DE102005055844B4

DE102005055844B4 - Aufprallträgeranordnung für eine Fahrzeugtür

Info

Publication number: DE102005055844B4
Application number: DE102005055844.5A
Authority: DE
Inventors: Wilfried Rodermund; Hans-Jürgen Motzkus; Dipl.-Ing. Müller Sven
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2005-11-23
Filing date: 2005-11-23
Publication date: 2023-05-04
Anticipated expiration: 2025-11-24
Also published as: DE102005055844A1

Abstract

Aufprallträgeranordnung für eine Fahrzeugtür (1), in der ein Aufprallträger (15) angeordnet ist, der sich bei einem Aufprallimpuls (F) auf die Fahrzeugtür (1) so durchbiegt, dass der Aufprallträger (15) aufprallseitig druckbeansprucht bzw. gestaucht und auf seiner von der Aufprallseite abgewandten Seite zugbeansprucht ist, wobei der Aufprallträger (15) über eine Befestigung (23), insbesondere eine Schweißverbindung, an einem türinnenseitigen Zwischenblech (17) befestigt ist und der Aufprallträger (15) ein langgestrecktes Blechprofilteil ist, das im Querschnitt doppelrinnenförmig ausgebildet ist, und zwar mit einem Rinnenboden (18) sowie zwei Randseitenwänden (16), die den Rinnenboden (18) begrenzen, wobei sich im Rinnenboden (18) längsseitig ein Wellenberg (19) erstreckt und der Aufprallträger (15) an seinen hochgezogenen Randseitenwänden (16) mit jeweils einem Randflansch (25) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigung (23) zwischen dem Rinnenboden (18) des Aufprallträgers (15) und dem türinnenseitigen Zwischenblech (17) ausgebildet ist, und dass die Randseitenwände (16) aufprallseitig hochgezogen sind, und zwar mit Randflanschen (25), die dem Aufprallimpuls (F) flächig zugewandt sind, so dass deren Außenkanten (29) bei einem Aufprall druckbeansprucht bzw. gestaucht sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Aufprallträgeranordnung für eine Fahrzeugtür gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Im Fahrzeugbau werden vielfach in Seitentüren Aufprallträger eingesetzt, die häufig als Längsträger ausgebildet sind. Bei einem Seitenaufprall gegen die Fahrzeugtür kann ein solcher Längsträger die auf die Seitentür einwirkende Aufprallenergie abbauen.
Bei einer allgemein bekannten, gattungsgemäßen Aufprallträgeranordnung für eine Fahrzeugtür durchbiegt sich ein Aufprallträger bei einem Aufprallimpuls auf die Fahrzeugtür derart, dass der Aufprallträger aufprallseitig druckbeansprucht bzw. gestaucht ist und auf seiner von der Aufprallseite abgewandten Seite zugbeansprucht ist.
Herstellungsbedingt kann der Aufprallträger randseitige Einkerbungen aufweisen. Solche Einkerbungen ergeben sich etwa beim Schneiden von als Aufprallträger eingesetzten Blechprofilteilen an deren Schnittkanten.
Wird der Aufprallträger bei einem Seitenaufprall an seinen Schnittkanten zugbeansprucht, so kann aufgrund der Kerbwirkung der Aufprallträger ausgehend von den Einkerbungen reißen oder brechen. Dadurch können sich die Deformationseigenschaften des Aufprallträgers ändern.
Aus der US 4 090 734 A ist eine gattungsgemäße Aufprallträgeranordnung für eine Fahrzeugtür bekannt, bei der ein Aufprallträger als ein langgestrecktes Blechprofilteil ausgebildet ist. Das Blechprofilteil weist ein im Querschnitt doppelrinnenförmiges Profil auf. Zudem ist der Aufprallträger an ein Türinnenblech befestigt. Aus der DE 19 62 279 A ist eine weitere Aufprallträgeranordnung bekannt, in der Fahrzeugwände versteifbar sind. Bei dieser Aufprallträgeranordnung ist mit dem Innenblech ein zumindest ein Hohlträger verbunden, der zusammen mit dem Innenblech einen Hohlraum umschließt. Aus der US 4 290 641 A ist eine weitere Aufprallträgeranordnung bekannt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Aufprallträgeranordnung für eine Fahrzeugtür bereitzustellen, bei der der Aufprallträger bei einem Seitenaufprall stabile Deformationseigenschaften aufweist.
Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.
Erfindungsgemäß ist der Aufprallträger randseitig mit zumindest einer aufprallseitig hochgezogenen Seitenwand ausgebildet, so dass bei einem Aufprall eine Stauchung von deren Außenkante erfolgt. D. h., dass erfindungsgemäß die zumindest eine Seitenwand in Richtung des Aufprallimpulses hochgezogen ist. Beim Seitenaufprall ist daher zumindest der Rand des Aufprallträgers im Wesentlichen druckbeansprucht. Die Druckspannungen bewirken eine randseitige Stauchung des Aufprallträgers. Somit ist ein Aufreißen bzw. Brechen des Aufprallträgers an seinen randseitigen Einkerbungen erfindungsgemäß aufgrund seiner fehlenden randseitigen Zugbeanspruchung verhindert.
Die hochgezogene Seitenwand des Aufprallträgers erstreckt sich über eine beim Aufprall neutrale Faser bzw. spannungsfreie Ebene hinweg in einen mit Druckspannungen beanspruchten Druckbereich. Die neutrale Faser bzw. spannungsfreie Ebene bildet den Übergang zwischen dem Druckbereich und dem von der Aufprallseite abgewandten Zugbereich des Aufprallträgers, der beim Aufprall mit Zugspannungen beansprucht ist.
Der Aufprallträger ist als ein lang gestrecktes Profilteil oder als Längsträger, vorzugsweise ein Blechprofilteil ausgebildet. In diesem Fall können insbesondere an den Längsschnittkanten des Blechprofilteils herstellungsbedingt Kerben vorhanden sein, ausgehend von denen bei einer Zugbelastung Risse auftreten können. Zur Vermeidung solcher randseitigen Risse ist zumindest der längsseitige Aufprallträgerrand im druckbeanspruchten Bereich des Aufprallträgers angeordnet.
In einem nicht von der Erfindung umfassten Vergleichsbeispiel ist das Blechprofilteil ein lang gestrecktes Blechprofilteil, das eine aufprallseitig hochgezogene Seitenwand und einen Boden aufweist. In diesem Fall ist das Blechprofilteil im Querschnitt etwa L-förmig ausgebildet. Ein gegenüber der L-Form verbessertes Aufprallverhalten des Aufprallträgers wird jedoch erfindungsgemäß bei zumindest einer rinnenförmigen Ausbildung des Aufprallträgers erreicht. Hier ist der Aufprallträger mit zwei aufprallseitigen Randseitenwänden ausgebildet, die einen Rinnenboden begrenzen. Die Außenkanten der Randseitenwände sind bei einem Seitenaufprall mit Druckspannungen beansprucht. Es erfolgt somit eine Stauchung der Außenkanten und keine Zugbelastung der Außenkanten. Eine weitere Steigerung des Aufprallverhaltens des Aufprallträgers ist dadurch erreicht, dass im Rinnenboden eine längsseitig sich erstreckender Wellenberg ausgebildet ist.
Der Aufprallträger ist mit seinem Aufprallträgerboden türinnenseitig befestigt. Der Boden des Aufprallträgers ist zwischen aufprallseitig hochgezogenen Seitenwänden ausgebildet, wodurch eine besonders formstabile Befestigung des Aufprallträgers erreicht wird. In diesem Fall kann es ausreichend sein, wenn der Aufprallträger jeweils nur an seinen Stirnseiten über seinem Aufprallträgerboden türinnenseitig befestigt ist.
Bevorzugt können die Befestigungsstellen zwischen dem Aufprallträger und einer Tragwand, etwa einem Zwischenblech, über einen vorgegebenen Abstand vom Aufprallträgerrand vorgesehen werden. Dadurch ist eine Schwächung der Aufprallträger-Außenkanten etwa aufgrund von Schweißpunkten vermieden.
Um die für einen Abbau der Aufprallenergie notwendigen Deformationseigenschaften zu erhalten, ist der Aufprallträger im Profil zumindest doppelrinnenförmig bzw. wellenförmig ausgebildet. Zur Erhöhung der Steifigkeit ist der lang gestreckte Aufprallträger mit in Querrichtung verlaufenden Wellen ausgebildet. Bei einem wellenförmigen Profil des Aufprallträgers endet der Aufprallträger randseitig mit einem Wellenberg, der im druckbeanspruchten Bereich des Aufprallträgers liegt. Demgegenüber ist der wellenförmige Aufprallträger mit zumindest einem seiner Wellentäler türinnenseitig befestigt, das im zugbeanspruchten Bereich des Aufprallträgers liegt.
Eine weitere Verbesserung seiner Deformationseigenschaften ist dadurch erzielt, dass der Aufprallträger an seiner hochgezogenen Seitenwand mit einem Randflansch ausgebildet ist, der die Formstabilität des Aufprallträgers an seiner Seitenwand verstärkt und der dem Aufprallimpuls im wesentlichen flächig zugewandt ist. Somit wird bei einem Seitenaufprall der druckbeanspruchte Randflansch der Seitenwand gestaucht.
Erfindungsgemäß weist die Aufprallträgeranordnung ein türinnenseitiges Zwischenblech auf, an dem der Aufprallträger befestigt ist. Das Zwischenblech kann speziell zur Halterung des Aufprallträgers ausgelegt sein. Dabei kann sich der Aufprallträger in der Fahrzeugtür ausgehend von einer Scharnierseite vorzugsweise diagonal bis zu einer Schlossseite der Fahrzeugtür erstrecken, um die Widerstandsfähigkeit der Fahrzeugtür gegenüber einer seitlichen Kollision zu erhöhen. Aus fertigungstechnischen Gründen ist es vorteilhaft, wenn der Aufprallträger über eine Schweißverbindung, vorzugsweise eine Punktschweißverbindung türinnenseitig befestigt ist.
Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben:

1 eine stark schematisierte Teilansicht einer Fahrzeugtür mit einer Aufprallträgeranordnung, und
2 in einer vergrößerten Seitenschnittansicht die Aufprallträgeranordnung.

In der 1 ist stark schematisiert eine Fahrzeugseitentür 1 einer Fahrzeugkarosserie dargestellt. Die Seitentür 1 ist mit ihrer Scharnierseite 3 z. B. im Bereich einer A-Säule 5 angelenkt, während die Fahrzeugtür 1 mit ihrer Schlossseite 7 einer B-Säule 9 gegenüberliegt. Zusammen mit einem bodenseitigen Türschweller 10 begrenzen die Scharnierseite 3 und die Schlossseite 7 einen Türinnenraum 11. Im Türinnenraum 11 ist eine Aufprallträgeranordnung 13 angeordnet.
Die Aufprallträgeranordnung 13 weist einen Aufprallträger 15 auf, der an einem bevorzugt als Modulträger ausgebildeten Türinnenblech 17 befestigt ist. Der Aufprallträger 15 ist in der 1 als ein lang gestrecktes Blechprofilteil bzw. Längsträger ausgebildet. Das Blechprofilteil 15 ist im Querschnitt doppelrinnenförmig bzw. wellenförmig ausgebildet und weist zwei Randseitenwände 16 auf, die aufprallseitig hochgezogen sind und einen Rinnenboden 18 begrenzen. Im Rinnenboden 18 erstreckt sich längsseitig ein Wellenberg 19, wodurch der Aufprallträger 15 doppelrinnenförmig ausgebildet ist.
Das Blechprofilteil 15 ist an seinen Stirnseiten mit seinem Rinnenboden 18 einerseits scharnierseitig an einem oberen Trägerbereich und andererseits schlossseitig an das Türinnenblech 17 einem unteren B-Säulenbereich zugewandt mittels einer Punktschweißverbindung über Schweißpunkte 23 befestigt. Dabei erstreckt sich das Blechprofilteil 15 von einem oberen Bereich der Scharnierseite 3 der Fahrzeugtür 1 diagonal in Richtung des Türschwellers 10. Um bei einem Aufprall die Formstabilität des Blechprofilteils 15 zu erhöhen, sind die Randseitenwände 16 an ihren freien Enden mit einem längsseitigen Randflansch 25 ausgebildet. Dieser ist in etwa einem in der 1 mit dem Pfeil F angedeuteten Seitenaufprallimpuls flächig zugewandt.
Wie in der 1 gezeigt ist, sind die Schweißpunkte 23 über vorgegebene Abstände a und b von der stirnseitigen Aufprallträgerkante 27 und von der seitlichen Aufprallträgerkante 29 beabstandet, um z. B. bei dem Punktschweißvorgang die randseitige Formstabilität des Aufprallträgers nicht zu reduzieren. In der 2 sind gestrichelt die Schweißzangen 30 angedeutet, die in dem Punktschweißverfahren die Schweißpunkte 23 zwischen den Rinnenboden 18 des Blechprofilteils 15 und dem Zwischenblech 17 setzen.
Nachfolgend ist das Aufprallverhalten der Aufprallträgeranordnung 13 der Fahrzeugtür 1 bei dem Seitenaufprallimpuls F beschrieben.
Dem zufolge durchbiegt sich bei einem Seitenaufprall mit dem Aufprallimpuls F das Blechprofilteil 15 zusammen mit dem Türinnenblech 17 in Richtung auf einen Fahrgastraum, wodurch die Aufprallenergie abgebaut wird. Durch diese Verformung werden im Blechprofilteil 15 Druckspannungen y und Zugspannungen x erzeugt, die in der 1 mit Pfeilen angedeutet sind. So bauen sich in einem, der Aufprallstelle zugewandten Druckbereich 31 Druckspannungen y auf, während sich die Zugspannungen x in einem von der Aufprallstelle abgewandten Zugbereich 33 des Aufprallträgers 15 aufbauen. Dabei geht der aufprallseitige Druckbereich 31 über eine spannungsfreie Neutralebene 35 in den von der Aufprallstelle abgewandten Zugbereich 33 des Aufprallträgers 15 über.
Gemäß der 2 entspricht die einem Außenblech 34 zugewandte Hälfte des Aufprallträgers 15 bei einem Seitenaufprall dem Druckbereich 31. Die von dem Außenblech 34 abgewandte Hälfte des Aufprallträgers 15 entspricht demgegenüber dem Zugbereich 33, der über die spannungsfreie Neutralebene 35 vom Druckbereich 31 getrennt ist.
Wie aus der 2 hervorgeht, ist der Rinnenboden 18 des Aufprallträgers 15 im Zugbereich 33 angeordnet. Die den Rinnenboden 18 begrenzenden hochgezogenen Seitenwände 16 erstrecken sich bis in den Druckbereich 31, so dass bei einem Seitenaufprall der Rinnenboden 18 mit Zugspannungen x beansprucht ist und die Seitenwände 16 mit ihrem Randflansch 25 mit Druckspannungen beansprucht ist.
Die Außenkanten 29 des Randflansches 25 liegen daher erfindungsgemäß im Druckbereich 31 des Aufprallträgers 15. Bei einem Seitenaufprall wird daher der Randflansch 25 der Seitenwände 16 aufgrund der entstehenden Druckspannungen y gestaucht. Herstellungsbedingt in der Außenkante 29 vorhandene Einkerbungen können daher aufgrund ihrer Druckbeanspruchung nicht Ursache für ein Brechen oder ein Reißen des Aufprallträgers 15 sein.
Die Schweißpunktverbindung 23 ist dagegen im formstabilen Rinnenboden 18 des Aufprallträgers 15 vorgesehen. Die Schweißpunkte sind hierbei gemäß der 1 in einem vorgegebenen Abstand a von der Stirnseite und einem Abstand b von der Randseite des Aufprallträgers 15 vorgesehen, so dass kein Risiko besteht, dass bei dem Seitenaufprall aufgrund der Schweißpunktverbindung 23 Risse oder Brüche im Aufprallträger 15 erzeugt werden.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeugtür
3: Scharnierseite
5: A-Säule
7: Schloßseite
9: B-Säule
10: Türschweller
11: Türinnenraum
13: Aufprallträgeranordnung
15: Aufprallträger
16: Randseitenwand
17: Zwischenblech
18: Rinnenboden
19: Wellenberg
23: Punktschweißverbindung
25: Randflansch
27: stirnseitigen Aufprallträgerkante
29: seitlichen Aufprallträgerkante
30: Schweißzangen
31: Druckbereich
33: Zugbereich
34: Außenblech
35: spannungsfreie Neutralebene
a, b: Abstände
F: Aufprallimpuls
y: Druckspannungen
x: Zugspannungen

Claims

Aufprallträgeranordnung für eine Fahrzeugtür (1), in der ein Aufprallträger (15) angeordnet ist, der sich bei einem Aufprallimpuls (F) auf die Fahrzeugtür (1) so durchbiegt, dass der Aufprallträger (15) aufprallseitig druckbeansprucht bzw. gestaucht und auf seiner von der Aufprallseite abgewandten Seite zugbeansprucht ist, wobei der Aufprallträger (15) über eine Befestigung (23), insbesondere eine Schweißverbindung, an einem türinnenseitigen Zwischenblech (17) befestigt ist und der Aufprallträger (15) ein langgestrecktes Blechprofilteil ist, das im Querschnitt doppelrinnenförmig ausgebildet ist, und zwar mit einem Rinnenboden (18) sowie zwei Randseitenwänden (16), die den Rinnenboden (18) begrenzen, wobei sich im Rinnenboden (18) längsseitig ein Wellenberg (19) erstreckt und der Aufprallträger (15) an seinen hochgezogenen Randseitenwänden (16) mit jeweils einem Randflansch (25) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigung (23) zwischen dem Rinnenboden (18) des Aufprallträgers (15) und dem türinnenseitigen Zwischenblech (17) ausgebildet ist, und dass die Randseitenwände (16) aufprallseitig hochgezogen sind, und zwar mit Randflanschen (25), die dem Aufprallimpuls (F) flächig zugewandt sind, so dass deren Außenkanten (29) bei einem Aufprall druckbeansprucht bzw. gestaucht sind.
Aufprallträgervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aufprallseitig hochgezogenen Randseitenwände (16) des Aufprallträgers sich über eine neutrale Faser bzw. eine beim Aufprall spannungsfreie Ebene (35) in einen beanspruchten Druckbereich (31) erstreckt.
Aufprallträgeranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufprallträger (15) jeweils an seinen Stirnseiten türinnenseitig befestigt und zwischen seinen Stirnseiten befestigungsfrei ist.
Aufprallträgervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsstellen (23) des Aufprallträgers über einen vorgegebenen Abstand (a, b) von seinen Außenkanten (27, 29) beabstandet sind.
Aufprallträgeranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Aufprallträger (15) ausgehend von der Scharnierseite, vorzugsweise diagonal, bis zur Schlossseite (7) der Fahrzeugtür (1) erstreckt.
Aufprallträgeranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufprallträger (15) über eine Schweißverbindung (23), vorzugsweise eine Punktschweißverbindung türinnenseitig befestigt ist.
Aufprallträgeranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigung, vorzugsweise die Punktschweißverbindung, zwischen dem Aufprallträgerboden (18) und einer türinnenseitigen Tragwand, vorzugsweise dem Zwischenblech (17) erfolgt.