DE4213817C2 - Aufprallschutz für eine Fahrzeugtür - Google Patents

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.