DE102011102630A1 - Structural element for motor vehicle structure, has inner load path element pushed away from supporting element such that load path of inner load path element is separated from load path of outer load path element - Google Patents

Structural element for motor vehicle structure, has inner load path element pushed away from supporting element such that load path of inner load path element is separated from load path of outer load path element Download PDF

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Abstract

The element has an outer load path element (10) and an inner load path element (16) supported at a supporting element (28). The inner load path element is pushed away from the supporting element such that a load path of the inner load path element is separated from a load path of the outer load path element. The inner load path element is formed by two load path element parts (18, 20). An associated pyrotechnic element and an electric adjuster are actuated by an actuator (22). The load path element parts are designed as hollow sections (19, 21).

Description

Die Erfindung betrifft ein Strukturelement für einen Kraftwagenaufbau gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a structural element for a motor vehicle body according to the preamble of claim 1.

Ein solches Strukturelement ist beispielsweise bereits aus der DE 10 2006 036 902 A1 als bekannt zu entnehmen. Heutzutage müssen die Aufbauten von Kraftwagen weltweit verschiedenste Anforderungen im Hinblick auf eine Kollision mit einem anderen Hindernis, beispielsweise einem Unfallpartner, erfüllen. So werden beispielsweise im Falle einer Frontalkollision unterschiedliche Überdeckungen der Fahrzeugfront gefordert. Dabei wird es mit der zunehmenden Anzahl von Anforderungen immer schwieriger, einen Kraftwagenaufbau beziehungsweise eine Rohbaustruktur zu schaffen, welche auf alle Lastfälle optimal abgestimmt ist.Such a structural element is for example already in the DE 10 2006 036 902 A1 to be known as known. Nowadays, motor vehicle superstructures have to meet a wide range of requirements with a view to hitting another obstacle, for example an accident partner. For example, in the case of a frontal collision different coverage of the vehicle front are required. It is increasingly difficult with the increasing number of requirements to create a motor vehicle body or a shell structure, which is optimally adapted to all load cases.

Aus diesem Grund sind bereits Strukturelemente gemäß dem oben zitierten Stand der Technik bekannt, mittels welchen in Abhängigkeit einer bestimmten zu erwartenden Belastung entsprechende Lastniveaus einstellbar sind. Der DE 10 2006 036 902 A1 ist dabei ein Strukturelement als bekannt zu entnehmen, welches ein äußeres Lastpfadelement umfasst, innerhalb dessen Hohlprofil sich zwei innere Lastpfadelemente in Form von jeweiligen Längsstreben erstrecken. Das äußere Lastpfadelement ist dabei durch zwei hintereinander angeordnete Lastpfadelementteile, welche dort als vorderes und hinteres Motorträgerteil bezeichnet werden, gebildet. Die beiden inneren Lastpfadelemente in Form der beiden Längsstreben sind dabei am hinteren Motorträgerteil abgestützt. Während sich also die beiden Lastpfadelementteile des äußeren Lastpfadelements direkt am korrespondierenden dahinter liegenden Stützelement abstützen, stützen sich die beiden inneren Längsstreben unter Vermittlung des hinteren Motorträgerteils des äußeren Lastpfadelements indirekt am Stützelement ab. Wird demzufolge eine unfallbedingte Kraft in das Strukturelement eingeleitet, so wird das äußere Lastpfadelement einerseits durch die direkte Kraftbeaufschlagung von vorne her deformiert und andererseits durch die beiden Längsstreben, welche im hinteren Bereich des äußeren Lastpfadelements am hinteren Motorträgerteil angreifen.For this reason, structural elements according to the above-cited prior art are already known, by means of which corresponding load levels can be set as a function of a certain expected load. Of the DE 10 2006 036 902 A1 is to take a structural element as known, which comprises an outer load path element, within the hollow profile, two inner load path elements in the form of respective longitudinal struts extend. The outer load path element is formed by two load path element parts arranged one behind the other, which are designated there as front and rear motor support part. The two inner load path elements in the form of the two longitudinal struts are supported on the rear motor support part. Thus, while the two load path element parts of the outer load path element are supported directly on the corresponding underlying support element, the two inner longitudinal struts are indirectly supported by the rear motor support part of the outer load path element on the support element. Consequently, if an accidental force is introduced into the structural element, then the outer load path element is deformed on the one hand by the direct application of force from the front, and on the other hand by the two longitudinal struts which engage in the rear region of the outer load path element on the rear motor support part.

Die Verbindung der beiden Längsstreben zu dem hinteren Motorträgerteil kann dabei mittels von pyrotechnisch schaltbaren Elementen einer Abstützung unterbrochen beziehungsweise gelöst werden. Hierdurch wird das Umschalten zwischen den zumindest zwei unterschiedlichen Lastniveaus erreicht.The connection of the two longitudinal struts to the rear motor support part can be interrupted or released by means of pyrotechnically switchable elements of a support. As a result, the switching between the at least two different load levels is achieved.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Strukturelement der eingangs genannten Art zu schaffen, welches bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung ein verbessertes Deformationsverhalten aufweist.Object of the present invention is to provide a structural element of the type mentioned, which has an improved deformation behavior in an accidental application of force.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Strukturelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Patentansprüchen angegeben.This object is achieved by a structural element with the features of claim 1. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the remaining claims.

Um ein Strukturelement der eingangsgenannten Art zu schaffen, welches ein verbessertes Deformations- beziehungsweise Energieabsorptionsvermögen aufweist, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass sich nicht nur das äußere Lastpfadelement, sondern auch das innere Lastpfadelement unmittelbar an dem Stützelement abstützt, wodurch ein vom Lastpfad des äußeren Lastpfadelements separater Lastpfad des inneren Lastpfadelements ausbildbar ist. Im Unterschied zum Stand der Technik gemäß DE 10 2006 036 902 A1 , bei welchem die dortigen inneren Längsstreben sich im entsprechenden Belastungsfall am äußeren Lastpfadelement abstützen und somit auch nur über das äußere Lastpfadelement mittelbar mit dem Stützelement verbunden sind, ist es somit erfindungsgemäß vorgesehen, dass durch die unmittelbare Abstützung des inneren Lastpfadelements zwei parallele Lastpfade für das äußere und das innere Lastpfadelement geschaffen werden können, welche im entsprechenden Belastungsfall mit einer unfallbedingten Kraft beaufschlagt werden. Durch die separaten äußeren und inneren, zueinander parallelen Lastpfade kann ein hochwirksames Energieabsorptionselement geschaffen werden, welches auf unterschiedliche Lastfälle besonders einfach anpassbar ist.In order to provide a structural element of the type mentioned above, which has an improved deformation or energy absorption capacity, it is provided according to the invention that not only the outer load path element but also the inner load path element is supported directly on the support element, whereby a separate from the load path of the outer Lastpfadelements Load path of the inner load path element can be formed. In contrast to the prior art according to DE 10 2006 036 902 A1 , in which the local inner longitudinal struts are supported in the corresponding load case on the outer load path element and thus are connected only indirectly via the outer load path element to the support element, it is thus provided according to the invention that the direct support of the inner load path element two parallel load paths for the outer and the inner load path element can be created, which are acted upon in the corresponding load case with an accidental force. Due to the separate outer and inner, parallel load paths, a highly effective energy absorption element can be created, which is particularly easy to adapt to different load cases.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich dabei als vorteilhaft gezeigt, dass das innere Lastpfadelement durch wenigstens zwei Lastpfadelementteile gebildet ist, deren Verbindung durch wenigstens einen Aktuator oder dergleichen lösbar beziehungsweise herstellbar ist. Wird demzufolge der Lastpfad des inneren Lastpfadelements benötigt, so wird über den wenigstens einen Aktuator eine entsprechende Verbindung zwischen den wenigstens zwei Lastpfadelementteilen hergestellt. Wird dieser nicht benötigt, beispielsweise weil nur ein geringer Verformungswiderstand des Strukturelements erforderlich ist, so kann die Verbindung der beiden Lastpfadelementteile über den Aktuator in einfacher Weise gelöst werden.In a further embodiment of the invention, it has been found to be advantageous that the inner load path element is formed by at least two load path element parts whose connection can be released or produced by at least one actuator or the like. If, consequently, the load path of the inner load path element is required, a corresponding connection between the at least two load path element parts is produced via the at least one actuator. If this is not required, for example because only a small deformation resistance of the structural element is required, the connection of the two load path element parts can be achieved in a simple manner via the actuator.

Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn der wenigstens eine Aktuator durch ein zugeordnetes Pyrotechnikelement betätigbar ist. Ein derartiges Pyrotechnikelement sorgt für ein besonders schnelles Lösen oder Verbinden der beiden Lastpfadelementteile. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der Aktuator von einem elektrischen Versteller, beispielsweise einem Linearmotor betätigbar ist.It is also advantageous if the at least one actuator can be actuated by an associated pyrotechnic element. Such a pyrotechnic element ensures particularly rapid release or connection of the two load path element parts. In another embodiment, it is provided the actuator can be actuated by an electric adjuster, for example a linear motor.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die wenigstens zwei Lastpfadelementteile als Hohlprofile ausgebildet sind, welche bei gelöstem Aktuator teleskopartig zueinander verschiebbar sind. Eine derartige teleskopartige Führung ermöglicht bei gelöstem Aktuator, also wenn keine Verbindung zwischen den beiden Lastpfadelementteilen besteht, eine funktionssicher wirkende Führung der beiden Lastpfadelementteile zueinander.A further advantageous embodiment provides that the at least two load path element parts are designed as hollow profiles which are telescopically displaceable relative to one another when the actuator is released. Such a telescopic guide allows for a dissolved actuator, so if there is no connection between the two load path element parts, a functionally reliable guidance of the two load path element parts to each other.

Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn das innere Lastpfadelement in einem Abstand hinter dem äußeren Lastpfadelement endet. Somit kann bei einer anfänglichen Kraftbeaufschlagung eine übermäßige Verzögerung infolge der Deformation des gesamten Strukturelements vermieden werden.It is also advantageous if the inner load path element ends at a distance behind the outer load path element. Thus, with an initial application of force, an excessive delay due to the deformation of the entire structural element can be avoided.

Das vorstehende Strukturelement eignet sich insbesondere als Crashbox für einen Kraftwagen. Alternativ hierzu ist es jedoch auch denkbar, andere Träger oder dergleichen als solches Strukturelement zu gestalten.The above structural element is particularly suitable as a crash box for a motor vehicle. Alternatively, however, it is also conceivable to design other carriers or the like as such a structural element.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der einzigen Figur. Diese zeigt in einer schematischen Schnittansicht ein Strukturelement für einen Kraftwagenaufbau mit wenigstens einem als Hohlprofil gestalteten äußeren Lastpfadelement und einem aus zwei Lastpfadelementteilen gebildeten inneren Lastpfadelement, deren Verbindung durch wenigstens einen Aktuator oder dergleichen lösbar bzw. herstellbar ist, wobei sowohl das äußere als auch das innere Lastpfadelement unmittelbar an einem dahinter liegenden Stützelement abgestützt sind, wodurch zwei separate und parallel zueinander verlaufende Lastpfade ausbildbar sind.Further advantages and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and with reference to the single figure. This shows in a schematic sectional view of a structural element for a motor vehicle body having at least one formed as a hollow profile outer load path element and an inner load path element formed of two load path element parts whose connection by at least one actuator or the like solvable or producible, both the outer and the inner Load path element are supported directly on a supporting element behind it, whereby two separate and mutually parallel load paths can be formed.

In der Figur ist in einer schematischen Schnittansicht ein Strukturelement für einen Kraftwagenaufbau, beispielsweise eine Kraftwagenkarosserie, dargestellt. Dieses Strukturelement ist im vorliegenden Fall als Crashbox bzw. als Energieabsorptionselement ausgebildet, wie dieses beispielsweise bei Personenkraftwagenkarosserien im Bereich der jeweiligen Knautschzone, also der Vorbaustruktur oder der Heckstruktur, zum Einsatz kommt.In the figure, a structural element for a motor vehicle body, such as a motor vehicle body, is shown in a schematic sectional view. In the present case, this structural element is designed as a crash box or as an energy absorption element, as used, for example, in passenger vehicle bodies in the region of the respective crumple zone, that is to say the front structure or the rear structure.

Das Strukturelement umfasst dabei zunächst ein äußeres Lastpfadelement 10 in Form eines Hohlprofils, dessen Wand 12 außenumfangsseitig einen Hohlraum 14 umschließt. Das äußere Lastpfadelement 10 ist im vorliegenden Fall einstückig ausgebildet. Es wäre jedoch auch denkbar, dieses äußere Lastpfadelement 10 mehrteilig, beispielsweise aus einer Mehrzahl von hintereinander angeordneten Hohlprofilen, zu gestalten. Dabei kann das jeweilige Hohlprofil 11 beispielsweise aus einem Metallwerkstoff oder einem Kunststoff gebildet sein.The structural element initially comprises an outer load path element 10 in the form of a hollow profile, its wall 12 Outside the periphery of a cavity 14 encloses. The outer load path element 10 is integrally formed in the present case. However, it would also be conceivable, this outer load path element 10 multi-part, for example, from a plurality of successively arranged hollow profiles to make. In this case, the respective hollow profile 11 be formed for example of a metal material or a plastic.

Innerhalb des Hohlraums 14 des Hohlprofils 11 des äußeren Lastpfadelements 10 ist ein inneres Lastpfadelement 16 angeordnet. Dieses innere Lastpfadelement 16 umfasst im vorliegenden Fall zwei Lastpfadelementteile 18, 20, welche unterschiedliche Querschnitte aufweisen. Auch diese Lastpfadelementteile 18 bzw. 20 können wiederum ein- oder mehrteilig ausgebildet sein und beispielsweise aus einer Metalllegierung oder einem Kunststoff hergestellt sein. Im vorliegenden Fall weisen die beiden Lastpfadelementteile 18, 20 beispielsweise ein rohrförmiges jeweiliges Hohlprofil 19 bzw. 21 auf.Inside the cavity 14 of the hollow profile 11 the outer load path element 10 is an inner load path element 16 arranged. This inner load path element 16 in the present case comprises two load path element parts 18 . 20 which have different cross sections. Also these load path element parts 18 respectively. 20 may in turn be formed in one or more parts and be made for example of a metal alloy or a plastic. In the present case, the two load path element parts 18 . 20 For example, a tubular respective hollow profile 19 respectively. 21 on.

Die beiden Lastpfadelementteile 18, 20 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel über eine Mehrzahl von Aktuatoren 22 miteinander verbindbar bzw. koppelbar, welche in einer einfachsten Form beispielsweise einen oder mehrere Riegel oder Bolzen aufweisen können. Die Aktuatoren 22 sind dabei über nicht gezeigte zugehörige Pyrotechnikelemente derart betätigbar, dass hierdurch die Verbindung der beiden Lastpfadelementteile 18 und 20 lösbar bzw. herstellbar ist. Wie im Weiteren noch näher erläutert werden wird, sind hierdurch die beiden Lastpfadelemente 18, 20 somit in einem jeweiligen Endbereich 24 bzw. 26 miteinander fest verbunden oder aber freibeweglich zueinander.The two load path element parts 18 . 20 are in the present embodiment via a plurality of actuators 22 can be connected to each other or coupled, which may have, for example, one or more bars or bolts in a simplest form. The actuators 22 are in this case actuated via associated pyrotechnic elements, not shown, in such a way that in this way the connection of the two load path element parts 18 and 20 is detachable or producible. As will be explained in more detail below, thereby the two load path elements 18 . 20 thus in a respective end region 24 respectively. 26 firmly connected to each other or freely moving towards each other.

Wie aus der Zeichnung des Weiteren erkennbar ist, ist sowohl das äußere Lastpfadelement 10 als auch das innere Lastpfadelement 16 unmittelbar an einem korrespondierenden Stützelement 28 abgestützt. Dieses Stützelement 28, welches vorliegend lediglich äußerst schematisch dargestellt ist, kann beispielsweise ein Anschlussbauteil wie ein Träger oder eine Stützplatte sein.As can also be seen from the drawing, both the outer load path element 10 as well as the inner load path element 16 directly on a corresponding support element 28 supported. This support element 28 , which in the present case is shown only very schematically, may for example be a connection component such as a carrier or a support plate.

Kommt es nun infolge einer Kollision des Kraftwagens zu einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung des Strukturelements, so kann je nach Lastfall adaptiv auf die jeweilige Unfallart reagiert werden. Da im vorliegenden Fall das innere Lastpfadelement 16, genauer gesagt das Lastpfadelementteil 18, in einem Abstand a hinter dem äußeren Lastpfadelement 10 endet, wird somit bei einer entsprechenden Kraftbeaufschlagung mit der Kraft F zunächst das äußere Lastpfadelement 10 beaufschlagt.If, as a result of a collision of the motor vehicle, an accidental application of force to the structural element occurs, it is possible, depending on the load situation, to react adaptively to the respective type of accident. As in the present case, the inner load path element 16 More specifically, the load path member part 18 at a distance a behind the outer load path element 10 ends, is thus at a corresponding application of force with the force F first, the outer load path element 10 applied.

Je nach Lastfall sind im weiteren Verlauf des Unfall- bzw. Deformationsszenarios die jeweiligen Aktuatoren 22 in Eingriff, sodass die beiden Lastpfadelementteile 18 und 20 miteinander verbunden sind, oder eben nicht. Sind die beiden Lastpfadelementteile 18, 20 über die Aktuatoren 22 miteinander verbunden, so bildet das innere Lastpfadelement 16 einen zum Lastpfad des äußeren Lastpfadelements 10 separaten Lastpfad aus, über welchen die entsprechenden Kräfte jeweils unmittelbar in das dahinter liegende Stützelement 28 eingeleitet werden können. Da das innere Lastpfadelement 16 im Abstand a hinter dem äußeren Lastpfadelement 10 endet, erfolgt eine entsprechende Kraftbeaufschlagung des inneren Lastpfadelements 16 entsprechend später im Verlauf des Unfallszenarios. Gegebenenfalls kann dieser Abstand a aber auch nicht vorhanden sein. Im vorliegenden Fall birgt sich jedoch hierdurch den Vorteil, dass eine sich der Strukturelemente bewirkte Verzögerung bzw. die korrespondierende Energieabsorption einen gemäßigten anfänglichen Verlauf nimmt.Depending on the load case, the respective actuators are in the further course of the accident or deformation scenario 22 engaged, so that the two load path element parts 18 and 20 connected or not. Are the two load path element parts 18 . 20 over the actuators 22 connected together, so forms the inner load path element 16 one to the load path of the outer load path element 10 separate load path, via which the corresponding forces each directly into the underlying support element 28 can be initiated. Because the inner load path element 16 at a distance a behind the outer load path element 10 ends, there is a corresponding application of force to the inner load path element 16 later during the accident scenario. Optionally, this distance a but also may not be present. In the present case, however, this has the advantage that a delay caused by the structural elements or the corresponding energy absorption takes a moderate initial course.

Sind hingegen die Aktuatoren 22 nicht in Eingriff, also somit die beiden Lastpfadelementteile 18 und 20 nicht miteinander verbunden, so wird demzufolge kein innerer Lastpfad bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung gebildet. Vielmehr wird dann bei einem entsprechenden Unfallszenario das Lastpfadelementteil 18 in das andere Lastpfadelementteil 20 teleskopartig eingeschoben, und zwar ohne Aufbringung eines entsprechenden Deformationswiderstandes.Are, however, the actuators 22 not in engagement, so thus the two load path element parts 18 and 20 not connected to each other, so no inner load path is formed in an accidental application of force. Rather, then in a corresponding accident scenario, the load path element part 18 in the other load path element part 20 inserted telescopically, without applying a corresponding deformation resistance.

Insgesamt ist somit erkennbar, dass somit ein Strukturelement geschaffen ist, welches sich unter der entsprechenden Last gezielt verformen und Energie abbauen kann. Das Strukturelement kann sich dabei – je nach Lastfall – adaptiv mit angepasstem Verformungswiderstand verformen, je nachdem, ob im vorliegenden Fall der innere Lastpfad bereitgestellt werden soll oder nicht.Overall, it can be seen that thus a structural element is created, which can deform under the appropriate load targeted and reduce energy. Depending on the load case, the structural element can adaptively deform with adapted deformation resistance, depending on whether in the present case the inner load path is to be provided or not.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102006036902 A1 [0002, 0003, 0007] DE 102006036902 A1 [0002, 0003, 0007]

Claims (6)

Strukturelement für einen Kraftwagenaufbau, mit wenigstens einem äußeren Lastpfadelement (10) und wenigstens einem inneren Lastpfadelement (16), welche an einem Stützelement (28) abgestützt sind, dadurch gekennzeichnet, dass sich das innere Lastpfadelement (16) unmittelbar am Stützelement (28) abstützt, wodurch ein vom Lastpfad des äußeren Lastpfadelements (10) separater Lastpfad des inneren Lastpfadelements (16) ausbildbar ist.Structural element for a motor vehicle body, comprising at least one outer load path element ( 10 ) and at least one inner load path element ( 16 ), which on a support element ( 28 ) are supported, characterized in that the inner load path element ( 16 ) directly on the support element ( 28 ), whereby one of the load path of the outer load path element ( 10 ) separate load path of the inner load path element ( 16 ) can be formed. Strukturelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das innere Lastpfadelement (16) durch wenigstens zwei Lastpfadelementteile (18, 20) gebildet ist, deren Verbindung durch wenigstens einen Aktuator (22) oder dergleichen lösbar beziehungsweise herstellbar ist.Structural element according to claim 1, characterized in that the inner load path element ( 16 ) by at least two load path element parts ( 18 . 20 ), whose connection through at least one actuator ( 22 ) or the like is solvable or producible. Strukturelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Aktuator (22) durch ein zugeordnetes Pyrotechnikelement und/oder einem elektrischen Versteller betätigbar ist.Structural element according to claim 2, characterized in that the at least one actuator ( 22 ) is actuated by an associated Pyrotechnikelement and / or an electric adjuster. Strukturelement nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Lastpfadelementteile (18, 20) als Hohlprofile (19, 21) ausgebildet sind, welche bei gelöstem Aktuator (22) teleskopartig zueinander verschiebbar sind.Structural element according to claim 2 or 3, characterized in that the at least two load path element parts ( 18 . 20 ) as hollow profiles ( 19 . 21 ) are formed, which with dissolved actuator ( 22 ) are telescopically displaceable to each other. Strukturelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das innere Lastpfadelement (16) in einem Abstand (a) hinter dem äußeren Lastpfadelement (10) endet.Structural element according to one of the preceding claims, characterized in that the inner load path element ( 16 ) at a distance (a) behind the outer load path element ( 10 ) ends. Strukturelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturelement als Crashbox ausgebildet ist.Structural element according to one of the preceding claims, characterized in that the structural element is designed as a crash box.
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