DE4213817C2 - Aufprallschutz für eine Fahrzeugtür - Google Patents
Aufprallschutz für eine FahrzeugtürInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Aufprallschutz für eine
Fahrzeugtür nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Die Verstärkung von Fahrzeugtüren durch Profilträger hat den
Zweck, die Fahrzeuginsassen auch bei seitlichem Aufprall zu
schützen. Dabei besteht das Problem, daß - im Gegensatz zum
frontalen Aufprall, für den erhebliche Knautschwege bestehen -
der Verformungsweg auch bei sehr dicken Türen wesentlich gerin
ger ist.
Ein weiteres Problem ist, daß die Tür naturgemäß ein bewegli
cher Teil des Kraftfahrzeuges ist, aber trotzdem ein Eindringen
der Tür ins Fahrzeuginnere verhindert werden muß.
Aus der DE 22 15 674 C ist es bekannt, einen nach außen ge
krümmten Träger in den Türstirnwänden zu befestigen und im Tür
rahmen Ausnehmungen vorzusehen, in welche die Trägerenden bei
Durchbiegung des gekrümmten Trägers in die Strecklage eindrin
gen können. Dadurch soll bei der seitlichen Kollision verhin
dert werden, daß die Tür ins Innere des Fahrzeuges gedrückt
wird. Wenn der Träger aber über seine Strecklage in das Innere
des Fahrzeuges hinein verformt wird, werden seine Enden wieder
aus dem Türrahmen gezogen und sind gerade dann wirkungslos,
wenn sie am nötigsten gebraucht werden.
Wenn der Träger jedoch nur bis in seine Strecklage plastisch
verformt ist und seine Enden in die Ausnehmungen im Türrahmen
eingreifen, ist ein Öffnen der Tür nicht möglich, wodurch die
Insassen nach dem Zusammenstoß im Fahrzeug eingeschlossen sind.
Nachteilig ist weiters, daß der Träger bei der Umsetzung der
Stoßenergie in plastische Verformung sehr stark verformt wird,
der Verformunghsweg ins Fahrzeuginnere also sehr groß ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde mit konstruktiv
einfachen Mitteln einen Aufprallschutz für eine Fahrzeug
tür zu schaffen, der eine Verankerung der Fahrzeugtür
während eines Aufpralls und ein Öffnen der Fahrzeugtür
nach dem Aufprall gewährleistet.
Die Aufgabe wird durch einen Aufprallschutz mit den
Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Aufprallschutzes
sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 7.
Durch die Umsetzung der Stoßenergie in elastische Verformung,
sind die Verformungswege wesentlich geringer, sodaß der
"Überlebensraum" im Inneren des Fahrzeuges größer bleibt. Die
gelenkige Verbindung zwischen dem Träger und den Ankerblöcken
begünstigt auch die gleichmäßige Aufnahme der Stoßenergie durch
den Träger. Ausserdem ist dadurch die Wirkung des Profilträgers
weniger stark von der Stoßrichtung - die ja nicht genau im
rechten Winkel zur Fahrtrichtung sein muß - abhängig.
Durch die elastische Verformung des Trägers wird zumindest der
Ankerblock auf der Hinterseite der Tür mit seinen Zähnen in die
Ausnehmung im Türrahmen gedrückt. Beim Ankerblock auf der Vor
derseite der Tür kann diese Möglichkeit auch vorgesehen sein,
doch kann er bei vorne angeschlagener Tür auch fest mit der Tür
verbunden sein, weil die Zähne des Ankerblockes das Öffnen der
Tür dann ja nicht behindern.
Selbstverständlich muß der Profilträger unter Annahme der zu
erwartendem Kräfte dimensioniert und gestaltet sein. So wird
üblicherweise angenommen, daß der Profilträger steifer als die
B-Säule ist. Dann verformt sich der Profilträger sicher nur
elastisch und federt nach dem Stoß zurück, wobei der hintere
Ankerblock wieder aus dem Türrahmen gezogen wird.
Wenn der Ankerblock gegen im Türrahmen angebrachte plas
tisch verformbare Körper verschiebbar ist, wird weitere
Stoßenergie aufgenommen und in plastische Verformung in
Längsrichtung ohne Vergrößerung des Verformungsweges des
Profilträgers in Querrichtung umgesetzt.
Wenn die Enden des Profilträgers durch ein elastisches
Zugelement verbunden sind, unterstützt dessen Elastizität
den Profilträger. Dadurch kann auch bei sehr steifer
B-Säule dafür gesorgt werden, daß die Verformung des Pro
filträgers im elastischen Bereich bleibt.
Eine besonders vorteilhafte Ausbildung dieser plastisch ver
formbaren Körper wird erreicht, wenn diese Stauchrohre sind, de
ren Achse in Verformungsrichtung liegt (Anspruch 2). Sie werden
ziehharmonikaartig gestaucht, was große Verformungsarbeit bei
geringem Verformungsweg bedeutet.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist an zumindest einem
Türstirnblech an der Stelle des Ankerblockes eine Brechplatte
angebracht (Anspruch 3). Eine auf eine ganz bestimmte Last di
mensionierte Brechplatte stellt sicher, daß bei kleineren Kol
lisionen keine Beschädigung des Türrahmens auftritt, sodaß dann
nur die Tür ausgewechselt werden muß.
Weiters liegt es im Rahmen der Erfindung, daß der elastische
Profilträger sich nahe der inneren Wand der Tür an den Anker
blöcken abstützt (Anspruch 4). Dadurch wird die Dicke der Tür
optimal ausgenutzt und wegen der gelenkigen Verbindung und der
Führung der Ankerblöcke ist deren Verschiebbarkeit im Kollisi
onsfall gewährleistet.
Es ist vorteilhaft, wenn die Zähne der Ankerblöcke mit zumin
dest einer schrägen Flanke ausgeführt sind (Anspruch 5). Da
durch wird das Zurückziehen des Ankerblockes und damit das
Öffnen der Tür nach der Kollision begünstigt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann in dem Zugelement
auch noch ein energieabsorbierendes Element vorgesehen sein.
Dieses Element nimmt auch wieder Verformungsar
beit quer zur Stoßrichtung auf.
In einer vorteilhaften Ausführung besteht das Energieabsorbie
rende Element aus einem Gehäuse, einem Rohr aus faserverstärk
tem Kunststoff und einem Konus. Bei Angreifen ei
ner Zugkraft ausreichender Größe an Gehäuse und Konus wird der
Konus in das faserverstärkte Rohr gezogen, das dabei aufgeris
sen wird.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Abbildungen einer
bevorzugten Ausführungsform beschrieben und erläutert:
Fig. 1: Seitenansicht eines Kraftfahrzeuges mit einer
Tür in schematischer Darstellung, teilweise
aufgerissen,
Fig. 2: Schnitt nach II-II in Fig. 1,
Fig. 3: Detail III in Fig. 2, vergrößert,
Fig. 4: Wie Fig. 3, jedoch in zwei Phasen einer Kollision,
Fig. 5: Schnitt V-V in Fig. 4,
Fig. 6: Detail VI der Fig. 2, vergrößert.
In dem in Fig. 1 angedeuteten Kraftfahrzeugaufbau ist die Tür
summarisch mit 1 bezeichnet. Eine A-Säule 2, eine B-Säule 3,
ein Schweller 4 und ein Dachholm 5 bilden einen Türrahmen. Im
unteren Teil der A-Säule 2 sind die Angeln 6 für die Tür 1 an
geschlagen. A-Säule 2 und B-Säule 3 sind teilweise aufgerissen.
Die Tür 1 besteht (Fig. 2) aus einer Türinnenwand 7, einer Tür
aussenwand 8 (mit 8' ist die geöffnete Tür angedeutet) und Tür
stirnwänden 9. Zum Schutz der Insassen gegen einen Stoß (Pfeil
10), der in einem Winkelbereich 11 erfolgen kann, weist die Tür
1 in ihrem unteren Teil einen Profilträger 12 auf, an dessen
Enden Gelenkwalzen 13, 14 ausgebildet sind, die sich in einem
vorderen und in einem hinteren Ankerblock 15, 16 abstützen.
Der Profilträger 12 besteht aus einem hochfesten und hochela
stischen Material, etwa aus Stahl oder aus einem mit Kohlefa
sern verstärktem Kunststoff und ist so ausgebildet, daß er ein
Maximum an Stoßenergie aufzunehmen vermag. Er ist sowohl in
Fahrzeuglängsrichtung als auch in einer vertikalen Schnitt
ebene unter Ausnützung des Raumes zwischen der inneren und äu
ßeren Tür 7, 8 konvex nach außen gewölbt, mit Vorteil parabo
lisch. Die genaue Auslegung und Dimensionierung wird üblicher
weise unter bestimmten Annahmen über Stoßenergie, Stoßwinkel
und Auftreffpunkt nach der Methode der finiten Elemente opti
miert. Um die volle Dicke der Tür ausnutzen zu können, stützen
sich die Gelenkwalzen 13, 14 in der Nähe der Türinnenwand 7 an
den Ankerblöcken 15, 16 ab.
Weiters sind die Ankerblöcke 15, 16 oder die Enden 13, 14 des
Profilträgers 12 über ein Zugelement 17 miteinander verbunden,
wobei das Zugelement 17 mit Vorteil ein elastisches Zugband
ist, das in der Mitte einen Energieabsorber 18 aufweist.
Der hintere Ankerblock 16 ist in der Tür in horizontaler Rich
tung verschiebbar geführt. Bei gestrecktem Profiträger 12
greift er in eine Ausnehmung 19 in der B-Säule 3 ein, an die
noch ein inneres und ein äußeres Seitenwandblech 20, 21 an
schließen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der
vordere Ankerblock fest mit der Tür 1 verbunden und greift bei
geschlossener Tür immer in entsprechende Ausnehmungen 2 in der
A-Säule 2 ein. Weil die Tür 1 an der A-Säule 2 mittels der An
geln 6 angeschlagen ist, wird dadurch ein Öffnen der Tür nicht
behindert. Der vordere Ankerblock 15 könnte aber ebensogut in
derselben Weise wie der hintere Ankerblock 16 verschiebbar in
der Tür 1 geführt sein.
In Fig. 3 ist der hintere Ankerblock 16 und die B-Säule 3 im
Schnitt vergrößert und im Detail dargestellt. Die Türinnenwand
7 und die Türaußenwand 8 sind über eine Türstirnwand 9 etwa
durch Punktschweißung miteinander verbunden. In den Türwänden
7, 8 sind innen Führungen 30 angebracht, die etwa an den Tür
wänden befestigte maeanderförmig gefaltete Bleche sind. Der An
kerblock 16 kann aus Leichtmetall bestehen oder eine entsprechend
kräftige Blechkonstruktion sein. Er weist an seiner Vor
derseite eine Aufnahme für die Gelenkwalze 14 auf und an seiner
Hinterseite Zähne 33, von denen mindestens eine Flanke 34 ge
neigt ist.
An der Stelle der Zähne weist die Türstirnwand 9 eingeprägte
Sollbruchstellen 31 auf, sodaß sich innerhalb der Sollbruch
stellen Brechplatten 32 bilden. Dabei sind die Sollbruchstellen
31 so dimensioniert, daß sie bei einer genau definierten Kraft
ausbrechen. Sollbruchstellen und Brechplatte können auf vieler
lei andere Weise gestaltet sein.
Die B-Säule 3 besteht aus Formblechen 35, 36, 37, deren Form ihr
die erforderliche Steifigkeit verleiht. In Höhe des Profilträ
gers 12 (siehe Fig. 1) weist die B-Säule 3 eine Ausnehmung 19
auf, deren Höhe etwa der des Ankerblockes 16 entspricht und die
von einem Aufnahmeblech 38 gebildet ist. Dieses weist, bei ei
nem Ankerblock 16 mit zwei Zähnen 33, zumindest zwei schräge
Längswände 39 auf, damit im Falle einer Verformung die Zähne 33
wieder aus dem Aufnahmeblech 38 herausgezogen werden können. Um
dem Aufnahmeblech 38 eine ausreichende Festigkeit zu verleihen,
kann es auch noch durch horizontale Verstärkungsbleche 40
(siehe Fig. 5) weiter verstärkt werden.
Im Inneren des Aufnahmebleches 38 sind, den Zähnen 33 des An
kerblockes 16 gegenüberliegend, Stauchkörper 41 befestigt, de
ren Wirkungsweise im folgenden erläutert wird.
Im Falle einer Kollision wirkt eine Kraft entsprechend dem
Pfeil 10 in Fig. 2 auf den Profilträger 12. Diese führt zur ela
stischen Verformung des Profilträgers 12 und erzeugt zusätzlich
längsgerichtete Stützkräfte auf die Ankerblöcke 15, 16 in entge
gengesetzter Richtung. Der Ankerblock 16 befindet sich in der
Ausgangsstellung gemäß Fig. 3 und wird durch die Stützkraft in
Längsrichtung nach hinten geschoben, bis die Zähne 33 die
Türstirnwand 9 erreicht haben. In dieser Phase wird auch be
reits vom Zugelement 17 Energie aufgenommen und teils in ela
stische und teils (im energieabsorbierenden Element 18) in pla
stische Formänderung umgesetzt.
Bei einer bestimmten definierten Stützkraft der Zähne 33 auf
die Brechplatte 32 tritt die Sollbruchstelle in Wirkung und die
Zähne 33 des Ankerblockes 16 treten aus der Türstirnwand 9 aus.
Sie erreichen so die in der unteren Hälfte der Fig. 4 darge
stellte Position, in der sie die Brechplatte 32 vor sich her
schiebend an den Stauchkörpern 41 anliegen.
Bei weiterem Ansteigen der auf den Ankerblock 16 wirkenden
Kraft dringt dieser, wie im oberen Teil der Fig. 4 und in der
Fig. 5 dargestellt, unter Verformung der Stauchkörper 41 weiter
in die Ausnehmung 19 ein, wodurch sich die Tür fest in der B-
Säule abstützt.
Wenn die Kollision und die damit verbundene Verformung beendet
ist, federt der Profilträger 12, ggf. unterstützt durch das
Zugelement 17, wieder in seine Ausgangsstellung zurück und
zieht den Ankerblock 16 wieder aus der Ausnehmung 19 in der B-
Säule heraus. Dann kann die Fahrzeugtür zur Befreiung der
Insassen wieder geöffnet werden.
In Fig. 6 ist schließlich noch eine denkbare Ausführungsform des
Zugelementes 17 mit dem Energieabsorber 18 dargestellt. Dieser
ist zwischen dem Zugelement 17 und dem Zugelement 53 einge
spannt. Beide Zugelemente 17, 53 sind vorzugsweise hochfeste
elastische Zugbänder. Das Band 17 ist mit dem Gehäuse 50 des
Energieabsorbers 18 fest verbunden.
Dieses Gehäuse 50 weist am entgegengesetzten Ende eine einge
bördelte Bohrung 51 auf, durch die das Zugelement 53, dessen
Ende mit einem Konus 54 versehen ist, in das Gehäuse 50 hinein
ragt. Zwischen dem Konus 54 und der Bohrung 51 ist ein Rohr 52
eingesetzt. Dieses Rohr 52 besteht aus einem Werkstoff, der un
ter hoher Energieaufnahme in Längsrichtung reißt, beispiels
weise aus einem faserverstärktem Kunststoff, wobei die Faser
verstärkung vorwiegend in Umfangsrichtung gewickelt ist.
Eine auf den Konus 54 wirkende Zugkraft ausreichender Größe
zieht den Konus in das faserverstärkte Rohr, wobei dieses in
Längsrichtung reisst. Im Kollisionsfall werden also die
Zugelemente 17, 53 elastisch verformt und zusätzlich Energie
durch Reissen des faserverstärkten Rohres vernichtet. Für das
energieabsorbierende Element sind die verschiedensten Bauarten
denkbar.
Claims (7)
1. Aufprallschutz für eine Fahrzeugtür mit einem sich in
nerhalb der Tür über ihre ganze Länge erstreckenden, nach
außen gewölbten Profilträger (12), dessen Enden türseitig
gelenkig gelagert sind und mit einem karosserieseitigen
Türrahmen (2, 3) bei einem Aufprall zusammenwirken, wobei
der Profilträger (12) bei dessen aufprallbedingter Durch
biegung in die Strecklage mit wenigstens einem Ende in
eine Ausnehmung (19) des Türrahmens (2, 3) eindringt,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - sich die Enden (13, 14) des Profilträgers (12) gelenkig auf Ankerblöcken (15, 16) abstützen,
- - mindestens ein Ankerblock (16) in der Tür in Längsrich tung verschiebbar ist und mindestens einen Zahn (33) aufweist, der von der Ausnehmung (19) bei der elasti schen Einfederung des Profilträgers (12) aufgenommen und nach dem Aufprall durch dessen Ausfederung aus der Ausnehmung (19) herausgezogen wird,
- - der mindestens eine Ankerblock (16) gegen in der Aus nehmung (19) angebrachte plastisch verformbare Körper (41) verschiebbar ist und/oder die Enden (13, 14) des Profilträgers (12) durch ein federelastisches Zugelement (17, 53) miteinander verbunden sind, um die Durchbiegung des Profilträgers (12) zu begrenzen.
2. Aufprallschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die plastisch verformbaren Körper (41) Stauchrohre
sind, deren Achse in Verformungsrichtung liegt.
3. Aufprallschutz nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß an zumindest einem Türstirn
blech (9) an der Stelle des Ankerblockes (16) für dessen
Durchtritt eine Brechplatte (32) angebracht ist.
4. Aufprallschutz nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der federelastische Profil
träger (12) sich nahe der inneren Wand (7) der Tür an den
Ankerblöcken abstützt.
5. Aufprallschutz nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (33) der Ankerblöcke
(15, 16) zumindest eine abgeschrägte Flanke (34) aufwei
sen.
6. Aufprallschutz nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß in dem Zugelement (17, 53) ein
energieabsorbierendes Element (18) vorgesehen ist.
7. Aufprallschutz nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß das energieabsorbierende Element (18) aus einem Gehäu
se (50) mit einer zentralen Bohrung (51), einem Rohr (52)
aus faserverstärktem Kunststoff und aus einem Konus (54)
besteht, wobei bei Angreifen einer Zugkraft der Konus (54)
in das Rohr (52) gezogen wird.
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