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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Seitenaufprallträger für ein Kraftfahrzeug mit einem im Wesentlichen hutförmigen Profil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein Kraftfahrzeug mit einer Kraftfahrzeugtür mit zumindest einem solchen Seitenaufprallträger.
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Aus der
DE 10 2016 124 690 A1 ist ein gattungsgemäßer Seitenaufprallträger mit einem im Wesentlichen aus einem im Querschnitt überwiegend hutförmigen Profil bekannt, der zumindest abschnittsweise in oder an einer Fahrzeugtürstruktur anordenbar ist. Der Seitenaufprallträger besitzt darüber hinaus einen ersten Steg an dessen oberen und unteren Kante jeweils ein Schenkel dazu winklig angeordnet ist, wobei an den Schenkeln jeweils wenigstens ein Flansch winklig abgestellt angeordnet ist. Dabei ist eine sich zumindest abschnittsweise über den Längsverlauf des ersten Stegs erstreckende Sicke mit einem Boden und gegenüberliegenden Flanke ausgebildet und zugleich der Seitenaufprallträger zumindest teilweise mit einem Schließblech verschlossen. Wenigstens einer der Schenkel weist im Querschnitt in einer Y-Z-Ebene abschnittsweise eine Stufe auf, die zumindest an ihren seitlichen Enden in X-Richtung ausläuft. Hierdurch soll ein verbessertes Formungsverhalten bei einer lateralen Kollision erreicht werden können.
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Aus der
DE 10 2011 052 153 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Seitenaufprallträgers bekannt, bei dem aus einer Metallplatine zunächst ein Doppel-U-Profil geformt wird. Dieses weist zwei U-förmige Längsabschnitte auf, die durch einen Steg miteinander verbunden sind. Die äußeren Schenkel des Doppel-U-Profils sind länger als die über den Steg verbundenen inneren Schenkel. Die äußeren Schenkel werden in einem weiteren Umformschritt unter Ausbildung von Hohlkammern eingeformt und anschließend mit dem BE-Träger vorzugsweise Übergangsbereich der inneren Schenkel zum Steg gefügt. Hierdurch soll ein gewichtsoptimierter Seitenaufprallträger geschaffen werden können, der zudem rationell herstellbar ist.
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Heute gängige Seitenaufprallträger besitzen üblicherweise W-förmige Profile bzw. hutförmige Profile und neigen bei der Verwendung von pressgehärteten Stählen mit einer hohen Zugfestigkeit von beispielsweise 1.500 MPa zu einer Rissbildung mit einem anschließenden Bauteilversagen. Die Ursache der Rissbildung liegt dabei in der Auslegung der Profile auf moderne hochfeste Stähle (z.B. DP1000). Diese Profilauslegung neigt jedoch bei pressgehärtetem Stahl zu einer Einschnürung einer Profilmitte zu einem O-Profil, welches sich im weiteren Biegeverlauf nicht weiter abflachen kann und folglich ab einer kritischen Durchbiegung die Streckgrenze des Stahls überschreitet und dadurch einreißt. Um pressgehärtete Stähle verwenden zu können, muss demzufolge die Profileinschnürung zum O-Profil verhindert werden.
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Eine weitere Versagensgefahr, nämlich eine Rissgefahr, geht bei gängigen im Querschnitt W-förmigen Profilen von einer Beschnittkante aus, da diese zur Performance-Steigerung in einen Profilgrund mit maximalem Abstand von der biegeneutralen Zone gelegt wurde. Da diese Beschnittkanten üblicherweise nicht perfekt glatt sind, geht von diesen eine gewisse Kerbwirkung mit einer erhöhten Rissgefahr aus.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für einen Seitenaufprallträger der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die insbesondere die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwindet und insbesondere auch einen gewichtsoptimierten und hohe Seitenaufpralllasten aufnehmenden Seitenaufprallträger ermöglicht.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, einen erfindungsgemäßen Aufprallträger hinsichtlich seiner Flanken abzuflachen, wodurch sich der Seitenaufprallträger beim Durchbiegen abflacht statt einzuschnüren und zugleich auslaufende Flansche des Seitenaufprallträgers in den Bereich einer neutralen Biegezone zu legen, wodurch bei einem Seitenaufprall geringere Zugkräfte an den Flanschen bzw. den Schnittkanten auftreten und dadurch die Rissgefahr und insgesamt auch die Versagensgefahr reduziert werden können. Der erfindungsgemäße Seitenaufprallträger weist dabei ein im Querschnitt im Wesentlichen hutförmiges bzw. W-förmiges Profil mit einem ersten Plateau (Steg) sowie einer seitlich davon abgehenden ersten Flanke und einer gegenüberliegenden und ebenfalls seitlich von dem ersten Plateau ausgehenden zweiten Flanke auf. Die erste Flanke geht dabei in ein zweites Plateau über, das anschließend in einen ersten Schenkel übergeht. Die zweite Flanke geht spiegelbildlich dazu gesehen in ein drittes Plateau über, welches in einen zweiten Schenkel übergeht. Der erste Schenkel läuft dabei über einen abgewinkelten ersten Flansch aus, während der zweite Schenkel über einen abgewinkelten zweiten Flansch ausläuft. Bei einem Seitenaufprall liegt im Wesentlichen in einer Mittelebene bzw. einer leicht zum zweiten und dritten Plateau verschobenen Mittelebene, eine neutrale Biegezone. Erfindungsgemäß schließen nun die erste Flanke und die zweite Flanke einen Winkel α zwischen 38 und 42° miteinander ein und sind dadurch deutlich flacher angeordnet, das heißt sie schließen im Vergleich zu bisher aus dem Stand der Technik bekannten Seitenaufprallträgern einen deutlich größeren Winkel miteinander ein. Mit dem größeren Winkel α ist es auch möglich, pressgehärtete Stähle mit deutlich gesteigerter Streckgrenze zu verwenden, ohne dass bei einem derartig ausgebildeten Seitenaufprallträger befürchtet werden muss, dass einen Profileinschnürung zu einem O-Profil erfolgt. Durch den deutlich größeren Winkel α werden die beiden Flanken bei einem Seitenaufprall und einer Durchbiegung des Seitenaufprallträgers abgeflacht und schnüren nicht ein. Hierdurch kann ein Überschreiten der Streckgrenze und dadurch eine Rissbildung vermieden werden. Durch die Verlegung der Flanschen in den Bereich der neutralen Biegezone erfahren auch diese bei einer Durchbiegung des Seitenaufprallträgers im Seitenaufprallfall deutlich geringer Zugkräfte, wodurch auch eine Rissgefahr und damit eine Versagensgefahr im Bereich der Flansche stark reduziert werden kann.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung beträgt eine Profiltiefe t des Seitenaufprallträgers ca. 30 mm. Mit den erfindungsgemäß ausgebildeten Profil und dem vergrößerten Winkel α im Vergleich zu bisherigen Seitenaufprallträgern kann eine deutlich geringere Profiltiefe erreicht werden, wodurch sich eine erhöhte designerische Freiheit ermöglicht.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Aufprallträgers sind der erste und zweite Flansch in Tiefenrichtung ca. 20 mm vom zweiten und dritten Plateau beabstandet. Hierdurch ist ein in die Nähe rücken der Flansche in die neutrale Biegezone möglich, wodurch bei einem Seitenaufprall die Flansche nur eine geringe Zugbelastung erfahren, so dass sie auch bei Vorliegen einer Kerbwirkung ein deutlich geringeres Risiko einer Rissbildung zeigen.
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Zweckmäßig ist der Seitenaufprallträger aus einem pressgehärtetem Stahl mit einer Zugfestigkeit von mehr als 1.400 MPa, insbesondere mit einer Zugfestigkeit von mehr als 2.000 MPa ausgebildet. Durch das erfindungsgemäß geformte Profil des Seitenaufprallträgers ist die Verwendung von pressgehärteten Stählen mit besonders hoher Zugfestigkeit und damit mit besonders hoher Widerstandskraft gegen Durchbiegen möglich. Mit derartigen pressgehärteten Stählen sind auch dünnere Wandstärken möglich, welche wiederum eine erleichterte Schweißbarkeit sowie eine Gewichtseinsparung erlauben. Schweißnormen begrenzen üblicherweise Materialstärkenunterschiede zwischen den einzelnen Schweißpartnern auf 2:1. Durch einen dünneren Seitenaufprallträger lässt sich somit eine bessere Schweißbarkeit an Türinnenteile erreichen.
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Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, einen Kraftfahrzeug mit einer Kraftfahrzeugtür und mit einem in den vorherigen Absätzen beschriebenen Seitenaufprallträgern auszustatten und dadurch die Vorteile des Seitenaufprallträgers hinsichtlich verbesserter Widerstandsfähigkeit gegen Durchbiegung, geringerem Gewicht, etc. auf das Kraftfahrzeug zu übertragen. Insbesondere der verbesserte Personeninsassenschutz und das geringere Gewicht, welches beim Betrieb des Kraftfahrzeugs zu einem geringeren Kraftstoff bzw. Energieverbrauch führt, bieten dabei erhebliche Vorteile.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Dabei zeigen, jeweils schematisch:
- 1 ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug mit zwei erfindungsgemäßen Seitenaufprallträgern,
- 2 eine Querschnittsdarstellung durch einen erfindungsgemäßen Seitenaufprallträger.
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Entsprechend der 1, weist ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug 1 eine Kraftfahrzeugtür 2 mit einem Seitenaufprallträger 3 auf. Der Seitenaufprallträger 3 ist im Querschnitt in 2 dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert:
- Der erfindungsgemäße Seitenaufprallträger 3 weist ein im Querschnitt im Wesentlichen hutförmiges bzw. W-förmiges Profil mit einem ersten Plateau 4 auf sowie einer seitliche davon abgehenden ersten Flanke 5 und einer der ersten Flanke 5 gegenüberliegenden und ebenfalls seitlich von dem ersten Plateau 4 abgehenden zweiten Flanke 6. Die erste Flanke 5 geht weiter in ein zweites Plateau 7 über, welches wiederum in einen ersten Schenkel 8 übergeht. Die zweite Flanke 6 wiederum geht in ein drittes Plateau 9 über, welches wiederum in einen zweiten Schenkel 10 übergeht. Im weiteren Verlauf geht der erste Schenkel 8 in einen ersten Flansch 11 über, während der zweite Schenkel 10 in einen zweiten Flansch 12 ausläuft. Die beiden Flansche 11, 12 sind dabei mit ihrem freien Ende von der ersten Flanke 5 und der zweiten Flanke 6 weggerichtet.
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Bei einem Seitenaufprall mit einem vordefinierten Gegenstand 13 verbiegt sich der Seitenaufprallträger 3 gemäß der 2 nach links, wobei sich eine neutrale Biegezone 14 ergibt, in welcher Zugkräfte minimal sind.
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Erfindungsgemäß schließen nun die ersten Flanke 5 und die zweite Flanke 6 einen Winkel α zwischen 38° < α y 42° miteinander ein und zugleich sind der erste und der zweite Flansch 11, 12 nahe an bzw. im Bereich der neutralen Biegezone 14 und nicht wie bei bisher aus dem Stand der Technik bekannten Seitenaufprallträgern im Bereich des ersten Plateaus 4 angeordnet. Durch die nun erstmals vorgesehene Profiloptimierung mit flacheren Flanken 5, 6 wird das Einschnüren des W-förmigen Profils zu einem geschlossenen O-Profil zwischen den beiden Flanken 5, 6 verhindert, da sich das Profil bzw. der Seitenaufprallträger 3 beim Durchbiegung aufweitet und abflacht. Eine Streckgrenze eines für den erfindungsgemäßen Seitenaufprallträger 3 verwendeten Materials, beispielsweise pressgehärteten Stahls, wird somit nicht mehr überschritten. Zudem kann durch die Annäherung der Beschnittkante, das heißt der Flansche 11, 12, an die biegeneutrale Zone bzw. neutrale Biegezone 14 ein Einreißen aufgrund von Kerbwirkungen an den Flanschen 11, 12 verhindert werden.
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Bei bislang aus dem Stand der Technik bekannten Seitenaufprallträgern wurden diese Flansche bzw. Beschnittkanten zur Leistungssteigerung in den Profilgrund, das heißt in Richtung des ersten Plateaus 4 und damit mit maximalem Abstand von der neutralen Biegezone 14 gelegt, wodurch die Rissgefahr und damit indirekt auch die Versagensgefahr deutlich höher war.
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Eine Profiltiefe t des erfindungsgemäßen Seitenaufprallträgers 3 beträgt dabei vorzugsweise 30 mm, wobei der erste und der zweite Flansch 11, 12 in Tiefenrichtung ca. 20 mm vom zweiten und dritten Plateau 7, 9 beabstandet sind. Demzufolge sind die Flansche 11, 12 vom ersten Plateau 4 um ca. 10 mm beabstandet. Das erste Plateau 4 besitzt eine Breite B1 von ca. 10 mm, während das zweite und dritte Plateau 7, 9 eine Breite B2 = B3 von jeweils ca. 4 mm aufweisen. Hierdurch ist eine optimierte, flächige Anlage an beispielsweise Türinnenteile der Kraftfahrzeugtür 2 möglich.
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Durch die erfindungsgemäße Profilausbildung des erfindungsgemäßen Seitenaufprallträgers 3, wodurch eine Profileinschnürung zum O-Profil verhindert werden kann, ist auch die Verwendung von warmumgeformten, pressgehärteten Stählen mit einer Zugfestigkeit von mehr als 1.400 MPa, beispielsweise sogar mit einer Zugfestigkeit von mehr als 2.000 MPa, möglich, wodurch sich wiederum verschiedenste Konstruktionsvorteile ergeben. Zum einen lassen sich schlankere Profile für Styling-Anforderungen bei einem PKW-Design leichter realisieren. Zum anderen reduzieren die in dieser Art abgeflachten Profile bzw. Seitenaufprallträger 3 die Blockbildung nach innen zu einem Fahrzeuginsassen im Seitencrashfall, wodurch ein reduziertes Verletzungsrisiko erreicht werden kann.
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Die mit der Verwendung von pressgehärteten Stählen einhergehenden reduzierten Wandstärken erleichtern auch die Schweißbarkeit und erlauben bei variablen Wandstärken die Verwendung von Taylored Rolled Blank Platinen und ermöglichen darüber hinaus eine deutliche Gewichtsreduzierung. Mit derartigen warmumgeformten, pressgehärteten Stählen können auch höchste Biegeverformungen ohne Risse aufgenommen werden.
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Derartige Stähle erlauben somit eine verbesserte Crash-Performance bei geringerer Wanddicke und zudem den Einsatz von variable gewalzten Blechstärken, wodurch sich nicht nur das Gewicht reduzieren lässt, sondern auch das Einhalten von erlaubten Blechdickenpaarungen bei Widerstandspunktschweißen, insbesondere bei dünnwandigen Türinnenteilen, vereinfacht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016124690 A1 [0002]
- DE 102011052153 A1 [0003]
