DE102011050651A1

DE102011050651A1 - Stiffening beam i.e. square tube, for connecting with longitudinal beam of front end of motor car, has recesses formed in front end region for producing defined breaking of beam in front end region during front crash

Info

Publication number: DE102011050651A1
Application number: DE102011050651A
Authority: DE
Inventors: Tim Schmidt; Rüdiger Wolf
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2011-05-26
Filing date: 2011-05-26
Publication date: 2012-11-29
Anticipated expiration: 2031-05-27
Also published as: DE102011050651B4

Abstract

The beam (1) has recesses (5, 5') formed in a front end region (4) for producing defined breaking of the beam in the front end region with a front crash. A chamber wall lies inside the beam, and divides the beam into two chambers that are extending in a longitudinal direction of the beam. A flange (8) connects the beam with a longitudinal beam (2) of a front end (3) of a motor car. The recesses are formed in a top face and in a bottom side of the beam as oblong holes, and the chamber wall is disrupted between the recesses.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Versteifungsträger zum Einbau in einen Längsträger eines Vorderwagens eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein mit einem derartigen Versteifungsträger ausgestattetes Kraftfahrzeug. The present invention relates to a stiffening beam for installation in a longitudinal member of a front end of a motor vehicle according to the preamble of claim 1. The invention also relates to a motor vehicle equipped with such a stiffening support.

Aus der DE 10 2006 012 528 A1 ist eine gattungsgemäßer Versteifungsträger zum Einbau in einen Längsträger eines Kraftfahrzeugs bekannt, wobei der Versteifungsträger Teil einer Trägeranordnung ist, die sich aus einem äußeren Träger und dem in einem langgestreckten Hohlraum des äußeren Trägers angeordneten Versteifungsträger zusammensetzt. Der Versteifungsträger ist dabei durch ein Strangpressprofilteil gebildet, das örtlich über Schraubbefestigungen am äußeren Träger gehalten ist, wobei das Strangpressprofilteil mehrere Kammern aufweist. Zur Verbesserung des Crashverhaltens und zur einfacheren Anbindung von angrenzenden Fahrwerksteilen und/oder anderen Bauteilen erstrecken sich die Kammern des Strangpressprofilteils vertikal oder quer zur Längserstreckung des äußeren Trägers und gleichzeitig sind am Strangpressprofilteil innen liegende Aufnahmeabschnitte zur Schraubbefestigung vorgesehen. From the DE 10 2006 012 528 A1 a generic stiffening support for installation in a longitudinal member of a motor vehicle is known, wherein the stiffening support is part of a support assembly, which is composed of an outer support and arranged in an elongated cavity of the outer support stiffening beam. The stiffening support is formed by an extruded profile part, which is locally held by screw fasteners on the outer support, wherein the extruded profile part has a plurality of chambers. To improve the crash behavior and for easier connection of adjacent chassis parts and / or other components, the chambers of the extruded profile extend vertically or transversely to the longitudinal extent of the outer support and at the same time are provided on the extruded profile inside receiving portions for screw fastening.

In Längsträger eingebaute Versteifungsträger sind bereits seit langem Stand der Technik und dienen zur partiellen Aussteifung in besonders kritischen Bereichen. Da unterschiedliche Fahrzeugvarianten, bspw. ein allradgetriebenes Fahrzeug oder ein heckgetriebenes Fahrzeug, unter Umständen unterschiedliche Längserstreckungen der Längsträger erfordern, können in diesen einzelnen Varianten keine baugleichen Versteifungsträger eingebaut werden. Der hieraus resultierende Nachteil ist, dass für unterschiedlichste Varianten unterschiedliche Versteifungsträger vorgehalten werden müssen, wodurch sich die Teilevielfalt und die Lager- und Logistikkosten erhöhen. Stiffening beams installed in side members have long been the state of the art and are used for partial reinforcement in particularly critical areas. Since different vehicle variants, for example a four-wheel drive vehicle or a rear-wheel drive vehicle, may require different longitudinal extensions of the longitudinal members, no identical stiffening beams can be installed in these individual variants. The resulting disadvantage is that for different variants different stiffening beams must be kept, thereby increasing the variety of parts and the storage and logistics costs.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für einen Versteifungsträger der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die flexibel in unterschiedlichsten Kraftfahrzeugvarianten eingesetzt werden kann. The present invention therefore deals with the problem of providing for a stiffening beam of the generic type an improved or at least one alternative embodiment that can be used flexibly in a wide variety of motor vehicle variants.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. This problem is solved according to the invention by the subject matters of the independent claims. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einem Versteifungsträger zum Einbau in einen Längsträger eines Vorderwagens eines Kraftfahrzeuges in einem vorderen Längsendbereich desselben eine Knautschzone zu schaffen, welche bei einem Frontaufprall definiert abknickt und dadurch Aufprallenergie absorbiert. Der erfindungsgemäße Versteifungsträger ist hierzu als Vierkantrohr ausgebildet und zumindest an seinem vorderen Endbereich abgeschrägt, wobei er in diesem vorderen Endbereich zusätzlich Ausnehmungen aufweist, die bei einem Frontaufprall ein definiertes Knicken des Verstärkungsträgers in diesem vorderen Endbereich bewirkt. Aufgrund des erfindungsgemäß ausgestalteten vorderen Endbereichs des Versteifungsträgers ist dessen Einsatz in unterschiedlichsten Fahrzeugtypen, bspw. heckgetriebenen oder allradgetriebenen Fahrzeugen denkbar, bei welchen eine vordere Querwand an unterschiedlichen Längspositionen der Längsträger angebunden ist. Denkbar ist hier bspw. bei einer allradgetriebenen Fahrzeugversion, die auch an der Vorderachse ein Differential braucht, ein nach Vorne rücken dieser Querwand, wobei der vordere abgeschrägte Endbereich des Versteifungsträgers dann zu dieser vorderen Querwand hin ausläuft. Ist das Kraftfahrzeug dagegen als an der Hinterachse angetriebenes Fahrzeug ausgebildet, so kann die vordere Querwand geringfügig in Richtung eines Fahrgastraums verschoben nach hinten werden, sodass in diesem Fall der vordere Endbereich des Versteifungsträgers in Längsrichtung über die vordere Querwand hinausragt. Dies ist jedoch unproblematisch, da der hinausragende Bereich mit den erfindungsgemäßen Ausnehmungen versehen ist und dadurch bei einem Frontalaufprall durch ein Ausknicken ebenso Aufprallenergie absorbieren kann. Der erfindungsgemäße Versteifungsträger ist somit derart ausgebildet, dass er flexibel in unterschiedlichsten Fahrzeugvarianten eingesetzt werden kann, wodurch sich nicht nur die Teilvielfalt reduziert, sondern zugleich auch ein Lager- und Logistikaufwand. The present invention is based on the general idea of providing a stiffening support for installation in a longitudinal member of a front end of a motor vehicle in a front longitudinal end region of the same, a crumple zone which kinks defined in a frontal impact and thereby absorbs impact energy. The stiffening support according to the invention is designed for this purpose as a square tube and bevelled at least at its front end region, wherein it additionally has recesses in this front end region, which causes a defined buckling of the reinforcement carrier in this front end region in a frontal impact. Due to the invention designed according to the front end portion of the stiffening support whose use in a variety of vehicle types, for example. Rear-drive or all-wheel drive vehicles is conceivable in which a front transverse wall is connected to different longitudinal positions of the side members. It is conceivable, for example, in a four-wheel drive vehicle version, which also needs a differential on the front axle, a forward back of this transverse wall, the front beveled end portion of the stiffening carrier then expires to this front transverse wall. If, however, the motor vehicle is designed as a vehicle driven on the rear axle, then the front transverse wall can be moved slightly rearwards in the direction of a passenger compartment, so that in this case the front end region of the stiffening carrier protrudes in the longitudinal direction beyond the front transverse wall. However, this is not a problem because the projecting portion is provided with the recesses according to the invention and thereby can absorb impact energy in a frontal impact by buckling as well. The stiffening support according to the invention is thus designed such that it can be used flexibly in a wide variety of vehicle variants, which not only reduces the number of parts, but at the same time also a storage and logistics effort.

Zweckmäßig weist der Versteifungsträger zumindest eine innen liegende Kammerwand auf, die denselben in zumindest zwei parallele und sich in Längsrichtung erstreckende Kammern unterteilt. Ein derartiger Versteifungsträger besitzt ein noch mal gesteigertes Biegemoment und erlaubt dadurch eine besonders hohe Aussteifungswirkung des Längsträgers. Suitably, the stiffening support has at least one inner chamber wall which divides the same into at least two parallel and longitudinally extending chambers. Such a stiffening carrier has a further increased bending moment and thereby allows a particularly high stiffening effect of the longitudinal member.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung, sind die Ausnehmungen in der Oberseite und der Unterseite des Versteifungsträgers angeordnet, wobei die zumindest eine vertikale Kammerwand zwischen den Ausnehmungen unterbrochen ist. Die Anordnung und insbesondere auch die Ausgestaltung der Ausnehmungen ist dabei derart vorgesehen, dass sich der vordere und durch die Ausnehmungen geschwächte Endbereich des Versteifungsträgers bei einem Frontalaufprall um eine vertikale Achse nach außen verdreht und dadurch Energie absorbierend verformt. Die Lage der Ausnehmungen sowie deren Größe und Form begünstigen dabei das vordefinierte Ausknicken des geschwächten Endbereichs des Versteifungsträgers und ermöglichen dadurch die Aufnahme von Aufprallenergie in einer vorab festgelegten Weise. In an advantageous development of the solution according to the invention, the recesses are arranged in the upper side and the underside of the stiffening carrier, wherein the at least one vertical chamber wall between the recesses is interrupted. The arrangement and in particular also the configuration of the recesses is provided such that the front and weakened by the recesses end portion of the stiffening carrier in a frontal impact about a vertical axis outwardly rotated and thereby deforms energy absorbing. The location of the recesses and their size and shape thereby favoring the predefined buckling of the weakened end portion of the stiffening carrier and thereby enable the absorption of impact energy in a predetermined manner.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung, ist der Versteifungsträger als Strangpressprofil ausgebildet. Strangpressprofile werden durch Umformen hergestellt, wobei prinzipiell das direkte, das indirekte sowie das hydrostatische Strangpressen zu unterscheiden sind. Als für Strangpressverfahren geeignete Materialien kommen insbesondere Aluminium und Magnesium in Betracht, welche zusätzlich den Vorteil eines vergleichsweise geringen Gewichts aufweisen. Mittels entsprechender Strangpressstempel können dabei unterschiedlichste Geometrien von Strangpressprofilen vergleichsweise kostengünstig hergestellt werden. In a further advantageous embodiment of the solution according to the invention, the stiffening support is formed as an extruded profile. Extruded profiles are manufactured by forming, whereby in principle the direct, the indirect as well as the hydrostatic extrusion are to be distinguished. Suitable materials for extrusion molding are, in particular, aluminum and magnesium, which additionally have the advantage of a comparatively low weight. By means of appropriate extrusion dies thereby a wide variety of geometries of extruded profiles can be produced comparatively inexpensively.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen. Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawings and from the associated figure description with reference to the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen. Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components.

Dabei zeigen, jeweils schematisch, Show, in each case schematically,

1 einen in einem Längsträger eines Vorderwagens eines Kraftfahrzeuges eingebauten erfindungsgemäßen Versteifungsträger, 1 a stiffening support according to the invention installed in a side member of a front end of a motor vehicle,

2 eine Darstellung wie in der 1, jedoch in einer Detailansicht und aus einer anderen Perspektive. 2 a representation like in the 1 but in a detail view and from a different perspective.

Entsprechend den 1 und 2, ist ein erfindungsgemäßer Versteifungsträger 1 zum Einbau in einen Längsträger 2 eines Vorderwagens 3 eines im übrigen nicht dargestellten Kraftfahrzeuges als Vierkantrohr ausgebildet und weist zumindest an seinem vorderen Endbereich 4 eine Abschrägung auf. Zusätzlich sind in dem vorderen Endbereich 4 Ausnehmungen 5, 5’ vorgesehen, die bei einem Frontalaufprall ein definiertes Knicken des Verstärkungsträgers 1 in seinem vorderen Endbereich 4 bewirken. Das definierte Knicken erfolgt dabei üblicherweise um eine Hochachse 9 nach außen. According to the 1 and 2 is an inventive stiffening carrier 1 for installation in a side member 2 a front end 3 a motor vehicle, not shown otherwise designed as a square tube and has at least at its front end 4 a bevel on. In addition, in the front end area 4 recesses 5 . 5 ' provided that in a frontal collision a defined buckling of the reinforcing member 1 in its front end area 4 cause. The defined buckling usually takes place about a vertical axis 9 outward.

Betrachtet man insbesondere die 2, so kann man erkennen, dass der Versteifungsträger zumindest eine innen liegende, vertikale Kammerwand 6 aufweist, die den Versteifungsträger 1 in zumindest zwei parallele und sich in Längsrichtung des Versteifungsträgers 1 erstreckende Kammern 7, 7’ unterteilt. Zur Befestigung des Versteifungsträgers 1 am Längsträger 2, weist der Versteifungsträger 1 einen abstehenden Flansch 8 auf, über welchen er mit dem Längsträger 2 des Vorderwagens 3 verschraubt ist. Looking in particular at the 2 , it can be seen that the stiffening support at least one internal, vertical chamber wall 6 comprising the stiffening carrier 1 in at least two parallel and in the longitudinal direction of the stiffening carrier 1 extending chambers 7 . 7 ' divided. For fastening the stiffening carrier 1 on the side member 2 , indicates the stiffening carrier 1 a protruding flange 8th on which he is using the side member 2 of the front end 3 is screwed.

Betrachtet man nun die Ausnehmungen 5, 5’ genauer, so kann man erkennen, dass die Ausnehmungen 5, 5’ sowohl in der Oberseite als auch in der Unterseite des Versteifungsträgers 1 angeordnet sind, wobei die zumindest eine Kammerwand 6 zwischen den Ausnehmungen 5 unterbrochen ist und dadurch ein Abknicken des Versteifungsträgers 1 in seinem vorderen Endbereich 4 um die Hochachse 9 erlaubt. Der abgeschrägte Endbereich 4 des Versteifungsträgers 1 ist dabei nach vorne zur Mittellängsachse 10 des Vorderwagens 3 orientiert, wobei die Ausnehmungen 5 in der Oberseite und der Unterseite des Versteifungsträgers 1 als Langlöcher ausgebildet sind und im Wesentlichen quer zum abgeschrägten Endbereich 4, d. h. quer zu der dort angeordneten Schräge verlaufen. Neben den Ausnehmungen 5, die als Langlöcher ausgebildet sind, sind weiter Ausnehmungen 5’ vorgesehen, die in vorliegendem Fall als Rundlöcher ausgeführt sind. Looking now at the recesses 5 . 5 ' more precisely, it can be seen that the recesses 5 . 5 ' both in the top and in the bottom of the stiffening carrier 1 are arranged, wherein the at least one chamber wall 6 between the recesses 5 is interrupted and thereby kinking of the stiffening carrier 1 in its front end area 4 around the vertical axis 9 allowed. The bevelled end area 4 of the stiffening carrier 1 is thereby forward to the central longitudinal axis 10 of the front end 3 oriented, with the recesses 5 in the top and bottom of the stiffening support 1 are formed as slots and substantially transversely to the beveled end portion 4 , ie transverse to the slope arranged there. Next to the recesses 5 , which are formed as slots, are further recesses 5 ' provided, which are designed in the present case as round holes.

Um den Versteifungsträger 1 einerseits möglichst leicht und andererseits möglichst kostengünstig ausbilden zu können, wird dieser üblicherweise als Strangpressprofil hergestellt, wobei bspw. Aluminium oder Magnesium als Strangpressmaterialien verwendet werden. Durch das Vorsehen der Kammerwand 6 kann die Steifigkeit des Versteifungsträgers 1 zusätzlich gesteigert werden. To the stiffening carrier 1 on the one hand as easy as possible and on the other hand to be able to train as inexpensively as possible, this is usually prepared as an extruded profile, for example, aluminum or magnesium are used as extruded materials. By providing the chamber wall 6 can the stiffness of the stiffening carrier 1 additionally increased.

Mit dem erfindungsgemäßen Versteifungsträger 1 ist es möglich, unterschiedlichste Fahrzeugvarianten, bspw. eine heckgetriebene und eine allradgetriebene Fahrzeugvariante mit ein und demselben Versteifungsträger 1 auszusteifen, was bisher nicht möglich war. Bei der allradgetriebenen Fahrzeugvariante nämlich liegt eine vordere Querwand 11 in Fahrtrichtung 12 gesehen weiter vorne, wogegen diese Querwand 11 bei der rein heckgetriebenen Fahrzeugvariante entgegen der Fahrtrichtung 12 nach hinten versetzt ist. Da die vordere Querwand 11 sowie der davor liegende Bereich als Knautschzone dienen sollen, ist ein Überstehen von herkömmlich ausgeführten Versteifungsträgern ohne Ausnehmungen 5, 5’ nicht möglich, da sich der hierbei überstehende Bereich bei einem Frontalaufprall nicht energieabsorbierend verformen würde. Durch die erfindungsgemäße energieabsorbierende Ausbildung des Endbereichs 4 beim erfindungsgemäßen Versteifungsträger 1 kann dieser jedoch sowohl bei der allradgetriebenen als auch bei der heckgetriebenen Fahrzeugvariante eingesetzt werden, d. h. also unabhängig vom jeweiligen Fahrzeugtyp. Bei der rein heckgetriebenen Variante steht dabei der Endbereich 4 des Versteifungsträgers zumindest leicht in Fahrtrichtung 12 nach vorne über die Querwand 11 über, wobei dies bei einem Frontalaufprall unkritisch ist, da sich der Endbereich 4 im Frontalaufprall ebenso energieabsorbierend verformt, wie die Querwand 11 oder aber andere in Fahrtrichtung vor der Querwand 11 gelegene Crashelemente. With the stiffening carrier according to the invention 1 It is possible, a variety of vehicle variants, for example. A rear-wheel drive and a four-wheel drive vehicle variant with one and the same stiffening support 1 to strangle what was previously not possible. In the four-wheel drive vehicle variant, namely, there is a front transverse wall 11 in the direction of travel 12 seen further forward, whereas this transverse wall 11 in the purely rear-drive vehicle variant contrary to the direction of travel 12 is offset to the rear. Because the front bulkhead 11 as well as the area in front of it should serve as a crumple zone, is a survival of conventionally designed stiffening carriers without recesses 5 . 5 ' not possible because the projecting area would not deform energy absorbing in a frontal impact. By the energy-absorbing embodiment of the end region according to the invention 4 in the stiffening carrier according to the invention 1 However, this can be both in the four-wheel drive as also be used in the rear-wheel drive vehicle variant, ie, regardless of the vehicle type. In the case of the purely rear-wheel drive variant, the end section stands 4 the stiffening carrier at least slightly in the direction of travel 12 forward over the bulkhead 11 over, which is not critical in a frontal impact, since the end region 4 In the frontal impact as energy-absorbing deformed, as the transverse wall 11 or others in the direction of travel in front of the bulkhead 11 located crash elements.

Mit dem erfindungsgemäßen Versteifungsträger 1 ist somit eine Reduzierung der Teilevielfalt und damit eine Reduzierung des Lager- und Logistikaufwands möglich, da der erfindungsgemäße Versteifungsträger 1 in unterschiedlichsten Fahrzeugvarianten eingesetzt werden kann. With the stiffening carrier according to the invention 1 is thus a reduction in the variety of parts and thus a reduction of storage and logistics costs possible, since the stiffening support according to the invention 1 can be used in different vehicle variants.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102006012528 A1 [0002]

Claims

Stiffening carrier ( 1 ) for installation in a side member ( 2 ) of a front end car ( 3 ) of a motor vehicle, characterized in that the stiffening support ( 1 ) is designed as a square tube and at least at its front end portion ( 4 ) is bevelled, wherein the stiffening support ( 1 ) in its front end region ( 4 ) Recesses ( 5 . 5 ' ), which in a frontal impact a defined buckling of the stiffening carrier ( 1 ) in its front end region ( 4 ) cause.

Stiffening support according to claim 1, characterized in that the stiffening support ( 1 ) at least one internal chamber wall ( 6 ), which supports the stiffening carrier ( 1 ) into at least two parallel and longitudinally extending chambers ( 7 . 7 ' ) Splits.

Stiffening support according to claim 2, characterized in that the chamber wall ( 6 ) is vertically aligned.

Stiffening support according to one of claims 1 to 3, characterized in that the stiffening support ( 1 ) via a flange ( 8th ) with the longitudinal member ( 2 ) of the front car ( 3 ) is screwed.

Stiffening support according to one of claims 2 to 4, characterized in that the recesses ( 5 . 5 ' ) in the top and the bottom of the stiffening carrier ( 1 ), wherein the at least one chamber wall ( 6 ) between the recesses ( 5 ) is interrupted.

Stiffening support according to one of claims 1 to 5, characterized in that the bevelled end portion ( 4 ) of the stiffening carrier ( 1 ) forward to the central longitudinal axis ( 10 ) of the front car ( 3 ) is oriented.

Stiffening support according to claim 6, characterized in that the recesses ( 5 ) are formed in the top and bottom as elongated holes and substantially transversely to the beveled end portion ( 4 ).

Stiffening support according to one of claims 1 to 7, characterized in that the stiffening support ( 1 ) is designed as an extruded profile.

Motor vehicle with a front end ( 3 ) and a stiffening carrier ( 1 ) according to one of claims 1 to 8.