DE102007032319B4

DE102007032319B4 - Reinforcing support of a vehicle body

Info

Publication number: DE102007032319B4
Application number: DE200710032319
Authority: DE
Inventors: Thomas Hogger; Erich Brem; Heinrich Dr. Werner; Farshad Boromandi
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2007-07-11
Filing date: 2007-07-11
Publication date: 2011-01-20
Anticipated expiration: 2027-07-12
Also published as: DE102007032319A1; WO2009007004A1

Abstract

Verstärkungsträger einer Fahrzeugkarosserie, der als Biegeträger gestaltet ist, wobei dieser Träger (10) ein äußeres Profil (6, 11), ein inneres Profil (8, 13) und ein mittleres Profil (7, 12) aufweist, wobei das mittlere Profil (7, 12) eine Wabenstruktur aufweist, die so ausgelegt ist, dass sie beim Überschreiten einer definierten Schubspannung plastisch zusammengedrückt wird und dabei Energie absorbiert, wobei die definierte Schubspannung so gewählt ist, dass sie knapp unterhalb der Belastungsgrenze des äußeren Profils (6, 11) und inneren Profils (8, 13) liegt und wobei das äußere Profil (6, 11) im Querschnitt gesehen zumindest eine Hohlkammer (9, 14) aufweist, die sich in Längsrichtung des Biegeträgers (10) erstreckt.Reinforcing support of a vehicle body, which is designed as a bending beam, said carrier (10) has an outer profile (6, 11), an inner profile (8, 13) and a central profile (7, 12), wherein the central profile (7 , 12) has a honeycomb structure which is designed so that it is plastically compressed when a defined shear stress is exceeded and thereby absorbs energy, wherein the defined shear stress is chosen to be just below the load limit of the outer profile (6, 11) and inner profile (8, 13) and wherein the outer profile (6, 11) seen in cross-section at least one hollow chamber (9, 14) which extends in the longitudinal direction of the bending beam (10).

Description

Die Erfindung betrifft einen Verstärkungsträger einer Fahrzeugkarosserie nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a reinforcing beam of a Vehicle body according to the preamble of patent claim 1.

Aus der DE 2 413 772 A ist eine stoßdämpfende Stoßstange bekannt. Diese Stoßstange weist ein vorderes Aufprallteil, eine hintere Platte zur Befestigung am Fahrzeug und eine dazwischen angeordnete Wabenstruktur auf.From the DE 2 413 772 A is a shock-absorbing bumper known. This bumper has a front impact member, a rear plate for attachment to the vehicle, and a honeycomb structure interposed therebetween.

Aus der DE 103 32 633 A1 ist eine B-Säule einer Fahrzeugkarosserie bekannt, die einen Verstärkungsträger und mindestens ein Zugteil aufweist, das eine unfallbedingte Zugbelastung aus dem Verstärkungsträger aufnimmt. Das Zugteil kann ein Seil sein.From the DE 103 32 633 A1 a B-pillar of a vehicle body is known, which has a reinforcing support and at least one tensile member which receives an accidental tensile load from the reinforcing member. The tensile part can be a rope.

Ferner ist aus der DE 102 32 320 A1 eine Fahrzeugkarosserie mit einer B-Säule in Schalenbauweise bekannt, die innen mit einem Rohr verstärkt ist, das sich über die gesamte Länge der B-Säule vom Schweller bis zum Dachseitenrahmen erstreckt. Bei einem Crash wird die B-Säule hauptsächlich auf Biegung beansprucht. Das Rohr dient dabei als Träger, der hohe Biegekräfte aufnehmen kann.Furthermore, from the DE 102 32 320 A1 a vehicle body with a B-pillar in shell construction, which is internally reinforced with a tube extending over the entire length of the B-pillar from the sill to the roof side frame. In a crash, the B-pillar is mainly subjected to bending. The tube serves as a carrier, which can absorb high bending forces.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Verstärkungsträger einer Fahrzeugkarosserie zu schaffen, die eine hohe Steifigkeit aufweist.task The invention is a reinforcing beam of a vehicle body to create, which has a high rigidity.

Diese Aufgabe wird mit einem Verstärkungsträger einer Fahrzeugkarosserie mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.These Task becomes with a reinforcing carrier one Vehicle body solved with the features of claim 1.

Erfindungsgemäß weist ein Verstärkungsträger einer Fahrzeugkarosserie, der als Biegeträger gestaltet ist, ein äußeres Profil, ein inneres Profil und ein mittleres Profil auf, wobei das mittlere Profil das äußere Profil mit dem inneren Profil verbindet. Dabei weist das mittlere Profil eine Wabenstruktur auf, die so ausgelegt ist, dass sie beim Überschreiten einer definierten Schubspannung plastisch zusammengedrückt wird und dabei Energie absorbiert. Die definierte Schubspannung ist so gewählt, dass sie knapp unterhalb der Belastungsgrenze des äußeren und inneren Profils liegt. Das äußere Profil weist im Querschnitt gesehen zumindest eine Hohlkammer auf, die sich in Längsrichtung des Biegeträgers erstreckt.According to the invention a reinforcing beam one Vehicle body, which is designed as a bending beam, an outer profile, an inner profile and a middle profile, wherein the middle Profile the outer profile connects with the inner profile. This shows the middle profile a honeycomb structure designed to pass over a defined shear stress is plastically compressed while absorbing energy. The defined shear stress is like this selected that they are just below the load limit of the outer and inner profile is located. The outer profile has seen in cross section at least one hollow chamber, which is longitudinal of the bending beam extends.

Bei einem Crash darf der Biegeträger möglichst nicht versagen. Erfindungsgemäß besteht dazu dieser Biegeträger aus drei Profilen. Die neutrale Faser des Biegeträgers liegt zwischen dem äußeren und dem inneren Profil. Dadurch wird das äußere Profil bei von außen seitlich auf den Biegeträger wirkenden Kräften auf Druck beansprucht. Entsprechend ist das äußere Profil so konzipiert, dass es möglichst gut Druckspannungen aufnehmen kann und diese möglichst verteilt über die Längserstreckung des Biegeträgers auf das mittlere Profil überträgt. Dazu kann das äußere Profil beispielsweise aus einem Rohr oder aus einem gewalzten Blechabschnitt bestehen. Die neutrale Faser des Biegeträgers befindet sich im mittleren Profil. Entsprechend wird dieses hauptsächlich mit Schubspannungen beaufschlagt. Daher ist das mittlere Profil so ausgelegt, dass es hauptsächlich Schubspannungen aufnehmen kann. Das innere Profil liegt weiter innen als die neutrale Faser, sodass es hauptsächlich Zugspannungen aushalten muss. Als inneres Profil eignet sich daher beispielsweise ein Draht, ein Drahtseil, ein faserverstärktes Seil oder ein „tailored stripped blank”, das sich in Längsrichtung des Biegeträgers erstreckt.at a crash may be the bending beam preferably do not fail. According to the invention to this bending beam from three profiles. The neutral fiber of the bending beam is located between the outer and the the inner profile. As a result, the outer profile at the outside from the outside on the bending beam acting forces stressed on pressure. Accordingly, the outer profile is designed that it is possible can absorb compressive stresses well and distributed as possible over the longitudinal extension of the bending beam transfers to the middle profile. To can the outer profile for example, from a tube or from a rolled sheet metal section consist. The neutral fiber of the bending beam is located in the middle Profile. Accordingly, this is mainly with shear stresses applied. Therefore, the middle profile is designed to be so mainly Can absorb shear stresses. The inner profile lies further inside as the neutral fiber, so that it can withstand mainly tensile stresses got to. As an inner profile, therefore, for example, a wire, a wire rope, a fiber reinforced Rope or a "tailored stripped blank ", that in the longitudinal direction of the bending beam extends.

Das mittlere Profil ist zur Aufnahme von Schubspannungen so gestaltet, dass es im Crashfall nachgibt, bevor das äußere Profil zur Aufnahme von Druckspannungen oder das innere Profil zur Aufnahme von Zugspannungen versagt. Das mittlere Profil reduziert sich sozusagen während des Crashs auf ein schmaleres Profil und kann damit mehr Durchbiegung zulassen, ohne dass die Spannungen in den Randfasern die kritische Beullast oder Zugfestigkeit überschreiten. Dadurch wird ein Reißen bzw. ein Ausbeulen des Biegeträgers verhindert und gleichzeitig noch die Energieaufnahme erhöht. Die maximal mögliche Energieaufnahme und Impulsübertragung des Biegeträgers ist gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Biegeträgern höher. In Abhängigkeit von den Anforderungen an den Biegeträger kann so je nach Bauweise dessen Gewicht gegenüber konventionellen Biegeträgern reduziert oder die Steifigkeit bei gleichem Gewicht erhöht werden.The middle profile is designed to absorb shear stresses in such a way that it gives way in the event of a crash before the outer profile to absorb compressive stresses or the inner profile fails to absorb tensile stresses. The mean profile is reduced so to speak during the crash on a narrower Profile and thus allow more deflection without the Tensions in the edge fibers exceed the critical load or tensile strength. This will cause a tearing or a buckling of the bending beam prevents and at the same time still increases the energy intake. The maximum possible Energy absorption and impulse transmission of the bending beam is opposite the known from the prior art bending beams higher. Depending on the requirements to the bending beam Depending on the construction, it can reduce its weight compared to conventional bending beams or the stiffness can be increased at the same weight.

Dabei besteht das mittlere Profil aus einer Wabenstruktur und kann im Querschnitt gesehen zumindest einen ziehharmonika-artig gestalteten Abschnitt aufweisen, der im Crashfall plastisch zusammengedrückt werden kann. Dies ist eine besonders einfache Möglichkeit, ein mittleres Profil zu erzeugen, das ab einer definierten Kraft gezielt plastisch verformbar ist und dabei Energie aufnimmt. Die definierte Kraft sollte dabei so gewählt sein, dass das innere und das äußere Profil gerade noch nicht versagen. So kann einerseits eine möglichst hohe Festigkeit sichergestellt werden, andererseits kann ein Einknicken des Biegeträgers bei auf den Biegeträger einwirkenden Kräften, die dessen Steifigkeit überschreiten, verhindert werden.there the middle profile consists of a honeycomb structure and can be used in the Cross-section seen at least an accordion-like design Section have, which are plastically compressed in the event of a crash can. This is a particularly easy option, a medium profile to generate, the targeted plastically deformable from a defined force is and absorbs energy. The defined force should be there so chosen be that the inner and the outer profile just do not fail. So on the one hand a possible high strength can be ensured, on the other hand, a buckling of the bending beam on the bending beam acting forces, which exceed its rigidity, be prevented.

Bevorzugt sind das äußere, mittlere und innere Profil einteilig ausgeführt. Dazu kann der Biegeträger beispielsweise aus einem Strangpressprofil bestehen. Solch ein einteiliger Biegeträger ist besonders einfach aufgebaut und damit kostengünstig herstellbar.Prefers are the outer, middle and inner profile made in one piece. For this purpose, the bending beam, for example consist of an extruded profile. Such a one-piece bending beam is very simple and thus inexpensive to produce.

Günstigerweise bildet der Biegeträger eine B-Säule, einen Seitenschweller und/oder einen Querträger eines Stoßfängers oder zumindest einen wesentlichen Teil davon. So kann beispielsweise ein erfindungsgemäßer Biegeträger zur Erhöhung der Steifigkeit einer B-Säule in Schalenbauweise in dem Hohlraum zwischen der Innen- und der Außenschale der B-Säule angeordnet sein.Conveniently, the bending beam forms a B-pillar, a side skirts and / or a cross member of a bumper or at least a substantial part thereof. Thus, for example, an inventive bending beam to increase the rigidity of a B-pillar in shell construction in the cavity between the inner and the outer shell of the B-pillar be arranged.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.Further advantageous embodiments are the subject of dependent claims.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, anhand dessen die Erfindung im Folgenden näher beschrieben wird. Die einzelnen Figuren zeigen in schematischer Darstellungsweise:In the drawing is an embodiment of Invention, based on which the invention below described in more detail becomes. The individual figures show in a schematic representation:

1 einen Schnitt durch eine B-Säule mit einem Biegeträger aus drei separaten Profilen, 1 a section through a B-pillar with a bending beam of three separate profiles,

2 eine perspektivische Ansicht der B-Säule aus 1 und 2 a perspective view of the B-pillar 1 and

3 einen Schnitt durch eine B-Säule mit einem einteiligen Biegeträger. 3 a section through a B-pillar with a one-piece bending beam.

In den beiden Figuren 1 und 2 ist eine B-Säule 1 einer Karosserie eines Personenkraftwagens dargestellt, die eine Außenschale 2 und eine Innenschale 3 aufweist, die in Schalenbauweise über zwei seitliche Flansche 4 miteinander verbunden sind. In dem Hohlraum 5 zwischen der Außenschale 2 und der Innenschale 3 ist ein Biegeträger angeordnet, der sich über die gesamte Höhe der B-Säule 1 erstreckt. Der Biegeträger ist aus einem äußeren Profil 6, einem mittleren Profil 7 und einem inneren Profil 8 zusammengesetzt. Das mittlere Profil 7 verbindet dabei das äußere Profil 6 mit dem inneren Profil 8.In the two figures 1 and 2 is a B-pillar 1 a body of a passenger car, which is an outer shell 2 and an inner shell 3 having the shell construction via two lateral flanges 4 connected to each other. In the cavity 5 between the outer shell 2 and the inner shell 3 a bending beam is arranged, extending over the entire height of the B-pillar 1 extends. The bending beam is made of an outer profile 6 , a medium profile 7 and an inner profile 8th composed. The middle profile 7 combines the outer profile 6 with the inner profile 8th ,

Das äußere Profil 6 besteht aus einem Blechstreifen, dessen seitliche Ränder jeweils nach innen eingerollt sind und jeweils eine Hohlkammer 9 bilden, die sich in Höhenrichtung der B-Säule 1 erstrecken. Die Außenseite des äußeren Profils 6 des Biegeträgers liegt an der Außenschale 2 der B-Säule 1 an. An das äußere Profil 6 schließt sich zum Fahrzeuginnenraum hin das mittlere Profil 7 an. Das mittlere Profil 7 besteht aus einer Wabenstruktur, die in Fahrzeuglängsrichtung x gesehen im mittleren Bereich aus Gewichtsgründen eine Aussparung aufweist. Das daran angrenzende innere Profil 8 besteht aus zwei Drahtseilen, die in Fahrzeuglängsrichtung x gesehen hintereinander sich über die gesamte Höhe der B-Säule 1 erstrecken, und an der Innenschale 3 der B-Säule 1 anliegen. Dabei liegen die beiden Hohlkammern 9 des äußeren Profils 6 den beiden Drahtseilen des inneren Profils 8 einander gegenüber, und sind durch die Wabenstruktur des mittleren Profils 7 jeweils miteinander verbunden.The outer profile 6 consists of a sheet metal strip whose lateral edges are each rolled inwards and each have a hollow chamber 9 form, extending in the height direction of the B-pillar 1 extend. The outside of the outer profile 6 of the bending beam lies on the outer shell 2 the B-pillar 1 at. To the outer profile 6 closes towards the vehicle interior towards the middle profile 7 at. The middle profile 7 consists of a honeycomb structure, seen in the vehicle longitudinal direction x has a recess in the central region for weight reasons. The adjacent inner profile 8th consists of two wire ropes, seen in the vehicle longitudinal direction x in succession over the entire height of the B-pillar 1 extend, and on the inner shell 3 the B-pillar 1 issue. Here are the two hollow chambers 9 of the outer profile 6 the two wires of the inner profile 8th opposite each other, and are through the honeycomb structure of the middle profile 7 each connected to each other.

Im Falle eines Crashs können auf die B-Säule 1 hohe Kräfte in Fahrzeugquerrichtung y zum Fahrgastinnenraum hin wirken. Die neutrale Faser des Biegeträgers liegt dabei im Querschnitt gesehen etwa in der Mitte des Biegeträgers. Entsprechend wirken auf das äußere Profil 6 dabei hohe Druckkräfte, während auf das innere Profil 8 hohe Zugkräfte wirken. Das mittlere Profil 7 ist dagegen hauptsächlich Schubspannungen ausgesetzt. Dabei verteilt das äußere Profil 6 die lokal auf die B-Säule 1 einwirkenden Crashkräfte in Längsrichtung, sodass das mittlere und innere Profil 7 und 8 gleichmäßiger belastet werden.In case of a crash, you can access the B-pillar 1 high forces act in the vehicle transverse direction y to the passenger compartment back. The neutral fiber of the bending beam is seen in cross-section approximately in the middle of the bending beam. The outer profile has the same effect 6 doing high pressure forces, while on the inner profile 8th high tensile forces act. The middle profile 7 On the other hand, it is mainly exposed to shear stresses. The outer profile distributes 6 the local to the B-pillar 1 acting crash forces in the longitudinal direction, so that the middle and inner profile 7 and 8th be burdened evenly.

Die Wabenstruktur des mittleren Profils 7 ist so ausgelegt, dass sie beim Überschreiten einer definierten Schubspannung in Fahrzeugquerrichtung y plastisch zusammengedrückt wird und dabei Energie absorbiert. Diese definierte Schubspannung ist so gewählt, dass sie knapp unterhalb der Belastungsgrenze des äußeren und inneren Profils 6 und 8 liegt, sodass anstelle eines Ausknickens der B-Säule zunächst das mittlere Profil 7 plastisch zusammengedrückt wird. Auf diese Weise erhöht der erfindungsgemässe Biegeträger die Steifigkeit der B-Säule in hohem Maß, ohne dass das Gewicht des Biegeträgers höher wäre, als bei bereits bekannten Biegeträgern.The honeycomb structure of the middle profile 7 is designed so that it is plastically compressed when exceeding a defined shear stress in the vehicle transverse direction y while absorbing energy. This defined shear stress is chosen so that it is just below the load limit of the outer and inner profile 6 and 8th is located so that instead of a buckling of the B-pillar first the middle profile 7 is compressed plastically. In this way, the bending beam according to the invention increases the rigidity of the B-pillar to a high degree, without the weight of the bending beam being higher than in previously known bending beams.

Alternativ zu dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Biegeträger kann dieser auch einteilig ausgeführt sein. Ein solcher einteiliger Biegeträger 10 ist in 3 gezeigt. Der darin dargestellte Biegeträger 10 besteht aus einem gebogenen Strangpressprofil, das zugleich das äußere Profil 11, das mittlere Profil 12 und das innere Profil 13 bildet. Zur Verdeutlichung der einzelnen Profile 11, 12, 13 sind in der 3 gestrichelte Linien eingezeichnet, die die Unterteilung des einteiligen Biegeträgers 10 in die einzelnen Profile 11, 12, 13 ungefähr veranschaulichen. Auch hier bildet das äußere Profil 11 beidseitig zwei Hohlkammern 14, deren Außenwände teilweise an der Innenschale der B-Säule anliegen. Das mittlere Profil 12 weist beidseitig jeweils einen ziehharmonika-artig gestalteten Abschnitt 15 auf, wobei zusätzliche Haltestege 16 den Abschnitt 15 versteifen. Dadurch entstehen zwischen dem ziehharmonika-artigen Abschnitt 15 und den Haltestegen 16 mehrere Hohlräume 19. Um das gezielte Versagen des mittleren Profils 12 ab einer definierten Querkraft zu gewährleisten, sind diese Haltestege 16 so ausgelegt, dass sie beim Überschreiten der definierten Querkraft Ausknicken, sodass der ziehharmonika-artig gestaltete Abschnitt 15 sich zusammenfalten kann, und die Hohlräume 19 plastisch zusammengedrückt werden. Bei dieser Verformung des mittleren Profils 12 wird Energie absorbiert. Das innere Profil 13 wird gebildet durch einen flächigen Abschnitt 17, der an die Innenschale der B-Säule angrenzt. Dieser flächige Abschnitt 17 erstreckt sich in Fahrzeuglängsrichtung x gesehen nach vorne und hinten über das äußere und mittlere Profil 11 und 12 hinaus und bildet dort Verbindungsstege 18. Diese Verbindungsstege 18 kommen in den Verbindungsflanschen zwischen der Innenschale und der Außenschale der B-Säule zum Liegen. Auf diese Weise ist der einteilige Biegeträger mit der Innenschale und der Außenschale verbunden.Alternative to that in the figures 1 and 2 This illustrated bending beam can also be made in one piece. Such a one-piece bending beam 10 is in 3 shown. The bending beam shown therein 10 consists of a bent extruded profile, which at the same time the outer profile 11 , the middle profile 12 and the inner profile 13 forms. To clarify the individual profiles 11 . 12 . 13 are in the 3 Dashed lines drawn, showing the subdivision of the one-piece bending beam 10 in the individual profiles 11 . 12 . 13 to illustrate. Again, the outer profile forms 11 two hollow chambers on both sides 14 whose outer walls partially rest against the inner shell of the B-pillar. The middle profile 12 has on both sides each an accordion-like shaped section 15 on, with additional retaining bars 16 the section 15 stiffen. This creates between the accordion-like section 15 and the retaining bars 16 several cavities 19 , To the targeted failure of the middle profile 12 to ensure from a defined transverse force, these are holding webs 16 designed so that they bend when exceeding the defined transverse force, so that the accordion-like designed section 15 can collapse, and the cavities 19 be compressed plastically. At this deformation of the middle profile 12 energy is absorbed. The inner profile 13 is formed by a flat section 17 which adjoins the inner shell of the B-pillar. This flat section 17 extends in the vehicle longitudinal direction x seen forward and backward over the outer and middle profile 11 and 12 out and forms there connecting bridges 18 , These connecting bridges 18 come to rest in the connecting flanges between the inner shell and the outer shell of the B-pillar. In this way, the one-piece bending beam is connected to the inner shell and the outer shell.

Beiden in den Figuren dargestellten Biegeträgern ist gemeinsam, dass die maximal mögliche Energieaufnahme und Impulsübertragung des Biegeträgers gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Biegeträgern höher ist.Both In the figures illustrated bending beams is common that the maximum possible energy intake and impulse transmission of the bending beam across from the bending beams known from the prior art is higher.

Claims

Reinforcing support of a vehicle body, which is designed as a bending beam, said support ( 10 ) an outer profile ( 6 . 11 ), an inner profile ( 8th . 13 ) and a middle profile ( 7 . 12 ), the middle profile ( 7 . 12 ) has a honeycomb structure which is designed such that it is plastically compressed when a defined shear stress is exceeded and thereby absorbs energy, the defined shear stress being selected to be just below the load limit of the outer profile (FIG. 6 . 11 ) and inner profile ( 8th . 13 ) and wherein the outer profile ( 6 . 11 ) seen in cross-section at least one hollow chamber ( 9 . 14 ), which in the longitudinal direction of the bending beam ( 10 ).

Reinforcement support according to claim 1, characterized in that the outer profile ( 6 . 11 ) in the event of a crash on the bending beam ( 10 ) acting forces in the longitudinal extent of the bending beam ( 10 ).

Reinforcement support according to one of the preceding claims, characterized in that the inner profile ( 8th ) consists of at least one rope and / or wire extending in the longitudinal direction of the bending beam ( 10 ).

Reinforcing support according to one of the preceding claims, characterized in that the outer, middle and inner profile ( 11 . 12 and 13 ) are made in one piece.

Reinforcement support according to claim 4, characterized in that the one-piece bending beam ( 10 ) is an extruded profile.

Reinforcement support according to claim 4 or 5, characterized in that the middle profile ( 12 ) of the one-piece bending beam ( 10 ) seen in cross section a plurality of cavities ( 19 ) having.

Reinforcement support according to one of the preceding claims, characterized in that the bending beam ( 10 ) between an outer shell ( 2 ) and an inner shell ( 3 ) of a B-pillar ( 1 ) is arranged in shell construction, and at least approximately over the entire height of the B-pillar ( 1 ).

Reinforcement support according to claim 7, characterized in that the outer profile ( 6 . 11 ) of the bending beam ( 10 ) to the outer shell ( 2 ) and the inner profile ( 8th . 13 ) to the inner shell ( 3 ) adjoins.

Reinforcement support according to claim 7 or 8, characterized in that the one-piece bending beam ( 10 ) on the flanges ( 4 ) with the outer shell ( 2 ) and the inner shell ( 3 ) of the B-pillar ( 1 ) connected is.