DE202007016796U1

DE202007016796U1 - Ummantelung eines Kraftfahrzeugteils

Info

Publication number: DE202007016796U1
Application number: DE202007016796U
Authority: DE
Original assignee: EDAG GmbH and Co KGaA
Current assignee: VPS Vehicle Protection Systems GmbH
Priority date: 2007-11-29
Filing date: 2007-11-29
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2017-11-30

Abstract

Rahmenprofil (1) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere Türfensterrahmenprofil oder Segment einer Fahrzeugtür, mit einem Kernprofil (2) aus ballistischem Material, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernprofil (2) zumindest teilweise mit Kunststoff (3) ummantelt ist.

Description

Die Erfindung betrifft die Ummantelung eines Rahmenprofils für ein Kraftfahrzeugsteil, insbesondere die Ummantelung der Fensterrahmenstruktur oder Segmente einer Fahrzeugtür, die eine Panzerstahleinlage aufweisen.
Es ist bekannt Kraftfahrzeuge, insbesondere Personenkraftfahrzeuge, in gepanzerten Ausführungen herzustellen. Diese dienen dem Personenschutz. Gepanzerten Personenkraftwagen soll nicht anzusehen sein, dass sie eine Panzerung aufweisen. Es sind daher Originalfahrzeuge mit Panzerungselementen umzubauen bzw. gepanzerte Fahrzeuge auf der Basis von Originalserienfahrzeugen bei weitgehender Verwendung von Originalteilen zu schaffen. Dies bereitet besondere Schwierigkeiten bei der Panzerung. Ein kritischer Bereich an gepanzerten Personenkraftwagen ist der Übergang von Karosserieteilen zu verglasten Flächen, insbesondere im Dichtungsbereich an Türen und Klappen. Da sich die Panzerverglasungen im Randbereich aus Gründen der Führung und Optik meistens verjüngen, ist es notwendig in diesem Bereich zusätzliche Panzerungselemente einzubringen. Hier ist darauf zu achten, dass sich die Panzerungselemente von Tür bzw. Fenster mit den Panzerungselementen der Karosserie überlappen, um die Durchdringung eines von außen kommenden Projektils im Dichtungsbereich zu verhindern. Da Panzerungsmaterialen im Allgemeinen keine optische und haptische Anmutung haben, die den Ansprüchen an einen Fahrzeuginnenraum entsprechen, werden diese Elemente mit Innenverkleidungen überdeckt. Beim Auftreffen eines Projektils auf das Fahrzeug wird die Energie in Verformung umgewandelt. Ziel der Panzerung ist es, ein Durchdringen des Projektils in den Innenraum zu verhindern. Bei der Verformung der Panzerungselemente kommt es auch zu Verformungen oder sogar zu Absplitterungen der Innenverkleidung, die damit wieder eine Verletzungsgefahr für die Insassen darstellen.
Aus der DE 197 35 432 B4 sind Rahmen für Fahrzeugteile bekannt, die als Karbonprofil mit Panzerstahleinlage ausgeführt sind. Karbon ist die gebräuchliche Bezeichnung für kohlefaserverstärkten Kunststoff (CFK), dabei handelt es sich um einen Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoff, bei dem in eine Matrix (z. B. aus Kunststoff) Kohlenstofffasern, meist in mehreren Lagen, als Verstärkung eingebettet werden. Die Matrix besteht meist aus Duromeren, zum Beispiel Epoxidharz oder aus Thermoplasten. Für thermisch sehr hochbelastete Bauteile kann die Kohlenstofffaser auch in einer Matrix aus Keramik gebunden werden. Die Verarbeitung geschieht durch Pressen, Faserwickeln in kleinen Stückzahlen durch CFK-Handlaminate, d. h. dem manuellen Auftragen von mehreren CFK-Laminatschichten nacheinander. Im Gegensatz zum Leichtmetallrahmen eines Original-Serienfahrzeugs der ein Hohlprofil ist, ist das beschriebene Karbonprofil ein Vollprofil. Nachteilig an den beschriebenen Rahmen ist das aufwändige Aufbringen der CFK-Laminatschichten. Durch den Zeitaufwand zum Auftragen der einzelnen Laminat-Schichten ist dieses Verfahren sehr zeit- und kostenintensiv und nur für kleine Stückzahlen geeignet. Karbon ist zwar in der Lage sehr viel Aufprallenergie zu absorbieren, dabei zersplittert es aber. Hierbei entstehen scharfe Bruchkanten, die zu schweren Verletzungen führen können. Aus diesen und auch aus finanziellen Gründen sowie der bisher nur unzureichend gelösten Entsorgungsfrage wird beim Serien-Automobilbau größtenteils auf CFK verzichtet.
Aufgabe der Erfindung ist ein Fahrzeugrahmenbauteil mit ballistischen Eigenschaften zu schaffen, das von außen nicht als Panzerung wahrgenommen wird, eine ansprechende optische und haptische Anmutung hat, keine Gefahr durch Absplitterungen für die Insassen darstellt und einfach und wirtschaftlich in mittleren bis großen Stückzahlen herzustellen ist.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Fahrzeugrahmenprofil vorgeschlagen, das ein Kernprofil aus ballistischem Material, vorzugsweise einem ballistischen Stahl aufweist und mit einem splitterfreien Kunststoff ummantelt ist.
Im Gegensatz zum Stand der Technik wird kein Karbon verwendet. Somit werden fertigungstechnische Nachteile und hohe Materialkosten vermieden. Durch das Aufbringen einer splitterfreien Ummantelung auf die Fahrzeugrahmenteile, wird die Verletzungsgefahr für Insassen durch abplatzende Splitterteile zum Fahrzeuginnenraum hin vermieden.
Vorzugsweise wird die Ummantelung aus Kunststoff durch Umschäumung, bevorzugt mit einem Polyurethan (PU) hergestellt. Dies kann in einem sog. RIM-Verfahren (Reaction Injection Moulding) geschehen. Hier werden die Komponenten eines schäumbaren Kunststoffsystems, vorzugsweise PU-Systems, in einer dafür ausgelegten Anlage in einem Injektionsmischkopf zusammengeführt. Dieser wird auf den zentralen Anguss eines temperierten zwei- oder mehrteiligen Formwerkzeugs aufgesetzt. Die Anlage injiziert definierte Mengen der Komponenten des PU-Systems durch den Injektionsmischkopf in das Formwerkzeug. In der Form wird das gemischte PU nun thermisch aktiviert und füllt durch Quellen bzw. Schäumen den inneren Hohlraum des Formwerkzeugs aus. Nach einer definierten Reaktionszeit kann das erstarrte Bauteil entnommen werden. Vor dem Schließen des Formwerkzeugs können Verstärkungsbauteile eingelegt werden, die durch das PU ummantelt werden. Hierdurch sind filigrane Bauteilgeometrien mit komplizierten Querschnitten bei hoher Festigkeit und Steifigkeit herstellbar. Zudem können Fahrzeugrahmenteile mit einer hervorragenden Oberflächengüte geschaffen werden. Bevorzugt wird ein PU-System verwendet. Grundsätzlich kann aber auch ein anderes Polymer-System zum Einsatz gelangen, solange der Kunststoff des Endprodukts splitterfrei ist.
In Weiterentwicklungen werden diese ummantelten Fahrzeugrahmenteile anschließend noch beschichtet oder lackiert.
Zur Erhöhung der Festigkeit können dem Kunststoff, bevorzugt PU, zusätzlich Kurzglasfasern, vorzugsweise mehlartige Kurzglasfasern, beigemischt werden, dabei spricht man von sog. R-RIM-Verfahren (Reinforced Reaction Injection Moulding).
Der Handhabungsaufwand zur Herstellung der Ummantelung des Fahrzeugrahmenteils umfasst lediglich das Einlegen des ballistischen Grundkörpers in ein Formwerkzeug, das Schließen des Werkzeugs, Aufsetzen des Injektionskopfes, das Einspritzen des PU-Systems sowie das anschließende Entnehmen des fertigen Fahrzeugrahmenteils. Der beschriebene Aufbau eines solchen Bauteils ist für ein gepanzertes Fahrzeugrahmenteil bisher nicht bekannt. Für die Herstellung und die Eigenschaften eines solchen Bauteils ergeben sich erhebliche Vorteile in der Oberflächenqualität und Fertigungszeit im Gegensatz zu den im Stand der Technik beschriebenen Fertigungsweisen.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren beschrieben wird. Es zeigen:
1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäß gestaltete A-Säule,
2 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäß gestaltete B-Säule,
3 das mit PU ummantelte Türfensterrahmenprofil mit Panzerstahleinlage und
4 den Aufbau des erfindungsgemäßen Türfensterrahmenprofils.
In 1 ist der Schnitt durch einen erfindungsgemäßen A-Säulen-Aufbau für einen gepanzerten Personenkraftwagen dargestellt. Zu erkennen sind die Verjüngungen 10', 11' von Panzerverglasungen 10 und 11. Insbesondere wird der Spalt deutlich, der zwischen dem Panzerglas 10 und den Panzerstahl-Armierungen 6 und 7 vorliegt. Dieser wird durch ein erfindungsgemäßes Fahrzeugrahmenprofil 1 ausgefüllt, das 6, 7 und 10 überlappt. Eine ballistische Panzerstahleinlage 2 ist vollständig von einer PU-Ummantelung 3 umgeben. Im Anschlussbereich an den verjüngten Panzerglasabschnitt 10' ist eine äußere Dichtung 8 vorgesehen. Am inneren Ende des Rahmenprofils 1 ist zur Abdichtung zur Panzerverglasung 10 eine innere Dichtung 9 vorgesehen.
2 zeigt den Schnitt durch eine erfindungsgemäß gestaltete B-Säule. Auf der Seite zur Panzerverglasung 10 handelt es sich um einen zweiten Schenkel des Rahmenprofils 1 der 1, das in diesem Bereich allerdings einen anderen Querschnitt hat. Im Bereich der B-Säule werden das Seitenfenster 10 der vorderen Tür und das Seitenfenster 17 der Fahrgasttür jeweils von einer Führung 16 geführt. Die Führungen 16 sind fest und direkt mit der Panzerstahleinlage 2 verbunden. Die Verbindung kann insbesondere stoffschlüssig sein, vorzugsweise sind die Führungen 16 jeweils mit 2 verschweißt. In den Führungen 16 sind Führungsglieder 15 geführt, die direkt fest mit den Panzerverglasungen 10 bzw. 17 verbunden sind. Zudem ist eine Panzerstahl-Armierung 14 dargestellt, die eine Aussparung für den Gurthöhenversteller 13 aufweist.
3 zeigt beispielhaft ein erfindungsgemäßes Fahrzeugrahmenprofil 1 für eine Vordertür eines gepanzerten Personkraftwagens. Gezeigt ist das fertige Bauteil, wie es beim R-RIM-Verfahren aus dem Formwerkzeug entnommen wird. Es besteht aus der Panzerstahleinlage 2 und der PU-Ummantelung 3. Zudem ist eine Führungsverlängerung 18 vorgesehen. Diese besteht auch aus PU hat allerdings keinen Panzerstahlkern, sie dient der Führung des Panzerglas-Fallfensters 10 oder 17 in dem Fensterschacht. Die Führungsverlängerung 18 wird im Formwerkzeug mitgeformt.
4 zeigt das Türrahmenprofil in einzelnen Komponenten. Hieraus wird deutlich, dass die Führungsverlängerungen 18 und 18' keinen Panzerstahlkern haben.

1: Fahrzeugrahmenprofil
2: Panzerstahleinlage
3: PU-Ummantelung
4: A-Säule Strukturteil
5: A-Säule Außenhaut
6: Panzerstahl-Armierung A-Säule
7: Panzerstahl-Armierung A-Säule
8: Fensterdichtung außen
9: Fensterdichtung innen
10: Seitenfensterscheibe aus Panzerglas
11: Frontscheibe aus Panzerglas
12: Innenverkleidung A-Säule
13: Führung des Gurthöhenverstellers
14: Panzerstahl-Armierung B-Säule
15: Fensterführung aus Panzerstahl mit Gleitern
16: Tonnenführung U-Profil an der Panzerstahleinlage
17: Hintere Seitenfensterscheibe aus Panzerglas
18: Führungsverlängerung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 19735432 B4 [0003]

Claims

Rahmenprofil (1) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere Türfensterrahmenprofil oder Segment einer Fahrzeugtür, mit einem Kernprofil (2) aus ballistischem Material, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernprofil (2) zumindest teilweise mit Kunststoff (3) ummantelt ist.
Rahmenprofil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernprofil (2) aus ballistischem Stahl besteht oder ballistischen Stahl aufweist.
Rahmenprofil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Kunststoff (3) um einen bei Beschuss nicht splitternden Kunststoff handelt.
Rahmenprofil nach dem vorhergehenden Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der bei Beschuss nicht splitternde Kunststoff (3) ein Polyurethan (PU) ist.
Rahmenprofil nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Kunststoff (3) um ein Polyurethan mit Kurzfasern, vorzugsweise Glaskurzfasern, handelt.
Rahmenprofil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Kunststoff (3) um einen im RIM- oder R-RIM-Verfahren hergestellten Kunststoff handelt.
Rahmenprofil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Rahmenprofil (1) um ein durch Einlegen eines ballistischen Kernprofils (2) in ein Formwerkzeug und Umschäumung mit dem Kunststoff (3), vorzugsweise Polyurethan, hergestelltes Rahmenprofil handelt, wobei das Umschäumen mittels RIM- oder R-RIM-Verfahren vorgenommen wurde.
Rahmenprofil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Türrahmenprofil (1) durch seine Querschnittsform den ballistisch geschwächten Bereich zwischen Panzerglas (10) und Karosseriepanzerung (6, 7, 14) überlappt.
Rahmenprofil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Türrahmenprofil (1) einen vom Innenraum sichtbaren Steg von mind. 25 mm Breite bildet, der sich innen über die Panzerverglasung (10, 17) erstreckt.
Rahmenprofil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Türrahmenprofil (1) beim Abschluss mit einer Panzerverglasung (10, 17) eine innere Dichtung (9) aufweist.
Rahmenprofil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich einer A- oder B-Säule eine Führung (16), vorzugsweise ein U-Profil, für die Führung des Fensters (10, 17) mit dem Kernprofil (2) verbunden ist.
Rahmenprofil nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass von den Führungen (16), vorzugsweise im U-Profil (16), Führungsglieder (15), vorzugsweise aus Panzerstahl mit Gleitern (15), geführt sind, die in die Panzerverglasung (10, 17) vorzugsweise eingeklebt sind.
Rahmenprofil nach den vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rahmenprofil (1) mit der dazugehörigen Panzerglasscheibe (10) und einem dafür ausgelegten Fensterheber als Modul in die mit Panzerungsschichten versehene Fahrzeugtür eingesetzt werden kann.