DE102012016389A1 - Fabricated composite vehicle carrier e.g. longitudinal beam has metal component portion that is connected with fiber composite portions by adhesive and/or mechanical connection unit - Google Patents

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    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
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    • B62D29/001—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof characterised by combining metal and synthetic material
    • B62D29/005—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof characterised by combining metal and synthetic material preformed metal and synthetic material elements being joined together, e.g. by adhesives

Abstract

The vehicle carrier (3) has metal component portions (11,12) and several fiber composite portions (5-9). The metal component portion is connected with the fiber composite portions by adhesive and/or mechanical connection unit (1). The metal component portion is provided with a connection node to attach one vehicle carrier to another vehicle carrier.

Description

Bisherige Fahrzeugträger, wie beispielsweise Längsträger, Querträger und Säulen oder auch Montageträger im Fahrzeug, die aus einem Faserverbundwerkstoff bestehen, weisen metallene Einlegeteile auf. Die Einlegeteile werden vor dem Vergießen des Faserverbundes in das Werkzeug eingelegt und zusammen mit dem Faserverbund vergossen. Diese Einlegeteile dienen zur Verstärkung und zur Anbindung von weiteren Teilen an den Faserverbundwerkstoff.Previous vehicle carriers, such as side members, cross members and columns or mounting brackets in the vehicle, which consist of a fiber composite material, have metal inserts. The inserts are placed in the tool before casting the fiber composite and potted together with the fiber composite. These inserts serve to reinforce and connect other parts of the fiber composite material.

Nachteilig hierbei ist, dass sich die Einlegeteile im Vergusswerkzeug verschieben und dann Probleme mit der Maßhaltigkeit der Bauteile auftreten.The disadvantage here is that the inserts move in the casting tool and then problems with the dimensional accuracy of the components occur.

Aufgabe der Erfindung ist es, leichte Fahrzeugträger aus Faserverbundwerkstoff derart aufzubauen dass sie in den Verbindungsbereichen zu anderen Tragstrukturen oder Montageteilen die gleichen duktilen Eigenschaften wie metallenen Fahrzeugträger aufweisen und leichter sind.The object of the invention is to construct light vehicle carriers made of fiber composite material such that they have the same ductile properties as metal vehicle carriers in the connection areas to other support structures or mounting parts and are lighter.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass der Fahrzeugträger aus mehreren Einzelteilen zusammengebaut wird. Die Einzelteile werden miteinander verklebt und/oder mechanisch verbunden z. B. durch Nieten, Nageln oder Schrauben. Dadurch können auch Metall-Knoten am Fahrzeugträger mit ausgebildet werden, die nicht mit dem Faserverbundwerkstoff vergossen sind. Hier werden die Komponenten aus Faserverbundwerkstoff der B-Säule oder eines anderen Trägers am Knotenteil angeklebt oder angenietet. Hierbei ist es von Vorteil, die Belastungsrichtung der Fügestellen zu berücksichtigen, so dass die Fügestellen keinen extremen Belastungen ausgesetzt sind und der Faserverbundwerkstoff nicht reißt. Zusätzlich werden die Einzelteile für Ihre jeweilige Aufgabe hinsichtlich Duktilität, Steifigkeit, Gewicht und Deformationseigenschaften optimiert. Auch können die Eigenschaften der Bauteile richtungsabhängig gestaltet werden, so dass dadurch eine weitere Gewichtsoptimierung erzielt werden kann.This object is achieved in that the vehicle carrier is assembled from several individual parts. The items are glued together and / or mechanically connected z. B. by riveting, nailing or screwing. As a result, metal nodes on the vehicle carrier can be formed with, which are not shed with the fiber composite material. Here, the components made of fiber composite material of the B-pillar or another carrier are glued or riveted to the node part. In this case, it is advantageous to take into account the loading direction of the joints, so that the joints are not exposed to extreme loads and the fiber composite material does not crack. In addition, the individual parts are optimized for their respective task in terms of ductility, stiffness, weight and deformation properties. Also, the properties of the components can be designed direction-dependent, so that thereby a further weight optimization can be achieved.

Im Ausführungsbeispiel wird die Erfindung anhand einer B-Säule eines Mittelmotor-Sportwagens gezeigt. Jedoch können auch andere Karosserieträger mehrteilig mit optimierten Einzelteilen aufgebaut werden.In the exemplary embodiment, the invention is shown with reference to a B-pillar of a mid-engined sports car. However, other body supports can be constructed in several parts with optimized items.

Es zeigen:Show it:

1: Zusammengesetzte B-Säule 1 : Composite B-pillar

2: Explosionszeichnung der Komponenten der beiden gegenüberliegenden B-Säulen 2 : Exploded view of the components of the two opposite B-pillars

1 zeigt eine erfindungsgemäße aus unterschiedlichen Materialien zusammengesetzte B-Säule 3. Im Wesentlichen besteht die Säule 3 aus Faserverbundwerkstoff. Im Anbindungsbereich an andere Karosseriestrukturen oder Montageteile weist sie duktile Metallteile 11, 12 auf. Im Ausführungsbeispiel ist das B-Säule-Knotenteil 11 aus Metall-Druckguss und das Anbindungsteil 12 aus einem Metall-Strangpressprofil. An dem Anbindungsteil wird die B-Säule mit dem Hinterwagen verbunden, auch kann daran der Schließbügelträger befestigt werden und am B-Säulen-Knotenteil können weitere Karosserieträger wie Längs- oder Querträger befestigt werden. Bei den Metallteilen kann es sich um Strangpressprofile, Gussteile, aber auch um Blechprofile handeln, die als Anbindungsknoten dienen. Die Metallteile 11, 12 sind über mechanische Verbindungen 1, insbesondere Nieten, Nägel oder Schrauben mit der restlichen Faserverbundwerkstoff-B-Säule verbunden. Alternativ zum Faserverbundwerkstoff können auch andere Kunststoffe eingesetzt werden. Zusätzlich oder alternativ sind auch Klebeverbindungen möglich. Der restliche Teil der Säule 6, 7, 8 und 9 ist durch die Verwendung von Faserverbundwerkstoffen, insbesondere von kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK) zumindest in der Hauptbelastungsrichtung bei einem Seitencrash starr und fest. 1 shows an inventive composite of different materials B-pillar 3 , Essentially, the pillar exists 3 made of fiber composite material. In the connection area to other body structures or assembly parts, it has ductile metal parts 11 . 12 on. In the exemplary embodiment, the B-pillar node part 11 made of die-cast metal and the connection part 12 from a metal extruded profile. At the connection part of the B-pillar is connected to the rear carriage, it can also be attached to the striker carrier and the B-pillar node part further body support such as longitudinal or cross member can be attached. The metal parts may be extruded sections, castings, but also sheet metal profiles that serve as connection nodes. The metal parts 11 . 12 are about mechanical connections 1 , in particular rivets, nails or screws connected to the remaining fiber composite B-pillar. As an alternative to the fiber composite, other plastics can be used. Additionally or alternatively, adhesive connections are possible. The rest of the column 6 . 7 . 8th and 9 is rigid and strong by the use of fiber composites, particularly carbon fiber reinforced plastics (CFRP), at least in the main loading direction in a side crash.

2 zeigt die Komponenten der rechten und linken B-Säule im Fahrzeug. So dass bei jeder Komponente die Innenseite und die seitenverkehrte Außenseite dargestellt ist. Die Säule 3 besteht aus einem vorderen Innenteil 6 und einem hinteren Innenteil 5. Diese Teile 6, 5 bestehen aus einem Faserverbundwerkstoff und sind richtungsabhängig unterschiedlich belastbar, insbesondere im Ausführungsbeispiel sind die Teile 6, 5 zu 66% quasiisotrop und 33% der Fasern sind in Z-Richtung ausgerichtet und somit für einen leichten Seitenaufprall optimiert. Ferner weist die dargestellte Säule ein Außenteil 8 und ein Oberteil 9 auf. Das Außenteil 8 besteht auch aus einem Faserverbundwerkstoff und ist zu 100% quasiisotrop. Das Oberteil 9 bestehen gleichfalls aus einem Faserverbundwerkstoff. Es weist eine quasiisotrope Fläche auf wobei die Geometrie des Profils richtungsabhängig in Y-Richtung wirkt. Zwischen den Innenteilen 6, 5 und dem Außenteil 8 befindet sich eine Säulenverstärkung 7. Diese besteht auch aus einem Faserverbundwerkstoff und ist zu 100% quasiisotrop. Zwischen den Innenteilen 6, 5 und dem Außenteil 8 ist auch ein Knotenteil 11 angeordnet. Das Knotenteil 11 dient einerseits zur Verbindung des Oberteils 9 an der restlichen B-Säule 3 und zur Anbindung des Gurtumlenkers und zur Anbindung der Säule 3 an den oberen Hinterwagenbereich. Das Knotenteil 11 ist aus Gewichtsgründen als Leichtmetall-Gussteil ausgebildet. Im Ausführungsbeispiel wurde aufgrund der Duktilität ein Aluminium Gussteil verwendet. Ferner befindet sich zwischen den inneren Teilen 6, 5 und dem Außenteil 8 ein Metallprofil-Knoten 12, der zur Anbindung an den unteren Hinterwagenbereich und zur Gurtbefestigung dient. Dieses Teil kann sowohl als Strangpressprofil oder Gussteil ausgebildet sein. 2 shows the components of the right and left B pillars in the vehicle. So that in each component the inside and the reversed outside is shown. The pillar 3 consists of a front inner part 6 and a rear inner part 5 , These parts 6 . 5 consist of a fiber composite material and are directionally different load capacity, especially in the embodiment, the parts 6 . 5 to 66% quasi-isotropic and 33% of the fibers are aligned in the Z direction and thus optimized for a slight side impact. Furthermore, the column shown has an outer part 8th and a top 9 on. The outer part 8th It also consists of a fiber composite material and is 100% quasi-isotropic. The top 9 also consist of a fiber composite material. It has a quasi-isotropic surface with the geometry of the profile acting directionally in the Y direction. Between the inner parts 6 . 5 and the outer part 8th there is a pillar reinforcement 7 , This also consists of a fiber composite material and is 100% quasi-isotropic. Between the inner parts 6 . 5 and the outer part 8th is also a node part 11 arranged. The node part 11 serves on the one hand to connect the upper part 9 on the remaining B-pillar 3 and for connecting the belt deflector and for connecting the column 3 to the upper rear area. The node part 11 is designed for weight reasons as a light metal casting. In the embodiment, an aluminum casting was used because of the ductility. It is also located between the inner parts 6 . 5 and the outer part 8th a metal profile node 12 , which serves to connect to the lower rear area and the belt attachment. This part can be designed both as an extruded profile or cast part.

Um die einzelnen Bestandteile 5, 6, 7, 8, 9, 11 und 12 zu verbinden, werden Klebstoff, Nieten und Schrauben verwendet. Insbesondere für die Klebverbindungen weisen die meisten Einzelteile 5, 6, 7, 8, 9, 11, 12 Flansche 2 auf, an denen der Klebstoff aufgebracht werden kann.To the individual components 5 . 6 . 7 . 8th . 9 . 11 and 12 To connect, glue, rivets and screws are used. In particular, for the glued joints have most items 5 . 6 . 7 . 8th . 9 . 11 . 12 flanges 2 on which the adhesive can be applied.

Claims (5)

Mehrteilig zusammengesetzter Fahrzeugträger (3) aus mindestens einem Metall-Einzelteil (11, 12) und mehreren Faserverbundwerkstoff-Einzelteilen (5, 6, 7, 8, 9) wobei – das Metall-Einzelteil (11, 12) mit dem Faserverbundwerkstoff-Einzelteil (5, 6, 7, 8, 9) mittels Klebstoff und/oder mechanische Verbindungen (1) verbunden ist und – das Metall-Einzelteil (11, 12) ein Verbindungsknoten ist, an dem am zusammengesetzten Fahrzeugträger (3) andere Fahrzeugträger angebracht werden.Multi-part composite vehicle carrier ( 3 ) of at least one metal item ( 11 . 12 ) and several fiber composite parts ( 5 . 6 . 7 . 8th . 9 ) where - the metal item ( 11 . 12 ) with the fiber composite component ( 5 . 6 . 7 . 8th . 9 ) by means of adhesive and / or mechanical connections ( 1 ) and - the metal item ( 11 . 12 ) is a connection node at which at the composite vehicle carrier ( 3 ) other vehicle carriers are attached. Mehrteilig zusammengesetzter Fahrzeugträger (3) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrzeugträger (3) eine Fahrzeugsäule ist.Multi-part composite vehicle carrier ( 3 ) according to claim 1, characterized in that the vehicle carrier ( 3 ) is a vehicle pillar. Mehrteilig zusammengesetzter Fahrzeugträger (3) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Faserverbundwerkstoff-Einzelteile (5, 6, 7, 8, 9) Klebeflansche (2) aufweisen.Multi-part composite vehicle carrier ( 3 ) according to claim 1, characterized in that at least two fiber composite parts ( 5 . 6 . 7 . 8th . 9 ) Adhesive flanges ( 2 ) exhibit. Mehrteilig zusammengesetzter Fahrzeugträger (3) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrzeugträger (3) ein Längsträger ist.Multi-part composite vehicle carrier ( 3 ) according to claim 1, characterized in that the vehicle carrier ( 3 ) is a side member. Mehrteilig zusammengesetzter Fahrzeugträger (3) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrzeugträger (3) ein Querträger ist.Multi-part composite vehicle carrier ( 3 ) according to claim 1, characterized in that the vehicle carrier ( 3 ) is a cross member.
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