DE102009011378A1

DE102009011378A1 - Türaufprallträger

Info

Publication number: DE102009011378A1
Application number: DE102009011378A
Authority: DE
Inventors: Otto Buschsieweke; Andreas Hitz; Mirko Paare
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2009-03-05
Filing date: 2009-03-05
Publication date: 2010-09-16
Anticipated expiration: 2029-03-06
Also published as: DE102009011378B4; FR2942754B1; FR2942754A1; US8267463B2; US20100230997A1

Abstract

Die Erfindung beschreibt einen Türaufprallträger für ein Kraftfahrzeug, welcher ein umgeformtes Metallblech umfasst, welches einen rohrförmigen Querschnitt aufweist, wobei der Querschnitt in einem mittleren Bereich geschlossen und an beiden sich in Längsrichtung anschließenden Endabschnitt (22, 23) offen ausgebildet ist, wobei ein Öffnungswinkel der Endabschnitt (22, 23) vom mittleren Bereich bis zu den Enden (20, 21) kontinuierlich zunimmt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Türaufprallträger gemäß den Merkmalen im Patentanspruch 1.
Türaufprallträger werden im Kraftfahrzeugbereich als Türverstärkung eingesetzt und dienen dem Schutz von PKW-Insassen vor Verletzungen bei einem seitlichen Anprall. Es zählt zum Stand der Technik, Türaufprallträger aus Rohren oder rohrförmigen Querschnitten, beispielsweise Strangpressprofilen, oder auch aus Pressteilen herzustellen. Rohrförmige Querschnitte haben den Nachteil, dass sie in Bereichen, in denen die auftretenden Spannungen weniger hoch sind, in der Regel den gleichen Querschnitt haben wie in denjenigen Bereichen, in denen die höchsten Belastungen auftreten. Daher sind rohrförmige Profile bereichsweise überdimensioniert. Eine Gewichtsoptimierung ist nur durch nachträglichen Zuschnitt der rohrförmigen Querschnitte möglich, was separate Fertigungsschritte erforderlich macht. Das wirkt sich wiederum negativ auf die Herstellkosten aus.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen gewichtsoptimierten und kostengünstig herstellbaren Türaufprallträger aufzuzeigen.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht in einem Türaufprallträger gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Türaufprallträgers sind Gegenstand der abhängigen Unteransprüche.
Der erfindungsgemäße Türaufprallträger umfasst ein umgeformtes Metallblech, welches einen rohrförmigen, vorzugsweise kreisrunden, Querschnitt aufweist. Im mittleren Bereich des Türaufprallträgers ist der Querschnitt umfangsseitig geschlossen und an beiden sich in Längsrichtung an den mittleren Bereich anschließenden Endabschnitten ist der rohrförmige Querschnitt umfangsseitig offen ausgestaltet.
Die endgültige Form des Türaufprallträgers wird bereits durch die beim Zuschnitt des Metallblechs entstehende Kontur festgelegt, d. h. nicht durch einen nachträglichen Fertigungsschritt. Die Gewichtsoptimierung erfolgt vorab. Das ist aus verfahrenstechnischen Gründen kostengünstiger, als ein Rohrbauteil später zuzuschneiden.
Im mittleren Bereich des Türaufprallträgers ist entlang der Innenseite des umgeformten Metallblechs vorzugsweise ein Verstärkungsblech angeordnet, welches sich über einen Umfangsbereich kleiner als 360° erstreckt. Das Verstärkungsblech wird auf der späteren Innenseite des Türaufprallträgers des noch ungeformten, auf Kontur geschnittenen Metallblechs flächig anliegend angeordnet und befestigt. Das Verstärkungsblech kann stoffschlüssig oder formschlüssig mit dem Metallblech verbunden werden, z. B. durch Schweißen, Clinchen/Verprägen. In einem sich daran anschließenden Umformschritt wird dann das gepatchte Metallblech derart umgeformt, dass im mittleren Bereich ein geschlossener und an den Endabschnitten ein offener, runder Querschnitt entsteht. Auch das Verstärkungsblech erhält beim Umformen des Metallblechs seine endgültige Form. Das Umformen erfolgt vorzugsweise in zwei Schritten. In einem ersten Schritt wird das Metallblech zu einem U umgeformt. Im zweiten Schritt erfolgt die Formung zu der teilweise geschlossenen, O-förmigen Querschnittskontur.
Der Öffnungswinkel der Endabschnitte nimmt ausgehend vom mittleren Bereich des Türaufprallträgers bis zu den Enden der Endabschnitte zu. Die Zunahme erfolgt vorzugsweise kontinuierlich und ohne Sprünge, um Spannungsspitzen zu vermeiden. Die Querschnittsform, d. h. der Radius, die elliptische oder bei Überlappung spiralförmige Kontur des rohrförmigen Querschnitts bleibt hierbei vorzugsweise konstant.
In einem ungeformten Ausgangszustand kann das Metallblech im mittleren Bereich beispielsweise eine rechteckförmige Geometrie mit vorzugsweise parallelen Längsseiten aufweisen, an welches sich in Längsrichtung jeweils ein trapezförmiger Endabschnitt anschließt, welcher sich zu seinem jeweils freien Ende hin verjüngt.
Der Übergang zwischen den Endabschnitten und dem mittleren Bereich kann derart ausgestaltet sein, dass der Abstand der Längsseiten der Endabschnitte in diesem Übergang kleiner ist als eine Breite des mittleren Bereichs. Es gibt also eine abgestufte Breite mit einem Stufensprung im Übergang. Ebenso ist es denkbar, den Abstand der Längsseiten gleich der Breite des mittleren Bereichs auszugestalten.
Das im mittleren Bereich des Türaufprallträgers angeordnete Verstärkungsblech kann an die Geometrie des mittleren Bereichs angepasst und ebenfalls rechteckförmig ausgeführt sein. In diesem Fall ist das Verstärkungsblech von den Längsseiten im mittleren Bereich beabstandet angeordnet und weist eine Länge auf, die 40% bis 100%, vorzugsweise 40% bis 70%, einer Länge des mittleren Bereichs entspricht. Durch eine flächig anliegende Anordnung des Verstärkungsblechs auf dem mittleren Bereich wird genau dort eine lokale Verstärkung des Türaufprallträgers angestrebt, wo im Falle eines seitlichen Anpralls die höchsten Belastungen auftreten. Durch einen optimierten Zuschnitt und eine entsprechende Positionierung des Verstärkungsblechs kann die Wandstärke des Metallblechs reduziert werden, was in der Summe zu einer Gewichtsreduzierung führt.
Es ist im Rahmen der Erfindung möglich, dass sich Längsseitenbereiche des Metallblechs im mittleren Bereich überlappen. Ebenso ist es denkbar, das Metallblech so umzuformen, dass die Längsseiten im mittleren Bereich auf Stoß gefügt sind. In beiden Fällen entsteht im mittleren Bereich des Türaufprallträgers der für die Steifigkeit notwendige geschlossene und gegenüber den Endabschnitten stabilere Querschnitt. Die Längsseitenbereiche oder die Längsseiten des Metallblechs werden anschließend beispielsweise mittels eines stoffschlüssigen Fügens lokal an mindestens zwei Stellen miteinander verbunden, insbesondere verschweißt.
Nach dem Umformen weisen die Endabschnitte einen kreisbogenförmigen Querschnitt auf. Bedingt durch die Trapezform der Endabschnitte im ungeformten Zustand wird ein Öffnungswinkel in Richtung zu den freien Enden der Endabschnitte größer. Der Öffnungswinkel kann theoretisch bei 0° beginnen, vorzugsweise beginnt er in einem Bereich von 10° bis 100°. An den freien Enden der Endabschnitte kann der Öffnungswinkel schließlich zwischen 120° und 180° liegen, wodurch die erforderliche Stabilität des Türaufprallträgers auch an den Endabschnitten noch gewährleistet ist. Vorzugsweise beträgt der Öffnungswinkel 180°. Für eine optimale Anpassung des Türaufprallträgers können die Endabschnitte voneinander, beispielsweise in ihrer Länge, verschieden ausgestaltet sein.
Ferner wird als vorteilhaft angesehen, wenn ein durch das Umformen entstehender Öffnungswinkel des Verstärkungsblechs größer ist als der Öffnungswinkel der Endabschnitte im Übergang zum mittleren Bereich. Auf diese Weise ist das Widerstandsmoment in dem mittleren Bereich besonders hoch. Es ist im Rahmen der Erfindung natürlich nicht ausgeschlossen, den Winkel gleich groß oder kleiner zu wählen, wenn sich der Türaufprallträger weniger steif verhalten soll.
Die Geometrie des Türaufprallträgers wird durch den Zuschnitt des Metallblechs festgelegt, so dass eine zusätzliche Nacharbeit zur Gewichtsoptimierung entfallen kann. Es ist im Rahmen der Erfindung auch denkbar, unmittelbar beim Zuschnitt des Metallblechs Befestigungslaschen vorzusehen, über welche die Anbindung des Türaufprallträgers an eine Türstruktur erfolgen kann. Diese werden dann bei der Umformung des Metallblechs in die gewünschte Position gebracht. Selbstverständlich ist es auch möglich, an den freien Enden der Endabschnitte Befestigungslaschen als separate Bauteile vorzusehen, was allerdings einen zusätzlichen Fertigungsschritt bedingt.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:
1 ein ungeformtes Metallblech für einen Türaufprallträger;
2 eine Seitenansicht des schon umgeformten Metallblechs der 1;
3 einen Querschnitt eines umgeformten Metallblechs;
4 einen Querschnitt eines umgeformten Metallblechs;
5 eine Seitenansicht eines umgeformten Metallblechs;
6 und 7 Querschnitte I-I und II-II der Endabschnitte des Metallblechs aus 5;
8 ein freies Ende eines Endabschnitts und
9 ein umgeformtes Metallblech mit Pressteilen.
1 zeigt ein Metallblech 1 für einen Türaufprallträger im noch ungeformten Ausgangszustand. Ein mittlerer Bereich 2 des Metallblechs 1 ist rechteckförmig ausgebildet. An den mittleren Bereich 2 schließt sich in Längsrichtung zu beiden Seiten jeweils ein trapezförmiger Endabschnitt 3, 4 an. Die Abstände A1, A2 der Längsseiten 5, 6 der Endabschnitte 3, 4 sind in einem Übergang 7 zum mittleren Bereich 2 größer als am freien Ende 8, 9 der Endabschnitte 3, 4. In dieser Ausführungsform sind die Abstände A1, A2 für beide Endabschnitte 3, 4 gleich groß, es ist aber ebenso denkbar, dass die Abstände von Endabschnitt zu Endabschnitt verschieden sind.
Der Abstand A2 der Längsseiten 5, 6 im Übergang 7 zum mittleren Bereich 2 ist kleiner als eine Breite B1 des mittleren Bereichs 2. In einer anderen, hier nicht dargestellten, Ausführungsform kann ein Abstand der Längsseiten der Endabschnitte im Übergang zum mittleren Bereich genauso groß sein wie die Breite des mittleren Bereichs, um einen möglichst kerbspannungsfreien Übergang von den Endabschnitten zum mittleren Bereich zu ermöglichen.
Ein Verstärkungsblech 10 ist in etwa mittig im mittleren Bereich 2 und flächig an der späteren Innenseite 11 des Metallblechs 1 anliegend angeordnet und weist eine Länge L1 auf (2), die etwa 50% der Länge L2 des mittleren Bereichs 2 entspricht. Zudem ist die Breite B2 des Verstärkungsblechs 10 kleiner als die Breite B1 des mittleren Bereichs 2, so dass das Verstärkungsblech 10 nicht gegenüber Längsseiten 12, 13 des mittleren Bereichs 2 hervorsteht. Dadurch wird der Türaufprallträger genau dort verstärkt, wo die höchsten Belastungen erwartet werden.
2 zeigt eine Seitenansicht des Metallblechs 1 aus 1 nach einem Umformen zu einem Rohrprofil mit kreisrundem Querschnitt. Bedingt durch die trapezförmige Ausgestaltung der Endabschnitte 3, 4 verjüngen sich diese ausgehend vom Übergang 7 zu den freien Enden 8, 9 kontinuierlich. Dabei schließen die Längsseiten 5, 6 der Endabschnitte 3, 4 und eine gedachte Verlängerung der Längsseiten 12, 13 des mittleren Bereichs 2 jeweils einen Winkel W1, W2 ein, welcher an den freien Enden 8, 9 der Endabschnitte 3, 4 mindestens 10° beträgt. Dabei können die Winkel W1, W2 der Endabschnitte unterschiedlich sein, beispielsweise bedingt durch eine unterschiedliche Länge der Endabschnitte 3, 4. Der Türaufprallträger kann folglich bezogen auf seine Mittelquerachse MQE asymmetrisch ausgeführt sein.
3 zeigt einen Querschnitt eines mittleren Bereichs 2 eines umgeformten Metallblechs 1 mit einem runden, rohrförmigen Querschnitt. Der Innenradius ist mit R gekennzeichnet. In dieser Ausführungsform wurde das Metallblech 1 so umgeformt, dass sich die Längsseitenbereiche 14, 15 des Metallblechs 1 überlappen. Es ist zu erkennen, dass das Verstärkungsblech 10 sich nicht über die Längsseitenbereiche 14, 15 des mittleren Bereichs 2 erstreckt. Es liegt gleichmäßig und flächig an der Innenseite 11 des Metallblechs 1 an. Der Öffnungswinkel W3 des Verstärkungsblechs 10 bzw. der Radius R kann durch den Grad der Überlappung der Längsseitenbereiche 14, 15 festgelegt werden.
Eine weitere Möglichkeit der Querschnittsgestaltung des Metallblechs 1 aus 1 zeigt 4. Hierbei wurde das Metallblech 1 derart umgeformt, dass die Längsseiten 5, 6 miteinander auf Stoß gefügt sind. Der Öffnungswinkel W3 ist bei dieser Ausführungsform größer als der Öffnungswinkel W3 des Verstärkungsblechs 10 aus 3.
Das Fügen sowohl für die Ausführungsform in 3 als auch für die Ausführungsform in 4 kann beispielsweise durch ein stoffschlüssiges Fügeverfahren realisiert werden.
5 zeigt eine Seitenansicht des umgeformten Metallblechs 1 aus 4 mit den Schnittebenen I-I und II-II.
6 und 7 zeigen Querschnitte der Schnittebenen I-I, II-II der Endabschnitte 3, 4 der 5. Hierbei wird deutlich, dass der Öffnungswinkel W4 der Endabschnitte 3, 4 im Übergang 7 zum mittleren Bereich 2 kleiner ist als der Öffnungswinkel W3 des Verstärkungsblechs 10. Bedingt durch die Trapezform der Endabschnitte 3, 4 wird der Öffnungswinkel W4 zu den freien Enden 8, 9 hin größer als der Öffnungswinkel W3 des Verstärkungsblechs 10, jedoch nicht größer als 180°.
8 zeigt ein freies Ende 16 eines Endabschnitts 17 mit einstückig ausgebildeten Anbindungslaschen 18 zur Befestigung des Türaufprallträgers an einer Tür. Diese können bereits beim Zuschneiden der Grundform des ungebogenen Metallblechs vorgesehen werden.
9 zeigt einen erfindungsgemäßen Türaufprallträger mit separaten Anbindungslaschen 19 an den freien Enden 20, 21 der Endabschnitte 22, 23 zur Anbindung an eine Tür.

1: Metallblech
2: mittlerer Bereich
3: Endabschnitt
4: Endabschnitt
5: Längsseite
6: Längsseite
7: Übergang
8: freies Ende
9: freies Ende
10: Verstärkungsblech
11: Innenseite
12: Längsseite
13: Längsseite
14: Längsseitenbereich
15: Längsseitenbereich
16: freies Ende
17: Endabschnitt
18: Anbindungslasche
19: Anbindungslasche
20: freies Ende
21: freies Ende
22: Endabschnitt
23: Endabschnitt
A1: Abstand
A2: Abstand
B1: Breite
B2: Breite
L1: Länge
L2: Länge
MQE: Mittelquerebene
R: Radius
W1: Winkel
W2: Winkel
W3: Öffnungswinkel
W4: Öffnungswinkel

Claims

Türaufprallträger für ein Kraftfahrzeug umfassend ein umgeformtes Metallblech (1), welches einen rohrförmigen Querschnitt aufweist, welcher in einem mittleren Bereich (2) des Türaufprallträgers umfangsseitig geschlossen und an beiden sich in Längsrichtung an den mittleren Bereich (2) anschließenden Endabschnitten (3, 4) umfangsseitig offen ausgestaltet ist und wobei ein Öffnungswinkel (W4) der Endabschnitte (3, 4) vom mittleren Bereich (2) bis zu Enden (8, 9) der Endabschnitte (3, 4) kontinuierlich zunimmt.
Türaufprallträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im mittleren Bereich (2) entlang einer Innenseite (11) des Metallblechs (1) ein Verstärkungsblech (10) angeordnet ist, welches sich über einen Umfangsbereich kleiner als 360° erstreckt.
Türaufprallträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich Längsseitenbereiche (13, 14) des Metallblechs (1) im mittleren Bereich (2) überlappen.
Türaufprallträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Längsseiten (12, 13) des Metallblechs (1) im mittleren Bereich (2) auf Stoß gefügt sind.
Türaufprallträger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Öffnungswinkel (W3) des Verstärkungsblechs (10) größer ist als der Öffnungswinkel (W4) der Endabschnitte (3, 4) in einem Übergang (7) zu dem mittleren Bereich (2).
Türaufprallträger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungswinkel (W4) der Endabschnitte (3, 4) im Übergang (7) zu dem mittleren Bereich (2) unterschiedlich groß sind.
Türaufprallträger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungsblech (10) von den Längsseiten (12, 13) im mittleren Bereich (2) beabstandet angeordnet ist.
Türaufprallträger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungswinkel (W4) im Übergang (7) in einem Bereich von 10° bis 100° liegt.
Türaufprallträger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungswinkel (W4) am freien Ende der Endabschnitte (22, 23) zwischen 120° und 180° beträgt.
Türaufprallträger nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsseiten (12, 13) und/oder die Längsseitenbereiche (14, 15) an wenigstens zwei Stellen stoffschlüssig gefügt sind.
Türaufprallträger nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Länge (L1) des Verstärkungsblechs (10) 40% bis 100% einer Länge (L2) des mittleren Bereichs (2) beträgt.
Türaufprallträger nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass an den Enden (20, 21) der Endabschnitte (22, 23) Anbindungslaschen (18) zur Anbindung an eine Tür vorgesehen sind, wobei die Anbindungslaschen (18) einstückige Bestandteile der Endabschnitte (22, 23) sind.
Türaufprallträger nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass an den Enden (20, 21) der Endabschnitte (22, 23) Anbindungslaschen (19) zur Anbindung an eine Tür vorgesehen sind, wobei die Anbindungslaschen als separate Bauteile stoff- oder kraftschlüssig mit den Endabschnitten (22, 23) verbunden sind.