faserverbundmaterial enthält eine Matrix (z. B. Epoxidharz) und darin eingebettete Fasern (z. B. Kohlenstofffasern). Durch gegenseitige Wechselwirkungen dieser beiden Komponenten erhält das Material höherwertigere Eigenschaften als jede der beiden einzeln beteiligten Komponenten. Bei der erfindungsgemäßen Deformationsstruktur umfassend eine oder mehrere aus Faserverbundmaterial gefertigte Schalen kann es bei der energieabsorbierenden Deformation zu einer Vielzahl von Faserbrüchen und dementsprechend zu einem hohen Ausmaß an Energieabsorption kommen. Die erfindungsgemäß schalenförmige Ausgestaltung „schafft Platz“ für das bei der Deformation entstehende Bruchmaterial.A fiber composite material contains a matrix (e.g. epoxy resin) and fibers embedded therein (e.g. carbon fibers). The mutual interaction of these two components gives the material higher properties than either of the two components involved. In the case of the deformation structure according to the invention comprising one or more shells made of fiber composite material, there can be a large number of fiber breaks in the energy-absorbing deformation and, accordingly, a high degree of energy absorption. The bowl-shaped design according to the invention “creates space” for the broken material that is created during the deformation.

Der Begriff „Schale“ bezeichnet im Rahmen der Erfindung insbesondere eine Struktur mit wenigstens einem Querschnitt von etwa der Form eines „V“ oder „U“. Die Schale besitzt einen „Schalengrund“ und einen „Schalenrand“, wobei diese beiden Schalenabschnitte die in einer „Längsrichtung“ der Schale betrachteten Endbereiche der Schale darstellen und in der Verwendungssituation einerseits an der Fahrzeugverkleidung und andererseits an der lasttragenden Fahrzeugkarosserie angeordnet bzw. angebunden sind. Schalengrund (offen oder geschlossen) und Schalenrand sind durch die (seitlichen) „Schalenwandungsabschnitte“ miteinander verbunden, welche gemäß der Erfindung teilweise oder allesamt schräg verlaufen.In the context of the invention, the term “shell” denotes in particular a structure with at least a cross section of approximately the shape of a “V” or “U”. The shell has a “shell base” and a “shell edge”, these two shell sections representing the end regions of the shell viewed in a “longitudinal direction” of the shell and, in the use situation, arranged or connected to the vehicle trim on the one hand and to the load-bearing vehicle body on the other hand. The base of the shell (open or closed) and the edge of the shell are connected to one another by the (side) “shell wall sections” which, according to the invention, run partially or all at an angle.

Der Begriff „schräg“ bezieht sich hierbei auf eine (nicht-schräge) Verbindungslinie zwischen Schalengrund und Schalenrand, also der Schalenlängsrichtung. Die Richtung dieser Verbindungslinie entspricht in Verwendungssituation auch der Normalenrichtung der typischerweise flächig ausgedehnten Fahrzeugverkleidung bzw. der zu erwartenden „Deformationsrichtung“. Hierzu ein Beispiel: Bei einem Kraftfahrzeug kann eine Deformationsstruktur z. B. im Frontbereich (zur Energieabsorption bei Frontalunfällen) eingesetzt werden, wobei die Deformationsstruktur hierbei zwischen jeweils in Querrichtung des Fahrzeuges sich erstreckenden Abschnitten einerseits der Fahrzeugverkleidung und andererseits der lasttragenden Fahrzeugkarosserie zwischengefügt sein kann. Die „nicht-schräge“ Richtung, gleichbedeutend mit „Deformationsrichtung“, entspricht in diesem Fall der Längsrichtung des Fahrzeuges. Die gemäß der Erfindung „schräg“ verlaufenden Schalenwandungsabschnitte verlaufen demnach in diesem Fall nicht exakt in Längsrichtung des Fahrzeuges, sondern in einer davon abweichenden Richtung (also mit einer Komponente in Querrichtung und/oder einer Komponente in Vertikalrichtung).The term "oblique" here refers to a (non-oblique) connecting line between the bottom of the shell and the edge of the shell, ie the longitudinal direction of the shell. The direction of this connecting line also corresponds to the normal direction of the vehicle covering, which is typically extended over a wide area, or the “deformation direction” to be expected. Here is an example: In a motor vehicle, a deformation structure, e.g. B. in the front area (for energy absorption in frontal accidents), the Deformation structure can be interposed between sections extending in the transverse direction of the vehicle on the one hand of the vehicle trim and on the other hand of the load-bearing vehicle body. In this case, the “non-oblique” direction, synonymous with “deformation direction”, corresponds to the longitudinal direction of the vehicle. The shell wall sections which run “at an angle” according to the invention therefore do not run exactly in the longitudinal direction of the vehicle in this case, but in a direction deviating therefrom (ie with a component in the transverse direction and / or a component in the vertical direction).

In einer Ausführungsform verlaufen die Schalenwandungsabschnitte schräg in einem Winkel im Bereich von 5° bis 30°.In one embodiment, the shell wall sections run obliquely at an angle in the range from 5 ° to 30 °.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Schale im Wesentlichen ebene Schalenwandungsabschnitte besitzt. In einer spezielleren Ausgestaltung bilden diese Schalenwandungsabschnitte eine ringsherum geschlossen verlaufende seitliche Schalenwandung. Diese Schalenwandung kann insbesondere im Wesentlichen die Form eines Pyramidenstumpfes besitzen, also z. B. mit drei, vier oder noch mehr seitlichen Schalenwandungsabschnitten, die jeweils eben sind, jedoch relativ zueinander geneigt verlaufen.In one embodiment it is provided that the shell has essentially flat shell wall sections. In a more specific embodiment, these shell wall sections form a lateral shell wall running all around. This shell wall can in particular essentially have the shape of a truncated pyramid, that is, for. B. with three, four or more lateral shell wall sections, each of which is flat, but inclined relative to each other.

Abweichend von einer solchen „ringsherum geschlossenen“ Formgestaltung der seitlichen Schalenwandung kann die Schale jedoch auch zu wenigstens einer Seite hin offen sein. Ein Beispiel hierfür ist ein U- oder V-förmig gekrümmt bzw. abgewinkelt sich erstreckendes Faserverbundlaminat. Die in diesem Fall resultierende Schale ist in einander entgegengesetzten seitlichen Richtungen offen.Deviating from such a “closed design” of the lateral shell wall, the shell can, however, also be open on at least one side. An example of this is a U-shaped or V-shaped fiber composite laminate that extends or angled. The resulting shell is open in opposite lateral directions.

In einer anderen speziellen Ausführungsform ist die Schale mit einer im Wesentlichen konischen Schalenwandung ausgebildet. In diesem Fall besitzt die Schalenwandung also im Wesentlichen die Form eines Kegelstumpfes.In another special embodiment, the shell is formed with an essentially conical shell wall. In this case, the shell wall essentially has the shape of a truncated cone.

Die Schale ist bevorzugt relativ dünnwandig ausgebildet. Eine solche Dünnwandigkeit soll insbesondere dann gegeben sein, wenn die Dicke der Schalenwandung kleiner als 30%, insbesondere kleiner als 20%, der Länge der Schale ist. Als Länge der Schale wird hier die in Deformationsrichtung betrachtete Ausdehnung der Schale bezeichnet. Falls die Schale nicht einheitlich dick ausgebildete Schalenwandungsabschnitte besitzt, so bezieht sich die vorstehende Dimensionierungsregel auf das (lokale) Maximum der Schalenwandungsdicke. Die Geometrie dünnwandiger Schalen trägt vorteilhaft zu einer Maximierung der Energieabsorptionsfähigkeit bei vorgegebener Masse der Deformationsstruktur bei.The shell is preferably relatively thin-walled. Such thin-walledness should be given in particular if the thickness of the shell wall is less than 30%, in particular less than 20%, of the length of the shell. The length of the shell is the extension of the shell considered in the direction of deformation. If the shell does not have shell wall sections of uniform thickness, the above dimensioning rule relates to the (local) maximum of the shell wall thickness. The geometry of thin-walled shells advantageously contributes to maximizing the energy absorption capacity for a given mass of the deformation structure.

Bei den oben bereits erwähnten Formgestaltungen der Schale mit im Wesentlichen ebenen Schalenwandungsabschnitten (z. B. pyramidenartige Schale) oder mit einer insgesamt konischen Form ergeben sich im Querschnitt der Schale betrachtet geradlinig verlaufende Schalenflanken. Abweichend davon können derartige Schalenflanken jedoch auch krummlinig verlaufend vorgesehen sein. Dies ist beispielsweise der Fall für eine ballige (z. B. etwa halbkugelartige) Formgestaltung der Schale.In the case of the shape designs of the shell already mentioned above with essentially flat shell wall sections (for example pyramid-like shell) or with an overall conical shape, there are straight shell flanks when viewed in cross section of the shell. In a departure from this, such shell flanks can also be provided with a curvilinear shape. This is the case, for example, for a spherical (z. B. hemispherical) shape of the shell.

Das Faserverbundmaterial, aus welchem die Schale gefertigt ist, kann beispielsweise CFK (Kohlenstofffaser-verstärkter Kunststoff) oder GFK (Glasfaserverstärkter Kunststoff) sein. Vorteilhaft kann im Rahmen der Erfindung auf an sich bekannte Kombinationen eines Matrixmaterials (insbesondere duroplastischer Kunststoff, z. B. Epoxidharzsystem) und Fasermaterial (Kohlenstofffasern, Glasfasern, Aramidfasern, Naturfasern etc.) zurückgegriffen werden.The fiber composite material from which the shell is made can be, for example, CFRP (carbon fiber reinforced plastic) or GRP (glass fiber reinforced plastic). Combinations of a matrix material (in particular thermosetting plastic, for example epoxy resin system) and fiber material (carbon fibers, glass fibers, aramid fibers, natural fibers etc.) known per se can advantageously be used in the context of the invention.

Falls die Deformationsstruktur aus mehreren Schalen gebildet ist, so können die vorstehend für eine einzelne Schale erläuterten Gestaltungen für eine, mehrere oder sämtliche Schalen der Deformationsstruktur vorgesehen werden.If the deformation structure is formed from a plurality of shells, the configurations explained above for a single shell can be provided for one, several or all shells of the deformation structure.

In einer Ausführungsform ist eine Mehrzahl von relativ zueinander angeordneten Schalen vorgesehen. Diese Schalen können z. B. zunächst separat gefertigt werden und nachträglich zur Bildung der Deformationsstruktur angeordnet (und gegebenenfalls miteinander verbunden) werden. Alternativ können gleichzeitig mehrere Schalen aus einem zusammenhängenden Faserverbundmaterial gefertigt werden.In one embodiment, a plurality of shells arranged relative to one another are provided. These shells can e.g. B. are initially manufactured separately and subsequently arranged to form the deformation structure (and optionally connected to each other). Alternatively, several shells can be made from a coherent fiber composite material at the same time.

In einer Ausführungsform ist eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Schalen vorgesehen. Die Anordnung „nebeneinander“ bedeutet, dass die einzelnen Schalen quer zur Deformationsrichtung voneinander beabstandet sind.In one embodiment, a plurality of shells arranged next to one another are provided. The arrangement “side by side” means that the individual shells are spaced apart from one another transversely to the direction of deformation.

Alternativ oder zusätzlich ist gemäß einer Ausführungsform eine Mehrzahl von hintereinander angeordneten Schalen vorgesehen. Der Begriff „hintereinander“ bezieht sich hierbei auf die Deformationsrichtung. In diesem Fall sind die Schalen also in Deformationsrichtung voneinander beabstandet. Der in dieser Richtung betrachtete Abstand eines Paars von Schalen kann hierbei auch kleiner als die Längen der Schalen sein, so dass die beiden Schalen gewissermaßen „ineinander verschachtelt“ angeordnet werden.Alternatively or additionally, a plurality of shells arranged one behind the other is provided according to one embodiment. The term “one after the other” refers to the direction of deformation. In this case, the shells are spaced apart from one another in the direction of deformation. The distance of a pair of shells considered in this direction can also be smaller than the lengths of the shells, so that the two shells are arranged so to speak “nested”.

Ineinander verschachtelte Schalen können insbesondere mit im Wesentlichen identischer Formgestaltung, also z. B. beide pyramidal oder beide kegelstumpfförmig, vorgesehen sein, insbesondere auch mit völlig identischer Formgestaltung. Abweichend davon können die beiden Schalen jedoch auch eine nennenswert voneinander abweichende Form besitzen, insbesondere voneinander verschiedene Schalenlängen und/oder Schalenwandungsdicken.Interlaced shells can in particular have an essentially identical shape, that is, for. B. both pyramidal or both frustoconical, may be provided, in particular with a completely identical shape. Deviating from this, however, the two shells can also have an appreciably different shape, in particular different shell lengths and / or shell wall thicknesses.

Im einfachsten Fall sind mehrere relativ zueinander angeordneten Schalen aus identischem Faserverbundmaterial gefertigt. Es ist aber auch denkbar, Schalen von nicht-identischem Faserverbundmaterial zu kombinieren.In the simplest case, several shells which are arranged relative to one another are made from identical fiber composite material. However, it is also conceivable to combine shells of non-identical fiber composite material.

In einer noch weiteren speziellen Ausführungsform ist die Deformationsstruktur aus wenigstens einem zusammenhängend gefertigten Schalenpaar gebildet, welches eine äußere Schale mit ringsherum geschlossen verlaufender Schalenwandung und eine darin angeordnete innere Schale mit ebenfalls ringsherum geschlossen verlaufender Schalenwandung, jedoch entgegengesetzter Orientierung der Schrägstellung der Schalenwandung, besitzt.In yet another special embodiment, the deformation structure is formed from at least one coherently manufactured pair of shells, which has an outer shell with a shell wall running all around and an inner shell arranged therein with a shell wall likewise running all around, but with the opposite orientation of the inclined position of the shell wall.

Die erfindungsgemäße Deformationsstruktur kann grundsätzlich für beliebige Arten von Fahrzeugen eingesetzt werden, indem die Deformationsstruktur zwischen eine Verkleidung und eine lasttragende Karosserie des betreffenden Fahrzeuges zwischengefügt wird. Sowohl an einer Innenseite der Verkleidung als auch an der Außenseite der darunter liegenden Karosserie können geeignete Anbindungsstrukturen vorgesehen sein, um die in Deformationsrichtung betrachteten beiderseitigen Enden der Deformationsstruktur an diesen beiden Fahrzeugkomponenten anzubinden. Insbesondere bei einer flächig ausgedehnten Deformationsstruktur kann karosserieseitig z. B. eine „Prallplatte“ vorgesehen sein, die von der Karosserie (tragende Unterstruktur) selbst ausgebildet wird, oder als eine separate Komponente mit der Karosserie verbunden ist (bevorzugt formschlüssig und/oder fest). Eine solche Prallplatte sollte stabil genug sein, um im Falle eines Unfalls die Deformationsstruktur („Opferstruktur“) zu zerstören, wobei die Prallplatte für eine Kraftüberleitung in die Karosserie sorgt, ohne selbst Schaden zu nehmen. Die Prallplatte und die Deformationsstruktur können an einer oder mehreren Stellen miteinander verbunden sein.The deformation structure according to the invention can in principle be used for any type of vehicle by inserting the deformation structure between a panel and a load-bearing body of the vehicle in question. Suitable connection structures can be provided both on an inside of the cladding and on the outside of the body lying underneath, in order to connect the ends of the deformation structure on both sides viewed in the deformation direction to these two vehicle components. In particular in the case of an extensively extended deformation structure, For example, a “baffle plate” can be provided, which is formed by the body (supporting substructure) itself, or is connected to the body as a separate component (preferably in a form-fitting and / or fixed manner). Such a baffle plate should be stable enough to destroy the deformation structure (“victim structure”) in the event of an accident, the baffle plate ensuring force transmission into the body without being damaged itself. The baffle plate and the deformation structure can be connected to one another at one or more points.

Seitens der Fahrzeugverkleidung ist zumeist keine der Prallplatte vergleichbare zusätzliche Struktur erforderlich. Die Deformationsstruktur kann an einer oder mehreren Stellen mit der Verkleidung (formgebende abdeckende Struktur) verbunden sein, etwa durch geeignete Verbinderelemente und/oder eine Verklebung. In einer alternativen Ausführungsform ist die Deformationsstruktur ein integrales Element der betreffenden Verkleidung. Die Verkleidung und die Deformationsstruktur können also z. B. in einem gemeinsamen Aushärteprozess aus einem zusammenhängenden Faserverbundmaterial hergestellt sein.The vehicle trim usually does not require any additional structure comparable to the baffle plate. The deformation structure can be connected at one or more points to the cladding (shaping covering structure), for example by means of suitable connector elements and / or an adhesive bond. In an alternative embodiment, the deformation structure is an integral element of the covering in question. The cladding and the deformation structure can, for. B. in a common curing process from a coherent fiber composite material.

Falls an der Schnittstelle zwischen Deformationsstruktur und Karosserie eine Prallplatte der oben beschriebenen Art vorgesehen ist, so kann auf eine Verbindung zwischen der Prallplatte und der Deformationsstruktur auch verzichtet werden, wenn z. B. eine anderweitige, die Verkleidung relativ zur Karosserie fixierende Verbindung zwischen Verkleidung und Karosserie besteht.If a baffle plate of the type described above is provided at the interface between the deformation structure and the body, a connection between the baffle plate and the deformation structure can also be dispensed with if, for. B. another, the panel relative to the body fixing connection between the panel and body.

Eine bevorzugte Verwendung der Deformationsstruktur ergibt sich für Straßenkraftfahrzeuge.A preferred use of the deformation structure results for road motor vehicles.

Gemäß eines weiteren Aspekts der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Deformationsstruktur der oben beschriebenen Art vorgesehen. Erfindungsgemäß wird die Deformationsstruktur hierbei in Faserverbundtechnologie als eine oder mehrere Schalen mit schräg verlaufenden Schalenwandungsabschnitten hergestellt.According to a further aspect of the invention, a method for producing a deformation structure of the type described above is provided. According to the invention, the deformation structure is produced in fiber composite technology as one or more shells with inclined shell wall sections.

Die oben bereits für die Deformationsstruktur als solche beschriebenen Weiterbildungen und besonderen Ausgestaltungen können in entsprechender Weise auch zur Weiterbildung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens vorgesehen werden. So können beispielsweise in ein und demselben Faserverbund-Herstellungsprozess gleichzeitig mehrere Schalen aus einem zusammenhängenden Faserverbundmaterial hergestellt werden, die in der späteren Verwendungssituation nebeneinander und/oder hintereinander angeordnet sind.The further developments and special configurations already described above for the deformation structure as such can also be provided in a corresponding manner for the further development of the manufacturing method according to the invention. For example, in one and the same fiber composite manufacturing process, several shells can be produced simultaneously from a coherent fiber composite material, which are arranged next to one another and / or one behind the other in the later use situation.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen weiter beschrieben. Es stellen dar:

1 eine schematische Darstellung einer Deformationsstruktur gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels, nach Art einer „Wellblechstruktur“,
2 eine der 1 entsprechende Darstellung für ein weiteres Ausführungsbeispiel, nach Art von mehreren „verschachtelten Wellblechstrukturen“,
3 einen zweiteiligen Werkzeugsatz zur Herstellung derartiger Deformationsstrukturen,
4 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Vorformung einer Deformationsstruktur gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels,
5 einen zweiteiligen Werkzeugsatz (Aushärtewerkzeug) zum Aushärten der gemäß 4 vorgeformten Deformationsstruktur, und
6 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung einer Anbindung der Deformationsstruktur an einer Fahrzeugkarosserie.

The invention is described below using exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings. They represent:

1 1 shows a schematic representation of a deformation structure according to a first exemplary embodiment, in the manner of a “corrugated sheet structure”,
2nd one of the 1 Corresponding representation for a further exemplary embodiment, in the manner of several “nested corrugated iron structures”,
3rd a two-part tool set for producing such deformation structures,
4th 1 shows a schematic illustration to illustrate a method for preforming a deformation structure according to a further exemplary embodiment,
5 a two-part tool set (curing tool) for curing the according 4th preformed deformation structure, and
6 a schematic representation to illustrate a connection of the deformation structure to a vehicle body.

1 zeigt in einer schematischen Seitenansicht eine Deformationsstruktur 10, wie sie z. B. als „Crashelement“ in einem Straßenkraftfahrzeug zur Energieabsorption im Falle eines Unfalls einsetzbar ist. 1 shows a schematic side view of a deformation structure 10th how they z. B. can be used as a "crash element" in a road motor vehicle for energy absorption in the event of an accident.

Zur Veranschaulichung dieser Verwendungssituation ist in 1 eine lasttragende Fahrzeugkarosserie 1 mitsamt einer „Prallplatte“ 2 und eine Fahrzeugverkleidung 3 mitsamt „Verbindern“ 4 eingezeichnet. Bei einem Unfall kommt es zu einem Aufprall eines Körpers 5 (z. B. anderes Fahrzeug oder festes Hindernis) auf die Außenseite der Verkleidung 3. Die Aufprallrichtung ist in 1 durch einen Pfeil 6 symbolisiert.To illustrate this use situation is in 1 a load-bearing vehicle body 1 including a "baffle plate" 2 and a vehicle trim 3rd marked with "connectors" 4. In the event of an accident, a body collides 5 (e.g. other vehicle or fixed obstacle) on the outside of the panel 3rd . The direction of impact is in 1 by an arrow 6 symbolizes.

Die Aufprallrichtung 6 entspricht der nachfolgend auch als „Deformationsrichtung“ bezeichneten Richtung, in welcher die zwischen der Verkleidung 3 und der lasttragenden Karosserie 1 zwischengefügte Deformationsstruktur 10 bei einem Unfall deformiert wird.The direction of impact 6 corresponds to the direction also referred to below as the “direction of deformation”, in which the direction between the cladding 3rd and the load-bearing body 1 interposed deformation structure 10th is deformed in an accident.

In 1 ist die Karosserie 1 als eine lasttragende Unterstruktur in Form eines Trägers symbolisiert. Diese Unterstruktur kann tatsächlich ein Träger mit beliebigem Querschnitt sein. Es kann sich aber z. B. auch um ein flächiges Strukturelement handeln.In 1 is the body 1 symbolized as a load-bearing substructure in the form of a beam. This substructure can actually be a beam with any cross section. But it can be z. B. also act as a flat structural element.

Die in 1 gewählte Darstellung einer ebenen Prallplatte 2 sowie einer ebenen Verkleidung 3 ist insofern beispielhaft zu verstehen, als in der Praxis diese Fahrzeugkomponenten auch einen gekrümmten Verlauf besitzen können (in diesem Fall könnte die Darstellung von 1 auch als Veranschaulichung der tatsächlichen Verhältnisse in einem räumlich lokalen Bereich betrachtet werden).In the 1 selected representation of a flat baffle 2nd and a flat panel 3rd is to be understood as an example insofar as in practice these vehicle components can also have a curved course (in this case the representation of 1 can also be viewed as an illustration of the actual conditions in a spatially local area).

Die Deformationsstruktur 10 ist im dargestellten Beispiel aus zwei Schalen 12-1, 12-2 gebildet, die jeweils aus Faserverbundmaterial gefertigt sind und schräg verlaufende Schalenwandungsabschnitte 14 besitzen.The deformation structure 10th is in the example shown from two shells 12-1 , 12-2 formed, which are each made of fiber composite material and inclined shell wall sections 14 have.

Die beiden Schalen 12-1, 12-2 können z. B. separat jeweils aus einem V-förmig vorgeformten und sodann ausgehärteten Faserverbundmaterial (z. B. CFK) gefertigt sein. Alternativ könnten die beiden Schalen 12-1, 12-2 auch gleichzeitig aus einem zusammenhängenden Faserverbundmaterial ausgebildet sein. Zu diesem Zweck kann z. B. ein rechteckiger Abschnitt eines entsprechenden Halbzeuges (z. B. Gewebe, Gelege, etc.) wellblechartig bzw. wie dargestellt zickzackartig geformt und ausgehärtet werden. Hierfür geeignete Methoden sind aus der Faserverbundtechnologie bekannt (z. B. Prepregtechnik oder Infusionstechnik).The two bowls 12-1 , 12-2 can z. B. separately from a V-shaped and then cured fiber composite material (z. B. CFK). Alternatively, the two shells 12-1 , 12-2 also be formed simultaneously from a coherent fiber composite material. For this purpose, e.g. B. a rectangular section of a corresponding semifinished product (z. B. tissue, scrims, etc.) can be shaped like a corrugated sheet or zigzag as shown and cured. Suitable methods for this are known from fiber composite technology (e.g. prepreg technology or infusion technology).

Bei dem in 1 dargestellten Beispiel besitzen die Schalen 12-1, 12-2 jeweils keine ringsherum geschlossen verlaufende Schalenwandung, sondern sind zu zwei einander entgegengesetzten Seiten hin offen (In der Darstellung von 1 sind diese beiden Richtungen orthogonal zur Zeichenebene). Die vorhandenen Schalenwandungsabschnitte 14 verlaufen schräg bezüglich der Längsrichtung der Deformationsstruktur 10, die in 1 horizontal verläuft (und der Aufprallrichtung 6 entspricht).At the in 1 shown example have the shells 12-1 , 12-2 in each case no shell wall running all around, but are open on two opposite sides (in the representation of 1 these two directions are orthogonal to the plane of the drawing). The existing shell wall sections 14 run obliquely with respect to the longitudinal direction of the deformation structure 10th , in the 1 runs horizontally (and the direction of impact 6 corresponds).

Die Schalenwandungsabschnitte 14 verlaufen im dargestellten Beispiel in einem Winkel von einheitlich etwa 15° bezüglich der Längsrichtung.The shell wall sections 14 run in the example shown at an angle of approximately 15 ° with respect to the longitudinal direction.

Das Beispiel von 1 veranschaulicht nebeneinander angeordnete Schalen zur Bildung einer in Querrichtung ausgedehnten Deformationsstruktur. Abweichend vom dargestellten Beispiel könnten hierbei auch mehr als zwei Schalen nebeneinander angeordnet sein, seien es jeweils einzeln gefertigte Schalen oder gleichzeitig aus einem einzigen Faserverbundmaterial gefertigte Schalen.The example of 1 illustrates shells arranged side by side to form a deformation structure which is extended in the transverse direction. In a departure from the example shown, more than two shells could also be arranged next to one another, be they individually manufactured shells or shells made simultaneously from a single fiber composite material.

Die spezielle Formgebung der Deformationsstruktur 10 sorgt bei der unfallbedingten Deformation für eine gut definierte und gleichmäßige Energieabsorption durch eine Vielzahl von Faserbrüchen innerhalb des betreffenden Materials. Die bevorzugt fest mit der Karosserie (tragende Unterstruktur) 1 verbundene Prallplatte 2 sorgt für eine Kraftüberleitung in die Karosserie 1, ohne hierbei selbst Schaden zu nehmen. Demgegenüber wird die Deformationsstruktur 10 im Sinne einer „Opferstruktur“ bei der Deformation zerstört.The special shape of the deformation structure 10th ensures a well-defined and even energy absorption in the event of an accident-related deformation due to a large number of fiber breaks within the material in question. The baffle plate that is preferably firmly connected to the body (supporting substructure) 1 2nd ensures a power transmission into the body 1 without being damaged. In contrast, the deformation structure 10th destroyed in the sense of a "victim structure" during the deformation.

Im dargestellten Beispiel besteht die Deformationsstruktur 10 aus relativ dünnwandigen Faserverbundschalen 12-1, 12-2, die im Querschnitt betrachtet V-förmig auf die Prallplatte 2 zulaufen. Falls die Fahrzeugverkleidung 3 bereits anderweitig in einer bestimmten Lagebeziehung zur Karosserie 1 bzw. Prallplatte 2 gehalten wird, so erübrigt sich eine Fixierung der Verkleidung 3 mittels der Deformationsstruktur 10. Im dargestellten Beispiel ist dementsprechend z. B. keine eigene Anbindung der Deformationsstruktur 10 an der Prallplatte 2 vorgesehen. Zumeist zweckmäßig ist jedoch eine Anbindung der Deformationsstruktur 10 an der Verkleidung 3, die im dargestellten Beispiel mittels der Verbinder 4 realisiert ist. Bei den Verbindern 4 kann es sich z. B. um Befestigungselemente handeln, an denen einerseits Abschnitte der angrenzenden Schalen 12-1, 12-2 (hier die „Schalenränder“) befestigt, z. B. angeklebt sind, und die andererseits an der Verkleidung 3 befestigt, z. B. angeklebt oder angeschraubt sind.In the example shown, the deformation structure exists 10th made of relatively thin-walled fiber composite shells 12-1 , 12-2 , viewed in cross-section V-shaped on the baffle 2nd approach. If the vehicle trim 3rd already elsewhere in a certain positional relationship to the body 1 or baffle plate 2nd is held, there is no need to fix the panel 3rd by means of the deformation structure 10th . Accordingly, in the example shown, for. B. no own connection of the deformation structure 10th on the baffle 2nd intended. In most cases, however, it is advisable to connect the deformation structure 10th on the panel 3rd , in the example shown using the connector 4th is realized. With the connectors 4th can it be z. B. act fasteners, on the one hand sections of the adjacent shells 12-1 , 12-2 (here the "shell edges") attached, e.g. B. are glued, and the other hand on the panel 3rd attached, e.g. B. are glued or screwed.

Wie aus 1 ersichtlich können die Schalenwandungsabschnitte 14 im Querschnitt betrachtet geradlinig verlaufen und eine einheitliche Dicke besitzen. Beides ist jedoch keineswegs zwingend.How out 1 the shell wall sections can be seen 14 viewed in cross-section run straight and have a uniform thickness. However, neither is mandatory.

Bei der nachfolgenden Beschreibung von weiteren Ausführungsbeispielen werden für gleichwirkende Komponenten die gleichen Bezugszahlen verwendet, jeweils ergänzt durch einen kleinen Buchstaben zur Unterscheidung der Ausführungsform. Dabei wird im Wesentlichen nur auf die Unterschiede zu dem bzw. den bereits beschriebenen Ausführungsbeispielen eingegangen und im Übrigen hiermit ausdrücklich auf die Beschreibung vorangegangener Ausführungsbeispiele verwiesen. In the following description of further exemplary embodiments, the same reference numbers are used for components having the same effect, each supplemented by a small letter to differentiate the embodiment. Essentially, only the differences from the exemplary embodiment (s) already described will be discussed, and otherwise reference is expressly made to the description of previous exemplary embodiments.

2 zeigt eine Deformationsstruktur 10a, die aus sechs Schalen 12a-1 bis 12a-6 gebildet ist, die wieder jeweils aus Faserverbundmaterial gefertigt sind und schräg verlaufende Schalenwandungsabschnitte 14a besitzen. 2nd shows a deformation structure 10a made from six bowls 12a-1 to 12a-6 is formed, which are each again made of fiber composite material and sloping shell wall sections 14a have.

Abweichend vom Beispiel gemäß 1, bei welchem die Schalen lediglich nebeneinander angeordnet sind, ist bei dem Beispiel gemäß 2 eine Anordnung der Schalen 12a-1 bis 12a-6 sowohl nebeneinander als auch hintereinander vorgesehen. Die Schalen 12a-1 und 12a-2 sind nebeneinander angeordnet, und in diesem Beispiel aus einem zusammenhängenden Faserverbundmaterial gefertigt. Das gleiche gilt für die Schalenpaare 12a-3, 12a-4 und 12a-5, 12a-6. Abweichend von dem Beispiel gemäß 1 sind die jeweils zusammenhängend nebeneinander angeordneten Schalen (z. B. 12a-1, 12a-2) über einen in Querrichtung verlaufenden Verbindungsabschnitt (im Bereich des mittleren der drei in 2 ersichtlichen Verbinder 4a) miteinander verbunden. Die Formgestaltung und Funktion der nebeneinander angeordneten Schalen (z. B. 12a-1, 12a-2) entspricht jedoch im Wesentlichen den Schalen 12-1, 12-2 des vorangegangenen Ausführungsbeispiels.Deviating from the example according to 1 , in which the shells are only arranged side by side, is in the example according to 2nd an arrangement of the shells 12a-1 to 12a-6 provided both side by side and one behind the other. The bowls 12a-1 and 12a-2 are arranged side by side, and in this example made of a coherent fiber composite material. The same applies to the pairs of shells 12a-3 , 12a-4 and 12a-5 , 12a-6 . Deviating from the example according to 1 are the shells that are arranged side by side (e.g. 12a-1 , 12a-2 ) via a connecting section running in the transverse direction (in the area of the middle of the three in 2nd visible connector 4a ) connected with each other. The design and function of the shells arranged side by side (e.g. 12a-1 , 12a-2 ) corresponds essentially to the shells 12-1 , 12-2 of the previous embodiment.

Die Deformationsstruktur 10a gemäß 2 besitzt jedoch noch zwei weitere solcher „Nebeneinanderanordnungen“ von Schalen, nämlich eine Nebeneinanderanordnung bestehend aus den Schalen 12a-3 und 12a-4, sowie eine Nebeneinanderanordnung der Schalen 12a-5 und 12a-6.The deformation structure 10a according to 2nd however, has two more such "side-by-side arrangements" of shells, namely a side-by-side arrangement consisting of the shells 12a-3 and 12a-4 , and a juxtaposition of the shells 12a-5 and 12a-6 .

Die Anzahl der zusammenhängend nebeneinander angeordneten Schalen, hier zwei, ist wieder nur beispielhaft zu verstehen. Es könnten auch wesentlich mehr nebeneinander angeordnete Schalen vorgesehen sein.The number of shells arranged contiguously next to one another, here two, is again only to be understood as an example. Much more shells arranged next to one another could also be provided.

Entsprechendes gilt für die Anzahl an hintereinander angeordneten Schalen. Abweichend von der hier vorgesehenen Anzahl von drei solchen Schalen könnte auch eine Hintereinanderanordnung von zwei Schalen oder auch von mehr als drei Schalen vorgesehen sein.The same applies to the number of shells arranged one behind the other. Deviating from the number of three such shells provided here, an arrangement of two shells or even more than three shells could also be provided in a row.

Bei dem Beispiel gemäß 2 handelt es sich gewissermaßen um drei „verschachtelte Wellblechstrukturen“ die aus drei separat gefertigten Einzelstrukturen gebildet und sodann (bei einer Montage der Deformationsstruktur 10a) verschachtelt wurden. Jede Einzelstruktur besteht im dargestellten Beispiel aus einer Nebeneinanderanordnung von zwei Faserverbundschalen (z. B. 12a-1 und 12a-2).In the example according to 2nd it is to a certain extent three “nested corrugated iron structures” which are formed from three separately manufactured individual structures and then (when the deformation structure is assembled) 10a ) were nested. In the example shown, each individual structure consists of a juxtaposition of two fiber composite shells (e.g. 12a-1 and 12a-2 ).

Wie aus 2 ersichtlich, sind die Längen der drei Einzelstrukturen, also in 2 deren Ausdehnungen in Horizontalrichtung, etwas unterschiedlich. Am längsten ist das Schalenpaar 12a-1, 12a-2. Am kürzesten ist das Schalenpaar 12a-5, 12a-6.How out 2nd the lengths of the three individual structures can be seen, i.e. in 2nd their extents in the horizontal direction, somewhat different. The pair of shells is the longest 12a-1 , 12a-2 . The shortest is the pair of shells 12a-5 , 12a-6 .

Die unterschiedlichen Längen der Schalen 12a-1 bis 12a-6 können sehr vorteilhaft zur Erzielung einer bestimmten Energieabsorptionscharakteristik vorgesehen sein:

Im dargestellten Beispiel würde im Falle des Aufpralls eines Körpers 5a zunächst die längste (und beiderseits an der Verkleidung 3a bzw. der Karosserie 1a angrenzende) Einzelstruktur, also die Schalen 12a-1 und 12a-2, deformiert werden, was zu einem bestimmten Ausmaß an Energieabsorption führt, welches durch die Material- und Formgestaltung der Schalen 12a-1, 12a-2 definiert wird.

The different lengths of the shells 12a-1 to 12a-6 can very advantageously be provided to achieve a certain energy absorption characteristic:

In the example shown, in the event of a body impact 5a first the longest (and on both sides on the panel 3a or the body 1a adjacent) single structure, i.e. the shells 12a-1 and 12a-2 , deformed, which leads to a certain degree of energy absorption, which is due to the material and shape design of the shells 12a-1 , 12a-2 is defined.

Im weiteren Verlauf des Aufpralls kommt es dann nacheinander auch zu einem Einsetzen einer zusätzlichen Deformation zunächst der Schalen 12a-3, 12a-4 und schließlich auch der Schalen 12a-5, 12a-6.In the further course of the impact, an additional deformation of the shells occurs, one after the other 12a-3 , 12a-4 and finally the bowls 12a-5 , 12a-6 .

Es versteht sich, dass durch entsprechende Formgestaltungen der entsprechenden Schalen und gegebenenfalls verschiedene Materialien für die Schalen eine gewisse Einstellung des Verlaufes der Energieabsorption in Abhängigkeit von der Zeit bzw. in Abhängigkeit von einem aktuellen Deformationsausmaß, erzielt werden kann.It goes without saying that a corresponding setting of the course of the energy absorption as a function of time or as a function of a current degree of deformation can be achieved by appropriate design of the corresponding shells and, if appropriate, different materials for the shells.

Eine Anpassung an das im Einzelfall geforderte Maß der zu absorbierenden Energie lässt sich insbesondere auch durch die Anzahl an Schalen erzielen.An adaptation to the amount of energy to be absorbed required in the individual case can also be achieved in particular by the number of shells.

Gegebenenfalls können ineinander verschachtelte Schalen auch vollflächig oder nur teilweise miteinander verklebt werden.If necessary, nested shells can also be glued to one another over the entire surface or only partially.

Eine Anpassungsmöglichkeit der bei Deformationsbeginn (unmittelbar nach einem Aufprall) zu absorbierenden Energie bieten die Anzahl, das Material und die Formgestaltung derjenigen Schalen, die bereits im intakten Zustand der Deformationsstruktur mit beiden Schalenenden (Schalenrand und Schalengrund) an der Verkleidung bzw. der Karosserie angrenzen.The number, the material and the shape of those shells which already adjoin the shell or the body with the two shell ends (shell edge and shell base) when the deformation structure is intact provide an option for adapting the energy to be absorbed at the start of deformation (immediately after an impact).

Wie bereits für das vorangegangene Beispiel (1) erwähnt, könnten auch die Schalen 12a-1 bis 12a-6 im Querschnitt betrachtet krummlinige Flanken besitzen. Auch damit lässt sich der Kraftverlauf bzw. die Energieabsorption über die Zeit bzw. den momentanen Deformationsgrad beeinflussen. As for the previous example ( 1 ) mentioned, could also be the shells 12a-1 to 12a-6 have curvilinear flanks when viewed in cross section. The force curve or the energy absorption can also be influenced in this way over time or the current degree of deformation.

Bei den Beispielen gemäß der 1 und 2 verjüngen sich die betreffenden Schalen in Richtung zur Karosserie des Fahrzeuges hin. In einer alternativen Ausführungsform sind die Schalen entgegengesetzt orientiert, also mit einer Verjüngung in Richtung zur Fahrzeugverkleidung hin.In the examples according to the 1 and 2nd the shells in question taper towards the body of the vehicle. In an alternative embodiment, the shells are oriented in opposite directions, ie with a taper in the direction of the vehicle trim.

Bei einem gemäß der Erfindung vorgesehenen Verfahren zur Herstellung einer Deformationsstruktur kann beispielsweise eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Schalen durch Aushärten eines zusammenhängenden Faserverbundhalbzeuges (z. B. Prepreg) gefertigt werden.In a method according to the invention for producing a deformation structure, for example a plurality of shells arranged next to one another can be produced by curing a coherent semi-finished fiber composite (eg prepreg).

Als Faserverbundhalbzeug kommen insbesondere ein- oder mehrlagige, trockene oder vorimprägnierte Fasermaterialien in Betracht.Single or multi-layer, dry or pre-impregnated fiber materials are particularly suitable as semi-finished fiber composites.

In einer Ausführungsform ist das Faserverbundhalbzeug (bzw. wenigstens eine Lage davon) mit durchgehenden („langen“) Fasern vorgesehen, also z. B. als Gewebe, Gelege oder Geflecht.In one embodiment, the semifinished fiber composite product (or at least one layer thereof) is provided with continuous (“long”) fibers. B. as a fabric, scrim or braid.

In einer anderen Ausführungsform ist das Faserverbundhalbzeug (bzw. wenigstens eine Lage davon) mit kurzen Fasern vorgesehen, also z. B. als vorimprägniertes Vlies.In another embodiment, the semi-finished fiber composite (or at least one layer thereof) is provided with short fibers. B. as a pre-impregnated fleece.

3 zeigt schematisch ein zweiteiliges Aushärtewerkzeug 20b, bestehend aus einem Werkzeugunterteil 22b und einem Werkzeugoberteil 24b. Mit einem derartigen Werkzeug lassen sich gemäß an sich bekannter Methoden (z. B. PrepregTechnik oder Infusionstechnik) „wellblechartig“ formgestaltete Faserverbundstrukturen herstellen, wie diese z. B. oben bereits mit Bezug auf die 1 und 2 erläutert wurden. 3rd shows schematically a two-part curing tool 20b consisting of a lower part of the tool 22b and a tool top 24b . With a tool of this type, according to methods known per se (for example prepreg technology or infusion technology), fiber-composite structures shaped like a corrugated sheet can be produced, such as these. B. above with reference to 1 and 2nd have been explained.

Bei den bis hierher beschriebenen Ausführungsbeispielen besitzen die einzelnen Schalen (1) bzw. mehrere nebeneinander liegende Schalen ausbildende Strukturen (2) eine abwickelbare Form, d. h. können ausgehend von einem ebenen Faserverbundhalbzeug (z. B. ein- oder mehrlagiges Fasermaterial) durch Krümmen bzw. Falten hergestellt werden.In the exemplary embodiments described so far, the individual shells ( 1 ) or several structures forming adjacent shells ( 2nd ) a developable shape, ie can be produced from a flat fiber composite semi-finished product (e.g. single or multi-layer fiber material) by bending or folding.

Abweichend davon können im Rahmen der Erfindung jedoch auch Deformationsstrukturen einer nicht-abwickelbaren Form vorgesehen sein. Ein Beispiel hierfür wäre eine ballige bzw. kugelige Formgestaltung einer Schale.Deviating from this, however, deformation structures of a form that cannot be developed can also be provided within the scope of the invention. An example of this would be a spherical or spherical shape of a shell.

Derart kompliziertere Formgestaltungen lassen sich nicht faltenfrei durch einfaches Krümmen bzw. Falten eines zusammenhängenden und zunächst ebenen Faserverbundhalbzeuges erzielen. Dennoch stehen auch für diesen Fall geeignete Methoden im Stand der Technik zur Verfügung, wie beispielsweise ein so genanntes Drapieren von (kleineren) Abschnitten eines Faserverbundhalbzeuges.Such more complicated shapes cannot be achieved without wrinkles by simply bending or folding a coherent and initially flat semi-finished fiber composite. Nevertheless, suitable methods are also available in the prior art for this case, such as so-called draping of (smaller) sections of a semi-finished fiber composite.

Die 4 und 5 veranschaulichen die Herstellung einer Deformationsstruktur 10c gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels.The 4th and 5 illustrate the production of a deformation structure 10c according to a further embodiment.

Die drei Teildarstellungen von 4 zeigen von links nach rechts drei verschiedene Stadien eines Formungsprozesses.The three partial representations of 4th show three different stages of a molding process from left to right.

In einem ersten Schritt (4 links) wird ein Abschnitt eines schlauchförmigen textilen Halbzeuges, hier z. B. ein Geflechtschlauch 10c" auf ein domförmiges Werkzeug 30c" aufgebracht.In a first step ( 4th left) is a section of a tubular textile semi-finished product, here z. B. a braided hose 10c "applied to a dome-shaped tool 30c".

Im dargestellten Beispiel besitzt das Werkzeug 30c" eine rotationssymmetrische Form. Es besteht in diesem Stadium aus einer äußeren Hülse 32c und einem mittig darin eingesteckten Dom 34c, so dass sich insgesamt die wie dargestellt nach oben hin verjüngende Außenkontur des Werkzeuges 30c" ergibt.In the example shown, the tool 30c "has a rotationally symmetrical shape. At this stage it consists of an outer sleeve 32c and a cathedral inserted in the middle 34c , so that overall the outer contour of the tool 30c "tapers towards the top as shown.

In diesem ersten Schritt wird das Halbzeug 10c" an die Außenkontur des Werkzeuges 30c" angepasst, um dem Halbzeug 10c" in gut definierter Weise eine insgesamt konische Form zu verleihen. Die Verwendung eines Geflechtschlauches (z. B. Kohlenfaser-Rundgeflecht) ist insofern sehr vorteilhaft, als durch ein Ziehen oder Stauchen des Geflechtes in Geflechtlängsrichtung in einfacher Weise Verkleinerungen bzw. Vergrößerungen des lokalen Geflechtdurchmessers erzielt werden können. Abweichend vom dargestellten Ausführungsbeispiel könnten jedoch auch nicht exakt konusförmige Formgestaltungen realisiert werden.In this first step, the semi-finished product 10c "adapted to the outer contour of the tool 30c" to the semi-finished product 10c "To give an overall conical shape in a well-defined manner. The use of a braided sleeve (e.g. round carbon fiber braid) is very advantageous in that pulling or compressing the braid in the longitudinal direction of the braid makes it easy to reduce or enlarge the local braid diameter Deviating from the exemplary embodiment shown, however, it would also be possible to implement cone-shaped designs that are not exactly conical.

In einem zweiten Stadium (4 mitte) ist die erwähnte Formanpassung abgeschlossen. Das hier in die gewünschte konische Form gebrachte Halbzeug ist mit 10c' bezeichnet.In a second stage ( 4th middle) the mentioned shape adjustment is completed. The semi-finished product brought into the desired conical shape is included 10c ' designated.

In einem darauffolgenden Schritt wird der innere Dorn 34c aus der äußeren Hülse 32c herausgezogen und durch ein anderes Formteil 36c ersetzt, welches wie dargestellt an seiner Oberseite eine konisch nach unten sich verjüngende Mulde 38c besitzt. Das derart „umgebaute“ Werkzeug ist in 4 mit 30c' bezeichnet.In a subsequent step, the inner thorn 34c from the outer sleeve 32c pulled out and through another molding 36c which, as shown, has a tapered trough on its top 38c owns. The "converted" tool is in 4th designated 30c '.

In einem abschließenden Schritt des Vorformprozesses wird schließlich der über das Werkzeug 30c' überstehende Teil des Halbzeuges 10c' nach innen und unten umgestülpt, so dass sich die in 4 rechts dargestellte endkonturnahe Formgestaltung des Halbzeuges bzw. späteren Deformationsstruktur 10c ergibt.In a final step of the preforming process, the tool is used 30c ' protruding part of the semi-finished product 10c ' turned inside and down, so that the in 4th Design of the semi-finished product close to the final contour shown on the right or later deformation structure 10c results.

Um die Herstellung der Deformationsstruktur 10c abzuschließen, wird diese sodann noch ausgehärtet. Dies kann beispielsweise in einem zweiteiligen Aushärtewerkzeug 20c erfolgen, wie es in 5 dargestellt ist. Das Werkzeug 20c besteht aus einem Unterteil 22c und einem Oberteil 24c, die beide rotationssymmetrisch ausgebildet sind und zwischen denen das Halbzeug kompaktiert und thermisch ausgehärtet wird. Als Unterteil 20c kann z. B. das in 4 rechts dargestellte Formwerkzeug 30c' verwendet werden.To the manufacture of the deformation structure 10c complete, it is then hardened. This can be done, for example, in a two-part curing tool 20c be done as it is in 5 is shown. The tool 20c consists of a lower part 22c and a top 24c , which are both rotationally symmetrical and between which the semi-finished product is compacted and thermally cured. As a lower part 20c can e.g. B. the in 4th molding tool shown on the right 30c ' be used.

Falls das gemäß 4 geformte Konstrukt 10c nicht bereits mit Matrixmaterial (z. B. Epoxidharzsystem) infiltriert ist, also z. B. als Prepreg vorgesehen ist, so kann eine entsprechende Infiltration mit Matrixmaterial z. B. im Werkzeug 20c durchgeführt werden, bevor der eigentliche Aushärteprozess beginnt.If so 4th shaped construct 10c is not already infiltrated with matrix material (e.g. epoxy resin system), e.g. B. is provided as a prepreg, a corresponding infiltration with matrix material such. B. in the tool 20c be carried out before the actual curing process begins.

Im Unterschied zu den oben mit Bezug auf die 1 bis 3 beschriebenen „wellblechartigen“ Deformationsstrukturen wird durch das mit den 4 und 5 veranschaulichte Verfahren eine Deformationsstruktur aus zwei „entgegengesetzt orientiert“ ineinander verschachtelten Schalen 12c-1, 12c-2 (4) hergestellt.Unlike the ones above regarding 1 to 3rd The "corrugated sheet-like" deformation structures described by the with the 4th and 5 illustrated methods a deformation structure of two "oppositely oriented" nested shells 12c-1 , 12c-2 ( 4th ) manufactured.

Anders als bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen besitzen diese beiden Schalen 12c-1, 12c-2 keine ebenen Schalenwandungen, sondern konische Schalenwandungen.In contrast to the exemplary embodiments described above, these two shells have 12c-1 , 12c-2 no flat shell walls, but conical shell walls.

In 4 rechts ist ersichtlich, dass sich eine äußere Schale 12c-1 von unten nach oben hin verjüngt, wohingegen die darin verschachtelt aufgenommene innere Schale 12c-2 sich von oben nach unten verjüngt, also „entgegengesetzt orientiert“ ist.In 4th on the right you can see that there is an outer shell 12c-1 tapers from bottom to top, whereas the inner shell is nested 12c-2 tapers from top to bottom, ie is “oppositely oriented”.

Ein derart „(teilweise) umgestülpter Dom“ aus Faserverbundmaterial kann als solcher als Deformationsstruktur 10c in einer Installationsumgebung eingesetzt werden, wie diese bereits beispielhaft mit Bezug auf die 1 und 2 erläutert wurde. Such a “(partially) inverted dome” made of fiber composite material can be used as such as a deformation structure 10c be used in an installation environment, as already exemplified with reference to the 1 and 2nd was explained.

Das in dieser Weise hergestellte „Crashelement“ 10c eignet sich insbesondere zum Schutz einzelner Träger einer lasttragenden Fahrzeugstruktur.The “crash element” produced in this way 10c is particularly suitable for protecting individual carriers of a load-bearing vehicle structure.

Der oben beschriebene Vorgang des Umstülpens des Geflechtschlauches 10c" (bzw. des betreffenden textilen Halbzeuges) lässt sich prinzipiell vervielfachen. Abweichend vom dargestellten Beispiel könnte also der bereits nach innen umgestülpte Schlauchabschnitt (Schale 12c-2) an seinem Ende nochmals (nach oben) umgestülpt werden.The process of turning the braided tube inside out as described above 10c "(or the relevant semi-finished textile) can in principle be multiplied. In contrast to the example shown, the hose section (shell 12c-2 ) can be turned upside down again at its end.

Da einer Durchmesserveränderung eines Geflechtschlauches durch Ziehen bzw. Stauchen desselben in der Praxis Grenzen gesetzt sind, kann zur Erzielung größerer Durchmesserunterschiede (z. B. bei Vorsehen von mehr als einem Umstülpvorgang) der Einsatz mehrerer teilweise überlappender Geflechtschläuche mit unterschiedlichen „Nenndurchmessern“ vorgesehen werden. Nach diesem Prinzip könnte z. B. bei dem in 4 veranschaulichten Herstellungsprozess anstelle eines einzigen Geflechtschlauches 10c" eine Mehrzahl von in Längsrichtung teilweise überlappenden Geflechtschläuchen unterschiedlichen Durchmessers verwendet werden.Since there are limits in practice to changing the diameter of a braided sleeve by pulling or compressing it, the use of several partially overlapping braided sleeves with different "nominal diameters" can be used to achieve larger diameter differences (e.g. if more than one inverting process is provided). According to this principle, e.g. B. in the 4th illustrated manufacturing process instead of a single braided hose 10c "a plurality of partially overlapping braided tubes of different diameters are used.

Zur Schaffung einer flächig ausgedehnteren Deformationsstruktur können auch mehrere gemäß der 4 und 5 hergestellte (wenigstens ein Mal „umgestülpte“) Einzelstrukturen 10c in vorbestimmter Weise gruppiert angeordnet werden.To create a more extensive deformation structure, several according to the 4th and 5 manufactured individual structures (at least once “turned inside out”) 10c can be grouped in a predetermined manner.

Beispielsweise kann eine Nebeneinanderanordnung einer Mehrzahl solcher Einzelstrukturen 10c (z. B. auf einem zweidimensionalen Gitter) vorgesehen sein, um eine insgesamt großflächigere Deformationsstruktur auszubilden.For example, a side by side arrangement of a plurality of such individual structures 10c (z. B. on a two-dimensional grid) may be provided in order to form an overall larger deformation structure.

Falls die Struktur 10c als solche (einzeln) die Deformationsstruktur zwischen einer Verkleidung und einer lasttragenden Karosserie eines Fahrzeuges bilden soll, so kann z. B. eine Anbindung der Deformationsstruktur 10c an eine Fahrzeugkarosserie 1c vorgesehen sein, wie in 6 veranschaulicht. Eine fest mit der Karosserie 1c verbundene Prallplatte 2c besitzt hierbei ein Format, in welches die gesamte Querausdehnung der Deformationsstruktur 10c „hineinpasst“.If the structure 10c as such (individually) should form the deformation structure between a panel and a load-bearing body of a vehicle, z. B. a connection of the deformation structure 10c to a vehicle body 1c be provided as in 6 illustrated. A firm with the body 1c connected flapper 2c has a format in which the entire transverse extent of the deformation structure 10c "Fits in".

Alternativ oder zusätzlich zu einer Nebeneinanderanordnung mehrerer durch ein Umstülpverfahren der oben beschriebenen Art erzeugten Einzelstrukturen 10c können diese auch hintereinander angeordnet bzw. verschachtelt werden (z. B. ähnlich der in 2 dargestellten Verschachtelung). Und ähnlich wie bereits für das Beispiel gemäß 2 erläutert, kann durch geeignete Formanpassung der verschiedenen Schalen (im Beispiel: 12c-1 und 12c-2), insbesondere von deren jeweiligen Längen, wieder eine dem Anwendungsfall angepasste Energieabsorptionscharakteristik erzielt werden.Alternatively or in addition to a side-by-side arrangement of a plurality of individual structures produced by an inversion process of the type described above 10c these can also be arranged or nested one behind the other (e.g. similar to that in 2nd shown nesting). And similar to the example according to 2nd explained, can be done by adapting the shape of the various shells (in the example: 12c-1 and 12c-2 ), in particular of their respective lengths, an energy absorption characteristic adapted to the application can again be achieved.

Claims

Deformation structure (10c) for interposing between a covering (3) and a load-bearing body (1) of a vehicle, characterized in that the deformation structure (10c) is formed from a plurality of interleaved shells which are made of fiber composite material and have shell wall sections (14) which run obliquely with respect to the direction of deformation to be expected, with the plurality of nested shells which are connected by a connector (4a) via a connecting section running in the transverse direction are connected, at least one coherent pair of shells is formed, which has an outer shell (12c-1) with a shell wall running closed all around and an inner shell (12c-2) arranged therein with a shell wall also running all around, but with the opposite orientation of the inclined position of the shell wall , wherein the inner shell (12c-2) is turned inside out, and wherein the shell is each formed with a conical shell wall (14).

Deformation structure (10c) after Claim 1 , wherein the shell wall sections (14) are inclined at an angle in the range from 5 ° to 30 °.

Deformation structure (10c) according to any one of the preceding claims, wherein a plurality of shells nested side by side and one inside the other is provided.

Deformation structure (10c) according to one of the preceding claims, wherein a plurality of shells nested one behind the other and one inside the other is provided.

Vehicle, comprising a vehicle trim (3) and a load-bearing vehicle body (1), and a deformation structure (10c) arranged therebetween according to one of the preceding claims.

Method for producing a deformation structure (10c) from at least one coherently manufactured pair of shells (12c-1, 12c-2) according to one of the Claims 1 to 4th , comprising the steps: - providing a tapered fiber composite semi-finished tube (10c '), - partially turning the fiber composite semi-finished tube (10c') at its tapered end, and - curing the inverted fiber composite semi-finished tube (10c ') to complete the pair of shells (12c-1, 12 -2).