WO1994013503A2 - Rohrförmiger verstärkungsträger - Google Patents

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    • B60J5/0447—Beams formed of several elements arranged in parallel

Definitions

  • the invention relates to a tubular reinforcement support for a motor vehicle door according to the features in the preamble of patent claim 1.
  • Such a reinforcement beam is known in the scope of DE 40 32 992 AI. It serves as a stiffener, in particular the door of a passenger car, and is intended to absorb the impact energy in the event of a side impact and convert it into mechanical work. This is aimed at increasing the safety of the occupants of passenger cars, regardless of whether another vehicle hits the side or whether e.g. in the event of a passenger car skidding, it collides with a post or mast.
  • the middle length section taking into account the known mathematical relationships between the bending line and section modulus with a greater resistance than the end sections serving for fastening on the inside of the door to be equipped against bending stresses.
  • the middle length section not only has the middle length section been deformed elliptically or oval, but it has also been provided with a metal sleeve which was pushed in or pushed on before the deformation of the middle length section. The position of the sleeve was fixed by gluing, welding or soldering.
  • the use of a slotted sleeve has also been proposed, the dimensions of which are chosen such that a clamping effect occurs.
  • the wall thickness in the middle length section has been made larger than in the adjacent length sections, or the interior of the middle length section has been filled with a medium having a low specific weight, such as a metal foam or wood.
  • the invention is based on the object of further developing a tubular reinforcement beam in such a way that it can also be used for various purposes Door models are easy to manufacture and easy to assemble.
  • the invention allows, in a wide range of variation, the length and / or the height and / or the thickness of at least one sheet steel strip, but preferably two diametrically opposed parallel sheet steel strips, exactly to the door-specific bending stress of the reinforcing beam vote.
  • the invention not only allows weight-optimized reinforcement to be achieved in a tubular reinforcement support. Rather, the invention allows the middle sections which are subjected to bending stresses to be stiffened even in the case of so-called double-tube reinforcing beams. This can be done, for example, by providing a single sheet of steel sheet between the two tubes. But it can also be a total Three steel strips are provided parallel to each other in the middle between the double pipes and outside of the double pipes. How the individual steel sheet strips are then designed is subject to the load specification. In any case, there are a large number of variants of the load specifications, which can be combined from the respective steel sheet strip contours.
  • the invention also makes it possible to provide a reinforcement consisting of a sheet steel strip where, for example, partial installation restrictions in the door of a motor vehicle e.g. in the cross section of circular reinforcement girders must receive impressions that normally weaken the actual girder cross section considerably. Even in such a case, a necessary stiffening in the area of the embossing can now be carried out by appropriately adapting a sheet steel strip or a plurality of sheet steel strips.
  • a disadvantage is compensated for if the stamping is carried out by hot forming.
  • a temperature transition zone is inevitably generated between each heated area, for example heated to a temperature above 800 ° C., and the adjacent non-heated areas, in which all temperature levels between the room temperature and the annealing temperature occur in the material of the reinforcing substrate .
  • a highly tempered steel loses its high-strength properties, which are, however, a prerequisite for the effectiveness of a reinforcement carrier in order to be able to apply sufficiently large forming work in the event of a side crash.
  • this temperature transition zone can now be covered by a targeted positioning of at least one sheet steel strip, so that here the one caused by the partial heating Weakening of the reinforcement carrier is compensated properly.
  • the width of the sheet steel strip is made narrower than the beam thickness.
  • the steel sheet strip can be fastened to the reinforcement carrier in various ways, the welding according to claim 4 should be particularly advantageous because it is simple to manufacture.
  • the mechanical-technological property can be set as a further parameter in order to save weight of the reinforcing member with improved conversion of the impact energy into deformation work.
  • FIG. 1 shows a side view of the central longitudinal section of a tubular reinforcement beam for a motor vehicle door
  • FIG. 2 shows a vertical cross section through the representation of FIG. 1 along the line II-II;
  • FIG. 3 shows a side view of the central longitudinal section of a tubular reinforcement support for a motor vehicle door according to a second embodiment
  • FIG. 4 shows a side view of the central longitudinal section of a tubular reinforcement beam for a motor vehicle door according to a third embodiment
  • FIG. 5 shows a vertical cross section through the representation of FIG. 4 along the line V-V;
  • FIG. 6 shows a vertical cross section through a double tube reinforcement carrier
  • FIG. 7 shows a vertical cross section through a double-tube reinforcement carrier according to a second embodiment.
  • FIG. 1 in FIG. 1 denotes the middle length section of a tubular reinforcement beam 2 for a motor vehicle door, which is not shown in detail.
  • the cross section of the reinforcement beam 2 is circular with respect to both the outer contour and the inner contour.
  • the end sections of the reinforcement support 2, which are not illustrated in more detail, serve for fastening on the inside of the door.
  • the central longitudinal section 1 that is to say in the area where the reinforcement beam 2 is subjected to a maximum bending stress in the event of an impact, there are two steel strip strips 4 extending parallel to the longitudinal axis 3 of the beam a plane parallel to the direction of impact 5 tangentially welded on the circumference.
  • the width B of the steel sheet strips 4 is designed such that it decreases from the central region 6 towards the ends 7 in accordance with the course of the bending moment. However, it is narrower than the thickness D of the reinforcement support 2.
  • the decrease in width of the steel sheet strips 4 is linear, whereas in the embodiment in FIG. 3 a parabolic decrease in width of the steel sheet strips 4 'has been selected.
  • FIGS. 4 and 5 The embodiment of a tubular reinforcement beam 2 'according to FIGS. 4 and 5 has an indentation 8 due to a partial installation restriction in a motor vehicle door. It can be seen that in this case the two steel sheet strips 4 ′′ welded to the reinforcement carrier 2 ′ take into account the depth of the indentation 8 by its width. The steel sheet strips 4 ′′ are slightly beveled at the ends. As a result, the contour of the steel sheet strips 4 ′′ is, to a certain extent, in the form of a parallel log. With the aid of these steel sheet strips 4 ′′, problem areas 9 between embossing 8 and adjacent areas 10 can be reinforced.
  • Figures 6 and 7 show in cross section double tube reinforcement beams 11, 11 '. In the case of the embodiment in FIG. 6, a sheet steel strip 4 ' 1 ' is welded between the two tubes 12.

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Abstract

Der rohrförmige Verstärkungsträger (2) besitzt einen kreisförmigen Querschnitt. Er weist im Vergleich zu den der Befestigung auf der Türinnenseite dienenden Endabschnitten im mittleren Längenabschnitt (1) einen größeren Widerstand gegen Biegebeanspruchungen auf. Zu diesem Zweck ist im mittleren Längenabschnitt (1) mindestens eine sich parallel zur Trägerlängsachse (3) erstreckender Stahlblechstreifen (4) in einer zur Aufprallrichtung (5) parallelen Ebene umfangsseitig tangential befestigt. Die Breite (B) des Stahlblechstreifens (4) ist insgesamt schmaler als die Trägerdicke (D) gestaltet. Sie nimmt entsprechend dem Biegemomentenverlauf zu den Enden (7) des Stahlblechstreifens (4) hin ab. Die Breitenabnahme kann linear oder parabolisch erfolgen.

Description

Rohrförmiσer Verstärkungsträ βr
Die Erfindung betrifft einen rohrförmigen Verstärkungs¬ träger für eine Kraftfahrzeugtür gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein solcher Verstärkungsträger ist im Umfang der DE 40 32 992 AI bekannt. Er dient als Versteifung insbesondere der Tür eines Personenkraftwagens und soll im Falle eines seitlichen Aufpralls die Aufprallenergie aufnehmen und in mechanische Arbeit umwandeln. Hiermit wird eine erhöhte Sicherheit der Insassen von Personenkraftwagen angestrebt, und zwar unabhängig davon, ob ein anderes Fahrzeug seitlich auffährt oder ob z.B. bei einem ins Schleudern geratenen Personenkraftwagen dieser gegen einen Pfosten oder Mast prallt.
Im Hinblick auf den Sachverhalt, daß bei einem Aufprall der mittlere Längenabschnitt des Verstärkungsträgers den
ERSATZBLATT größten Beitrag für die Höhe des Arbeitsaufnahmeveπnögens beisteuert, ist im bekannten Fall vorgeschlagen worden, den mittleren Längenabschnitt unter Berücksichtigung der bekannten mathematischen Zusammenhänge zwischen Biege¬ linie und Widerstandsmoment mit einem im Vergleich zu den der Befestigung auf der Türinnenseite dienenden Endab¬ schnitten mit einem größeren Widerstand gegen Biegebean¬ spruchungen auszurüsten. Dazu ist nicht nur der mittlere Längenabschnitt elliptisch oder oval verformt, sondern auch mit einer Metallhülse versehen worden, die vor der Verformung des mittleren Längenabschnitts ein- bzw. auf¬ geschoben wurde. Die Lagefixierung der Hülse wurde durch Kleben, Schweißen oder Löten bewirkt. Als Alternative für eine umfangsseitig geschlossene Hülse hat man ferner die Verwendung einer geschlitzten Hülse vorgeschlagen, die hinsichtlich ihrer Abmessungen so gewählt wird, daß eine Klemmwirkung eintritt. Darüberhinaus hat man entsprechend einer dritten Alternative die Wanddicke im mittleren Län¬ genabschnitt größer als in den benachbarten Längenab¬ schnitten bemessen oder auch den Innenraum des mittleren Längenabschnitts mit einem ein niedriges spezifisches Ge¬ wicht aufweisenden Mittel, wie z.B. einem Metallschaum oder Holz, gefüllt.
Allen diesen Maßnahmen zur Verstärkung des mittleren Län¬ genabschnitts eines Verstärkungsträgers ist aber zu ei¬ gen, daß die Fertigung technisch aufwendig und ihre Lage¬ fixierung kompliziert ist. Durchweg ist eine kosteninten¬ sive Einzelanfertigung eines Verstärkungsträgers nicht zu umgehen.
Ausgehend von den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Merkmalen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen rohrförmigen Verstärkungsträger dahinge¬ hend weiterzubilden, daß er auch im Hinblick auf diverse Türmodelle einfach zu fertigen sowie leicht zu montieren ist.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 aufge¬ führten Merkmalen.
Hierdurch ist nunmehr eine gewichtsoptimierte Versteifung für geschlossene Rohrquerschnitte, speziell kreisförmigen aber auch ovalen oder ellipsenförmigen Querschnitts, ge¬ schaffen worden, die gezielt eine Leichtbauweise mit ge¬ ringer Einbautiefe einer Fahrzeugtür in Querrichtung, also der möglichen Belastungsrichtung bei einem Aufprall erlaubt. Es können jetzt extrem dünnwandige Verstärkungs¬ träger eingesetzt werden, bei denen sichergestellt ist, daß die zur Befestigung auf der Türinnenseite dienenden Endabschnitte die zu erwartende Biegelast übertragen kön¬ nen, während der mittlere Längenabschnitt so versteift ist, daß die hier zu erwartende maximale Biegelast ohne vorzeitiges Einknicken in Umformarbeit umgewandelt wird. In diesem Zusammenhang gestattet es die Erfindung in ei¬ ner großen Variationsbreite, die Länge und/oder die Höhe und/oder die Dicke mindestens eines Stahlblechstreifens, bevorzugt jedoch zweier einander diametral gegenüberlie¬ gender paralleler Stahlblechstreifen, exakt auf die tür¬ spezifische Biegebeanspruchung des Verstärkungsträgers abzustimmen.
Die Erfindung erlaubt es aber nicht nur, eine gewichtsop¬ timierte Verstärkung bei einem rohrförmigen Verstärkungs¬ träger herbeizuführen. Vielmehr läßt die Erfindung es zu, daß auch bei sogenannten Doppelrohr-Verstärkungsträgern die biegebeanspruchten mittleren Längenabschnitte ver¬ steift werden können. Das kann z.B. dadurch geschehen, daß zwischen den beiden Rohren ein einziger Stahlblech¬ streifen vorgesehen wird. Es können aber auch insgesamt drei Stahlblechstreifen parallel zueinander mittig zwi¬ schen den Doppelrohren und außenseitig der Doppelrohre vorgesehen werden. Wie dann die einzelnen Stahlblech¬ streifen ausgelegt sind, bleibt der Belastungsvorgabe vorbehalten. Es ergeben sich jedenfalls eine Vielzahl von Varianten der Belastungsvorgaben, die sich aus den jewei¬ ligen Stahlblechstreifenkonturen kombinieren lassen.
Schließlich erlaubt es die Erfindung, auch dort eine aus einem Stahlblechstreifen bestehende Verstärkung vorzuse¬ hen, wo aufgrund von z.B. partiellen Einbaubeschränkungen in der Tür eines Kraftfahrzeugs ein z.B. im Querschnitt kreisförmiger Verstärkungsträger Einprägungen erhalten muß, die normalerweise den eigentlichen Trägerquerschnitt erheblich schwächen. Auch in einem solchen Fall kann jetzt durch eine entsprechende Anpassung eines Stahl- blechstreifens oder mehrerer Stahlblechstreifen eine not¬ wendige Versteifung im Bereich der Einprägung vorgenommen werden.
Darüberhinaus wird ein Nachteil kompensiert, wenn die Einprägung durch eine Warmumformung erfolgt. In diesem Fall wird zwangsläufig eine Temperaturübergangszone zwi¬ schen jedem erwärmten, z.B. auf eine Temperatur oberhalb 800 °C erwärmten Bereich und den angrenzenden nicht er¬ wärmten Bereichen erzeugt, in der alle Temperaturstufen zwischen der Raumtemperatur und der Glühtemperatur im Ma¬ terial des Verstärkungsträgers auftreten. Dadurch ver¬ liert z.B. ein hochvergüteter Stahl seine hochfesten Ei¬ genschaften, die aber Voraussetzung für die Wirksamkeit eines Verstärkungsträgers sind, um ausreichend große Um¬ formarbeit im Falle eines Seitencrashs aufbringen zu kön¬ nen. Diese Temperaturübergangszone kann mit Hilfe der Er¬ findung jetzt durch eine gezielte Positionierung wenig¬ stens eines Stahlblechstreifens abgedeckt werde, so daß hier die durch die partielle Erwärmung verursachte Schwächung des Verstärkungsträgers einwandfrei kompen¬ siert wird.
Um dem Vorteil der geringen Einbautiefe in Belastungs¬ richtung weiter Rechnung zu tragen, ist gemäß Pa¬ tentanspruch 2 vorgesehen, daß die Breite des Stahlblech¬ streifens schmaler als die Trägerdicke gestaltet ist.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des erfindungs¬ gemäßen Grundgedankens wird in den Merkmalen des Pa¬ tentanspruchs 3 gesehen. Auf diese Weise wird ein Stei- figkeitssprung über die Länge des Verstärkungsträgers vermieden, der ggf. zum vorzeitigen Einknicken führen kann. Je nach Türgröße und Sicherheitsbedürfnis kann hierbei die Breite parabolisch oder linear von der Mitte des Stahlblechstreifens aus zu den Enden hin abnehmen.
Obwohl der Stahlblechstreifen in verschiedener Weise an dem Verstärkungsträger befestigt werden kann, dürfte das Anschweißen gemäß Patentanspruch 4 besonders vorteilhaft, weil fertigungstechnisch einfach sein.
Zusätzlich zu den vorstehend erwähnten Maßnahmen zur Schaffung eines größeren Biegewiderstands im mittleren Längenabschnitt eines Verstärkungsträgers kann als weite¬ rer Parameter ergänzend die mechanisch-technologische Ei¬ genschaft eingestellt werden, um bei verbesserter Umwand¬ lung der Aufprallenergie in Verformungsarbeit Gewicht des Verstärkungsträgers einzusparen.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnun¬ gen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 in der Seitenansicht den mittleren Längenab¬ schnitt eines rohrförmigen Verstärkungsträ¬ gers für eine Kraftfahrzeugtür;
Figur 2 einen vertikalen Querschnitt durch die Dar¬ stellung der Figur 1 entlang der Linie II-II;
Figur 3 in der Seitenansicht den mittleren Längenab¬ schnitt eines rohrförmigen Verstärkungsträ¬ gers für eine Kraftfahrzeugtür gemäß einer zweiten Ausführungsform;
Figur 4 in der Seitenansicht den mittleren Längenab¬ schnitt eines rohrförmigen Verstärkungsträ¬ gers für eine ' Kraftfahrzeugtür gemäß einer dritten Ausführungsform;
Figur 5 einen vertikalen Querschnitt durch die Dar¬ stellung der Figur 4 entlang der Linie V-V;
Figur 6 einen vertikalen Querschnitt durch einen Dop¬ pelrohr-Verstärkungsträger und
Figur 7 einen vertikalen Querschnitt durch einen Dop¬ pelrohr-Verstärkungsträger gemäß einer zwei¬ ten Ausführungsform.
Mit 1 ist in der Figur 1 der mittlere Längenabschnitt ei¬ nes rohrförmigen Verstärkungsträgers 2 für eine nicht nä¬ her dargestellte Kraftfahrzeugtür bezeichnet. Wie auch die Figur 2 in diesem Zusammenhang erkennen läßt, ist der Querschnitt des Verstärkungsträgers 2 sowohl bezüglich der Außenkontur als auch der Innenkontur kreisförmig. Die nicht näher veranschaulichten Endabschnitte des Ver¬ stärkungsträgers 2 dienen der Befestigung auf der Tür¬ innenseite.
Wie die Figuren 1 und 2 bei gemeinsamer Betrachtung er¬ kennen lassen, sind im mittleren Längenabschnitt 1, also in dem Bereich, wo der Verstärkungsträger 2 bei einem Aufprall maximal auf Biegung beansprucht wird, zwei sich parallel zur Trägerlängsachse 3 erstreckende Stahlblech¬ streifen 4 in einer zur Aufprallrichtung 5 parallelen Ebene umfangsseitig tangential angeschweißt. Die Breite B der Stahlblechstreifen 4 ist so gestaltet, daß sie von dem mittleren Bereich 6 aus entsprechend dem Biegemomen- tenverlauf zu den Enden 7 hin abnimmt. Sie ist jedoch schmaler als die Dicke D des Verstärkungsträgers 2.
Im Falle der Ausführungsform der Figur 1 ist die Breiten¬ abnahme der Stahlblechstreifen 4 linear gestaltet, wohin¬ gegen bei der Ausführungsform der Figur 3 eine paraboli¬ sche Breitenabnahme der Stahlblechstreifen 4 ' gewählt worden ist.
Die Ausführungsform eines rohrförmigen Verstärkungsträ¬ gers 2' gemäß den Figuren 4 und 5 besitzt eine Einprägung 8 aufgrund einer partiellen Einbaueinschränkung in einer Kraftfahrzeugtür. Es ist zu erkennen, daß in diesem Fall die beiden an den Verstärkungsträger 2' geschweißten Stahlblechstreifen 4' ' die Tiefe der Einprägung 8 durch ihre Breite berücksichtigen. Endseitig sind die Stahl¬ blechstreifen 4'' leicht abgeschrägt. Dadurch ist die Kontur der Stahlblechstreifen 4 ' ' gewissermaßen paralle- logrammförmig. Mit Hilfe dieser Stahlblechstreifen 4'' können insbesondere die Problemzonen 9 zwischen der Ein¬ prägung 8 und den angrenzenden Bereichen 10 verstärkt werden. Die Figuren 6 und 7 zeigen im Querschnitt Doppelrohr-Ver¬ stärkungsträger 11, 11'. Im Falle der Ausführungsform der Figur 6 ist zwischen den beiden Rohren 12 ein Stahlblech¬ streifen 4'1' eingeschweißt.
Bei der Ausführungsform der Figur 7 ist nicht nur zwi¬ schen den beiden Rohren 12 ein Stahlblechstreifen 4' ' ' eingeschweißt, sondern es sind auch seitlich der Rohre 12 weitere Stahlblechstreifen 4, , , , aufgeschweißt. Es ist zu erkennen, daß bei den Ausführungsformen der Figuren 6 und 7 die Stahlblechstreifen 4' ' ' , 4' ' ' ' sich ebenfalls par¬ allel zu den Rohrlängsachsen 3'erstrecken und in einer zur Aufprallrichtung 5 jeweils parallelen Ebene umfangs¬ seitig der Rohre 12 tangential befestigt sind.
BezugszeichenaufStellung
1 - mittlerer Längenabschnitt
2 - Verstärkungsträger
2 ' - Verstärkungsträger
3 - Trägerlängsachse
3' - Rohrlängsachse
4 - Stahlblechstreifen
4 ' - Stahlblechstreifen 4 ' ' - Stahlblechstreifen 4' ' ' - Stahlblechstreifen 4 ' • ' '- Stahlblechstreifen
5 - Aufprallrichtung
6 - mittlerer Bereich v. 4
7 - Enden v. 4
8 - Einprägung
9 - Problemzone
10 - angrenzende Bereiche
11 - Doppelrohr-Verstärkungsträger
11' - Doppelrohr-Verstärkungsträger
12 - Rohre v. 11
B - Breite v. 4 D - Trägerdicke

Claims

Patentansprüche
1. Rohrförmiger Verstärkungsträger (2, 2', 11, 11') für eine Kraftfahrzeugtür, der im Vergleich zu seinen der Befestigung auf der Türinnenseite dienenden Endab¬ schnitten im mittleren Längenabschnitt (6) einen grö¬ ßeren Widerstand gegen Biegebeanspruchungen aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß im mittleren Längenabschnitt (6) mindestens ein sich parallel zur Trägerlängsachse (3, 3') erstreckender Stahlblechstreifen (4, 4', 4'', 4''', 4, , ,') in einer zur Aufprallrichtung (5) parallelen Ebene umfangssei¬ tig tangential befestigt ist.
2. Verstärkungsträger nach Patentanspruch 1, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Breite (B) des Stahlblechstreifens (4, 4', 4'', 4''', 4'*'') schmaler als die Trägerdicke (D) gestaltet ist.
3. Verstärkungsträger nach Patentanspruch 1 oder 2. d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Breite (B) des Stahlblechstreifens (4, 4', 4'', 4''', 4 ' ' ' ' ) entsprechend dem Biegemomentenverlauf zu den Enden (7) hin abnimmt.
4. Verstärkungsträger nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Stahlblechstreifen (4, 4', 4 ■ ' , 4 ' ' ' , 4, , , •) angeschweißt ist.
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