用于机动车的车身支架制造技术

按照本发明专利技术的用于机动车的车身支架由纤维增强塑料制成并且构造为在机动车碰撞情况下吸收能量的车身支架。车身支架具有至少一个壁，该壁设有凹部和/或突出部，使得在沿着车身支架的纵向施加预定的碰撞阈负荷时，壁的失效在凹部和/或突出部的区域中通过破碎实现。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于机动车的车身支架
本专利技术涉及一种用于机动车的车身支架，该车身支架由纤维增强塑料制成并且构造为在机动车碰撞情况下吸收能量的支架。
技术介绍
已知用于机动车的车身结构、尤其是车身支架设计成，使得该车身支架在机动车碰撞情况下吸收碰撞能量地失效。由金属材料制成的车身支架在此设计成，使得这些车身支架在确定的力水平时在为此所设的路程上适当变形。对于在机动车、尤其是轿车中的由碳纤维增强塑料(CFK)或其它纤维增强塑料制成的车身结构而言，现今大多数使用具有多边形的(例如矩形的)或圆形的轮廓的管状支架，通常有变形元件(其又称为碰撞吸能盒)与该管状支架连接。碰撞吸能盒在其另一端部上与保险杠连接。在正面碰撞时首先是保险杠、然后是碰撞吸能盒用作能量吸收器。如果所述保险杠和碰撞吸能盒的能量吸收能力用尽而动能尚未完全耗散，则已变形/毁坏的保险杠或碰撞吸能盒撞击到车身支架上，该车身支架在车前部区域中在具有前置发动机的机动车的情况下又称为发动机支架。由此开始进行在车身支架上的失效。如果支架由CFK制成，则失效伴随着所谓的破碎(Crushing)进行。在“破碎”失效机制中，支架的或多或少地完全的瓦解(也称为粉碎或者说破碎或者碎裂)主要以脆性断裂形式实现。破碎的另一种形式是CFK材料直接在碰撞表面上确定地转向180°，该转向也称为剥开或剥离。在此为了耗散碰撞动能而使纤维断裂机制与摩擦共同作用。这两种失效机制在正面碰撞时有效地起作用，在该时力与支架横截面垂直地作用于支架上。
技术实现思路
现在，本专利技术的任务在于，提供一种用于机动车的车身支架，该车身支架在不显著影响车身支架所需的结构空间的情况下能够实现在机动车碰撞时失效在不同的力水平的情况下进行。该任务通过具有如下所述特征的用于机动车的车身支架解决。按照本专利技术的用于机动车的车身支架由纤维增强塑料制成并且构造为在机动车碰撞情况下吸收能量的车身支架，该车身支架具有壁，该壁设有凹部和/或突出部，使得在沿着车身支架的纵向施加预定的碰撞阈负荷时，壁的失效在凹部和/或突出部的区域中通过破碎实现，所述凹部和/或突出部是平行于车身支架纵向构造的凹槽和/或脊部。根据本专利技术的用于机动车、尤其是轿车的车身支架由纤维增强塑料、即纤维复合材料制成并且构造为在机动车碰撞情况下吸收能量的车身支架。这种类型的车身支架是车身的所谓“碰撞”结构的组成部分并且也称为车身结构支架，因为该车身支架是车身的结构部分。车身支架具有至少一个壁，该壁设有凹部和/或突出部，使得在沿着车身支架的纵向施加预定的碰撞阈负荷(Kollisionsschwelllast)时，壁的失效在凹部和/或突出部的区域中通过破碎实现。如结合对现有技术的说明已经提到地，通过破碎的失效是小体积脆性的失效，在该失效时纤维断裂成或多或少的小部分并且因而壁在失效的部位上“碎裂”、即分解为多个小碎块/小部分。该失效类型在相对大的力水平的情况下进行，从而可以在确定的失效路程上耗散相对多的碰撞能量。根据车身支架的一种优选的扩展方案，所述凹部和/或突出部在壁中构造成，使得壁的失效能够在车身支架的失效路程上根据预定的力变化曲线进行控制或者说在壁/车身支架的在车身支架的失效路程上失效时的力变化曲线可以适合地、即尤其是根据规定力变化曲线进行控制。换言之，有利于实现破碎的凹部和/或突出部构造成，使得根据期望的预定的力变化曲线发生更小块的破碎或更大块的破碎或根本不发生破碎。与此对应地，车身支架可以在确定的路程上在大的力的情况下失效，由此吸收大的碰撞能量，并且在失效前进至另一部位或另一区域上时车身支架可以在较小的力的情况下失效，从而在所述另一部位上并且在车身支架于该另一部位上失效时吸收较小的碰撞能量。车身结构支架尤其是可沿着其纵向具有至少两个相继设置的不同的失效部段，这些失效部段在机动车碰撞情况下根据凹部和/或突出部的不同布置方式和/或构造在不同的力水平的情况下失效。车身结构支架也可沿着纵向具有多于两个失效部段，这些失效部段分别在不同的或相互过渡的力变化的情况下失效。大的力水平意味着，在机动车的相同的有效碰撞质量的情况下作用于车辆乘员的减速度/加速度相对大。小的力水平意味着，在相同的有效碰撞质量的情况下作用于乘员舱并且因而作用于车辆乘员的减速度/加速度相对小。假设在机动车碰撞过程中机动车的有效质量发生变化，则这对减速度/加速度也有影响，其中，当有效质量减小时，在相同的减速度/加速度的情况下甚至更大的力水平是可能的。就此而言，根据本专利技术可特别简单地控制力变化曲线并且因而控制作用于乘员舱和车辆乘员的减速度/加速度并且尤其是可防止减速度/加速度超过确定的阈值，而不显著改变车身支架的结构空间并且不显著提高车身支架的重量。优选车身支架或壁的失效可以在车身支架的失效路程上在通过破碎的失效和通过剥离的失效之间进行控制。与通过破碎的失效的情况相比，在通过剥离的失效时纤维断裂成明显更大体积的。尤其是在完全平坦的壁表面的情况下有利于通过剥离的失效，在此纤维例如在壁的端部区域和与另一个壁的过渡部中断裂并且随后大面积地剥离。在适当的部位上有针对性地设置凹部和/或突出部在此阻碍通过剥离的失效并且有利于破碎，因为每个凹部和/或突出部意味着材料转向、尤其是纤维转向。在使得纤维转向、即弯曲的部位上，有利于纤维在脆性失效时断裂。换言之，壁具有越多的弯曲部/不平整部，就实现越小块的失效，其中，凹部和/或突出部构成这种类型的弯曲部/不平整部。根据本专利技术的车身支架的一种扩展方案，所述壁除了凹部和/或突出部之外基本上构造成平坦的。术语“平坦”在这一点上意味着平面的、即所述壁在总体上不弯曲。因此，沿着负荷方向在不具有突出部或凹部并且使得纤维相应地布置为直的、即不弯曲的部位上特别有利于通过剥离的失效。通过在平坦的壁中构成有突出部和凹部，在这些部位上可以有利于通过破碎的失效。优选地，车身支架或车身支架的塑料借助连续纤维被增强。连续纤维显著有利于车身支架的刚度和强度。优选地，纤维以与凹部和突出部一致的方式跟随具有凹部和/或突出部的壁的走向。换言之，连续纤维在与凹部或突出部的对应的过渡部上弯曲。如上已述，在这些部位上特别有利于破碎。纤维可根据凹部和/或突出部经由连续的制造工艺来布置。作为生产方法在此可考虑缠绕工艺、编织工艺和拉挤成型工艺。借助这种类型的连续的生产方法可特别简单地制造具有适合强度的车身支架。借助这种类型的方法可特别简单地构成凹部和突出部，其方式为：在缠绕工艺或编织工艺或拉挤成型工艺中增大直径。作为替代方案也可使用不连续的生产工艺来布置纤维。根据本专利技术的一种优选的扩展方案，所述凹部和/或突出部沿着车身支架的纵向、即基本上平行于车身支架的纵向延伸。优选地，在根据本专利技术的车身支架中，凹部是平行于支架纵向构造的凹槽。特别地，凹部优选构成在支架的壁的外侧上。同样优选的是，在根据本专利技术的车身支架中，突出部是平行于支架纵向构造的脊部。特别地，脊部优选构成在支架的壁的内侧上。由此可特别简单地通过未显著改变结构空间的解决方案来提高在碰撞情况下的力水平。换言之，无须设置具有更厚的壁厚或更大的直径的车身支架。相反地，仅需在车身支架的壁中构成有附加的凹部和/或突出部，这些凹部和/或突出部不改变结构空间并且不显著改变支架的重量，其中，车身支本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于机动车的车身支架(1)，该车身支架由纤维增强塑料制成并且构造为在机动车碰撞情况下吸收能量的车身支架，其中，车身支架(1)具有壁(11、12)，该壁设有凹部(3)和/或突出部(5)，使得在沿着车身支架(1)的纵向施加预定的碰撞阈负荷时，壁(11、12)的失效在凹部(3)和/或突出部(5)的区域中通过破碎实现。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.05.06 DE 102013208265.71.用于机动车的车身支架(1)，该车身支架由纤维增强塑料制成并且构造为在机动车碰撞情况下吸收能量的车身支架，其中，车身支架(1)具有壁(11、12)，该壁设有凹部(3)和/或突出部(5)，使得在沿着车身支架(1)的纵向施加预定的碰撞阈负荷时，壁(11、12)的失效在凹部(3)和/或突出部(5)的区域中通过破碎实现，所述凹部(3)和/或突出部(5)是平行于车身支架(1)纵向构造的凹槽和/或脊部。2.根据权利要求1的车身支架，其特征在于，所述凹部(3)和/或突出部(5)在壁(11、12)中构造成，使得壁(11、12)的失效能够根据预定的力变化曲线进行控制。3.根据权利要求2的车身支架，其特征在于，所述凹部(3)和/或突出部(5)在壁(11、12)中构造成，使得壁(11、12)的失效能够在车身支架(11、12)的失效路程上在通过破碎的失效和通过剥离的失效之间进行控制。4.根据权利要求1至3之一的车身支架，其特征在于，所述壁(11、12)除了凹部(3)和/或突出部(5)之外基本上构造成平坦的。5.根据权利要求1至3之一的车身支架，其特征在于，所述塑料借助连续纤维被增强。6.根据权利要求5的车身支架，其特征在于，所述纤维以与凹部(3)和突出部(5)一致的方式跟随具有凹部(3)和/或突出部(5)的壁(11、12)的走向。7.根据权利要求1至3之一的车身支架，其特征在于，所述纤维根据凹部(3)和/或突出部(5)经由缠绕工艺、编织工艺或拉挤成型工艺来布置。8.根据权利要求1至3之一的车身支架，其特征在于，所述凹槽构成在车身支架(1)的壁(11、12)...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·弗德，
申请(专利权)人：宝马股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE