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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Türrahmenmodul
für eine
Fahrzeugtür
in Schalenbauweise.
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Aus
der
DE 197 44 810
A1 ist eine Kraftfahrzeugtür mit einer Versenkscheibe
bestehend aus einem Türkasten
und einem an dem Türkasten
angebrachten Türrahmenmodul
bekannt. Der Türkasten weist
eine bis zur Fensterbrüstung
reichende Türaußenwandung,
eine Scharnierzarge, eine Schloßzarge
und eine Bodenzarge auf, während
das Türrahmenmodul
einen quer angeordneten, großflächigen, bis
zur Fensterbrüstung
oder einem die Fensterbrüstung
bildenden Querprofil reichenden Modulträger und an dem Modulträger türinnenseitig
angebrachte Funktionseinheiten aufweist. Das vorgefertigte Türrahmenmodul
wird über
Verbindungsholme in den Türkasten
eingesetzt und mit diesem zur Kraftfahrzeugtür verbunden.
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Aus
der
DE 198 26 040
A1 ist ein Glaskanalrahmen für eine in Schalenbauweise aufgebaute Fahrzeugtür bekannt,
der zwei den benachbarten Fahrzeugseitenholmen der Fahrzeugtür zugewandte Seitenprofile
und ein die Seitenprofile miteinander verbindendes, dem Dachrahmen
der Fahrzeugtür
zugewandtes Dachprofil umfaßt.
Die Seitenprofile und das Dachprofil weisen einen im wesentlichen
U-förmigen
Profilquerschnitt auf. Der Rahmen ist aus mehreren U-förmigen Teilprofilen
zusammengesetzt, die entweder nur einen konstanten U-förmigen Querschnitt
aufweisen und daher durch Rollprofilieren geformt bzw. durch Ablängen eines
vorgefertigen Leichtmetall-Strangpreßprofiles hergestellt werden können oder
umfassen einen sich ändernden
Querschnittsbereich, für
den ein spezieller Zuschnitt angefertigt werden muß, der anschließend durch
Stanzen und Prägen
geformt wird.
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Da
sich bei den bekannten, aus Roll- oder Strangpreßprofilen zusammengesetzten
Einsteckrahmen aufgrund von Bauteiltoleranzen sowie hohen Toleranzen
und Unregelmäßigkeiten
im Biegevorgang erhebliche Gesamttoleranzen ergeben, treten beim
Einbau in den Fahrzeugtürkörper große Spaltmaße zum Fahrzeugtürkörper auf.
Weiterhin sind für die
Ausbildung der verschiedenen Querschnitte und Anbindungen erhebliche
Werkzeugkosten und Einschränkungen
in der Formgebung des Einsteckrahmens in Kauf zu nehmen.
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Der
bekannte, aus Teilprofilen zusammengesetzte Einsteckrahmen ist zudem
abhängig
von einem möglichst
konstanten Profil der einzelnen Teilprofile, um entsprechende Roll- oder Strangpreßprofile
verwenden zu können.
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Andere
bekannte Einsteckrahmen verwenden anstelle von steckbaren Teilprofilen
verschweißte
Stahl-Rollprofile, bei denen zusätzlich
hohe Toleranzen aufgrund des Wärmeverzuges
beim Schweißen
berücksichtigt
werden müssen.
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Aus
der
DE 30 20 709 A1 ist
ein Türrahmen einer
Kraftfahrzeugtür
bekannt, der eine Fensterscheibe umgibt und aus langgestreckten
seitlichen Profilleisten und einer oberen Profilleiste zusammengesetzt
ist, die an den Eckbereichen miteinander und an ihren unteren Enden
mit dem Türinnenblech
der Fahrzeugtür
verbunden sind. Die Profilleisten bestehen aus einem Profilkörper aus
Polyurethan-Schaumstoff, in dem als Armierung eine Einlage aus metallischem
Werkstoff angeordnet ist und aus einer Profilschiene aus Aluminium,
die sich längs
der Längenausdehnung
der Profilleiste erstreckt und Profilschenkel aufweist, die allseitig
von dem Schaumstoff des Profilkörpers
umschäumt
sind. Um die Fensterscheibe an ihrem der Profilleiste zugekehrten
Seitenrand zu führen,
ist im Profilkörper
der Profilleiste ein Führungskanal
ausgespart, in den eine Dichtleiste aus Gummi eingesetzt ist, in
die eine Fensterscheibe mit ihrem Seitenrand eingreift.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, die Bauteil- und Fertigungstoleranzen
eines Türrahmenmoduls
für minimale
Spaltmaße
beim Einbau in einen Fahrzeugtürkörper bei
maximaler Gestaltungsfreiheit bezüglich unterschiedlicher Querschnitte,
Befestigungen, Designelemente und dergleichen zu minimieren und
geringe Werkzeug- und Teilekosten bei höchstmöglicher Qualität des Türrahmenmoduls
zu gewährleisten.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Die
erfindungsgemäße Lösung verringert
die Anforderungen an die Bauteil- und Fertigungstoleranzen eines
Türrahmenmoduls
für minimale
Spaltmaße
beim Einbau in einen Fahrzeugtürkörper bei maximaler
Gestaltungsfreiheit bezüglich
unterschiedlicher Querschnitte, Befestigungen, Designelemente und
dergleichen und gewährleistet
geringe Werkzeug- und Teilekosten bei höchstmöglicher Qualität und Festigkeit
des Türrahmenmoduls.
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Die
erfindungsgemäße Lösung geht
von der Erkenntnis aus, daß durch
Aufteilen des Türrahmenmoduls
in ein Kernprofil und ein das Kernprofil umgebendes Mantelprofil
ein aus einfachen, vorzugsweise standardisierten Querschnitten hergestelltes
Kernprofil mit minimalen Anforderungen an Bauteil- und Herstellungstoleranzen
bei einfacher, auch sehr grobporiger Oberflächenstruktur zur Lastaufnahme vorgesehen
werden kann. Das Kernprofil kann aus einer einfachen Schweißgrundkonstruktion
oder aus steckbaren Teilprofilen bestehen, die aus verschweißten Stahl-Rollprofilen
oder Strangpreßprofilen
hergestellt sind.
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Durch
Einlegen dieses einfachen, dem Profil der Fahrzeugtür nur grob
angepaßten
Kernprofils in ein Werkzeug zum Umspritzen oder Umgießen des Kernprofils
mit einem hochfesten, temperaturbeständigen Kunststoff oder einen
Metallschaum, beispielsweise einem Aluminiumschaum, können mit
einfachen Mitteln und geringen Herstellungskosten zum einen enge
Toleranzen eingehalten werden und zum anderen Funktionselemente
der Fahrzeugtür
unmittelbar angeformt bzw. Befestigungsflansche, Dome, Clipse, Versteifungsrippen,
Fensterführungsprofile oder
dergleichen vorgesehen werden. Diese Anbindungen oder Aufnahmen
für Funktionselemente
der Fahrzeugtür
können
sämtliche
zum Anbringen der Funktionselemente notwendigen Befestigungsteile bereits
enthalten oder zur Aufnahme von Befestigungselementen ausgestaltet
werden.
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Durch
die erfindungsgemäße Lösung wird eine
ggf. auch komplexe Baugruppe aus einem Werkzeug ermöglicht.
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Da
das Kernprofil lediglich die grobe Struktur des Fahrzeugtürrahmens
vorgeben soll und seine Maßhaltigkeit
vernachlässigbar
ist, kann die Außenfläche des
Kernprofils auch sehr grobporig ausgebildet sein bzw. eine geringe
Oberflächengüte aufweisen.
Auch der Querschnitt des Kernprofils kann wahlweise rohrförmig oder
als Vollprofil ausgebildet sein, so daß für die Erzeugung des Kernprofils
das günstigste
Herstellungsverfahren ausgewählt
werden kann.
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Da
die Anforderungen an das Mantelprofil dagegen auf mechanische und
thermische Beanspruchungen ohne höhere Festigkeitsanforderungen gerichtet
sind, wird das Mantelprofil vorzugsweise aus einem hochfesten, temperaturbeständigen und zur
Festigkeitserhöhung
gegebenenfalls glasfaserver stärkten
Kunststoff oder aus einem Metallschaum, beispielsweise einem Aluminiumschaum,
gebildet. Der hochfeste, temperaturbeständige Kunststoff erfüllt die üblichen
Anforderungen an Bauteile einer Fahrzeugtür, die in einem großen Temperaturbereich funktionsfähig sein
müssen
und genügt
den Festigkeitsanforderungen sowohl zur Ausbildung als auch zur
Aufnahme von Funktionselementen einer Fahrzeugtür, wie beispielsweise einer
Außenspiegelaufnahme,
Aufnahme oder Ausbildung von Dichtungselementen für eine Türscheibe
und dergleichen.
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Darüber hinaus
zeichnet sich ein Mantelprofil aus Kunststoff, insbesondere aber
ein Mantelprofil aus einem Metallschaum wie beispielsweise einem Aluminiumschaum
durch hohe Schalldämpfungs- und
Festigkeitseigenschaften aus, so daß Schwingungen gedämpft und
Biege- sowie Druck- oder Zugbeanspruchungen auch bei Wechselbeanspruchung toleriert
werden.
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Da
das Mantelprofil durch Umgießen
oder Umspritzen des Kernprofils in einer Werkzeugform hergestellt
wird, besteht die Möglichkeit,
eine Vielzahl von Funktionselementen einer Fahrzeugtür unmittelbar
am Mantelprofil vorzusehen. Dies betrifft sowohl Teile zum Anbringen
bzw. zur Aufnahme von Funktionselementen durch Vorsehen von Befestigungsflanschen,
Domen, Clipsen und dergleichen als auch konstruktive oder Festigkeitsteile
wie Versteifungsrippen und Teile von Funktionselementen wie Fensterführungsprofile
und dergleichen.
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Die
Festigkeitsstruktur des Kernprofils kann aus Kostengründen oder
konstruktiven Gründen
auf eine vom Rahmen der Fahrzeugtür aufzunehmende Grundlast beschränkt werden.
Für einzelne,
hochbelastete Bereiche des Rahmens können dementspre chend zusätzliche
Versteifungs- oder Festigkeitselemente vorgesehen werden, die aus
Gründen
einer einfachen Konstruktion und Herstellung im Mantelprofil angeordnet
werden. Da das Mantelprofil insbesondere durch Umspritzen oder Umgießen des
in eine Werkzeugform eingelegten Kernprofils hergestellt wird, können die
Versteifungs- oder Festigkeitselemente in den hochbelasteten Bereichen
am Kernprofil angeordnet werden, bevor das Kernprofil mit Kunstoff
umspritzt oder mit einem Metallschaum umgeben wird.
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Hierfür können die
Versteifungs- oder Festigkeitselemente in das Mantelprofil eingespritzt
oder eingeformt werden und aus vorgeformten U-Profilen, metallischen
Klammern, strukturierten, flächenförmigen Metallteilen
oder dergleichen bestehen.
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Da
das Mantelprofil den einzelnen strukturellen Anforderungen des Rahmens
der Fahrzeugtür angepaßt ist,
kann es in einzelnen Teilbereichen so ausgebildet werden, daß es unmittelbar
zur Aufnahme von Dichtungen oder Dichtungselementen wie beispielsweise
eine Dichtung für
eine Fahrzeugtürscheibe
dient. Dadurch können
die Oberflächenanforderungen
auch an das Mantelprofil, den jeweiligen Anforderungen angepaßt werden,
d. h. beispielsweise in den Bereichen zur Aufnahme einer Scheibendichtung
ist lediglich eine entsprechende Profilausbildung des Mantelprofils
erforderlich, nicht aber eine hohe Oberflächengüte, da diese durch die Scheibendichtung
selbst hergestellt wird.
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Um
höchste
Toleranzanforderungen des Türrahmenmoduls
in bezug auf die Fahrzeugtür
zu erfüllen,
kann das Mantelprofil mit Einstellelementen oder mit Aufnahmen für Einstellelemente
zum Justieren des Türrahmenmoduls
versehen werden.
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Schließlich kann
das Mantelprofil auch mit Designelementen der Fahrzeugtür ausgestattet
werden, die nach der Fertigstellung der Fahrzeugtür im sichtbaren
Bereich liegen, da die Herstellung des Mantelprofils durch Umgießen oder
Umspritzen des Kernprofils auch eine hohe Oberflächengüte bei minimalen Herstellungskosten
zuläßt.
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Ein
Verfahren zum Herstellen eines Türrahmenmoduls
für eine
in Schalenbauweise aufgebaute Fahrzeugtür ist dadurch gekennzeichnet,
daß
- a) ein durch seine Materialeigenschaften und/oder
sein Querschnittsprofil höhere
Festigkeitsanforderungen erfüllendes
Kernprofil vorzugsweise aus Metall hergestellt wird, dessen Form
zumindest einem Teil der Struktur des Türrahmenmoduls entspricht,
- b) das Kernprofil in eine Spritz- oder Gießform eingelegt wird, deren
Kontur der Außenfläche des Türrahmenmoduls
entspricht und
- c) ein das Kernprofil umgebendes Mantelprofil durch Umgiessen
oder Umspritzen des in die Spritz- oder Gießform eingelegten Kernprofils
mit Kunststoff im Gieß-
oder Spritzgießverfahren
oder mit einem Metallschaum ummantelt wird.
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Das
Kernprofil kann wahlweise durch Verschweißen und/oder Biegen von vorgefertigten,
insbesondere standardisierten Hohlkammer- oder Vollprofilen hergestellt
oder durch Zusammenstecken von vorgefertigten Teilprofilen gebildet
werden.
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Anhand
von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen soll der der
Erfindung zugrunde liegende Gedanke näher erläutert werden. Es zeigen:
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1 – eine schematische
Darstellung eines Türrahmenmoduls
mit einem Kernprofil und einem verschiedene Anbindungsstrukturen
ausbildenden Mantelprofil;
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2 – einen
Schnitt durch das Türrahmenmodul
gemäß 1 entlang
der Linie II-II im Bereich des Dachprofils des Türrahmenmoduls;
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3 – einen
Schnitt entlang der Linie III-III des Türrahmenmoduls gemäß 1 in
einem Eckbereich des Türrahmenmoduls
und
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4 – einen
Schnitt entlang der Linie IV-IV des Türrahmenmoduls gemäß 1 im
Bereich des Spiegeldreiecks.
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1 zeigt
in schematischer Darstellung ein Türrahmenmodul für eine in
Schalenbauweise aufgebaute Fahrzeugtür, das den Bereich der Scheibenführung der
Türscheibe
umfaßt.
Das Türrahmenmodul
besteht aus einem Kernprofil 1, das von einem Mantelprofil 2, 3, 4 in
beliebiger Ausgestaltung und den jeweiligen Anforderungen an eine
Fahrzeugtür angepaßt, umgeben
ist.
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Das
Kernprofil 1 ist wahlweise als Vollprofil oder Hohlprofil
ausgebildet. In der vorliegenden Ausführungsform wurde ein Hohlkammerprofil
als Kernprofil 1 ausgewählt.
Das aus einem geeigneten Metall wie Stahl oder Aluminium bestehende
Kernprofil 1 dient als tragende Struktur des Türrahmenmoduls und
ist sehr einfach mit groben Toleranzen, d. h. mit geringen Genauigkeitsanforderungen
aufgebaut und gibt die Bauform des Türrahmenmoduls nur grob wieder.
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Das
Kernprofil 1 erfüllt
die alleinige Aufgabe als tragende Struktur bzw. Festigkeitsstruktur
des Türrahmenmoduls
und kann aus einzelnen, zusammensteckbaren Teilprofilen zusammengesetzt
werden oder als einfachste Schweißgrundkonstruktion mit einfachen
Querschnitten zur Lastaufnahme ausgebildet sein. Aufgrund der geringen
Genauigkeitsanforderungen an das Kernprofil 1 kann dieses auch
als Grundlage für
ein Baukastensystem für
unterschiedliche Fahrzeugtürtypen
dienen. Insbesondere bei einem aus Teilprofilen zusammengesetzten Kernprofil 1 ist
eine große
Modellvielfalt unter Einsatz einfacher Grundprofile möglich.
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Neben
einer Schweißkonstruktion
des Kernprofils 1 oder einem aus streckbaren Teilprofilen
zusammengesetzten Kernprofil 1 kann das Kernprofil 1 auch
aus miteinander verschraubbaren, vernietbaren oder zu verklebenden
Teilen zusammengesetzt werden. Zur Herstellung einer besonders leichten
Fahrzeugtür
oder bei hohen Festigkeitsanforderungen kann das Kernprofil 1 auch
aus einem Faserverbundwerkstoff, beispielsweise einem Kohlefaser-Verbundwerkstoff,
bestehen.
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Aufgrund
der geringen Toleranzanforderungen an das Kernprofil 1 sowie
dessen alleinige Aufgabe, eine tragende Konstruktion oder Festigkeitsstruktur
zu bilden, sind die Anforderungen an die Oberflächengüte des Kernprofils 1 sehr
gering. Wegen der nachfolgenden Ummantelung des Kernprofils 1 mit
einem Mantelprofil ist sogar eine grobporige oder strukturierte
Oberfläche
des Kernprofils 1 für eine
bessere Verbindung mit dem Mantelprofil vorteilhaft.
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Das
so vorgefertigte Kernprofil 1 wird dann in eine Gießform, vorzugsweise
eine Spritzgießform, eingelegt,
die die genauen Konturen des Türrahmenmoduls
ausbildet. Das im Gießverfahren
bzw. Spritzgießverfahren
beispielsweise aus Kunststoff hergestellte Mantelprofil 2, 3, 4 wird
mit engen Toleranzen und einer Oberflächengüte hergestellt, die den jeweiligen
Anforderungen an das Rahmenprofil angepaßt sind.
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Durch
eine entsprechende Gestaltung der Gieß- oder Spritzgießform können zusätzlich verschiedene
Anforderungen an das Rahmenprofil erfüllt werden, so daß verschiedene
Anbindungen für konstruktive
Teile der Fahrzeugtür,
Versteifungen, oder entsprechende konstruktive Elemente der Fahrzeugtür selbst
an und im Mantelprofil 2, 3, 4 ausgebildet
werden können.
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Zur
Verstärkung
des aus Kunststoff bestehenden Mantelprofils 2, 3, 4 kann
eine Faserverstärkung
vorgesehen werden.
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Alternativ
zu einem Kunststoff-Mantelprofil 2, 3, 4 kann
ein Metallschaum, beispielsweise ein Aluminiumschaum, als Mantelprofil
vorgesehen werden. Aluminiumschaum wird in einem pulvermetallurgischen
Verfahren hergestellt, bei dem Aluminiumpulver mit einem pulverförmigen Treibmittel,
vorzugsweise aus Titanhydrid, vermischt und zu einem festen Material
kompaktiert wird, das zu Stäben
oder Profilen weiterverarbeitet werden kann. Ein solches Profil
bildet eine glatte und maßhaltige, äußere Aluminiumschaumhaut
und darunter einen gute Dämpfungseigenschaften
aufweisen den Aluminiumschaum aus.
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Das
Mantelprofil 2, 3, 4 erfüllt hochgenaue Ansprüche an die
Maßhaltigkeit
bzw. hält
enge Toleranzen ein und kann darüber
hinaus Anbindungen für Funktionselemente
der Fahrzeugtür
bzw. Funktionselemente der Fahrzeugtür selbst an seiner Peripherie ausbilden.
Dies soll anhand der schematischen Darstellung des Türrahmenmoduls
gemäß 1 sowie an
den in den 2 bis 4 exemplarisch
dargestellten Schnitten durch den Türrahmenmodul gemäß 1 erläutert werden.
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2 zeigt
einen Schnitt durch das Türrahmenmodul
im Bereich des Dachprofils mit dem als Hohlkammerprofil ausgebildeten
Kernprofil 1 und einem Mantelprofil 2, das Aufnahmen 21, 22 ausbildet, die
zur Aufnahme von Dichtungen der Fahrzeugtür oder beispielsweise zur Befestigung
von Blenden dienen. Die Aufnahmen 21, 22 können wahlweise auch
mit einem weiteren Kunststoff umspritzt oder lackiert werden und
so die sichtbare Außenfläche des Fahrzeugtürrahmens
bilden. In die Aufnahme 22 kann beispielsweise eine Scheibendichtung
für eine Türscheibe
eingesetzt werden, in die die Türscheibe im
Schließzustand
einläuft.
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3 zeigt
einen Schnitt entlang der Linie III-III gemäß 1 zur Darstellung
eines Eckbereichs des Türrahmenmoduls.
Das als Hohlkammerprofil ausgebildete Kernprofil 1 ist
in diesem Bereich von einem Mantelprofil 3 umgeben, das
mehrere Befestigungsdome oder Clipse 31 sowie ebenfalls
eine Aufnahme 32 für
einen Scheibengummi der Türscheibe
der Fahrzeugtür
enthält.
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In 4 ist
ein Schnitt durch das Türrahmenmodul
gemäß 1 entlang
der Linie IV-IV im Bereich des Spiegeldreiecks der Fahrzeugtür bzw. des Türrahmenmoduls
dargestellt.
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Das
um das Kernprofil 1 gegossene oder gespritzte Mantelprofil 4 bildet
einen Abdichtungsbereich 41 aus, der eine feuchtigkeits-
und staubdichte Abdichtung des Türrahmenmoduls
gegenüber
der Fahrzeugkarosserie bildet. Zum Anbringen eines Außenspiegels
ist eine Spiegeldreieckfläche 42 vorgesehen,
die zur Erhöhung
der statischen Festigkeit ein Metall-Einlegeteil 8 umgibt,
das vor dem Umspritzen des Kernprofils 1 in die Spritzform
eingelegt wird.
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In
das Metall-Einlegeteil 8 sowie die Spiegeldreieckfläche 42 können Durchgänge 46 (1) zum
Anbringen von Befestigungselementen für den Außenspiegel bzw. eine auf der
Innenseite der Fahrzeugtür
angeordnete Spiegelverstelleinrichtung vorgesehen werden. Weiterhin
weist das Mantelprofil 4 in diesem Bereich eine Scheibenführung 43 bzw. eine
Aufnahme zum Einsetzen einer Scheibe zur Aufnahme einer Scheibendichtung
auf. Auf der Innenseite der Spiegeldreieckfläche 42 können weiterhin Dome 43, 44 zur
Aufnahme von Blendenelementen oder Befestigung von Verstellteilen
in dem das Kernprofil 1 umgebenden Mantelprofil 4 vorgesehen
werden.
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Zur
Versteifung bzw. Stabilisierung des Mantelprofils 4 sind
quer zu den Flächen
des Mantelprofils 4 angeordnete Rippen 47, 48 vorgesehen,
die schräg
von dem das Kernprofil 1 umgebenden Bereich des Mantelprofils 4 zu
den Endbereichen des Mantelprofils 4 führen.
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Gemäß 1 können die äußeren Enden des
Türrahmenmoduls
bzw. des Kernprofils 1 mit einem Querträger 7 verbunden werden,
der die Verbindungssteifigkeit und Stabilität des Türrahmenmoduls erhöht. Zur
Anbindung des Querträgers 7 bzw.
zur Versteifung von Teilbereichen des Türrahmenmoduls, die insbesondere
stärkeren
Belastungen unterworfen sind, können
zusätzliche
Versteifungs- oder Festigkeitselemente 5 vorgesehen werden,
die unmittelbar an das Kernprofil 1 angebracht werden,
beispielsweise mittels einer Schweiß-, Niet- oder Klebeverbindung, oder vor dem
Umspritzen oder Umgießen
des Kernprofils 1 in die Form des Mantelprofils 2, 3, 4 eingelegt
werden.
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Die
Verbindung des Türrahmenmoduls
mit dem Türkörper erfolgt über Befestigungselemente 61, 62, 63,
die mit dem Kernprofil 1 oder dem Mantelprofil und dem
Türkörper verbunden
werden. Sie können
wahlweise Spielausgleichselemente enthalten, die ein evtl. vorhandenes
Spiel zwischen dem Türrahmenmodul
und dem Türkörper ausgleichen.