[发明专利]用于机动车的采用混合式结构的支架元件和能量吸收元件

说明书

技术领域

本发明涉及一种如权利要求1的前序部分所述的用于机动车的采用混合式结构的支架元件。此外，本发明还涉及一种如权利要求9的前序部分所述的用于机动车的采用混合式结构的能量吸收元件。

背景技术

在大量实施方案中公开了用于批量生产乘用车的部件所具有的、由金属元件和塑料元件构成的混合式结构。这种混合式结构首先有助于减轻相应部件的重量，从而相应减少燃料消耗。此外，就用于构建相应机动车的支架元件而言，金属元件和塑料元件的两种材料的优点均得到利用。

例如，DE 10 2009 042 272 A1便已公开了一种采用混合式结构的支架元件。其中，由金属板构成的外支架元件的内侧被一由塑料构成的包括多个肋部的增强结构加固。DE 20 2010 002 099 U1也公开了一种相似的技术方案。

此外，DE 10 2004 049 396 A1公开了一种具有本体和内置塑料衬里的支架，该塑料衬里由布置于本体的空腔中的塑料薄膜通道构成。在与本体的叠合区域中，该塑料衬里的整个表面区域均靠接在本体上。

此外，采用此类混合式结构的，用于减小机动车中的事故相关作用力的能量吸收元件同样为人所知。举例而言，DE 197 17 473 B4公开了一种在管形的金属元件内布置同样为管形的塑料元件的方案。在相互叠合的区域中，管形塑料元件的外周普遍靠接在管形金属元件的内周上。

发明内容

本发明的目的是，提供本文开篇所述类型的一种支架元件及一种能量吸收元件，该支架元件及该能量吸收元件在重量及结构空间方面具备优势，以及在事故相关的施力下具有有利的变形特性。

本发明用以达成上述目的的解决方案是一种具有权利要求1所述特征的支架元件，以及一种具有权利要求9所述特征的能量吸收元件。本发明的有利技术方案以及合适且不平凡的改进方案由其余的权利要求给出。

为提供一种本文开篇所述类型的，既在重量及结构空间方面具备优势，又在事故相关的施力下具有极有利的变形特性的支架元件，本发明提出的方案是，所述金属元件与所述塑料元件在所述支架元件的占主要部分的表面区域中相互靠接，并且在所述支架元件的至少一个表面区域中在形成空腔的情况下相互间隔一距离。

所述金属元件，特别是成形的金属板，被大面积靠接于其上的塑料元件以在结构空间及重量方面具备优势的方式加固。这样便可以将例如由高强度钢或弹簧钢构成的薄壁式钢板作为被所述塑料元件增强的金属元件使用。其中，所述塑料元件优选构建为尤其是层厚至少基本一致的塑料层和/或塑料膜。对所述金属元件的应用使得所述支架元件在事故情形下具有较高的能量吸收能力，且具有可延展的特性。

在所述塑料元件与所述金属元件呈空心型材状地相互间隔一距离的区域中，形成某种腔状轮廓/廓形/剖面，由此使由所述塑料元件与所述金属元件所构成的复合体具有特别高的结构刚度。这样一来，所述支架元件便能非常好地将事故相关的作用力传递至在其他位置的结构部件或起到相应的分散负荷的作用。

在本发明的另一技术方案中有利的是，为实现极轻的重量，所述金属元件构建为薄壁式金属板，特别是构建为薄壁式钢板。由此可以形成所述支架元件的有利于上漆的外表面。

另一有利实施方式是，所述塑料元件由纤维增强塑料构成。由这种塑料构成的塑料元件极轻、极稳定且刚度极高。

另一实施方式是，所述塑料元件的纤维增强部与所述靠接在金属元件上的表面区域以及与所述支架元件的形成空腔的所述至少一个表面区域相匹配。这种类型的匹配尤其可以是根据在事故相关的施力下所产生的负荷在方向和数目方面对所述纤维增强部的纤维层进行调整。举例而言，在形成所述空腔的表面区域中，设置比在所述金属元件与所述塑料元件在其中相互靠接的所述占主要部分的表面区域中更为稳定的纤维增强部。举例而言，也可以在所述空腔的表面区域中设置比在所述支架元件的占主要部分的表面区域中更多的纤维。

特别有利地，可以将所述支架元件用作机动车的纵梁元件或横梁元件(特别是柔性横梁)。就是这种类型的纵梁元件和/或横梁元件起到吸收和/或传递事故相关的负荷的作用，从而对车厢并进而对乘客进行保护。在此情形下发挥了所述金属元件与所述塑料元件的两种材料的优点，其中，所述金属元件确保了所述支架元件具有有利的可延展性，所述塑料元件确保了所述支架元件具有高刚度。此外，可以将所述金属元件设计为具有小的材料厚度，同时通过所述塑料元件确保充分的增强或加固。