DE102011054311A1

DE102011054311A1 - Verstärkungsstruktur

Info

Publication number: DE102011054311A1
Application number: DE201110054311
Authority: DE
Inventors: Rolf Götz; Reimund Schlachter
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2011-10-07
Filing date: 2011-10-07
Publication date: 2013-04-11

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verstärkungsstruktur für eine Kraftfahrzeugtür (4), mit mindestens einem länglichen Verstärkungselement. Um das Verformungsverhalten einer Verstärkungsstruktur für eine Kraftfahrzeugtür, mit mindestens einem länglichen Verstärkungselement, zu verbessern, ist das Verstärkungselement als Hybridelement (11, 12) mit einem Mittelabschnitt (30; 20), der aus einem metallischen Material gebildet ist, und mit zwei Endabschnitten (31, 32; 21, 22) ausgeführt, die aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial gebildet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verstärkungsstruktur für eine Kraftfahrzeugtür, mit mindestens einem länglichen Verstärkungselement. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Kraftfahrzeugtür mit einer derartigen Verstärkungsstruktur.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2006 049 966 A1 ist eine Versteifungsvorrichtung zur Versteifung von Innenverkleidungsteilen von Fahrzeugen mit einer Struktur bekannt, die eine Sollbruchstelle aufweist, durch die zumindest eine bevorzugte Bruchrichtung der Struktur festgelegt ist. Im Bereich der Sollbruchstelle ist ein Versteifungsansatz mit der Struktur fest verbunden. Der Versteifungseinsatz ist aus Metall gebildet. Die Struktur ist aus Polypropylen mit einem Anteil an Langglasfasern gebildet.
Aufgabe der Erfindung ist es, das Verformungsverhalten einer Verstärkungsstruktur für eine Kraftfahrzeugtür, mit mindestens einem länglichen Verstärkungselement, zu verbessern.
Die Aufgabe ist bei einer Verstärkungsstruktur für eine Kraftfahrzeugtür, mit mindestens einem länglichen Verstärkungselement, dadurch gelöst, dass das Verstärkungselement als Hybridelement mit einem Mittelabschnitt, der aus einem metallischen Material gebildet ist, und mit zwei Endabschnitten ausgeführt ist, die aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial gebildet sind. Das faserverstärkte Kunststoffmaterial ist vorzugsweise deutlich leichter als das metallische Material. Das metallische Material ist vorzugsweise deutlich leichter verformbar als das faserverstärkte Kunststoffmaterial. Das faserverstärkte Kunststoffmaterial ist vorzugsweise mit Kohlefasern verstärkt. Das mit Kohlefasern verstärkte Kunststoffmaterial wird auch als CFK-Material bezeichnet. Der Mittelabschnitt ist zum Beispiel aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gebildet. Aluminium hat sich in Kombination mit dem faserverstärkten Kunststoffmaterial, aus dem die Endabschnitte vorzugsweise gebildet sind, als besonders vorteilhaft im Hinblick auf das Verformungsverhalten erwiesen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstärkungsstruktur ist dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelabschnitt aus einem plastisch verformbaren metallischen Material gebildet ist. Der Mittelabschnitt dient insbesondere dazu, Energie, die zum Beispiel in Form von Stoßenergie bei einem Crash oder Unfall auf die Verstärkungsstruktur aufgebracht wird, durch plastische Verformung abzubauen beziehungsweise zu absorbieren. Durch das plastisch verformbare metallische Material im Mittelabschnitt des Hybridelements können besonders vorteilhaft größere Intrusionstiefen dargestellt werden als bei herkömmlichen Verstärkungsstrukturen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstärkungsstruktur ist dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelabschnitt und die Endabschnitte als Rohre ausgeführt sind. Der Mittelabschnitt und die Endabschnitte stellen zusammen vorzugsweise ein rohrförmiges oder rohrartiges Hybridelement dar.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstärkungsstruktur ist dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelabschnitt und die Endabschnitte als Hohlprofile ausgeführt sind. Die Hohlprofile haben vorzugsweise im Wesentlichen gleiche Dicken. Bedarfsab-hängig können die Hohlprofile aber auch unterschiedliche Dicken aufweisen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstärkungsstruktur ist dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelabschnitt und die Endabschnitte einen kreisrunden Querschnitt aufweisen. Anstelle des kreisrunden Querschnitts können auch ovale oder eckige Querschnitte verwendet werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstärkungsstruktur ist dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelabschnitt und die Endabschnitte im Querschnitt gleich ausgeführt sind. An den Verbindungsstellen zwischen dem Mittelabschnitt und den Endabschnitten können die Querschnitte vorteilhaft aufeinander abgestimmt sein, um einen Formschluss zwischen dem Mittelabschnitt und den Endabschnitten zu ermöglichen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstärkungsstruktur ist dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelabschnitt und die Endabschnitte etwa gleiche Längen aufweisen. Die Länge des Mittelabschnitts und der Endabschnitte beträgt vorzugsweise jeweils etwa ein Drittel der Gesamtlänge des Hybridelements.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstärkungsstruktur ist dadurch gekennzeichnet, dass die Endabschnitte formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem Mittelabschnitt verbunden sind. Besonders vorteilhaft sind die Endabschnitte formschlüssig mit dem Mittelabschnitt verbunden und zusätzlich mit diesem verklebt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstärkungsstruktur ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsstruktur zwei Hybridelemente umfasst, die V-förmig angeordnet sind. Dabei sind die länglichen Hybridelemente vorzugsweise so angeordnet, dass sie sich nicht berühren. In der V-förmigen Anordnung schließen die beiden Hybridelemente vorzugsweise einen Winkel von etwa zehn Grad ein.
Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Kraftfahrzeugtür mit einer vorab beschriebenen Verstärkungsstruktur. Dabei ist das Hybridelement mit einem Ende vorzugsweise mit einem vorderen Endbereich der Kraftfahrzeugtür verbunden. Mit seinem anderen Ende ist das Hybridelement vorzugsweise mit einem hinteren Endbereich der Kraftfahrzeugtür verbunden. Bei der V-förmigen Anordnung von zwei Hybridelementen sind die vorderen Enden der Hybridelemente vorzugsweise jeweils einem Scharnier im vorderen Endbereich der Kraftfahrzeugtür zugeordnet. Die hinteren Enden der beiden Hybridelemente sind vorzugsweise einer Schlossverstärkung eines Schlosses der Kraftfahrzeugtür zugeordnet. Durch das erfindungsgemäße Verstärkungsprofil kann das Verformungsverhalten bei einem Seitenaufprall auf die Kraftfahrzeugtür verbessert werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist.
In der einzigen beiliegenden Figur ist eine Kraftfahrzeugtür mit einer erfindungsgemäßen Verstärkungsstruktur perspektivisch dargestellt.
In 1 ist eine Kraftfahrzeugtür 4 mit einem vorderen Endbereich 6 und einem hinteren Endbereich 7 perspektivisch dargestellt. An ihrem vorderen Endbereich 6 wird die Kraftfahrzeugtür 4 mit Hilfe von Scharnieren an einer Tragstruktur eines (nicht dargestellten) Kraftfahrzeugs schwenkbar angebracht. An ihrem hinteren Endbereich 7 weist die Kraftfahrzeugtür 4 einen Schlossverstärkungsabschnitt 8 zur Anbringung eines Schlosses auf.
Die Kraftfahrzeugtür 4 ist mit einer Verstärkungsstruktur 10 ausgestattet, die sich vom vorderen Endbereich 6 zum hinteren Endbereich 7 der Kraftfahrzeugtür 4 erstreckt. Die Verstärkungsstruktur 10 dient dazu, die Seitenaufpralleigenschaften eines Kraftfahrzeugs, das mit der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugtür 4 ausgestattet ist, zu verbessern.
Die Verstärkungsstruktur 10 umfasst zwei Hybridelemente 11, 12, die sich im Wesentlichen V-förmig vom hinteren Endbereich 7 zum vorderen Endbereich 6 erstrecken. Allerdings berühren sich die Hybridelemente 11, 12 in der V-förmigen Anordnung nicht.
Die V-förmige Anordnung ergibt sich dadurch, dass die Hybridelemente 11, 12 mit ihren dem hinteren Endbereich 7 zugewandten Enden näher aneinander angeordnet sind als mit ihren dem vorderen Endbereich 6 zugewandten Enden. Die hinteren Enden der Hybridelemente 11, 12 sind an dem Schlossverstärkungsabschnitt 8 befestigt.
Die vorderen Enden der Hybridelemente 11, 12 sind jeweils einem Scharnier zugeordnet, mit dessen Hilfe die Kraftfahrzeugtür 4 schwenkbar an der Tragstruktur des Kraftfahrzeugs angebracht wird. Durch die beiden Hybridelemente 11, 12 werden ein unteres und ein oberes Scharnier kraftflussgerecht mit dem Schlossverstärkungsabschnitt 8 verbunden.
Die Hybridelemente 11, 12 umfassen jeweils einen Mittelabschnitt 30; 20 und zwei Endabschnitte 31, 32; 21, 22. Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung sind die Mittelabschnitte 20; 30 aus einem anderen Material gebildet als die Endabschnitte 21, 22; 31, 32.
Die Mittelabschnitte 20; 30 sind aus einem metallischen Material gebildet, das sich bei einem Seitenaufprall plastisch verformt und dadurch Energie absorbiert. Die Endabschnitte 21, 22; 31, 32 sind dagegen aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial gebildet.
Bei dem faserverstärkten Kunststoffmaterial handelt es sich um ein mit Kohlefasern verstärktes Verbundprofil. Die Endabschnitte 21, 22; 31, 32 sind dabei formschlüssig mit dem jeweiligen Mittelabschnitt 20; 30 verbunden und verklebt.
Zur Vereinfachung der Verbindung zwischen den Endabschnitten 21, 22; 31, 32 und dem Mittelabschnitt 20; 30 können Inserts oder Hülsen beziehungsweise Muffen verwendet werden. Die Endabschnitte 21, 22; 31, 32 können an ihren mit dem Mittelabschnitt 20; 30 zu verbindenden Enden aber auch speziell auf den Mittelabschnitt 20; 30 abgestimmt sein, um einen Formschluss zu ermöglichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006049966 A1 [0002]

Claims

Verstärkungsstruktur für eine Kraftfahrzeugtür (4), mit mindestens einem länglichen Verstärkungselement, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement als Hybridelement (11, 12) mit einem Mittelabschnitt (30; 20), der aus einem metallischen Material gebildet ist, und mit zwei Endabschnitten (31, 32; 21, 22) ausgeführt ist, die aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial gebildet sind.
Verstärkungsstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelabschnitt (30; 20) aus einem plastisch verformbaren metallischen Material gebildet ist.
Verstärkungsstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelabschnitt (30, 20) und die Endabschnitte (31, 32; 21, 22) als Rohre ausgeführt sind.
Verstärkungsstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelabschnitt (30, 20) und die Endabschnitte (31, 32; 21, 22) als Hohlprofile ausgeführt sind.
Verstärkungsstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelabschnitt (30; 20) und die Endabschnitte (31, 32; 21, 22) einen kreisrunden Querschnitt aufweisen.
Verstärkungsstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelabschnitt (30; 20) und die Endabschnitte (31, 32; 21, 22) im Querschnitt gleich ausgeführt sind.
Verstärkungsstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelabschnitt (30; 20) und die Endabschnitte (31, 32; 21, 22) etwa gleiche Längen aufweisen.
Verstärkungsstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Endabschnitte (31, 32; 21, 22) formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem Mittelabschnitt (30; 20) verbunden sind.
Verstärkungsstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsstruktur (10) zwei Hybridelemente (11, 12) umfasst, die V-förmig angeordnet sind.
Kraftfahrzeugtür mit einer Verstärkungsstruktur (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.