DE102014001232A1 - Trägerprofil für eine Fahrzeugkarosserie mit unterschiedlichen Versagensmodi - Google Patents

Trägerprofil für eine Fahrzeugkarosserie mit unterschiedlichen Versagensmodi Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Trägerprofil (1) für eine Fahrzeugkarosserie mit einem einen äußeren Lastpfad bildenden äußeren Hohlprofil (2) sowie einem einen inneren Lastpfad bildenden inneren Hohlprofil (3), wobei das äußere und das innere Hohlprofil (2, 3) an einem Ende (1.1) des Trägerprofils (1) angeordneten Stützelement (4) abgestützt sind. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das innere Hohlprofil (3) über wenigstens ein Brückenelement (5) mit dem äußeren Hohlprofil (2) verbunden ist, wobei das Brückenelement (5) unter Sicherstellung der Betriebsfestigkeit mit einer Sollbruch- oder Sollknickstelle (5.1) ausgebildet ist, das Stützelement (4) mit einer Energieabsorbtionseinrichtung (6) ausgebildet ist, welche zum Energieabbau mit dem inneren Hohlprofil (3) verbunden ist, und infolge einer Stoßbelastung in axialer Richtung des Trägerprofils (1) nach Aufheben der von dem Brückenelement (5) hergestellten Verbindung zwischen dem inneren und äußeren Hohlprofil (2, 3) unter plastischer Verformung des äußeren Hohlprofils (2) eine die Energieabsorptionseinrichtung (6) aktivierende Relativbewegung zwischen dem inneren Hohlprofil (3) und dem äußeren Hohlprofil (2) erzeugt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Trägerprofil für eine Fahrzeugkarosserie mit einem einen äußeren Lastpfad bildenden äußeren Hohlprofil sowie einem einen inneren Lastpfad bildenden inneren Hohlprofil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Fahrzeugkarosserie mit einem erfindungsgemäßen Trägerprofil.
  • In der Regel weisen Fahrzeugkarosserien in Längsrichtung verlaufende Längsträger auf, die Längsträgerabschnitte mit unterschiedlichen Verformungswiderständen aufweisen. Solche Längsträgerstrukturen erfüllen zum einen Tragfunktionen und zum anderen auch Sicherheitsfunktionen, indem im Falle eines Frontalaufpralls Crashenergie abgebaut und absorbiert werden soll und infolgedessen die Fahrgastzelle nahezu unverformt bleibt. Ferner ist es bekannt, dass zum Abbau der Crashenergie Teile solcher Längsträgerstrukturen plastisch verformt werden, wobei die Energieabsorptionsfähigkeit dieser Teile durch ihre Geometrie, durch die verwendeten Werkstoffe sowie durch die Position in der Fahrzeugkarosserie bestimmt wird.
  • Ein gattungsbildendes Trägerprofil ist aus der DE 10 2011 102 630 A1 bekannt, welches ein äußeres Hohlprofil zur Bildung eines äußeren Lastpfades und ein inneres Hohlprofil zur Bildung eines inneren Lastpfades aufweist. Sowohl das äußere Hohlprofil als auch das innere Hohlprofil stützten sich unabhängig voneinander stirnseitig an einem Stützelement ab, so dass sich jeweils ein separater Lastpfad ausbilden kann. Das innere Hohlprofil umfasst zwei ebenso hohlprofilartig ausgebildete Lastpfadelementteile mit unterschiedlichen Querschnitten, die endseitig über eine Mehrzahl von Aktuatoren miteinander verbindbar bzw. koppelbar sind und in einer einfachsten Form einen oder mehrere Riegel oder Bolzen aufweisen können. Die Aktuatoren sind über zugehörige Pyrotechnikelemente derart betätigbar, dass hierdurch die Verbindung der beiden Lastpfadelementteile lösbar oder herstellbar ist.
  • Bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung dieses bekannten Trägerprofils kann in Abhängigkeit des Lastfalles adaptiv auf die jeweilige Unfallart reagiert werden, indem entweder durch die beiden mittels der Aktuatoren verbundenen Lastpfadelementteile ein innerer Lastpfad gebildet wird oder, falls nur ein geringer Verformungswiderstand erforderlich ist, die Verbindung der beiden Lastpfadelemente über die Aktuatoren gelöst wird, so dass sich die beiden Lastpfadelemente teleskopartig ineinander schieben.
  • Als Nachteil dieses bekannten Trägerprofils kann angesehen werden, dass hiermit nicht jede gewünschte Kraft-Weg-Kennlinie zum Abbau von unfallbedingter Aufprallenergie erzeugt werden kann.
  • Zum Abbau von unfallbedingter Aufprallenergie ist aus der DE 20 2007 006 376 U1 eine Energieabsorptionsvorrichtung bekannt, welche eine Zerspanungseinrichtung aufweist, mit welcher ein Trägerprofil zum Absorbieren einer unfallbedingten Aufprallenergie spanend bearbeitet wird.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein Trägerprofil der eingangs genannten Art anzugeben, mit welchem ein veränderliches Kraftniveau während eines unfallbedingten Energieeintrages in das Trägerprofil oder über den gesamten Deformationsweg des Trägerprofils einstellbar ist.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Trägerprofil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
  • Eine solches für eine Fahrzeugkarosserie mit einem einen äußeren Lastpfad bildenden äußeren Hohlprofil sowie einem einen inneren Lastpfad bildenden inneren Hohlprofil, wobei das äußere und das innere Hohlprofil an einem Ende des Trägerprofils angeordneten Stützelement abgestützt sind, zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass
    • – das innere Hohlprofil über wenigstens ein Brückenelement mit dem äußeren Hohlprofil verbunden ist, wobei das Brückenelement unter Sicherstellung der Betriebsfestigkeit mit einer Sollbruch- oder Sollknickstelle ausgebildet ist,
    • – das Stützelement mit einer Energieabsorbtionseinrichtung ausgebildet ist, welche zum Energieabbau mit dem inneren Hohlprofil verbunden ist, und
    • – infolge einer Stoßbelastung in axialer Richtung des Trägerprofils nach Aufheben der von dem Brückenelement hergestellten Verbindung zwischen dem inneren und äußeren Hohlprofil unter plastischer Verformung des äußeren Hohlprofils eine die Energieabsorptionseinrichtung aktivierende Relativbewegung zwischen dem inneren Hohlprofil und dem äußeren Hohlprofil erzeugt wird.
  • Mit einem solchen erfindungsgemäßen Trägerprofil einer Fahrzeugkarosserie wird durch eine Kombination von unterschiedlichen Versagensmodi, die jeweils für sich unterschiedliche Kraft-Weg-Verläufe aufweisen, ein gewünschter Kraft-Weg-Verlauf mit einem degressiven Verhalten erzielt. Durch die Sollbruch- oder Sollknickstelle wird bereits mit Beginn einer unfallbedingten Stoßbelastung ein hoher Anfangspiek des Kraftverlaufes erzeugt, wodurch eine hohe anfängliche Verzögerung für die Fahrzeugkarosserie mit einem solchen Trägerprofil als Längs- oder Querträger erreicht wird. Mit dem Lösen der Verbindung zwischen dem inneren und äußeren Hohlprofil erfolgt über den gesamten Deformationsweg eine plastische Verformung des äußeren Hohlprofils auf einem nahezu konstanten Kraftniveau sowie aufgrund der relativen Bewegung des inneren Hohlprofils gegenüber dem äußeren Hohlprofil eine Aktivierung der Energieabsorbtionseinrichtung, mit der sich der weitere Kraftverlauf sowie das Kraftniveau über den weiteren Kraftverlauf einstellen lässt.
  • Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Energieabsorptionseinrichtung als Zerspanungseinrichtung zur spanenden Bearbeitung des inneren Hohlprofils ausgebildet und umfasst vorzugsweise mindestens ein Zerspanungswerkzeug.
  • Mit einer solchen Zerspanungseinrichtung wird die unfallbedingte Aufprallenergie durch Zerspanungsenergie abgebaut und erzeugt über den Deformationsweg einen relativ konstanten Kraftverlauf.
  • Besonders vorteilhaft ist es gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, wenn das Zerspanungswerkzeug mit wenigstens einer Schneidkante ausgebildet ist und das innere Hohlprofil mittels der Schneidkante bei einer Relativbewegung des inneren Hohlprofils gegenüber dem äußeren Hohlprofil eine spanende Bearbeitung der äußeren Mantelfläche des inneren Hohlprofils bewirkt wird.
  • Mit einem solchen eine Schneidkante aufweisenden Zerspanungswerkzeug wird in Abhängigkeit der zu bearbeitenden Materialtiefe auf der Mantelfläche des inneren Hohlprofils das Kraftniveau eingestellt. Während der zur spanenden Bearbeitung des inneren Hohlprofils wird dieses an der Schneidkante vorbeigeschoben.
  • Alternativ ist gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung das Zerspanungswerkzeug als Spaltwerkzeug mit einer Spaltschneide zum axialen Spalten der Hohlprofilwandung des inneren Hohlprofils ausgebildet. Dies bietet den Vorteil, dass mehrere in axialer Richtung verlaufende Spaltschneiden vorgesehen werden können, die auch axial versetzt angeordnet werden können, so dass zeitlich aufeinanderfolgend diese Spaltschneiden auf das innere Hohlprofil auftreffen.
  • Anstelle des Einsatzes eines Zerspanungswerkzeugs kann als Energieabsorbtionseinrichtung gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung auch eine Formänderungseinrichtung zur plastischen Verformung des inneren Hohlprofils verwendet werden.
  • Eine solche Formänderungseinrichtung ist weiterbildungsgemäß mit einem eine Formöffnung aufweisenden Formkopf ausgebildet, mit welchem bei einer Relativbewegung des inneren Hohlprofils gegenüber dem äußeren Hohlprofil zumindest bereichsweise der Außendurchmesser des inneren Hohlprofils verjüngt wird.
  • Des Weiteren zeichnet sich eine erfindungsgemäße Weiterbildung der Erfindung dadurch aus, dass das wenigstens eine Brückenelement als Steg zwischen dem inneren und dem äußeren Hohlprofil ausgebildet ist. Zur Anbindung des inneren Hohlprofils an das äußere Hohlprofil können auch vier gleichmäßig auf dem Umfang des inneren Hohlprofils verteilte und als Steg ausgebildete Brückenelemente vorgesehen werden.
  • Schließlich sieht eine letzte vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung vor, dass zur Bildung eines Mehrkammerprofils das äußere Hohlprofil ein Innenprofil mit einem geschlossenen Querschnitt aufweist, wobei das innere Hohlprofil innerhalb des Innenprofils angeordnet ist und mit diesem mittels des wenigstens einen Brückenelementes verbunden ist.
  • Vorteilhafter Weise kann das erfindungsgemäße Trägerprofil als Längs- oder Querträger zum Aufbau einer Fahrzeugkarosserie verwendet werden. Auch ist es möglich dieses erfindungsgemäße Trägerprofil zum Aufbau einer Crashbox einzusetzen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ausführlich beschrieben. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Längsschnittdarstellung eines Trägerprofils einer Fahrzeugkarosserie gemäß der Erfindung vor einer unfallbedingten Deformation,
  • 2 eine schematische Längsschnittdarstellung des Trägerprofils nach 1 nach einer unfallbedingten Deformation,
  • 3 eine schematische Querschnittsdarstellung einer ersten Ausführungsform des Trägerprofils nach 1,
  • 4 eine schematische Querschnittsdarstellung einer zweiten Ausführungsform des Trägerprofils nach 1,
  • 5 eine schematische Längsschnittdarstellung eines Trägerprofils gemäß der Erfindung mit einer Formänderungseinrichtung als Energieabsorbtionseinrichtung nach einer unfallbedingten Deformation,
  • 6 eine schematische Längsschnittdarstellung eines Trägerprofils gemäß der Erfindung mit einer Zerspanungseinrichtung als Energieabsorbtionseinrichtung nach einer unfallbedingten Deformation,
  • 7 eine schematische Längsschnittdarstellung eines Trägerprofils gemäß der Erfindung mit einer alternativen Zerspanungseinrichtung als Energieabsorbtionseinrichtung nach einer unfallbedingten Deformation, und
  • 8 eine Kraft-Weg-Diagramm eines einem Trägerprofil gemäß 1 ausgesetzten Deformationsvorganges.
  • Eine erste und zweite Ausführung eines Trägerprofils 1 im Zustand vor einer unfallbedingten Deformation zeigt 1 in einer Längsschnittdarstellung zusammen mit einer Querschnittsdarstellung gemäß 3 oder 4.
  • Beide Ausführungen des Trägerprofils 1 umfassen ein äußeres Hohlprofil 2 sowie ein inneres Hohlprofil 3, wobei das innere Hohlprofil 3 jeweils als Hohlzylinder mit einem kreisförmigen Querschnitt ausgebildet ist. An einem Ende 1.1 des Trägerprofils 1 stützt sich das äußere und innere Hohlprofil 2 und 3 gegen ein stirnwandartiges Stützelement 4 ab, wobei sich das innere Hohlprofil 3 nicht nur gegen dieses Stützelement 4 abstützt sondern mit diesem über eine Energieabsorbtionseinrichtung 6 verbunden ist.
  • Am gegenüberliegenden Ende 1.2 des Trägerprofils 1 befindet sich eine Stirnwand 7, an der sowohl das innere als auch das äußere Hohlprofil 2 und 3 anliegt. Dieses Trägerprofil 1 wird in einer Fahrzeugkarosserie mit einer Orientierung eingebaut, so dass bei einem unfallbedingten Aufprall die Stoßbelastung entsprechend des Pfeiles L von der Stirnwand 7 aus in das Trägerprofil 1 eingeleitet wird. So wird bspw. bei der Verwendung des Trägerprofils 1 als Längsträger für eine Fahrzeugkarosserie mit dem Pfeil F die Fahrtrichtung angezeigt.
  • Das äußere Hohlprofil 2 des Trägerprofils 1 gemäß den 1 und 3 weist einen rechteckförmigen Querschnitt auf, wobei das innere Hohlprofil 3 mittels vier stegartig ausgebildeten und auf dessen Umfangsfläche gleichmäßig verteilten Brückenelementen 5 mit dem äußeren Hohlprofil 2 verbunden ist, so dass dieses innere Hohlprofil 3 zentrisch innerhalb des äußeren Hohlprofils 2 gehalten wird.
  • Aus 3 ist zu erkennen, dass die vier Brückenelemente 5 jeweils eine Sollbruch- oder Sollknickstelle 5.1 aufweisen, die mit kurzem Abstand zum inneren Hohlprofil 3 in den Brückenelementen 5 angeordnet sind.
  • Das äußere Hohlprofil 2 gemäß den 1 und 4 ist dagegen als Mehrkammerprofil ausgebildet, indem innerhalb der rechteckförmigen Außenwandung 2.1 ein zylinderförmiges Innenprofil 2.2 mit kreisförmigem Querschnitt als Innenwandung über vier auf dem Umfang dieses Innenprofils 2.2 gleichmäßig verteilte Brückenelemente 5 mit der Außenwandung 2.1 unter Bildung von vier Kammern verbunden ist. In einer zentrischen Lage im inneren des Innenprofils 2.2 befindet sich das innere Hohlprofil 3 und ist mit den durch das Innenprofil 2.2 sich erstreckenden Brückenelementen 5 verbunden, wobei in dem Abschnitt der Brückenelemente 5 zwischen dem inneren Hohlprofil 3 und dem Innenprofil 2.2 jeweils eine Sollbruch- oder Sollknickstelle 5.1 angeordnet ist.
  • Der Zustand des Trägerprofils 1 nach einer unfallbedingten Deformation, welche durch einen Lasteintrag gemäß dem Pfeil L eingeleitet wird, ist in 2 dargestellt. Die Sollbruch- oder Sollknickstellen 5.1 der Brückenelemente 5 sind so ausgelegt, dass sie bei Überschreiten einer konstruktiv festgelegten Grenzlast brechen. Wird diese Grenzlast durch den unfallbedingten Lasteintrag erreicht, wird die Verbindung zwischen dem inneren Hohlprofil 3 und dem äußeren Hohlprofil 2 aufgrund des Brechens der Sollbruch- oder Sollknickstellen 5.1 getrennt, so dass zum einen das äußere Hohlprofil 2 durch Faltenbildung im zur Stirnwand 7 benachbarten Bereich 8 beginnend plastisch verformt wird und das innere Hohlprofil 3 gleichzeitig oder kurz danach in Richtung des Pfeils L durch das äußere Hohlprofil 2 geschoben wird, wobei durch die Relativbewegung des inneren Hohlprofils 3 gegenüber dem äußeren Hohlprofil 2 die Energieabsorptionseinrichtung 6 zum Energieabbau aktiviert wird. Damit wird über das äußere Hohlprofil 2 ein äußerer Lastpfad und über das innere Hohlprofil 3 ein innerer Lastpfad gebildet, über die jeweils ein Energieabbau erfolgt.
  • Der Energieabbau erfolgt dabei zum einen über den inneren Lastpfad durch den Bruch der Sollbruch- oder Sollknickstellen 5.1 sowie der Aktivierung der Energieabsorbtionseinrichtung 6 und zum anderen über den äußeren Lastpfad durch die Faltenbildung im Bereich 8 des äußeren Hohlprofils 2 beginnend. Die dadurch realisierten unterschiedlichen Versagensmodi sind mit den zugehörigen Kraft-Weg-Verläufen gemäß dem Diagramm nach 8 dargestellt.
  • Die Kurve K1 zeigt den degressiven Kraft-Weg-Verlauf des inneren Lastpfades, der einen hohen Anfangspiek aufgrund des Versagens der Sollbruch- oder Sollknickstellen 5.1 aufweist und anschließend auf einem durch die Energieabsorptionseinrichtung 6 bestimmten niedrigeren Kraftniveau verläuft. Die Kurven K1, K11 und K12 unterscheiden sich im an den hohen Anfangspiek anschließenden Verlauf durch unterschiedliche konstruktive Ausgestaltungen der Energieabsorbtionseinrichtung 6, wie weiter unten anhand der 5, 6 und 7 erläutert wird.
  • Die durch das Faltenbeulen des äußeren Lastpfades erzeugte Kurve K2 zeigt nach einem kleinen Anfangspiek einen auf nahezu konstantem Kraftniveau wellenartigen Verlauf.
  • Die 5 zeigt ein Trägerprofil 1 im deformierten Zustand nach einem unfallbedingten Lasteintrag mit einer konkreten Ausgestaltung der Energieabsorbtionseinrichtung 6.
  • Diese Energieabsorbtionseinrichtung 6 gemäß 5 ist als Formänderungseinrichtung mit einem Formkopf 6.4 ausgebildet, der eine trichterförmige Formöffnung 6.5 aufweist, deren Durchmesser kleiner ist als der äußere Durchmesser des inneren Hohlprofils 3. Während der Relativbewegung des inneren Hohlprofils 3 gegenüber dem äußeren Hohlprofil 2 (oben als Aktivierung der Energieabsorbtionseinrichtung 6 bezeichnet) wird das innere Hohlprofil 3 durch diese Formöffnung 6.5 hindurch geschoben und dabei dessen Durchmesser auf den lichten Durchmesser der Formöffnung 6.5 verjüngt und dabei plastisch verformt. Dabei wird die Verformungsenergie durch die Differenz zwischen dem äußeren Durchmesser des inneren Hohlprofils 3 und dem lichten Durchmesser der Formöffnung 6.5 sowie der Neigung der Trichterform des Formkopfes 6.4 bestimmt. Damit können unterschiedliche Kraftverläufe im Anschluss an den hohen Anfangspiek gemäß den Kurven K1, K11 und K12 (vgl. 8) realisiert und somit ein bedarfsgerecht einstellbarer, niedriger und konstanter Energieabbau durch Formänderung des inneren Hohlprofils 3 erzielt werden.
  • Durch eine Aktuatorik wäre es auch möglich, sowohl die Formöffnung 6.5 als auch die zugehörige Trichterform in ihrer Neigung in Abhängigkeit des Lastfalles zu verändern, um einen vorbestimmten definierten Kraft-Weg-Verlauf zu realisieren.
  • Gemäß 5 stellt das Abstützelement 4 eine Stirnwand eines Hohlprofils 4.1 dar, wobei das äußere Hohlprofil 2 stirnseitig über eine Schweißnaht 9 randseitig mit dem Abstützelement 4 und dem Hohlprofil 4.1 verbunden ist.
  • Eine alternative Ausgestaltung der Energieabsorbtionseinrichtung 6 eines Trägerprofils 1 zeigt 6, das ansonsten entsprechend des Trägerprofils 1 nach 5 aufgebaut ist.
  • Gemäß dieser 6 wird der Energieabbau mittels einer spanenden Bearbeitung des inneren Hohlprofils 3 erreicht. Hierzu ist die Energieabsorbtionseinrichtung 6 als Zerspanungseinrichtung ausgebildet und umfasst wenigstens ein Spaltwerkzeug 6.1 mit einer Spaltschneide 6.3, welches an der Innenwandung eines Führungsrohres 6.6 in Längsrichtung verlaufend angeordnet ist. Bei einer Relativbewegung des inneren Hohlprofils 3 gegenüber dem äußeren Hohlprofil 2 wird das innere Hohlprofil 3 zunächst von dem Führungsrohr 6.6 aufgenommen und trifft anschließend mit seiner Stirnfläche auf diese Spaltschneide 6.3 des Zerspanungswerkzeuges 6.1, wodurch von dieser Spaltschneide 6.3 die Hohlprofilwandung 3.2 des inneren Hohlprofils 3 in axialer Richtung gespalten wird.
  • Das Maß der Zerspanungsenergie kann durch die Anzahl solcher Spaltwerkzeuge 6.1 mit Spaltschneiden 6.3 auf dem inneren Umfang des Führungsrohres 6.6 eingestellt werden, wobei eine weitere Einstellmöglichkeit darin besteht, diese Spaltschneiden 6.3 in axialer Richtung versetzt anzuordnen. Schließlich kann auch durch unterschiedliche Dicken der Spaltschneiden 6.3 die Zerspanungsenergie eingestellt werden. Damit können unterschiedliche Kraftverläufe im Anschluss an den hohen Anfangspiek gemäß den Kurven K1, K11 und K12 (vgl. 8) realisiert und somit ein bedarfsgerecht einstellbarer, niedriger und konstanter Energieabbau durch Zerspanungsarbeit am inneren Hohlprofils 3 erzielt werden.
  • Auch bei dieser Ausgestaltung der Energieabsorbtionseinrichtung 6 gemäß 6 können mittels einer Aktuatorik die die Zerspanungsenergie beeinflussenden Parameter in Abhängigkeit des Lastfalles geändert werden. Mittels einer solchen Aktuatorik könnte bspw. die Anzahl der Spaltschneiden 6.3 sowie deren axialen Abstände zueinander einstellbar verändert werden.
  • Schließlich wird auch bei der Energieabsorbtionseinrichtung 6 des Trägerprofils 1 nach 7 ein Energieabbau durch spanende Bearbeitung des inneren Hohlprofils 3 bewirkt.
  • Hierzu ist an einem mit dem Abstützelement 4 verbundenen Führungsrohr 6.6 auf dessen Innenwand ein Zerspanungswerkzeug 6.1 mit einer Schneidkante 6.2 angeordnet, so dass bei einer Relativbewegung des inneren Hohlprofils 3 gegenüber dem äußeren Hohlprofil 2 das innere Hohlprofil 3 zunächst von dem Führungsrohr 6.6 aufgenommen und anschließend mit seiner Stirnfläche auf diese Schneidkante 6.2 des Zerspanungswerkzeuges 6.1 so auftrifft, dass auf der Mantelfläche 3.1 des inneren Hohlprofils 3 in axialer Richtung Material abgeschält wird.
  • Das Zerspanungswerkzeug 6.1 kann entsprechend eines Drehmeißels ausgebildet werden, wobei auf dem Umfang der Innenwand des Führungsrohres 6.6 mehrere solcher Drehmeißel 6.1 mit einer Schneidkante 6.2, auch gegeneinander axial versetzt angeordnet werden können.
  • Ferner ist es möglich, das Zerspanungswerkzeug 6.1 als rohrförmiges Hohlprofil auszubilden, welches an seiner Stirnfläche eine umlaufende Schneidkante 6.2 aufweist, wie dies schematisch in 7 dargestellt ist. Hierzu ist der Innendurchmesser dieses Hohlprofils 6.1 geringfügig kleiner als der Außendurchmesser des inneren Hohlprofils 3, aber größer als dessen Innendurchmesser. Trifft die Stirnfläche des inneren Hohlprofils 3 auf eine solche Schneidkante 6.2, wird gleichmäßig auf der Mantelfläche 3.1 des inneren Hohlprofils 3 Material in axialer Richtung abgeschält.
  • Das Maß der Zerspanungsenergie kann bei einer solchen Zerspanungseinrichtung 6 gemäß 7 durch die abgespante Materialtiefe bestimmt werden. Bei Verwendung eines drehmeißelförmigen Zerspanungswerkzeuges 6.1 hängt die Höhe der Zerspanungsenergie auch von der eingesetzten Anzahl solcher Werkzeuge ab.
  • Schließlich können bei dieser Ausgestaltung der Energieabsorbtionseinrichtung 6 gemäß 7 mittels einer Aktuatorik die die Zerspanungsenergie beeinflussenden Parameter in Abhängigkeit des Lastfalles geändert werden. Mittels einer solchen Aktuatorik könnte bspw. die Anzahl der drehmeißelförmigen Zerspanungswerkzeuge 6.1 sowie deren axialen Abstände zueinander einstellbar verändert werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Trägerprofil
    1.1
    Ende des Trägerprofils 1
    2
    äußeres Hohlprofil
    2.1
    Außenwandung des äußeren Hohlprofils 2
    2.2
    Innenprofil des äußeren Hohlprofils 2
    3
    inneres Hohlprofil
    3.1
    Mantelfläche des inneren Hohlprofils 3
    3.2
    Hohlprofilwandung des inneren Hohlprofils 3
    4
    Stützelement
    5
    Brückenelement
    5.1
    Sollbruch- oder Sollknickstelle des Brückenelementes 5
    6
    Energieabsorbtionseinrichtung, Zerspanungseinrichtung, Formänderungseinrichtung
    6.1
    Zerspanungswerkzeug
    6.2
    Schneidkante des Zerspanungswerkzeuges 6.1
    6.3
    Spaltschneide
    6.4
    Formkopf der Formänderungseinrichtung 6
    6.5
    Formöffnung des Formkopfes 6.4
    7
    Stirnwand
    8
    Bereich plastischer Verformung des äußeren Hohlprofils 2
    9
    Schweißnaht
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102011102630 A1 [0003]
    • DE 202007006376 U1 [0006]

Claims (10)

  1. Trägerprofil (1) für eine Fahrzeugkarosserie mit einem einen äußeren Lastpfad bildenden äußeren Hohlprofil (2) sowie einem einen inneren Lastpfad bildenden inneren Hohlprofil (3), wobei das äußere und das innere Hohlprofil (2, 3) an einem Ende (1.1) des Trägerprofils (1) angeordneten Stützelement (4) abgestützt sind, dadurch gekennzeichnet, dass – das innere Hohlprofil (3) über wenigstens ein Brückenelement (5) mit dem äußeren Hohlprofil (2) verbunden ist, wobei das Brückenelement (5) unter Sicherstellung der Betriebsfestigkeit mit einer Sollbruch- oder Sollknickstelle (5.1) ausgebildet ist, – das Stützelement (4) mit einer Energieabsorbtionseinrichtung (6) ausgebildet ist, welche zum Energieabbau mit dem inneren Hohlprofil (3) verbunden ist, und – infolge einer Stoßbelastung in axialer Richtung des Trägerprofils (1) nach Aufheben der von dem Brückenelement (5) hergestellten Verbindung zwischen dem inneren und äußeren Hohlprofil (2, 3) unter plastischer Verformung des äußeren Hohlprofils (2) eine die Energieabsorptionseinrichtung (6) aktivierende Relativbewegung zwischen dem inneren Hohlprofil (3) und dem äußeren Hohlprofil (2) erzeugt wird.
  2. Trägerprofil (1) immer auf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieabsorptionseinrichtung (6) als Zerspanungseinrichtung zur spanenden Bearbeitung des inneren Hohlprofils (3) ausgebildet ist.
  3. Trägerprofil (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerspanungseinrichtung (6) mindestens ein Zerspanungswerkzeug (6.1) umfasst.
  4. Trägerprofil (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass – das Zerspanungswerkzeug (6.1) mit wenigstens einer Schneidkante (6.2) ausgebildet ist, und – das innere Hohlprofil (3) mittels der Schneidkante (6.2) bei einer Relativbewegung des inneren Hohlprofils (3) gegenüber dem äußeren Hohlprofil (2) eine spanende Bearbeitung der äußeren Mantelfläche (3.1) des inneren Hohlprofils (3) bewirkt wird.
  5. Trägerprofil (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zerspanungswerkzeug (6.1) als Spaltwerkzeug mit einer Spaltschneide (6.3) zum axialen Spalten der Hohlprofilwandung (3.2) des inneren Hohlprofils (3) ausgebildet ist.
  6. Trägerprofil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieabsorptionseinrichtung (6) als Formänderungseinrichtung zur plastischen Verformung des inneren Hohlprofils (3) ausgebildet ist.
  7. Trägerprofil (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Formänderungseinrichtung (6) mit einem eine Formöffnung (6.5) aufweisenden Formkopf (6.4) ausgebildet ist, mit welchem bei einer Relativbewegung des inneren Hohlprofils (3) gegenüber dem äußeren Hohlprofil (2) zumindest bereichsweise der Außendurchmesser des inneren Hohlprofils (3) verjüngt wird.
  8. Trägerprofil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Brückenelement (5) als Steg zwischen dem inneren und dem äußeren Hohlprofil (2, 3) ausgebildet ist.
  9. Trägerprofil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung eines Mehrkammerprofils das äußere Hohlprofil (2) ein Innenprofil (2.1) mit einem geschlossenen Querschnitt aufweist, wobei das innere Hohlprofil (3) innerhalb des Innenprofils (3.1) angeordnet ist und mit diesem mittels des wenigstens einen Brückenelementes (5) verbunden ist.
  10. Fahrzeugkarosserie mit wenigstens einem als Längs- oder Querträger ausgebildeten Trägerprofil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
DE102014001232.8A 2014-01-29 2014-01-29 Trägerprofil für eine Fahrzeugkarosserie mit unterschiedlichen Versagensmodi Active DE102014001232B4 (de)

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