DE102004012912A1 - Tragsäule eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Tragsäule 4 eines Kraftfahrzeugs 1, das aus wenigstens zwei miteinander verbundenen Hohlprofilschalen 9, 10 zusammengesetzt ist, wobei sich zwischen den Hohlprofilschalen 9, 10 ein Versteifungsprofil 14 zumindest teilweise erstreckt. Um eine Tragsäule derart weiterzuentwickeln, dass bei einem Frontalaufprall zum Erhalt der Fahrgastzelle beigetragen und gleichzeitig die Verträglichkeit bei einem Überschlag verbessert wird, wird vorgeschlagen, das Versteifungsprofil 14 für eine Beaufschlagung durch eine in einer senkrechten Fahrzeuglängsebene einwirkende Kraft F¶L¶ steifer auszubilden als für eine Beaufschlagung durch eine im wesentlichen senkrecht dazu einwirkende Kraft F¶L¶.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Tragsäule eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
• Tragsäulen werden im Kraftfahrzeugbau in der Regel aus zweischaligen Hohlprofilen aufgebaut, die mittels entsprechender Flansche miteinander verbunden sind. Es ist bekannt, dass Tragsäulen, insbesondere A-Säulen, entsprechend steif und stabil ausgebildet sein müssen, um bei einem Frontalaufprall Kräfte aufzunehmen und weiterzuleiten.
• Eine Möglichkeit, die Tragsäule zu versteifen, zeigt die DE 100 37 492 A1 , bei der ein Versteifungsprofil im angrenzenden Bereich zur Dachrahmenstruktur vorgesehen ist. Das Versteifungsprofil ist zwischen zwei miteinander verbundenen Hohlprofilschalen angeordnet und dient dazu, die Festigkeit der Fahrzeugkarosserie gegen eine äußere Kraft zu erhöhen.
• Neben der Kraftaufnahme bzw. -weiterleitung im Falle eines Frontalaufpralls müssen die Tragsäulen zusätzlich für einen Überschlag ausgelegt sein.
• Die DE 197 31 284 A1 beschreibt eine Maßnahme, bei der in der Tragsäule Schottwände eingebracht sind, durch die die freie Knicklänge der Tragsäule reduziert werden kann.
• Das Einbringen von derartigen Schottwänden bringt jedoch neben der Reduzierung der Knickneigung auch eine hohe Biegesteifigkeit der Tragsäule in alle Richtungen mit sich, die nicht in allen Lastfällen erwünscht sein kann.
• Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine Tragsäule derart weiterzuentwickeln, dass bei einem Frontalaufprall zum Erhalt der Fahrgastzelle beigetragen und gleichzeitig die Verträglichkeit bei einem Überschlag verbessert wird.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
• Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine Tragsäule aus wenigstens zwei miteinander verbundenen Hohlprofilschalen zusammengesetzt ist. Zwischen den Hohlprofilschalen erstreckt sich ein Versteifungsprofil in Axialrichtung der Tragsäule, das für eine Beaufschlagung durch eine sich in einer parallel zur Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Ebene erstreckende Kraft steifer ausgebildet ist als für eine Beaufschlagung durch eine senkrecht dazu -im wesentlichen in einer parallel zur Fahrzeugquerrichtung verlaufenden Ebene- einwirkende Kraft. Das hat den Vorteil, dass im Falle eines Frontalaufpralls die Tragsäule ausreichend steif ausgebildet ist, um einen Knick in der Tragsäule zu vermeiden, der sich wegen der daraus resultierenden Türausschnittsverkürzung direkt in der Türöffnungskraft auswirken würde. Gleichzeitig ist die Tragsäule entsprechend weich, d.h, ohne nennenswerte Kraftübertragung in den Dachrahmenbereich, ausgebildet, um das Verhalten der Tragsäule bei einem Dachfall zu optimieren.
• Das Versteifungsprofil führt somit sowohl zu einer Versteifung der Tragsäule bei einem Frontalaufprall als auch senk recht dazu zu einem nachgiebigen Verhalten bei einem Dachfall.
• Vorzugsweise kann das Versteifungsprofil einen U-förmigen Querschnitt mit zwei Schenkeln und einer Basis aufweisen, wobei die offene Seite im Wesentlichen zum Fahrzeuginnenraum weist. Damit die Tragsäule bei Beaufschlagung durch eine in der senkrechten Fahrzeuglängsebene verlaufenden Kraft steifer ausgebildet ist als für die Beaufschlagung durch eine senkrecht dazu einwirkende Kraft, kann die Basisbreite größer sein als die Schenkellänge des Profils.
• Das Versteifungsprofil kann weiterhin durch das Einbringen von Sicken derart weich ausgestaltet werden, dass eine Momenteneinleitung in den vorderen Dachrahmenbereich nahezu ausgeschlossen werden kann. Damit kann in besonders kritischen Bereichen das Verhalten der Tragsäule für den Dachfall optimiert werden.
• Alternativ kann durch das Ausformen von Erhebungen das Versteifungsprofil entsprechend die Steifigkeit der Tragsäule erhöhen.
• Eine bevorzugte Ausführungsform wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Dabei zeigen:
• 1 eine Seitenansicht eines Kraftfahrzeugs in einer Ansicht schräg von hinten,
• 2 eine Ansicht eines Verstärkungsbauteils in Einbaulage sowie
• 3 eine Ansicht des Verstärkungsbauteils gemäß 2 in einer Draufsicht.
• 4 einen Querschnitt durch eine A-Säule gemäß Schnittlinie in 1
• In 1 ist ein vorderer Teilbereich eines Kraftfahrzeugs 1 mit einem Vorbau 2 und einer Fahrgastzelle 3 dargestellt. Die Fahrgastzelle 3 wird unter anderem durch eine A-Säule 4 sowie eine B-Säule 5 begrenzt. Die A-Säule 4 und die B-Säule 5 schließen zusammen mit einem Dachrahmen 6 und einem Türschweller 7 eine Türöffnung 8 ein.
• Aus der Schnittdarstellung in 4 geht hervor, dass die A-Säule 4 aus einer inneren Hohlprofilschale 9 sowie aus einer äußeren Holprofilschale 10 zusammengesetzt sind, die über Flansche 11 bzw. 12 miteinander verbunden sind. Zudem ist eine Außenschale 13 vorgesehen, die ebenfalls an den Flanschen 11 bzw. 12 angeschlossen ist.
• Zwischen den Hohlprofilschalen 9 und 10 ist ein Versteifungsprofil 14 angeordnet, dass sich über nahezu die gesamte Länge der A-Säule 4 erstreckt.
• In 1 ist das Versteifungsprofil 14 aus Gründen der Übersichtlichkeit aus der A-Säule herausgezogen dargestellt, und zwar in seiner Einbaulage.
• Wie insbesondere aus den 2 und 3 hervorgeht, weist das Versteifungsprofil im unteren Bereich Anschlüsse 15 auf, mit denen das Versteifungsprofil 14 im Bereich der A-Säulen-Wurzel 16 angeschlossen wird. Im Anschlussbereich 17 zum Dachrahmen 6 ist vorgesehen, dass das Versteifungsprofil 14 beispielsweise mit Strukturkleber verklebt wird.
• Der Querschnitt des Versteifungsprofil 14 ist U-förmig mit einer Basis 18 sowie zwei Schenkeln 19 ausgebildet. Die Schenkel 19 sind wesentlich kürzer als die Basis 18, so dass das Versteifungsprofil 14 bei Einwirkung einer Kraft F_L ent sprechend steif ist. Bei Einwirkung einer Kraft F_Q dagegen ist das Versteifungsprofil 14 nachgiebig gehalten.
• Dieses Verformungsverhalten wird durch Sicken 20 und Erhebungen 21 noch verstärkt. Die Sicken 20 sind insbesondere dort angeordnet, wo die Einleitungssteifigkeit für die Last FL es erfordert, um einen Knick der A-Säule beim Frontalaufprall zu verhindern, während die Erhebungen 21 insbesondere außerhalb des knickgefährdeten Bereichs liegen.
• Kommt es zu einem Frontalaufprall, bei dem Kräfte in die Karosserie gemäß Pfeil A in 1 eingeleitet werden, wirken auf das Verstärkungsbauteil 14 im wesentlichen Kräfte (vgl. F_L in 2) ein, die in einer senkrechten Fahrzeuglängsebene verlaufen. Bei einem Überschlag dagegen werden in die A-Säule hohe Querkräfte (vgl. F_Q in 3) eingeleitet, so dass auf das Verstärkungsbauteil 14 Kräfte wirken, die im wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung verlaufen.

Claims (4)

1. Tragsäule eines Kraftfahrzeugs, dass aus wenigstens zwei miteinander verbundenen Hohlprofilschalen zusammengesetzt ist, wobei sich zwischen den Hohlprofilschalen ein Versteifungsprofil zumindest teilweise erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungsprofil (14) für eine Beaufschlagung durch eine in einer senkrechten Fahrzeuglängsebene einwirkende Kraft (F_L) steifer ausgebildet ist als für eine Beaufschlagung durch eine im wesentlichen senkrecht dazu einwirkende Kraft (F_L).
2. Tragsäule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungsprofil (14) einen U-förmigen Querschnitt mit zwei Schenkeln (19) und einer Basis (18) aufweist, wobei die Basisbreite größer als die Schenkellänge ist.
3. Tragsäule nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungsprofil (14) seiner Länge nach mit Sicken (20) versehen ist.
4. Tragsäule nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungsprofil (14) seiner Länge nach Erhebungen (21) aufweist.