DE102013103719B4 - Supporting structure of a motor vehicle and use of a supporting structure - Google Patents

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Abstract

Tragstruktur eines Kraftfahrzeuges, mit:einem Biegeträger (10), welcher über ein Fügeelement (14) an einem Fügepartner (12a; 12b) formschlüssig befestigt ist, wobei der Biegeträger (10) einen ersten Werkstoff aufweist und benachbart zu dem Fügeelement (14) in entgegengesetzter Richtung zu der im Falle eines Aufpralls auf den Biegeträger (10) wirkenden Zugkraft (Fz) einen Öffnungsbereich (20) aufweist, in welchem ein zweiter Werkstoff mit einer höheren Duktilität als der erste Werkstoff derart vorgesehen ist, dass bei Einwirkung der Zugkraft (Fz) auf den Biegeträger (10) im Falle eines Aufpralls der zweite Werkstoff durch das Fügeelement (14) zur Aufnahme von Verformungsenergie komprimierbar ist.Supporting structure of a motor vehicle, with:a bending beam (10) which is positively secured to a joining partner (12a; 12b) via a joining element (14), wherein the bending beam (10) comprises a first material and, adjacent to the joining element (14), in the opposite direction to the tensile force (Fz) acting on the bending beam (10) in the event of an impact, has an opening region (20) in which a second material with a higher ductility than the first material is provided such that when the tensile force (Fz) acts on the bending beam (10) in the event of an impact, the second material can be compressed by the joining element (14) to absorb deformation energy.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tragstruktur eines Kraftfahrzeuges mit einem Biegeträger, welcher über ein Fügeelement an einem Fügepartner formschlüssig befestigt ist. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine Verwendung einer Tragstruktur.The present invention relates to a support structure of a motor vehicle with a bending beam which is positively secured to a joining partner via a joining element. Furthermore, the present invention relates to a use of a support structure.

Aus der Praxis ist es seit geraumer Zeit bekannt, im Falle eines Crashereignisses stoßbelastete Bauteile der Karosserie eines Kraftfahrzeuges, wie beispielsweise äußere Längsträger, vordere und hintere Stoßfängerquerträger, Karosseriesäulen und dergleichen, aufprallenergieabsorbierend auszubilden.It has been known in practice for some time that in the event of a crash, impact-loaded components of the body of a motor vehicle, such as outer longitudinal members, front and rear bumper cross members, body pillars and the like, can be designed to absorb impact energy.

Beispielsweise ist aus der EP 0 266 084 A2 ein stoßabsorbierendes kastenförmiges Hohlprofil für eine Kraftfahrzeugkarosserie bekannt, dessen parallel zur Belastungsrichtung angeordnete Profilwandungen durch eine Wellenstruktur gebildet sind, wobei die Wellen besagter Wellenstruktur in der Ebene der jeweiligen Profilwandung sich linear in Belastungsrichtung erstrecken.For example, the EP 0 266 084 A2 A shock-absorbing box-shaped hollow profile for a motor vehicle body is known, the profile walls of which are arranged parallel to the loading direction and are formed by a wave structure, wherein the waves of said wave structure extend linearly in the loading direction in the plane of the respective profile wall.

Ferner besteht ein Trend zur Erhöhung der Leichtbaugüte der Rohbaustruktur durch den Einsatz von hochfesten Stählen und/oder Leichtbaumaterialien, wie Leichtmetallen, Kohlefaserverbundwerkstoffen, Kunststoffen u.a., welche allerdings gegenüber konventionellen Stahlblechwerkstoffen eine geringere Duktilität aufweisen. In der Praxis hat sich herausgestellt, dass derartige Träger, insbesondere Biegeträger, die ihrerseits aus Werkstoffen geringer Duktilität bestehen, nach Erreichen einer bestimmten Belastungsgrenze bzw. eines bestimmten Verformungszustandes abrupt kollabieren, woraus resultiert, dass z.B. bei einem Pfahlaufprall eine zu hohe Eindringtiefe des Pfahls beispielsweise in die Fahrgastzelle zu verzeichnen ist.There is also a trend towards increasing the lightweight quality of the bodyshell structure through the use of high-strength steels and/or lightweight materials such as light metals, carbon fiber composites, plastics, etc., which, however, have lower ductility than conventional sheet steel materials. In practice, it has been found that such beams, particularly bending beams, which in turn consist of materials with low ductility, collapse abruptly after reaching a certain load limit or a certain deformation state, which results in the pile penetrating too deeply into the passenger compartment, for example, in the event of a pole impact.

Die DE 10 2009 024 829 A1 offenbart einen Biegeträger einer Karosseriestruktur eines Kraftfahrzeuges, welcher aus einem Werkstoff geringer Duktilität besteht und durch ein Hohlprofil gebildet ist. Der Biegeträger weist eine Sollbruchstelle auf, die im Falle des Überschreitens einer bestimmten Biegebeanspruchung des Hohlprofils eine kontrollierte Rissinitiierung und/oder eine kontrollierte Rissbildung und/oder einen kontrollierten Rissfortschritt in der Profilwandung gestattet.The EN 10 2009 024 829 A1 discloses a bending beam of a body structure of a motor vehicle, which consists of a material with low ductility and is formed by a hollow profile. The bending beam has a predetermined breaking point, which allows a controlled crack initiation and/or a controlled crack formation and/or a controlled crack propagation in the profile wall if a certain bending stress of the hollow profile is exceeded.

Die DE 198 30 026 A1 offenbart eine Tragstruktur eines Kraftfahrzeuges mit einem Trägerverbund, der bei einem Fahrzeugaufprall zur Aufprallenergieabsorption verformbar ist und mit einem Fahrzeugteil, das an einem Träger des Trägerverbunds mit einem Anschlussteil über eine Trägerverbindung als Schraubverbindung befestigt und bei einem Fahrzeugaufprall verlagerbar ist. Die Trägerverbindung umfasst einen Schraubenbolzen und eine zugeordnete Gewindeplatte dergestalt, dass der Schraubenbolzen formschlüssig durch je eine Durchgangsbohrung im Anschlussteil und in einer Trägerwand bestimmter Wandstärke geführt ist. In der Trägerwand verläuft ausgehend von der Durchgangsbohrung eine Verschiebenut mit reduzierter Trägerwandstärke und einer Breite etwa entsprechend dem Durchmesser des Schraubenbolzens in eine vorgegebene Verlagerungsrichtung des bei einem Fahrzeugaufprall verlagerbaren Fahrzeugteils. Durch eine aufprallbedingte Kraftwirkung auf den Schraubenbolzen wird dieser unter Aufgabe eines Formschlusses und durch Überwindung eines Verbindungsreibschlusses in und entlang der aufreissbaren und durchpflügbaren Verschiebenut zusammen mit dem angeschlossenen Fahrzeugteil geführt und verlagert.The DE 198 30 026 A1 discloses a support structure of a motor vehicle with a support assembly that is deformable to absorb impact energy in the event of a vehicle impact, and with a vehicle part that is attached to a support of the support assembly with a connecting part via a support connection as a screw connection and can be displaced in the event of a vehicle impact. The support connection comprises a screw bolt and an associated threaded plate in such a way that the screw bolt is guided in a form-fitting manner through a through hole in the connecting part and in a support wall of a certain wall thickness. In the support wall, starting from the through hole, a displacement groove with a reduced support wall thickness and a width approximately corresponding to the diameter of the screw bolt runs in a predetermined direction of displacement of the vehicle part that can be displaced in the event of a vehicle impact. Due to an impact-related force acting on the screw bolt, it is guided and displaced together with the connected vehicle part in and along the tearable and plowable displacement groove, giving up a form-fitting connection and overcoming a connection frictional connection.

Die US 3 747 969 A offenbart eine Tragstruktur eines Kraftfahrzeuges mit einer Strebe, welche über ein Fügeelement an einem Fügepartner befestigt ist. In einem Öffnungsbereich befindet sich ein Bauteil, welches etwas dünner als die Strebe ausgebildet ist und somit eine von der Strebe abweichende Duktilität aufweist.The US 3 747 969 A discloses a supporting structure of a motor vehicle with a strut which is attached to a joining partner via a joining element. In an opening area there is a component which is slightly thinner than the strut and thus has a ductility that differs from the strut.

Die DE 27 38 965 A1 beschreibt eine Energieaufnahmevorrichtung mit einem langgestreckten Bauteil, das mit einem Ende so angeordnet ist, dass es einen Stoß aufnimmt, während das gegenüberliegende Ende unter der Einwirkung des Stoßes ungehindert verschiebbar ist, und das mit zwei in Längsrichtung mit Abstand zueinander angeordneten Querstiften und mit zwei Längsschlitzen versehen ist, in denen der dem Außenende des langgestreckten Bauteils benachbarte Stift ungehindert gleiten kann, während der andere Querstift feststehend am Innenende des langgestreckten Bauteils angeordnet ist. Ein orientiertes Elastomer stellt eine Wirkverbindung zwischen den Stiften in einer solchen Weise her, dass es bei Verschiebung des langgestreckten Bauteils unter der Einwirkung eines Stoßes und Aufpralls als Energieverzehrer wirksam ist.The DE 27 38 965 A1 describes an energy absorption device with an elongate component which is arranged at one end in such a way that it absorbs a shock, while the opposite end can be displaced freely under the action of the shock, and which is provided with two transverse pins arranged at a distance from one another in the longitudinal direction and with two longitudinal slots in which the pin adjacent to the outer end of the elongate component can slide freely, while the other transverse pin is arranged fixedly at the inner end of the elongate component. An oriented elastomer creates an operative connection between the pins in such a way that it acts as an energy absorber when the elongate component is displaced under the action of a shock and impact.

Die DE 42 05 032 A1 beschreibt eine Stoßverzehrvorrichtung insbesondere zum Schützen des Rahmens eines Kraftfahrzeuges vor einem anliegenden Stoß. Ein Außenprofilteil, an dem über einen Stoßfänger der aufzufangende Stoß liegt, ist mit dem Rahmen des Kraftfahrzeuges in Stoßrichtung relativ dazu verschiebbar verbunden. Ein Innenprofilteil, das im Außenprofilteil in Stoßrichtung relativ dazu verschiebbar angeordnet ist, ist fest mit dem Kraftfahrzeugrahmen verbunden. Ein Zugbandprofilteil ist im Außenprofilteil angeordnet und an seinem in Stoßrichtung vorderen Ende fest mit dem Außenprofilteil verbunden. Das Zugbandprofilteil ist an seinem in Stoßrichtung hinteren Ende um das Innenprofilteil herumgeführt.The EN 42 05 032 A1 describes a shock absorbing device, in particular for protecting the frame of a motor vehicle from an impact. An outer profile part, on which the impact to be absorbed is applied via a bumper, is connected to the frame of the motor vehicle so that it can be displaced relative to it in the direction of impact. An inner profile part, which is arranged in the outer profile part so that it can be displaced relative to it in the direction of impact, is firmly connected to the motor vehicle frame. A tension band profile part is arranged in the outer profile part and firmly connected to the outer profile part at its front end in the direction of impact. The tension band profile part is connected to its a rear end in the direction of impact around the inner profile part.

Die DE 10 2006 002 750 A1 offenbart ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen, mit einem Chassis und einem Fahrschemel. Der Fahrschemel weist an seinen Tragarmen mehrere Durchgangsöffnungen auf, durch welche jeweils ein Verbindungselement geführt ist, über welches der jeweilige Tragarm des Fahrschemels mit dem Chassis verbunden ist. Ferner ist vorgesehen, dass der im Bereich einer Vorderachse an das Chassis angebundene Fahrschemel in wenigstens einer eine der Durchgangsöffnungen aufweisenden Verbindungszone, in Fahrtrichtung gesehen, vor der Durchgangsöffnung einen Deformationsbereich aufweist, in welchem sich das der jeweiligen Durchgangsöffnung zugeordnete Verbindungselement bei einem Aufprall des Kraftfahrzeuges energieabsorbierend hineinverstellt und dabei den Deformationsbereich verformt.The EN 10 2006 002 750 A1 discloses a motor vehicle, in particular a passenger car, with a chassis and a subframe. The subframe has several through-openings on its support arms, through each of which a connecting element is guided, via which the respective support arm of the subframe is connected to the chassis. It is further provided that the subframe connected to the chassis in the area of a front axle has a deformation region in at least one connection zone having one of the through-openings, viewed in the direction of travel, in front of the through-opening, in which the connecting element assigned to the respective through-opening adjusts itself in an energy-absorbing manner in the event of an impact of the motor vehicle and thereby deforms the deformation region.

Die WO 1999/015364 A2 zeigt einen mehrstufigen Stoßfänger für Kraftfahrzeuge, dessen Montage und Konstruktion eine schrittweise Verformung ermöglicht, die ihrerseits eine größere Sicherheit vor Verletzungen im Falle eines Zusammenstoßes (mit anderen Fahrzeugen, gegen Mauern, Bäume usw.) mit der Front oder mit dem Heck des Fahrzeugs gewährleistet. Der mehrstufige Stoßfänger für Kraftfahrzeuge umfasst in quadratischen Metallprofilen, die an der Fahrzeugstruktur befestigt sind, zwei flexibel angebrachte Gleitführungen, deren Längsbewegung durch einen oder mehrere Anschläge begrenzt ist. The WO1999/015364 A2 shows a multi-stage bumper for motor vehicles, the assembly and construction of which allows for gradual deformation, which in turn ensures greater safety against injuries in the event of a collision (with other vehicles, against walls, trees, etc.) with the front or rear of the vehicle. The multi-stage bumper for motor vehicles comprises, in square metal profiles fixed to the vehicle structure, two flexibly mounted sliding guides, the longitudinal movement of which is limited by one or more stops.

Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Tragstruktur eines Kraftfahrzeuges bereitzustellen.Against this background, it is an object of the present invention to provide an improved supporting structure of a motor vehicle.

Diese Aufgabe wird durch eine Tragstruktur eines Kraftfahrzeuges mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch die Verwendung einer Tragstruktur mit den Merkmalen des Patentanspruchs 14 gelöst.This object is achieved by a supporting structure of a motor vehicle having the features of patent claim 1 and by the use of a supporting structure having the features of patent claim 14.

Die Erfindung schafft demnach eine Tragstruktur eines Kraftfahrzeuges mit einem Biegeträger, welcher über ein Fügeelement an einem Fügepartner formschlüssig befestigt ist, wobei der Biegeträger einem ersten Werkstoff aufweist und benachbart zu dem Fügeelement in entgegengesetzter Richtung zu der im Falle eines Aufpralls auf den Biegeträger wirkenden Zugkraft einen Öffnungsbereich aufweist, in welchem ein zweiter Werkstoff mit einer höheren Duktilität als der erste Werkstoff derart vorgesehen ist, dass bei Einwirkung der Zugkraft auf den Biegeträger im Falle eines Aufpralls der zweite Werkstoff durch das Fügeelement zur Aufnahme von Verformungsenergie komprimierbar ist.The invention accordingly provides a support structure of a motor vehicle with a bending beam which is positively secured to a joining partner via a joining element, wherein the bending beam comprises a first material and has an opening region adjacent to the joining element in the opposite direction to the tensile force acting on the bending beam in the event of an impact, in which opening region a second material with a higher ductility than the first material is provided such that when the tensile force acts on the bending beam in the event of an impact, the second material can be compressed by the joining element to absorb deformation energy.

Obiges Fügekonzept erlaubt somit ein Nachrutschen des Biegeträgers im Crashfall um eine definierbare Länge bei Erreichen eines vorbestimmten Lastniveaus. Der Öffnungsbereich, in welchem der zweite Werkstoff ausgebildet ist, dient somit dem gezielten Energieabbau, um zusätzlichen Verformungsweg in Kraftrichtung zur Verfügung zu stellen.The above joining concept thus allows the bending beam to slip by a definable length in the event of a crash when a predetermined load level is reached. The opening area in which the second material is formed thus serves to specifically dissipate energy in order to provide additional deformation path in the direction of force.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Biegeträger im Falle eines Aufpralls durch die auf ihn wirkende Zugkraft relativ zu dem Fügepartner unter Komprimierung des zweiten Werkstoffs verlagerbar ist. Dies ermöglicht das Nachrutschen des Biegeträgers im Crashfall um eine definierbare Länge bei Erreichen eines vorbestimmten Lastniveaus.Preferably, it is provided that in the event of an impact, the bending beam can be displaced relative to the joining partner by the tensile force acting on it, compressing the second material. This enables the bending beam to slide by a definable length in the event of a crash when a predetermined load level is reached.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass eine Absorptionsfähigkeit einer Aufprallenergie durch den Biegeträger durch eine Werkstoffwahl des zweiten Werkstoffes einstellbar ist.According to a further preferred embodiment, it is provided that an absorption capacity of an impact energy by the bending beam can be adjusted by a material selection of the second material.

Im Falle der Wahl eines verstärkten Werkstoffes ergibt sich so eine höhere Absorptionsfähigkeit der Aufprallenergie durch den zweiten Werkstoff, während bei Auswahl beispielsweise eines nichtverstärkten Werkstoffes die Absorptionsfähigkeit der Aufprallenergie durch den zweiten Werkstoff geringer ist.If a reinforced material is chosen, the second material will have a higher capacity to absorb the impact energy, whereas if, for example, a non-reinforced material is chosen, the second material will have a lower capacity to absorb the impact energy.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass eine Absorptionsfähigkeit einer Aufprallenergie durch den Biegeträger durch eine Geometrie des Öffnungsbereiches, in welchem der zweite Werkstoff angeordnet ist, einstellbar ist. Durch die Geometrie der Öffnung, in welcher der zweite Werkstoff ausgebildet ist, kann somit ein Kraftaufwand zur Bewegung bzw. Verlagerung des Biegeträgers relativ zu dem Fügepartner und somit eine Absorptionsfähigkeit einer Aufprallenergie durch den Biegeträger bestimmt werden. Die Bewegung kann beispielsweise linear oder nicht-linear erfolgen.According to a further preferred embodiment, it is provided that an absorption capacity of an impact energy by the bending beam can be adjusted by a geometry of the opening area in which the second material is arranged. The geometry of the opening in which the second material is formed can thus determine a force required to move or shift the bending beam relative to the joining partner and thus an absorption capacity of an impact energy by the bending beam. The movement can be linear or non-linear, for example.

Vorzugsweise ist ferner vorgesehen, dass das Fügeelement durch eine in dem Biegeträger ausgebildete Durchgangsbohrung und eine in dem Fügepartner ausgebildete Durchgangsbohrung geführt ist. Somit wird eine formschlüssige Verbindung des Biegeträgers mit dem Fügepartner gewährleistet.Preferably, it is further provided that the joining element is guided through a through hole formed in the bending beam and a through hole formed in the joining partner. This ensures a positive connection of the bending beam with the joining partner.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der Öffnungsbereich durch ein sich in Längsrichtung des Biegeträgers erstreckendes Langloch ausgebildet ist, wobei das Langloch rechteckig ausgebildet ist und wobei eine Abmessung des Langlochs in Querrichtung des Biegeträgers im Bereich der Durchgangsbohrung des Biegeträgers einem Durchmesser des Fügeelementes entspricht. Das Langloch ermöglicht vorzugsweise eine geführte, lineare Bewegung. Durch Vorsehen der Abmessung des Langlochs in Querrichtung des Biegeträgers in der Größenordnung des Durchmessers des Fügeelementes kann somit das Fügeelement passgenau in dem Langloch aufgenommen werden. Dies ermöglicht eine geführte, lineare Bewegung des Biegeträgers relativ zu dem Fügepartner.According to a further preferred embodiment, it is provided that the opening area is formed by an elongated hole extending in the longitudinal direction of the bending beam, wherein the elongated hole is rectangular and wherein a dimension of the elongated hole in the transverse direction of the bending beam in the region of the through hole of the bending beam corresponds to a diameter of the joining element. The elongated hole preferably enables a guided, linear movement. By providing the dimensions of the elongated hole in the transverse direction of the bending beam in the order of magnitude of the diameter of the joining element, the joining element can be accommodated precisely in the elongated hole. This enables a guided, linear movement of the bending beam relative to the joining partner.

Vorzugsweise ist ferner vorgesehen, dass der Öffnungsbereich durch ein sich in Längsrichtung des Biegeträgers erstreckendes Langloch ausgebildet ist, wobei das Langloch kegelstumpfförmig ausgebildet ist und wobei eine Abmessung des Langlochs in Querrichtung des Biegeträgers im Bereich der Durchgangsbohrung des Biegeträgers einem Durchmesser des Fügeelementes entspricht und mit zunehmendem Abstand von der Durchgangsbohrung abnimmt. Somit kann eine nicht-lineare, insbesondere sich verlangsamende, Verlagerung des Biegeträgers relativ zu dem Fügepartner bei einer aufprallbedingten Krafteinwirkung auf den Biegeträger ermöglicht werden. Aufgrund dessen, dass die Abmessung des Langlochs in Querrichtung des Biegeträgers in dem zur Durchgangsbohrung distalen Bereich eine geringere Abmessung als der Durchmesser des Fügeelementes aufweist, kommt es bei dem Verlagern des Biegeträgers relativ zu dem Fügepartner zu einem definierten Einreißen des ersten Werkstoffs des Biegeträgers in dem distalen Bereich des Langlochs.Preferably, it is further provided that the opening area is formed by an elongated hole extending in the longitudinal direction of the bending beam, wherein the elongated hole is frustoconical and wherein a dimension of the elongated hole in the transverse direction of the bending beam in the region of the through-hole of the bending beam corresponds to a diameter of the joining element and decreases with increasing distance from the through-hole. This makes it possible to achieve a non-linear, in particular slowing, displacement of the bending beam relative to the joining partner in the event of an impact-related force acting on the bending beam. Due to the fact that the dimension of the elongated hole in the transverse direction of the bending beam in the region distal to the through-hole has a smaller dimension than the diameter of the joining element, a defined tearing of the first material of the bending beam in the distal region of the elongated hole occurs when the bending beam is displaced relative to the joining partner.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Biegeträger mittels einer sekundären, stoffschlüssigen Verbindung an dem Fügepartner befestigt ist. Durch die stoffschlüssige Verbindung muss zum Ermöglichen einer Verlagerung des Biegeträgers relativ zu dem Fügepartner zunächst eine Scherkraft überwunden werden. Dies wirkt ebenfalls als Überlastsicherung des Biegeträgers, um ein ungewolltes Versagen bei zu großer Krafteinwirkung zu vermeiden.According to a further preferred embodiment, it is provided that the bending beam is attached to the joining partner by means of a secondary, material-locking connection. The material-locking connection must first overcome a shear force in order to enable the bending beam to be displaced relative to the joining partner. This also acts as an overload protection for the bending beam in order to avoid unwanted failure if too much force is applied.

Vorzugsweise ist ferner vorgesehen, dass der Biegeträger durch ein geschlossenes oder offenes Hohlprofil ausgebildet ist. Dies gewährleistet eine optimale Aufprallenergieabsorption bei geringem Bauteilgewicht.Preferably, the bending beam is formed by a closed or open hollow profile. This ensures optimal impact energy absorption with a low component weight.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das Fügeelement durch ein Niet-, Schraub- oder Bolzenelement ausgebildet ist. So kann je nach Erfordernis bzw. Einbaulage ein geeignetes Fügeelement vorgesehen werden.According to a further preferred embodiment, the joining element is formed by a rivet, screw or bolt element. In this way, a suitable joining element can be provided depending on the requirement or installation position.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der erste Werkstoff des Biegeträgers aus einem endlosfaserverstärkten Kunststoff und der zweite Werkstoff des Biegeträgers aus einem kurzfaserverstärkten oder nicht verstärkten Kunststoff ausgebildet ist. Das Ausbilden des ersten Werkstoffs aus dem endlosfaserverstärkten Kunststoff ermöglicht das Ausbilden des Biegeträgers aus einem hochfesten Material. Das Ausbilden des zweiten Werkstoffs des Biegeträgers aus dem kurzfaserverstärkten oder nicht verstärkten Kunststoff ermöglicht das Vorsehen des zweiten Werkstoffs aus einem Material mit erhöhter Duktilität.According to a further preferred embodiment, it is provided that the first material of the bending beam is made of a continuous fiber-reinforced plastic and the second material of the bending beam is made of a short fiber-reinforced or non-reinforced plastic. Forming the first material from the continuous fiber-reinforced plastic enables the bending beam to be made of a high-strength material. Forming the second material of the bending beam from the short fiber-reinforced or non-reinforced plastic enables the second material to be made of a material with increased ductility.

Vorzugsweise ist ferner vorgesehen, dass der Fügepartner aus einem metallischen Werkstoff oder einem endlosfaserverstärkten Kunststoff ausgebildet ist. Der Fügepartner ist somit aus einem hochfesten Material ausbildbar.Preferably, it is further provided that the joining partner is made of a metallic material or a continuous fiber-reinforced plastic. The joining partner can thus be made of a high-strength material.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Biegeträger über ein erstes Fügeelement an einem ersten Fügepartner und über ein zweites Fügeelement an einem zweiten Fügepartner befestigt ist. Somit kann sowohl über das erste Fügeelement und das zweite Fügeelement Aufprallenergie aufgenommen werden.According to a further preferred embodiment, it is provided that the bending beam is fastened to a first joining partner via a first joining element and to a second joining partner via a second joining element. Impact energy can thus be absorbed via both the first joining element and the second joining element.

Gemäß einem weiteren bevorzugtem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Tragstruktur zur wenigstens abschnittsweisen Ausbildung einer Rahmenstruktur, eines Schwellers, eines Türbrüstungsträgers, eines Säulenelementes, eines Stoßfängers, insbesondere Stoßfängerquerträgers, und/oder eines jeglichen anderen denkbaren Trägers einer Karosseriestruktur eines Kraftfahrzeuges verwendet wird. Die Tragstruktur ist somit vielseitig einsetzbar.According to a further preferred embodiment, it is provided that the support structure is used for at least partially forming a frame structure, a sill, a door sill support, a pillar element, a bumper, in particular a bumper cross member, and/or any other conceivable support of a body structure of a motor vehicle. The support structure can therefore be used in a variety of ways.

Der zweite Werkstoff kann zudem elektrochemisch isolierend wirken. Dadurch wird eine mögliche Kontaktkorrosion an der Fügestelle verhindert.The second material can also have an electrochemically insulating effect. This prevents possible contact corrosion at the joint.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren der Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are illustrated in the figures of the drawings and explained in more detail in the following description.

Es illustrieren:

  • 1 eine schematische Darstellung einer Tragstruktur eines Kraftfahrzeuges gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel;
  • 2 eine Querschnittsansicht der in 1 gezeigten Tragstruktur des Kraftfa h rze uges;
  • 3 eine Längsschnittansicht der Tragstruktur des Kraftfahrzeuges gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel;
  • 4a eine Draufsicht der Tragstruktur des Kraftfahrzeuges in einem Ursprungszustand gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel;
  • 4b eine Draufsicht der Tragstruktur des Kraftfahrzeuges in einer distalen Endposition eines Biegeträgers gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel;
  • 5 eine Längsschnittansicht der Tragstruktur des Kraftfahrzeuges gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel;
  • 6 eine Draufsicht der Tragstruktur des Kraftfahrzeuges gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel; und
  • 7 eine Querschnittsansicht der Tragstruktur des Kraftfahrzeuges gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel.
It illustrates:
  • 1 a schematic representation of a supporting structure of a motor vehicle according to a preferred embodiment;
  • 2 a cross-sectional view of the 1 shown supporting structure of the motor vehicle;
  • 3 a longitudinal sectional view of the supporting structure of the motor vehicle according to a further preferred embodiment;
  • 4a a plan view of the support structure of the motor vehicle in an original state according to a further preferred embodiment;
  • 4b a plan view of the support structure of the motor vehicle in a distal end position of a bending beam according to a further preferred embodiment;
  • 5 a longitudinal sectional view of the supporting structure of the motor vehicle according to a further preferred embodiment;
  • 6 a plan view of the supporting structure of the motor vehicle according to another preferred embodiment; and
  • 7 a cross-sectional view of the supporting structure of the motor vehicle according to a further preferred embodiment.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Tragstruktur eines Kraftfahrzeuges gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel. In 1 ist eine Tragstruktur 1 eines Kraftfahrzeuges gezeigt. Die Tragstruktur 1 weist einen Biegeträger 10 und zwei Fügepartner 12a, 12b auf. Der Biegeträger 10 ist durch ein Längsprofil ausgebildet. Der Biegeträger 10 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einem endlosfaserverstärkten Kunststoff ausgebildet. Als Faserwerkstoff des Biegeträgers 10 sind z.B. Glas-, Aramid- oder Kohlefasern verwendbar. Als Matrixwerkstoff sind z.B. PA6, PA6.6, PP, EP oder PU verwendbar. 1 shows a schematic representation of a supporting structure of a motor vehicle according to a preferred embodiment. In 1 a support structure 1 of a motor vehicle is shown. The support structure 1 has a bending beam 10 and two joining partners 12a, 12b. The bending beam 10 is formed by a longitudinal profile. In the present embodiment, the bending beam 10 is made of a continuous fiber-reinforced plastic. For example, glass, aramid or carbon fibers can be used as the fiber material of the bending beam 10. For example, PA6, PA6.6, PP, EP or PU can be used as the matrix material.

Der Biegeträger 10 ist an den Fügepartnern 12a, 12b über ein, dem jeweiligen Fügepartner 12a, 12b zugeordnetes (in 1 nicht gezeigtes) Fügeelement befestigt. Der Biegeträger 10 ist an den jeweiligen Fügepartnern 12a, 12b jeweils an einer Fügestelle 24a, 24b befestigt. Bei einem Fahrzeugaufprall dient die Tragstruktur 1 zur Aufprallenergieabsorption. Eine durch den Aufprall bedingte Kraft F wirkt im vorliegenden Ausführungsbeispiel senkrecht zu einer Längs-Querebene des Biegeträgers 10. Dies verursacht ein Durchbiegen des Biegeträgers 10, was eine Dehnung des Biegeträgers 10 zur Folge hat.The bending beam 10 is connected to the joining partners 12a, 12b via a (in 1 not shown) joining element. The bending beam 10 is fastened to the respective joining partners 12a, 12b at a joint 24a, 24b. In the event of a vehicle impact, the support structure 1 serves to absorb impact energy. In the present embodiment, a force F caused by the impact acts perpendicular to a longitudinal transverse plane of the bending beam 10. This causes the bending beam 10 to bend, which results in the bending beam 10 being stretched.

2 zeigt eine Querschnittsansicht der in 1 gezeigten Tragstruktur des Kraftfahrzeuges. Der Biegeträger 10 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein offenes Hohlprofil auf. Dies gewährleistet eine optimale Aufprallenergieabsorption des Biegeträgers 10 im Crashfall. 2 shows a cross-sectional view of the 1 shown supporting structure of the motor vehicle. In the present embodiment, the bending beam 10 has an open hollow profile. This ensures optimal impact energy absorption of the bending beam 10 in the event of a crash.

In 3 ist die Tragstruktur 1 in einer Längsschnittansicht gezeigt. Die Tragstruktur 1 weist den Biegeträger 10 auf, welcher bei einem Fahrzeugaufprall zur Aufprallenergieabsorption zumindest teilweise verformbar ist. Der Biegeträger 10 ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel im Wesentlichen aus einem ersten Werkstoff ausgebildet, wobei der Biegeträger 10 einen Öffnungsbereich 20 aufweist, in welcher ein zweiter Werkstoff ausgebildet ist. Der Biegeträger 10 ist mit dem Fügepartner 12b über ein Fügeelement 14 verbunden. Das Fügeelement 14 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Nietelement ausgebildet. Alternativ kann das Fügeelement 14 ebenfalls durch ein Schraub- oder Bolzenelement ausgebildet sein. Das Fügeelement 14 ist durch eine Durchgangsbohrung 15 geführt, welche durch den Biegeträger 10 und den Fügepartner 12b verläuft. Durch die Nietverbindung ist der Biegeträger 10 mit dem Fügepartner 12b formschlüssig verbunden. Der Öffnungsbereich 20 schließt sich benachbart zu der Durchgangsbohrung 15 des Biegeträgers 10 an die Durchgangsbohrung 15 an.In 3 the support structure 1 is shown in a longitudinal sectional view. The support structure 1 has the bending beam 10, which is at least partially deformable in the event of a vehicle impact to absorb impact energy. According to the present exemplary embodiment, the bending beam 10 is essentially made of a first material, wherein the bending beam 10 has an opening region 20 in which a second material is formed. The bending beam 10 is connected to the joining partner 12b via a joining element 14. In the present exemplary embodiment, the joining element 14 is designed as a rivet element. Alternatively, the joining element 14 can also be designed as a screw or bolt element. The joining element 14 is guided through a through hole 15, which runs through the bending beam 10 and the joining partner 12b. The rivet connection connects the bending beam 10 to the joining partner 12b in a form-fitting manner. The opening region 20 adjoins the through hole 15 of the bending beam 10 adjacent to the through hole 15.

Der Biegeträger 10 ist des Weiteren mittels einer sekundären, stoffschlüssigen Verbindung 22 an dem Fügepartner 12b befestigt. Die stoffschlüssige Verbindung 22 ist zwischen dem Biegeträger 10 und dem Fügepartner 12b ausgebildet und verbindet den Biegepartner 10 mit dem Fügepartner 12b stoffschlüssig.The bending beam 10 is further fastened to the joining partner 12b by means of a secondary, material-locking connection 22. The material-locking connection 22 is formed between the bending beam 10 and the joining partner 12b and connects the bending partner 10 to the joining partner 12b in a material-locking manner.

Der in dem Öffnungsbereich 20 des Biegeträgers 10 ausgebildete zweite Werkstoff weist im Vergleich zu dem ersten Werkstoff des Biegeträgers 10 eine erhöhte Duktilität auf. Der zweite Werkstoff ist hierbei in dem Öffnungsbereich 20 in Form eines (in 3 nicht gezeigten) Langlochs in den ersten Werkstoff des Biegeträgers 10 eingebettet. Vorzugsweise füllt der zweite Werkstoff den Öffnungsbereich 20 aus und schließt bündig mit einer Oberfläche des Biegeträgers 10 ab.The second material formed in the opening area 20 of the bending beam 10 has an increased ductility compared to the first material of the bending beam 10. The second material is formed in the opening area 20 in the form of a (in 3 not shown) elongated hole in the first material of the bending beam 10. Preferably, the second material fills the opening area 20 and is flush with a surface of the bending beam 10.

Als Faserwerkstoff des zweiten Werkstoffes des Biegeträgers 10 sind z.B. Glas-, Aramid- oder Kohlefasern verwendbar. Als Matrixwerkstoff sind z.B. PA6, PA6.6, PP, EP, PU oder Elastomer verwendbar.Glass, aramid or carbon fibers can be used as the fiber material of the second material of the bending beam 10. PA6, PA6.6, PP, EP, PU or elastomer can be used as the matrix material.

Eine aufprallbedingte Krafteinwirkung Fz, welche auf den Biegeträger in Längsrichtung des Biegeträgers 10 wirkt, hat demnach zur Folge, dass der zweite Werkstoff als eine Überlastsicherung wirkt, welche ein ungewolltes Versagen des Biegeträgers 10 durch Verlagern des Biegeträgers 10 relativ zu dem Fügepartner 12b entlang einer Länge des Öffnungsbereiches 20, in welchem der zweite Werkstoff ausgebildet ist, vermeidet. Der zweite Werkstoff wird bei der Verlagerung des Biegeträgers 10 relativ zu dem Fügepartner 12b durch das Fügeelement 14 komprimiert, um zusätzlichen Verformungsweg in Kraftrichtung zur Verfügung zu stellen.An impact-related force F z acting on the bending beam in the longitudinal direction of the bending beam 10 therefore results in the second material acting as an overload protection device, which prevents an unwanted failure of the bending beam 10 by displacing the bending beam 10 relative to the joining partner 12b along a length of the opening region 20 in which the second material is formed. When the bending beam 10 is displaced relative to the joining partner 12b, the second material is compressed by the joining element 14 in order to provide additional deformation path in the direction of the force.

4a zeigt eine Draufsicht der Tragstruktur des Kraftfahrzeuges in einem Ursprungszustand gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel. Die Tragstruktur 1 ist in 4a in einem Ursprungszustand gezeigt. Das Fügeelement 14 ist in dem Öffnungsbereich 20, in welchem der zweite Werkstoff ausgebildet ist, im Ursprungszustand gezeigt. Der zweite Werkstoff ist in dem Öffnungsbereich 20 unkomprimiert ausgebildet. 4a shows a plan view of the support structure of the motor vehicle in an original state according to another preferred embodiment. The support structure 1 is in 4a in an original state. The joining element 14 is in the opening area 20, in which the second material is formed, in the original state shown. The second material is uncompressed in the opening region 20.

Der Öffnungsbereich 20 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel in Form eines im Wesentlichen rechteckig ausgebildeten Langlochs ausgebildet. Der Öffnungsbereich 20, in welchem der zweite Werkstoff ausgebildet ist, erstreckt sich in Längsrichtung des Biegeträgers 10. Eine Abmessung des Langlochs in Querrichtung des Biegeträgers 10 entspricht im Bereich der Durchgangsbohrung im Wesentlichen einem Durchmesser des Fügeelementes. Dies ermöglicht eine geführte, lineare Bewegung des Biegeträgers 10 relativ zu dem Fügepartner 12b. Das Langloch kann alternativ beispielsweise auch kegelstumpfförmig oder dergleichen ausgebildet sein.In the present embodiment, the opening area 20 is designed in the form of a substantially rectangular elongated hole. The opening area 20, in which the second material is formed, extends in the longitudinal direction of the bending beam 10. A dimension of the elongated hole in the transverse direction of the bending beam 10 corresponds essentially to a diameter of the joining element in the area of the through hole. This enables a guided, linear movement of the bending beam 10 relative to the joining partner 12b. Alternatively, the elongated hole can also be designed, for example, in the shape of a truncated cone or the like.

4b zeigt eine Draufsicht der Tragstruktur des Kraftfahrzeuges in einer distalen Endposition eines Biegeträgers gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel. In 4b ist die Tragstruktur 1 in einem ausgedehnten bzw. axial verlagerten Zustand gezeigt. 4b shows a plan view of the support structure of the motor vehicle in a distal end position of a bending beam according to another preferred embodiment. In 4b the supporting structure 1 is shown in an extended or axially displaced state.

Das Fügeelement 14 wird infolge der aufprallbedingten Krafteinwirkung relativ zu dem Fügepartner 12b verlagert und ist daraufhin an einem gegenüberliegenden Endabschnitt des Öffnungsbereiches 20 angeordnet. Der zweite Werkstoff ist durch die aufprallbedingte Krafteinwirkung durch das Fügeelement 14 komprimiert.The joining element 14 is displaced relative to the joining partner 12b as a result of the impact-related force and is then arranged at an opposite end section of the opening region 20. The second material is compressed by the joining element 14 due to the impact-related force.

Die Verlagerung des Biegeträgers 10 relativ zu dem Fügepartner 12b, insbesondere die erforderliche Kraft Fz zur Verlagerung des Biegeträgers 10 relativ zu dem Fügepartner 12b ist durch eine Werkstoffwahl des zweiten Werkstoffs und/oder durch eine Geometrie des Öffnungsbereiches 20 einstellbar. Diese Überlastsicherung dient dazu, das ungewollte Versagen bei zu großer Krafteinwirkung zu vermeiden. Der Öffnungsbereich 20, in welchem der zweite Werkstoff ausgebildet ist, dient somit dem gezielten Energieabbau, um zusätzlichen Verformungsweg in Kraftrichtung zur Verfügung zu stellen.The displacement of the bending beam 10 relative to the joining partner 12b, in particular the force F z required to displace the bending beam 10 relative to the joining partner 12b, can be adjusted by selecting the second material and/or by a geometry of the opening area 20. This overload protection serves to prevent unwanted failure if too much force is applied. The opening area 20, in which the second material is formed, thus serves for targeted energy dissipation in order to provide additional deformation path in the direction of the force.

In 5 ist die Tragstruktur 1 in einer Längsschnittansicht gezeigt. Die Tragstruktur 1 weist den Biegeträger 10 auf, welcher bei einem Fahrzeugaufprall zur Aufprallenergieabsorption zumindest teilweise verformbar ist. Der Biegeträger 10 ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel im Wesentlichen aus einem ersten Werkstoff ausgebildet, wobei der Biegeträger 10 den Öffnungsbereich 20 aufweist, in welchem ein zweiter Werkstoff ausgebildet ist. Der Biegeträger 10 ist mit dem Fügepartner 12b über ein Fügeelement 114 verbunden. Das Fügeelement 114 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Schraubelement, insbesondere als eine Fließloch formende Schraube ausgebildet. Die Fließloch formende Schraube kann wie ein Nagel in die Tragstruktur 1 eingebracht und anschließend durch ihre gewindeschneidende Eigenschaft in der Tragstruktur 1 verschraubt werden. Die Fließloch formende Schraube weist den Vorteil auf, dass in dem Biegeträger 10 und/oder dem Fügepartner 12b kein Loch vorgebohrt werden muss.In 5 the support structure 1 is shown in a longitudinal sectional view. The support structure 1 has the bending beam 10, which is at least partially deformable in the event of a vehicle impact to absorb impact energy. According to the present exemplary embodiment, the bending beam 10 is essentially made of a first material, wherein the bending beam 10 has the opening region 20 in which a second material is formed. The bending beam 10 is connected to the joining partner 12b via a joining element 114. In the present exemplary embodiment, the joining element 114 is designed as a screw element, in particular as a flow hole forming screw. The flow hole forming screw can be inserted into the support structure 1 like a nail and then screwed into the support structure 1 due to its thread-cutting property. The flow hole forming screw has the advantage that no hole has to be pre-drilled in the bending beam 10 and/or the joining partner 12b.

Durch die Schraubverbindung ist der Biegeträger 10 mit dem Fügepartner 12b formschlüssig verbunden. Der Öffnungsbereich 20 schließt sich benachbart zu der Öffnung 25 des Biegeträgers 10 sowie der Öffnung 26 des Fügepartners 12b an. Der Biegeträger 10 ist des Weiteren mittels der sekundären, stoffschlüssigen Verbindung 22 an dem Fügepartner 12b befestigt.The screw connection connects the bending beam 10 to the joining partner 12b in a form-fitting manner. The opening area 20 is adjacent to the opening 25 of the bending beam 10 and the opening 26 of the joining partner 12b. The bending beam 10 is also fastened to the joining partner 12b by means of the secondary, material-locking connection 22.

Der in dem Öffnungsbereich 20 des Biegeträgers 10 ausgebildete zweite Werkstoff weist im Vergleich zu dem ersten Werkstoff des Biegeträgers 10 eine erhöhte Duktilität auf. Der zweite Werkstoff ist hierbei in dem Öffnungsbereich 20 in Form eines (in 5 nicht gezeigten) Langlochs in den ersten Werkstoff des Biegeträgers 10 eingebettet. Vorzugsweise füllt der zweite Werkstoff den Öffnungsbereich 20 aus und ist derart ausgebildet, dass er in einem oberen Bereich einen Auflageabschnitt 21 zur Auflage auf dem Biegeträger 10 aufweist. Dadurch kann eine Flächenpressung des Biegeträgers 10 durch die im Vergleich zum Fügeelement 114 erhöhte Auflagefläche des Auflageabschnitts 21 des zweiten Werkstoffs reduziert werden. Der zweite Werkstoff ist vorzugsweise mit dem Biegeträger 10 hinterspritzt.The second material formed in the opening area 20 of the bending beam 10 has an increased ductility compared to the first material of the bending beam 10. The second material is formed in the opening area 20 in the form of a (in 5 not shown) elongated hole in the first material of the bending beam 10. The second material preferably fills the opening area 20 and is designed in such a way that it has a support section 21 in an upper area for resting on the bending beam 10. As a result, a surface pressure of the bending beam 10 can be reduced by the increased support surface of the support section 21 of the second material compared to the joining element 114. The second material is preferably back-injected with the bending beam 10.

Als Faserwerkstoff des zweiten Werkstoffes des Biegeträgers 10 sind z.B. Glas-, Aramid- oder Kohlefasern verwendbar. Als Matrixwerkstoff sind z.B. PA6, PA6.6, PP, EP, PU oder Elastomer verwendbar.Glass, aramid or carbon fibers can be used as the fiber material of the second material of the bending beam 10. PA6, PA6.6, PP, EP, PU or elastomer can be used as the matrix material.

Die aufprallbedingte Krafteinwirkung Fz, welche auf den Biegeträger in Längsrichtung des Biegeträgers 10 wirkt, hat demnach zur Folge, dass der zweite Werkstoff als Überlastsicherung wirkt, welche ein ungewolltes Versagen des Biegeträgers 10 durch Verlagern des Biegeträgers 10 relativ zu dem Fügepartner 12b entlang einer Länge des Öffnungsbereiches 20, in welchem der zweite Werkstoff ausgebildet ist, vermeidet. Der zweite Werkstoff wird bei der Verlagerung des Biegeträgers 10 relativ zu dem Fügepartner 12b durch das Fügeelement 114 komprimiert, um zusätzlichen Verformungsweg in Kraftrichtung zur Verfügung zu stellen.The impact-related force F z acting on the bending beam in the longitudinal direction of the bending beam 10 therefore results in the second material acting as an overload protection device, which prevents an unwanted failure of the bending beam 10 by displacing the bending beam 10 relative to the joining partner 12b along a length of the opening region 20 in which the second material is formed. When the bending beam 10 is displaced relative to the joining partner 12b, the second material is compressed by the joining element 114 in order to provide additional deformation path in the direction of the force.

Der Öffnungsbereich 20 ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel derart ausgebildet, dass er das Fügeelement 114 vollständig umgibt. Somit kann eine Krafteinwirkung auf den Biegeträger 10 aus einer jeglichen Richtung durch den in dem Öffnungsbereich 20 angeordneten zweiten Werkstoff aufgenommen werden.According to the present embodiment, the opening region 20 is designed such that it completely surrounds the joining element 114. Thus, a force acting on the bending beam 10 can be absorbed from any direction by the second material arranged in the opening region 20.

6 zeigt eine Draufsicht der Tragstruktur des Kraftfahrzeuges gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel. Die Tragstruktur 1 ist in 6 in einem Ursprungszustand gezeigt. Das Fügeelement 114 ist in dem Öffnungsbereich 20, in welchem der zweite Werkstoff ausgebildet ist, somit ebenfalls im Ursprungszustand gezeigt. Der zweite Werkstoff ist in dem Öffnungsbereich 20 unkomprimiert ausgebildet. 6 shows a plan view of the support structure of the motor vehicle according to another preferred embodiment. The support structure 1 is in 6 shown in an original state. The joining element 114 is also shown in the original state in the opening region 20 in which the second material is formed. The second material is uncompressed in the opening region 20.

Der Öffnungsbereich 20 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel in Form eines Langlochs ausgebildet. Der Öffnungsbereich 20, in welchem der zweite Werkstoff ausgebildet ist, erstreckt sich in Längsrichtung des Biegeträgers 10 und umgibt das Fügeelement 114 vollständig. Eine Abmessung des Langlochs in Querrichtung des Biegeträgers 10 ist geringfügig größer als ein Durchmesser eines Schraubkopfes des Fügeelements 114, beispielsweise im Bereich von 2 bis 10 % des Durchmessers des Schraubkopfes des Fügeelements 114.In the present embodiment, the opening area 20 is designed in the form of an elongated hole. The opening area 20, in which the second material is formed, extends in the longitudinal direction of the bending beam 10 and completely surrounds the joining element 114. A dimension of the elongated hole in the transverse direction of the bending beam 10 is slightly larger than a diameter of a screw head of the joining element 114, for example in the range of 2 to 10% of the diameter of the screw head of the joining element 114.

Das Langlochs erstreckt sich in Längsrichtung des Biegeträgers 10 beidseits des Fügeelements 114, so dass eine Krafteinwirkung auf den Biegeträger 10 aus einer ersten Längsrichtung oder einer zur ersten Längsrichtung entgegengesetzten zweiten Längsrichtung durch den in dem Öffnungsbereich 20 angeordneten zweiten Werkstoff aufgenommen werden kann.The elongated hole extends in the longitudinal direction of the bending beam 10 on both sides of the joining element 114, so that a force acting on the bending beam 10 from a first longitudinal direction or a second longitudinal direction opposite to the first longitudinal direction can be absorbed by the second material arranged in the opening region 20.

7 zeigt eine Querschnittsansicht der Tragstruktur des Kraftfahrzeuges gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel. Wie auch in 6 gezeigt ist eine Abmessung des Langlochs in Querrichtung des Biegeträgers 10 nur geringfügig, beispielsweise im Bereich von 2 bis 10 % des Durchmessers des Schraubkopfes, größer als ein Durchmesser des Schraubkopfes des Fügeelements 114, des Fügeelements 114. 7 shows a cross-sectional view of the supporting structure of the motor vehicle according to another preferred embodiment. As in 6 shown is a dimension of the elongated hole in the transverse direction of the bending beam 10 only slightly, for example in the range of 2 to 10% of the diameter of the screw head, larger than a diameter of the screw head of the joining element 114, of the joining element 114.

Der Auflageabschnitt 21 des zweiten Werkstoffs zur Auflage auf dem Biegeträger 10 ist beträchtlich größer als ein Durchmesser eines Schraubkopfes des Fügeelements 114 ausgebildet. Dadurch kann eine Flächenpressung des Biegeträgers 10 durch die im Vergleich zum Fügeelement 114 erhöhte Auflagefläche des Auflageabschnitts 21 des zweiten Werkstoffs reduziert werden. Der zweite Werkstoff ist vorzugsweise mit dem Biegeträger 10 hinterspritzt.The support section 21 of the second material for resting on the bending beam 10 is designed to be considerably larger than a diameter of a screw head of the joining element 114. As a result, a surface pressure of the bending beam 10 can be reduced by the increased support surface of the support section 21 of the second material compared to the joining element 114. The second material is preferably back-injected with the bending beam 10.

Die Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsbeispiele beschränkt. Im Rahmen des Schutzumfangs kann die erfindungsgemäße Tragstruktur vielmehr auch eine andere als die oben konkret beschriebenen Ausgestaltungsformen annehmen.The invention is not limited to the above embodiments. Within the scope of protection, the support structure according to the invention can also take on a different design form than those specifically described above.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
TragstrukturSupporting structure
1010
BiegeträgerBending beam
12a, 12b12a, 12b
FügepartnerJoining partner
14, 11414, 114
FügeelementJoining element
1515
DurchgangsbohrungThrough hole
1616
DurchgangsbohrungThrough hole
2020
ÖffnungsbereichOpening area
2121
AuflageabschnittSupport section
2222
stoffschlüssige Verbindungmaterial connection
24a, 24b24a, 24b
FügestelleJoint
2525
Öffnungopening
2626
Öffnungopening
FF
KraftPower
FzFz
KraftPower

Claims (14)

Tragstruktur eines Kraftfahrzeuges, mit: einem Biegeträger (10), welcher über ein Fügeelement (14) an einem Fügepartner (12a; 12b) formschlüssig befestigt ist, wobei der Biegeträger (10) einen ersten Werkstoff aufweist und benachbart zu dem Fügeelement (14) in entgegengesetzter Richtung zu der im Falle eines Aufpralls auf den Biegeträger (10) wirkenden Zugkraft (Fz) einen Öffnungsbereich (20) aufweist, in welchem ein zweiter Werkstoff mit einer höheren Duktilität als der erste Werkstoff derart vorgesehen ist, dass bei Einwirkung der Zugkraft (Fz) auf den Biegeträger (10) im Falle eines Aufpralls der zweite Werkstoff durch das Fügeelement (14) zur Aufnahme von Verformungsenergie komprimierbar ist.Supporting structure of a motor vehicle, with: a bending beam (10) which is positively fastened to a joining partner (12a; 12b) via a joining element (14), wherein the bending beam (10) comprises a first material and, adjacent to the joining element (14), in the opposite direction to the tensile force (F z ) acting on the bending beam (10) in the event of an impact, has an opening region (20) in which a second material with a higher ductility than the first material is provided such that when the tensile force (F z ) acts on the bending beam (10) in the event of an impact, the second material can be compressed by the joining element (14) to absorb deformation energy. Tragstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Biegeträger (10) im Falle eines Aufpralls durch die auf ihn wirkende Zugkraft (Fz) relativ zu dem Fügepartner (12a; 12b) unter Komprimierung des zweiten Werkstoffs verlagerbar ist.Supporting structure according to Claim 1 , characterized in that the bending beam (10) can be displaced relative to the joining partner (12a; 12b) in the event of an impact by the tensile force (F z ) acting on it, with compression of the second material. Tragstruktur nach Anspruch oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Absorptionsfähigkeit einer Aufprallenergie durch den Biegeträger (10) durch eine Werkstoffwahl des zweiten Werkstoffes einstellbar ist.Support structure according to claim 1 or 2, characterized in that an absorption capacity of an impact energy by the bending beam (10) can be adjusted by a material selection of the second material. Tragstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Absorptionsfähigkeit einer Aufprallenergie durch den Biegeträger (10) durch eine Geometrie des Öffnungsbereiches (20), in welchem der zweite Werkstoff angeordnet ist, einstellbar ist.Support structure according to one of the preceding claims, characterized in that an absorption capacity of an impact energy by the bending beam (10) is adjustable by a geometry of the opening region (20) in which the second material is arranged. Tragstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fügeelement (14) durch eine in dem Biegeträger (10) ausgebildete Durchgangsbohrung (15) und eine in dem Fügepartner (12a; 12b) ausgebildete Durchgangsbohrung (16) geführt ist.Support structure according to one of the preceding claims, characterized in that the joining element (14) is guided through a through hole (15) formed in the bending beam (10) and a through hole (16) formed in the joining partner (12a; 12b). Tragstruktur nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungsbereich (20) durch ein sich in Längsrichtung des Biegeträgers (10) erstreckendes Langloch ausgebildet ist, wobei das Langloch rechteckig ausgebildet ist und wobei eine Abmessung des Langlochs in Querrichtung des Biegeträgers (10) im Bereich der Durchgangsbohrung (15) des Biegeträgers (10) einem Durchmesser des Fügeelementes (14) entspricht.Supporting structure according to Claim 5 , characterized in that the opening region (20) is formed by an elongated hole extending in the longitudinal direction of the bending beam (10), wherein the elongated hole is rectangular and wherein a dimension of the elongated hole in the transverse direction of the bending beam (10) in the region of the through hole (15) of the bending beam (10) corresponds to a diameter of the joining element (14). Tragstruktur nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungsbereich (20) durch ein sich in Längsrichtung des Biegeträgers (10) erstreckendes Langloch ausgebildet ist, wobei das Langloch kegelstumpfförmig ausgebildet ist und wobei eine Abmessung des Langlochs in Querrichtung des Biegeträgers (10) im Bereich der Durchgangsbohrung (15) des Biegeträgers (10) einem Durchmesser des Fügeelementes (14) entspricht und mit zunehmendem Abstand von der Durchgangsbohrung (15) abnimmt.Supporting structure according to Claim 5 , characterized in that the opening region (20) is formed by an elongated hole extending in the longitudinal direction of the bending beam (10), wherein the elongated hole is frustoconical and wherein a dimension of the elongated hole in the transverse direction of the bending beam (10) in the region of the through-bore (15) of the bending beam (10) corresponds to a diameter of the joining element (14) and decreases with increasing distance from the through-bore (15). Tragstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Biegeträger (10) mittels einer sekundären, stoffschlüssigen Verbindung (22) an dem Fügepartner (12a; 12b) befestigt ist.Support structure according to one of the preceding claims, characterized in that the bending beam (10) is fastened to the joining partner (12a; 12b) by means of a secondary, material-locking connection (22). Tragstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Biegeträger (10) durch ein geschlossenes oder offenes Hohlprofil ausgebildet ist.Support structure according to one of the preceding claims, characterized in that the bending beam (10) is formed by a closed or open hollow profile. Tragstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fügeelement (14) durch ein Niet-, Schraub- oder Bolzenelement ausgebildet ist.Support structure according to one of the preceding claims, characterized in that the joining element (14) is formed by a rivet, screw or bolt element. Tragstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Werkstoff des Biegeträgers (10) aus einem endlosfaserverstärkten Kunststoff und der zweite Werkstoff des Biegeträgers (10) aus einem kurzfaserverstärkten oder nichtverstärkten Kunststoff ausgebildet ist.Support structure according to one of the preceding claims, characterized in that the first material of the bending beam (10) is made of a continuous fiber-reinforced plastic and the second material of the bending beam (10) is made of a short fiber-reinforced or non-reinforced plastic. Tragstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fügepartner (12a; 12b) aus einem metallischen Werkstoff oder einem endlosfaserverstärkten Kunststoff ausgebildet ist.Support structure according to one of the preceding claims, characterized in that the joining partner (12a; 12b) is made of a metallic material or a continuous fiber-reinforced plastic. Tragstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Biegeträger (10) über ein erstes Fügeelement an einem ersten Fügepartner (12a) und über ein zweites Fügeelement an einem zweiten Fügepartner (12b) befestigt ist.Support structure according to one of the preceding claims, characterized in that the bending beam (10) is fastened to a first joining partner (12a) via a first joining element and to a second joining partner (12b) via a second joining element. Verwendung einer Tragstruktur (1) nach einem der Ansprüche bis 13 zur wenigstens abschnittsweisen Ausbildung einer Rahmenstruktur, eines Schwellers, eines Türbrüstungsträgers, eines Säulenelementes, eines Stoßfängers oder eines Stoßfängerquerträgers einer Karosseriestruktur eines Kraftfahrzeuges.Use of a support structure (1) according to one of claims 1 to 13 for at least partially forming a frame structure, a sill, a door sill support, a pillar element, a bumper or a bumper cross member of a body structure of a motor vehicle.
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