DE102006002935A1 - Schutzzelle zur Aufrüstung eines Kraftfahrzeugs sowie Herstellungsverfahren dafür - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schutzzelle zur Aufrüstung eines eine Kraftfahrzeugkarosserie aufweisenden Kraftfahrzeugs mit einer Panzerung, im Wesentlichen bestehend aus innenseitig an der Kraftfahrzeugkarosserie angebrachten Stahlplatten ggf. mit eingefügtem Panzerglas, wobei die Schutzzelle (1) aus mehreren an das aufzurüstende Kraftfahrzeug angepassten Zellenteilen (10) besteht, wobei die Zellenteile (10) miteinander und/oder mit der Kraftfahrzeugkarosserie verschraubt und/oder verspannt sind. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Zellenteilen zum Erstellen einer erfindungsgemäßen Schutzzelle mit den Schritten: Erstellen eines Einzelmusters für jedes Zellenteil, Abformen einer Negativform für jedes Zellenteil und Aufbauen des zu erstellenden Zellenteils auf der Negativform ggf. durch Verschweißen mehrerer Stahlplattenelemente.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Schutzzelle zur Aufrüstung eines Kraftfahrzeugs mit einer Panzerung im wesentlichen bestehend aus innenseitig an der Kraftfahrzeugkarosserie angebrachten Stahlplatten ggf. mit eingefügtem Panzerglas sowie ein Herstellungsverfahren dafür.
• Die Ausstattung eines herkömmlichen Kraftfahrzeug mit einer innenseitig an der Kraffahrzeugkarosserie angebrachten Schutzzelle ist bekannt. Einige Spezialfirmen fertigen derartige Sonderschutzfahrzeuge, wie beispielsweise Geldtransporter, Geländewagen, z.B. für humanitäre Einsätze in Krisengebieten, und Staatslimousinen. Bei derartigen Sonderschutzfahrzeugen wird die zusätzliche aus Stahlplatten gebildete Bepanzerung innenseitig in die freigelegte, serienmäßige Kraftfahrzeugkarosserie eingeschweißt. Um dabei ein Verziehen der Kraftfahrzeugkarosserie zu vermeiden, ist eine aufwändige Einspannung in einer Lehre erforderlich. Ferner ist nachteilig, dass die bekannten Sonderschutzfahrzeuge keinen ausreichenden Schutz gegen Sprengstoffangriffe, Splitterbomben und besonders schlagkräftige Scharfschützenmunition bieten.
• Bei der heutigen Bedrohungslage fordert der Markt jedoch eine Panzerung, die Explosionssplitterschutz und Sprengschutz gewährleistet. Ferner sollte die Panzerung mit geringem Montageaufwand, ggf. auch unter einfachsten Bedingungen vor Ort, eingebaut werden können.
• Daher ist es Aufgabe der Erfindung, eine Schutzzelle zur Aufrüstung eines Kraftfahrzeugs mit einer Panzerung anzugeben, die leicht montiert werden kann und auch eine Schutzfunktion vor Besprengung leisten kann.
• Gelöst wird diese Aufgabe mit einer Schutzzelle gemäß Anspruch 1.
• Dadurch, dass die Schutzzelle aus mehreren an das aufzurüstende Kraftfahrzeug angepassten Zellenteilen besteht, wobei die Zellenteile miteinander und/oder mit der Kraftfahrzeugkarosserie verschraubt und/oder verspannt sind, können die Zellenteile innenseitig in die freigelegte Kraftfahrzeugkarosserie eingesetzt miteinander und/oder mit der Kraftfahrzeugkarosserie verschraubt und/oder verspannt werden. Für eine Fixierung der Zellenteile reichen wenige Schraubverbindungen mit der Kraftfahrzeugkarosserie aus. Durch das Zusammenfügen der Zellenteile zu einer in sich geschlossenen Schutzzelle für das Kraftfahrzeug wird ferner eine Eigenstabilität der Schutzzelle erzeugt. Bei der Montage der Schutzzelle bestehend aus den Zellenteilen in der Kraftfahrzeugkarosserie ist eine aufwendige Aufnahme der Kraftfahrzeugkarosserie in einer Lehre nicht erforderlich, da auf thermisch beanspruchende Fügetechniken, wie Schweißen, beim Einbau vollständig verzichtet wird. Die Schutzzelle ist somit quasi in Art einer „Puzzlepanzerung" aufgebaut.
• Wenn aneinandergrenzende Zellenteile eine Überlappung zueinander zur Bildung einer Fugenpanzerung aufweisen, bevorzugt mit zueinander gerichteten mindestens rechtwinklig ausgebildeten Abkantungen, wird vermieden, dass an aneinandergrenzenden Zellenteilen Geschosse, Splitter oder dergleichen in den Innenraum durchdringen können. Diese Ausgestaltung ist insbesondere an öffenbaren Bauteilen der Schutzzelle, beispielsweise den Kraftfahrzeugtüren vorzusehen.
• Bevorzugt weisen die Zellenteile eine flache Form und/oder eine Raumform auf. Mit derartigen Zellenteilen kann der Innenraum eines Kraftfahrzeug ähnlich eines räumlichen Puzzles ausgekleidet werden.
• Dadurch, dass die einzelnen Zellenteile durch die serienmäßigen Tür- und/oder Heckklappenöffnungen des auszurüstenden Kraftfahrzeugs in den Innenraum zur Einbauposition im Fahrzeug einführbar sind, können die Zellenteile ohne Beeinträchtigung der Grundstruktur der Kraftfahrzeugkarosserie durch Aufschneiden oder dergleichen in der Karosserie montiert werden.
• Vorteilhaft sind je nach auszurüstendem Fahrzeug 12 bis 50, bevorzugt 18 bis 40, Zellenteile vorgesehen, womit einerseits eine einfache Handhabung der Zellenteile und andererseits ein überschaubarer Montageaufwand erreicht wird. Insbesondere weist die Schutzzelle auf je ein Zellenteil für die Frontschürze, den oberen Motorbereich, ein Frontaußenteil, ein Frontinnenteil, die Frontscheibe, ein Teil für den Fahrzeugtunnelbereich, ein Dachteil, ein Hecktürteil, ein Heckrahmenteil, das Hecktürglas, den mittleren Bodenbereich und den Heckbodenbereich sowie je zwei paarweise Zellenteile für den Innenkotflügel links und rechts, den Batterieschutz links und rechts, die A-Säule links und rechts, die B-Säule links und rechts, Seitenteile links und rechts, Vordertüren links und rechts, Türglas vorn links und rechts, die Hintertüren links und rechts, Türglas hinten links und rechts, den Schweller vorne links und rechts, den Schweller hinten links und rechts. Die Zellenteile passen wie „Puzzle"-teile aneinander und in die Kraftfahrzeugkarosserie hinein, so dass die Schutzzelle quasi als selbstlehrendes System auch von einfachen Arbeitskräften in das auszurüstende Kraftfahrzeug eingebaut werden kann. Durch die einfache Fügetechnik durch miteinander und mit der Fahrzeugkarosserie zu verschraubende Zellenteile sind Werkzeugkosten und Montagezeit gering.
• Wenn jedes Zellenteil im wesentlichen aus einer Stahlplatte oder einer aus mehreren Stahlplattenelementen in Raumform zusammengeschweißten Stahlplattenraumform, insbesondere für den Fahrzeugfußraum, besteht, wobei innenseitig der Stahloberfläche wenigstens eine Fasergewebe oder -platte aufgefügt, insbesondere auflaminiert ist, ist eine hohe Festigkeit der Schutzzelle gegen Durchschüsse und Splitterbeschuss gewährleistet. Insbesondere das aufgefügte Fasergewebe liefert einen zusätzlichen Durchschussschutz, so dass die Stahlplattenstärke und damit das für die Schutzzelle einzubringende Gewicht handhabbar bleibt.
• Dadurch, dass das Zellenteil für die Bodengruppe aus Fasergewebe gebildet ist und nur abschnittsweise mit einer oder mehreren Stahlplatten ausgestattet ist und insbesondere im Bereich der Kraftfahrzeugsitze keine Stahlplatte aufweist, kann auch die Bodengruppe trotz ihrer ausgeprägten dreidimensionalen Form mit einer Panzerung ausgestattet werden. Damit dürfte auch eine Besprengung unter dem Unterboden des Kraftfahrzeugs, wie sie bei der heutigen Bedrohungslage auf Grund von Terrorakten und/oder Landminen häufig vorkommt, eine ausreichende Absicherung bilden.
• Wenn innenseitig der Stahloberfläche oder der Fasergewebeoberfläche eine Beschichtung aus Keramik aufgebracht, insbesondere aufgedampft ist, wird ein ergänzender Schutz gegen Durchdringung von Projektilen und/oder Splittern durch die Panzerung oder Splitterablösungen aus der Panzerung bereitgestellt. Dabei hat sich herausgestellt, dass eine Beschichtung aus Keramik überraschenderweise eine erhebliche Sicherheitsverbesserung liefert.
• Dadurch, dass die Schutzzelle tragender oder mittragender Bestandteil des auszurüstenden Kraftfahrzeugs ist und sich wenigstens an den Radaufhängungen des Kraftfahrzeugs aufstützt, wird die Steifigkeit des Kraftfahrzeugs trotz der erheblichen zusätzlichen Last durch die schwere, in der Kraftfahrzeugkarosserie innenseitig eingefügte Schutzzelle erhalten und die Belastung auf die Kraftfahrzeugräder übertragen. Vorteilhaft ist dabei, dass zwischen den Radaufhängungen (Federbeindomen) wenigstens einer Achse des Kraftfahrzeugs eine Domstrebe verspannt ist.
• Wenn Zellenteile für die vorderen Innenkotflügel mit einer Stützlasche vorgesehen sind, die sich auf den Federbeindomen abstützt, wird auch der zwischen den beiden vorderen Innenkotflügeln angeordnete Kraftfahrzeugmotor ergänzend geschützt, so dass ein gezieltes Ausschalten des Antriebs des Kraftfahrzeugs erschwert wird.
• Um eine hohe Festigkeit und Gesamtsteifigkeit der Schutzzelle zum Schutz vor Besprengung sowie der Stahlplatten vor Beschuss sicher stellen zu können, bestehen die aus Stahlplatten gebildeten Zellenteile aus einem beschusssicheren, hochfesten Stahl. Wenn die Zellenteile aus Glas ein mehrschichtiges Panzerglas mit mindestens einer zwischengefügten Folienschicht sind, wird auch eine hohe Sicherheit vor Beschuss und Besprengung im Bereich der Fenster bereitgestellt. Bevorzugt handelt es sich um ein 7-lagiges Panzerglas.
• Wenn das Fasergewebe aus Aramidfasern und/oder Kohlenstofffasern gebildet ist, wird eine ideale innenseitige Ergänzung des Schutzes der Stahlplatten erreicht. Beispielsweise kann 5-lagiges Aramidfasergewebe, ggf. auch doppelt gelegt, verwendet werden. Zusätzlich kann das Fasergewebe als Laminat mit einer Matrix bildenden Bindemasse ausgestattet sein.
• Mit den Schritten Erstellen eines Einzelmusters für jedes Zellenteil, Abformen einer Negativform für jedes Zellenteil und Aufbauen des zu erstellenden Zellenteils auf der Negativform ggf. durch Verschweißen mehrerer Stahlplattenelemente, können die einzelnen Zellenteile passgenau hergestellt werden. Zur Steigerung des Schutzes wird ein Faserlaminat auf der Innenseite des Zellenteils aufgebracht. Eine weitere Verbesserung wird dadurch erreicht, dass auf dem Faserlaminat eine Keramikbeschichtung aufgebracht wird.
• Die so hergestellten Zellenteile können dann in Krisengebiete etc. versendet und dort vor Ort von einfachen Arbeitskräften in das auszurüstende Fahrzeug eingebaut werden.
• Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel anhand der beiliegenden Zeichnungen detailliert beschrieben.
• Darin zeigt:
• 1 ein mit erfindungsgemäßen Zellenteilen ausgerüstetes Kraftfahrzeug in Seitenansicht,
• 2 das in 1 dargestellte Fahrzeug in Frontansicht,
• 3 das in 1 dargestellte Fahrzeug in Rückansicht und
• 4 das in 1 dargestellte Fahrzeug in Draufsicht.
• In 1 ist ein Kraftfahrzeug in seinen Umrisslinien in Seitenansicht dargestellt. Beispielhaft handelt es sich um einen Toyota Landcruiser, der für derartige Einsatzzwecke, beispielsweise für die Vereinten Nationen oder für humanitäre Einrichtungen häufig verwendet wird. Das Fahrzeug besitzt vier Türen und eine Heckklappe.
• Das Fahrzeug ist mit einer innenliegenden Schutzzelle 1 aufgerüstet. Dabei besteht die Schutzzelle 1 im dargestellten Ausführungsbeispiel aus 34 Zellenteilen 10, die für den jeweiliegen Einbauort vorgeformt ausgebildet sind. Die Zellenteile 10 werden innenseitig in von der sonst üblichen Verkleidung freigelegten Karosserie an relativ wenigen Befestigungspunkten verschraubt. Darüber hinaus werden aneinandergrenzende Zellenteile 10 miteinander verschraubt, so dass die aus den Zellenteilen 10 zusammengesetzte gesamte Schutzzelle 1 ein in sich tragendes Gefüge ergibt. Die Schutzzelle 1 ist dabei so ausgestaltet, dass sich das erhebliche Mehrgewicht durch die aus Stahlplatten und Panzerglas gebildeten Zellenteile 10 insbesondere an den Radaufhängungen des Kraftfahrzeugs aufstützt und somit die Mehrlast direkt auf das Fahrwerk ableitet. Das Fahrwerk wird in üblicherweise durch stärkere Federn etc. auf die Mehrlast eingestellt.
• Im in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Schutzzelle 1 in nachfolgender Tabelle aufgelistete Zellenteile auf. Zur Unterscheidung der verschiedenen Zellenteile weisen diese eine jeweils andere Schraffur auf. Die Tabelle nennt in der ersten Spalte das Bezugszeichen des Bauteils und in der zweiten Spalte die Bezeichnung des Bauteils. Paarweise vorkommende Bauteile haben das gleiche Bezugszeichen und die gleiche Schraffur.
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• In der Frontansicht des Kraftfahrzeuges in 2 ist ein Zellenteil Frontschürze 11, ein Zellenteil für den oberen Motorbereich 13 sowie paarweise Zellenteile für den Batterieschutz links/rechts 14 dargestellt. In der Draufsicht in 4 sind darüber hinaus Innenkotflügel links/rechts 12 des Motorraums wiedergegeben.
• Wie weiter insbesondere aus den 1 und 4 ersichtlich, ist der Fahrgastraum in der Schutzzelle 1 gebildet durch die beiden links und rechts angeordneten A-Säulen 19 mit zwischenliegender Frontscheibe 16 aus Panzerglas mit zugehörigen Zellenteilen Front innen 17 und Front außen 15, dem Dach 20, den beidseitigen B-Säulen 21 und den beidseitigen Seitenteilen 22. Ferner schließen den Fahrgastraum öffenbare Türen, nämlich die Vordertüren 13 mit Türglas 14 und die hinteren Türen 15 mit Türglas 16 sowie unterhalb der Türen angeordnete Schweller, nämlich Schweller vorne links/rechts 27 und Schweller hinten links/rechts 28 ab. Weiter ist der Fahrgastraum einschließlich eines Gepäckabteils hinten abgeschlossen mit einem Heckrahmen 29, in den eine öffenbare Hecktür 30 mit Hecktürglas 31 eingesetzt ist. Die Unterseite des Fahrzeugs ist mit einem Zellenteil aus Fasergewebe in zwei Abschnitten belegt, nämlich Bodenschutz Heck 32 und Splitterschutz Bodenbereich 33, der den Fußraum und den Kraftfahrzeugboden ausfüllt.
• Die puzzleartig aufgebaute Panzerung in Form der aus Zellenteilen 10 gebildeten Schutzzelle 1 erlaubt ein Einbau in vorhandene Fahrzeuge ohne aufwendige technische Hilfsgeräte, insbesondere ohne Lehren, da beim Einbau vollständig auf Schweißarbeiten verzichtet wird. Durch die relativ geringe Zahl von Zellenteilen, etwa 20 bis 40 Stück, sowie das puzzleartig zusammenpassende System ist die Montage auch von einfachen Arbeitskräften durchführbar. Das System ist quasi selbstlehrend, da das jeweilige Zellenteil nur an der vorgesehenen Stelle montierbar ist. Zur Montage der Schutzzelle sind nur einfache Werkzeuge erforderlich, womit die Werkzeugkosten gering sind. Entsprechend ist eine Montage auch an den entlegendsten Stellen der Erde denkbar.
• Die Zellenteile selbst können in hoher Fertigungsqualität von einem oder mehreren Fachbetrieben mit der erforderlichen Maßhaltigkeit und somit Passgenauigkeit hergestellt werden und als Nachrüstsatz in die Krisengebiete der Welt geschickt werden.

Claims (20)

1. Schutzzelle zur Aufrüstung eines eine Kraftfahrzeugkarosserie aufweisenden Kraftfahrzeugs mit einer Panzerung im wesentlichen bestehend aus innenseitig an der Kraftfahrzeugkarosserie angebrachten Stahlplatten ggf. mit eingefügtem Panzerglas, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzzelle (1) aus mehreren an das aufzurüstende Kraftfahrzeug angepassten Zellenteilen (10) besteht, wobei die Zellenteile (10) miteinander und/oder mit der Kraftfahrzeugkarosserie verschraubt und/oder verspannt sind.
2. Schutzzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aneinandergrenzende Zellenteile (10) eine Überlappung zueinander zur Bildung einer Fugenpanzerung aufweisen, bevorzugt mit zueinander gerichteten mindestens rechtwinklig ausgebildeten Abkantungen.
3. Schutzzelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellenteile (10) eine flache Form und/oder eine Raumform aufweisen.
4. Schutzzelle nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Zellenteile (10) durch die serienmäßigen Tür- und/oder Heckklappenöffnungen des auszurüstenden Kraftfahrzeugs in den Innenraum zur Einbauposition im Fahrzeug einführbar sind.
5. Schutzzelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass je nach auszurüstendem Fahrzeug 12 bis 50, bevorzugt 18 bis 40, Zellenteile (10) vorgesehen sind.
6. Schutzzelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass je ein Zellenteil (10) für die Frontschürze (11), den oberen Motorbereich (13), ein Frontaußenteil (15), ein Frontinnenteil (16), die Frontscheibe (17), ein Teil für den Fahrzeugtunnelbereich (18), ein Dachteil (20), ein Hecktürteil (30), ein Heckrahmenteil (29), das Hecktürglas (31), den mittleren Bodenbereich (33) und den Heckbodenbereich (32) sowie je zwei paarweise Zellenteile (10) für den Innenkotflügel (12) links und rechts, den Batterieschutz (14) links und rechts, die A-Säule (19) links und rechts, die B-Säule (21) links und rechts, Seitenteile (22) links und rechts, Vordertüren (23) links und rechts, Türglas vorn (24) links und rechts, die Hintertüren (25) links und rechts, Türglas hinten (26) links und rechts, den Schweller vorne (27) links und rechts, den Schweller hinten (28) links und rechts vorgesehen sind.
7. Schutzzelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Zellenteil (10) im wesentlichen aus einer Stahlplatte oder einer aus mehreren Stahlplattenelementen in Raumform zusammengeschweißten Stahlplattenraumform besteht.
8. Schutzzelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innenseitig der Stahloberfläche wenigstens eine Lage eines Fasergewebes, bevorzugt mindestens 5 Lagen, aufgefügt, insbesondere auflaminiert, sind.
9. Schutzzelle nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellenteile für die Bodengruppe (32, 33) aus Fasergewebe gebildet und nur abschnittsweise mit einer oder mehreren Stahlplatten ausgestattet sind und insbesondere im Bereich der Kraftfahrzeugsitze keine Stahlplatte aufweisen.
10. Schutzzelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innenseitig der Stahloberfläche oder der Fasergewebeoberfläche eine Beschichtung aus Keramik aufgebracht, insbesondere aufgedampft ist.
11. Schutzzelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzzelle (1) tragender oder mittragender Bestandteil des auszurüstenden Kraftfahrzeugs ist und sich wenigstens an den Radaufhängungen des Kraftfahrzeugs aufstützt.
12. Schutzzelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Radaufhängungen (Federbeindomen) wenigstens einer Achse des Kraftfahrzeugs eine Domstrebe verspannt ist.
13. Schutzzelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Zellenteile für die vorderen Innenkotflügel (12) vorgesehen sind mit einer Stützlasche, die sich auf den Federbeindomen abstützt.
14. Schutzzelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aus Stahlplatten gebildeten Zellenteile (10) aus einem beschusssicheren, hochfesten Stahl bestehen.
15. Schutzzelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellenteile aus Glas (16, 24, 26, 31) ein mehrschichtiges Panzerglas mit mindestens einer zwischengefügten Folienschicht sind.
16. Schutzzelle nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Fasergewebe aus Aramidfasern und/oder Kohlenstofffasern gebildet ist.
17. Schutzzelle nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Fasergewebe als Laminat mit einer Matrix bildenden Bindemasse ausgestattet ist.
18. Verfahren zur Herstellung von Zellteilen zum Erstellen einer Schutzzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 16, mit den Schritten: – Erstellen eines Einzelmusters für jedes Zellenteil; – Abformen einer Negativform für jedes Zellenteil; und – Aufbauen des zu erstellenden Zellenteils auf der Negativform ggf. durch Verschweißen mehrerer Stahlplattenelemente.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein Faserlaminat auf der Innenseite des Zellenteils aufgebracht wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Faserlaminat eine Keramikbeschichtung aufgebracht wird.