DE102007044276B4

DE102007044276B4 - Tie rod of a side impact protection arrangement

Info

Publication number: DE102007044276B4
Application number: DE200710044276
Authority: DE
Inventors: Dr. Maier Georg; Prof. Dr.-Ing. Wellnitz Jörg; Werner Macher
Original assignee: Bundesrepublik Deutschland; Bundesministerium der Verteidigung
Current assignee: Bundesrepublik Deutschland Vertreten Durch Da De
Priority date: 2007-09-17
Filing date: 2007-09-17
Publication date: 2012-05-03
Anticipated expiration: 2027-09-18
Also published as: DE102007044276A1

Abstract

Zugstrebe (1) einer Seitenaufprallschutz-Anordnung für Kraftfahrzeuge, mit folgenden Merkmalen: • die Zugstrebe (1) ist ein längliches Band mit endseitigen Einspannbereichen (10) und einem dazwischenliegenden, mittleren Bereich (20), • die Zugstrebe (1) ist zum hochkantigen Einbau in ein Fahrzeug ausgebildet, • die Zugstrebe besteht aus mehreren, durchgehenden Fasermaterialbahnen (2) und einer Matrix (3) aus einem Kunststoff, • die Matrix (3) ist im Einspannbereich (10) und im mittlerer Bereich (20) derart unterschiedlich ausgebildet, dass die Zugstrebe (1) im Einspannbereich (10) biegesteif und im mittleren Bereich (20) biegeweich ist.Tension strut (1) of a side impact protection arrangement for motor vehicles, with the following features: • The tension strut (1) is an elongated band with clamping areas (10) at the end and an intermediate central area (20), • The tension strut (1) is edged Installed in a vehicle, • the tension strut consists of several, continuous fiber material webs (2) and a matrix (3) made of a plastic, • the matrix (3) is designed differently in the clamping area (10) and in the central area (20) that the tension strut (1) is rigid in the clamping area (10) and flexible in the central area (20).

Description

Die Erfindung betrifft eine Zugstrebe einer Seitenaufprallschutz-Anordnung für Kraftfahrzeuge.The invention relates to a tension strut of a side impact protection arrangement for motor vehicles.

Seitenaufprallschutz-Anordnungen für Kraftfahrzeuge sind vielfältig bekannt.Side impact protection arrangements for motor vehicles are widely known.

Aus der DE 195 19 509 A1 ist eine Zugstrebe einer Seitenaufprallschutz-Anordnung für eine Tür eines Kraftfahrzeuges bekannt. Die Zugstrebe ist ein längliches Band mit endseitigen Einspannbereichen und einem dazwischenliegenden, mittleren Bereich. Ferner ist die Zugstrebe zum hochkantigen Einbau in ein Fahrzeug ausgebildet. Es werden verschiedene Werkstoffe genannt, die für eine Fahrzeugtür in Frage kommen. So können für den Türrahmen, die Zugstrebe oder andere Türteile die Werkstoffe Aluminium, Stahl oder Faserverbundwerkstoff zum Einsatz kommen.From the DE 195 19 509 A1 is a tension strut of a side impact protection arrangement for a door of a motor vehicle known. The tension strut is an elongated band with end-side clamping areas and an intermediate, middle area. Furthermore, the tension strut is designed for edgewise installation in a vehicle. There are various materials that are suitable for a vehicle door in question. Thus, the materials aluminum, steel or fiber composite material can be used for the door frame, the tension strut or other door parts.

Aus der DE 102 23 355 B4 ist eine weitere Zugstrebe einer Seitenaufprallschutz-Anordnung für Kraftfahrzeuge bekannt. Die Zugstrebe ist ein längliches Band mit endseitigen Einspannbereichen und einem dazwischenliegenden, mittleren Bereich. Ferner ist die Zugstrebe zum hochkantigen Einbau in ein Fahrzeug ausgebildet. Darüber hinaus besteht die Zugstrebe aus mehreren, durchgehenden Fasermaterialbahnen und einer Matrix aus einem Kunststoff. Eingehend auf die Funktionsweise, ist die Zugstrebe als mäanderförmiges Deformationselement ausgebildet. Im Falle eines Seitenaufpralls wird das Deformationselement gestreckt und es treten hohe Schubspannungen in der Matrix zwischen den Fasermaterialbahnen auf.From the DE 102 23 355 B4 Another train strut of a side impact protection arrangement for motor vehicles is known. The tension strut is an elongated band with end-side clamping areas and an intermediate, middle area. Furthermore, the tension strut is designed for edgewise installation in a vehicle. In addition, the tension strut consists of several, continuous fiber material webs and a matrix of a plastic. Based on the mode of operation, the tension strut is designed as a meander-shaped deformation element. In the case of a side impact, the deformation element is stretched and high shear stresses occur in the matrix between the fiber material webs.

Aus der DE 600 07 019 T2 ist eine weitere Zugstrebe einer Seitenaufprallschutz-Anordnung für Kraftfahrzeuge bekannt. Die Zugstrebe ist ein Seil, das aus Kunststofffasern gefertigt ist.From the DE 600 07 019 T2 Another train strut of a side impact protection arrangement for motor vehicles is known. The tension strut is a rope that is made of plastic fibers.

Anstelle einer Zugstrebe zeigt die DE 10 2004 034 124 A1 einen Biegeträger, der als Aufprallschutz dient.Instead of a tension strut shows the DE 10 2004 034 124 A1 a bending beam that serves as impact protection.

Eine Kombination aus Biegeträger und Zugstrebe geht aus der DE 44 23 687 A1 und DE 44 23 741 A1 hervor. Der Biegeträger ist als Hohlprofil ausgebildet. Wenn der Biegeträger bricht, dann übernimmt die Zugstrebe die weitere Aufnahme der Energie des Aufpralls.A combination of bending beam and tension strut goes out of the DE 44 23 687 A1 and DE 44 23 741 A1 out. The bending beam is designed as a hollow profile. When the bending beam breaks, then the tension strut takes over the further absorption of the energy of the impact.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Zugstrebe einer Seitenaufprallschutz-Anordnung für Kraftfahrzeuge zu schaffen, die bei geringem Gewicht einen hohen Schutz für die Fahrzeuginsassen bietet.The invention is based on the object to provide a tension strut of a side impact protection arrangement for motor vehicles, which offers high protection for the vehicle occupants with low weight.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.This object is achieved by the features of claim 1.

Die Zugstrebe einer Seitenaufprallschutz-Anordnung für Kraftfahrzeuge ist ein längliches Band mit endseitigen Einspannbereichen und einem dazwischenliegenden, mittleren Bereich. Die Zugstrebe ist zum hochkantigen Einbau in ein Fahrzeug ausgebildet. Die Zugstrebe wird in einer Höhe angeordnet, in der ein Seitenaufprall erwartet wird. Durch die bandartige Ausbildung und den hochkantigen Einbau trifft ein Eindringkörper mit einer hohen Wahrscheinlichkeit auf die flächig ausgebildete Zugstrebe auf, die im Gegensatz zu einem Seil nicht verrutschen kann. Die Zugstrebe besteht aus mehreren, durchgehenden Fasermaterialbahnen und einer Matrix aus einem Kunststoff. Damit liegt ein faserverstärkter Kunststoff vor, der in bekannter Weise eine hohe gewichtsbezogene Festigkeit aufweist. Besondere Vorteile ergeben sich daraus, dass die Matrix im Einspannbereich und im mittleren Bereich derart unterschiedlich ausgebildet ist, dass die Zugstrebe im Einspannbereich biegesteif und im mittleren Bereich biegeweich ist. Mit der biegeweichen Ausbildung des mittleren Bereiches treten nur geringe Schubspannungen zwischen den einzelnen Fasermaterialbahnen auf. Hohe Schubspannungen würden die Fasermaterialbahnen im mittleren Bereich vorzeitig zum Versagen führen. Die Fasermaterialbahnen werden überwiegend in Richtung ihrer Längsachse auf Zug beansprucht. Anders ausgedrückt, lässt die biegeweiche Ausbildung des mittleren Bereiches keine hohen Schubspannungen zu. Daher werden die Fasermaterialbahnen in einer Art belastet, in der sie sehr hohen Belastungen standhalten können. Bei einer idealisierten Grenzfallbetrachtung wirkt eine reine Zugbelastung auf die Fasermaterialbahnen ein. Aufgrund der biegeweichen Ausbildung des mittleren Bereiches erhält man ein auf Zug hochbelastbares, flexibles Band oder ein flexibles Bandseil. Anders verhält es sich mit den Einspannbereichen, die biegesteif ausgebildet sind und daher eine feste, sichere Einspannung ermöglichen.The tension strut of a side impact protection assembly for motor vehicles is an elongated band having end clamping portions and an intermediate mid portion therebetween. The tension strut is designed for edging into a vehicle. The tension strut is placed at a height where a side impact is expected. Due to the band-like design and the edgewise installation, an indenter hits with a high probability on the extensively formed tension strut, which in contrast to a rope can not slip. The tension strut consists of several, continuous fibrous material webs and a matrix of a plastic. This is a fiber-reinforced plastic, which has a high weight-related strength in a known manner. Particular advantages result from the fact that the matrix in the clamping area and in the middle area is designed differently in such a way that the tension bar is flexurally rigid in the clamping area and flexible in the middle area. With the flexurally soft design of the middle region, only slight shear stresses occur between the individual fiber material webs. High shear stresses would prematurely cause the fibrous material webs in the middle region to fail. The fibrous material webs are mainly stressed in the direction of their longitudinal axis to train. In other words, the flexurally soft formation of the central region does not permit high shear stresses. Therefore, the fiber material webs are loaded in a manner in which they can withstand very high loads. In an idealized borderline case, a pure tensile load acts on the fiber material webs. Due to the flexurally soft design of the central region, a flexible band which can be heavily loaded on a train or a flexible band cable is obtained. The situation is different with the clamping areas, which are rigid in construction and therefore allow a firm, secure clamping.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist die unterschiedliche Ausbildung der Matrix zum Erhalt eines biegeweichen, mittleren Bereiches erhalten durch erstens verschiedene Matrixmaterialien, und/oder zweitens eine unterschiedliche Materialverteilung und/oder drittens durch Trennschichten. Mit allen drei vorgenannten, abstrakt vorgestellten Möglichkeiten erreicht man, dass der mittlere Bereich einem flexiblen Zugband nahe kommt. Ein Grenzfall ergibt sich, wenn im mittleren Bereich überhaupt kein Matrixmaterial die Fasermaterialbahnen umgibt. Dann erhält man eine formlabile Zugstrebe. Dies erschwert jedoch die Montage, die mit einer starren Zugstrebe einfacher durchzuführen ist.According to one embodiment of the invention, the different formation of the matrix to obtain a soft, middle region is obtained by firstly different matrix materials, and / or secondly a different material distribution and / or thirdly by separating layers. With all three abovementioned possibilities presented in the abstract one achieves that the middle range comes close to a flexible tension band. A limiting case arises when no matrix material surrounds the fiber material webs at all in the middle region. Then you get a formlabile tension strut. However, this complicates the assembly, which is easier to perform with a rigid tension strut.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die unterschiedliche Ausbildung der Matrix erhalten durch Einsatz eines festigkeitsniedrigen Matrixmaterials im mittleren Bereich und eines festigkeitshohen Matrixmaterials in den Einspannbereichen. Dies stellt eine Konkretisierung der zuvor genannten ersten Möglichkeit der Matrixausbildung dar. According to a further embodiment of the invention, the different formation of the matrix is obtained by using a low-strength matrix material in the middle region and a high-strength matrix material in the clamping regions. This represents a concretization of the aforementioned first possibility of matrix formation.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die unterschiedliche Ausbildung der Matrix erhalten durch eine Verringerung der Matrixmenge im mittleren Bereich der Zugstrebe. Dies stellt eine Konkretisierung der zuvor genannten zweiten Möglichkeit der Matrixausbildung dar.According to a further embodiment of the invention, the different formation of the matrix is obtained by a reduction of the matrix amount in the middle region of the tension strut. This represents a concretization of the aforementioned second possibility of matrix formation.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die unterschiedliche Ausbildung der Matrix erhalten, indem im mittleren Bereich der Zugstrebe Trennschichten zwischen einzelnen Bandschichten aus mindestens einer der durchgehenden Fasermaterialschichten und der Matrix angeordnet sind. Dies stellt eine Konkretisierung der zuvor genannten dritten Möglichkeit der Matrixausbildung dar. Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn in den Einspannbereichen an Stelle der Trennschichten des mittleren Bereichs Verstärkungsbandschichten angeordnet sind. Die Verstärkungsbandschichten der Einspannbereiche stellen Verlängerungen der Trennschichten des mittleren Bereichs dar und können die mehrachsige Belastung der Einspannung aufnehmen. Die Trennschichten des mittleren Bereichs und die zusätzlichen Verstärkungsbandschichten des Einspannbereiches weisen die gleiche Dicke auf. Dadurch ergibt sich eine einfache Form einer Zugstrebe mit Flachseiten, die sich in gleichem Abstand gegenüberstehen. Die Herstellung dieser planaren Zugstrebe ist kostengünstig.According to a further embodiment of the invention, the different formation of the matrix is obtained by separating layers are arranged between individual band layers of at least one of the continuous fiber material layers and the matrix in the central region of the tension strut. This represents a concretization of the aforementioned third possibility of matrix formation. It is particularly advantageous here if reinforcing tape layers are arranged in the clamping regions instead of the separating layers of the middle region. The reinforcing tape layers of the clamping regions constitute extensions of the middle layer separating layers and can accommodate the multi-axial load of the clamping. The separation layers of the middle region and the additional reinforcement band layers of the clamping region have the same thickness. This results in a simple form of a tension strut with flat sides, which face each other at the same distance. The production of this planar tension strut is inexpensive.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Einspannbereich jeweils geometrisch so geformt, dass eine formschlüssige Verbindung mit einer am Kfz anbringbaren Halterung bildbar ist. Über einen Formschluss lassen sich in einfacher Weise hohe Kräfte übertragen.According to a further embodiment of the invention, the clamping region is in each case geometrically shaped in such a way that a positive connection with a mount which can be attached to the motor vehicle can be formed. About a form fit can be transmitted in a simple manner high forces.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Einspannbereich für den Formschluss eine schwalbenschwanzförmige Verbreiterung auf. Eine Schwalbenschwanzform lässt sich mit einem faserverstärkten Kunststoff einfach ausbilden. Denn die Fasermaterialbahnen lassen sich entsprechend zuschneiden.According to a further embodiment of the invention, the clamping area for the positive locking on a dovetail widening. A dovetail shape can be easily formed with a fiber reinforced plastic. Because the fiber material webs can be cut accordingly.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Einspannbereich Sollbruchflächen auf, die Abscherflächen sind. Dies bietet sich bei einem Schwalbenschwanz-Formschluss an. Durch die Abscherung wird Energie eines Seitenaufpralls aufgenommen. Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn der Einspannbereich endseitig einen Abschnitt mit eingefalteten Abknickungen aufweist. Nach einem Abscheren der Sollbruchflächen sind die Abknickungen nach Art einer Ziehharmonika ausziehbar. Hierdurch erreicht man eine hohe Energieabsorption.According to a further embodiment of the invention, the clamping region has predetermined breaking surfaces which are shearing surfaces. This lends itself to a dovetail form-fitting. Shearing absorbs the energy of a side impact. It is particularly advantageous in this case if the clamping area has a section with folded bends at the end. After shearing the predetermined breaking surfaces, the bends are pulled out in the manner of a concertina. This achieves a high energy absorption.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Einspannbereich für den Formschuss mindestens eine Abknickung auf. Hierbei bleibt die Höhe der Fasermaterialbahnen gleichbleibend. Die Knicke lassen sich einfach in einer entsprechenden Form erhalten, wenn das Matrixmaterial noch plastisch ist.According to a further embodiment of the invention, the clamping area for the molding shot on at least one bend. Here, the height of the fiber material webs remains constant. The kinks can be easily obtained in an appropriate form, if the matrix material is still plastic.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Einspannbereich Sollbruchflächen auf, die zwischen zwei benachbarten Fasermaterialbahnen verlaufen. Hierdurch gibt man vor, dass der Bruch der Zugstrebe im Einspannbereich erfolgen soll. Während des Bruches wird ein Teil der Aufprallenergie in Verformungsarbeit umgewandelt, indem der Matrixwerkstoff nach und nach abgeschert wird.According to a further embodiment of the invention, the clamping region has predetermined breaking surfaces which run between two adjacent fiber material webs. This specifies that the break of the tie rod in the clamping area should be done. During fracture, part of the impact energy is transformed into deformation work by gradually shearing off the matrix material.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend an Hand von Prinzipzeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to schematic drawings. Showing:

1 eine Tür eines Kraftfahrzeuges mit einer Seitenaufprallschutz-Anordnung mit einer Zugstrebe, in der Vorderansicht; 1 a door of a motor vehicle with a side impact protection arrangement with a tension strut, in front view;

1a die in 1 eingezeichnete Einzelheit Ia, in vergrößerter Darstellung im Längsschnitt; 1a in the 1 plotted detail Ia, in an enlarged view in longitudinal section;

2 die in 1 gezeigte Zugstrebe, in perspektivischer Darstellung mit Ausbrüchen; 2 in the 1 shown tension strut, in perspective with outbreaks;

2a die in 2 eingezeichnete Einzelheit IIa, in vergrößerter Darstellung; 2a in the 2 plotted detail IIa, in enlarged scale;

3 eine zweite Ausführung einer Zugstrebe, in perspektivischer Darstellung mit Ausbrüchen; 3 a second embodiment of a tension strut, in perspective with outbreaks;

3a den in 3 gezeigten rechten Einspannbereich der Zugstrebe mit zugehöriger Halterung, in der Draufsicht im Schnitt; 3a the in 3 shown right chucking the tie rod with associated bracket, in plan view in section;

4 eine dritte Ausführung einer Zugstrebe, in perspektivischer Darstellung mit Ausbrüchen; 4 a third embodiment of a tension strut, in perspective with outbreaks;

4a und 4b den in 4 gezeigten linken Einspannbereich der Zugstrebe, wobei 4a einen Anfangszustand und 4b einen ausgezogenen Zustand zeigt, in der Vorderansicht im Schnitt. 4a and 4b the in 4 shown left clamping area of the tension strut, wherein 4a an initial state and 4b shows a solid state, in the front view in section.

Die 1 zeigt in Verbindung mit 1a eine Tür 50 einer Seitenaufprallschutz-Anordnung für Kraftfahrzeuge. Die Seitenaufprallschutz-Anordnung weist eine Zugstrebe 1 auf. Die Zugstrebe 1 ist ein längliches Band mit endseitigen Einspannbereichen 10 und einem dazwischenliegenden, mittleren Bereich 20. Die Zugstrebe 1 ist zum hochkantigen Einbau in ein Fahrzeug ausgebildet. Die Zugstrebe besteht aus mehreren, durchgehenden Fasermaterialbahnen und einer Matrix aus einem Kunststoff.The 1 shows in conjunction with 1a a door 50 a side impact protection arrangement for motor vehicles. The side impact protection arrangement has a tension strut 1 on. The tension strut 1 is an elongated band with end clamping areas 10 and an intermediate middle area 20 , The tension strut 1 is designed for edging into a vehicle. The tension strut consists of several, continuous fibrous material webs and a matrix of a plastic.

Im Falle eines Seitenaufpralls mit zum Beispiel der Front eines anderen Autos wird die Zugstrebe 1 im mittleren Bereich auf Zug belastet. Die Zugkräfte werden über die Halterungen 51 in die seitlichen, vertikalen Rahmenpfosten der Tür übertragen. Von den Rahmenpfosten erfolgt eine Ableitung der Zugkräfte in die A- und B-Säule des Fahrzeuges.In the case of a side impact with, for example, the front of another car becomes the tension strut 1 loaded in the middle area on train. The tensile forces are over the brackets 51 transferred into the side, vertical frame posts of the door. From the frame post, a derivation of the tensile forces in the A and B pillar of the vehicle.

Die Matrix ist im Einspannbereich 10 und im mittleren Bereich 20 unterschiedlich ausgebildet. Denn die Zugstrebe 1 ist im Einspannbereich 10 biegesteif und im mittleren Bereich 20 biegeweich. Im mittleren Bereich nähert man sich den Eigenschaften eines flexiblen, hochbelastbaren Zugbandes an, das hohe Zugspannungen verträgt. Die Schubspannungen in der Matrix zwischen den einzelnen Fasermaterialbahnen sind reduziert und werden daher nur in einem geringerem Maße auf die Fasermaterialbahnen übertragen. Dadurch werden die Fasermaterialbahnen in angestrebter Weise überwiegend und gleichmäßig in Zugrichtung belastet und können damit höhere Zugspannungen aufnehmen. Die starren Einspannenden hingegen erlauben eine sichere, feste Einspannung. Die Biegesteifigkeit ist in Richtung der Flachseite der Zugstrebe in den Einspannbereichen 10 mindestens um den Faktor 4, insbesondere um den Faktor 16 und vorzugsweise um den Faktor 32 größer als im mittleren Bereich 20.The matrix is in the clamping area 10 and in the middle area 20 designed differently. Because the tension strut 1 is in the clamping area 10 rigid and in the middle range 20 to bending. In the middle range, one approaches the characteristics of a flexible, heavy-duty drawstring, which tolerates high tensile stresses. The shear stresses in the matrix between the individual fiber material webs are reduced and are therefore only transferred to a lesser extent to the fiber material webs. As a result, the fiber material webs in the desired manner predominantly and evenly loaded in the pulling direction and thus can absorb higher tensile stresses. The rigid clamping ends, however, allow a secure, fixed clamping. The flexural rigidity is in the direction of the flat side of the tension strut in the clamping areas 10 at least by the factor 4 , especially by factor 16 and preferably by the factor 32 larger than in the middle range 20 ,

Die unterschiedliche Ausbildung der Matrix 3 kann auf drei Arten erreicht werden:

• Erstens durch Trennschichten 4, wie in 2 dargestellt, und/oder
• zweitens durch verschiedene Matrixmaterialien, wie in 3 illustriert und/oder
• drittens durch eine unterschiedliche Materialverteilung, wie 4 zeigt.

The different training of the matrix 3 can be achieved in three ways:

• First, through separating layers 4 , as in 2 represented, and / or
Second, by using different matrix materials, as in 3 illustrated and / or
Third, by a different material distribution, such as 4 shows.

Alle drei Ausbildungsarten der Matrix werden nachfolgend im Detail beschrieben, Die 2 illustriert die erste Möglichkeit. Die unterschiedliche Ausbildung der Matrix 3 ist erhalten, indem im mittleren Bereich 20 der Zugstrebe 1 Trennschichten 4 zwischen einzelnen Bandschichten 5 aus mindestens einer der durchgehenden Fasermaterialschichten 2 und der Matrix 3 angeordnet sind. Die Trennschicht 4 sorgt primär dafür, dass die einzelnen Bandschichten 5 nicht miteinander verbunden sind.All three types of training of the matrix are described in detail below, The 2 illustrates the first possibility. The different training of the matrix 3 is obtained by putting in the middle area 20 the tension strut 1 separating layers 4 between individual band layers 5 from at least one of the continuous fibrous material layers 2 and the matrix 3 are arranged. The separation layer 4 Primarily ensures that the individual band layers 5 are not connected.

Die 2a illustriert, dass in den Einspannbereichen 10 an Stelle der Trennschichten 4 des mittleren Bereichs 20 Verstärkungsbandschichten 6 angeordnet sind. Der mittlere Bereich weist ausschließlich die Bandschichten 5 mit den durchgehenden Fasermaterialbahnen 2 auf, deren Fasern hauptsächlich in Längsrichtung der Zugstrebe 2 ausgerichtet sind. Dadurch können die auftretenden Zugspannungen gut aufgenommen werden. Anders sieht es in dem Einspannbereich 10 (2) aus, der eine schwalbenschwanzförmige Verbreiterung 11 aufweist. Da dort bei einem Seitenaufprall aufgrund der Ableitung der Kräfte in das Halteteil 51 (1 und 1a) ein mehrachsiger Spannungszustand herrscht, sind in diesem Bereich zusätzliche Verstärkungsbandschichten 6 (2a) angeordnet. Die zusätzlichen Verstärkungsbandschichten 6 weisen nicht durchgehende, also kurze Fasermaterialbahnen auf. Die Fasern verlaufen schräg oder quer zur Längsachse, so dass die Einspannkräfte gut übertragen werden.The 2a illustrates that in the clamping areas 10 in place of the separation layers 4 of the middle area 20 Reinforcing tape layers 6 are arranged. The middle area shows only the band layers 5 with the continuous fiber material webs 2 on, the fibers mainly in the longitudinal direction of the tension strut 2 are aligned. As a result, the tensile stresses that occur can be easily absorbed. The situation is different in the clamping area 10 ( 2 ), which has a dovetail widening 11 having. As there in a side impact due to the derivative of the forces in the holding part 51 ( 1 and 1a ) is a multiaxial stress state, there are additional reinforcing tape layers in this region 6 ( 2a ) arranged. The additional reinforcement tape layers 6 have non-continuous, so short fiber material webs. The fibers run obliquely or transversely to the longitudinal axis, so that the clamping forces are transmitted well.

Ferner verdeutlicht die 2a den in Längsrichtung vorliegenden Wechsel von der Trennschicht 4 zu der Verstärkungsbandschicht 6. Hieraus ergeben sich besondere Wirkungen hinsichtlich Bauteilfunktion und Bauteilherstellung. Hinsichtlich der Bauteilfunktion wird auf eine sehr einfache Weise ein biegeweicher mittlerer Bereich 20 und ein stabiler Einspannbereich 10 erzielt. Bezogen auf die Bauteilherstellung ergeben sich Vereinfachungen dadurch, dass die Dicke der Trennschicht 4 und die Dicke der Verstärkungsbandschicht 6 gleich sind. In einem Fertigungsschritt vor dem Erhärten der Matrix legt man im mittleren Bereich 20 zwischen den Bandschichten 5 Abstandshalter in Form von Teflonbändern ein. Die Abstandshalter weisen die gleiche Dicke wie die Verstärkungsbandschichten 6 auf. Nach einem Erstarren der Matrix werden die Teflonbänder wieder zur Gewichtseinsparung entnommen, so dass als Trennschicht 4 eine Luftschicht verbleibt. Man erhält eine geometrisch einfach aufgebaute Zugstrebe mit planparallelen Flachseiten.Furthermore clarifies the 2a the longitudinal change of the release layer 4 to the reinforcing tape layer 6 , This results in special effects in terms of component function and component manufacturing. With regard to the component function, a bending-smooth medium range is achieved in a very simple way 20 and a stable clamping area 10 achieved. Relative to the manufacture of components, simplifications result from the fact that the thickness of the separating layer 4 and the thickness of the reinforcing tape layer 6 are the same. In a manufacturing step before hardening of the matrix one puts in the middle range 20 between the band layers 5 Spacers in the form of Teflon tapes. The spacers have the same thickness as the reinforcing tape layers 6 on. After solidification of the matrix, the Teflon tapes are removed again to save weight, so that as a release layer 4 an air layer remains. This gives a geometrically simple design tension bar with plane-parallel flat sides.

Die 3 illustriert die zweite Möglichkeit der Matrixausbildung. Ein festigkeitsniedriges Matrixmaterial 3a, wie ein Elastomer, ist im mittleren Bereich 20 und ein festigkeitshohes Matrixmaterial 3b, wie ein Duroplast oder Thermoplast, ist in den Einspannbereichen 10 eingesetzt.The 3 illustrates the second possibility of matrix formation. A low-strength matrix material 3a , like an elastomer, is in the middle range 20 and a high strength matrix material 3b , such as a thermoset or thermoplastic, is in the clamping areas 10 used.

Die 4 illustriert die dritte Möglichkeit. Die unterschiedliche Ausbildung der Matrix 3 ist erhalten durch eine Verringerung der Matrixmenge im mittleren Bereich 20 der Zugstrebe 1.The 4 illustrates the third possibility. The different training of the matrix 3 is obtained by reducing the matrix amount in the middle region 20 the tension strut 1 ,

Die starren Einspannbereiche 10 erlauben eine geometrische Formgebung, bei der eine formschlüssige Verbindung mit einer am Kfz anbringbaren Halterung 51 (4a und 4b) bildbar ist. Die 2 und 4 illustrieren, dass der Einspannbereich 10 eine schwalbenschwanzformige Verbreiterung 11 aufweist. Die 3 illustriert, dass der Einspannbereich 10 mindestens eine Abknickung 13 und 14 aufweist.The rigid clamping areas 10 allow a geometric shape, in which a positive connection with an attachable to the car mount 51 ( 4a and 4b ) is bildbar. The 2 and 4 illustrate that the clamping area 10 a dovetail widening 11 having. The 3 illustrates that the clamping area 10 at least one bend 13 and 14 having.

Grundsätzlich ist die Zugstrebe 1 so auslegbar, dass entweder der Versagensbruch in einem der Einspannbereiche 10 oder im mittleren Bereich 20 erfolgt. Die in den 1, 1a, 2 und 2a gezeigte Zugstrebe 1 ist dafür ausgelegt, dass der Bruch im mittleren Bereich 20 erfolgt. Die schwalbenschwanzförmige Verbreiterung 11 ist entsprechend ausgelegt.Basically, the tension strut 1 so interpretable that either the failure break in one of the clamping areas 10 or in the middle area 20 he follows. The in the 1 . 1a . 2 and 2a shown tension strut 1 is designed to break in the middle range 20 he follows. The dovetail widening 11 is designed accordingly.

Anders verhält es sich bei den Zugstreben 1 der Ausführungen nach der 3 und der 4. Dort sind in den Einspannbereichen 10 Sollbruchflächen 15 bzw. 15' vorgesehen. Ziel der Sollbruchflächen in den Einspannbereichen ist es, einen Teil der Energie eines Seitenaufpralls dadurch aufzunehmen, dass Arbeit durch Entstehung äußerer und innerer Brüche, Verformungsarbeit und Reibungsarbeit geleistet wird. Dies wird näher erläutert.The situation is different with the tie rods 1 the execution of the 3 and the 4 , There are in the clamping areas 10 Breaking surfaces 15 respectively. 15 ' intended. The aim of the fracture surfaces in the clamping areas is to absorb some of the energy of a side impact by doing work by creating external and internal fractures, deformation work and friction work. This will be explained in more detail.

Die 3a illustriert, dass die Sollbruchflächen 15 des Einspannbereiches 10 zwischen zwei Fasermaterialbahnen 2 oder interlaminar verlaufen. Diese Sollbruchflächen 15 führen zu dem Schadensfall der Delaminationen, die während des Ausziehens der Abknickungen aus der Halterung 51 entstehen. Die Parameter, um ein vorherbestimmtes, interlaminares Versagen zu erzielen, sind beispielsweise die Dicke der Strebe, der Knickwinkel und die Ausbildung der Fasermaterialbahnen und der Matrix.The 3a illustrates that the predetermined breaking surfaces 15 of the clamping area 10 between two fiber material webs 2 or interlaminar. These predetermined breaking surfaces 15 lead to the damage of the delaminations, which during the extraction of the kinks from the holder 51 arise. The parameters for achieving a predetermined interlaminar failure are, for example, the thickness of the strut, the bending angle and the formation of the fiber material webs and the matrix.

Dagegen illustrieren die 4a und 4b, dass der Einspannbereich 10 Sollbruchflächen 15' aufweist, die Abscherflächen sind. Die Abscherflächen verlaufen translaminar. Geometrisch gesehen werden die beiden überstehenden Schwalbenschwanzdreiecke abgeschert, wobei ein Teil der Energie des Seitenaufpralls hierzu aufgewendet wird. Dadurch kann die Energieaufnahme im Falle eines Seitenaufpralls erhöht werden, ohne damit die Maximalkräfte und damit die Belastung des Türrahmens bzw. der A- und B-Säule wesentlich zu erhöhen. Nicht mit dargestellt ist in 4, dass im Einspannbereich 10 zusätzliche Verstärkungsband schichten angeordnet sind, die Fasermaterialbahnen aufweisen, deren Fasern schräg und quer zur Längsrichtung verlaufen, um den Einspannkräften standzuhalten.On the other hand illustrate the 4a and 4b in that the clamping area 10 Breaking surfaces 15 ' which are Abscherflächen. The shear surfaces are translaminar. Geometrically, the two protruding dovetail triangles are sheared off, with part of the energy of the side impact being used for this purpose. As a result, the energy consumption in the event of a side impact can be increased without significantly increasing the maximum forces and thus the load on the door frame or the A and B pillars. Not shown in 4 that in the clamping area 10 additional reinforcing tape layers are arranged, which have fiber material webs whose fibers extend obliquely and transversely to the longitudinal direction in order to withstand the clamping forces.

Die 4 illustriert am rechten Ende der Zugstrebe 1 eine Abwandlung. Hierbei weist der Einspannbereich 10 endseitig zusätzlich einen Abschnitt 17 mit eingefaltetenThe 4 illustrated at the right end of the tension strut 1 a modification. Here, the clamping area 10 an additional section at the end 17 with folded

Abknickungen 18 auf. Die Ausbildung ist derart, dass nach einem Abscheren der Sollbruchflächen 15' (4b) die Abknickungen 18 des Abschnitts 17 nach Ad einer Ziehharmonika ausziehbar sind, um einen weiteren Energiebetrag absorbieren zu können. Die Abknickungen 18 werden durch die angedeutete, nur teilweise dargestellte Halterung 51 hindurchgezogen. Bei dem Auseinanderziehen der Abknickungen 18 kommt es zu Delaminationen. Die Fasermaterialbahnen des Abschnitts 17 können zusätzlich vernäht sein, um die Auszieharbeit zu erhöhen.kinks 18 on. The training is such that after a shearing of the predetermined breaking surfaces 15 ' ( 4b ) the kinks 18 of the section 17 can be pulled out after ad of an accordion, in order to be able to absorb a further amount of energy. The bends 18 be by the indicated, only partially shown bracket 51 pulled. When pulling the kinks 18 it comes to delaminations. The fiber material webs of the section 17 can also be sewn to increase the pull-out work.

In Abweichung zum dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Zugstrebe auch in den Hintertüren eingebaut sein. Wenn das Kraftfahrzeug keine Hintertüren aufweist, kann die Zugstrebe über die endseitigen Halterungen unmittelbar an der B- und C-Säule montiert sein. Im Hinblick auf die 1 ist es auch möglich, zwei übereinander angeordnete Zugstreben 1 vorzusehen.In deviation from the illustrated embodiment, the tension strut can also be installed in the rear doors. If the motor vehicle has no rear doors, the tension strut can be mounted directly on the B and C pillars via the end holders. In terms of 1 it is also possible, two superimposed tie rods 1 provided.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Zugstrebetension strut
22: durchgehende Fasermaterialbahncontinuous fiber material web
33: Matrixmatrix
3a3a: erstes Matrixmaterialfirst matrix material
3b3b: zweites Matrixmaterialsecond matrix material
44: TrennschichtInterface
55: Bandschicht, durchgehendBand layer, continuous
66: Verstärkungsbandschicht, nur EinspannbereichReinforcement tape layer, only clamping area
1010: Einspannbereichclamping
1111: schwalbenschwanzförmige Verbreiterungdovetail widening
1313: erste Abknickungfirst bend
1414: zweite Abknickungsecond bend
1515: Sollbruchfläche, interlaminarPredetermined breaking surface, interlaminar
15'15 ': Sollbruchfläche, translaminarPredetermined breaking surface, translaminar
1717: Abschnitt des Einspannbereiches, der eingefaltet istSection of the clamping area, which is folded in
1818: Abwinkelungangulation
2020: mittlerer Bereichmiddle area
5050: Türdoor
5151: Halterungbracket

Claims

Tension strut ( 1 ) a side impact protection arrangement for motor vehicles, having the following features: • the tension strut ( 1 ) is an elongated band with end clamping areas ( 10 ) and an intermediate middle region ( 20 ), • the tension strut ( 1 ) is designed for edging into a vehicle, • the tension strut consists of several, continuous fiber material webs ( 2 ) and a matrix ( 3 ) made of a plastic, • the matrix ( 3 ) is in the clamping area ( 10 ) and in the middle range ( 20 ) formed so differently that the tension strut ( 1 ) in the clamping area ( 10 ) rigid and in the middle range ( 20 ) is bend soft.

Tension strut ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the different formation of the matrix ( 3 ) is obtained by different matrix materials ( 3a . 3b ), and / or one different matrix material distribution and / or by separating layers ( 4 ).

Tension strut ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the different formation of the matrix ( 3 ) is obtained by using a low-strength matrix material ( 3a ) in the middle area ( 20 ) and a high-strength matrix material ( 3b ) in the clamping areas ( 10 ).

Tension strut ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the different formation of the matrix ( 3 ) is obtained by reducing the matrix amount in the middle range ( 20 ) of the tension strut ( 1 ).

Tension strut ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the different formation of the matrix ( 3 ) in the middle range ( 20 ) of the tension strut ( 1 ) Separating layers ( 4 ) between individual tape layers ( 5 ) of at least one of the continuous fibrous material layers ( 2 ) and the matrix ( 3 ) are arranged.

Tension strut ( 1 ) according to claim 5, characterized in that in the clamping areas ( 10 ) instead of the separating layers ( 4 ) of the middle area ( 20 ) Reinforcing tape layers ( 6 ) are arranged.

Tension strut ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the clamping area ( 10 ) is each geometrically shaped so that a positive connection with a mountable on the motor vehicle holder ( 51 ) is bildbar.

Tension strut ( 1 ) according to claim 7, characterized in that the clamping area ( 10 ) for the fit a dovetail widening ( 11 ) having.

Tension strut ( 1 ) according to claim 8, characterized in that the clamping area ( 10 ) Predetermined breaking surfaces ( 15 ' ) which are Abscherflächen.

Tension strut ( 1 ) according to claim 9, characterized in that the clamping area ( 10 ) end a section ( 17 ) with folded bends ( 18 ), designed such that after shearing the predetermined breaking surfaces ( 15 ) the kinks ( 18 ) of the section ( 17 ) are extendable in the manner of a concertina.

Tension strut ( 1 ) according to claim 7, characterized in that the clamping area ( 10 ) for the positive connection at least one bend ( 13 . 14 ) having.

Tension strut ( 1 ) according to claim 11, characterized in that the clamping area ( 10 ) Predetermined breaking surfaces ( 15 ), which between two adjacent fibrous material webs ( 3 ).