DE4300898C1

DE4300898C1 - Side impact support esp. for compact car door

Info

Publication number: DE4300898C1
Application number: DE19934300898
Authority: DE
Inventors: Egon Dipl Ing Olszewski; Ludger Dipl Ing Gehringhoff; Dieter Dr Ing Toepker
Original assignee: Benteler Deustchland GmbH
Current assignee: Benteler Deustchland GmbH
Priority date: 1993-01-15
Filing date: 1993-01-15
Publication date: 1994-07-07
Anticipated expiration: 2013-01-16

Abstract

The bar has a hollow member (2) with an M-shaped cross section. The shape consists of a U-shaped central bar (3) flanked by rounded extensions (5) which end in flanges (6).A stiffening element (9) fits into the M-shaped cross section and is so bowed that it makes contact on one side with the floor (4) of the central bar. On the other side, it contacts the flanges in the region of their curved longitudinal edges (7).

Description

Die Erfindung betrifft einen Seitenaufprallträger in Leichtbauweise als Bestandteil einer Kraftfahrzeugtür ge mäß den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a side impact beam in Lightweight construction as part of a motor vehicle door according to the features in the preamble of claim 1.

Um auch bei Kraftfahrzeugen der Kleinwagenklasse wirksame Seitenaufprallträger in vernünftiger Relation zum Fahr zeuggewicht und zu den vorgegebenen Abmaßen der Fahrzeug türen zu schaffen, ist im Umfang der DE-OS 36 06 024 vor geschlagen worden, geschlossene Hohlprofile aus Leichtme tall, insbesondere Aluminium, einzusetzen.To be effective even in small car class vehicles Side impact beam in reasonable relation to the driving weight and to the specified dimensions of the vehicle Creating doors is in the scope of DE-OS 36 06 024 been beaten, closed hollow profiles made from Leichtme tall, especially aluminum.

Ein Nachteil von Seitenaufprallträgern aus Aluminium ist aber die geringe Festigkeit unterhalb 800 N/mm². Damit also ein Seitenaufprallträger aus Aluminium die gefor derte Biegearbeit leisten kann, ist es erforderlich, die Wanddicke des Hohlprofils im Vergleich zu der eines Stahlträgers deutlich heraufzusetzen. Im Hinblick auf den Materialpreis von Aluminium erhöhen sich dann jedoch die Gestehungskosten von Seitenaufprallträgern aus Aluminium merklich.A disadvantage of side impact beams made of aluminum is the low strength below 800 N / mm ² . So that a side impact beam made of aluminum can perform the required bending work, it is necessary to significantly increase the wall thickness of the hollow profile compared to that of a steel beam. In view of the material price of aluminum, however, the production costs of side impact beams made of aluminum increase noticeably.

Ein weiterer Nachteil von Seitenaufprallträgern aus Alu minium besteht darin, daß sie in eine Kraftfahrzeugtür nur eingeschraubt werden können, und zwar erst dann, wenn die Karosserie fertig lackiert ist. Ein Einschweißen von Aluminiumträgern ist unter wirtschaftlichen Gesichtspunk ten nicht möglich. Another disadvantage of side impact beams made of aluminum minium is that they are in a motor vehicle door can only be screwed in, and only when the body is painted. A welding in of Aluminum beams is from an economic point of view not possible.

Im Umfang der EP 0 475 547 A1 ist ein Seitenaufprallträ ger bekannt, dessen mittlerer Längenbereich verstärkt ausgebildet ist. Die Verstärkung kann durch eine Wandver dickung oder durch einen innen- bzw. außenliegenden Rohrabschnitt gebildet sein. Zusätzlich zu diesen Ver stärkungen kann dann noch ein innerer Stahlblechstreifen im mittleren Längenabschnitt des Seitenaufprallträgers vorgesehen werden.A side impact beam is included in the scope of EP 0 475 547 A1 ger known, the middle length range reinforced is trained. The reinforcement can by a wall ver thickening or by an inside or outside Pipe section be formed. In addition to these ver An inner sheet steel strip can then be used as reinforcement in the middle length section of the side impact beam be provided.

Beim Seitenaufprallträger der EP 0475547 A1 ist die Ver bindung des Versteifungselementes mit dem Hohlprofil ungünstig gelöst.In the side impact beam of EP 0475547 A1, the Ver binding of the stiffening element with the hollow profile unfavorable solved.

Wird ein Außenrohr aufge schrumpft, so ist das mit einer zusätzlichen Wärmebehand lung verbunden, da das Grundrohr ebenfalls erwärmt wird. Durch den Anlaßvorgang werden aber die mechanischen Werte des Werkstoffs geschwächt. Eine Klebeverbindung hat den Nachteil, daß die Verarbeitungszeiten der bekannten Kleb stoffe zu lang sind. Auch die Anbringung der zusätzlichen Stahlblechstreifen ist mit einer zusätzlichen Wärmebe handlung gekoppelt, da beim Einschweißen das Material durch die Wärmeeinbringung seine mechanischen Eigenschaf ten (Kennwerte) partiell verliert. Die Schweißungen lie gen aber immer im kritischen Übergang vom verstärkten Be reich zum normalen Grundrohr. Hier entsteht also ein Steifigkeitssprung, der zusätzlich durch die Schweißwärme gefährdet ist. Zwangsläufig ist bei der bekannten Bauart ein vorzeitiges Einknicken im Übergangsbereich "verstärkt/nicht verstärkt" die Folge.An outer tube is opened shrinks, so it is with an additional heat treatment connected because the base pipe is also heated. However, the mechanical values become due to the starting process weakened the material. An adhesive connection has that Disadvantage that the processing times of the known adhesive fabrics are too long. Also attaching the extra Sheet steel strip is with an additional heat coupled because the material is welded in due to the heat input its mechanical properties partially (characteristic values). The welds lay but always in the critical transition from the reinforced Be rich to the normal base pipe. So here arises Stiffness jump, which is additionally due to the heat of welding endangered is. Inevitably in the known design a premature buckling in the transition area "reinforced / not reinforced" the result.

Ausgehend von den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmalen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Seitenaufprallträger aus Stahl zu schaf fen, der in Leichtbauweise vergleichbar ist mit dem Ge wicht und der Fähigkeit, Biegearbeit zu leisten, wie ein Hohlprofil aus Aluminium.Starting from the in the preamble of claim 1 Features listed is the object of the invention to create a steel side impact beam fen, which is comparable in construction to the Ge importance and the ability to do bending work like a Hollow section made of aluminum.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 aufge führten Merkmalen.According to the invention, this object is achieved in up in the characterizing part of claim 1 led characteristics.

Danach besteht der Seitenaufprallträger nunmehr aus einem offenen Hohlprofil mit einem M-förmigen Querschnitt sowie mit der Besonderheit, daß das Hohlprofil bezüglich der bei einem Aufprall denkbaren Belastungsrichtung asymme trisch in die Kraftfahrzeugtür integriert wird. Hierbei erstreckt sich der Steg des Hohlprofils in einer zur Be lastungsrichtung parallel verlaufenden Ebene, während die zum Steg senkrecht verlaufenden Flansche in quer zur Be lastungsrichtung sich erstreckenden vertikalen Ebenen verlaufen. Durch diese asymmetrische Anordnung macht das Hohlprofil bei einer Krafteinleitung, hervorgerufen durch einen Aufprall, zusätzlich zur Biegearbeit eine Torsion durch. Folglich bietet dieses Hohlprofil ein deutliches Mehr an Energieverzehr. Then the side impact beam now consists of a open hollow profile with an M-shaped cross section as well with the peculiarity that the hollow profile with respect to the in the event of an impact, the load direction is asymme is integrated into the motor vehicle door. Here the web of the hollow profile extends in a for loading load direction parallel plane, while the Flanges perpendicular to the web in transverse to the loading vertical planes run. This asymmetrical arrangement makes that Hollow profile when force is applied, caused by an impact, in addition to bending, a torsion by. Consequently, this hollow profile offers a clear one More energy consumption.

Das mittig des Hohlprofils angeordnete und aus einem ge bogenen Stahlblechstreifen gebildete Versteifungselement wird so lang gewählt, daß bei einem Seitenaufprall die notwendige Biegearbeit aufgrund der dann erfolgenden Krafteinleitung sicher aufgefangen werden kann. Auf diese Weise läßt sich das Hohlprofil im Bereich der maximalen Biegearbeit mit einem größeren Widerstandsmoment als ge genüber den Endabschnitten gestalten, so daß die ange strebte Leichtbauweise bei relativ geringen Wanddicken noch mehr optimiert werden kann.The center of the hollow profile and made of a ge bent steel sheet strips formed stiffening element is chosen so long that in the event of a side impact necessary bending work due to the then taking place Force transmission can be safely absorbed. To this The hollow profile can be adjusted in the range of the maximum Bending work with a greater section modulus than ge design opposite the end sections so that the ange strived for lightweight construction with relatively small wall thicknesses can be optimized even more.

Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung wird darin gesehen, daß es mit einer solchen Blechkon struktion möglich ist, hochfeste Stähle einzusetzen, die mit ihrer hohen Zugfestigkeit hohe Biegearbeiten möglich machen. Desweiteren kann der erfindungsgemäße Seitenauf prallträger beim Zusammenbau der Kraftfahrzeugtür einge baut werden, und zwar insbesondere durch Punktschweißen.The particular advantage of the arrangement according to the invention is seen in the fact that with such a Blechkon is possible to use high-strength steels that with its high tensile strength high bending work possible do. Furthermore, the page according to the invention impact beam when assembling the motor vehicle door are built, in particular by spot welding.

Das Versteifungselement kann über seine gesamte Länge dieselbe Wanddicke aufweisen. Im Sinne einer weiteren Op timierung im Bereich der maximalen Biegearbeit ist es je doch noch vorteilhafter, wenn entsprechend den Merkmalen des Patentanspruchs 2 das Versteifungselement im mittle ren Längenbereich dicker als in den Endbereichen ausge bildet ist. Hiermit wird dem Biegemomentenverlauf noch günstiger Rechnung getragen.The stiffening element can over its entire length have the same wall thickness. In the sense of another op Timing in the area of maximum bending work is always but still more advantageous if according to the characteristics of claim 2, the stiffening element in the middle Ren length range thicker than in the end areas forms is. With this, the bending moment curve is still taken into account more favorably.

Das Versteifungselement kann in beliebiger Weise im Hohl profil befestigt sein. Bevorzugt wird es aber gemäß Pa tentanspruch 3 in das Hohlprofil eingeschweißt, insbeson dere eingepunktet.The stiffening element can be in the hollow in any way profile be attached. However, it is preferred according to Pa claim 3 welded into the hollow profile, in particular their dotted.

Sowohl unter material- als auch unter funktionstechni schen Gesichtspunkten sind die Merkmale des Pa tentanspruchs 4 von Vorteil, wonach das Hohlprofil und/oder das Versteifungselement aus einem mikrolegierten hochfesten Stahlblech kaltgeformt sind.Both under material and functional technology aspects are the characteristics of Pa tent Claims 4 is advantageous, after which the hollow profile and / or the stiffening element made of a micro-alloy high-strength sheet steel are cold-formed.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnun gen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:The invention is based on in the drawings gene illustrated embodiments explained in more detail. Show it:

Fig. 1 in der Perspektive den mittleren Längenbe reich eines Seitenaufprallträgers; Fig. 1 in perspective the middle Längenbe range of a side impact beam;

Fig. 2 einen vertikalen Querschnitt durch den Sei tenaufprallträger der Fig. 1 entlang der Li nie II-II und Fig. 2 is a vertical cross section through the Be tenaufprallträger of Fig. 1 along the Li never II-II and

Fig. 3 und 4 vertikale Querschnitte durch die Darstellung der Fig. 1 gemäß einer weiteren Ausführungs form entlang den Linien III-III bzw. IV-IV. FIGS. 3 and 4 are vertical cross sections through the representation of Fig. 1 according to another execution form along the lines III-III and IV-IV.

Mit 1 ist in den Fig. 1 und 2 der mittlere Längenab schnitt eines Seitenaufprallträgers in Leichtbauweise als Bestandteil einer nicht näher dargestellten Kraftfahr zeugtür für einen Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse bezeichnet.With 1 in Figs. 1 and 2, the middle Längenab section of a side impact beam in lightweight construction as part of a motor vehicle door, not shown, for a passenger car of the small car class.

Der Seitenaufprallträger 1 ist über den wesentlichen Teil seiner Länge zu einem im Querschnitt M-förmigen Hohlpro fil 2 kaltgeformt. Dazu wurde ein mikrolegiertes hoch festes Stahlblech verwendet.The side impact beam 1 is cold formed over the major part of its length a cross-section M-shaped hollow section fil. 2 A micro-alloyed, high-strength steel sheet was used for this.

Die nicht näher dargestellten Endabschnitte des Seiten aufprallträgers 1 dienen der Befestigung an der Kraft fahrzeugtür. The end portions of the side impact beam 1 , not shown, are used for attachment to the vehicle door.

Das M-förmige Hohlprofil 2 weist einen U-förmig längska nalisierten Steg 3 auf. Der Boden 4 des Stegs 3 erstreckt sich in einer zur Belastungsrichtung BR parallelen Ebene. Die Übergänge 5 von dem Boden 4 auf die seitlichen quer zur Belastungsrichtung BR in vertikalen Ebenen verlaufen den Flansche 6 sind gerundet.The M-shaped hollow profile 2 has a U-shaped longitudinal channel 3 . The bottom 4 of the web 3 extends in a plane parallel to the loading direction BR. The transitions 5 from the bottom 4 to the lateral transverse to the loading direction BR in vertical planes, the flanges 6 are rounded.

Desweiteren ist zu sehen, daß die freien Längskanten 7 der Flansche 6 in Richtung auf die vertikale Mittel längsebene MLE des Hohlprofils 2 bogenförmig eingezogen sind. Die Stirnflächen 8 der Längskanten 7 liegen sich einander gegenüber.Furthermore, it can be seen that the free longitudinal edges 7 of the flanges 6 are drawn in in an arc shape in the direction of the vertical central longitudinal plane MLE of the hollow profile 2 . The end faces 8 of the longitudinal edges 7 lie opposite one another.

Im mittleren Längenbereich ist das Hohlprofil 2 mit einem Versteifungselement 9 aus einem gebogenen Stahlblech streifen versehen. Das Versteifungselement 9 stützt sich mit seinem Firstbereich 10 an der Unterseite des Bodens 4 ab und mit seinen Längskanten 11 innenseitig der Flansche 6 in der Nähe der gekrümmten Längskanten 7. Es ist in ge eigneter Weise durch Schweißung mit dem Hohlprofil 2 ver bunden. Die Wanddicke des Versteifungselements 9 ist im Falle der Ausführungsform der Fig. 2 gleichmäßig über die gesamte Länge ausgebildet.In the middle length range, the hollow profile 2 is provided with a stiffening element 9 made of a bent steel sheet. The stiffening element 9 is supported with its ridge region 10 on the underside of the base 4 and with its longitudinal edges 11 on the inside of the flanges 6 in the vicinity of the curved longitudinal edges 7 . It is in a suitable manner by welding with the hollow profile 2 a related party. The wall thickness of the stiffening element 9 is formed uniformly over the entire length in the case of the embodiment of FIG. 2.

Die Fig. 3 und 4 zeigen eine Ausführungsform, bei wel cher das Versteifungselement 9′ im mittleren Bereich 12 eine größere Wanddicke hat als in den Endabschnitten 13. Hiermit läßt sich unter Berücksichtigung des Biegemomen tenverlaufs ein Träger gleicher Festigkeit gestalten. An sonsten entspricht die Ausbildung sowohl des Verstei fungselements 9′ als auch des Hohlprofils 2 derjenigen der Fig. 1 und 2, so daß auf eine nochmalige Erläute rung verzichtet werden kann. FIGS. 3 and 4 show an embodiment in wel cher the stiffening member 9 'in the central region 12 has a greater wall thickness than in the end sections. 13 This allows a carrier of the same strength to be designed taking into account the bending moment curve. Otherwise, the formation of both the reinforcement element 9 'and the hollow profile 2 corresponds to that of FIGS . 1 and 2, so that a repeated explanation can be dispensed with.

BezugszeichenaufstellungList of reference symbols

1 Seitenaufprallträger
2 Hohlprofil
3 Steg v. 2
4 Boden v. 3
5 Übergänge
6 Flansche
7 Längskanten v. 6
8 Stirnflächen v. 7
9 Versteifungselement
9′ Versteifungselement
10 Firstbereich v. 9
11 Längskanten v. 9
12 mittlerer Bereich v. 9′
13 Endabschnitte v. 9′
BR Belastungsrichtung
MLE Mittellängsebene 1 side impact beam
2 hollow profile
3 footbridge 2nd
4 floor v. 3rd
5 transitions
6 flanges
7 longitudinal edges from 6
8 end faces from 7
9 stiffening element
9 ′ stiffening element
10 ridge area from 9
11 longitudinal edges of 9
12 middle area v. 9 ′
13 end sections of 9 ′
BR load direction
MLE median longitudinal plane

Claims

1.Side impact beam in lightweight construction as part of a motor vehicle door, in particular a passenger car of the small car class, which consists at least over a substantial part of its length of a hollow profile ( 2 ) made of steel and in the middle length range, by an integrated within the hollow profile ( 2 ), made of a sheet steel strip stiffening element ( 9 , 9 '), a higher bending resistance than in the attachment to the motor vehicle door end sections, characterized in that the open, formed from a sheet steel hollow profile ( 2 ) has an M-shaped cross section has, which consists of a U-shaped longitudinally channeled, parallel to the loading direction (BR) arranged web ( 3 ) with rounded transitions ( 5 ) and adjoining, transverse to the web ( 3 ) flanges ( 6 ), the longitudinal edges of which ( 7 ) in the direction of the vertical vertical longitudinal plane (MLE) of the hollow profile ( 2 ) are retracted in an arc and their faces ( 8 ) face each other, the steel sheet strip (stiffening element ( 9 , 9 ')) being bent so that it is on the one hand on the floor running in the plane parallel to the direction of loading (BR) ( 4 ) of the web ( 3 ) and on the other hand on the flanges ( 6 ) in the vicinity of their curved longitudinal edges ( 7 ).

2. Side impact beam according to claim 1, characterized in that the stiffening element ( 9 ') in the central length region ( 12 ) is thicker than in the end regions ( 13 ).

3. Side impact beam according to claim 1 or 2, characterized in that the stiffening element ( 9 , 9 ') is welded into the hollow profile ( 2 ).

4. Side impact beam according to one of claims 1 to 3, characterized in that the hollow profile ( 2 ) and / or the Versteifungsele element ( 9 , 9 ') are cold-formed from a micro-alloyed high-strength steel sheet.