DE3131778A1

DE3131778A1 - Verfahren zur herstellung eines energieabsorbierenden bauteils fuer fahrzeuge

Info

Publication number: DE3131778A1
Application number: DE19813131778
Authority: DE
Inventors: Friedrich Christian Farnham Surrey Math
Original assignee: BP PLC
Current assignee: BP PLC
Priority date: 1980-08-15
Filing date: 1981-08-12
Publication date: 1982-06-24
Also published as: SE435351B; JPS6360702B2; US4376669A; JPS5759712A; SE8104831L

Description

O i O I / /O

VON KREISLER SCHGiSrWALb^ ^!SfrÖLd- Fu£s VON KREISLER KELLER SELTING WERNER

PATENTANWÄLTE

The British Petroleum Dr.-Ing. von Kreislert 1973

Company Limited Dr.-Ing. K. Schönwald, Köln

Britannic House, Moor Lane, Dr.-Ing. K. W. Eishold, Bad Soden

London EC2Y 9BU, Dr. J. F. Fues, Köln

Encrland Dipl.-Chem. Alek von Kreisler, Köln

^y Dipl.-Chem. Carola Keller, Köln

Dipl.-lng. G. Selting, Köln Dr. H.-K. Werner, Köln

DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF

D-5000 KÖLN 1

11. August 1981

Sg-fz

Verfahren zur Herstellung eines energieabsorbierenden Bauteils für Fahrzeuge

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines energieabsorbierenden Bauteils für Fahrzeuge.

Die Gesetzgebungen mehrerer Länder fordern von den Kraftfahrzeughersteilem Maßnahmen, die sicherstellen, daß die Fahrzeugtüren verstärkt sind, um einen erhöhten Schutz der Insassen gegen seitlichen Aufprall, z.B. eines anderen Fahrzeugs, zu gewährleisten. Diese Gesetzgebung betrifft auch Fahrzeuge, die aus anderen Ländern in die genannten Länder importiert werden.

Die gegenwärtige Praxis besteht darin, energieabsorbierende Tafeln aus gepreßtem Stahl herzustellen und diese Tafeln in das Türinnere einzuschweißen. Derartige Stahltafeln erhöhen beträchtlich das Fahrzeuggewicht. Dies ist insbesondere in solchen Zeiten nachteilig, in denen die Kraftfahrzeughersteller bestrebt sind, das Fahrzeuggewicht aus Gründen der Energieersparnis gering zu halten.

Tetefon: (0221) 131041 · Telex: 8882307 dopa d · Telegramm: Doinpotenl Köln

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines energieabsorbierenden Bauteils für Fahrzeuge anzugeben, mit dem sich derartige Bauteile leichtgewichtiger herstellen lassen aj-s herkömmliche Strukturen und dennoch vergleichbare oder sogar bessere Energieabsorbtionseigenschaften aufweisen.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind erfindungsgemäß die folgenden Merkmale vorgesehen:

a) Wickeln eines kontinuierlichen harzgetränken Faserstranges um eine Anzahl von Befestigungsstellen an den einander entgegengesetzten Seiten eines Spannrahmens zur Bildung einer Lage paralleler Strangteile,

b) Verschieben und Spannen der Strangteile mittels erster Querstäbe, die im wesentlichen rechtwinklig zu den Strangteilen verlegt werden,

c) Wickeln einer zweiten Lage paralleler Strangteile zwischen den Befestigungsstellen über die ersten Querstäbe,

d) Verschieben der Strangteile der zweiten Lage mittels zweiter Querstäbe, die parallel zwischen die ersten Querstäbe gelegt werden,

e) Aufbringen einer dritten Lage von Strangteilen über den ersten und den zweiten Querstäben zwischen den Befestigungsstellen und

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f) Aushärten der Struktur.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist der Spannrahmen nach dem Aushärten des Harzes von der energieabsorbierenden Struktur abnehmbar. Die Befestigungselemente verbleiben dabei vorzugsweise an der energieabsorbierenden Struktur,um anschließend zu deren Befestigung am Fahrzeug, beispielsweise im Innern einer Fahrzeugtür, zu dienen.

Die Gitter- bzw. Linienstruktur ist vorzugsweise relativ dünn, so daß sie in einem Automobil beispielsweise zwischen der Außenhaut der Tür und dem Fensterhebermechanismus angeordnet werden kann.

Geeignete Materialien für die Herstellung der oben beschriebenen Struktur sind Glasfasern oder Textilmaterial, Rovings oder Stränge, die mit organischen oder chemischen Bindemitteln getränkt bzw. befeuchtet sind, wie Lacken, plastischen Materialien, Polythenen, Epoxiharz, Uretanen, Wasserglas gemischt mit Bindemitteln, Magnesiumoxychlorid, Polyesterharzen.und anderen Arten von Kunststoffen.

Die Erfindung umfaßt ferner alle energieabsorbierenden Strukturen, soweit sie nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt sind' und schließlich auch eine Fahrzeugtür, die mit einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten energieabsorbierenden Struktur ausgestattet ist.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 eine Explosionsdarstellung eines Spannrahmens zum Wickeln der energieabsorbierenden

Struktur,

Figur 2 a,b und c drei Stadien des Wickelprozesses für die Herstellung der Struktur auf dem Spannrahmen, und

Figur 3 eine perspektivische Ansicht der hergestellten Struktur nach Entfernen des Spannrahmens .

Der Spannrahmen weist eine rechteckige Basisplatte 1 aus Holz auf, auf der vier abnehmbare Leisten oder Blöcke 2,3,4,5 jeweils in der Nähe der Ränder der Basisplatte 1 angeordnet sind.Die beiden einander gegenüberliegenden, längs der Schmalseiten der Basisplatte 1 angeordneten Leisten 2 und 3 sind mit jeweils vier Schrauben oder Bolzen 6,7 an der Basisplatte befestigt.

Die Schrauben 6,7 tragen zwei Unterlegscheiben 8,9, die durch eine Hülse als Abstandhalter 10 voneinander getrennt sind. Die beiden längs der Längsseiten der Basisplatte angeordneten Leisten 4,5 sind an der Basisplatte 1 fest angebracht. Sie weisen über ihre Länge verteilt fünf Querschlitze 11 auf, die jeweils parallel zu den Schmalseiten der Basisplatte 1 verlaufen. In jeweils zwei Schlitze 11 wird einer von insgesamt fünf aus Holz bestehenden Querstäben 12 eingesetzt. Die Querstäbe 12 sind so bemessen, daß sie bündig mit den Oberseiten der Leisten 4,5 abschließen, wenn sie in die Schlitze eingelegt sind. Die Querstäbe 12 können durch Deckleisten 13,14, die über die längslaufenden Leisten 4,5 gelegt

werden, in die Schlitze eingedrückt und dort verriegelt werden. Die Befestigung der Deckleisten 13,14 erfolgt mittels Schrauben 15,16, die durch die Basisplatte 1, die längslaufenden Leisten 4,5 -und die Deckleisten 13,14 hindurchgesteckt werden.

Bei der Benutzung des -Spannrahmens werden an der Basisplatte 1 die querlaufenden Leisten 2,3 und die längslaufenden Leisten 4,5 befestigt. Die längslaufenden Leisten 4,5 werden mit Schrauben 15 und Muttern 16 und die querlaufenden Leisten 2,3 mit Schrauben 6, Muttern 7 und durch Abstandhalter 10 voneinander getrennte Unterlegscheiben 8, 9 festgehalten.

Der kontinuierlich durchgehende harzgetränke Faserstrang wurde hergestellt, indem vier durchgehende Glasfaserbündel gemeinsam durch ein Bad aus Polyesterharz geleitet werden und dann .eine (nicht dargestellte) Lochplatte durchlaufen, um einen annähernd 0 gleichmäßigen Strangdurchmesser zu erhalten. Als Glasfaserrovings wurden solche der Marke Vetrotex (EC 14,2400 Tex) hergestellt von St. Gobain Industries benutzt. Jedes Faserbündel enthielt etwa 208 Fasern mit einem Durchmesser von etwa 10 Mikron.

Als Polyesterharz wurde Cellobond A 2785 CV (von BP.Chemicals Limited) mit einem Katalysator und einem

Beschleuniger benutzt. Die Abstimmungen wurden so gewählt, daß zwar eine leichte Befeuchtung der Fasern auftrat, jedoch mit hinreichender Feuchtigkeit,um die Weglauftendenz zu reduzieren.

In den verschiedenen Darstellungen der Figur 2 sind die Stadien des Wickelprozesses dargestellt. Im ersten Stadium wird der durchgehende harzgetränke Faserstrang 17 um einen Abstandhalter 10 der querlaufenden Leiste 2 des Spannrahmens gewickelt und dann zu dem entsprechenden Abstandhalter der gegenüberliegenden Spannleiste 3 geführt. Das Wickeln wird so oft wiederholt, bis ein gewünschter oder vorbestimmter Durchmesser des Faserstrangs erreicht ist. Es können auch in bestimmte Bereiche selektiv mehr oder weniger Fasern eingebracht werden, um Regionon mit unterschiedlichen Festigkeiten zu erhalten. Das Fasermaterial 17 wird dann an einen benachbarten Abstandhalter 10 weitergeleitet und der Wickelvorgang zwischen diesem Abstandhalter und dem ihm entsprechenden Abstandhalter an der gegenüberliegenden Querleiste wiederholt, bis der gewünschte oder vorbestimmte Strangdurchmesser erreicht ist. Dieser Wickelprozeß wird solange wiederholt, bis vier längslaufende Stränge die einander gegenüberliegenden Abstandhalterpaare 10 an den Querleisten 2,3 verbinden. Das durchgehende harzgetränke Fasermaterial wird um benachbarte Abstandhalter der gleichen Querleiste auf die gleiche Dicke gewickelt wie die längslaufenden Stränge.

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In Stufe 2 des Verfahrens werden drei von insgesamt fünf aus Holz bestehenden Querstäben 12 in jeden zweiten Schlitz eingedrückt und durch die Deck-„leisten-13,14 verriegelt, wodurch die vier (immer noch feuchten und arbeitsfähigen) längslaufenden harzgetränken Faserstränge gespannt werden. Der Wickelvorgang von Stufe 1 wird dann zwischen den Abstandhaltern 10 der Querleisten 2,3 wiederholt um eine entsprechende Lage aus vier längslaufenden harzgetränkten Strängen zu bilden, die über den drei Querstäben 12 liegen, welche diese Stränge von der nach unten gedrückten ersten Stranglange trennen. Ein vertikaler Querschnitt der Stufe 2 ist in Figur -2b dargestellt.

In Stufe 3 des Verfahrens werden die Deckleisten 13,14 entfernt und die restlichen zwei der fünf Querstäbe 12 werden in die beiden leeren Schlitzpaare eingedrückt, wodurch die zweite Lage der längslaufenden harzgeträhkten Stränge stellenweise auf die erste Stranglage gedrückt wird. Dann wird eine dritte Lage aus getränkten Strängen unter Benutzung des Wickelverfahrens der Stufe 1 aufgebracht und über die fünf Querstäbe 12, die nun alle in den Schlitzen 11 angeordnet sind, gelegt.

Im Anschluß an die Stufen 1 bis 3 läßt man die getränkten Stränge aushärten. Die ausgehärtete energieabsorbierende Struktur wird anschließend von dem

Spannrahmen abgenommen, nachdem alle Schrauben und Muttern entfernt worden sind. Erforderlichenfalls kann ein Formablösungsmxttel eingesetzt werden. Die Unterlegscheiben 8,9 und die Abstandhalter 10 verbleiben in der Struktur und dienen als Befestigungsstellen um die energieabsorbierende Struktur an einer anderen Struktur, beispielsweise im Innern einer Fahrzeugtür, festschrauben zu können.

Figur 3 zeigt eine perspektivische Ansicht der fertigen, gehärteten energieabsörbierehden Struktur, die zwischen einer die Unterseite bildenden Lage und einer die Oberseite bildenden Lage Querstäbe 12 aufweist, die die Lagen in gegenseitigen Abstand halten. Eine mittlere Lage geht unter jedem zweiten Querstab hindurch und über den benachbarten Querstab hinweg, so daß die mittlere Stranglange zwischen den beiden im wesentlichen parallelen äußeren Stranglagen eine Dreieckwellenstruktur annimmt. An den Enden vereinigen sich 0 alle drei Stranglagen an den Abstandhaltern10, so daß die Stärke des plattenförmigen Elementes sich in den Endbereichen zu den Querrändern hin verringert.

Leerseite

Claims

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Ansprüche

Verfahren zur Herstellung eines energieabsorbierenden Bauteils für Fahrzeuge, g ekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

a) Wickeln eines kontinuierlichen harzgetränkten Faserstranges um eine Anzahl von Befe.stigungsstellen an den einander entgegengesetzten Seiten eines Spannrahmens zur Bildung einer Lage paralleler Strangteile,

b) Verschieben und Spannen der Strangteile mittels erster Querstäbe, die im wesentlichen rechtwinklig zu den Strangteilen verlegt werden,

c) Wickeln einer zweiten Lage paralleler Strangteile zwischen den Befestigungsstellen über die ersten Querstäbe,

d) Verschieben der Strangteile der zweiten Lage mittels zweiter Querstäbe, die parallel zwischen die ersten Querstäbe gelegt werden,

e) Aufbringen einer dritten Lage von Strangteilen über den ersten und den zweiten Querstäben zwischen den Befestigungsstellen und

f) Aushärten der Struktur.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannrahmen nach dem Aushärten des Harzes von der Struktur entfernt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungselemente in der Struktur verbleiben.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Faserstrang Glasfasern, Kohlenstoffasern oder Textilfasern enthält.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz ein organisches Harz ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Harz ein Polyesterharz oder ein Epoxidharz ist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz ein anorganisches Harz ist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der durchgehende harzgetränkte Faserstrang zur örtlichen Verstärkung der Struktur um mindestens bestimmte ausgewählte Befestigungsstellen gewickelt wird.

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9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsstellen aus Abstandhaltern bestehen.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandhalter im wesentlichen zylindrisch sind und die Scheiben eines Scheibenpaares getrennt halten.
11. Energieabsorbierendes Bauteil, hergestellt nach den Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
12..Energieabsorbierendes Bauteil nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch seine Verwendung in einer Fahr ze ucj tür .