DE4340347A1 - Träger für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Träger für Kraft­ fahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Im modernen Fahrzeugbau werden meist vordere Längsträ­ ger eingesetzt, die sich bei einem Frontaufprall unter Faltenbildung verformen und darüber einen Teil der Aufprallenergie umwandeln. Dafür hat sich der Begriff "Faltbeulen" eingebürgert.

Zur Energieumwandlung ist es auch bekannt, keramische Hohlkörper, beispielsweise Aluminiumoxid-Kügelchen zu verwenden. Diese lassen sich kostengünstig über Blasdü­ sen, durch die eine keramische Suspension mit leichtem Überdruck geblasen wird, herstellen. Die dabei entste­ henden Blasen werden durch einen Querstrom davongetra­ gen und in einem warmen Gegenluftstrom getrocknet. In einem anschließenden Sinterprozeß erhalten die Kugeln ihre endgültige Form und Festigkeit. Durch elektroni­ sche Prozeßüberwachung und Flotationsverfahren werden eine sehr enge Größenverteilung und fehlerfreie Kugeln gewährleistet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln das Energieaufnahmevermögen von durch Faltbeu­ len verformbaren Trägern von Kraftfahrzeugen zu erhö­ hen.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Durch die an der Innenwandung des Trägers ange­ ordneten keramischen Hohlkörper läßt sich ein sehr definiertes Faltbeulen erreichen. Durch die Erhöhung der Wandreibung bei festgelegter Nachgiebigkeit ergibt sich eine feinere Ausbildung der Falten auf einem höhe­ ren Kraftniveau. Damit läßt sich bei vorgegebener Bau­ länge eine höhere Energieaufnahme realisieren.

Es ist jedoch nicht nur das höhere, durch kleinere Fal­ ten bedingte Energieaufnahmevermögen, das den Einsatz der keramischen Hohlkörper besonders vorteilhaft macht. Es ist darüber hinaus auch möglich, durch die Auswahl der keramischen Hohlkörper ein abgestimmtes Verfor­ mungsverhalten entsprechend gefüllter Träger zu erhal­ ten. Allgemein bedeutet der Einsatz großer und/oder dünnwandiger Hohlkörper einen größeren Weg, während kleinere und/oder dickwandigere Hohlkörper ein höheres Kraftaufnahmevermögen erlauben. Übertragen auf das Faltbeulen bedeuten große Kugeln relativ viel Weg und große Falten, während sich die Verhältnisse bei kleinen Kugeln umgekehrt zeigen.

Um über die Verformungslänge des Trägers eine bestimmte Kennung zu erhalten, können in Kraftrichtung nacheinan­ der mindestens zwei Lagen Hohlkörper angeordnet sein, wobei sich die Hohlkörper jeder Lage durch ihren Durch­ messer und/oder ihre Wandstärke unterscheiden.

In Verbindung mit vorderen Längsträgern eines Kraft­ fahrzeuges ist es zweckmäßig, durch die Verwendung entsprechender keramischer Hohlkörper im vorderen End­ bereich des Trägers ein hohes Kraftaufnahmevermögen bei relativ kurzem Weg anzustreben. Bei einem Frontaufprall nehmen die Insassen etwa während der ersten 30 ms nicht an der Verzögerung teil. Während dieser Zeit kann durch die vorbeschriebene Ausgestaltung maximal viel Energie umgewandelt werden. Für den weiteren Bewegungsablauf können die Längsträger durch entsprechende Wahl der keramischen Hohlkörper so ausgelegt sein, daß sich eine für die Insassen noch erträgliche Verzögerung ergibt.

Neben der vollständigen Füllung des Trägers kann es auch vorteilhaft sein, wenn der Träger einen Kern aus energieabsorbierendem Schaum aufweist und der Raum zwischen dem Schaum und der Innenwandung des Trägers mit keramischen Hohlkörpern gefüllt ist. Die zwischen dem Kern aus Schaum und der Innenwandung des Trägers vorhandenen Keramikkugeln erzwingen eine feinere Aus­ bildung der Falten und erhöhen dadurch die Energieab­ sorption. Einem derart ausgestalteten Träger kann auch ein Bereich vorgeschaltet sein, der ausschließlich Keramikkugeln aufnimmt.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend näher be­ schrieben. Es zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch den Endbereich eines symme­ trisch aufgebauten Trägers nach einer Kraftein­ wirkung und

Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel anhand einer ähnlichen Schnittdarstellung.

Die Fig. 1 und 2 zeigen jeweils den vorderen Endbereich eines Trägers 3 bzw. 5 nach einer Belastung vorbestimm­ ter Größenordnung. Da die Träger 3 und 5 symmetrisch aufgebaut sind, ist jeweils nur eine Hälfte darge­ stellt. Die Träger können beispielsweise die vorderen Längsträger für ein Kraftfahrzeug bilden.

Der in Fig. 1 dargestellte Träger 3 bildet in seiner Ausgangslage ein durch einen Deckel 7 verschlossenes zylindrisches Rohrstück. Der umschlossene Hohlraum wird durch keramische Hohlkörper 9, beispielsweise Alumi­ niumoxid-Kügelchen, ausgefüllt. Wird der Träger 3 in axialer Richtung mit einer Kraft vorbestimmter Größe beaufschlagt, dann wird er unter Bildung von Falten 11 verformt, wie dies aus der Zeichnung ersichtlich ist. Durch die keramischen Hohlkörper 9 wird die Größe der Falten 11 mitbestimmt. Die Füllung mit den keramischen Hohlkörpern 9 gewährleistet darüber hinaus ein höheres Energieaufnahmevermögen.

Fig. 2 zeigt einen Träger 5, ebenfalls nach einer ent­ sprechend hohen Krafteinwirkung. Der Träger 5 kann beispielsweise durch ein Profilrohr oder durch Blech­ preßteile zusammengesetzt sein, so wie dies im Fahr­ zeugbau üblich ist.

Der Träger 5 ist mit einem Kern aus energieabsorbieren­ dem Schaum 13 versehen. Zwischen dem Schaum 13 und der Innenwandung 15 des Trägers 5 sind keramische Hohlkör­ per 17 angeordnet. Im Gegensatz zu dem Ausführungsbei­ spiel nach Fig. 1 handelt es sich jedoch um solche mit kleinerem Durchmesser. Durch die kleineren keramischen Hohlkörper 17 lassen sich viel kleinere Falten 19 auf höherem Kraftniveau erzeugen, als dies ohne Verwendung keramischer Hohlkörper oder mit relativ großen kerami­ schen Hohlkörpern der Fall ist. Die relativ großen keramischen Hohlkörper ermöglichen einen relativ hohen Weg und die Bildung größerer Falten.

Somit kann durch den Einsatz verschieden großer und/ oder verschiedene Wandstärken aufweisender Hohlkörper die Kennung des Trägers gezielt beeinflußt werden. Die­ se Erkenntnis ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 angewandt. Dort schließt sich an den Bereich mit relativ kleinen keramischen Hohlkörpern 17 in Kraft­ richtung nach hinten ein Bereich an, der mit größeren keramischen Hohlkörpern 21, die größere Falten 23 er­ zeugen, an. Bei der Verformung des Trägers 5 werden die keramischen Hohlkörper - beispielsweise Aluminiumoxid- Hohlkugeln - nach und nach zerstört und eine entspre­ chende Gegenkraft aufgebaut. Diese definierte Nachgie­ bigkeit in Verbindung mit der unterschiedlich hohen Wandreibung ist verantwortlich für die Größe der Fal­ ten.

Der Träger 5 ist in seinem vorderen Endbereich schließ­ lich noch mit einem Stoßpolster versehen, welches sich über den gesamten Querschnitt, also auch über den Kern aus energieabsorbierendem Schaum 13 hinweg, erstreckt. Diese Stoßpolster, ebenfalls gefüllt mit keramischen Hohlkörpern 25 bestimmt das Anfangsverhalten des Trä­ gers 5 bei seiner Verformung.

Claims (4)

1. Träger für Kraftfahrzeuge, welcher sich bei Kraftbe­ aufschlagung in Richtung seiner Erstreckung unter gezielter Faltenbildung verformt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Träger (3, 5) wenigstens teilweise mit einer Vielzahl an seiner Innenwandung anliegen­ der keramischer Hohlkörper (9, 17, 21) gefüllt ist.

2. Träger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Kern aus energieabsorbierendem Schaum (13) aufweist und der Raum zwischen dem Schaum (13) und der Innenwandung des Trägers (5) mit keramischen Hohlkörpern (17, 21) gefüllt ist.

3. Träger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß in Kraftrichtung nacheinander mindestens zwei Lagen Hohlkörper (17, 21) angeordnet sind, wobei sich die Hohlkörper (17, 21) jeder Lage durch ihren Durchmesser und/oder ihre Wandstärke unter­ scheiden.

4. Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Endbereich des Trägers (5) mit keramischen Hohlkörpern (25) gefüllt ist und sich daran ein Kern aus energieabsorbierendem Schaum (13) anschließt.