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Bei
der Erfindung wird ausgegangen von einer Kraftfahrzeugtür mit einem
Seitenaufprallträger und
einem Türkörper, gemäß Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Eine
gattungsbildende Kraftfahrzeugtür
ist der
DE 102 27
706 C1 zu entnehmen. Sie umfasst einen Seitenaufprallträger und
einen Türkörper, der
einen umlaufenden Rahmen aufweist, welcher Rahmen ein Innenteil
des Türkörpers bildet.
Auf das Innenteil wird ein Außenblech
aufgesetzt, wodurch innerhalb des Türkörpers ein Türschacht gebildet ist, in dem
der Seitenaufprallträger
als Eindringschutz bei einem Unfall angeordnet ist. Das als Rahmen
ausgeführte
Innenteil umfasst zwei sich gegenüber liegende Rahmenschenkel,
die etwa aufrecht verlaufen und zwischen denen sich der Seitenaufprallträger erstreckt
und daran befestigt ist. Eines der Enden des Seitenaufprallträgers ist über ein
Deformationselement mit einem der Rahmenschenkel verbunden. Das
Deformationselement ist als Hohlkörper ausgeführt, der mehrere Außenwände umfasst.
Eine erste Außenwand
des Hohlkörpers
ist als Abstützwand ausgeführt und
stützt
sich an dem Rahmenschenkel ab. Eine zweite Außenwand des Hohlkörpers bildet eine
Befestigungswand für
die Befestigung des Seitenaufprallträgers. Eine dritte Außenwand
des Hohlkörpers
bildet eine Kraftaufnahmewand, die sich bei dem bekannten Deformationselement
vollständig
gerade von der Befestigungswand bis zu dem Rahmenschenkel erstreckt.
Dabei verläuft
die Kraftaufnahmewand etwa in Belastungsrichtung bei einem Seitenaufprall
auf das Außenblech
des Türkörpers. Mithin kann
diese Kraftaufnahmewand beim Seitenaufprall hohe Kräfte in den
Rahmenschenkel des Innenteils übertragen.
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Aus
der
DE 101 14 384
A1 ist eine Kraftfahrzeugtüre bekannt, die einen Türkörper mit
Rahmenschenkeln und einen Seitenaufprallträger aufweist, der mit zumindest
einem Ende über
ein Zwischenelement an einem aufrechten Rahmenschenkel des Türkörpers befestigt
ist. Das Zwischenelement ist dabei so ausgebildet, dass es eine
Schwenkbewegung ausführen
kann, wenn im Belastungsfall der Seitenaufprallträger einknickt
bzw. durchgebogen wird. Das Zwischenelement kann – in Draufsicht
gesehen – dreieckförmig ausgebildet
sein, was aus
3 der
DE 101 14 384 A1 hervorgeht.
Ein erster Schenkel des dreieckförmigen
Zwischenelements wird mit dem Rahmenschenkel des Türkörpers verbunden. Über eine
Nietverbindung ist an diesem ersten Schenkel ein zweiter Schenkel
des Zwischenelements befestigt, von welchem zweiten Schenkel ein
dritter Schenkel ausgeht, der zudem mit dem ersten Schenkel verbunden
ist. Am zweiten Schenkel ist der Seitenaufprallträger befestigt.
Der dritte Schenkel ist durchgehend gerade ausgeführt. Im
Belastungsfall kann die Nietverbindung zwischen ersten und zweiten
Schenkel versagen, so dass eine Schwenkbewegung des Zwischenelements
in Richtung Fahrzeuginnenraum möglich
ist.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Kraftfahrzeugtür der eingangs genannten Art
anzugeben, bei der das Deformationsverhalten der Kraftaufnahmewand
des Deformationselements optimiert ist.
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Gelöst wird
diese Aufgabe mit einer Kraftfahrzeugtür, die die in Anspruch 1 genannten
Merkmale aufweist. Weitere, die Erfindung ausgestaltende Merkmale
sind in den Unteransprüchen
angegebenen.
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Die
mit der Erfindung hauptsächlich
erzielten Vorteile sind darin zu sehen, dass durch die Ausgestaltung
der Kraftaufnahmewand mit aneinandergereihten, geraden Wandabschnitten,
die unter einem Winkel zueinander verlaufen, der Kraftverlauf im
Belastungsfall (Seitenaufprall) ohne signifikante Kraftspitzen verläuft, da
durch die unter einem Winkel zueinander verlaufenden Wandabschnitte
ein Deformationsverhalten vorgegeben wird, bei dem sich die beiden
Wandabschnitte kontinuierlich aufeinander zu bewegen, wodurch Aufprallenergie
durch Verformung abgebaut wird. Dabei folgt die Befestigungswand,
an der der Seitenaufprallträger
mit seinem Ende befestigt ist, der Biegeverformung des Seitenaufprallträgers und
das Deformationselement wird hauptsächlich auf Druck zwischen dem
Rahmenschenkel und dem Seitenaufprallträger beansprucht, dabei eine Übertragung
der in den Seitenaufprallträger
eingetragenen Zugkraft auf den Rahmenschenkel jedoch reduziert ist,
was beispielsweise eine gewichtsoptimierte Auslegung der Rahmenschenkel
ermöglicht.
Besonders vorteilhaft wird diese Ausgestaltung bei einem Innenteil,
welches aus einem Leichtmetall, beispielsweise Aluminium, oder eine
Leichtmetalllegierung gefertigt ist. Besonders bevorzugt wird dabei
das Innenteil als Leichtmetall – Gussteil hergestellt.
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Nach
einer Weiterbildung mit den in Anspruch 3 genannten Merkmalen ist
vorteilhaft, dass bei entsprechend stark fortgeschrittener Deformation der
Kraftaufnahmewand und weiterer Belastung des Seitenaufprallträgers die
Verbindungswand verformt wird, wodurch ein weiterer Energieabbau
gegeben ist.
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Bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäß Anspruch
7 wird innerhalb des Hohlkörpers noch
eine Aussteifungswand angeordnet, die die Verbindungswand abstützt, wodurch
ein zusätzlicher Energieabbau
möglich
ist.
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Gemäß einer
Weiterbildung mit den in Anspruch 9 genannten Merkmalen ist vorteilhaft,
dass durch einen entsprechend gewählten Durchmesser des Langlochs
die Aufleibung gesteuert und hiermit die Höhe der Energieabsorption, wenn
im Belastungsfall der Bolzen innerhalb des Langlochs verschoben
wird, und dabei eine Materialumformung des das Langloch umgebenden
Randbereichs erfolgt. Durch dieses Nachrutschen des Bolzens innerhalb
des Langlochs wird die Zugbelastung des Innenteils des Türkörpers vermindert.
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Entsprechend
einem Ausführungsbeispiel mit
den in Anspruch 10 angegebenen Merkmalen kann das Deformationsverhalten
des Hohlkörpers weiter
beeinflusst werden.
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Die
Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen
mit Bezug auf die Zeichnung näher
erläutert.
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Es
zeigen:
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1 in perspektivischer Ansicht
ein Kraftfahrzeug mit einer Kraftfahrzeugtür und einem Seitenaufprallträger,
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2 nach einem ersten Ausführungsbeispiel
ein Deformationselement an einem Innenteil des Türkörpers der Kraftfahrzeugtür gemäß 1,
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3 den Seitenaufprallträger und
das Deformationselement im Belastungsfall,
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4 ein zweites Ausführungsbeispiel
eines Deformationselements in Draufsicht und
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5 das Deformationselement
nach 4 in Seitenansicht.
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1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1,
insbesondere Personenwagen, welches einen von Rädern 2 getragenen
Aufbau 3 besitzt, der eine Karosserie 4 mit einer
Karosserieöffnung 5 umfasst,
in die eine Seitentür 6 eingesetzt
ist. Die Seitentür 6 weist
einen festen Türkörper 7 auf,
der unterhalb einer Gürtellinie 8 der
Karosserie 4 liegt. Ferner ist die im Folgenden weiter
als Seitentür 6 bezeichnete
Kraftfahrzeugtür mit
einer Fensterscheibe 9 ausgestattet, die aus ihrer in 1 dargestellten angehobenen
Schließstellung in
eine abgesenkte Öffnungsstellung
innerhalb des Türkörpers 7 verlagerbar
ist. Der Türkörper 7 weist ein
Außenblech 10 auf,
welches auf ein Innenteil des Türkörpers 7 aufgesetzt
und damit fest verbunden ist. Das Innenteil, welches ausschnittweise
in 2 gezeigt und mit dem
Bezugszeichen 11 versehen ist, ist in bekannter Weise als
Rahmen ausgeführt,
der beispielsweise umlaufend ausgebildet sein kann und somit mehrere
Rahmenschenkel aufweist, von denen einer benachbart zur A-Säule 12,
einer benachbart zur B-Säule 13 verläuft und
in 2 mit dem Bezugszeichen 14 versehen
ist. Diese beiden Rahmenschenkel verlaufen in Fahrzeuglängsrichtung
FL mit Abstand zueinander und sind insbesondere aufrecht angeordnet,
verlaufen also etwa in Richtung der Fahrzeughochrichtung FH. Weitere,
hier ebenfalls nicht gezeigte Rahmenschenkel verbinden die der A- und
B-Säule
zugeordnete Rahmenschenkel miteinander und verlaufen mit Höhenabstand,
also in Fahrzeughochrichtung FH, zueinander und erstrecken sich
in Fahrzeuglängsrichtung
FL und können
benachbart zu einem Seitenschweller 15 sowie benachbart
bzw. parallel zu einer Türbrüstung 16 liegen,
die in der Gürtellinie 8 liegt.
Somit wird innerhalb des Türkörpers 7 ein
Türschacht 17 gebildet,
in dem ein an sich bekannter Seitenaufprallträger 18 angeordnet ist,
der etwa in Fahrzeuglängsrichtung
FL oder schräg
dazu zwischen den vorstehend beschriebenen aufrechten Rahmenschenkeln
verläuft
und daran befestigt ist. Zumindest ein Ende 19 und/oder 20 des Seitenaufprallträgers 18 ist über ein
in 2 zu sehendes Deformationselement 21 mit
dem Rahmenschenkel, hier dem Rahmenschenkel 14, verbunden. Das
Deformationselement 21 dient einerseits der Befestigung
des Seitenaufprallträgers 18 und
kann andererseits im Belastungsfall BF, einem Seitenaufprall, verformt
werden und dabei Energie, resultierend aus dem Belastungsfall BF,
abbauen.
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Das
Deformationselement 21 und der Seitenaufprallträger 18 werden
im Folgenden anhand der 2 und 3 näher erläutert, wobei in den 2 und 3 gleich bzw. gleichwirkende Teile wie
in 1 mit denselben Bezugszeichen
versehen sind. Das Deformationselement 21 ist als umlaufend
geschlossener Hohlkörper
ausgeführt
und besitzt demnach mehrere Außenwände 22, 23, 24 und 25.
Die Außenwand 22 wird
nachfolgend als Abstützwand 22 bezeichnet
und dient als Abstützung
für das
Deformationselement 21 an dem Rahmenschenkel 14,
der im Querschnitt L-förmig
ausgeführt
sein kann. Für
die Befestigung des Deformationselements 21 an dem Rahmenschenkel 14 kann
eine Schraubverbindung zwischen der Außenwand 22 und dem Rahmenschenkel 14 vorgesehen
sein, was durch einen Durchbruch 26 in der Außenwand 22 und
einen dahinter liegenden Durchbruch im Rahmenschenkel 14 angedeutet
ist. Diese Verbindung erstreckt sich somit in Richtung der Kraftwirkung
im Belastungsfall BF bzw. parallel zur Fahrzeugquerrichtung FQ.
Die zweite Außenwand 23 dient
der Befestigung des Seitenaufprallträgers 18 an dem Deformationselement 21 und
wird deshalb fortlaufend als Befestigungswand 23 bezeichnet.
Die Verbindung zwischen Seitenaufprallträger 18 und Deformationselement 21 kann
als Bolzenverbindung 27 ausgeführt sein, die einen Bolzen 28 umfasst,
der beispielsweise als Schraube ausgeführt ist und sowohl den Seitenaufprallträger 18 als
auch das Deformationselement 21 in jeweiligen Öffnung 29 und 30 durchsetzt.
Die dritte Außenwand 24 ist
als deformierbare Kraftaufnahmewand ausgebildet, die im Belastungsfall
BF hauptsächlich verformt
wird. Die im folgenden als Kraftaufnahmewand 24 bezeichnete
dritte Außenwand 24 geht
mit ihrem einen Wandende 31 von der Befestigungswand 23 aus;
mit ihrem anderen Wandende 32 stützt sie sich an dem Rahmenschenkel 14 ab
und ist insbesondere mit der Abstützwand 22 verbunden.
Zum Energieabbau im Belastungsfall BF ist die Kraftaufnahmewand 24 mit
zwei geraden, miteinander verbundenen Wandabschnitten 33 und 34 ausgestattet, die
in unverformtem Zustand gemäß 2 derart aneinander gereiht
sind, dass sie einen Winkel α zueinander
einschließen,
der ≠ 180° ist. Somit
bilden die Wandabschnitte 33 und 34 in ihrem Übergangsbereich 35 eine
Wandecke 36 aus, die im gezeigten Ausführungsbeispiel innerhalb des
Hohlkörpers
des Deformationselementes 21 liegt. In einem anderen, hier
nicht gezeigten Ausführungsbeispiel
wäre es möglich, dass
durch entsprechende Orientierung der Wandabschnitte 33 und 34 die
Wandecke 36 außerhalb
des von den Außenwänden 22 bis 25 umschlossenen
Hohlkörpers
des Deformationselementes 21 liegt, also die im Übergangsbereich 35 liegende
Spitze 37 in den Hohlkörper
hineinzeigt.
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Im
Belastungsfall BF, bei dem der Seitenaufprallträger 18 in Richtung
des Fahrzeuginnenraums 38 (1)
des Kraftfahrzeugs 1 verformt wird und dabei einer Biegung
unterliegt, wird die Kraftaufnahmewand 24 derart verformt,
dass sich die beiden Wandabschnitte 33 und 34 aufeinander
zu bewegen, wodurch sich der Winkel α reduziert, was in 3 dargestellt ist. Durch
das Verformen der Kraftaufnahmewand 24 wird Energie abgebaut.
Wie weiter in 3 zu sehen
ist, kann bei Krafteinwirkung im Belastungsfall BF das Deformationselement 21 so
verformt werden, dass sich die Befestigungswand 23 in Richtung
zur Abstützwand
22 um ihren Eckbereich 38 bewegt, was in 3 durch den Bewegungspfeil BP1 verdeutlicht
ist. Sie wird dabei in Richtung der Abstützwand 22 gedrückt. Im
Belastungsfall werden somit zumindest die Befestigungswand 23 und
die Kraftaufnahmewand 24 verformt. Bei weiterer Krafteinwirkung
im Belastungsfall BF kann sich zusätzlich die lose an dem Rahmenschenkel 14 anliegende vierte
Abstützwand 25 verformen,
beispielsweise in Richtung des Pfeils BP2 um ihren Eckbereich 39 bewegen,
wodurch ein Energieabbau möglich
ist. Durch die im Belastungsfall BF auftretende Biegung des Seitenaufprallträgers 18 wird
eine innerhalb des Seitenaufprallträgers 18 erzeugte Zugkraft
ZK hauptsächlich
durch das Deformationselement 21 aufgenommen, wodurch eine
Einleitung dieser Zugkraft ZK in den Rahmenschenkel 14 in
geringerem Maße
erfolgt. Dies wird u. a. dadurch begünstigt, dass die vierte Abstützwand,
die als Verbindungswand 25 zwischen Abstützwand 22 und
Befestigungswand 23 ausgebildet ist, lediglich lose an
dem Rahmenschenkel 14 anliegt und wie eben beschrieben,
in Pfeilrichtung BP2 verformt werden kann. Die Kraftaufnahmewand 24 liegt
der Verbindungswand 25 gegenüber.
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Das
Deformationsverhalten des Elements 21 bzw. der Energieabbau
im Belastungsfall BF kann durch eine veränderte Wandstärke WS1
der Kraftaufnahmewand 24 und/oder eine veränderte Wandstärke WS2
der Verbindungswand 25 und/oder den veränderten Winkel α entsprechend
angepasst werden. Eine weitere Beeinflussung des Deformationsverhaltens
bzw. des Energieabbaus des Elements 21 kann durch eine
innerhalb des Hohlkörpers
angeordnete Aussteifungswand 40 mit einer ggf. entsprechend
anpassbaren Wandstärke
WS3 optimiert werden, wobei sich diese Aussteifungswand 40 insbesondere
von dem Eckbereich 38 an der Verbindungswand 25 bis zur
Abstützwand 22 benachbart
zum Wandende 32 des Wandabschnitts 34 erstreckt.
Die Austreifungswand 40 verläuft – gemäß 4 – etwa
diagonal innerhalb des Hohlkörpers.
Im Belastungsfall BF stützt sie
die Verbindungswand 25 über
die Aussteifungswand 40 an der Abstützwand 22 ab, wodurch
eine Energieabsorption innerhalb des Deformationselementes 21 gegeben
ist.
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Insbesondere
in Kombination mit der Aussteifungswand 40 oder alternativ
kann zu einer weiteren Beeinflussung des Deformationsverhaltens
bzw. Energieabbaus in dem Deformationselement 21 für die Bolzenverbindung 27 vorgesehen
sein, dass sich an die Öffnung 29 in
der Befestigungswand 23 ein Langloch 41 anschließt, welches
etwa in Fahrzeuglängsrichtung
FL, also in Richtung der Längserstreckung
LE des Seitenaufprallträgers 18 verläuft und
sich ausgehend von der benachbart zur Verbindungswand 25 liegenden Öffnung 29 in
Richtung Kraftaufnahmewand 24 erstreckt. Der Innendurchmesser
ID des Langlochs 41 wird dabei geringer als der Außendurchmesser
AD des Bolzens 28 gewählt, so
dass bei entsprechend wirkender Zugkraft ZK in dem Seitenaufprallträger 18 der
Bolzen 28 aus der Öffnung 29 heraus
in das Langloch 41 eintritt und dabei den das Langloch 41 umgebenden
Randbereich 42 der Befestigungswand 23 verformt,
wodurch ein Nachrutschen der Bolzenverbindung in Richtung des Bewegungspfeils
BP3 gegeben ist. Dabei wird zusätzlich
Energie durch Aufleibung abgebaut. Nach einem hier nicht dargestellten
Ausführungsbeispiel könnte das
Langloch 41 in entsprechend gewählter Orientierung mit der Öffnung 30 in
dem Seitenaufprallträger 18 verbunden
sein, welches sich dann in Richtung des Endes 20 des Seitenaufprallträgers 18 erstrecken
würde.
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Zusätzlich oder
alternativ zu den vorstehend erwähnten
Maßnahmen
zur Beeinflussung des Deformationsverhaltens bzw. des Engegieabbaus
des Deformationselements 21 kann vorgesehen sein, den Hohlkörper mit
einem Energie verzehrenden, verformbaren Element zumindest partiell
zu füllen. Dieses
Element kann ein Schaumkern sein, der einen Kunststoffschaum, Metall-
oder Keramikschaum bzw. Kombinationen aus diesen Schäumen umfassen
kann. Das Energie verzehrende Element könnte ferner eine Wabenstruktur,
ggf. aus Aluminium und/oder Papier, aufweisen. Überdies wäre es denkbar, das Deformationselement 21 gemäß 4 lediglich partiell mit
dem Energie verzehrenden Element auszustatten. Da die Aussteifungswand 38 den Hohlkörper in wenigstens
zwei Teilkammern 43 und 44 unterteilt, könnte dieses
Element zumindest in einer dieser Teilkammern 43 und/oder 44 eingesetzt sein.
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Es
ist außerdem
möglich,
jedem Ende 19, 20 des Seitenaufprallträgers 18 jeweils
ein Deformationselement 21 zuzuordnen, die dann vorzugsweise so
orientiert sind, dass ihre Spitzen 37 aufeinander zeigen
und damit die Kraftaufnahmewände 24 einander
zugewandt liegen.
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Ferner
wird das Innenteil 11 des Türkörpers 7 vorzugsweise
aus einem Leichtmetall, beispielsweise Aluminium, oder einer Leichtmetalllegierung und
insbesondere im Gussverfahren gefertigt. Die Deformationselemente 21 können als
Strangpressprofile aus Leichtmetall, insbesondere aus Aluminium,
oder einer Leichtmetalllegierung bestehen, wobei die Strangpressrichtung
SR (5) in Richtung der
Fahrzeughochrichtung FH bzw. in den 2 bis 4 senkrecht zur Zeichnungsebene
verläuft.
Seitenaufprallträger 18 und
Außenblech 10 können aus denselben
oben genannten Werkstoffen gefertigt sein.