DE10214051A1

DE10214051A1 - Faltbarer Hohlträger, insbesondere Längsträger für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE10214051A1
Application number: DE2002114051
Authority: DE
Inventors: Herbert Klamser; Oliver Kube
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2002-03-26
Filing date: 2002-03-26
Publication date: 2003-10-09

Abstract

Ein faltbarer Hohlträger, insbesondere Längsträger, für ein Fahrzeug setzt sich aus zwei an gleichgerichteten Flanschen miteinander verbundenen Blechpreßplatten zusammen, die zwischen sich einen Hohlraum bilden. Zur Steigerung der Energieaufnahme bei einem Aufprallstoß ist vorgesehen, daß innerhalb des Hohlträgers zumindest ein Element angeordnet ist, das in definierten Abständen mit beiden beabstandet angeordneten Blechpreßplatten fest verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen faltbaren Hohlträger, insbesondere einen Längsträger für ein Fahrzeug gem. dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei bekannten Hohlträgern für ein Fahrzeug stellen sich abhängig von der Höhe, der Breite, der Blechdicke sowie der Flanschlage und durch äußere Störeinflüsse wie Konsolen oder dgl. bei einem Aufprallstoß mehr oder weniger lange Falten an den Hohlträgern ein. Die Energieabsorption durch Deformation von Trägerstrukturen ist jedoch proportional zu der Anzahl der Falten während des Deformationsvorgangs. Je größer der Abstand zwischen den einzelnen Falten ist, desto geringer ist die Energieaufnahme der Trägerstruktur.

Aufgabe der Erfindung ist es, an einem faltbaren Hohlträger solche Vorkehrungen zu treffen, daß das Beulverhalten und das Energieaufnahmevermögen des Hohlträgers erhöht wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere die Aufgabe in vorteilhafter Weise ausgestaltende Merkmale enthalten die Unteransprüche.

Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile sind darin zu sehen, daß die Anordnung zumindest eines im Inneren des Hohlträgers vorgesehenen Elements, welches in definierten Abständen mit beiden beabstandet angeordneten Blechpreßteilen fest verbunden ist, die Energieaufnahme bei einem Aufprallstoß deutlich erhöht wird.

Werden die beiden Blechpreßteile abschnittsweise durch ein mäanderförmiges Stegblech, durch Stäbe oder durch ein innenliegendes Rohr verbunden, kann die natürliche Anzahl der Falten deutlich gesteigert und die spezifische Energieaufnahme durch Deformation deutlich erhöht werden. Eine Steigerung von bis zu 30% ist erzielbar. Darüber hinaus lassen sich instabile, zum Ausknicken neigende Hohlträgerstrukturen und Deformationselemente stabilisieren. Damit ist eine beträchtliche Steigerung der Energieaufnahme möglich. Die Stabilität kann selbst durch das Verbinden von beiden Blechpreßteilen mit einem einfachen Zugband erhöht und damit die Energieaufnahme gesteigert werden. Ein Vorteil dabei ist, daß die maximale Faltenbeulkraft nicht erhöht wird, sondern ausschließlich die mittlere Faltenbeulkraft.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
Es zeigen
Fig. 1 eine perspektivische Teilansicht von schräg vorne auf einen faltbaren Hohlträger eines Fahrzeuges mit mehreren querverlaufenden Stäben innerhalb des Hohlträgers,
Fig. 2 eine prinzipielle Draufsicht auf den Hohlträger nach dem Deformationsvorgang,
Fig. 3 in perspektivischer Darstellung die seitliche Anbindung der Stäbe an den Hohlträger,
Fig. 4 ein Diagramm, das den Verlauf der mittleren Faltenbeulkraft sowie der maximalen Faltenbeulkraft über den Deformationsweg zeigt, mit und ohne Stäbe innerhalb des Hohlträgers,
Fig. 5 eine perspektivische Teilansicht von schräg vorne auf einen faltbaren Hohlträger eines Fahrzeuges mit einem innenliegenden mäanderförmigen Stegblech und
Fig. 6 eine perspektivische Teilansicht von schräg vorne auf einen faltbaren Hohlträger eines Fahrzeuges mit einem innenliegenden Rohr.
In Fig. 1 ist ein Teilbereich eines Hohlträgers 1 gezeigt, der im Ausführungsbeispiel durch einen vorderen Längsträger 2 einer Trägerstruktur eines nicht näher dargestellten Kraftfahrzeuges gebildet wird. Der langgestreckte Hohlträger 1 umfaßt zumindest zwei in Querrichtung aneinandergesetzte schalenförmige Blechpreßteile 3, 4, die an gleichgerichteten Flanschen 5, 6 fest miteinander verbunden sind. Zwischen den profilierten Blechpreßteilen 3, 4 wird ein innenliegender Hohlraum 7 gebildet.
Zur Steigerung des Energieaufnahmevermögens der Trägerstruktur bei einem Aufprallstoß (Kraft F) ist innerhalb des Hohlträgers 1 zumindest ein Element 8 vorgesehen, das in definierten Abständen A mit aufrechten Wandabschnitten 9, 10 der beiden beabstandet angeordneten Blechpreßteile 3, 4 fest verbunden ist.
Gemäß Fig. 1 sind innerhalb des Hohlträgers 1 entlang seiner Längserstreckung mehrere beabstandet angeordnete querverlaufende Stäbe 11 vorgesehen, wobei jeder Stab 11 mit beiden angrenzenden Wandabschnitten 9, 10 der Blechpreßteile 3, 4 verbunden ist. Gemäß Fig. 3 erfolgt die Befestigung der Stäbe 11 an den Blechpreßteilen 3, 4 durch Nieten. Die Stäbe 11 können jedoch auch durch Schweißen oder dgl. mit Wandabschnitten 9, 10 der Blechpreßteile 3, 4 verbunden sein. Vorzugsweise sind die Stäbe 11 so angeordnet, daß sie beide schalenförmige Blechpreßteile 3, 4 des Hohlträgers 1 verbinden und - in der Höhe gesehen - im neutralen Bereich liegen.
Zwischen zwei Stäben 11 bildet sich jeweils eine Falte 12 entweder nach innen oder nach außen aus. Die Stäbe 11 sind entsprechend auf Zug oder Druck belastet und nehmen selbst keine nennenswerte Energie auf. Der Abstand A zwischen den Stäben 11 läßt sich bezüglich Energieaufnahme der Trägerstruktur und Stabilität rechnerisch optimieren. Je kleiner der Abstand A zwischen den Stäben 11 ist, desto mehr Falten 12 sind bei einer festgelegten Länge möglich und desto höher ist die Energieaufnahme des Hohlträgers. Gemäß Fig. 4 wird die maximale Faltenbeulkraft FBmax durch diesen Mechanismus nicht erhöht, sondern lediglich die mittlere Faltenbeulkraft FBmittel. Zeigt ein aus hohlwandigen Blechen oder Profilen aufgebautes Deformationssystem eine Instabilität bezüglich lokalem Einknicken, kann diese durch ein einzelnen entsprechend platzierten Stab 11 behoben werden. In Fig. 4 ist in durchgezogenen Linien die maximale und mittlere Faltenbeulkraft ohne Stäbe 11, dargestellt, wogegen die strichlierte Linie die maximale bzw. mittlere Faltenbeulkraft mit Stäben 11 darstellt.
In Fig. 5 wird das Element 8 zur Steigerung der Energieaufnahme durch ein mäanderförmiges, etwa horizontal ausgerichtetes Stegblech 13 gebildet, das über örtlich angeordnete abgestellte Befestigungslaschen 14 an die angrenzenden Wandabschnitte 9, 10 der Blechpreßteile 3, 4 angebunden ist. Da mäanderförmige Stegblech 13 hat prinzipiell die gleiche Funktion wie die querverlaufenden Stäbe 11. Das Stegblech 13 selbst nimmt allerdings an der Energieaufnahme teil. Damit ist eine weitere Steigerung der mittleren Faltenbeulkraft Fbmittel erzielbar, ohne daß sich die maximale Faltenbeulkraft spürbar erhöht. Durch Wahl der Materialgüte, Blechdicke und geometrische Ausführung - gerade oder gewellt - läßt sich die Erhöhung bestimmen.
Gemäß Fig. 6 wird das Element 8 durch ein innenliegendes Rohr 15 gebildet, das lediglich örtlich (Abstand A) mit den angrenzenden Wandabschnitten 9, 10 der Blechpreßteile 3, 4 des Hohlträgers 1 verbunden ist.

Claims

1. Faltbarer Hohlträger, insbesondere Längsträger für ein Fahrzeug, der sich aus mindestens zwei an gleichgerichteten Flanschen miteinander verbundenen Blechpreßteilen zusammensetzt, wobei die Blechpreßteile zwischen sich einen Hohlraum bilden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steigerung der Energieaufnahme innerhalb des Hohlträgers (1) zumindest ein Element (8) angeordnet ist, das in definierten Abständen (A) mit beiden beabstandet angeordneten Blechpreßteilen (3, 4) fest verbunden ist.

2. Faltbarer Hohlträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (8) durch mehrere beabstandet angeordnete, querverlaufende Stäbe (11) gebildet wird, wobei jeder Stab (11) mit beiden angrenzenden Wandabschnitten (9, 10) der Blechpreßteile (3, 4) fest verbunden ist.

3. Faltbarer Hohlträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (8) durch ein innenliegendes Rohr (15) gebildet wird, das lediglich örtlich mit beiden angrenzenden Blechpreßteilen (3, 4) verbunden ist.

4. Faltbarer Hohlträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (8) durch ein mäanderförmiges etwa horizontal ausgerichtetes Stegblech (13) gebildet wird, das über örtlich angeordnete Befestigungslaschen (14) an die angrenzenden Blechpreßteile (3, 4) angebunden ist.

5. Faltbarer Hohlträger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Stegblech etwa in einem mittleren Bereich der Höhenerstreckung des Hohlraums (7) des Hohlträgers (1) erstreckt.