DE10214051A1

DE10214051A1 - Collapsible hollow girder, especially a longitudinal girder for a vehicle, comprises an element arranged within the hollow girder and fixed at defined distances to stamped sheet metal parts arranged a distance apart

Info

Publication number: DE10214051A1
Application number: DE2002114051
Authority: DE
Inventors: Herbert Klamser; Oliver Kube
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2002-03-26
Filing date: 2002-03-26
Publication date: 2003-10-09

Abstract

Collapsible hollow girder (1), especially a longitudinal girder (2) for a vehicle, comprises at least two stamped sheet steel parts (3, 4) which are joined together on opposite-facing flanges to form a cavity. At least one element (8) arranged within the hollow girder to increase energy absorption is fixed at defined distances (A) to the stamped sheet metal parts arranged a distance apart. Preferred Features: The element can be formed by several transverse bars (11) arranged a distance apart. Each bar is fixed to two adjacent wall sections of the stamped sheet steel parts. The element can also be formed by a tube or a web plate.

Description

Die Erfindung betrifft einen faltbaren Hohlträger, insbesondere einen Längsträger für ein Fahrzeug gem. dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. The invention relates to a foldable hollow beam, in particular a longitudinal beam for a Vehicle acc. the preamble of claim 1.

Bei bekannten Hohlträgern für ein Fahrzeug stellen sich abhängig von der Höhe, der Breite, der Blechdicke sowie der Flanschlage und durch äußere Störeinflüsse wie Konsolen oder dgl. bei einem Aufprallstoß mehr oder weniger lange Falten an den Hohlträgern ein. Die Energieabsorption durch Deformation von Trägerstrukturen ist jedoch proportional zu der Anzahl der Falten während des Deformationsvorgangs. Je größer der Abstand zwischen den einzelnen Falten ist, desto geringer ist die Energieaufnahme der Trägerstruktur. In known hollow beams for a vehicle, depending on the height, the Width, the sheet thickness as well as the flange stops and by external interference such as Consoles or the like. In the event of an impact, folds of longer or shorter length on the Hollow beams. The energy absorption by deformation of support structures is however, proportional to the number of folds during the deformation process. ever the greater the distance between the individual folds, the smaller the Energy absorption of the support structure.

Aufgabe der Erfindung ist es, an einem faltbaren Hohlträger solche Vorkehrungen zu treffen, daß das Beulverhalten und das Energieaufnahmevermögen des Hohlträgers erhöht wird. The object of the invention is to take such precautions on a foldable hollow beam meet that the buckling behavior and the energy absorption capacity of the hollow beam is increased.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere die Aufgabe in vorteilhafter Weise ausgestaltende Merkmale enthalten die Unteransprüche. According to the invention, this object is achieved by the features of claim 1. Further features which advantageously configure the task contain the Dependent claims.

Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile sind darin zu sehen, daß die Anordnung zumindest eines im Inneren des Hohlträgers vorgesehenen Elements, welches in definierten Abständen mit beiden beabstandet angeordneten Blechpreßteilen fest verbunden ist, die Energieaufnahme bei einem Aufprallstoß deutlich erhöht wird. The main advantages achieved with the invention are that the Arrangement of at least one element provided inside the hollow support, which at defined intervals with both spaced sheet metal pressed parts is connected, the energy consumption is significantly increased in the event of an impact.

Werden die beiden Blechpreßteile abschnittsweise durch ein mäanderförmiges Stegblech, durch Stäbe oder durch ein innenliegendes Rohr verbunden, kann die natürliche Anzahl der Falten deutlich gesteigert und die spezifische Energieaufnahme durch Deformation deutlich erhöht werden. Eine Steigerung von bis zu 30% ist erzielbar. Darüber hinaus lassen sich instabile, zum Ausknicken neigende Hohlträgerstrukturen und Deformationselemente stabilisieren. Damit ist eine beträchtliche Steigerung der Energieaufnahme möglich. Die Stabilität kann selbst durch das Verbinden von beiden Blechpreßteilen mit einem einfachen Zugband erhöht und damit die Energieaufnahme gesteigert werden. Ein Vorteil dabei ist, daß die maximale Faltenbeulkraft nicht erhöht wird, sondern ausschließlich die mittlere Faltenbeulkraft. If the two sheet metal parts are sectioned by a meandering web plate, connected by rods or by an internal tube, the natural number the wrinkles increased significantly and the specific energy consumption through deformation be significantly increased. An increase of up to 30% can be achieved. Furthermore unstable, buckling hollow support structures and Stabilize deformation elements. This is a significant increase in Energy consumption possible. Stability can be achieved by connecting both Pressed sheet metal parts increased with a simple drawstring and thus the energy consumption be increased. One advantage is that the maximum buckling force does not increase but only the average buckling force.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. An embodiment of the invention is shown in the drawing.

Es zeigen Show it

Fig. 1 eine perspektivische Teilansicht von schräg vorne auf einen faltbaren Hohlträger eines Fahrzeuges mit mehreren querverlaufenden Stäben innerhalb des Hohlträgers, Fig. 1 is a partial perspective view obliquely from the front, to a collapsible hollow beam of a vehicle having a plurality of transverse rods within the hollow support

Fig. 2 eine prinzipielle Draufsicht auf den Hohlträger nach dem Deformationsvorgang, Fig. 2 is a schematic plan view of the hollow member after the deformation process,

Fig. 3 in perspektivischer Darstellung die seitliche Anbindung der Stäbe an den Hohlträger, Fig. 3 is a perspective view of the lateral connection of the rods to the hollow carrier,

Fig. 4 ein Diagramm, das den Verlauf der mittleren Faltenbeulkraft sowie der maximalen Faltenbeulkraft über den Deformationsweg zeigt, mit und ohne Stäbe innerhalb des Hohlträgers, Fig. 4 is a diagram showing the course of the mean and the maximum Faltenbeulkraft Faltenbeulkraft over the deformation, with or without rods within the hollow carrier,

Fig. 5 eine perspektivische Teilansicht von schräg vorne auf einen faltbaren Hohlträger eines Fahrzeuges mit einem innenliegenden mäanderförmigen Stegblech und Fig. 5 is a partial perspective view obliquely from the front of a foldable hollow beam of a vehicle with an internal meandering web plate and

Fig. 6 eine perspektivische Teilansicht von schräg vorne auf einen faltbaren Hohlträger eines Fahrzeuges mit einem innenliegenden Rohr. Fig. 6 is a partial perspective view obliquely from the front of a foldable hollow carrier of a vehicle with an inner tube.

In Fig. 1 ist ein Teilbereich eines Hohlträgers 1 gezeigt, der im Ausführungsbeispiel durch einen vorderen Längsträger 2 einer Trägerstruktur eines nicht näher dargestellten Kraftfahrzeuges gebildet wird. Der langgestreckte Hohlträger 1 umfaßt zumindest zwei in Querrichtung aneinandergesetzte schalenförmige Blechpreßteile 3, 4, die an gleichgerichteten Flanschen 5, 6 fest miteinander verbunden sind. Zwischen den profilierten Blechpreßteilen 3, 4 wird ein innenliegender Hohlraum 7 gebildet. In Fig. 1, a portion of a hollow-core slab 1 is shown a motor vehicle not illustrated is formed in the embodiment by a front longitudinal beam 2 of a support structure. The elongated hollow beam 1 comprises at least two bowl-shaped pressed sheet metal parts 3 , 4 which are placed next to one another in the transverse direction and which are firmly connected to one another on flanges 5 , 6 of the same direction. An internal cavity 7 is formed between the profiled sheet metal pressed parts 3 , 4 .

Zur Steigerung des Energieaufnahmevermögens der Trägerstruktur bei einem Aufprallstoß (Kraft F) ist innerhalb des Hohlträgers 1 zumindest ein Element 8 vorgesehen, das in definierten Abständen A mit aufrechten Wandabschnitten 9, 10 der beiden beabstandet angeordneten Blechpreßteile 3, 4 fest verbunden ist. In order to increase the energy absorption capacity of the support structure in the event of an impact (force F), at least one element 8 is provided within the hollow support 1 , which is fixedly connected at defined intervals A to upright wall sections 9 , 10 of the two spaced-apart sheet-metal pressed parts 3 , 4 .

Gemäß Fig. 1 sind innerhalb des Hohlträgers 1 entlang seiner Längserstreckung mehrere beabstandet angeordnete querverlaufende Stäbe 11 vorgesehen, wobei jeder Stab 11 mit beiden angrenzenden Wandabschnitten 9, 10 der Blechpreßteile 3, 4 verbunden ist. Gemäß Fig. 3 erfolgt die Befestigung der Stäbe 11 an den Blechpreßteilen 3, 4 durch Nieten. Die Stäbe 11 können jedoch auch durch Schweißen oder dgl. mit Wandabschnitten 9, 10 der Blechpreßteile 3, 4 verbunden sein. Vorzugsweise sind die Stäbe 11 so angeordnet, daß sie beide schalenförmige Blechpreßteile 3, 4 des Hohlträgers 1 verbinden und - in der Höhe gesehen - im neutralen Bereich liegen. According to FIG. 1, a plurality of spaced-apart transverse bars 11 are provided within the hollow beam 1 along its longitudinal extent, each bar 11 being connected to both adjacent wall sections 9 , 10 of the pressed sheet metal parts 3 , 4 . Referring to FIG. 3, the fastening of the rods 4 is performed 11 to the pressed sheet metal parts 3 by rivets. However, the rods 11 can also be connected to wall sections 9 , 10 of the pressed sheet metal parts 3 , 4 by welding or the like. The rods 11 are preferably arranged in such a way that they connect both shell-shaped pressed sheet metal parts 3 , 4 of the hollow support 1 and — viewed in height — lie in the neutral region.

Zwischen zwei Stäben 11 bildet sich jeweils eine Falte 12 entweder nach innen oder nach außen aus. Die Stäbe 11 sind entsprechend auf Zug oder Druck belastet und nehmen selbst keine nennenswerte Energie auf. Der Abstand A zwischen den Stäben 11 läßt sich bezüglich Energieaufnahme der Trägerstruktur und Stabilität rechnerisch optimieren. Je kleiner der Abstand A zwischen den Stäben 11 ist, desto mehr Falten 12 sind bei einer festgelegten Länge möglich und desto höher ist die Energieaufnahme des Hohlträgers. Gemäß Fig. 4 wird die maximale Faltenbeulkraft FBmax durch diesen Mechanismus nicht erhöht, sondern lediglich die mittlere Faltenbeulkraft FBmittel. Zeigt ein aus hohlwandigen Blechen oder Profilen aufgebautes Deformationssystem eine Instabilität bezüglich lokalem Einknicken, kann diese durch ein einzelnen entsprechend platzierten Stab 11 behoben werden. In Fig. 4 ist in durchgezogenen Linien die maximale und mittlere Faltenbeulkraft ohne Stäbe 11, dargestellt, wogegen die strichlierte Linie die maximale bzw. mittlere Faltenbeulkraft mit Stäben 11 darstellt. Between two bars 11 , a fold 12 is formed either inwards or outwards. The rods 11 are accordingly subjected to tension or pressure and do not themselves absorb any appreciable energy. The distance A between the bars 11 can be mathematically optimized with regard to the energy absorption of the support structure and stability. The smaller the distance A between the bars 11 , the more folds 12 are possible with a fixed length and the higher the energy consumption of the hollow beam. According to FIG. 4, the maximum Faltenbeulkraft FBMAX is not increased by this mechanism, only the middle Faltenbeulkraft FBmittel. If a deformation system built up from hollow-walled sheets or profiles shows instability with respect to local buckling, this can be remedied by a single rod 11 which is placed accordingly. In Fig. 4, the maximum and mean fold buckling force without rods 11 , is shown in solid lines, whereas the dashed line represents the maximum and mean fold buckling force with rods 11 .

In Fig. 5 wird das Element 8 zur Steigerung der Energieaufnahme durch ein mäanderförmiges, etwa horizontal ausgerichtetes Stegblech 13 gebildet, das über örtlich angeordnete abgestellte Befestigungslaschen 14 an die angrenzenden Wandabschnitte 9, 10 der Blechpreßteile 3, 4 angebunden ist. Da mäanderförmige Stegblech 13 hat prinzipiell die gleiche Funktion wie die querverlaufenden Stäbe 11. Das Stegblech 13 selbst nimmt allerdings an der Energieaufnahme teil. Damit ist eine weitere Steigerung der mittleren Faltenbeulkraft Fbmittel erzielbar, ohne daß sich die maximale Faltenbeulkraft spürbar erhöht. Durch Wahl der Materialgüte, Blechdicke und geometrische Ausführung - gerade oder gewellt - läßt sich die Erhöhung bestimmen. In FIG. 5, the element 8 for increasing the energy consumption is formed by a meandering, approximately horizontally oriented web plate 13 , which is connected to the adjacent wall sections 9 , 10 of the pressed sheet metal parts 3 , 4 by means of locally arranged fastening tabs 14 . In principle, the meandering web plate 13 has the same function as the transverse rods 11 . The web plate 13 itself takes part in the energy consumption. A further increase in the mean buckling force Fbmittel can thus be achieved without the maximum fold buckling force noticeably increasing. The increase can be determined by choosing the material quality, sheet thickness and geometric design - straight or corrugated.

Gemäß Fig. 6 wird das Element 8 durch ein innenliegendes Rohr 15 gebildet, das lediglich örtlich (Abstand A) mit den angrenzenden Wandabschnitten 9, 10 der Blechpreßteile 3, 4 des Hohlträgers 1 verbunden ist. Referring to FIG. 6, the element 8 is formed by an internal tube 15, is the only locally (distance A) with the adjacent wall sections 9, 10 of the pressed sheet metal parts 3, 4 of the hollow beam 1 is connected.

Claims

1. Foldable hollow beam, in particular a longitudinal beam for a vehicle, which is composed of at least two sheet-metal pressed parts connected to one another in the same direction on the flanges, the sheet-metal pressed parts forming a cavity between them, characterized in that at least one element increases the energy consumption within the hollow beam ( 1 ) ( 8 ) is arranged, which is firmly connected at defined intervals (A) to both spaced sheet metal pressed parts ( 3 , 4 ).

2. Foldable hollow support according to claim 1, characterized in that the element ( 8 ) is formed by a plurality of spaced, transverse bars ( 11 ), each bar ( 11 ) with both adjacent wall sections ( 9 , 10 ) of the pressed sheet metal parts ( 3 , 4 ) is firmly connected.

3. Foldable hollow carrier according to claim 1, characterized in that the element ( 8 ) is formed by an inner tube ( 15 ) which is only locally connected to two adjacent sheet metal pressed parts ( 3 , 4 ).

4. Foldable hollow support according to claim 1, characterized in that the element ( 8 ) is formed by a meandering approximately horizontally oriented web plate ( 13 ) which is connected to the adjacent pressed sheet metal parts ( 3 , 4 ) via locally arranged fastening tabs ( 14 ).

5. Foldable hollow support according to claim 4, characterized in that the web plate extends approximately in a central region of the vertical extent of the cavity ( 7 ) of the hollow support ( 1 ).