DE4425572C2 - Aufprallträger für Seitenteile von Fahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Aufprallträger für Seitenteile von Fahrzeugen oder dergleichen, z. B. Automobiltüren, der zumindest aus einer rinnenar­ tig ausgebildeten, einseitig offenen Profilschiene besteht, deren mittlerer Bereich ein Verstärkungs­ teil mit einem gegenüber den Stirnendenbereichen er­ höhten Widerstandsmoment gegen Biegung bildet.

Aufprallträger dieser Art werden üblicherweise in die Karosserieseitenteile oder in Automobiltüren in­ tegriert, um die Fahrzeuginsassen bei einem seitli­ chen Aufprall von außen besser zu schützen. Deshalb müssen die als Profilschienen ausgebildeten Auf­ prallträger so ausgelegt werden, daß ein größtmögli­ ches Widerstandsmoment gegen Biegung erreicht wird. Bei einem Unfall werden die Aufprallträger bekannt­ lich deutlich stärker auf Biegung als auf Zug bean­ sprucht. Da die Aufprallträger meist mit den Stirnkanten an der Karosserie oder den Türen festge­ legt werden, sind sie bei einem Aufprall von außen hinsichtlich der Verteilung von einwirkenden Kräften oder Spannungen wie ein Träger auf zwei Stützen zu bewerten. Daraus ergibt sich, daß die Biegespannung im mittleren Bereich auf der Länge des Trägers deut­ lich größer ist als in den beiden Endbereichen. Als Idealform für den Träger sollte deshalb eine Form angestrebt werden, bei der die Biegespannung über dessen gesamte Länge gleich oder annähernd gleich ist.

Bei einem aus der DE 92 15 425 U1 bekannten Türauf­ prallträger hat die Profilschiene einen durchlaufend gleichbleibenden Querschnitt über die gesamte Länge. Dadurch ergibt sich bei diesem Grundprofil ein durchlaufend konstantes Widerstandsmoment. Eine Ver­ stärkung wird dabei durch ein zusätzliches Verstei­ fungsprofil erreicht, welches in den Endbereichen geschwächt ist. Die Schwächung des Verstärkungsele­ mentes erfolgt durch eine Abschrägung, eine Ausneh­ mung oder durch einen nutenförmigen Einschnitt. Dadurch soll vermieden werden, daß der Übergang des Hauptträgers zum Verstärkungsteil plötzliche, trep­ penartige Änderungen der Querschnittskontur aufweist, um Schwachstellen zu umgehen. Bei Aufprallträgern füh­ ren plötzliche Momentenänderungen in den Übergangs­ bereichen des Trägers unvermeidbar zu Brüchen. Bei diesem vorbekannten Türaufprallträger sind zwar die Übergangsbereiche abgeschwächt, der Querschnitt der Profile ist dabei jedoch stets konstant geblieben. Dadurch ist das Verhältnis der Biegespannung im mittleren Bereich gegenüber den Stirnendbereichen relativ groß, während das Widerstandsmoment von den Enden zur Mitte hin gleich oder annähernd gleich bleibt. Eine kontinuierliche Anpassung des Wider­ standsmomentes an die Belastungen entsprechend dem jeweiligen Querschnitt ist bei dieser vorbekannten, materialaufwendigen Lösung nicht möglich.

Aus der DE 91 15 014 U1 ist ein Türaufprallträger bekannt, bei dem die Hohlprofilschiene ein geschlos­ senes Profil ist und das Versteifungsprofil von au­ ßen aufgestülpt ist. Dieses Versteifungsprofil kann ein geschlossenes oder offenes Hohlprofil sein. Die geschlossene Hohlprofilschiene läßt eine Erweiterung des Querschnittes im mittleren Bereich im Normalfall nicht zu. Auch bei diesen gezeigten Ausführungen hat die Profilschiene über die gesamte Länge einen gleichbleibenden Querschnitt, so daß die bereits er­ wähnten Nachteile auch hier zutreffen.

Aus der DE 92 18 388 U1 ist ein weiterer Türauf­ prallträger für Kraftwagenkarosserien bekannt, bei dem das Gewicht verringert werden soll. Außerdem soll sichergestellt werden, daß die Stabilität auch dann ausreichend groß ist, wenn der Aufprall schräg erfolgt. Dazu ist die Profilschiene mit einem inne­ ren Verstärkungsteil versehen. Dieses kann entweder aus einer einzigen offenen Profilschiene oder aus zwei Stäben bestehen. Der Querschnitt der Profil­ schiene ist auch bei diesem Aufprallträger über die gesamte Länge gleichbleibend, so daß auch hier die bereits erwähnten Nachteile auftreten.

Aus der DE-AS 14 05 875 ist eine Vorrichtung zum Versteifen dünner Wände von Kraftfahrzeugen bekannt. Dazu wird an einem dünnen Außenblech innenseitig ei­ ne Versteifungsschiene aus Federbandstahl ange­ bracht. Innenseitig sind an dem dünnen Außenblech zwei Profilträger mit rechteckigem Querschnitt be­ festigt. Die einander zugewandten Schenkel der bei­ den Profilträger sind mit Schlitzen versehen, in die die Enden der elastischen Versteifungsschiene einge­ steckt sind. Die Versteifungsschiene steht im mon­ tierten Zustand unter Vorspannung. Zur Erhöhung der Stabilität kann die Versteifungsschiene mit ein oder zwei Sicken versehen sein, die sich in Längsrichtung erstrecken, um zu verhindern, daß die Fahrzeugkaros­ serie in Schwingungen gerät. Diese Ausführung ent­ hält keinen Aufprallträger im Sinne des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Schließlich ist noch aus der GB 1 392 710 eine verstärkte Autotür bekannt, bei der innenseitig an der Tür ein Verstärkungselement festgelegt ist. Die­ ses ist dreieckförmig gestaltet und besitzt an der rückwärtigen, dem Heck zugewandten Seite des Fahr­ zeuges einen Anschraubflansch und an der vorderen, gegenüberliegenden Seite zwei im Abstand zueinander angeordnete Anschraubflansche. An dieser Seite ist das Verstärkungselement zur Bildung eines Freiraumes eingezogen. Die oberen und unteren Ränder sind zur Erhöhung der Stabilität abgewinkelt. Das Verstär­ kungselement hat zwar einen sich ändernden Quer­ schnitt über die Länge, doch verkleinert er sich vom vorderen zum hinteren Ende kontinuierlich.

Aus keiner der zuvor genannten Entgegenhaltungen ist es bekannt, den Querschnitt eines Profiles dem Ide­ alzustand anzupassen.

Ausgehend von einem durch die DE 92 15 425 U1 be­ kannten Türaufprallträger liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Aufprallträger der eingangs näher beschriebenen Art so auszulegen, daß er zur Erhöhung des Schutzes der Insassen eines Fahrzeuges bei Belastung auf Biegung einer Idealform ent­ spricht, wobei das Verhältnis der Biegespannungen zueinander zumindest im mittleren Bereich des Trä­ gers gegenüber dessen Stirnendbereichen minimal ge­ halten wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem das mittlere Verstärkungsteil durch eine im wesentlichen kontinuierlich übergehende sowie nach außen gewölbte Querschnittsvergrößerung der Profilschiene und ggfl. durch ein oder mehrere, vorzugsweise an den Quer­ schnitt des Verstärkungsteiles angepaßte und damit verbundene Verstärkungselemente gebildet ist, welche sich im wesentlichen über den Bereich der Quer­ schnittsvergrößerung erstrecken.

Durch die kontinuierlich übergehende sowie nach au­ ßen gewölbte Querschnittsvergrößerung der Profil­ schiene im mittleren Bereich wird das Verhältnis der Biegespannungen der Stirnendbereiche zum mittleren Bereich minimal gehalten. Es ergibt sich dadurch ei­ ne gleichmäßige Verteilung der Spannungen, die im Gesamtträger relativ konstant sind. Dies führt dazu, daß alle Querschnitte auf der gesamten Länge des Trägers gleichzeitig und gleichmäßig plastisch ver­ formt werden, mit dem Vorteil, daß durch diesen gro­ ßen zu verformenden Materialanteil eine maximale Energieaufnahme im Gegensatz zu den vorbekannten Aufprallträgern ermöglicht wird, bei denen einzelne relativ kleine Bereiche plastisch verformt werden. Die Seitenwände des Trägers verlaufen durch die Wöl­ bung nach außen kurvenartig und können demzufolge seitlich nicht wegknicken, wodurch außerdem die Sta­ bilität des Aufprallträgers erhöht wird. Auch wird dadurch vermieden, daß die Seitenwand und damit der Träger im Belastungsfall vorzeitig einknickt und seine Stabilität verliert. Die Profilschienen sind vorzugsweise aus U-Profilen gefertigt. Würden die seitlichen Schenkel parallel verlaufen, bestünde die große Gefahr, daß die Profile seitlich einknicken und dadurch zwangsläufig nicht mehr weiter plastisch verformt werden können. Im Gegensatz dazu werden durch die erfindungsgemäße Gestaltung Spannungsspit­ zen minimiert, da die Übergänge von der Mitte nach außen fließend und kontinuierlich verlaufen und ent­ sprechend angeglichen werden können. Allein die Querschnittsvergrößerung des mittleren Bereichs der Profilschiene ist ausreichend, um den gewünschten Effekt zu erzielen.

Obwohl die mittlere Querschnittsvergrößerung im Nor­ malfall ausreichend ist, kann es in speziellen Fäl­ len zur zusätzlichen Sicherheit vorteilhaft sein, diesen mittleren Bereich noch durch das Verstär­ kungselement zu versteifen. Dieses ist dann vorzugs­ weise der Querschnittsvergrößerung der Profilschiene angepaßt und außerdem damit verbunden. Darüberhinaus erstreckt es sich im wesentlichen über den Bereich der Querschnittsvergrößerung.

Der Verstärkungsteil kann nach der Erfindung z. B. dadurch gebildet werden, daß er auf dessen Länge und/oder Breite und/oder Höhe von den Enden der Pro­ filschiene zur Mitte hin unterschiedliche Quer­ schnittsabmessungen besitzt. Darunter sind auch unterschiedliche Abmessungen der Wandstärken der Profilschiene und des Verstärkungselementes zu ver­ stehen. Diese Querschnittsabmessungen können im Sin­ ne einer Querschnittsverstärkung zunehmend sein. Sie können entweder an der praktisch einen Hauptträger bildenden Profilschiene allein vorgesehen sein. Es ist aber auch möglich, die Querschnittsverstärkungen durch das Aufsetzen des zusätzlichen Verstärkungs­ elementes auf die Profilschiene zu erreichen. Dabei kann nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung die Profilschiene und das Verstärkungselement vorzugs­ weise aus Werkstoffen mit unterschiedlichen Festig­ keitseigenschaften bestehen. Die Wahl unter­ schiedlicher Werkstoffe kann deshalb sinnvoll sein, weil in der Praxis vielfach die Profilschiene selbst auf Zugspannung belastet wird, während die Verstär­ kungselemente überwiegend Druckspannungen auf zuneh­ men haben. Es können aber auch wie bei der Profil­ schiene die Länge, Breite oder Höhe auch des Ver­ stärkungselementes verstärkt sein.

Eine andere Möglichkeit, die Widerstandsmomente des Aufprallträgers zu erhöhen, wird nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung darin gesehen, daß im Quer­ schnitt gesehen die Breite des unteren Quersteges der Profilschiene von deren Enden zur Mitte hin zu­ nimmt, daß die Höhen der äußeren Abwinkelungen der beiden Seitenschenkel und die Breiten der Abwinke­ lungen jeweils zur Mitte hin abnehmen, und daß auf den so geformten mittleren Bereich der Profilschiene das zusätzliche Verstärkungselement aufgesetzt und dort befestigt wird. Nach diesem Vorschlag wird zwar die Profilschiene selbst zum Teil geschwächt, weil der Verstärkungsteil bereichsweise sehr schmal ge­ halten wird, doch durch das zusätzliche Verstär­ kungselement wird diese Schwachstelle nicht nur ausgeglichen, sondern sogar im Sinne einer Quer­ schnittsverstärkung insgesamt ergänzt.

Vorzugsweise ist die Profilschiene im Querschnitt im wesentlichen U-förmig ausgebildet, wobei die äußeren Ränder der Seitenschenkel der Profilschiene zur Bil­ dung von oberen Randstegen ein- oder mehrfach nach außen abgewinkelt sind. Selbstverständlich können die Abwinkelungen auch nach innen abgewinkelt wer­ den, je nach der gewünschten Befestigungsart. Zweck­ mäßig sind die Randstege in etwa rechtwinklig nach außen abgebogen. Statt der Wahl eines U-Profils ist es auch möglich, die Seitenschenkel der offenen Pro­ filschiene, im Querschnitt gesehen, unter einen Win­ kel α zu stellen, der auf der Länge der Pro­ filschiene veränderbar ist.

Eine besondere Versteifungswirkung wird nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung dadurch erreicht, daß die Breite des unteren Quersteges der Profil­ schiene und der Abstand der Seitenschenkel in dessen oberen Bereich von den Endbereichen der Profilschie­ ne zur Mitte hin unabhängig voneinander veränderbar sind.

Nach einem anderen im Rahmen des Erfindungsprinzips für sich allein sehr wesentlichen Vorschlags kann der Abstand zwischen den Seitenschenkeln auf der Länge oder einer Teillänge der Profilschiene wech­ selweise zu- oder abnehmen. Dabei können diese Ver­ stärkungskonturen zur Querschnittsmitte bzw. zum unteren Quersteg der Profilschiene hin konstant ver­ laufen oder kontinuierlich auslaufen. Zweckmäßig nimmt die Breite des unteren Quersteges auf der Län­ ge oder Teillänge der Profilschiene zur Mitte hin zu und/oder ab. Auf diese Weise wird eine besonders wirksame Verstärkung der Profilschiene insgesamt er­ reicht, weil durch die Zu- und Abnahme der Quer­ schnittsabstände zwischen den Seitenschenkeln praktisch eine wellenförmige oder anders verlaufende Materialversteifung erzeugt wird.

Auch ist es von Vorteil, wenn im Bereich des Bodens des Verstärkungsteiles ein oder mehrere Verstär­ kungsinseln in Form von in das Material des Trägers integrierten oder gesondert aufgesetzten Materialversteifungen vorgesehen sind. Hierdurch kann im Bereich des Verstärkungsteiles eine noch weiter verbesserte Versteifung bzw. eine Vergröße­ rung des Widerstandsmomentes erzielt werden. Vor­ teilhaft sind die gesondert aufgesetzten Verstär­ kungsinseln am Boden des Verstärkungsteiles mecha­ nisch befestigt oder angeschweißt oder angeklebt. Um Material einzusparen, können die Inseln auch mit Ausnehmungen versehen sein.

Ist der Aufprallträger mit einem zusätzlichen Ver­ stärkungselement ausgerüstet, dies kann nach der Er­ findung dadurch erfolgen, daß als Verstärkungsele­ ment ein schließend in den mittleren Bereich der Profilschiene eingesetzter Ring oder dergleichen vorgesehen ist, so wird die Stabilität des Aufprall­ trägers zusätzlich wesentlich erhöht, so daß bei gleicher Krafteinwirkung von außen der Träger einer noch geringeren Verformung ausgesetzt und dadurch der Schutz der Insassen wesentlich erhöht wird. Die Profilschiene kann aus Leichtmetall, z. B. Aluminium gefertigt werden, um das Gewicht gering zu halten, während das Verstärkungsteil beispielsweise aus Stahl bestehen kann. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Profilschiene z. B. aus Stahl und das Verstärkungselement aus Federstahl zu fertigen. Vor­ teilhaft weist der als Verstärkungselement in die Profilschiene eingesetzte Ring einen winkelförmigen, C-förmigen, U-förmigen, Doppel-T-profilförmigen oder einen Querschnitt in Form eines Hohlprofils, z. B. in Form eines segmentförmigen Abschnittes oder eines Vollprofiles auf.

Zweckmäßig ist das Verstärkungselement nach Art ei­ nes Auflegeteiles ausgebildet und mit die Randstege der Profilschiene zumindest bereichsweise überdec­ kenden Außenschenkeln versehen, wobei die Randstege und die Außenschenkel durch mechanische Verbindungs­ mittel und/oder durch Schweißung oder Klebung mit­ einander verbunden sind. Um die Steifigkeit auch des Auflegeteils weiter zu erhöhen, ist dieses vorzugs­ weise mit der Außenkontur folgenden Sicken oder der­ gleichen versehen. Ideal ist es, wenn nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung die Wandungen des Auflegeteiles den Verstärkungskonturenverlauf des Trägers, d. h. der Profilschiene angepaßt sind.

Die Profilschiene kann im Querschnitt auch C-förmig ausgebildet sein, wobei dann die freien abgewinkel­ ten Ränder den eingesetzten Ring hintergreifen.

Das Auflegeteil kann alternativ auch als Doppel-T- Profilstück ausgebildet sein, wobei die parallelen Flansche ungleich breit sind. Dadurch kann eine Ver­ bindung mit den abgewinkelten Randschenkeln der Pro­ filschiene hergestellt werden, wobei der kürzere Flansch in die Profilschiene eingreift. Bei einem Belastungsfall wird ein Kräftefluß erreicht, bei dem die weniger knickstabilen parallelen Schenkel der Profilschiene entlastet werden. Die Kraft wird dann anteilig vom Mittelsteg des T-förmigen Auflegeteils in den Übergangsbereich zwischen dem Grund der U- förmigen Profilschiene und den beiden parallelen Flanschen eingeleitet. Es ist aber auch möglich, die Breite der parallelen Flansche konstant zu halten.

Selbstverständlich ist es auch möglich, zur weiteren Versteifung den unteren Querschnitt der Profilschie­ ne mit Ausbauchungen oder dergleichen Konturenände­ rungen des Querschnitts der Profilschiene auszustatten.

Weitere Kennzeichen und Merkmale vorteilhafter Aus­ gestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungs­ beispiele in Verbindung mit der Zeichnung.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine im mittleren Bereich im Quer­ schnitt vergrößerte Profilschiene nach der Erfindung,

Fig. 2 ein in den mittleren erweiterten Be­ reich der Profilschiene nach Fig. 1 einsetzbares Verstärkungselement in Form eines Ringes,

Fig. 2a eine besondere Befestigungsart des Rin­ ges nach Fig. 2 an einer C-förmigen Profilschiene mit nach innen umgeboge­ nen Rändern,

Fig. 3 ein in den mittleren Bereich der Pro­ filschiene nach Fig. 1 einsetzbares Verstärkungselement in Form eines Auf­ legeteiles,

Fig. 4 eine zweite Ausführungsform der Profil­ schiene mit einem im Querschnitt T- förmigen Verstärkungselement in Explo­ sivdarstellung,

Fig. 4a und 4b eine Ansicht ähnlich Fig. 4, jedoch mit abgewandelten Querschnittsformen des Verstärkungselements,

Fig. 5 eine Profilschiene mit einem abgewan­ delten Verstärkungselement in Explo­ sivdarstellung,

Fig. 6-15 verschiedene mögliche Querschnittsfor­ men für die unterschiedlichen Auflege­ teile,

Fig. 16 eine Darstellung ähnlich der von Fig. 5, jedoch mit einer auf dem Boden der Profilschiene in dem Verstärkungsteil zusätzlich angeordneten Versteifungs­ insel,

Fig. 16a und 16b zwei mögliche Querschnittsformen für die Profilschiene,

Fig. 17, 18, 19 weitere Ausführungsmöglichkeiten und Querschnittsgestaltungen der Verstei­ fungsinseln,

Fig. 20 die Profilschiene in einem Teilschnitt mit Verstärkungssicken innerhalb und außerhalb des erweiterten mittleren Verstärkungsteiles,

Fig. 21 einen Teil der Profilschiene mit ril­ lenartig gestalteten Außenrändern und einer Verstärkungsrille im unteren Quersteg der Profilschiene,

Fig. 22 eine weitere Ausführungsform eines Auf­ prallträgers, in einer Schrägansicht

Fig. 23 und 24 zwei mögliche Verbindungsarten zwischen dem Auflegeteil und der Profilschiene nach Fig. 22 und

Fig. 25 eine perspektivische Ansicht der Pro­ filschiene mit auf deren Länge wellen­ förmig gestalteten Seitenschenkeln.

Die Kombination einer Profilschiene 10 nach der Fig. 1 mit einem gesonderten Verstärkungselement in Form eines Ringes 11 nach der Fig. 2 führt zu einer ersten möglichen Ausführungsform des er­ findungsgemäßen Aufprallträgers. Die Profil­ schiene 10 ist im Querschnitt U-förmig ausgebil­ det, wobei die äußeren freien Ränder der paral­ lelen Schenkel 12, 13 zur Bildung von Randstegen 14, 15 nach außen rechtwinklig abgebogen sind.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Breite der Profilschiene 10 größer im mittleren Bereich D - im folgenden als Verstärkungsteil bezeichnet - größer als in den Stirnendbereichen 26, d. h. der Abstand der parallelen Schenkel 12, 13 erweitert sich in dem Verstärkungsteil D. Der vergrößerte Querschnittsbereich ist bei diesem Beispiel bogenförmig bzw. konvexartig gestaltet. Der Übergang von den geradlinigen Stirnendbe­ reichen 26 in den bogenförmigen bzw. konvexen Bereich erfolgt kontinuierlich. Der als zusätz­ liches Verstärkungselement dienende Ring 11 ist so ausgebildet, daß er schließend oder kraft­ schlüssig in den mittleren Bereich eingesetzt werden kann. Bei der kraftschlüssigen Verbindung werden die Stege 14, 15 z. B. in Form einer Um­ bördelung elastisch verformt, so daß der Ring 11 durch die Rückstellkräfte gehalten ist. Der Querschnitt des Ringes 11 kann verschiedenartig sein. Nur einige denkbare Möglichkeiten sind in den Fig. 6-15 aufgezeigt.

Im Gegensatz zu der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform kann die Profilschiene 10 auch im Querschnitt C-förmig gestaltet sein, wobei dann die äußeren Randstege den zugeordneten Rand des Ringes 11 von außen nach innen hintergrei­ fen. Bei einer solchen Ausführung wird der Ring 11 formschlüssig festgelegt. Ein Beispiel für diese Befestigungsart findet sich in der schema­ tischen Darstellung der Fig. 2a wieder.

Während bei der in den Fig. 1, 2 dargestell­ ten Ausführungsform der durch die strichpunk­ tierte Begrenzungslinie D umgrenzte mittlere Bereich des Aufprallträgers, d. h. der Verstär­ kungsteil, dadurch gebildet ist, daß er sowohl eine Querschnittserweiterung als auch kombiniert damit ein zusätzliches Verstärkungselement 11 aufnimmt, ist es selbstverständlich auch mög­ lich, das zusätzliche Verstärkungselement 11 wegzulassen, so daß das den Verstärkungsteil D kennzeichnende erhöhte Widerstandsmoment allein durch die in den Fig. 1, 4, 4a, 5, 16-20 und 25 dargestellte Querschnittserweiterung der Profilschiene in deren mittleren Bereich er­ reicht wird. Die Erfindung sieht aber auch noch eine weitere Variante vor, mit der in dem mitt­ leren Verstärkungsteil D ein erhöhtes Wider­ standsmoment erzielt werden kann, und zwar unab­ hängig davon, ob ein zusätzliches Verstärkungs­ element vorgesehen ist oder ob die Profilschiene in ihrem mittleren Bereich mit einer Quer­ schnittserweiterung im Sinne einer bogenförmigen Ausbauchung versehen wird. In einem solchen Fall ist es z. B. möglich, den mittleren Verstär­ kungsteil D der Profilschiene 10, 21 auf dessen Länge und/oder Breite und/oder Höhe mit unter­ schiedlichen Querschnittsabmessungen oder Wand­ stärken auszustatten. Diese können erfolgen in Form von Materialverdickungen, der Wände der Wahl geeigneter Werkstoffe oder dergleichen. Nach den vorstehend aufgezeigten Möglichkeiten ist es selbstverständlich auch denkbar, die Pro­ filschiene durchlaufend auch in der Mitte gerad­ linig verlaufen zu lassen, wie in den Fig. 4b und 21 dargestellt. In der Fig. 4b ist der Ver­ stärkungsteil vornehmlich von dem gesonderten Verstärkungselement 22 gebildet. Der mittlere Profilschienenbereich zusammen mit dem Verstär­ kungselement 22 sind durch die strichpunktierte Grenzlinie E gekennzeichnet. In der Fig. 21 sind zur Querschnittsversteifung in den Seiten­ schenkeln und oberen Abwinkelungen sowie in den unteren Quergurten der Profilschiene Sicken 38 bzw. Querschnitts-Ausbauchungen bzw. -Abstufun­ gen vorgesehen, die durch ein zusätzlich vorge­ sehenes Verstärkungselement (nicht dargestellt) ergänzt werden können. In den Fig. 22-24 besteht der Verstärkungsteil in erster Linie aus einer sich in dem mittleren Bereich von außen nach innen im Querschnitt vergrößernden Profil­ schiene 10, die zusätzlich an ihren Seitenabwin­ kelungen mit einer geradlinig verlaufenden Platte oder Flachschiene 40, 41 verbördelt ist. Hier ist der komplette Verstärkungsteil (Profil­ schiene und Verstärkungselement) durch die strichpunktierte Grenzlinie E (Fig. 22) gekenn­ zeichnet. Wie ersichtlich, ist somit der Ver­ stärkungsteil insgesamt sowohl von der aufgebördelten Platte bzw. Flachschiene 40, 41 als auch zusätzlich von der im mittleren Bereich vorgesehenen Querschnittserweiterung der Profil­ schiene gebildet.

Eine andere nach der Erfindung sehr wesentliche Variante, um das Widerstandsmoment innerhalb des Profils zu erhöhen, zeigt die Fig. 25, aus der ersichtlich ist, daß die Profilschiene selbst auf ihrer Länge einen wellenförmigen Verlauf hat, d. h. der Abstand b₄, wie aus Fig. 16a er­ sichtlich, zwischen den Seitenschenkeln 12, 13 der Profilschiene kann wechselweise zu- oder ab­ nehmen. Diese wellenförmigen Konturen können auf der gesamten Länge der Profilschiene durchlaufen oder auf die Länge des Verstärkungsteiles D im mittleren Bereich der Profilschiene begrenzt sein. Es kann sinnvoll sein, wenn diese wellenförmigen oder anders ge­ stalteten Verstärkungsrippen von den oberen Sei­ tenkanten der Seitenflansche 12, 13 nach unten hin, d. h. bis zum Boden der Profilschiene hin abnehmen.

Darüber hinaus kann eine andere Verstärkungsart darin bestehen, den die Schenkel 14, 15 verbin­ denden unteren Quersteg der Profilschiene zu wölben, z. B. indem dieser Steg zumindest inner­ halb des mittleren Verstärkungsteiles nach innen gezogen wird. Solche Wölbungen sind vornehmlich im Bereich des mittleren erweiterten Teiles der Profilschiene 10 vorgesehen, so daß, wie aus den Fig. 16-19 ersichtlich, inselartige Ver­ steifungszonen entstehen. Um Material einzuspa­ ren, können diese Inseln 30, 31, 32, 33 mit Ausnehmungen oder Aussparungen 33′ versehen so­ wie mehrteilig ausgebildet sein.

Bei der C-förmigen Profilschiene gemäß Fig. 2a können die Schenkel 12, 13 im Querschnitt auch schräg zueinander stehen und zwar vorzugsweise so, daß sich der Abstand zu den freien Rändern verkleinert. Durch den in die Profilschiene 10 eingesetzten Ring 11 werden auch die die Seiten­ wände der Profilschiene 10 bildenden Schenkel 12, 13 stabilisiert, da der Ring 11 so wirkt als sei die Wanddicke verstärkt worden. Zweckmäßig liegt der Ring mit einer zugeordneten Stirnflä­ che bündig an bzw. fluchtet mit den Randstegen 14, 15. Der Ring kann je nach dem Querschnitt der Profilschiene 10 zylindrisch oder kegel­ stumpfförmig sein.

In den Fig. 3 und 5 sind als Verstärkungselemen­ te jeweils ein Auflegegeteil 16 bzw. 36 darge­ stellt, die für die Profilschienenform nach der Fig. 1 ausgelegt sind. Die äußere Kontur der Einlegeteile 16, 36 entspricht dem konvex ge­ krümmten Mittelbereich der Profilschiene 10, so daß sie ebenfalls schließend oder kraftschlüssig in die Profilschiene 10 eingesetzt werden kön­ nen. Die Auflageteile 16, 36 sind mit Außen­ schenkeln 17, 18 versehen, die die Randstege 14, 15 der Profilschiene 10 im zugeordneten Bereich übergreifen. Die Außenschenkel können mit den Randstegen 14, 15 durch mechanische Verbindungs­ mittel, z. B. Schrauben, Niete oder dergleichen, oder aber auch durch Klebung, Schweißung oder andere bekannte Techniken verbunden sein. Zur zusätzlichen Erhöhung der Stabilität kann das jeweilige Einlegeteil 16, 36, das in den Beispielen nach den Fig. 3, 4, 4a, 4b, 5, 16, 17, 18, 22-24 und 25 auch als Auflegeteil be­ zeichnet werden kann, mit Sicken 19, 20 versehen sein, die der Außenkontur folgen. Entsprechende Sicken können auch im Bodenbereich der Profil­ schiene vorgesehen sein, wie aus der Fig. 20 er­ kennbar ist. Dort sind die Sicken durch die Be­ zugsziffern 34, 35 gekennzeichnet. Die Sicken 35 können ring- oder ovalförmige Rillen sein. Die Rillen 34 können auf der Länge der Profilschiene 10 durchlaufen oder auch nur eine Teillänge der Profilschiene erfassen. Statt oder zusätzlich zu den Sicken 34, 35 kann der Bodenbereich der Pro­ filschiene auch mit weiteren Materialabstufungen 40 (Fig. 21) versehen werden, die ebenfalls zur Erhöhung des Widerstandsmomentes in dem Verstär­ kungsteil, aber auch wenn gewünscht, auf der üb­ rigen Profillänge beitragen.

Bei der Ausführung nach Fig. 4 wird der Auf­ prallträger durch eine stranggepreßte oder ge­ walzte Profilschiene 21 und ein Verstärkungsele­ ment in Form eines Doppel-T-Profilstückes 22 ge­ bildet. Die Breiten der parallelen Schenkel sind ungleich, so daß der schmalere Flansch 23 in die Profilschiene 21 eingreift und die äußeren Rän­ der des breiteren Flansches 24 die Randstege 14, 15 übergreifen. Sie werden in der zuvor be­ schriebenen Weise miteinander verbunden. Es er­ gibt sich, daß die die Seitenwände bildenden parallelen Schenkel 12, 13 entlastet werden, weil der Kraftfluß im Belastungsfall vom breite­ ren Schenkel 24 des Doppel-T-Profilstückes über den Mittelsteg auf den schmaleren Schenkel 23 übergeht und von dort auf den Untergurt der Pro­ filschiene 21 übertragen wird. Das Ausführungs­ beispiel nach Fig. 4a unterscheidet sich von der Ausführung nach der Fig. 4 dadurch, daß der obe­ re Steg des Doppel-T-Profils 22′ geradlinig ver­ läuft, d. h. in seiner Außenkontur nicht unbedingt der Außenkontur der Schenkel 14, 15 der Profilschiene 21 folgen muß. Bei der dritten Variante nach der Fig. 4b ist, wie ersichtlich, das besonders geformte Verstärkungselement 22 ähnlich dem aus Fig. 4, auf eine geradlinig ver­ laufende, im Querschnitt U-förmig gestaltet Profilform aufgesetzt, während bei den Beispie­ len nach der Fig. 4 und 4a in dem mittleren Ver­ stärkungsbereich die Profilschienen jeweils in ihren mittleren Querschnittsbereichen erweitert sind. Der Verstärkungsteil als Ganzes (Profil­ schiene 21 und Verstärkungsteil 22′) ist bei dieser Darstellung durch die strichpunktierte Grenzlinie E gekennzeichnet. Alle bisher darge­ stellten und beschriebenen Ausführungsformen zeigen, daß es unabhängig von den angegebenen exakten Konturenverläufen der Profilschienen und/oder der Verstärkungselemente innerhalb des mittleren Verstärkungsbereiches in erster Linie darauf ankommt, im Verstärkungsbereich auf einer bestimmten Länge einen Verstärkungsteil D (nur in Profilschiene) oder E (Profilschiene und Ver­ stärkungselement) zu bilden, der so gestaltet ist, daß er gegenüber der Grundform der Profil­ schiene zumindest im mittleren Bereich ein er­ höhtes Widerstandsmoment gegen Biegung erzeugt.

Bei allen Ausführungen der Zeichnung sind die Enden 26 der Profilschiene 10, 21 abgeflacht, um sie an einer Automobiltür sicher festlegen zu können. Entsprechende Darstellungen ergeben sich aus den Fig. 5 und 16-18. Wird der Auf­ prallträger zu anderen als den hier angegebenen Zwecken eingesetzt, dann sind selbstverständlich die Enden 26 entsprechend anzupassen.

In den Fig. 6-15 sind verschiedene Quer­ schnittsformen des Verstärkungselementes in Form des Ringes 11 gemäß der Fig. 2 dargestellt. Der Querschnitt nach den Fig. 6, 10 ist winkel­ förmig, der nach den Fig. 7, 9, 12 nach Art eines Hohlprofiles ausgebildet, während der Querschnitt nach den Fig. 11, 15 schalenför­ mig bzw. in Form eines sphärischen Kugelab­ schnittes gestaltet ist. Der Querschnitt nach der Fig. 14 ist Doppel-T-förmig gestaltet, der nach Fig. 8 als U-Profil und der nach Fig. 13 als Kastenprofil. Selbstverständlich sind noch andere Querschnittsformen für ein Verstärkungs­ element nach der Erfindung denkbar.

Die in den Zeichnungen dargestellten Profil­ schienen 10, 21 sind bei den gezeigten Beispie­ len immer an einer Seite offen. Aus den Figuren ergibt sich, daß bei allen dargestellten Ausfüh­ rungen zumindest das Widerstandsmoment gegen Biegung im mittleren Bereich wesentlich höher ist als in den Stirnendbereichen. Im Belastungs­ fall ist das Verhältnis zwischen den unter­ schiedlichen Spannungen auf der Länge des Auf­ prallträgers wesentlich geringer als bei Auf­ prallträgern, die über die gesamte Länge quer­ schnittsgleich ausgestaltet sind, ohne daß zu­ sätzliche Vorkehrungen getroffen werden, wie es die Erfindung vorschlägt.

In der Fig. 16 a ist ein Profilquerschnitt dar­ gestellt, der weitgehend bemaßt ist. Dabei sind die Maße b₁ zu b₄ veränderbar, ebenso wie die Höhenmaße der Schenkel bzw. Abwinkelungen h₁, h₂. Ist das Maß b₁ gegenüber b₄ kleiner, so er­ gibt sich zwangsläufig eine etwa V-förmige Pro­ fil-Querschnittsform, wie in der Fig. 16b dargestellt. Ist das Maß b₁ gegenüber b₄ größer, ergibt sich eine etwa C-förmige Querschnittsge­ stalt, wie aus der Fig. 2a ersichtlich. Die Be­ maßungen b₂ bilden die Gesamtbreite des Querschnitts unter Einbeziehung der Abwinkelun­ gen 14, 15; das Maß b₃ kennzeichnet die Breite einer Abwinkelung 14, 15. Obwohl in der Zeich­ nung nicht dargestellt, ist es sinnvoll, die Ec­ ken der Querschnitte stets abzurunden.

Claims (23)

1. Aufprallträger für Seitenteile von Fahrzeugen oder dergleichen, z. B. Automobiltüren, der zumindest aus einer rinnenartig ausgebildeten, einseitig offenen Profilschiene besteht, deren mittlerer Bereich ein Verstärkungsteil mit einem gegenüber den Stirnendbe­ reichen erhöhten Widerstandsmoment gegen Biegung bildet, dadurch gekennzeichnet, daß das mittlere Verstärkungsteil durch eine im wesentlichen kontinu­ ierlich übergehende sowie nach außen gewölbte Quer­ schnittsvergrößerung der Profilschiene (10, 21) und ggfs. durch ein oder mehrere, vorzugsweise an den Querschnitt des Verstärkungsteiles angepaßte und da­ mit verbundene Verstärkungselemente (11, 16, 22, 22′, 24, 36, 37, 40) gebildet ist, welche sich im wesentlichen über den Bereich der Querschnittsver­ größerung erstrecken.

2. Aufprallträger nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der mittlere Verstärkungs­ teil der Profilschiene (10, 21) auf dessen Länge und/oder Breite und/oder Höhe unter­ schiedliche Querschnittsabmessungen auf­ weist.

3. Aufprallträger nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Verstärkungselement (11, 16, 22, 22′, 24, 36, 37, 40) auf seiner Länge und/oder Breite und/oder Höhe querschnittsverstärkt ist.

4. Aufprallträger nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Profil­ schiene (10, 21) und das Verstärkungselement (11, 16, 22, 22′, 24, 36, 37, 40) aus Werk­ stoffen mit unterschiedlichen Festigkeitsei­ genschaften besteht.

5. Aufprallträger nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilschiene (10, 21) im Querschnitt im wesentlichen U-förmig ausgebildet ist, und daß die äußeren Ränder der Seitenschenkel (12, 13) der Profilschiene zur Bildung von oberen Randstegen (14, 15) ein- oder mehr­ fach nach außen abgewinkelt sind.

6. Aufprallträger nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß im Querschnitt gesehen die Breite (b₁) (Fig. 16a) des unteren Quersteges der Profilschie­ ne (10, 21) von deren Enden zur Mitte hin zunimmt, daß die Höhe (h₂) der äußeren Ab­ winkelungen (14, 15) der beiden Seitenschen­ kel (12, 13) und die Breite (b₃) der Abwin­ kelungen (14, 15) jeweils zur Mitte hin ab­ nimmt, und daß auf den so geformten mittle­ ren Bereich der Profilschiene (10, 21) das zusätzliche Verstärkungselement (37) aufgesetzt und befestigt wird.

7. Aufprallträger nach Anspruch 5 oder 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Randstege (14, 15) in etwa rechtwinkelig nach außen abgebo­ gen sind.

8. Aufprallträger nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (12, 13) - im Querschnitt gese­ hen - unter einem Winkel (α) stehen, der auf der Länge der Profilschiene (10, 21) verän­ derbar ist (Fig. 16b).

9. Aufprallträger nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (b₁) des unteren Quersteges der Profilschiene (10, 21) und der Abstand (b₄) der Seitenschenkel (12, 13) in deren oberen Bereich von den Endbereichen der Profil­ schienenlänge zur Mitte hin unabhängig von­ einander veränderbar sind.

10. Aufprallträger nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (b₄) zwischen den Seitenschen­ keln (12, 13) auf der Länge oder einer Teil­ länge der Profilschiene wechselweise zu- oder abnimmt und/oder zur Querschnittsmitte bzw. zum unteren Quersteg der Profilschiene hin konstant verläuft.

11. Aufprallträger nach Anspruch 9 oder 10, da­ durch gekennzeichnet, daß die Breite (b₁ des unteren Quersteges auf der Länge oder Teillänge der Profilschiene zur Mitte hin zu- und/oder abnimmt.

12. Aufprallträger nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Bodens des Verstärkungs­ teiles eine oder mehrere Verstärkungsinseln (30, 31, 32, 33, 35) in Form von in das Ma­ terial der Profilschiene integrierten oder gesondert aufgesetzten Materialversteifungen vorgesehen sind.

13. Aufprallträger nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die gesondert aufgesetz­ ten Verstärkungsinseln am Boden des Verstär­ kungsteiles mechanisch befestigt, ange­ schweißt oder angeklebt sind.

14. Aufprallträger nach den Ansprüchen 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstär­ kungsinseln mit Ausnehmungen (33′) versehen sind.

15. Aufprallträger nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungselement ein schließend in den mittleren Bereich der Profilschiene (10) eingesetzter Ring (11) ist.

16. Aufprallträger nach Anspruch 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Ring einen winkelför­ migen, C-förmigen, U-förmigen, Doppel-T-pro­ filförmigen oder einen Querschnitt in Form eines Hohlprofils oder Vollprofils aufweist.

17. Aufprallträger nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungselement nach Art eines Auflegeteiles (16, 22, 36, 37, 40) ausgebil­ det und mit die Randstege (14, 15) der Pro­ filschiene (10) zumindest bereichsweise überdeckenden Außenschenkeln (17, 18) verse­ hen ist, wobei die Randstege und die Außen­ schenkel durch mechanische Verhindungsmittel und/oder durch Schweißung oder Klebung mit­ einander verbunden sind.

18. Aufprallträger nach Anspruch 17, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Auflegeteil (16) mit vorzugsweise der Außenkontur folgenden Sic­ ken (19, 20) versehen ist.

19. Aufprallträger nach einem oder mehreren der Ansprüche 15-18, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungen des das zusätzliche Ver­ stärkungselement bildenden Auflegeteiles an den Verstärkungskonturenverlauf der Profil­ schiene angepaßt sind.

20. Aufprallträger nach einem der Ansprüche 1-19, dadurch gekennzeichnet, daß die Profil­ schiene (10) im Querschnitt C-förmig ausge­ bildet ist, und daß die freien abgewinkelten Ränder den eingesetzten Ring (11) hintergreifen.

21. Aufprallträger nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-20, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungselement als Doppel-T- Profilstück (22, 22′) ausgebildet ist, wobei die Breite dessen paralleler Flansche un­ gleich ist.

22. Aufprallträger nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-20, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungselement als Doppel-T- Profilstück (22, 22′) ausgebildet ist, wo­ bei die Breite dessen paralleler Flansche konstant ist.

23. Aufprallträger nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-22, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Quersteg der Profilschiene (10, 21) auf deren Länge oder Teillänge eine oder mehrere Ausbauchungen oder dergleichen besitzt.