DE4300897C1

DE4300897C1 - Rohrförmiger Verstärkungsträger für eine Kraftfahrzeugtür

Info

Publication number: DE4300897C1
Application number: DE19934300897
Authority: DE
Inventors: Werner Boehmer; Dieter Dr Ing Toepker
Original assignee: Benteler Deustchland GmbH
Current assignee: Benteler Deustchland GmbH
Priority date: 1993-01-15
Filing date: 1993-01-15
Publication date: 1994-07-07
Anticipated expiration: 2013-01-16

Description

Die Erfindung betrifft einen rohrförmigen Verstärkungs träger für eine Kraftfahrzeugtür gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es ist bekannt, rohrförmige Verstärkungsträger über ihre gesamte Länge entsprechend dem maximal auftretenden Bie gemoment auszulegen. Damit genügen sie dem FMVSS 214 TEST. Das bedeutet aber, daß mehr als 50% des eingesetz ten Gewichts der Verstärkungsträger überflüssig ist, weil die Mindestanforderungen der Verstärkungsträger auf die mittleren Längenabschnitte abgestellt sind. Mithin sind die Endabschnitte eindeutig überdimensioniert.

Im Umfang der DE 40 26 459 A1 hat man versucht, das Ge wicht der Verstärkungsträger dadurch zu reduzieren, daß in die mittleren Längenabschnitte jeweils ein rohrförmi ges Versteifungsprofil oder ein gewendeltes Stahlband eingezogen wurde. War das Versteifungsprofil als Schlitz rohr gestaltet, konnte durch eine entsprechende Bemessung dafür Sorge getragen werden, daß dann nur eine klemmende Festlegung erfolgte.

Der Erfindung liegt ausgehend von den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Merkmalen die Aufgabe zu grunde, rohrförmige Verstärkungsträger zu schaffen, die bei problemloser Festlegung der Versteifungsprofile auch in vergleichsweise dünnwandige Kraftfahrzeugtüren einge baut werden können.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 aufge führten Merkmalen.

Auf diese Weise ist es nunmehr möglich, das Außenrohr sehr dünnwandig und das im mittleren Längenbereich bogen förmig klemmend positionierte Versteifungsprofil relativ dickwandig auszuführen, um einen Türaufprallträger mit optimierter Biegesteifigkeit entsprechend dem Momenten verlauf am Türaufprallträger für den Zweck des Seitenauf prallschutzes zu erzeugen.

Durch die Krümmung des Versteifungsprofils kann dieses bei der Montage unter leichter Vorspannung eingeschoben werden, so daß es dann in der Endposition im Außenrohr quasi brückenartig einwandfrei klemmend verspannt ist. Diese Verspannung reicht aus, daß auch während des Fahr betriebs keine Vibrationen und/oder Geräusche durch Rela tivverlagerungen von Außenrohr und Versteifungsprofil be wirkt werden.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht in den Merkmalen des Patentanspruchs 2. Danach weist nicht nur das Außenrohr einen kreisrunden Querschnitt auf, sondern auch das Versteifungsprofil ist als Rohrab schnitt mit einem kreisrunden Querschnitt gestaltet. In diesem Zusammenhang kann es aus praktischen Erwägungen heraus zweckmäßig sein, den Biegeradius des Versteifungs profils so zu wählen, daß der Abstand des Außenumfangs des Versteifungsprofils von der inneren Oberfläche des Außenrohrs in der vertikalen Mittelquerebene des Verstär kungsträgers, also im Bereich der maximalen Aufprallkraft etwa 3 mm beträgt.

Eine weitere vorteilhafte Variante der Querschnittsge staltung eines Verstärkungsträgers wird in den Merkmalen des Patentanspruchs 3 gesehen. Dadurch kann bei gleichem Ausgangsmaterial wie bei einem Außenrohr mit einem kreis runden Querschnitt eine noch höhere Biegearbeit aufgenom men werden, ohne daß der Verstärkungsträger zum Ein knicken neigt. Erreicht wird dies durch die parallel zur Richtung der Aufprallkraft verlaufenden Stege zwischen den zur Außenseite der Kraftfahrzeugtür hin gerichteten bauchigen Oberflächenbereichen und den der Außenseite der Kraftfahrzeugtür abgewandten ebenen Rückseiten. Einsatz möglichkeiten solcher Verstärkungsträger sind insbeson dere Fahrzeugtüren mit geringen Wanddicken und knapp be messenen Einbauräumen.

Als dritte Variante eines Versteifungsprofils kann ein Winkeleisen gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 4 verwendet werden. Ein solches gebogenes oder gewalztes Winkeleisen kann einen Öffnungswinkel zwischen etwa 40° und 90° besitzen.

Desweiteren ist es gemäß den Merkmalen des Pa tentanspruchs 5 denkbar, bei einem im Querschnitt D-för migen Außenrohr den zur Außenseite der Kraftfahrzeugtür hin gerichteten bauchigen Oberflächenbereich mit einer Längssicke in der horizontalen Mittellängsebene zu verse hen. Hierbei wird dann das winkelförmige Versteifungspro fil zweckmäßig mit in ein und derselben Vertikalebene liegenden Schenkelendstreifen ausgerüstet. Die Gratkante des Versteifungsprofils liegt innenseitig der Sicke an, während sich die Schenkelendstreifen an den der Außen seite der Kraftfahrzeugtür abgewandten vertikalen Innen seiten des Außenrohrs abstützen.

Um im Rahmen der Erfindung das Tapercut-Verfahren anwen den zu können, also ein Verfahren zum verlustlosen Tren nen von Profilabschnitten von längerem, z. B. stangenför migem Ausgangsmaterial mittels Einsatz von Laserstrahlen, werden gemäß Patentanspruch 6 die Stirnseiten des Ver steifungsprofils in der Draufsicht gesehen S-förmig aus gebildet, wobei sich an einen der Außenseite der Kraft fahrzeugtür benachbarten konkaven Bereich ein konvexer Bereich anschließt. Hierbei wird nicht nur zusätzlich Ge wicht in einer Größenordnung von etwa 10% bis 15% ein gespart, sondern es wird auch ein an das real notwendige Widerstandsmoment angepaßter gleichmäßig stufenloser Übergang geschaffen.

Vorteilhaft liegt in diesem Zusammenhang der Übergang von dem konkaven Bereich auf den konvexen Bereich in Höhe der vertikalen Mittellängsebene des Außenrohrs (Patentanspruch 7).

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnun gen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in der Draufsicht, teilweise im Horizontal schnitt, einen Längenabschnitt eines rohrför migen Verstärkungsträgers für eine Kraftfahr zeugtür;

Fig. 2 einen vertikalen Querschnitt durch die Dar stellung der Fig. 1 entlang der Linie II-II;

Fig. 3 bis 5 im vertikalen Querschnitt drei weitere Aus führungsformen eines rohrförmigen Verstär kungsträgers und

Fig. 6 in der Draufsicht, teilweise im horizontalen Längsschnitt, eine fünfte Ausführungsform ei nes rohrförmigen Verstärkungsträgers.

In den Fig. 1 und 2 ist mit 1 der mittlere Längenbe reich eines rohrförmigen Verstärkungsträgers für eine Kraftfahrzeugtür bezeichnet. Der Verstärkungsträger 1 dient dem Seitenaufprallschutz. Er setzt sich aus einem Außenrohr 2 kreisrunden Querschnitts sowie einem inneren Versteifungsprofil 3 zusammen.

Die Richtung der Aufprallkraft ist mit dem Pfeil F ange geben.

Während das Außenrohr 2 über seine nicht näher darge stellten Endabschnitte im Innern einer ebenfalls nicht näher dargestellten Kraftfahrzeugtür befestigt wird, ist zur Verstärkung seines mittleren Längenabschnitts 4, also im Bereich des höchsten Biegemoments, das Versteifungs profil 3 in das Außenrohr 2 eingezogen, das ebenfalls als Rohr ausgebildet ist und einen kreisrunden Querschnitt aufweist. Das Versteifungsprofil 3 ist in der horizonta len Mittellängsebene HMLE gekrümmt. Der Biegeradius R ist derart bemessen, daß durch Anlage des mittleren Längenab schnitts 5 des Versteifungsprofils 3 an der der Außen seite der Kraftfahrzeugtür benachbarten Innenseite 6 des Außenrohrs 2 sowie durch Anlage der beiden Endabschnitte 7 des Versteifungsprofils 3 an der der Außenseite der Kraftfahrzeugtür abgewandten Innenseite 8 des Außenrohrs 2 das Versteifungsprofil 3 in dem Außenrohr 2 klemmend verspannt ist.

Bei der Ausführungsform eines Verstärkungsträgers 1a ge mäß der Fig. 3 weist sowohl das Außenrohr 2a als auch das Versteifungsprofil 3a einen D-förmigen Querschnitt auf. Die Darstellung der Fig. 3 ist adäquat dem Quer schnitt entlang der Linie II-II der Fig. 1. Es ist zu sehen, daß die bauchigen Oberflächenbereiche 9, 10 des Außenrohrs 2a und des Versteifungsprofils 3a zur Außen seite der Kraftfahrzeugtür hin gerichtet sind, d. h. gegen die Richtung der Aufprallkraft F. Die bauchigen Oberflä chenbereiche 9, 10 sind durch horizontale Stege 11, 12 mit den sich in einer vertikalen Ebene erstreckenden ge radlinigen Rückenseiten 13, 14 verbunden. Ansonsten gel ten die Erläuterungen zu der Ausführungsform der Fig. 1 und 2.

Im Umfang des Verstärkungsträgers 1b der Fig. 4 ist ein Außenrohr 2a mit einem D-förmigen Querschnitt darge stellt, während das Versteifungsprofil 3b aus einem Win keleisen gebildet ist. Ein solches Winkeleisen kann auch in einem Außenrohr 2 mit einem kreisrunden Querschnitt vorgesehen sein. Die Gratkante 15 des Versteifungsprofils 3b ist ebenfalls wieder zur Außenseite der Kraftfahrzeug tür hin gerichtet, d. h. gegen die Richtung der Aufprall kraft F. Die Endabschnitte 16 der Schenkel 17 des Ver steifungsprofils 3b stützen sich hierbei in den bogenför migen Übergängen 18 von der vertikalen Rückseite 13 des Außenrohrs 2a auf die sich in parallelen Ebenen zur Auf prallkraft F erstreckenden oberen und unteren Stege 11 des Außenrohrs 2a ab.

Die Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform eines Verstär kungsträgers 1c, bei welcher bei einem im Querschnitt D- förmigen Außenrohr 2b der zur Außenseite der Kraftfahr zeugtür hin gerichtete, also gegen die Aufprallkraft F weisende bauchige Oberflächenbereich 9a in der horizonta len Mittellängsebene HMLE eine Längssicke 19 besitzt. In diesem Fall ist wiederum ein winkelförmiges Versteifungs profil 3c vorgesehen, das sich mit seiner Gratkante 15a innen an der Sicke 19 abstützt. Die in derselben Verti kalebene liegenden Schenkelendstreifen 20 des Verstei fungsprofils 3c stützen sich hingegen an der vertikalen Rückseite 13a des Außenrohrs 2b ab.

Die Fig. 6 zeigt eine Darstellung eines Verstärkungsträ gers 1d entsprechend derjenigen der Fig. 1, bei welcher die Stirnseiten 21 des Versteifungsprofils 3d in der Draufsicht gesehen S-förmig ausgebildet sind. Es ist zu sehen, daß jeweils an einen der Außenseite der Kraftfahr zeugtür benachbarten konkaven Bereich 22, also einem der Aufprallkraft F näherliegenden Bereich, ein konvexer Be reich 23 anschließt. Der Übergang 24 von dem konkaven Be reich 22 auf den konvexen Bereich 23 verläuft in Höhe der vertikalen Mittellängsebene VMLE des Außenrohrs 2.

Das Versteifungsprofil 3d kann rund, D- oder winkelförmig gemäß den Ausführungsformen der Fig. 1 bis 5 sein.

Bezugszeichenaufstellung

1 - Verstärkungsträger
1a - Verstärkungsträger
1b - Verstärkungsträger
1c - Verstärkungsträger
1d - Verstärkungsträger
2 - Außenrohr
2a - Außenrohr
2b - Außenrohr
3 - Versteifungsprofil
3a - Versteifungsprofil
3b - Versteifungsprofil
3c - Versteifungsprofil
3d - Versteifungsprofil
4 - mittlerer Längenabschnitt v. 2
5 - mittlerer Längenabschnitt v. 3
6 - Innenseite v. 4
7 - Endabschnitte v. 3
8 - Innenseite v. 4
9 - bauchiger Oberflächenbereich v. 2a
9a - bauchiger Oberflächenbereich v. 2b
10 - bauchiger Oberflächenbereich v. 3a
11 - Stege v. 2a
12 - Stege v. 3a
13 - Rückseite v. 2a
13a - Rückseite v. 2b
14 - Rückseite v. 3a
15 - Gratkante v. 3b
15a - Gratkante
16 - Endabschnitte v. 12
17 - Schenkel v. 3b
18 - bogenförmige Übergänge
19 - Längssicke
20 - Schenkelendstreifen
21 - Stirnseiten v. 3d
22 - konkaver Bereich v. 21
23 - konvexer Bereich v. 21
24 - Übergang v. 22 auf 23
F - Aufprallkraft
R - Biegeradius
HMLE - horizontale Mittellängsebene
VMLE - vertikale Mittellängsebene

Claims

1. Rohrförmiger Verstärkungsträger (1, 1a-1d) für eine Kraftfahrzeugtür, der aus einem umfangsseitig geschlossenen Außenrohr (2, 2a, 2b) und einem inneren Versteifungsprofil (3, 3a-3d) im mittleren Längenbereich (4) des Außenrohrs (2, 2a, 2b) besteht, wobei das Versteifungsprofil (3, 3a-3d) gegen die Innenseite des Außenrohres (2, 2a, 2b) klemmend verspannt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Versteifungsprofil (3, 3a-3d) in der horizontalen Mittellängsebene (HMLE) so weit gekrümmt ist, daß es mit seinem mittleren Längenabschnitt (5) an der der Außenseite der Kraftfahrzeugtür benachbarten Innenseite (6) des Außenrohrs (2, 2a, 2b) sowie mit seinen beiden Endabschnitten (7) an der der Außenseite der Kraftfahrzeugtür abgewandten Innenseite (8) des Außenrohrs (2, 2a, 2b) unter Vorspannung anliegt.

2. Verstärkungsträger nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das Außenrohr (2) als auch das als Rohr ausgebildete Versteifungsprofil (3) einen kreisrunden Querschnitt aufweisen.

3. Verstärkungsträger nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das Außenrohr (2a) als auch das Versteifungsprofil (3a) einen D-förmigen Querschnitt aufweisen, wobei die bauchigen Oberflächenbereiche (9, 10) von Außenrohr (2a) und Versteifungsprofil (3a) zur Außenseite der Kraftfahrzeugtür hin gerichtet sind.

4. Verstärkungsträger nach Patentanspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß das Au ßenrohr (2, 2a, 2b) einen kreisrunden oder D-förmigen Querschnitt aufweist und das Versteifungsprofil (3b, 3c) aus einem Winkeleisen gebildet ist, wobei der bauchige Oberflächenbereich (9, 9a) des Außenrohres (2a, 2b) und die Gratkante (15, 15a) des Versteifungsprofils (3b, 3c) zur Außenseite der Kraftfahrzeugtür hin gerichtet sind.

5. Verstärkungsträger nach Patentanspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem im Querschnitt D-förmigen Außenrohr (2b) der zur Außenseite der Kraftfahrzeugtür hin gerichtete bauchige Oberflächenbereich (9a) in der horizontalen Mittellängsebene (HMLE) eine Längssicke (19) besitzt und das winkelförmige Versteifungsprofil (3c) mit in derselben Vertikalebene liegenden Schenkelendstreifen (20) versehen ist.

6. Verstärkungsträger nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseiten (21) des Versteifungsprofils (3d) in der Draufsicht gesehen S-förmig ausgebildet sind, wobei sich an einen der Außenseite der Kraftfahrzeugtür benachbarten konkaven Bereich (22) ein konvexer Bereich (23) anschließt.

7. Verstärkungsträger nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang (24) von dem konkaven Bereich (22) auf den konvexen Bereich (23) in Höhe der vertikalen Mittellängsebene (VMLE) des Außenrohrs (2) verläuft.