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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen geometrisch veränderten
unter Aufprall verformbaren Verkleidungsteil nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Verkleidungsteile
dieser Art sind normalerweise mit wenigstens einem zum Innern der
Fahrgastzelle bzw. des Insassenabteils gerichteten und aus der Armlehne
bestehenden Vorsprung versehen, welcher der dem Unterleib des Fahrers
am nächsten gelegene
Teil ist, wobei normalerweise ein Abstand zwischen 7 und 10 mm zwischen
Armlehne und Brustkorb vorhanden ist. In den meisten Fällen sind diese
Teile in Form von in die Verkleidung eingelassenen Einsatzstücken ausgebildet,
wenngleich auch die Möglichkeit
nicht ausgeschlossen ist, dass die Verkleidung als mit diesen Vorsprüngen versehenes Eintelteil
hergestellt sein kann.
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Der
Kontext der vorliegenden Erfindung beinhaltet die Bereitstellung
von Merkmalen zum Schutz der Fahrzeuginsassen bei seitlichem Aufprall und
insbesondere zum Schutz des Unterleibs des Insassen.
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In
der nachfolgenden Beschreibung wird beispielsweise auf eine Verkleidung
mit Einsatzstück Bezug
genommen, wobei als vorausgesetzt gilt, dass dadurch die Möglichkeit
der Herstellung der Verkleidung als Einzelteil ohne Einsatzstück nicht
ausgeschlossen ist.
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Bekannterweise
befindet sich nach dem Einsteigen des Insassen in die Fahrgastzelle
auf der einen Seite die Türverkleidung
mit Einsatzstück,
in bzw. an der verschiedene Gegens tände untergebracht sind. Die
Armlehne ist normalerweise in Höhe des
Unterleibs des Insassen angeordnet und in das Einsatzstück der Verkleidung
integriert. Für
den vorgesehenen Zweck und im Hinblick auf die in ihr untergebrachten
Gegenstände
bzw. Teile springt die Armlehne ca. 60 mm vor die eigentliche Verkleidung
vor und endet sie wie bereits erwähnt im Abstand von zwischen
7 und 10 mm vom Brustkorb des Benutzers entfernt.
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Nachdem
bei einem Seitenaufprall die Tür zusammengedrückt wurde
und die Verformung und Aufprallkraft die Verkleidung erreicht hat,
wird die Letztere auf den Insassen zu und auch der Insasse zur Verkleidung
hin bewegt, wobei zuerst die Armlehnenfläche den Insassen genau in Höhe seines
Unterleibs erreicht.
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Die
Geometrie der Armlehne mit einer Reihe von Höhlungen und Wölbungen
bewirkt eine hohe Steifheit gegenüber dem Rest der Verkleidung,
so dass sie nach erfolgtem Kontakt mit dem Insassen weder den Stoss
abfängt
noch Energie in dem gewünschten
Maße absorbiert
und damit Kräfte
in einer Stärke
auf den Insassen überträgt, die
höher als
für diesen
annehmbar sind.
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Aus
diesem Grunde besteht das zu lösende Problem
darin, bei einem Seitenaufprall dem Eindringen der Armlehne in den
Brustkorb-Unterleibbereich des Insassen in der Weise entgegenzuwirken,
dass die den Insassen erreichenden Prall- und Eindringkräfte bestimmte
Grenzwerte nicht übersteigen.
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Soweit
bekannt ist, gibt es bereits verschiedene Lösungen zum Schutz eines Insassen
bei einem Seitenaufprall.
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Ziel
und Zweck einiger dieser Lösungen
ist es, das Aufprallenergie-Absorptionsvermögen der Türeinheit soweit zu erhöhen, dass
die relative Beschleunigung zwischen dem Insassen und der Seitenverkleidung
und damit die auf den Brustkorb wirkende Prallkraft verringert werden.
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Bei
einer diesbezüglichen
Lösung
ist wenigstens ein zusätzliches
Teil zwischen dem nicht sichtbaren Teil der Verkleidung und dem
Türinnenblech
in die Türverkleidung
eingelassen, wobei diese zusätzlichen
Teile aus einem Satz Wandelemente, Rippen oder Zellen bestehen,
die unter Druck- und Biegeeinwirkung bei einem Aufprall plastisch
verformen und damit Energie absorbieren.
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Bei
der konstruktiven Gestaltung dieser zusätzlichen Teile ist zu berücksichtigen,
dass die Energie mit Kräfte-
und Verformungsniveaus absorbiert werden muss, welche die zulässigen Grenz-
oder Schwellenwerte nicht überschreiten.
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Diese
Vorgehensweise ist jedoch Beschränkungen
unterworfen, und dies insbesondere aus der Sicht der Notwendigkeit,
zusätzliche
Teile herstellen und zu Untergruppen zusammenstellen zu müssen. Hierdurch
werden nicht nur die Kosten und das Gewicht der resultierenden Einheit
erhöht,
sondern wird auch der Zeitaufwand für einen gegebenenfalls möglichen
Ausbau verlängert
und die Wiederverwertbarkeit dieser Teile reduziert.
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Außerdem sind
die Höhe
der Rippen und die Flächen,
in denen diese angeordnet werden können, durch den zwischen der
Türverkleidung
und der Metallkonstruktion der Tür
zur Verfügung
stehenden Platz eingeschränkt.
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Eine
weitere dieser Lösungen
sieht den Einsatz von Materialien vor, die über die plastische Verformung
mit gewissen Kraft- und Verformungsgraden Energie zu absorbieren
vermögen
und damit als ideal für
diesen Verwendungszweck zu gelten haben.
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Zu
diesen Materialien gehören
Polyurethan-Schaumstoff und expandiertes Polypropylen in unterschiedlichten
Dichten. Das Material wird in Blockform auch zwischen der Innenseite
der Verkleidung und dem inneren Türblech angeordnet und bildet
so eine Sandwichkonstruktion, deren Wirksamkeit von der Dichte der
offenen Zellen im Zusatzmaterial abhängig ist.
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Die
für diese
Verfahrensweise geltenden Einschränkungen entsprechen denjenigen
der zuvor beschriebenen Lösung.
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Bei
einer weiteren bekannten Lösung
werden die vorbeschriebenen Fertigungs- und Montageabläufe dadurch
vermieden, dass die Türverkleidung als
Einzelteil hergestellt wird, in dem das Element zur Energieableitung
bereits integriert ist. In diesem Fall ist die nicht sichtbare Seite
der Verkleidung mit einer Reihe gitterartiger Rippen versehen, die
miteinander verbunden sein können
oder nicht und eine Zellenkonstruktion ergeben, die bei einem Aufprall
plastisch verformt wird.
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Wenngleich
diese Lösung
nicht mit dem Nachteil behaftet ist, dass zusätzliche Teile und Vormontagen
erforderlich sowie erhöhte
Kosten und Probleme bei der Wiederverwendung gegeben sind, ist sie
aber dennoch eingeschränkt
durch den zwischen der Türverkleidung
und der Metallkonstruktion der Tür
zur Verfügung
stehenden Platz und durch das höhere
Gewicht des resultierenden Bauteils.
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In
dem besonderen Fall, da das Insassenabteil mit Säulen ausgestattet ist, sind
auch andere Materialien einsetzbar wie beispielsweise schlagzähes Acrylnitril-Butadien-Styrol
(ABS) und Polycarbonat/PBT-Gemische, die ein stabileres Verhalten
bei Temperaturschwankungen aufweisen.
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Hauptzweck
des Einsatzes dieser Materialien ist es, dass im Falle eines Aufpralls
an diesen Teilen keine Sprödbrüche entstehen
und somit keine scharfen Kanten gebildet werden, durch die dem Fahrzeuginsassen
Fleischwunden zugefügt
werden könnten.
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Trotzdem
ist der Nachteil gegeben, dass die für diesen Zweck entwickelten
Materialien teurer als die allgemein verwendeten sind.
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Andere
Lösungen
schützen
den Fahrzeuginsassen, indem der Stoß gegen die Türverkleidung beispielsweise
durch den Einsatz von Seiten- oder aufblasbaren Schlauch-Airbags
gedämpft
wird.
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Ganz
offensichtlich aber liegt der hauptsächliche Nachteil dieser Systeme
in deren Komplexibilität,
weil sie zu ihrer Funktion mit Beschleunigungssensoren versehen
sein müssen,
deren Ansprechzeit zusätzlich
zur Aufblaszeit nur sehr kurz ist. Weiter muss die Seitenverkleidung
und allgemein die gesamte Tür
für die
Aufnahme des Systems eingerichtet sein mit den hieraus resultierenden
Platzbeschränkungen
und der hieraus resultierenden konstruktiven Komplexibilität, was insgesamt
zu höheren Kosten
führt als
die Lösungen
nach dem Stand der Technik.
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Die
US-A-3 989 275 entspricht dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer
Türverkleidung,
welche die auf den Insassen wirkende Stoßbeanspruchung dämpft, aber
nicht den Einbau irgendeines Zusatzteils in die Verkleidung erfordert
und damit keinerlei Beschränkungen
durch den Platz in der Kammer zwischen der Verkleidung und dem Türinnenblech
unterworfen ist.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer
Türverkleidung,
bei welcher keinerlei Kosten- und
Gewichtserhöhungen
gegeben sind.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Türverkleidung bereitzustellen,
die genau wie eine konventionelle Verkleidung ohne die geringste Schwierigkeit
der Wiederverwendung zugeführt
werden kann.
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Zur
Lösung
dieser Aufgaben wird erfindungsgemäß eine Verkleidung nach Anspruch
1 bereitgestellt, die bei einem Aufprall wie eine Feder wirkt und
damit die auf den Insassen wirkende Stoßkraft von einer Kraft innerhalb
eines zulässigen Grenzwert
ausgehend dämpft
bzw. absorbiert.
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Insbesondere
findet diese Lösung
Anwendung im Bereich der auf dem Verkleidungs-Einsatzstück angeordneten
Armlehne, also dem am weitesten zum Inneren des Insassenabteils
hin vorsprin genden und dem Insassen am Nächsten liegenden Teil, wenngleich
ihre Anwendung auf andere vorstehenden Abschnitte der Verkleidung,
die zu Problemen führen
könnten,
nicht ausgeschlossen ist.
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Vom
Verkleidungsstück
ausgehend sind mit einer spezifischen Geometrie und aus besonderem Material
bestehend die zum Zeitpunkt eines Seitenaufpralls wesentlichsten
Verkleidungsbereiche angeordnet, d.h. Flächen, deren strukturelle Steifheit
beispielsweise eine Verformung und ein Zurückfedern der Armlehne nach
erfolgtem Kontakt mit dem Insassen verhindern, weil der Insasse
eine stärkere
Krafteinwirkung als nach den geltenden Vorschriften zulässig auf
den unteren Teil des Brustkorbs erleidet, wenn dieser Stoß nicht
gedämpft
wird.
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Diese
strukturelle Steifheit des Teils in den in der Nähe der Armlehne befindlichen
Flächenbereichen
ergibt sich aus seiner eigentlichen Konstruktion, aus Abschnitten
mit hohem Trägheitsmodul,
aus der Wanddicke und aus der Art des eingesetzten Materials.
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Hieraus
lässt sich
ableiten, dass die für
das Einleiten einer Verformung dieser kritischen Flächen erforderliche
Kraft hoch ist, die erzielten Verformungsgrade aber niedrig sind.
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Wie
an anderer Stelle bereits ausgeführt,
ist der am weitesten vom Verkleidungs-Einsatzstück vorspringende Bereich, d.h.
normalerweise die Armlehne, von Flächen umgeben, die steif und
beim Aufprall einer Beanspruchung durch Druck- und Biegekräfte ausgesetzt
sind, was bedeutet, dass ihre Robustheit ein Ausbeulen dieser Flächen nicht
zulässt.
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Werden
nach dem Aspekt der Erfindung diese der Armlehne benachbarten steifen
Bereiche so ausgebildet, dass sie sich beim Aufprall verbiegen und
ausbeulen, so kann eine elastische Verschiebung der Armlehne erfolgen
und ein Teil der Aufprallenergie absorbiert werden.
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Dieser
Umstand wurde mit ausgezeichneten Ergebnissen experimentell überprüft, so dass
durch Reduzieren des Querschnitts oder der Dicke der Verkleidung
in etwa parallel zum Verlauf der Armlehne befindlichen Flächen die
Robustheit dieser steifen kritischen Abschnitte des Teils verringert
wird, was einem Verbiegen und Ausbeulen förderlich ist.
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In
diesem Zusammenhang ist die Geometrie des Verkleidungs-Einsatzstücks so verändert, dass die
auf den Insassen wirkende Aufprallkraft über die Verringerung der Steifheit
in den nahe der Armlehne befindlichen Flächen reduziert werden kann,
wobei als Richtlinie diejenige Mindeststeifheit zu gelten hat, die
das Teil aufweisen muss, um anderen Anforderungen und Beanspruchungen
im Zuge seiner normalen Nutzung standhalten zu können.
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Das
Material muss während
des Aufpralls innerhalb seines Elastizitätsvermögens verbleiben, was bedeutet,
dass die Geometrie des Teils in ihren ursprünglichen Zustand zurückversetzt
wird, sobald es keinerlei Kräftebeanspruchung
mehr ausgesetzt ist.
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Die
Rückverformung
beginnt, nachdem der reduzierte Stoß beim Insassen angekommen
ist und die Bewegung des Insassen vom Verkleidungs-Einsatzstück weg eingeleitet
wurde.
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Eine
Reihe von Auskehlungen sind in den kritischen Bereichen in der Nähe der Armlehne
ausgebildet, die senkrecht zur Richtung des Aufbringens der höchsten Prüfbeanspruchungen,
d.h. senkrecht zur Vertikalebene der Tür, angeordnet sind.
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Nachdem
der härteste
dieser Tests der Frontaufprallversuch senkrecht zur Ebene des Teils
ist, sind in jeder Position diese Auskehlungen senkrecht zur vorerwähnten Richtung
und in jedem Fall dem Verlauf der Armlehne oder des infrage stehenden vorspringenden
Teils folgend ausgebildet.
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Die
Auskehlungen befinden sich nur auf der Innenseite zur Tür hin, wobei
die sichtbare Seite ihr ursprüngliches
Aussehen behält
und keinerlei sichtbare Markierung oder Anzeichen für deren
Existenz vorhanden ist.
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Bei
wie üblich
vorhandenen Abweichungen von einem vorgegebenen Verlauf der Armlehne
sind die Auskehlungen in dieser Verlaufslinie benachbarten kritischen
Flächen
parallel zu dieser Linie ausgerichtet.
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Anzahl
und Tiefe der Auskehlungen sind je nach Material, Dicke und Art
der Verkleidung, in der sie ausgebildet sind, unterschiedlich.
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Die
Auskehlungen können über die
Länge der
Verkleidung durchgehend oder unterbrochen angeordnet sein, je nachdem,
welche Lösung
sich als die günstigste
darstellt.
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Alle
diese und sonstige Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den
beigefügten
Zeichnungen.
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Es
zeigen:
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1 eine Draufsicht auf eine
die erfindungsgemäße Technik
beinhaltende Verkleidung für eine
Tür;
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2 eine Querschnittsansicht
entlang der Linie I–I
in 1;
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3 und 4 zwei Darstellungen der Seite des Verkleidungs-Einsatzstücks zur
Tür hin
gesehen; und
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5 ein Detail der erfindungsgemäßen Auskehlungen
in den kritischen Flächen.
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Das
von der zum Insassenabteil gerichteten Seite (8) aus gesehene
Einsatzstück
(1) einer Verkleidung gemäß 1 ist ca. 630 mm lang mal 340 mm breit.
Auf ihm sind einer spezifischen Linie auf der Verkleidung folgend
eine Armlehne (2) sowie die der Armlehne benachbarte steife
Flächen
(3, 4, 5) darstellt.
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Wie
aus 2 ersichtlich, springt
die Armlehne (2) von der sichtbaren Seite (8)
des Verkleidungs-Einsatzstücks
aus vor. Die Rückseite
(7) des Verkleidungs-Einsatzstücks, in wel cher die Auskehlungen
ausgebildet sind, ist ebenfalls dargestellt.
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3 und 4 zeigen die Auskehlungen (6),
die in der dem Türblech
zugewandten Rückseite (7)
des Verkleidungs-Einsatzstücks (1)
nahezu parallel zum Verlauf der Armlehne angeordnet sind und im Fall
eines Aufpralls als Feder wirken, wodurch die auf den Insassen wirkende
Aufprallkraft durch Verformung und die bei beginnender Bewegung
des Insassen von dem Verkleidungseinsatz im Türblech weg eingeleitete Rückverformung
reduziert wird.
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5 zeigt die konstruktive
Gestaltung der in die Rückseite
des (7) Verkleidungs-Einsatzstücks (1) eingeschnittenen
Auskehlungen (6), wobei die sichtbare Seite (8)
völlig
glatt ist und die Armlehne (2) aufweist.
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Der
einem Test unterzogene Teil gemäß 1 bestand aus Polypropylen-Spritzguss
mit 20 % Talkum und hatte eine Wanddicke von 2,5 mm.
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Dieser
in 3 im Detail dargestellte
Teil ist beispielsweise mit fünf
Auskehlungen oder Schlitzen in dem Abschnitt oberhalb der vorspringenden
Armlehne (2), weiteren fünf Auskehlungen in dem Abschnitt
unterhalb dieser Armlehne und zwei Auskehlungen in einer seitlichen
Position oberhalb der Armlehne versehen.
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Die
Tiefe dieser Auskehlungen betrug zirka 2 mm und der Abstand zwischen
den Gründen
von zwei aufeinanderfolgenden Auskehlungen zirka 6,5 mm.
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Mit
dem an einer Verkleidung ohne Auskehlungen in Form eines Pendel-Crashtests
durchgeführten
Pendel-Verformungsversuch wurde dem Unterleib eine Spitzenkraft
von 1660 N beaufschlagt.
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Bei
dem gleichen Versuch an einem gleichen Verkleidungs-Einsatzstück mit Auskehlungen
in den steifen Flächen
wurde eine Spitzenkraft von 1100 N erzeugt, was einer mit der Erfin dung
bezweckten Reduzierung dieser Kraft um praktisch ein Drittel gegenüber dem
Verkleidungs-Einsatzstück
ohne Auskehlungen entsprach.
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Wie
an anderer Stelle bereits ausgeführt,
findet die Erfindung auf Verkleidungen mit oder ohne Verkleidungs-Einsatzstück Anwendung,
wobei im ersteren Falle die Auskehlungen in den Einsatz der Verkleidung
und im zweiten Falle in den eigentlichen Verkleidungskörper eingeschnitten
sind.
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Ebenso
wird im Sinne der entsprechenden Zielsetzungen darauf hingewiesen,
dass die Erfindung auf jede Art von Fahrzeugverkleidung anwendbar
ist, die zum Inneren des Insassenabteils des Fahrzeugs hin vorspringende
und eine Gefahr für
die Unversehrtheit der Insassen darstellende Flächen aufweist.