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Gegenstand der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine seitliche Verstärkung für Fahrzeugtüren, die
eine optimierte Konfiguration hat, die es erlaubt, die von der Verstärkung absorbierte
Energie im Fall eines an dem Fahrzeug stattfindenden Seitenaufpralls
zu erhöhen.
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Der
Gegenstand der Erfindung ist, dass die Erhöhung der absorbierten Energie
gemäß einer gleichförmigeren
Kraft-Verschiebungs-Kurve
als bei herkömmlichen
Verstärkungen
bewirkt wird.
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Hintergrund der Erfindung
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Wenn
ein Fahrzeug einen Seitenaufprall erleidet, sei es durch ein anderes
Fahrzeug oder einen beliebigen Gegenstand, findet eine beträchtliche
Verformung der Türe
zum Inneren des Fahrgastraums statt, die die Insassen gefährdet, sei
es durch die tatsächliche
Verformung der Türe
oder durch das mögliche
Eindringen von aufprallenden Elementen.
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Mit
dem Ziel, zu verhindern, dass das Eindringen von beliebigen Elementen
in den Fahrgastraum des Fahrzeugs Verletzungen der Insassen verursacht,
werden Bauelemente und Systeme konstruiert, die darauf abzielen,
die negativen Auswirkungen zu unterdrücken, die dieses Eindringen
auf den Fahrer und die Passagiere haben kann, wobei die Einbindung
von Verstärkungen
normal ist.
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Diese
Art des Aufpralls erzeugt eine progressive Verformung der Türe, wobei
beim Auftreten derselben die Türverstärkung zu
wirken beginnt, welche Energie absorbieren soll und das Eindringen
in das Innere des Fahrgastraums behindern soll.
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Allgemeiner
ausgedrückt
besteht diese Art der Verstärkung
aus einigen in Längsrichtung
verlaufenden Querträgern,
die mit dem Türaufbau
verschweißt
sind. Bei einer herkömmlichen
Konstruktion einer seitlichen Türverstärkung ist
zu erkennen, dass die von der überwiegenden
Mehrheit der Hersteller eingesetzte Lösung darin besteht, ein Einlageteil
des Querträgers
in Längsrichtung
zu bewirken. Das Einlageteil in Längsrichtung erstreckt sich über seine
gesamte Abmessung, um die Trägheit
des Querträgers zu
erhöhen
und einen großen
Teil der Aufprallkraft aufzunehmen. Ein derartiger Querträger ist
in der
US 2002/195836
A1 aufgezeigt.
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Diese
Art der Verstärkung
hat den Nachteil, dass im ersten Moment des Aufpralls die Verstärkung einzuknicken
beginnt und in ihrem zentralen Bereich eine Verformung erhält, die
progressiv zunimmt, bis die Plastizitätsgrenze des Materials überschritten wird,
von welchem Punkt an die Verstärkung
keine weitere Energie aufnimmt und sich wie ein Scharnier verhält.
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Allgemein
sind die Länge
und die Breite der Verstärkung
durch den Kraftfahrzeughersteller vorgegeben, und die Tiefe der
Einlageteile (im Fall der Warmpressformung) ist durch den Durchmesser
der Kühlrohre
des Formwerkzeugs beschränkt,
was insgesamt die Schwierigkeit bei der Optimierung dieser Elemente
kennzeichnet.
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Beschreibung der Erfindung
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Die
seitliche Verstärkung
als Gegenstand der vorliegenden Erfindung bietet eine Konfiguration, die
die absorbierende Verformung steigert und das Auftreten des vorstehend
genannten Scharniereffekts verzögert.
Zu diesem Zweck enthält
die aufgezeigte seitliche Verstärkung
ein zentrales Einlageteil und einige Endeinlageteile, die von dem
zentralen Einlageteil durch einige Übergangsbereiche oder Bereiche
mit geringerer Tiefe als die Einlageteile getrennt sind.
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Bei
diesem neuen Querträger
beginnen sich beim Auftreten des Seitenaufpralls die Verstärkung in dem
Bereich des zentralen Einlageteils zu verformen, aber bevor ihre
Plastizitätsgrenze überschritten wird
und der Scharniereffekt auftritt, wird die Verformung der Verstärkung auf
ihre weniger festen Bereiche übertragen,
das heißt
auf die Übergangsbereiche,
die bei der Energieabsorption zusammenarbeiten und den Scharniereffekt
in dem zentralen Bereich verzögern.
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Somit
werden die Zugkräfte
entlang der Verstärkung
verteilt, womit eine gleichmäßigere Kraft-Verschiebungs- Kurve erzielt wird,
so dass die absorbierte Gesamtenergie wesentlich größer ist.
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Ferner
hat die Verstärkung über ihre
gesamte Länge
einen Querschnitt mit einem Wellenprofil, der es erlaubt, die wirksame
Oberfläche
der Verstärkung
zu erhöhen,
was das Trägheitsmoment
des Querträgers
in Bewegungsrichtung erhöht,
was schließlich
in eine größere Energieabsorption
durch den Querträger
umgewandelt wird.
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Ferner
wurde die Integration von einigen Längsstegen vorgesehen, die mit
dem Bereich des zentralen Einlageteils zusammenfallen, was die Trägheit des
zentralen Abschnitts erhöht.
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Beschreibung der Zeichnungen
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Zur
Vervollständigung
der erfolgenden Beschreibung und mit dem Ziel, das bessere Verständnis der
Merkmale der Erfindung zu unterstützen, wird gemäß einem
bevorzugten Beispiel einer praktischen Ausführungsform derselben begleitend
zu der Beschreibung als integraler Teil derselben ein Satz Zeichnungen
nur zur Erläuterung
und nicht einschränkend
vorgelegt, in dem folgendes dargestellt ist:
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1 – zeigt
eine allgemeine Ansicht der Verstärkung als Gegenstand der Erfindung,
die an der entsprechenden Fahrzeugtüre montiert ist.
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2 – zeigt
eine allgemeine perspektivische Ansicht der Verstärkung, in
der die Einlageteile zu erkennen sind und ebenso die die Verstärkung tragenden
Abschnitte.
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3 – zeigt
eine Draufsicht der Verstärkung sowie
die Querschnitte A-A und B-B derselben im Detail, die die Profile
der Verstärkung
in den Bereichen der Einlageteile und in den Übergangsbereichen zwischen
den Einlageteilen darstellen.
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4 – zeigt
die Energieabsorptionskurven für
herkömmliche
Verstärkungskonstruktionen
(Kurve A) und für
die den Gegenstand der Erfindung darstellende Verstärkungskonstruktion
(Kurve B).
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Bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung
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Nachfolgend
wird unter Berücksichtigung
der beschriebenen Figuren eine Ausführungsweise der seitlichen
Verstärkung
als Gegenstand dieser Erfindung aufgezeigt.
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Die
seitliche Verstärkung
als Gegenstand dieser Erfindung enthält, wie in 2 und 3 deutlich
zu sehen ist, einen zentralen Einlageteil 3 in Längsrichtung
sowie zwei Endeinlageteile 1 und 2 ebenfalls in
Längsrichtung,
die von dem zentralen Einlageteil 3 durch gewisse Übergangsbereiche 7 getrennt
sind, die eine geringere Tiefe haben.
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Die
seitliche Verstärkung
enthält
einige Tragabschnitte 4 und 5, an denen sie mit
der Türe
verschweißt
ist, wie 1 zeigt.
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In 3 sind
einige seitliche Schnitte der Verstärkung eingeschlossen, in welchen
deutlich zu sehen ist, wie die Übergangsbereiche 7 einen
geringere Tiefe als die Einlageteile 1, 2, 3 haben,
wobei ebenfalls deutlich zu erkennen ist, dass die gesamte Verstärkung ein
Wellenprofil aufweist, das die wirksame Oberfläche der Verstärkung erhöht und die
Trägheit
des Querträgers
in der Richtung des Anpralls, was eine Erhöhung der absorbierten Gesamtenergie bedeutet.
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Wie
ferner in 2 und 3 zu erkennen ist,
sind in den Querträger
in Übereinstimmung
mit seinem zentralen Abschnitt einige in Längsrichtung verlaufende Seitenstege 6 integriert,
die dazu beitragen, die Trägheit
in diesem Bereich noch weiter zu erhöhen.
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Hinter
diesen Längsstegen 6 ist
ein Bereich vorgesehen, in welchem Material fehlt, und anschließend in
dem den Endabschnitten 4, 5 entsprechenden Bereich
einige ebene Stege zur Befestigung an der Türe.
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Bei
einer herkömmlichen
Verstärkungskonstruktion
beginnt die Verstärkung
beim Auftreten eines Seitenaufpralls einzuknicken, wobei sie im
Verlauf der Zeit im zentralen Bereich ihres länglichen Einlageteils eine
zunehmende Verformung erfährt,
bis die Plastizitätsgrenze
des Materials überschritten
ist, woraufhin ein Scharniereffekt eintritt, bei dem sich das Teil
eher als Mechanismus denn als eine Energie absorbierende Struktur
verhält.
Dieses Phänomen
ist in der in 4 gezeigten Kurve A (Bereiche
1 und 2) zu erkennen. Dieser Scharniereffekt kennzeichnet eine Reduzierung
der Energieabsorption.
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In 4 stellt
Kurve A das Verhalten von mittels Warmpressformung geformten und
in herkömmlicher
Weise konstruierten seitlichen Verstärkungen zu dem Zeitpunkt dar,
an dem der Aufprall eintritt. Die Verformung der Verstärkung folgt
einer Energieabsorptionskurve, die anfänglich einen hohen Kraftwert hat,
der den relativ niedrigen Verformungswerten entspricht (Bereich
1), gefolgt von einem scharfen Abfall der Kraft, der eine beträchtliche
Verringerung der Energieabsorption seitens der Verstärkung wiedergibt (Bereich
2).
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Die
ideale Situation besteht darin, hinsichtlich der Kraft in Bezug
auf die Verschiebung Gleichförmigkeit
zu erreichen und damit eine Kraft-Verschiebungs-Kurve, die so flach
wie möglich
verläuft, was
eine Maximierung der absorbierten Energie kennzeichnet.
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Bei
der Verstärkung
als Gegenstand der Erfindung beginnt bei Eintreten des Seitenaufpralls
die Verformung dieser Verstärkung
in dem zentralen Einlageteil 3 mit dem Querschnitt A-A,
wobei dieser Abschnitt die größte Trägheit aufweist
und potentiell zur Absorption der höchsten Energie in der Lage
ist, bevor sein Material seine Plastizitätsgrenze überschreitet.
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Bevor
in dem zentralen Abschnitt A-A der Scharniereffekt auftritt, von
wo an die Energieabsorption beträchtlich
abfallen würde,
erlaubt das Vorhandensein der Endeinlageteile 1, 2 und
des Übergangsbereichs
mit dem Querschnitt B-B mit beträchtlich
geringerer Trägheit,
dass die gesamte Verformung der Verstärkung auf diese weniger festen Übergangsbereiche
ausgedehnt wird, was dazu führt,
dass sie in erheblicher Weise an der Energieabsorption teilnehmen
und das Scharnierphänomen
des zentralen Abschnitts 3 verzögern. All dies führt zu einer
Erhöhung der
absorbierten Gesamtenergie und erlaubt es, Kraft-Verschiebungs-Kurven
wie die Kurve B in 4 zu erzielen. Wie in dieser
Kurve zu erkennen ist, ist trotz der Tatsache, dass das Verhalten
in dem Bereich 1 etwas schlechter als bei herkömmlichen Konstruktionen ist,
dieses im Bereich 2 wesentlich besser oder mit anderen Worten ist
die Kraft in Bezug auf die Verschiebung stabiler und gleichförmiger,
so dass daher die absorbierte Gesamtenergie wesentlich höher ist.