DE102006005924B4 - Strukturversteifungsvorrichtung für eine Karosserie eines Kraftfahrzeugs und ein Verfahren zur Strukturversteifung einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Strukturversteifungsvorrichtung für eine Karosserie eines Kraftfahrzeugs und ein Verfahren zur Strukturversteifung einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs Download PDF

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Abstract

Strukturversteifungsvorrichtung für eine Karosserie eines Kraftfahrzeugs, wobei mindestens ein Teil der Strukturversteifungsvorrichtung (1) beim Eintreffen eines Ereignisses, insbesondere eines Aufpralls auf ein klappbares Element (2) in einer Seite eines Kraftfahrzeugs, automatisch von einer Ausgangslage (10) in eine Versteifungslage (20) bringbar ist und der mindestens eine Teil der Strukturversteifungsvorrichtung (1) in der Versteifungslage (20) gegenüber einer einwirkenden Last (L) einen höheren Verformungswiderstand aufweist, als in der Ausgangslage (10), gekennzeichnet durch mindestens einen Bereich, in dem das axiale Flächenträgheitsmoment gegenüber einer Verformung auf Grund der Last (L) in der Versteifungslage (20) größer ist als das axiale Flächenträgheitsmoment in der Ausgangslage (10).

Description

  • Die Verbesserung der passiven Sicherheit von Kraftfahrzeugen ist ein ständiges Anliegen aller Automobilhersteller und Zulieferer. Gerade bei Seitenaufprallereignissen müssen zum Schutz der Insassen von Kraftfahrzeugen besondere Maßnahmen ergriffen werden, da sich bei einem Aufprall aus dieser Richtung wenig deformierbares Material befindet.
  • Es ist zum Beispiel aus der GB 23 21 438 B bekannt, energieabsorbierende Elemente in Form von Polstern in einer Kraftfahrzeugtür anzuordnen. Diese Elemente sollen seitlich in die Kraftfahrzeugtür eingeleitete Energie aufnehmen und damit die Insassen schützen. Dabei besteht der Zielkonflikt, dass in der Kraftfahrzeugtür in der Regel auch eine vertikal versenkbare Seitenscheibe angeordnet ist. Damit die Seitenscheibe versenkbar ausgebildet sein kann, muss innerhalb der Kraftfahrzeugtür hinreichend Freiraum vorliegen, um Raum für die abgesenkte Scheibe zu fassen. Dies schränkt die Größe und die Form von energieabsorbierenden Elementen ein. Auch sind die aus der GB 23 21 438 B bekannten energieabsorbierenden Elemente komplex geformt.
  • Aus der DE 103 41 329 B4 ist es bekannt einen Seitenaufprallträger in einer Kraftfahrzeugtür anzuordnen, der bei einem Seitenaufprall oder bei einer dem Seitenaufprall ähnlichen Kollision eine Formänderung erfährt, die sowohl zu einer Längung des Seitenaufprallträgers, als auch zu einer Vergrößerung der Vorkrümmung führt. Dadurch nimmt der Seitenaufprallträger in seiner stärker gekrümmten Lage einen höheren Energiebetrag auf als in der Ausgangslage vor einer Kollision. Der Seitenaufprallträger besteht dabei aus einem Wandlerwerkstoff, beispielsweise aus einer Formgedächtnismetall-Legierung (NiTi), und weist eine zu einem Außenblech der Kraftfahrzeugtür konvex gekrümmte Form auf.
  • Weiterhin ist aus der DE 10 2005 023 915 A1 eine Strukturversteifungseinrichtung bekannt, bei der in Abhängigkeit von der von außen auf eine Kraftfahrzeugtür zugeführten Energie die Festigkeit der Strukturversteifungseinrichtung verändert wird.
  • Die DE 196 33 637 A1 beschreibt eine Seitentür eines Kraftfahrzeugs mit einem Seitenaufprallschutz, bei der eine Strukturversteifungseinrichtung aus zumindest einer bogenförmigen stabilen Haltestange besteht, die sich im Kollisionsfall in Richtung einer Fahrzeuginnenseite verdreht.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, die, insbesondere bei einem Aufprall auf ein klappbares Element in einer Seite eines Kraftfahrzeugs, eine hohe Versteifung gegen Verbiegung einer Stelle einer Karosserie bei einer flexiblen Raumausnutzung bietet.
  • Die Aufgabe wird durch eine Strukturversteifungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Dabei ist mindestens ein Teil der Strukturversteifungsvorrichtung beim Eintreffen eines Ereignisses automatisch von einer Ausgangslage in eine Versteifungslage bringbar, wobei der mindestens eine Teil der Strukturversteifungsvorrichtung in der Versteifungslage gegenüber einer auf die Karosserie eines Kraftfahrzeugs einwirkenden Last einen höheren Verformungswiderstand aufweist, als in der Ausgangslage. Dabei ist in mindestens einem Bereich der Strukturversteifungsvorrichtungen das axiale Flächenträgheitsmoment gegenüber einer Verformung auf Grund der Last in der Versteifungslage größer als das axiale Flächenträgheitsmoment in der Ausgangslage. Das axiale Flächenträgheitsmoment ist ein geometrisches Maß für den Verformungswiderstand, so dass dieses zur Beurteilung des erzielbaren Effektes gut geeignet ist.
  • Durch die Beweglichkeit der Strukturversteifungsvorrichtung kann diese den konstruktiven Gegebenheiten der Seite des Kraftfahrzeugs angepasst werden. Da insbesondere in klappbaren Teilen einer Karosserie (Seitentüren, Hecktüren) eines Kraftfahrzeugs andere Aggregate angeordnet sind (z.B. Scheiben, Scheibenwischermotoren, Lautsprecher etc.), wirkt sich die Platzeinsparung insbesondere durch die in die Karosserie integrierte Strukturversteifungsvorrichtung besonders positiv aus.
  • Dabei ist es vorteilhaft, wenn in der Ausgangslage ein Freiraum für mindestens einen Teil einer in der Kraftfahrzeugtür als klappbares Element angeordneten versenkbaren Seitenscheibe besteht.
  • Vorteilhafterweise ist mindestens ein Bereich der Strukturversteifungsvorrichtung in der Versteifungslage durch ein anderes Bauteil, insbesondere einen Anschlag in der Karosserie des Kraftfahrzeugs, abgestützt. Damit wird eine zusätzliche Stabilisierung erreicht. Eine weitere Stabilisierung wird durch ein Arretierungsmittel ermöglicht, das die Strukturversteifungsvorrichtung in der Versteifungslage mindestens gegenüber dem Anschlag form- und/oder kraftschlüssig verbindet.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen der Strukturversteifungsvorrichtung weisen mindestens teilweise einen Querschnitt in Form eines Rechtecks, eines Teils eines Kreises, eines Halbkreises, eines Dreiecks, insbesondere eines gleichschenkligen Dreiecks, einer Ellipse, eines Teils einer Ellipse und/oder eines Ovals auf. Auch ist es vorteilhaft, wenn eine Strukturversteifungsvorrichtung mindestens teilweise ein T-Profil, U-Profil und/oder ein Doppel-Profil aufweist. Dabei ist es vorteilhaft, wenn mindestens eine Kante der Strukturversteifungsvorrichtung abgerundet ausgebildet ist.
  • Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Strukturversteifungsvorrichtung mindestens eine Lamelle aufweist, die mittels eines Scharniers drehbar an einem Karosserieteil angeordnet ist und von der Ausgangslage in die Versteifungslage schwenkbar ist.
  • Dabei kann die Strukturversteifungsvorrichtung mindestens teilweise als Massivkörper oder Hohlkörper ausgebildet sein. Eine massive Ausführung erbringe eine höhere Festigkeit, eine hohle Ausbildung ermöglicht eine Gewichtsersparnis. Auch eine Mischung beider Bauweisen ist möglich. Bei einer mindestens teilweisen Ausbildung als Hohlkörper ist es vorteilhaft, wenn der Hohlkörper mindestens teilweise mit Verstrebungen und/oder einer Wabenstruktur ausgefüllt ist. Damit wird eine hohe Festigkeit bei geringem Gewicht erreicht.
  • Eine einfache Beweglichkeit der Strukturversteifungsvorrichtung liegt vor, wenn diese im Wesentlichen länglich ausgebildet ist. Dabei kann z.B. eine Rotation um die Längsachse schnell erfolgen. Überhaupt ist es vorteilhaft, wenn die Strukturversteifungsvorrichtung mindestens teilweise durch eine Drehbewegung von der Ausgangslage in die Versteifungslage bringbar ist. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Drehbewegung um eine Achse durch den Schwerpunkt eines Querschnitts oder durch einen gegenüber dem Schwerpunkt versetzten Punkt erfolgt. Die Drehung um den Schwerpunkt erfordert das kleinere Drehmoment, die exzentrische Drehung erlaubt u.U. einen größeren Freiraum für Seitenscheiben oder Ähnliches.
  • Mit Vorteil sind die Strukturversteifungsvorrichtungen im Wesentlichen horizontal, vertikal und/oder diagonal in der Karosserie des Kraftfahrzeugs, insbesondere in dem klappbaren Element angeordnet.
  • Eine flächenhafte Versteifung ist möglich, wenn mindestens zwei Versteifungselemente automatisch von der Ausgangslage in die Versteifungslage bringbar sind. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn mindestens zwei Versteifungselemente in Form von Lamellen angeordnet sind.
  • Vorteilhaft ist ferner eine Kopplung mit einer Auslösevorrichtung zur automatischen Bewegung von der Ausgangslage in die Versteifungslage, wobei diese motorisch oder pyrotechnisch ausgebildet sein kann. Durch eine motorische und/oder pyrotechnische Ausbildung ist eine schnelle Bewegung der Strukturversteifungsvorrichtung möglich.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist eine Kopplung der Auslösevorrichtung mit einer Sensorvorrichtung, insbesondere eines Seitensensors zur Erfassung einer Pre-Crash-Situation und/oder eines Verformungsdetektors vorteilhaft. Durch einen Pre-Crash-Sensor kann das Auftreffen einer Last bereits frühzeitig erfasst werden, so dass die Bewegung der Strukturversteifungsvorrichtung in die Versteifungslage ebenfalls frühzeitig erfolgen kann.
  • Falls z.B. ein Sensor feststellt, dass der Lastfall doch nicht eingetreten ist, ein Sensor aber bereits vorher die Strukturversteifungseinrichtung in die Versteifungslage verbracht hat, so ist ein Mittel zur Rückstellung der Strukturversteifungsvorrichtung aus der Versteifungslage, insbesondere in die Ausgangslage vorteilhaft. In diesem Fall könnte die Bewegung reversibel sein, so dass die Karosserie nicht weiter von innen heraus durch die Strukturversteifungsvorrichtung verformt werden würde. Das Rückstellmittel kann z.B. motorisch oder pyrotechnisch ausgebildet sein.
  • Auch ein Verfahren gemäß Anspruch 22 löst die Aufgabe.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, wobei die Figuren zeigen:
  • 1 eine schematische Ansicht einer Kraftfahrzeugtür als klappbares Element,
  • 2 eine Schnittansicht der Kraftfahrzeugtür entlang der Linie A-A in 1;
  • 3 eine Schnittansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Strukturversteifungsvorrichtung mit einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt;
  • 4 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Strukturversteifungsvorrichtung mit einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt und einer exzentrischen Lagerung;
  • 5 eine Schnittansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Strukturversteifungsvorrichtung mit einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt als Hohlprofil;
  • 6 eine Schnittansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Strukturversteifungsvorrichtung mit einem im Wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt;
  • 7 eine Schnittansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Strukturversteifungsvorrichtung mit einem im Wesentlichen dreieckigem Querschnitt;
  • 8 eine Schnittansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Strukturversteifungsvorrichtung mit einem im Wesentlichen elliptischen Querschnitt;
  • 9 eine Schnittansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Strukturversteifungsvorrichtung mit einem im Wesentlichen ovalen Querschnitt;
  • 10 eine Schnittansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Strukturversteifungsvorrichtung mit einem T-Profil als Querschnitt;
  • 11 eine Schnittansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Strukturversteifungsvorrichtung mit einem Doppel-T-Profil als Querschnitt;
  • 12 eine Schnittansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Strukturversteifungsvorrichtung mit einem U-Profil als Querschnitt;
  • 13 eine Schnittansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Strukturversteifungsvorrichtung mit einer Scharnieranlenkung einer Lamelle;
  • 14 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Strukturversteifungsvorrichtung mit zwei Versteifungselementen.
  • Grundsätzlich ist die Strukturversteifung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung an unterschiedlichen Teilen der Karosserie eines Kraftfahrzeugs verwendbar. Im Folgenden wird die Erfindung beispielhaft anhand einer Kraftfahrzeugtür 2 einer Seite eines Kraftfahrzeuges beschrieben. In analoger Weise wäre eine solche Strukturversteifung 1 auch in einer Hecktür oder in anderen Teilen einer Karosserie des Kraftfahrzeugs anordbar.
  • In 1 ist eine an sich bekannte Kraftfahrzeugtür 2 in einer schematischen Seitenansicht dargestellt. In der Kraftfahrzeugtür 2 ist eine Seitenscheibe 3 angeordnet, die mit einem hier nicht dargestellten Mechanismus in den Richtungen des Doppelpfeils von oben nach unten und umgekehrt bewegbar ist. Die hier dargestellte Kraftfahrzeugtür 2 ist in einem hier nicht dargestellten Personenkraftwagen angeordnet. Grundsätzlich können die im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen der Strukturversteifung auch in anderen Ausgestaltungen von Kraftfahrzeugtüren 2 verwendet werden, wie z.B. bei Lastkraftwagen, Schiebetüren oder Heckklappen bei Kombifahrzeugen.
  • In 2 ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in 1 dargestellt. Die Außenseite der Kraftfahrzeugtür 2 ist in dieser Darstellung rechts, die Fahrgastzelle befindet sich links. Für die Darstellung der Erfindung ist wesentlich, dass z.B. bei einem Seitenaufprall seitlich auf die Kraftfahrzeugtür 2 eine Last L wirken kann, die zu einer Verformung der Kraftfahrzeugtür 2 führt. Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen einer Strukturversteifungsvorrichtung 1 dargestellt, die der Verformung der Kraftfahrzeugtür 2 entgegenwirken sollen. Die Strukturversteifungsvorrichtung 1 erstreckt sich im Wesentlichen horizontal in der Kraftfahrzeugtür 2 als ein im Wesentlichen längliches Element. Dies ist in 1 durch eine gestrichelte Linie andeutet.
  • In der Darstellung der 2 ist die bewegliche Strukturversteifungsvorrichtung 1 in einer Ausgangslage 10 dargestellt, die im lastfreien Fall vorliegt, d.h. ohne ein Seitenaufprallereignis. In 2 ist erkennbar, dass in dieser Ausgangslage 10 hinreichend Freiraum F (siehe auch 3) besteht, so dass die Seitenscheibe 3 innerhalb der Kraftfahrzeugtür 2 vertikal beweglich ist. Bei den bekannten Versteifungsmitteln besteht die Notwendigkeit, dauerhaft zusätzliche Elemente in die Kraftfahrzeugtür 2 einzubringen, die genau diesen Freiraum 2 vermindern. Hier setzt die vorliegende Erfindung an.
  • Wie in 3 dargestellt, ist die Strukturversteifungsvorrichtung 1 automatisch von einer Freiraum F bietenden Ausgangslage 10 in eine Versteifungslage 20 bringbar, wenn eine Last L auf die Kraftfahrzeugtür 2 ermittelt wird. Die Ermittlung der Last L erfolgt mit einer Sensorvorrichtung 6, z.B. durch die automatische Erfassung einer Verformung der Kraftfahrzeugtür 2 oder durch ein Signal eines Pre-Crash-Sensors 6, der z.B. in der Kraftfahrzeugtür 2 angeordnet ist (siehe 2). Grundsätzlich kann eine solche Sensorvorrichtung 6 auch an anderen Stellen des Fahrzeugs angeordnet sein.
  • Die Bewegung der Strukturversteifungsvorrichtung 1 von der Ausgangslage 10 in die Versteifungslage 20 wird in Abhängigkeit von Signalen der Sensorvorrichtung 6 von einem Auslösemechanismus 5 bewirkt, der mechanisch und/oder pyrotechnisch arbeitet, so dass eine möglichst schnelle Bewegung der Strukturversteifungsvorrichtung 1 in die Versteifungslage 20 erfolgt. Die Bewegung der Strukturversteifungsvorrichtung 1 ist hier als Drehbewegung um eine Drehachse 11 ausgebildet, wobei hier die Drehachse 11 durch den Schwerpunkt des Querschnitts der Strukturversteifungsvorrichtung verläuft.
  • In 3 ist der Querschnitt der Strukturversteifungsvorrichtung 1 im Wesentlichen rechteckig ausgebildet, wobei die Kanten abgerundet sind. In der Endlage der Versteifungslage 20 liegt die Strukturversteifungsvorrichtung an einem Anschlag 7 an, der die gesamte Vorrichtung intern stabilisiert. Auch ist es möglich, dass es bei der Bewegung in die Versteifungslage in der Kraftfahrzeugtür 2 zu einer plastischen Verformung kommt, die eine weitere Versteifung bewirkt. Ferner ist in der dargestellten Ausführungsform noch ein Arretierungselement 8 vorgesehen, das sicherstellt, dass die Strukturversteifungsvorrichtung 1 in der Versteifungslage 20 bleibt, wenn einmal eine Auslösung stattgefunden hat. Das Arretierungselement 8 spannt die Strukturversteifungsvorrichtung 1 gegen den Anschlag 7 fest, wobei die Auslösung des Arretierungselementes 8 durch eine mechanische Kopplung an die Strukturversteifung erfolgt oder eine eigene z.B. pyrotechnische Auslösung aufweist.
  • In 3 wird auch deutlich, dass die Verschwenkung der Strukturversteifungsvorrichtung 1 in die Versteifungslage 20 die Fensterscheibe 3 zerstören kann, wenn sich diese zum Eintritt des Lastfalls in Höhe der Strukturversteifungsvorrichtung 1 befindet. Dies wird durchaus in Kauf genommen, zumal beim Eintritt des Lastfalls die Tür in jedem Fall verformt werden wird.
  • Die Wirkung der ersten Ausführungsform der Strukturversteifungsvorrichtung gemäß 2 und 3 wird im Folgenden erläutert.
  • Im Wesentlichen wird die Kraftfahrzeugtür 2 durch die Last L auf Biegung beansprucht. Es ist das Ziel der Erfindung, der Last L durch das Strukturversteifungselement 1 einen möglichst großen Verformungswiderstand entgegen zu setzen, d.h. die Durchbiegung zu erschweren. Wenn die Strukturversteifungsvorrichtung 1 in der Ausgangslage 10 durch die Last L beansprucht wird, so beträgt für die Bestimmung des wirkenden Biegemoments maßgebliche axiale Flächenträgheitsmoment (h: Höhe, b: Breite definiert in Ausgangslage 10):
    Figure 00100001
  • In der um 90° gedrehten Versteifungslage beträgt der axiale Flächenträgheitsmoment
    Figure 00100002
  • Da die Höhe h der rechteckigen Strukturversteifungsvorrichtung 1 größer ist als die Breite b, ist das axiale Flächenträgheitsmoment I20 in der Versteifungslage 20 wesentlich größer als das axiale Flächenträgheitsmoment I10 in der Ausgangslage 10. Durch die automatische, schnelle Verschwenkung von der Ausgangslage 10 in die Versteifungslage 20 wird somit schnell eine Versteifung in der Kraftfahrzeugtür 2 hergestellt, ohne dass der Platzbedarf z.B. für die Seitenscheibe 3 im Normalfall eingeschränkt wird.
  • Auch wenn hier beispielhaft eine Verdrehung um den Schwerpunkt um 90° im Uhrzeigersinn ausgeführt wird, so lässt sich eine Versteifung auch mit anderen Winkeln und/oder Drehrichtungen ausführen, wenn das axiale Flächenträgheitsmoment entsprechend der Lastwirkung vergrößert wird, d.h. eine Durchbiegung erschwert wird. Grundsätzlich ist auch Drehung um einen Punkt möglich, der nicht der Schwerpunkt ist. Dies kann sogar vorteilhaft sein (siehe 4).
  • Die hier angestellte schematische Betrachtung eines Ausführungsbeispiels mittels des axialen Flächenträgheitsmoments gilt streng nur für eine einfache Biegung um eine Achse. In der Realität werden im Lastfall die Kraftfahrzeugtüren 2 aber mehrachsig beansprucht. Der grundlegende Gedanke des Ausführungsbeispiels, nämlich die automatische Vergrößerung des Verformungswiderstandes durch eine entsprechende Bewegung der Strukturversteifungsvorrichtung 1, gilt aber auch in diesem komplexeren Fall. Grundsätzlich kann die Betrachtung der axialen Flächenträgheitsmomente auf Widerstandsmomente erweitert werden, da in diese noch die am weitesten von der Biegelinie entfernten Punkte eingehen.
  • Weitere Ausführungsbeispiele werden anhand der 4 bis 11 erläutert, wobei in diesen Figuren jeweils nur die Strukturversteifungsvorrichtung 1 in der Ausgangslage 10 (gestrichelte Line) und der Versteifungslage 20 (durchgezogene Linie) dargestellt ist. Es wird in allen Fällen angenommen, dass die Last L von links kommt. In allen Beispielen ist die räumliche Erstreckung in einer Raumrichtung kleiner ist als in einer anderen. Die kleinere räumliche Erstreckung bietet Freiraum F z.B. für die Seitenscheibe. Gleichzeitig weisen die Ausführungsformen in der einen Raumrichtung eine höhere Steifigkeit auf als in der anderen.
  • In 4 ist im Wesentlichen die gleiche Strukturversteifungsvorrichtung 1 wie in 3 dargestellt. Allerdings erfolgt hier die Drehung um die Drehachse 10 nicht um den Schwerpunkt S, sondern exzentrisch. Damit kann der Freiraum für die Seitenscheibe 3 (hier nicht dargestellt) noch größer gestaltet werden.
  • In 5 ist im Wesentlichen die Strukturversteifungsvorrichtung 1 gemäß 3 dargestellt, diesmal jedoch als Hohlprofil. Dies führt zu einer Gewichtsreduktion. Grundsätzlich ist es möglich auch alle anderen, im Folgenden dargestellten Strukturversteifungsvorrichtungen 1 als Hohlprofile auszubilden, wobei aus Gründen der Einfachheit hier nur Vollprofile dargestellt werden. Auch ist es möglich, dass im Inneren des Hohlprofils Verstrebungen (z.B. in Form einer Wabenanordnung) angeordnet sind, die der Strukturversteifungsvorrichtung 1 zusätzliche Steifigkeit bei einem niedrigen Gesamtgewicht verleihen.
  • In 6 ist eine Strukturversteifungsvorrichtung 1 dargestellt, die einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweist. Die Rundung kann alternativ auch in die andere Richtung zeigen, indem eine Rotation entgegen dem Uhrzeigersinn ausgeführt wird.
  • In 7 ist eine Strukturversteifungsvorrichtung 1 dargestellt, die einen dreieckigen Querschnitt aufweist. Die Rotation erfolgt um den Schwerpunkt, wobei, wie in der Ausführungsform gemäß 6 dargestellt, auch eine Rotation in die andere Richtung zu einer größeren Steifigkeit gegen eine Verformung durch die Last L führt.
  • In 8 ist eine Strukturversteifungsvorrichtung 1 dargestellt, die einen elliptischen Querschnitt aufweist. In 9 ist eine Strukturversteifungsvorrichtung 1 dargestellt, die einen ovalen Querschnitt aufweist.
  • Weitere Ausführungsformen von Strukturversteifungsvorrichtungen 1 weisen einen T-Profil-Querschnitt (10) und einen Doppel-T-Profil-Querschnitt (11) auf.
  • Eine Ausführungsform einer Strukturversteifungsvorrichtungen 1 kann entlang Ihrer Längsachse ein gleichmäßiges Querschnittsprofil aufweisen, indem sie z.B. durchgehend rechteckig ausgebildet ist. Es ist aber möglich, dass bei einer länglichen Ausbildung der Strukturversteifungsvorrichtung 1 an unterschiedlichen Stellen unterschiedliche Querschnitte vorliegen, wenn dies die Platzverhältnisse in der Kraftfahrzeugtür 2 erfordern.
  • In 12 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der die Strukturversteifungsvorrichtung 1 ein U-Profil aufweist. In der Ausgangslage 10 ist das U-Profil hier nach oben geöffnet, so dass u.U. eine Scheibe 3 mit Ihrem unteren Ende in die konkave Seite des Profils eingreift. Grundsätzlich kann das U-Profil auch Teil einer Scheibenhalterung sein. Beim Verschwenken in die Versteifungslage 20 wird die Scheibe 3 ggf. zerstört, was in Kauf genommen wird.
  • In 13 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, bei der ein Versteifungselement 31 an einem Karosserieteil mittels eines Scharniers schwenkbar befestigt ist. Im Lastfall wird das Versteifungselement 31 von der Ausgangslage 10 nach oben in die Versteifungslage 20 verschwenkt, so dass es zusammen mit dem Karosserieteil die Strukturversteifungsvorrichtung 1 bildet. Alternativ kann die Verschwenkung auch von oben in die Versteifungslage 20 erfolgen.
  • In 14 ist eine Strukturversteifungsvorrichtung 1 dargestellt, die drei Versteifungselemente 31, 32, 33 aufweist. Durch den hier nicht dargestellten Auslösemechanismus 5 werden alle drei Versteifungselemente 31, 32, 33 bei einem Seitenaufprall von der Ausgangslage 10 in die Versteifungslage 20 gebracht. Durch die Verwendung von mehreren Versteifungselementen 31, 32, 33 kann ein flächenhafter Schutz gegen einen Seitenaufprall erzielt werden. Auch wenn hier die Versteifungselemente 31, 32, 33 parallel angeordnet sind, so können diese auch vertikal und/oder diagonal angeordnet werden, wenn es konstruktiv erforderlich ist.

Claims (22)

  1. Strukturversteifungsvorrichtung für eine Karosserie eines Kraftfahrzeugs, wobei mindestens ein Teil der Strukturversteifungsvorrichtung (1) beim Eintreffen eines Ereignisses, insbesondere eines Aufpralls auf ein klappbares Element (2) in einer Seite eines Kraftfahrzeugs, automatisch von einer Ausgangslage (10) in eine Versteifungslage (20) bringbar ist und der mindestens eine Teil der Strukturversteifungsvorrichtung (1) in der Versteifungslage (20) gegenüber einer einwirkenden Last (L) einen höheren Verformungswiderstand aufweist, als in der Ausgangslage (10), gekennzeichnet durch mindestens einen Bereich, in dem das axiale Flächenträgheitsmoment gegenüber einer Verformung auf Grund der Last (L) in der Versteifungslage (20) größer ist als das axiale Flächenträgheitsmoment in der Ausgangslage (10).
  2. Strukturversteifungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen in der Ausgangslage (10) bestehenden Freiraum (F) für mindestens einen Teil einer in der Kraftfahrzeugtür (2) angeordneten versenkbaren Seitenscheibe (3).
  3. Strukturversteifungsvorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Bereich in der Versteifungslage (20) durch ein anderes Bauteil, insbesondere einen Anschlag (7) in der Karosserie oder dem klappbaren Element (2) abgestützt wird.
  4. Strukturversteifungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Arretierungsmittel (8) die Strukturversteifungsvorrichtung (1) in der Versteifungslage (20) mindestens gegenüber dem Anschlag (7) form- und/oder kraftschlüssig verbindet.
  5. Strukturversteifungsvorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturversteifungsvorrichtung (1) mindestens teilweise einen Querschnitt in Form eines Rechtecks, eines Teils eines Kreises, eines Halbkreises, eines Dreiecks, insbesondere eines gleichschenkligen Dreiecks, einer Ellipse, eines Teils einer Ellipse und/oder eines Ovals aufweist.
  6. Strukturversteifungsvorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturversteifungsvorrichtung (1) mindestens teilweise ein T-Profil, U-Profil und/oder ein Doppel-Profil aufweist.
  7. Strukturversteifungsvorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturversteifungsvorrichtung (1) mindestens eine Lamelle (31) aufweist, die mittels eines Scharniers drehbar an einem Karosserieteil angeordnet ist und von der Ausgangslage (10) in die Versteifungslage (20) schwenkbar ist.
  8. Strukturversteifungsvorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Kante abgerundet ausgebildet ist.
  9. Strukturversteifungsvorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine mindestens teilweise Ausbildung als Massivkörper oder Hohlkörper.
  10. Strukturversteifungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper mindestens teilweise mit Verstrebungen und/oder einer Wabenstruktur ausgefüllt ist.
  11. Strukturversteifungsvorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine im Wesentlichen längliche Ausbildung.
  12. Strukturversteifungsvorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturversteifungsvorrichtung (1) mindestens teilweise durch eine Drehbewegung von der Ausgangslage (10) in die Versteifungslage (20) bringbar ist.
  13. Strukturversteifungsvorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehbewegung um eine Längsachse (4) der Strukturversteifungsvorrichtung (1) erfolgt.
  14. Strukturversteifungsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehbewegung um eine Achse (4) durch den Schwerpunkt eines Querschnitts oder durch einen gegenüber dem Schwerpunkt versetzten Punkt erfolgt.
  15. Strukturversteifungsvorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine im Wesentlichen horizontale, vertikale und/oder diagonale Anordnung in der Karosserie, insbesondere in dem klappbaren Element (2).
  16. Strukturversteifungsvorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens zwei Versteifungselemente (31, 32, 33), die automatisch von der Ausgangslage (10) in die Versteifungslage (20) bringbar sind.
  17. Strukturversteifungsvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Versteifungselemente (31, 32, 33) in Form von Lamellen angeordnet sind.
  18. Strukturversteifungsvorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Kopplung mit einer Auslösevorrichtung (5) zur automatischen Bewegung von der Ausgangslage (10) in die Versteifungslage (20).
  19. Strukturversteifungsvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslösevorrichtung (5) motorisch oder pyrotechnisch ausgebildet ist.
  20. Strukturversteifungsvorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, gekennzeichnet durch eine Kopplung der Auslösevorrichtung (5) mit einer Sensorvorrichtung (6), insbesondere eines Seitensensors zur Erfassung einer Pre-Crash-Situation und/oder eines Verformungsdetektors.
  21. Strukturversteifungsvorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Mittel zur Rückstellung der Strukturversteifungsvorrichtung (1) aus der Versteifungslage (20), insbesondere in die Ausgangslage (10).
  22. Verfahren zur Strukturversteifung einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs bei dem a) eine Last auf die Karosserie erfasst und/oder vorhergesagt wird, b) in Abhängigkeit davon mindestens ein Teil einer Strukturversteifungsvorrichtung (1) automatisch von einer Ausgangslage (10) in eine Versteifungslage (20) gebracht wird, wobei der mindestens eine Teil der Strukturversteifungsvorrichtung (1) in der Versteifungslage (20) gegenüber einer einwirkenden Last (L) einen höheren Verformungswiderstand aufweist als in der Ausgangslage (10) und mindestens einen Bereich aufweist, in dem das axiale Flächenträgheitsmoment gegenüber einer Verformung auf Grund der Last (L) in der Versteifungslage (20) größer ist als das axiale Flächenträgheitsmoment in der Ausgangslage (10).
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