DE10223355A1

DE10223355A1 - Aufbau für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE10223355A1
Application number: DE2002123355
Authority: DE
Inventors: Liam Moloney
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2002-05-25
Filing date: 2002-05-25
Publication date: 2003-12-04
Anticipated expiration: 2022-05-26
Also published as: DE10223355B4

Abstract

Dieser Aufbau für Kraftfahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen, ist mit wenigstens einer Tür in einer Seitenwand des Aufbaus versehen, die einen eine Außenwand und aufrechte Rahmenteile umfassenden Türkörper aufweist, welche Rahmenteile in Längsrichtung der Seitenwand mit Abstand zueinander angeordnet und von Säulen der Seitenwand begrenzt werden, wobei innerhalb der Außenwand im Türkörper sich zwischen den Rahmenteilen eine Stoßauffangeinrichtung erstreckt, die an den Rahmenteilen befestigt ist. DOLLAR A Um die Stoßauffangeinrichtung der Tür zu optimieren, wird sie durch ein Deformationselement gebildet, das aus einem Werkstoff mit hoher Dehnfähigkeit besteht. Dabei ist das Deformationselement beispielsweise ein flächiges Einzelteil, das die Rahmenteile des Türkörpers der Tür verbindend durch Strecken wenigstens eines Formabschnitts Stoßenergie aufnimmt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Aufbau für Kraftfahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen mit wenigstens einer Tür in einer Seitenwand des Aufbaus nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es ist ein Aufbau der eingangs genannten Gattung bekannt, DE ATZ Automobiltechnische Zeitschrift 103 (2001), Seite 287, bekannt, der eine Seitenwand mit Öffnungen für Türen umfasst. Diese Seitenwand besteht aus kohlefaserverstärktem Kunststoff, der die Kurzbezeichnung CFK trägt, hochfest ist und ein geringeres Gewicht als Stahl und Leichtmetall aufweist.

Aus der EP 0 472 284 A1 geht ein Aufbau für einen Personenkraftwagen der offenen Gattung d. h. ohne festes Dach hervor. In einer Seitenwand des Aufbaus ist eine Tür angeordnet, die in einem Türkörper einen Verbindungsträger umfasst. Der Verbindungsträger erstreckt sich in Längsrichtung der Tür und greift zur Aufnahme von Zug-, Druck- und Torsionsbelastungen in an die Tür angrenzende feste Säulen des Aufbaus ein.

In der EP 0 145 306 A2 wird eine Tür für ein Kraftfahrzeug behandelt, bei der eine Außenwand einen Türkörper begrenzt, in dem ein in Längsrichtung von letzterem verlaufender Träger vorgesehen ist, der einem havariebedingten Eindringen von Gegenständen in einen Fahrgastraum des Kraftfahrzeugs entgegengewirkt. Die Außenwand besteht aus Kunststoff mit nachgiebigen Eigenschaften, die, wie auch der Träger im Türkörper, mit aufrechten den Türkörper begrenzenden Rahmenteilen verbunden ist.

Außerdem wird in DE-Faserverbundwerkstoffe mit thermoplastischer Matrix: Hochleistungswerkstoffe für rationelle Verarbeitung/Hans-Peter Zepf. . .-Renningen- Malmsheim: expert-Verl., 1997, u. a. auf Seite 116, die Herstellung von thermoplastischen Faserverbund-Formteilen im Autoklav beschrieben und gezeigt.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Aufbau mit einer Tür in einer Seitenwand zu schaffen, die mit einer hochwirksamen einem Eindringen von Gegenständen in einen Fahrgastraum entgegenwirkenden Stoßauffangvorrichtung versehen ist. Dabei sollte aber auch diese Stoßauffangeinrichtung in eine Tür integrierbar sein, bei der weit reichend Kunststoffe vorzugsweise faserverstärkte Kunststoffe eingesetzt werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere, die Erfindung ausgestaltende Merkmale sind in den Unteransprüchen enthalten.

Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Merkmale sind darin zu sehen, dass der Aufbau eine Tür mit einer als Deformationselement ausgebildeten Stoßauffangvorrichtung umfasst, das aufgrund seiner speziellen Ausbildung und Integration in besagte Tür gezielt Energie aufnimmt und dadurch die Verletzungsgefahr von Insassen des Kraftfahrzeugs zumindest reduziert. Denn bei einem seitlichen auf die Tür einwirkenden definierten Unfallstoß wird dank des Deformationselementes, das durch Strecken Energie absorbiert, das Eindringen eines Gegenstandes in die Tür weitgehend verhindert. Das mit einem Formabschnitt in Gestalt eines mäanderförmigen Profils versehene Deformationselement besteht bspw. aus faserverstärktem Kunststoff, das mit Rahmenteilen der Tür verbunden ist. Diese Rahmenteile und eine Außenwand der Tür sind aus hochfestem faserverstärktem Kunststoff hergestellt, wobei zwischen der Außenwand und dem Deformationselement ein Verbindungskörper angeordnet ist. Dabei sind die Rahmenteile, die Außenwand, der Verbindungskörper und das Deformationselement zu einem leicht herstellbaren Bauteil vereinigt. Das Deformationselement ist unter Zwischenschaltung metallischer Einsätze mit den Rahmenteilen verbunden, die zur festigkeitsgünstigen Aufnahme eines Schlosses und von Scharnieren ausgebildet sind. Außerdem eignet sich zur Herstellung der Tür eine Verfahren, bei dem zunächst die Außenwand als erste Matte, dann der Verbindungskörper als vorgefertigtes Bauteil mit einem die mäanderförmige Profilabschnitt des Deformationselements bildenden Profilverlauf und schließlich das Deformationselement als zweite Matte in einem Werkzeug, das beispielsweise durch einen Autoklav dargestellt sein kann, zur Aushärtung gebracht werden.

In der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, das nachstehend näher beschrieben wird.
Es zeigen
Fig. 1 eine schematische mit einer Tür versehene Seitenwand eines Personenkraftwagens von einem Fahrgastraum aus,
Fig. 2 eine Schrägansicht der Tür vom Fahrgastraum aus,
Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 2 in größerem Maßstab,
Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 2 in größerem Maßstab,
Fig. 5 eine Ansicht vom Fahrgastraum aus auf eine konkrete Konstruktion einer Tür mit dem Deformationselement,
Fig. 6 eine Schrägansicht auf die Tür gemäß Fig. 5,
Fig. 7 ein Schrägansicht von vorne auf die Tür gemäß Fig. 6,
Fig. 8 eine Funktionsdarstellung des Deformationselements in der Tür.
Ein Kraftfahrzeug 1 der Bauart Personenkraftwagen umfasst einen Aufbau 2 mit einer Seitenwand 3, in die eine Tür 4 eingesetzt. Die Tür 4 ist mittels in Fahrzeughöhe A-A beabstandeter Scharnieren 5, 6 an einer vorderen Säule 7 - A-Säule - angeschlagen, und sie arbeitet mittels eines Schlosses 8 mit einer hinteren Säule 9 - B-Säule - zusammen. Die Tür 4 weist einen mit aufrechten Rahmenteilen 10, 11 und einer Außenwand 12 versehenen Türkörper 13 auf. Die Rahmenteile 10, 11 sind in Längsrichtung B-B der Seitenwand 3 mit Abstand zueinander angeordnet und werden von den Säulen 7, 9 der besagten Seitenwand begrenzt. Innerhalb der Außenwand 12 im Türkörpers 13 erstreckt sich zwischen den Rahmenteilen 10, 11 eine Stoßauffangeinrichtung 14, letztere ist an den Rahmenteilen 10, 11 befestigt.
Die Stossauffangvorrichtung 14 ist ein als flächiges Einzelteil ausgebildetes Deformationselement 15 mit einer Dicke Di von ca. 0,5 bis 3,50 mm dargestellt, und es besteht aus einem Werkstoff mit hoher Dehnfähigkeit, ist mit den Rahmenteilen 10, 11 des Türkörpers 13 fest verbunden und nimmt durch Strecken eines Formabschnitts 16, eingearbeitet in das Deformationselements 15, Stossenergie auf, die z. B. infolge einer Havarie auf die Tür einwirkt. Als Werkstoff für das Deformationselement 15 eignet sich faserverstärkter Kunststoff bspw. der Gattung Polyethylen, Aramid oder dergl. besteht; denkbar ist aber auch Metall bspw. hochfester Stahl oder eine Leichtmetalllegierung.
Der Formabschnitt 16 des Deformationselements 15, der sich über eine wesentliche Länge des Türkörpers 13 erstreckt, wird durch eine in Längsrichtung B-B der Seitenwand 3 verlaufende mäander- bzw. sinuskurvenförmige Profilierung 17 gebildet. Dabei können einzelnen Mäanderabschnitte 17' bzw. Sinuskurvenabschnitte gleichförmig und/oder ungleichförmig gestaltet sein, wobei für eine entsprechende Konfiguration empirische oder rechnerische Verfahren einsetzbar sind.
Die Rahmenteile 10, 11 und die Außenwand 12 bestehen aus einem hochfesten faserverstärktem Kunststoff, wobei das ja ebenfalls aus faserverstärktem Kunststoff hergestellte Deformationselement 15 unter Zwischenschaltung eines Verbindungskörpers 18 mit der Außenwand 12 des Türkörpers 13 zu einem Bauteil Bt I vereinigt sind. Das Bauteil Bt I kann auch noch mit einer eine Öffnung 19 aufweisenden Innenwand 20 - wie in Fig. 4 gezeigt - versehen sein, die benachbart dem Deformationselement 15 verläuft und im Türkörper 13 in Lage gehalten ist. Der Verbindungskörper 18, der ein Schaumstoffteil oder ein Honigwabenelement mit quer zur Längsrichtung B-B der Seitenwand verlaufenden Honigwaben sein kann, stützt sich mit einer ersten Kontaktseite 21 sowohl an der Außenwand 12 wie auch mit einer zweiten Kontaktseite 22 am Deformationselement 15 ab. Das Deformationselement 15 ist unter Zwischenschaltung metallischer Einsätze 23, 24 ist mit den Rahmenteilen 11, 12 des Türkörpers 13 verbunden, die zur Aufnahme der Scharniere 5, 6 bzw. des Schlosses 8 bestimmt sind. Jeder Einsatz z. B. 24 weist erste Winkelabschnitte 25 und zweite Winkelabschnitte 26 auf, an denen Wandabschnitte 27, 28 des Deformationselementes 15 des Rahmenteils 10 anliegen.
In Fig. 5 ist eine Tür 29 dargestellt, die mit einem in einem Türkörper 30 angeordneten Deformationselement 31 ausgestattet ist. Das Deformationselement 31 ist an mit Abstand zueinander angeordneten Rahmenteilen 32, 33 des Türkörpers 30 gehalten, und zwar unter Zwischenschaltung von metallischen Einsätzen 34; 35 und 36. Im Bereich der Einsätze 34, 35 sind Scharniere 37, 38 vorgesehen; im Bereich des Einsatzes 36 ein Schloss 39. Bei dieser Ausführung ist ein Verbindungskörper mit 40 und eine Außenwand mit 41 bezeichnet. Letztere bilden zusammen mit dem Deformationselement 31 ein Bauteil Bt II. Das Deformationselement 31 ist prinzipiell ähnlich ausgebildet wie das Deformationselement 15, will heißen, es weist einen Formabschnitt 42 mit einer mäanderförmigem bzw. sinuskurvenförmigen Profilierung 43 auf. Darüber hinaus besitzt das Deformationselement 31 etwa von den Scharnieren 36, 37 aus in Längsrichtung B-B des Türkörpers 30 gesehen einen oberen Elementabschnitt 44 und einen unteren Elementabschnitt 45, die mit Abstand bspw. V-förmig zueinander verlaufen und benachbart dem Schloss 39 zusammengeführt sind.
Zur Herstellung der Tür 4, 29 eignet sich ein Verfahren, bei dem die Außenwand 12, 41 als erste Matte, der Verbindungskörper 18, 39 als vorgefertigtes Bauteil I bzw. II mit dem die mäanderförmige Profilierung 17, 43 bildenden Profilverlauf Pv I bzw. Pv II und das Deformationselement 15, 31 als zweite Matte zusammen mit den Einsätzen 23, 24; 34, 35, 36 in einem Werkzeug zum Bauteil Bt I bzw. Bauteil Bt II verarbeitet werden; gegebenenfalls kann bei diesem Vorgang auch die Innenwand 20 verarbeitet werden. Als Werkzeug eignet sich bspw. ein Autoklav wie er in DE- Faserverbundwerkstoffe mit thermoplastischer Matrix: Hochleistungswerkstoffe für rationelle Verarbeitung/Hans Peter Zepf. . .Renningen-Malmsheim, expert Verl., 1997, Seite 116 gezeigt und beschrieben ist.
Schließlich ist in Fig. 8 die Funktion bspw. des Deformationselements 15 dargestellt. Danach wirkt Stoßenergie mittels einer Stoßeinrichtung 45 zunächst auf die Außenwand 12 ein und trifft nach einem definierten Weg auf das Deformationselement 15, dessen Formabschnitt 16 durch Strecken aus der Konstruktionslage Kl in die Deformationslage Dl besagte Stoßenergie gezielt absorbiert. Hierbei kann die Außenwand 12 aufgrund ihrer Werkstoffeigenschaften in gewissem Umfang zur Energieabsorption herangezogen werden.

Claims

1. Aufbau für Kraftfahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen ist mit wenigsten einer Tür in einer Seitenwand des Aufbaus versehen, die einen eine Außenwand und aufrechte Rahmenteile umfassenden Türkörper aufweist, welche Rahmenteile in Längsrichtung der Seitenwand mit Abstand zueinander angeordnet und von Säulen der Seitenwand begrenzt werden, wobei innerhalb der Außenwand im Türkörper sich zwischen den Rahmenteilen eine Stoßauffangeinrichtung erstreckt, die an den Rahmenteilen befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoßauffangeinrichtung (14) durch ein Deformationselement (15, 31) gebildet wird und aus einem Werkstoff mit hoher Dehnfähigkeit besteht, wobei das Deformationselement (15, 31) bspw. ein flächiges Einzelteil ist, das die Rahmenteile (10, 11, 32, 33) des Türkörpers (13, 30) der Tür (4, 29) verbindend durch Strecken wenigstens eines Formabschnitts (16, 42) Stoßenergie aufnimmt.

2. Aufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Deformationselement (15, 31) aus einem faserverstärkten Kunststoff bspw. der Gattung Polyethylen, Aramid oder dergl. besteht.

3. Aufbau nach Anspruch 1, dass das Deformationselement (15, 31) aus Metall bspw. einem hochfesten Stahl, einer Leichtmetalllegierung oder dergl. besteht.

4. Aufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Formabschnitt (16, 42) des Deformationselements (15, 31) eine in Längsrichtung (B-B) des Türkörpers (13, 30) verlaufende mäanderförmige Profilierung (17, 43) aufweist.

5. Aufbau nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die mäanderförmige Profilierung (17, 43) des Deformationselements (15, 31) über eine wesentlich Länge des Türkörpers (13, 30) erstreckt.

6. Aufbau, dessen Außenwand für die Tür aus Kunststoff besteht nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Rahmenteile (10, 11, 32, 33) und die Außenwand (12, 41) aus einem hochfesten faserverstärkten Kunststoff bestehen, wobei das Deformationselement (15, 31) unter Zwischenschaltung eines Verbindungskörpers (18, 40) mit der Außenwand (12, 41) der Tür (4, 29) zu einem Bauteil (Bt I, Bt II) vereinigt ist.

7. Aufbau nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (Bt I, Bt II) benachbart dem Deformationselement (15, 31) mit einer Innenwand (20) versehen ist.

8. Aufbau nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Verbindungskörper (18, 40) an der Außenwand (12, 41) und das Deformationselement (15, 31) am Verbindungskörper (18, 40) abstützen.

9. Aufbau nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskörper (18, 40) ein Schaumstoffelement ist.

10. Aufbau nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskörper (18, 40) ein Honigwabenelement ist, dessen einzelne Honigwaben quer zur Längsrichtung (B-B) des Türkörpers (13, 30) bzw. der Seitenwand (3) ausgerichtet sind.

11. Aufbau nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Deformationselement (15, 31) unter Zwischenschaltung metallischer Einsätze (23, 24, 34, 35, 36) mit dem den Rahmenteilen (10, 11, 13, 30) des Türkörpers (13, 30) verbunden ist.

12. Aufbau nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsätze (23, 24, 34, 35, 36) zur Aufnahme von Scharnieren (5, 6, 37, 38) eines Schlosses (8, 39) oder dergl. ausgebildet sind.

13. Aufbau nach den Ansprüchen 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsätze (23, 24, 34, 35, 36) im Querschnitt Winkelabschnitte (25, 26) aufweisen, an denen korrespondierende Wandabschnitte (27, 28) des Deformationselementes (15, 31) anliegen.

14. Aufbau nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Deformationselement (31) etwa von den Scharnieren (37, 38) aus in Längsrichtung (B-B) des Türkörpers (13) gesehen einen oberen Elementabschnitt (44) und einen unteren Elementabschnitt (45) aufweisen, die mit Abstand bspw. V-förmig zueinander verlaufen und benachbart dem Schloss (39) zusammengeführt sind.

15. Verfahren zur Herstellung der Tür des Aufbaus nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenwand (12; 41) als erste Matte, der Verbindungskörper (18) als vorgefertigtes formsteifes Einzelteil mit einem die mäanderförmige Profilierung (17, 43) des Deformationselements (15) bildenden Profilverlauf (Pv I und Pv II) und das Deformationselement (15, 31) als zweite Matte in einem Werkzeug zu dem Bauteil (Bt I und Bt II) verarbeitet werden.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwand (20) als dritte Matte in das Werkzeug eingebracht wird.