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Die Erfindung betrifft ein Längsträger einer Crashstruktur eines Kraftfahrzeugs, wobei der Längsträger hohl ist und aus einem Verbundmaterial („Längsträger aus einem Verbundmaterial”) hergestellt ist. Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug, das wenigstens eine Crashstruktur aufweist, die wiederum wenigstens ein Längsträger aufweist.
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Interne, bislang noch nicht offenbarte Experimente haben gezeigt, dass Längsträger aus einem Verbundmaterial viel Energie in axialer Richtung absorbieren können, die durch ein aufprallendes Element eingebracht wird, zum Beispiel durch einen Stoßfängerträger. Die Energie wird durch das Zusammenstauchen absorbiert, bei dem das Material kontinuierlich durch eine Kombination aus Fragmentation, Streifenbildung, Faserbruch, Matrixriss und/oder Erzeugung von Trümmern versagt. Während des Aufpralls erzeugt das aufprallende Element eine Stauchung in der Nähe seiner Aufprallstelle. Die Stauchung schreitet durch das weitere Vordringen des aufprallenden Elements in die Längsträger aus einem Verbundmaterial fort. Die 1a bis 1c zeigen das zugrunde liegende Prinzip anhand einer Reihe von ausschnittsweisen Draufsichten, die ein Vordringen eines aufprallenden Elements 1, das auf einen Längsträger 2 aus einem Verbundmaterial aufprallt, darstellen. Das aufprallende Element 1 übt eine Axiallast La nur in einer Längsrichtung aus. Der Längsträger 2 aus einem Verbundmaterial ist ein Hohlkörper und in einer Längsrichtung L ausgerichtet. Während das aufprallende Element 1 mit einem Vorderseitenende 3 des Längsträgers 2 in Kontakt tritt, ist ein Rückseitenende 4 oder eine Basis des Längsträgers 2 befestigt. Während des Aufpralls wird eine Stauchfront 5 aus gestauchtem Verbundmaterial an dem Vorderseitenende 3 des Längsträgers 2 geschaffen. Der Teil des Längsträgers 2, der nicht gestaucht wird, bleibt strukturmäßig unversehrt und kann Energie während des Vordringens der Stauchfront (von links nach rechts, zu 1c) absorbieren. Natürlich gilt dasselbe Prinzip für einen Aufprall eines sich bewegenden Längsträgers 2 aus einem Verbundmaterial auf ein stillstehendes Element in die entgegengesetzte Richtung.
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Mit Längsträgeren aus einem Verbundmaterial tritt ein Problem auf, wenn eine signifikante seitliche Komponente der Kräfte senkrecht zu der Richtung des Stauchens auftritt, wie zum Beispiel in dem Fall eines nicht axialen Aufpralls. Diese Beanspruchung verursacht hohe Biegebelastungen in dem Längsträger aus einem Verbundmaterial hinter der Stauchfront. Das bewirkt, dass große Stücke der Längsseiten des Längsträgers aus einem Verbundmaterial abgebrochen werden, was zu einer Verringerung an Material zum Absorbieren von Energie führt. In dem ungünstigsten Fall tritt ein Verlust an Stabilität des Abschnitts und ein Zusammenbruch des Makroabschnitts auf. Das ist in den 2a bis 2c in einer Reihe von Ansichten analog zu den 1a bis 1c gezeigt. Zusätzlich zu der Axiallast La der 1a bis 1c besteht nun eine seitliche Lastkomponente Lq in der seitlichen Richtung Q („zusammengesetzte Last”).
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2a zeigt den anfänglichen Aufprall mit der geschaffenen Stauchfront 5. In 2b ist das aufprallende Element 1 nach rechts vorgedrungen (in einer Längsrichtung), und auch abwärts (in einer seitlichen Richtung). Eine Reibung an der Stauchschnittstelle oder Stauchfront 5, an der die Trümmer entstehen, bewirkt, dass die Seiten der Längsträger aus Verbundmaterial eine beträchtliche Biegebeanspruchung erfahren, die in der Mitte am höchsten ist, wo die Stabilisierungseffekte der Ober- und Unterseiten (nicht gezeigt) weniger offensichtlich sind. Risse bilden sich oft an der Oberseiten- und Unterseitenkante der Seitenflächen 6, die sich rasch von dem aufprallenden Element 1 weg ausbreiten und die Biegebelastungen in der Wand/den Seiten des Längsträgers 2 weiter verstärken können.
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In 2c überschreiten die Biegebelastungen in den Wänden/Seitenflächen 6 die zulässige Zug- oder Druckbelastung des Materials, und ein Riss 7 tritt auf. Die Biegebelastungen, die in diesem Abschnitt des aufprallenden Elements 1 hervorgerufen werden, werden nun gelindert, und die Seitenwände/-flächen 6 lösen sich ab. Darauf folgt, dass die Seitenfläche 6 jetzt keine Kraft aufnehmen kann, um dem Vordringen des aufprallenden Elements 1 zu widerstehen.
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3 zeigt ein Diagramm einer Querkraft F eines Längsträgers aus einem Verbundmaterial über eine Vordringlänge l des aufprallenden Elements in Millimetern in das Längsträger aus einem Verbundmaterial. Eine Vordringlänge l = 0 stellt einen anfänglichen Kontakt zwischen dem aufprallenden Element und dem Längsträger aus einem Verbundmaterial dar. Die maximale Vordringlänge ist auf l = 300 mm eingestellt. Ein Bereich unter jeder der Kurven C1 bis C4 ist die Energie, die in dem Aufprall für diese Kurve absorbiert wird.
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Kurve C1 zeigt die Kurve für einen rein axialen Aufprall/eine rein axiale Last des aufprallenden Elements 1 auf dem Längsträger 2 aus einem Verbundmaterial, wie schematisch in den 1a bis 1c dargestellt. Nach dem anfänglichen Kontakt tritt ein Druckaufbau ohne Stauchen auf, bis die Vordringlänge etwa 20 mm beträgt. Dann wird ein Gleichgewichtszustand mit einer kontinuierlich vordringenden Stauchfront 5, die eine praktisch konstante Kraft F bis zu dem Ende bei l = 300 mm erzeugt, erreicht.
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Die Kurve C2 zeigt die Kurve für den nicht axialen Aufprall/die zusammengesetzte Last des aufprallenden Elements 1 auf dem Längsträger aus einem Verbundmaterial 2, wie schematisch in den 2a bis 2c dargestellt. Nach dem anfänglichen Kraftaufbau, beginnen bei l ≈ 120 mm die Rissbildung und der darauffolgende Verlust an Strukturunversehrtheit durch Abbrechen der Seitenflächen 6.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Aufprallverhalten eines Kraftfahrzeugs durch Verwendung von Längsträgern aus einem Verbundmaterial bereitzustellen, insbesondere in Zusammenhang mit einem nicht axialen Aufprall auf den Längsträger aus einem Verbundmaterial.
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen können insbesondere von den abhängigen Ansprüchen abgeleitet werden.
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Die Aufgabe wird durch ein Längsträger einer Crashstruktur eines Kraftfahrzeugs gelöst, wobei der Längsträger hohl und aus einem Verbundmaterial hergestellt ist und wenigstens eine Bohrung in einer Wand aufweist, mit der ein darin angeordneter Stift fest verbunden ist.
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Durch Verwendung der Stift/Bohrungsanordnung wird eine Axial(längs)last entlang dem Längsträger fast ebenso gut wie in dem Fall eines Längsträgers ohne Bohrungen übertragen, da die Stifte Last/Druck durch die Bohrung übertragen können. Nur wenn ein Stift aus seiner Bohrung gedrückt wird, zeigt sich eine Verringerung eines Querschnittbereichs und daher einer Lasttragfähigkeit des Längsträgers über eine kurze Entfernung, die einer Breite der Bohrung in der Längsrichtung entspricht. Diese Verringerung kann insbesondere klein sein und kann spezifisch durch die Größe und/oder Form der Bohrung eingestellt werden. Wenn eine seitliche Last (zusätzlich) an diesen Längsträger angelegt wird, biegt sich die Wand, in der die Stift-/Bohrungsschnittstelle liegt. Dieses Biegen führt zu einer Ansammlung von Zugspannungen, die von dem Stift bei weitem nicht so gut übertragen werden wie die Druckbelastung im Fall einer rein axialen Last. Die Wand des Längsträgers wird daher an der Bohrungs-/Stiftanordnung geschwächt und reißt an dieser Stelle. Dadurch wird aber nur ein relativ schmaler Teil der Wand des Längsträgers entfernt, das heißt ein Teil, der sich nicht über die Position der Bohrung hinaus erstreckt. Nach dem Abbrechen dieses schmalen Teils werden die Zugbelastungen daher stark verringert (insbesondere, weil das gebogene Längsträger in der Lage ist, zu einem im Wesentlichen nicht gebogenen Zustand zurückzukehren), aber es entsteht auch ein strukturmäßig geschwächter Zustand des Längsträgers. Der geschwächte Zustand existiert jedoch nur, bis die Stauchfront die Bohrung passiert hat. Danach kann ein strukturmäßig unversehrtes Längsträger wieder die volle Last tragen. Dies kann wiederholt werden, bis die letzte Bohrung erreicht ist. Der Längsträger aus einem Verbundmaterial gemäß der Erfindung ist daher in der Lage, Axiallasten praktisch genauso gut oder fast so gut wie ein Längsträger aus einem Verbundmaterial ohne Bohrungen zu tragen, ist aber auch in der Lage, höheren seitlichen Lasten oder Verlagerungen zu widerstehen und eine viel größere Menge an Energie im Fall einer seitlichen Last zu absorbieren.
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Die Crashstruktur kann auch einen Stoßfängerträger usw. aufweisen.
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Das Kraftfahrzeug kann insbesondere ein Personenkraftwagen sein, ist aber nicht darauf beschränkt, und kann zum Beispiel auch Teil eines Lastkraftwagens, insbesondere eines Kleinlastwagens usw. sein.
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Ein Längsträger kann insbesondere ein sich linear erstreckendes längliches Element sein. Dieses Element kann insbesondere in einer Längsrichtung des Kraftfahrzeugs ausgerichtet sein, das heißt von der Rückseite zu der Vorderseite oder von der Vorderseite zu der Rückseite.
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Da der Längsträger hohl ist, kann es einen im Wesentlichen leeren Innenraum enthalten. Ein hohler Längsträger kann zum Beispiel Verstärkungsstreben, Stangen usw. in seinem Innenraum haben.
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Ein Verbundmaterial kann insbesondere ein Material sein, das ein Faserverbundmaterial enthält oder daraus besteht. Das Faserverbundmaterial kann zum Beispiel kohlefaserverstärkter Kunststoff (CFRP) oder glasfaserverstärkter Kunststoff sein.
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Der Längsträger aus einem Verbundmaterial kann aus einem Stück bestehen oder kann mehrere Stücke (oder Teile) aufweisen. Die Stücke liegen vorzugsweise innerhalb eines Lasttragwegs des Längsträgers aus einem Verbundmaterial. Von mehreren Stücken kann wenigstens ein Stück aus einem Verbundmaterial hergestellt sein, das eine Bohrungs-/Stiftanordnung aufweist. Die anderen Stücke können aus einem Verbundmaterial bestehen, das keine Bohrungs-/Stiftanordnung aufweist, und/oder können aus einem anderen Material hergestellt sein.
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Eine Querschnittform des Längsträgers aus einem Verbundmaterial ist allgemein nicht auf eine besondere Form beschränkt und kann eine kreisförmige, ovale, winkelige oder freie Form aufweisen. Die Querschnittform kann zum Beispiel rechteckig mit scharfen oder gerundeten Rändern sein.
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Gemäß einer Ausführungsform weist der Längsträger Bohrungen in entgegengesetzten Wandabschnitten in ähnlichen Längspositionen auf. Das unterstützt eine symmetrische Reaktion des Längsträgers auf Lasten, die aus entgegengesetzten Richtungen angreifen.
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Es ist eine weitere Ausführungsform, dass Bohrungen in entgegengesetzten Seitenwandabschnitten positioniert sind. Dies ermöglicht die oben erwähnten Vorteile für seitliche Lasten, nicht aber für Lasten, die in einer vertikalen Richtung ausgerichtet sind. Lasten, die in einer vertikalen Richtung ausgerichtet sind, sind jedoch praktisch vernachlässigbar, während diese Anordnung für seitliche Lasten den Vorteil hat, dass Risse nicht in einer Ober- oder Unterseitenfläche des Wandabschnitts initiiert werden. Dies wiederum ermöglicht einen Funktionslastweg durch den oberen und unteren Wandabschnitt, sogar in dem Fall von Rissen in den Seitenwandabschnitten, und bietet daher ein Minimum an mechanischem Widerstand.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Längsträger wenigstens eine Reihe von Bohrungen auf (das heißt Bohrungs-/Stiftanordnungen), die in einer Längsrichtung ausgerichtet sind. Das ermöglicht eine aufeinander folgende Verringerung der Zugbelastungen entlang der Reihe von Bohrungen und daher eine besonders zuverlässige Freisetzung von Spannung.
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Allgemein sind die Anzahl, Größe, Form und Position der Bohrungen und begleitenden Stifte nicht beschränkt. Es können zum Beispiel eine oder mehrere Bohrungs-/Stiftanordung(en) an derselben Längsposition an demselben Wandabschnitt (zum Beispiel Seite) des Längsträgers bestehen, zum Beispiel übereinander angeordnet. Dies kann zum Beispiel parallele Reihen von Bohrungen (Bohrungs-/Stiftanordnungen) in demselben Wandabschnitt umfassen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Stift ein sich verjüngender Stift und die Bohrung eine sich verjüngende Bohrung mit demselben Winkel. Das ermöglicht eine gute Passung ohne oder mit nur kleinen Spalten und daher eine effektive Lastübertragung. Zusätzlich stellt eine Verjüngung eine gut definierte Trennung der Stifte und Bohrungen in dem Fall einer hohen Last sicher (zum Beispiel, wenn ein aufprallendes Element den Stift trifft).
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird der Stift in die Bohrung geklebt. Das ergibt eine sichere Klebeverbindung, die zusätzlich dazu tendiert, kleine Spalten für eine besonders effektive Drucklastübertragung zu schließen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Längsträger ein Low Speed Energy-Absorber (LSEA). Der LSEA ist ein Energie absorbierender Längsträger, der direkt auf einen Stoßfängerträger folgt und daher besonders dafür anfällig ist, einem Seitenlastfall ausgesetzt zu werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Längsträger ein High Speed Energy-Absorber (HSEA).
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Der Längsträger kann auch eine Kombination aus einem LSEA und einem HSEA sein, insbesondere, wenn sie hintereinander verbunden werden. Die Bohrungs-/Stiftanordnung kann sich in dem LSEA und/oder in dem HSEA befinden. Der LSEA und/oder der HSEA können Teil der Crashstruktur sein. Der HSEA kann mit einem Längsträger des Fahrzeugs verbunden oder Teil davon sein.
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Die Aufgabe wird auch durch ein Kraftfahrzeug gelöst, das wenigstens eine Crashstruktur aufweist, die wenigstens einen wie oben offenbarten Längsträger aufweist. Die Crashstruktur kann eine Vorderseiten-Crashstruktur und/oder eine Rückseiten-Crashstruktur sein.
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Die oben beschriebenen Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung und eine Art ihrer Umsetzung werden durch die folgende schematische Beschreibung einer spezifischen Ausführungsform, die in Verbindung mit den Figuren erklärt wird, ausführlicher offenbart. Dabei werden ähnlichen und funktional ähnlichen Elementen in allen Figuren dieselben Bezugszeichen zugewiesen.
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4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines verbesserten Längsträgers aus einem Verbundmaterial mit mehreren Bohrungs-/Stiftanordnungen,
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5 zeigt eine Querschnittdraufsicht A-A durch eine Seitenwand des verbesserten Längsträgers aus einem Verbundmaterial in der Nähe um eine Stift-/Bohrungsverjüngung mit dem Stift außerhalb der Bohrung,
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6 zeigt eine Querschnittseitenansicht A-A ähnlich zu 5 mit dem Stift innerhalb der Bohrung,
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7a–c zeigen eine Querschnittdraufsicht eines axialen Aufpralls/einer axialen Last auf den verbesserten Längsträger aus einem Verbundmaterial in drei Etappen des Vordringens eines aufprallenden Elements,
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8a–c zeigen eine Querschnittdraufsicht eines nicht axialen Aufpralls/einer nicht axialen zusammengesetzten Last auf den verbesserten Längsträger aus einem Verbundmaterial in drei Etappen des Vordringens eines aufprallenden Elements, und
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9 zeigt eine schräge Ansicht einer Vorderseiten-Crashstruktur eines Kraftfahrzeugs, das einen Stoßfängerträger aus einem Verbundmaterial, Low Speed Energy-Absorber und High Speed Energy-Absorber aufweist, vor dem Aufprall.
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4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines verbesserten Längsträgers aus einem Verbundmaterial 11 einer Crashstruktur (siehe zum Beispiel 9) in einer ähnlichen Anordnung wie in den 1a–c und 2a–c. Der verbesserte Längsträger aus einem Verbundmaterial 11 ist ein hohles, röhrenförmiges, an den Enden offenes Element, das einen rechteckigen Querschnitt hat. Die Wand des Längsträgers 11 weist daher eine Oberseite 12, eine Unterseite 13 und zwei Seitenflächen 14 auf. Das verbesserte Längsträger aus einem Verbundmaterial 11 kann zum Beispiel aus CFRP hergestellt werden.
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In beiden Seitenflächen 14 befindet sich eine Reihe von vier kreisförmigen Bohrungen 15, die durch jeweilige Stifte 16 verstopft sind. Die Bohrungen 15/Stifte 16 sind entlang der Längsrichtung L in der Mitte der Seitenflächen 14 in gleich beabstandeter Weise ausgerichtet. Sie beginnen in der Nähe des Vorderseitenendes 3, erreichen jedoch nicht das Rückseitenende 4 des verbesserten Längsträgers aus einem Verbundmaterial 11. Die Bohrungen 15/Stifte 16 der zwei entgegengesetzten Seitenflächen 14 sind daher spiegelbildlich umgekehrt positioniert und daher an ähnlichen Längspositionen.
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5 zeigt eine Draufsicht eines Querschnitts A-A der 4 durch die Seitenflächen 14/Seitenwand des verbesserten Längsträgers aus einem Verbundmaterial 11 in der Nähe einer Verjüngung einer Bohrung 15/eines Stifts 16 mit dem Stift 16 noch außerhalb der Bohrung 15. Die Bohrung 15 und der Stift 16 verjüngen sich mit demselben Winkel, wobei ein größeres Ende nach außen weist und ein kleineres Ende in das Innere des verbesserten Längsträgers aus einem Verbundmaterial 11 weist.
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6 zeigt eine Querschnittseitenansicht ähnlich zu 5, wobei der in der Bohrung 15 angeordnete Stift 16 mit dieser anhand eines Strukturklebstoffs fest verbunden ist. Der Stift 16 ist fest in die Bohrung 15 gepasst/mit ihr geklebt, um einen Klebstoffspalt zu minimieren und eine Strukturpassung zu verbessern.
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Die 7a–c zeigen als Querschnittdraufsicht einen axialen Aufprall/eine axiale Last auf den verbesserten Längsträger aus einem Verbundmaterial 11 in drei aufeinander folgenden Etappen des Vordringens des aufprallenden Elements 1.
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In 7a, wenn die axiale Last La an den Längsträger 11 durch das aufprallende Element 1 angelegt wird, wirkt der sich verjüngende Stift 16 zum Verstärken der Bohrung 15 und zum Tragen der Lasten direkt hinüber zu dem Material hinter der Bohrung 15. Das Stauchen/Fragmentieren des Längsträgers 11 tritt auf dieselbe Art auf als hätte der Längsträger 11 keine hineingeschnittenen, sich verjüngenden Bohrungen 15. Das axiale Stauchen setzt sich in ansteigender Weise fort, wie in den 7b und 7c sichtbar, mit nur kleinen Verringerungen der Kraft, wenn die sich verjüngenden Stifte 16 von dem aufprallenden Element 1 getroffen und daher entfernt werden. Dieses Ansteigen der Kraft F ist in Kurve C3 der 3 gezeigt.
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Die 8a–c zeigen als eine Querschnittdraufsicht einen nicht axialen Aufprall/eine nicht axiale zusammengesetzte Last auf dem verbesserten Längsträger aus einem Verbundmaterial 11 in drei aufeinander folgenden Etappen des Vordringens des aufprallenden Elements 1.
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8a zeigt das Fragmentieren an der Stauchschnittstelle/Stauchfront 5. In 8b tritt in der Nähe des aufprallenden Elements 1 eine kleine Ansammlung von Durchbiegungen der Seitenflächen 14 auf (Fragmentieren von diesem Bereich ist zur Klarheit nicht gezeigt), aber vor der ersten Linie von Verjüngungen 15, 16. 8c zeigt die ersten Verjüngungen 15, 16, nachdem sie das aufprallende Element 1 berührt haben und das Brechen der Seitenflächen 14 in einer kleinen Entfernung von der Stauchfront 5 entfernt aufgetreten ist. Dies ermöglicht ein Nachlassen der Biegebelastungen in den Seitenflächen 14. Dieser Prozess wird wiederholt und nur ein kleiner Aufbau an Biegebelastung tritt auf, bevor die nächste Verjüngung 15, 16 von dem aufprallenden Element 1 getroffen wird.
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Obwohl sich die Kraft plötzlich verringert, wenn die Verjüngungen 15, 16 getroffen werden, bleiben die Oberseitenfläche 12 und die Unterseitenfläche 13 stabil und stellen weiterhin eine Widerstandskraft bereit. Die kurze Bruchstrecke ist schnell durchlaufen, und der Abschnitt kehrt zu seinem Niveau der vollen Kraft zurück.
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Mit anderen Worten wird durch die Verwendung des verbesserten Längsträgers aus einem Verbundmaterial 11 die Größe der gebrochenen Teile durch die Verwendung geometrischer Merkmale und strategisch platzierter Verstärkungen bestimmt. Im Wesentlichen verstärken Belastungskonzentrationen von den Merkmalen die Belastungen so, dass ein Bruch in einer bestimmten Position erzwungen wird, da die Biegebelastungen in den Seitenflächen 14 des Längsträgers 11 erzeugt werden. Dies führt nur zu verfrühtem Bruch bei Fällen von „wischenden” oder nicht axialen Lasten (das heißt, wenn es zusätzlich zu dem axialen Stauchen eine seitliche Komponente gibt), während das verbesserte Längsträger aus einem Verbundmaterial 11 im Fall einer axialen Last so gut wie gleich stark bleibt und nicht signifikant verschlechtert wird.
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Die Situation der 8a bis 8c ist in Kurve C4 der 3 gezeigt.
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Daher kann der verbesserte Längsträger aus einem Verbundmaterial 11 verhindern, dass große Abschnitte der Seitenflächen 14 weit hinter der Stauchfront 5 brechen, ohne signifikante Energie bei Fällen einer Zusammenstoßlast mit einer hohen seitlichen Kraftkomponente zu absorbieren. Das wiederum ermöglicht, dass das Verbundmaterial Energie effizient durch ansteigendes Stauchen absorbiert, es spart Gewicht und verringert die Kräfte in die Fahrgastsicherheitszelle hinein. Das verbesserte Längsträger aus einem Verbundmaterial 11 ist kostengünstig und wirkt sich nicht negativ auf die Leistung der Crashstruktur aus, wenn entweder keine oder niedrige seitliche Kraftkomponenten auf das Längsträger 11 ausgeübt werden.
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9 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Crashsystems eines Kraftfahrzeugs 17. Das Kraftfahrzeug 17 hat eine Crashstruktur, die einen Stoßfängerträger 18 und zwei verbesserte Längsträger aus einem Verbundmaterial 11, 19 und 11, 20 aufweist.
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Der Stoßfängerträger 18 ist ein seitlicher Stoßfängerträger 18, da sich seine Länge im Wesentlichen in die seitliche Richtung Q erstreckt. Er hat eine grundlegende Form einer Hohlröhre mit einem rechteckigen Querschnitt. Ein mittlerer Abschnitt 21 des Verbundmaterial-Stoßfängerträgers 18 ist wenigstens ungefähr linear, während seine zwei seitlichen Endabschnitte 22 leicht zu der Hauptkarosserie des Fahrzeugs 17 gekrümmt sind. Der Verbundmaterial-Stoßfängerträger 18 ist aus einem faserverstärkten Kunststoff, insbesondere aus kohlefaserverstärktem Kunststoff, hergestellt. Das Crashsystem 11, 18–20 kann an der Vorderseite und/oder an der Rückseite des Fahrzeugs 17 verwendet werden, das heißt, Teil eines Vorderseitencrash-/-stoßfängersystems oder eines Rückseitencrash-/-stoßfängersystems sein.
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Die verbesserten Längsträger aus einem Verbundmaterial 11 weisen jeweils einen Low Speed Energy-Absorber (LSEA) 19 und einen High Speed Energy-Absorber (HSEA) 20 auf. Die LSEA 19 sind als kurze Hohlröhren mit einem rechteckigen Querschnitt ausgebildet. Sie sind in einer Längsrichtung L ausgerichtet. Die Low Speed Energy-Absorber 19 sind ebenfalls aus faserverstärktem Kunststoff, insbesondere kohlefaserverstärktem Kunststoff, hergestellt.
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Ein Vorderseitenabschnitt der Low Speed Energy-Absorber 19 wird in eine Rückseitenöffnung (nicht gezeigt) des Stoßfängerträgers 18 eingefügt und daran durch Befestigungen 23 befestigt. Die Befestigungen 23 weisen jeweils eine Befestigungsvorrichtung auf, die einen Bolzen oder eine Schraube 24 aufweist, die gleichzeitig durch überlappende Bohrungen des Verbundmaterial-Stoßfängerträgers 18 und des LSEA 19 eingefügt werden.
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Ein Rückseitenabschnitt des LSEA 19 wird an einem jeweiligen Haupt-HSEA 20, von dem nur eine Vorderseitenfläche gezeigt ist, befestigt oder damit verbunden. Der HSEA 20 kann auch als eine Hohlröhre mit einem rechteckigen Querschnitt geformt sein, kann in einer Längsrichtung L ausgerichtet und aus faserverstärktem Kunststoff, insbesondere kohlefaserverstärktem Kunststoff, hergestellt sein.
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Verjüngungen 15, 16 können in dem LSEA 19 und/oder dem HSEA 20 vorliegen. Daher kann nur entweder der LSEA 19 oder der HSEA 20 ein verbessertes Längsträger aus einem Verbundmaterial 11 sein oder sowohl der LSEA 19 als auch der HSEA 20 können verbesserte Längsträgere aus einem Verbundmaterial 11 sein. Aus anderer Sicht kann das verbesserte Längsträger aus einem Verbundmaterial 11 zwei Teile haben, nämlich den LSEA 19 und den HSEA 20, von welchen wenigstens ein Teil eine Verjüngung 15, 16 hat.
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Obwohl die Erfindung ausführlich durch die gezeigte spezifische Ausführungsform beschrieben und veranschaulicht wurde, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Variationen und Änderungen können vielmehr von einem Fachmann davon abgeleitet werden, ohne den Geltungsbereich der Erfindung zu verlassen.
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Zum Beispiel sind die Form und die Größe des Querschnitts nicht beschränkt und können zum Beispiel eine kreisförmige, ovale, dreieckige, n-winkelige (n > 4), frei geformte usw. Querschnittform aufweisen. Er kann auch einen variierenden Querschnittbereich haben und aus mehreren offenen geformten Abschnitten bestehen, die miteinander verbunden sind, um einen geschlossenen Abschnitt zu bilden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- aufprallendes Element
- 2
- Längsträger aus einem Verbundmaterial
- 3
- Vorderseitenende des Längsträgers
- 4
- Rückseitenende des Längsträgers
- 5
- Stauchfront
- 6
- Seitenfläche
- 7
- Riss
- 11
- verbesserter Längsträger aus einem Verbundmaterial
- 12
- Oberseite
- 13
- Unterseite
- 14
- Seitenfläche
- 15
- Bohrung
- 16
- Stift
- 17
- Kraftfahrzeug
- 18
- Stoßfängerträger
- 19
- Low Speed Energy-Absorber
- 20
- High Speed Energy-Absorber
- 21
- mittlerer Abschnitt des Stoßfängerträgers
- 22
- seitlicher Endabschnitt des Stoßfängerträgers
- 23
- Befestigung
- 24
- Schraube
- C
- Kurve
- l
- Vordringlänge
- L
- Längsrichtung
- La
- axiale/Längslast
- Lq
- seitliche Last
- p
- Druck
- Q
- seitliche Richtung
