DE10221583A1

DE10221583A1 - Fahrzeug-Karosserieteil

Info

Publication number: DE10221583A1
Application number: DE2002121583
Authority: DE
Inventors: Matthias Dichtl
Original assignee: Webasto Vehicle Systems International GmbH
Current assignee: Webasto SE
Priority date: 2002-05-15
Filing date: 2002-05-15
Publication date: 2003-12-04
Anticipated expiration: 2022-05-16
Also published as: DE10221583B4

Abstract

Es wird ein Fahrzeug-Karosserieteil, insbesondere ein Fahrzeugdach, vorgeschlagen, das einen Materialverbund mit einer Außenhaut (16) und einem als Schicht ausgebildeten Träger (18) umfaßt, auf dem die Außenhaut (16) angeordnet ist. Zur Absorption kinetischer Energie in einem Kollisionsfall ist der Materialverbund mit mindestens einer Deformationszone (20) versehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug-Karosserieteil, insbesondere ein Fahrzeugdach, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Ein derartiges Fahrzeug-Karosserieteil ist beispielsweise aus der DE 199 46 008 A1 bekannt und als vorgefertigtes Dachmodul ausgebildet. Dieses Dachmodul umfaßt eine aus Metall oder Kunststoff gefertigte Außenhaut, auf die eine als Träger dienende Polyurethanschicht aufgeschäumt ist, in welcher als Armierung Glasfasern oder dergleichen eingebettet sind.

Ein übliches Dachmodul hat, abgesehen von Bereichen, in denen Anbauteile, wie Sonnenblenden oder Haltegriffe, befestigt sind, und von Randbereichen, über die das Dachmodul mit einem Dachrahmen einer Fahrzeugkarosserie verbindbar ist, über seine gesamte Fläche eine im wesentlichen konstante Dicke. Der Träger hat in der Regel eine Dicke von etwa 1 mm bis 10 mm. Die Außenhaut kann eine Dicke von etwa 0,2 mm bis 2,0 mm aufweisen.

Bei bekannten Dachmodulen von Kraftfahrzeugen besteht das Problem, daß im Falle einer Kollision des betreffenden Kraftfahrzeuges keine wesentliche Deformation des Dachmoduls erfolgt, sondern die in das Dachmodul eingeleitete, kinetische Energie nahezu vollständig in die Fahrzeugkarosserie bzw. den Fahrzeugrohbau abgeleitet wird. Dies resultiert aus der im Vergleich zu üblichen Seriendachhäuten aus Stahl großen Bauteildicke und erhöhten Steifigkeit, die eine erwünschte Absorption von kinetischer Energie im Dachbereich des Kraftfahrzeuges nicht zulässt.

Aus der EP 0 756 982 A2 ist eine Konstruktion zur Absorption von im Kollisionsfall anfallender Energie bei einem oberen Abschnitt einer Fahrzeugkarosserie bekannt. Diese Konstruktion ist aus mehreren Blechen gebildet, welche Hohlräume bilden und verformbar sind, aber bei als Verbundbauteil ausgebildeten Kunststoff- Dachmodulen nicht einsetzbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug-Karosserieteil der einleitend genannten Gattung zu schaffen, bei dem im Kollisionsfall eingeleitete kinetische Energie absorbiert wird.

Diese Aufgabe ist durch die Merkmale nach dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 gelöst.

Der Kern der Erfindung liegt mithin darin, daß ein übliches Fahrzeug-Karosserieteil der einleitend beschriebenen Art durch die Ausbildung der Derformationszone derart modifiziert ist, daß im Kollisionsfall eine Stauchung, Faltung bzw. partielle Zerstörung des Karosserieteils erfolgen kann, was zu einer Absorption von bei der Kollision in das Karosserieteil eingeleiteter, kinetischer Energie führt.

Wenn das Karosserieteil nach der Erfindung als vorgefertigtes Dachmodul ausgebildet ist, ist dieses über eine Kleberaupe in einen Dachrahmen einer Fahrzeugkarosserie eingeklebt. Im Vergleich zu einem herkömmlichen Dachmodul ist dann im Kollisionsfall die Belastung der Kleberaupe reduziert und die Gefahr eines vollständigen Lösens des Dachmoduls aus dem Dachrahmen gemindert, denn durch die partielle Verformung des Dachmoduls wird in dem nahe der Deformationszone liegenden Bereichen der Kleberaupe die Klebverbindung zerstört und bleibt die Klebverbindung in den sonstigen Bereichen der Kleberaupe weitgehend unbeschädigt.

Das Dachmodul kann mit üblicher Ausstattung, wie beispielsweise einem Schiebedach, versehen sein. Ferner kann die Trägerschicht zur Ausbildung eines Dachhimmels an der dem Fahrzeuginnenraum zugewandten Seite des Dachmoduls mit einem textilen oder folienartigen Material beschichtet sein.

Der Begriff Deformationszone ist in seinem weitesten Sinne zu verstehen und umfaßt neben einem verformbaren Bereich unter anderem auch einen als Sollbruchstelle des Fahrzeug-Karosserieteils ausgebildeten Bereich.

Das Fahrzeug-Karosserieteil nach der Erfindung ist grundsätzlich für alle äußeren und inneren plattenförmigen Strukturen von Fahrzeugkarosserien geeignet, die als Verbundbauteil ausgeführt sind und zur Absorption von kinetischer Energie deformierbar ausgeführt sein sollen. Die bevorzugte Ausführungsform des Fahrzeug- Karosserieteils nach der Erfindung stellt jedoch ein vorgefertigtes Dachmodul dar, das in einen korrespondierend ausgebildeten Dachrahmen einer Fahrzeugkarosserie einsetzbar ist.

Die Außenhaut des Fahrzeug-Karosserieteil nach der Erfindung ist, wie beispielsweise bei einem Dachmodul üblich, aus einer Kunststoffolie aus beispielsweise ABS, ASA-PC, ASA oder PC oder auch aus Aluminium oder Stahl gefertigt und kann als tiefgezogener Vorformling ausgebildet sein. Der Träger ist aus einer ein- oder mehrlagigen Kunststoffkonstruktion gebildet, in die gegebenenfalls ein Distanzhalter eingebettet ist.

Ferner kann der Träger aus Polyurethanhartschaum bestehen, in den als Armierung Glasfasern oder dergleichen eingebettet sind und der nach einem Spritzverfahren auf die Innenseite der Außenhaut aufgebracht ist. Dies kann nach Spritzverfahren, beispielsweise einem sogenannten LFI(Long Fiber Injection)-Verfahren oder auch einem Spritzverfahren, bei dem eine Wabenstruktur und/oder eine Glasmatte zum Einsatz kommen, erfolgen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Fahrzeug-Karosserieteils nach der Erfindung ist die Deformationszone durch eine verringerte Wandstärke des Materialverbunds gebildet. Insbesondere kann die Wandstärke des Trägers verringert sein, und zwar beispielsweise derart, daß der Träger eine sich in Längs- oder in Querrichtung des Karosserieteils erstreckende Zone verringerter Wandstärke oder auch bereichsweise eine korrugierte bzw. gewellte Innenseite aufweist. Das Fahrzeug-Karosserieteil nach der Erfindung kann einen oder mehrere definierte Bereiche aufweisen, in denen der Träger mit einer korrugierten Innenseite ausgebildet ist und sich das Karosserieteil im Kollisionsfall ziehharmonikaartig deformieren läßt.

Um im Normalbetrieb des betreffenden Kraftfahrzeuges eine hinreichende Steifigkeit des Karosserieteils gewährleisten zu können, kann die Deformationszone mit einem Verstärkungsblech oder auch einem oder mehreren Verstärkungsblechstreifen überspannt sein. Das Verstärkungsblech, das beispielsweise als beschichtetes, sogenanntes KTL-Blech ausgebildet ist, kann direkt oder auch über Befestigungsklötze an den Materialverbund angeschäumt und/oder angeschraubt sein.

Nach einer alternativen Ausführungsform des Fahrzeug-Karosserieteils nach der Erfindung ist die Deformationszone durch eine verringerte Materialfestigkeit in dem betreffenden Bereich des nach einem LFI- Verfahren hergestellten Trägers gebildet. Dies kann bei einem Träger, der aus einem Polyurethan/Glasfaser- Gemisch besteht, dadurch erreicht werden, daß der Glasfaseranteil in der Deformationszone gegenüber den umliegenden Bereichen des Trägers verringert ist. So weist der Glasfaseranteil des Trägers im Bereich der Deformationszone beispielsweise zwischen 0 und 5% und außerhalb der Deformationszone etwa 50% auf.

Die Deformationszone kann quer und/oder längs zur Fahrzeugerstreckung ausgerichtet sein, so daß eine Absorption von im Kollisionsfall in das Fahrzeug- Karosserieteil eingeleiteter, kinetischer Energie in Längs- und Querrichtung des betreffenden Kraftfahrzeuges möglich ist.

Vier Ausführungsbeispiele eines Fahrzeug-Karosserieteils nach der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt. Es zeigt
Fig. 1 eine Teilansicht eines Personenkraftwagens mit einem Dachmodul;
Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein Dachmodul mit einer Deformationszone;
Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein Dachmodul mit einer Deformationszone und einem Verstärkungsblech;
Fig. 4 einen Längsschnitt durch das Dachmodul nach Fig. 3 im deformierten Zustand;
Fig. 5 eine Aufsicht auf die Unterseite einer alternativen Ausführungsform eines Dachmoduls;
Fig. 6 einen Längsschnitt durch eine Deformationszone des Dachmoduls nach Fig. 5 entlang der Linie VI-VI in Fig. 5; und
Fig. 7 eine Aufsicht auf die Unterseite einer weiteren Ausführungsform eines Dachmoduls.
In Fig. 1 ist ein als Personenkraftwagen ausgebildetes Kraftfahrzeug 10 dargestellt, dessen Karosserie einen Dachrahmen 12 aufweist, in den ein erfindungsgemäß ausgebildetes und vormontiertes Dachmodul 14 einsetzbar ist, das einen Fahrzeuginnenraum überdeckt. Die Verbindung zwischen dem Dachmodul 14 und dem Dachrahmen 12 erfolgt über eine hier nicht näher dargestellte, umlaufende Kleberaupe.
In Fig. 2 ist ein Längsschnitt durch das in Fig. 1 dargestellte Dachmodul 14 gezeigt, das an seiner außenliegenden, d. h. dem Fahrzeuginnenraum abgewandten Seite eine Außenhaut 16 aufweist, die beispielsweise aus ASA-PC gefertigt ist und eine Dicke zwischen 0,2 mm und 2,0 mm aufweist. An der Innenseite der als Tiefziehteil ausgebildeten Außenhaut 16 ist diese mit einem als Schicht ausgebildeten Träger 18 hinterfüttert, der eine Dicke von etwa 6 mm aufweist und aus Polyurethan mit einer Armierung aus Glasfasern besteht. Der Anteil an Glasfasern in dem Träger 18 beträgt etwa 50%.
Der Träger 18 hat eine als Vertiefung ausgebildete Deformationszone 20, die sich in Querrichtung des Kraftfahrzeuges 10 erstreckt und eine Faltung des Dachmoduls 14 in Längsrichtung zuläßt. Der Träger 18 ist also im Bereich der Deformationszone 20 mit einer verringerten Wandstärke versehen.
In Fig. 3 und Fig. 4 ist eine alternative Ausführungsform eines Dachmoduls 22 dargestellt, dessen Aufbau im wesentlichen demjenigen des Dachmoduls nach Fig. 2 entspricht, sich von diesem aber dadurch unterscheidet, daß die als Vertiefung des Trägers 18 ausgebildete Deformationszone 20 von mehreren, beispielsweise drei parallel angeordneten Verstärkungsblechstreifen 24 einer Breite von etwa 30 mm und einer Dicke von etwa 2 mm überspannt ist, die über angeschäumte Befestigungsklötze 26 an dem Träger 18 befestigt sind. Die Verstärkungsblechtstreifen 24, die zur Versteifung des Dachmoduls 22 im Normalbetrieb des betreffenden Kraftfahrzeuges dienen und mit den Befestigungsklötzen 26 verschraubt sind, sind ebenfalls in Längsrichtung des Kraftfahrzeuges faltbar, wie Fig. 4 zu entnehmen ist. Der Übersichtlichkeit halber ist in Fig. 4 die Außenhaut 16 nicht dargestellt.
In Fig. 5 und Fig. 6 ist eine weitere Ausführungsform eines Dachmoduls 28 dargestellt, welches ebenfalls aus einem aus einer Außenhaut 16 und einer aus einem Glasfaser/Polyurethan-Gemisch bestehenden Trägerschicht 18 aufgebaut ist. Die Trägerschicht weist an der Unterseite einen rechteckigen Bereich 30 auf, der deformierbar ist. Der deformierbare Bereich 30 ist in Längsrichtung und in Querrichtung des Dachmoduls 28 jeweils mit einer Korrugation 32 bzw. 34 versehen. Die beiden rechtwinklig zueinander verlaufenden Korrugationen 32 und 34 ermöglichen eine Deformation des Dachmoduls 28 in dem Deformationsbereich 30 in Längsrichtung und in Querrichtung und folglich eine Absorption von bei einer Kollision in das Dachmodul 28 eingeleiteter, kinetischer Energie.
In Fig. 7 ist eine weitere Ausführungsform eines Dachmoduls 36 dargestellt, welches mit sich in Querrichtung erstreckenden Deformationszonen 38 ausgebildet ist, die in einen Träger 40 eingebettet sind, der an der Innenseite einer in Fig. 7 nicht sichtbaren Außenhaut angeordnet ist.
Der als Schicht ausgebildete Träger 40 ist aus einem Glasfaser/Polyurethan-Gemisch gefertigt und hat außerhalb der Deformationszonen 38 einen Glasfaseranteil von etwa 50%. Die Deformationszonen 38 sind ebenfalls aus einem Polyurethan/Glasfaser-Gemisch gefertigt, haben jedoch nur einen Glasfaseranteil von ungefähr 3%, so daß der Träger 40 im Bereich der Deformationszonen 38 im Vergleich zu den verbleibenden Bereichen des Trägers 40 in seiner Festigkeit geschwächt ist und eine definierte Deformation des Dachmoduls 36 im Kollisionsfall möglich ist.
Bei dem in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Deformationszonen 38 in Querrichtung des Dachmoduls 36. Es ist jedoch auch denkbar, daß sich Deformationszonen mit einem gegenüber dem sonstigen Werkstoff des Trägers verringerten Glasfaseranteil in Längsrichtung eines Dachmoduls oder auch in Längs- und Querrichtung eines Dachmoduls erstrecken. Bezugszeichen 10 Kraftfahrzeug
12 Dachrahmen
14 Dachmodul
16 Außenhaut
18 Träger
20 Deformationszone
22 Dachmodul
24 Verstärkungsblechstreifen
26 Befestigungsklötze
28 Dachmodul
30 Deformationsbereich
32 Korrugation
34 Korrugation
36 Dachmodul
38 Deformationszone
40 Träger

Claims

1. Fahrzeug-Karosserieteil, insbesondere Fahrzeugdach, umfassend einen Materialverbund mit einer Außenhaut (16) und einem als Schicht ausgebildeten Träger (18, 40), auf dem die Außenhaut (16) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Materialverbund zur Absorption von kinetischer Energie mit mindestens einer Deformationszone (20, 30, 38) versehen ist.

2. Fahrzeug-Karosserieteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Deformationszone (20, 30) durch eine verringerte Wandstärke des Materialverbunds gebildet ist.

3. Fahrzeug-Karosserieteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Deformationszone (20) mit einem Verstärkungsblech oder einem oder mehreren Verstärkungsblechstreifen (24) überspannt ist.

4. Fahrzeug-Karosserieteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsblech (24), vorzugsweise über Befestigungsklötze (26), an dem Träger (18) angeschäumt und/oder angeschraubt ist.

5. Fahrzeug-Karosserieteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Deformationszone (38) durch eine verringerte Materialfestigkeit gebildet ist.

6. Fahrzeug-Karosserieteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die verringerte Materialfestigkeit durch einen verringerten Glasfaseranteil in der Deformationszone (38) des Trägers (40) gebildet ist.

7. Fahrzeug-Karosserieteil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Glasfaseranteil des Trägers (40) im Bereich der Deformationszone (38) zwischen 0 und 5% und außerhalb der Deformationszone (38) etwa 50% beträgt.

8. Fahrzeug-Karosserieteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Deformationszone (20, 32, 38) quer zur Fahrzeugerstreckung ausgerichtet ist.

9. Fahrzeug-Karosserieteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Deformationszone (34) längs zur Fahrzeugerstreckung ausgerichtet ist.