AT407088B

AT407088B - Bauteil für sicherheitsfahrzeuge

Info

Publication number: AT407088B
Application number: AT0156598A
Authority: AT
Inventors: Peter Dipl Ing Dr Walter; Richard Ing Hahnekamp; Gebhard Ing Bitterhof
Original assignee: Magna Eybl Gmbh
Priority date: 1998-09-17
Filing date: 1998-09-17
Publication date: 2000-12-27
Also published as: ATA156598A; DE19944475A1

Description


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   Die vorliegende Erfindung betrifft einen Bauteil fur Sicherheitsfahrzeuge mit mehreren Schichten eines hochfesten Fasermaterials zwischen zwei steifen Schalen, die im Randbereich miteinander verbunden sind. Sicherheitsfahrzeuge, die zum Schutz gefährdeter Personen vorgesehen sind, mussen bestimmte Anforderungen bezüglich der Schussfestigkeit erfullen Dabei soll jedoch das äussere Erscheinungsbild des Fahrzeuges möglichst wenig verändert werden, und es soll das erforderliche Sicherheitsniveau mit möglichst geringem Gewicht zu vertretbaren Kosten realisiert werden 
Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, ist es bekannt, die Innenverkleidungen des betreffenden Kraftfahrzeuges so auszuführen, dass die erforderliche Schusssicherheit gegeben ist Dabei werden einige Lagen eines hochfesten Gewebes aus Aramidfasern, wie etwa Keviar,

   zu einem kompakten schalenförmigen Körper verpresst, der die Form der betreffenden Innenverkleidung aufweist Das dazu vorgesehene Gewebe wird als sogenanntes Prepreg- Gewebe eingesetzt, das bereits unmittelbar nach der Herstellung im Zuge eines weiteren Produktionsschnttes mit einem Kunstharz   vorimprägniert   wird Solche Gewebe sind sehr kostspielig und nur aufwendig handhabbar So sind sie nur eine relativ kurze Zeitspanne lagerbar, wobei eine durchgängige Kühlung erforderlich ist, um ein vorzeitiges Aushärten der Imprägnierung zu verhindern Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Bauteile ist, dass die Energieabsorption durch die innige Verbindung der einzelnen Schichten des Gewebes nicht zufriedenstellend ist Daher ist fur eine vorgegebene Durchschlagsicherheit eine grosse Anzahl von Schichten erforderlich.

   Ein mehrschichtiger Aufbau dieser Art wird beispielsweise in der US 5,132,167 A beschrieben 
Aus der US 5,531,500 A ist eine kugelsichere Verkleidung fur Kraftfahrzeuge bekannt, die aus einer Schale besteht, die an der Innenseite eines Blechteils der Fahrzeugkarosserie zu befestigen ist Zwischen dem Blechteil und der Schale wird dabei eine Tasche gebildet, in der mehrere Lagen eines schusssicheren Gewebes eingelegt sind Um den Einbau einer solchen Verkleidung mit einem vernünftigen Aufwand zu ermöglichen, müssen auch für eine solche Lösung vorimprägmerte Gewebe verwendet werden Erst damit wird ein einziger kompakter Bauteil erreicht, der in der Massenproduktion entsprechend einsetzbar ist Damit treten jedoch die oben beschriebenen Nachteile auf Ausserdem ist die Anbringung dieser Bauteile an der Fahrzeugkarosserie schwierig, wobei insbesondere das Problem auftritt,

   dass im Randbereich eine verringerte Durchschusssicher- heit gegeben ist 
Die GB 2 148 185 A zeigt ein mehrschichtiges Schutzelement, bei dem zwischen einer äusseren und einer inneren Schale mehrere Lagen eines Aramidgewebes vorgesehen sind Die äussere und die innere Schale sind an ihrem Rand miteinander durch eine Schnappverbindung verbunden. Eine solche Verbindung mag fur die Anwendung bei einem Schutzhelm durchaus ausreichend sein, da hier eine sehr starke Krummung und damit eine Formstabilität der Schalen vorliegt Bei Bauteilen von Sicherheitsfahrzeugen liegt eine solche starke Krümmung üblicherweise nicht vor Eine Ausführung nach dem Stand der Technik würde daher einen unzureichenden Schutz bieten. 



   Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Bauteil zu schaffen, der einfach und kosten- günstig herstellbar ist, der eine hohe Sicherheit bei geringem Gewicht aufweist und der auch leicht im üblichen Fertigungsablauf in ein Kraftfahrzeug einbaubar ist 
Erfindungsgemäss werden diese Aufgaben durch einen Bauteil gelöst, bei dem die Schalen aus einem thermoplastischen Kunststoff hergestellt sind und an ihrem Rand miteinander verpresst sind. 



  Dieser Aufbau ermöglicht es, einen ballistisch optimalen Aufbau der fasermaterial-Schuchten zu verwirklichen, ohne die übrigen Eigenschaften zu beeinträchtigen Die Durchschlagfestigkeit des Bauteils hängt nämlich direkt mit der Fähigkeit des Bauteils zusammen, die Energie des eindringenden Geschosses aufzunehmen und zu dissipieren Da die Zugfestigkeit der Fasern durch das Material im wesentlichen vorgegeben ist, kann die Energieaufnahme nur durch die Verbesserung des Verformungsverhaltens vergrössert werden Da die einzelnen Schichten im wesentlichen lose innerhalb der steifen Schalen angeordnet sind, werden sehr gute Verformungs- werte erreicht Die steifen Schalen behindern aufgrund ihrer geringeren Festigkeit und Zähigkeit diese Verformung nicht Besonders vorteilhaft ist bei dieser Lösung,

   dass der erfindungsgemässe Bauteil in der Handhabung und beim Einbau im wesentlichen wie eine Serienverkleidung behandelt werden kann Lediglich die Befestigungspunkte an der Fahrzeugkarossene müssen entsprechend 

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 verstärkt werden 
Eine optimale Verformbarkeit und damit Energieaufnahme wird erreicht, wenn die Schichten des Fasermaterials in an sich bekannter Weise über den Grossteil ihrer Fläche frei an den Schalen anliegen. Es kann aber auch eine gewisse Verbindung der beiden äussersten Schichten mit den Schalen zugelassen werden, um eine verbesserte Positionierung des Fasermaterials in den Schalen zu erreichen.

   Eine solche Verbindung kann auch uber eine Vliesschicht erfolgen Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn das Fasermaterial aus einem unimprägnierten Gewebe oder Gelege besteht Von einem Gewebe wird dann gesprochen, wenn ein flächiges Gebilde aus Schuss- und Kettfäden besteht und bei dem die Schussfäden teilweise unterhalb und teilweise oberhalb der Kettfäden liegen Von einem Gelege wird dann gesprochen, wenn die Schussfäden stets auf einer Seite der Kettfäden angeordnet sind und der Zusammenhalt des Gebildes durch andere Massnahmen, wie beispielsweise Vernähen, gewährleistet ist. Die Tatsache, dass das Fasermaterial nicht imprägniert ist, bringt mehrere Vorteile mit sich So ist das Ausgangsmaterial kostengünstiger und der gesamte Bearbeitungsvorgang ist wesentlich vereinfacht, da ein solches Gewebe oder Gelege nicht gekühlt gelagert werden muss.

   Auch ist die Lagerfähigkeit zeitlich praktisch unbeschränkt. Weiters hat sich als besonderer Vorteil herausgestellt, dass ein mehrlagiger Aufbau aus unimprägniertern Gewebe cetens paribus eine deutlich höhere Schuss- festigkeit aufweist als ein kompaktierter Körper aus imprägniertem Gewebe. Im Sinne der Erfindung kann auch ein einzelner Faserkörper zwischen den Schalen angeordnet sein, der beispielsweise als Gelege mit einer Vielzahl Schichten mit längs- und querlaufenden Faden ausgebildet ist. In diesem Fall sind die Schichten innerhalb des Geleges selbst ausgebildet. 



   Um die Verarbeitung zu vereinfachen kann vorgesehen sein, dass die Schichten des Fasermaterials untereinander durch Verbindungen geringer Festigkeit verbunden sind Diese Verbindungen können durch Vernähen oder punktformiges Verkleben hergestellt sein Wesenthch ist, dass die einzelnen Schichten bei der Verarbeitung nicht auseinander fallen, die Verbindungen jedoch so schwach sind, dass sich das Material beim Auftreffen eines Geschosses wie unverbun- denes Material verhält. 



   In einer besonders begünstigten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schalen aus einem thermoplastischen Kunststoff hergestellt sind und an ihrem Rand miteinander verpresst sind Auf diese Weise ist ein kompakter Bauteil erhältlich, der sich wie ein herkömmlicher Verkleidungsbauteil behandeln lässt.

   Dabei kann an der Aussenseite der Schale in an sich bekannter Weise auch eine Dekorschicht vorgesehen sein Eine solche Dekorschicht kann entweder nachträglich aufkaschiert werden oder bereits beim Pressvorgang in die Form eingelegt werden 
Weiters betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils für Sicherheitsfahrzeuge, bei dem in einer aus Formhälften bestehenden Form zwischen zwei Rohlinge aus einem thermoplastischen Kunststoff mehrere Schichten eines hochfesten Faser- materials eingelegt werden, wonach die Formhälften unter Druck geschlossen werden, um die Rohlinge zu Schalen zu formen, die im Randbereich miteinander verbunden sind Bei sogenannten Hinterpressverfahren wird ein mehrschichtiger Bauteil erzeugt,

   indem eine Dekorschicht in eine Formhälfte eingelegt wird und an bestimmten Stellen ein Rohling aus einem thermoplastischen Kunststoff aufgelegt wird. Durch Anwendung von Druck wird die zweite Formhälfte aufgepresst, um den Rohling zu verformen, so dass die gewünschte dreidimensionale Form erreicht wird Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich von diesem bekannten Verfahren dadurch, dass Schichten aus einem Fasermaterial vollständig oder nahezu vollständig vom Pressgut eingeschlos- sen sind. Wie oben bereits beschrieben, kann gegebenenfalls auch eine Dekorschicht vorgesehen sein. 



   In der Folge wird die Erfindung anhand des in den Figuren dargestellten Ausfuhrungsbeispiels näher erläutert Es zeigt die Fig. 1 eine Formenanordnung zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens und die Fig. 2 einen erfindungsgemässen Bauteil. 



   Die Fig. 1 zeigt eine Formungsvorrichtung bestehend aus einer unteren Formhalfte 1 und einer oberen Formhälfte 2. In die untere Formhälfte 1 wird ein erster plastifizierter Rohling 3 aus einem thermoplastisch verformbaren Kunststoffmaterial eingelegt Daruber ist ein zweiter Rohling 4 aus dem gleichen Material angeordnet. Zwischen die Rohlinge 3 und 4 wird ein Paket bestehend aus mehreren Schichten 5 eines Gewebes aus einem Fasermaterial höchster Festigkeit, wie etwa 

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 Kevlar, eingelegt Zwischen einer Formhälfte 1 und einem Rohling 3 ist eine Dekorschicht 6 eingelegt, die sich durch das Verpressen fest mit der daraus gebildeten Schale 30 verbindet.

   Durch das Schliessen der Formhälften 1 und 2 mit einem vorbestimmten Druck bei Anwendung der erforderlichen Temperatur wird ein schalenförmiger Bauteil erzeugt, dessen Kontur der der Formhälften 1 und 2 entspricht. An den Randbereichen 3a bzw 4a verbinden sich die aus den Rohlingen 3,4 gebildeten Schalen 30,40 fest miteinander Die Schichten 5 des Fasermaterial- gewebes bleiben jedoch untereinander im wesentlichen unverbunden und verbinden sich auch nicht mit den Schalen 30 und 40.

Claims

Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, mit geringem Aufwand einen Bauteil höchster Schusssicherheit herzustellen PATENTANSPRÜCHE: 1 Bauteil für Sicherheitsfahrzeuge, mit mehreren Schichten (5) eines hochfesten Faser- materials zwischen zwei steifen Schalen (30,40), die im Randbereich (3a, 4a) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalen (30,40) aus einem thermo- plastischen Kunststoff hergestellt sind und an ihrem Rand miteinander verpresst sind 2 Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten (5) des Faser- materials in an sich bekannter Weise uber den Grossteil ihrer Fläche im wesentlichen frei an den Schalen (30, 40) anliegen.

3 Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fasermaterial aus einem unimprägnierten Gewebe oder Gelege besteht.

4. Bauteil nach einem der Anspruche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten (5) des Fasermaterials untereinander durch Verbindungen geringer Festigkeit verbunden sind 5 Bauteil nach einem der Anspruche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Schalen (30,40) in an sich bekannter Weise an der Aussenseite eine Dekorschicht (6) trägt 6 Verfahren zur Herstellung eines Bauteils fur Sicherheitsfahrzeuge, bei dem in einer aus Formhalften (1, 2) bestehenden Form zwischen zwei Rohlinge (3,4) aus einem thermo- plastischen Kunststoff mehrere Schichten (5) eines hochfesten Fasermaterials eingelegt werden, wonach die Formhälften (1,2) unter Druck geschlossen werden, um die Rohlinge (3,4) zu Schalen (30,40) zu formen, die im Randbereich (3a, 4a) miteinander verpresst sind 7.

Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer Formhälfte (1, 2) und einem Rohling (3,4) in an sich bekannter Weise eine Dekorschicht eingelegt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten (5) des Fasermaterials vor dem Einlegen in die Form untereinander lose verbunden werden, und zwar vorzugsweise durch Vernahen oder punktformiges Verkleben