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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Seitenwand für ein Kraftfahrzeug und eine Baugruppe einer solchen Seitenwand.
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Aus
DE 10 2009 006 875 A1 ist eine Seitenwand für ein Kraftfahrzeug mit einem sich unterhalb einer Türöffnung erstreckenden Schweller und einer sich von dem Schweller aufwärts erstreckenden B-Säule bekannt, bei der der Schweller im Wesentlichen aus zwei in Fahrzeuglängsrichtung langgestreckten Profilen, einer eine zur Fahrzeugaußenseite hin offene Nut bildenden inneren Schwellerverstärkung und einer diese Nut überdeckenden äußeren Wand, zusammengesetzt ist und eine B-Säulenverstärkung einen unteren Endabschnitt aufweist, der in den Schweller eingreift und sich vor der Nut der inneren Schwellerverstärkung her bis zu einem unteren Rand des Schwellers erstreckt und dort zwischen zwei sich gegenüberliegende Flansche der inneren Schwellerverstärkung und der äußeren Wand eingreift. Zwischen der B-Säulenverstärkung und einer Verkleidung der B-Säule ist noch eine B-Säulenverstärkung vorgesehen, die an ihrem unteren Ende außen an der äußeren Wand des Schwellers befestigt ist.
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Wenn ein Fahrzeug mit dieser bekannten Seitenwand einer Kollision aus seitlicher Richtung ausgesetzt ist, wird zunächst die äußere Wand des Schwellers eingedrückt. Wenn die Energie der Kollision durch die Verformung der äußeren Wand noch nicht aufgezehrt ist, wird auch die innere Schwellerverstärkung gestaucht und der Schweller als Ganzes zum Fahrzeuginneren hin verschoben, und die Fahrgastzelle wird gestaucht.
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Um die Gefährdung der Insassen eines Fahrzeugs bei einem seitlichen Aufprall zu minimieren, sollte die Kollisionsenergie, die in der Seitenwand dissipiert werden kann, bevor diese ins Fahrzeuginnere hin ausweicht, so groß wie möglich sein. Es wäre zwar denkbar, zu diesem Zweck zusätzliche energiedissipierende Strukturen in den Schweller einzubauen, doch vergrößern diese den Fertigungsaufwand und damit die Kosten des Fahrzeugs.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist daher, eine Seitenwand für ein Kraftfahrzeug anzugeben, die einfach und kostengünstig gefertigt werden kann und dennoch in der Lage ist, eine große Menge an Kollisionsenergie zu dissipieren.
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Die Aufgabe wird einer Ausgestaltung der Erfindung zu Folge gelöst, indem bei einer Seitenwand für ein Kraftfahrzeug mit einem Schweller und einer sich vom Schweller aufwärts erstreckenden B-Säule, wobei der Schweller eine innere Schwellerverstärkung in Form eines eine zur Fahrzeugaußenseite hin offene Nut begrenzenden Profils umfasst und die B-Säule eine B-Säulenverstärkung umfasst, die sich über die gesamte Höhe der B-Säule erstreckt und von der ein unterer Endabschnitt bis vor die Nut der inneren Schwellerverstärkung reicht, und mit einem einteiligen Versteifungselement, von dem ein Oberteil die B-Säule wenigstens in eine nach oben eines Schweller anschließenden Fußbereichs versteift, ein Unterteil des Versteifungselements wenigstens ein inneres, d. h. zum Fahrzeuginneren hin liegendes, Segment, das an einem Boden der Nut der inneren Schwellerverstärkung befestigt ist, ein äußeres, d. h. vom Fahrzeuginneren weg liegendes, Segment, das an dem unteren Endabschnitt der B-Säulenverstärkung befestigt ist, und ein Verbindungssegment zwischen innerem und äußerem Segment umfasst. Indem die diversen Segmente mit dem die B-Säule versteifenden Oberteil einteilig ausgebildet sind, können sie sowohl mit geringen Kosten gefertigt als auch mit minimalem Zusatzaufwand in einer Fahrzeug-Seitenwand montiert werden. Wenn die Seitenwand einer Kollision aus seitlicher Richtung ausgesetzt ist, muss, wenn die B-Säulenverstärkung ins Fahrzeuginnere gedrückt wird, auch das den Schweller im Innern versteifende Unterteil verformt werden, wobei zum Stauchen des in etwa in Wirkrichtung der Kollisionskraft ausgerichteten Verbindungssegments viel Energie verbraucht wird.
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Um Energie weitgehend unabhängig vom genauen Aufprallort aufnehmen zu können, kann das Verbindungselement zweckmäßigerweise aus einem sich in Längsrichtung des Schwellers langgestreckter Streifen geformt sein.
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Um den Schweller wirksam zu versteifen und die Menge an im Kollisionsfall dissipierbarer Energie zu vergrößern, sollte das Verbindungselement zweckmäßigerweise auch in Fahrzeugquerrichtung im Wesentlichen horizontal orientiert sein, insbesondere sollte in dieser Richtung die Abweichung von der Horizontalen nicht mehr als 15 Grad betragen.
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Um das Energiedissipationsvermögen weiter zu steigern, kann das Unterteil beiderseits des inneren Segments je ein äußeres Segment und ein Verbindungselement aufweisen.
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Die Ausdehnung des Unterteils in Fahrzeuglängsrichtung sollte größer sein als die der darüber aufragenden B-Säule.
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Der Schweller umfasst typischerweise ferner eine äußere Wand, die oberhalb und unterhalb der Nut mit der inneren Schwellerverstärkung verbunden ist. Oberhalb der Nut kann diese Verbindung lokal unterbrochen sein, um einen Spalt zwischen der äußeren Wand und der inneren Schwellerverstärkung zu bilden, durch den die B-Säulenverstärkung und das Versteifungselement in den Schweller eingreifen können.
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Der untere Endabschnitt der B-Säulenverstärkung kann dann eine nach außen, in die äußere Wand hinein, gerichtete Ausbuchtung aufweisen, die, indem sie bei einer Kollision flachgedrückt wird, zum Energiedissipationsvermögen der Seitenwand beiträgt.
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Um die Steifigkeit des Schwellers weiter zu verbessern, kann die Ausbuchtung des Endabschnitts an der äußeren Wand des Schwellers befestigt sein. Eine Befestigung durch Verkleben ist bevorzugt, da diese, im Gegensatz zu Punktschweißen und vielen anderen Befestigungstechniken, keine sichtbaren Spuren an der Außenseite der äußeren Wand hinterlässt.
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Zur Steifigkeit des Schwellers trägt es ferner bei, wenn der untere Endabschnitt beiderseits seiner Ausbuchtung zwei Platten aufweist, deren jede an wenigstens einem, vorzugsweise an zwei äußeren Segmenten des Versteifungselements befestigt ist.
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An der B-Säulenverstärkung kann eine Ausnehmung für die Anbringung eines Gurtaufrollautomaten vorgesehen sein, wobei es fertigungstechnisch am einfachsten ist, die Aussparung als Öffnung auszubilden. Einer übermäßigen Schwächung der B-Säulenverstärkung durch eine solche Öffnung kann entgegengewirkt werden, wenn das Versteifungselement die Öffnung wenigstens teilweise überdeckt und entlang der Ränder der Öffnung an der B-Säulenverstärkung befestigt ist.
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Vorzugsweise sollten wenigstens in Fahrzeuglängsrichtung vor und hinter der Ausbuchtung liegende Bereiche des Versteifungselements an der inneren Schwellerverstärkung befestigt sein.
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Der Gurtaufrollautomat kann durch eine Schraube befestigt sein, die sich durch ein Schraubloch der Ausbuchtung erstreckt und daher vom Fahrzeuginneren her gut zugänglich ist.
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Eine weitere Aufgabe ist, eine Baugruppe zu schaffen, die getrennt, ggf. in einer andern Produktionsstätte als die Seitenwand, vormontiert und der Fertigung der Seitenwand zugeliefert werden kann, um den Zusammenbau der Seitenwand zu effektivieren.
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Die Aufgabe wird einer Ausgestaltung der Erfindung zufolge gelöst durch eine Baugruppe mit einer B-Säulenverstärkung, die einen Hauptabschnitt und einen unteren Endabschnitt umfasst, und einem einteiligen Versteifungselement, das wenigstens ein äußeres Segment, das an dem unteren Endabschnitt der B-Säulenverstärkung befestigt ist, ein gegen das äußere Segment versetztes inneres Segment und ein Verbindungssegment zwischen innerem und äußerem Segment umfasst.
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Um die Stabilität der Baugruppe bzw. einer unter Verwendung der Baugruppe zusammengefügten Seitenwand zu verbessern, können zwei äußere Segmente des Versteifungselements an dem unteren Endabschnitt befestigt sein, und der untere Endabschnitt, die äußeren Segmente und die Verbindungssegmente bilden zusammen ein Hohlprofil.
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Um das innere Segment der Baugruppe in einer Nut einer inneren Schwellerverstärkung verschweißen zu können, kann das Innere des Hohlprofils über ein in dem unteren Endabschnitt ausgespartes Fenster für ein Schweißwerkzeug zugänglich gemacht sein.
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Die B-Säulenverstärkung kann eine Öffnung zur Unterbringung eines Gurtaufrollautomaten und eine Aufhängung für einen Gurt-Umlenker aufweisen.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht eines Versteifungselements der erfindungsgemäßen Seitenwand;
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2 eine perspektivische Ansicht einer B-Säulenverstärkung der Seitenwand;
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3 das Versteifungselement und die B-Säulenverstärkung in miteinander verbundenem Zustand;
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4 die B-Säulenverstärkung, das Versteifungselement und weitere daran angefügte Teile der Seitenwand in einer ersten Zusammenbaustufe;
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5 die in 4 gezeigten Teile sowie weitere in einer zweiten Zusammenbaustufe hinzugefügte Teile;
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6 die B-Säule des Aufbaus der 5 mit montiertem Gurt und Gurtaufrollautomaten;
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7 einen Schnitt durch den Aufbau der 6 entlang der Ebene VII-VII; und
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8 einen Schnitt durch den Aufbau der 6 entlang der durch den Gurtaufrollautomaten verlaufenden Ebene VIII-VIII.
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1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht ein Versteifungselement 1 für eine Seitenwand eines Kraftfahrzeugs. Das Versteifungselement 1 ist aus einem Blechzuschnitt einteilig geformt. Ein Oberteil 2 des Versteifungselements umfasst zwei sich im Wesentlichen vertikal und in Fahrzeuglängsrichtung erstreckende ebene dreieckige Bereiche 3 sowie, zwischen den dreieckigen Bereichen 3, eine zum Fahrzeuginneren hin vorspringende, nach oben und zur Fahrzeugaußenseite hin offene Ausbuchtung 4. In einer zu den dreieckigen Bereichen 3 in etwa parallelen, zum Fahrzeuginneren hin versetzten Stirnwand 5 der Ausbuchtung 4 ist ein Schraubloch 6 ausgespart, außerdem ist eine Rastkerbe 7 an einer Oberkante der Stirnwand 5 vorgesehen. Zwei Flanken 8 erstrecken sich im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung zwischen der Stirnwand 5 und den dreieckigen Bereichen 3, und eine Bodenplatte 9 verbindet die Stirnwand 5 mit dem oberen Rand eines Unterteils 10 des Versteifungselements 1.
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Dieses Unterteil 10 umfasst von oben nach unten fortschreitend zunächst ein sich im Wesentlichen vertikal und in Fahrzeuglängsrichtung erstreckendes äußeres Segment 11, anschließend ein sich vom unteren Rand des äußeren Segments 11 horizontal oder leicht abschüssig zum Fahrzeuginneren erstreckendes Verbindungssegment 12, ein sich vom dem Fahrzeuginneren zugewandten Rand des Verbindungssegments 12 vertikal abwärts erstreckendes inneres Segment 13, ein weiteres Verbindungssegment 14, das vom unteren Rand des inneren Segments 13 wieder zur Fahrzeugaußenseite hin verläuft, sowie ein äußeres Segment 15, das sich vom Rand des Verbindungssegments 14 aus koplanar zum äußeren Segment 11 abwärts erstreckt.
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2 zeigt ebenfalls in perspektivischer Ansicht eine B-Säulenverstärkung 16, die wie das Versteifungselement 1 durch Biegen eines Blechzuschnitts erhalten ist. Die B-Säulenverstärkung 16 ist entlang einer horizontalen Kante 17 in einen Hauptabschnitt 18 und einen unteren Endabschnitt 19 gegliedert. Der untere Endabschnitt 19 umfasst zwei vertikal und in Fahrzeuglängsrichtung orientierte ebene Platten 20 sowie, in Fahrzeuglängsrichtung zwischen den Platten 20, eine nach außen vorspringende Ausbuchtung 21. Oberhalb der Ausbuchtung 21 ist in den Hauptabschnitt 17 eine Öffnung 22 geschnitten. In den Platten 20 und der Ausbuchtung 21 ist jeweils ein Fenster 45 ausgeschnitten.
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3 zeigt das Versteifungselement 1 und die B-Säulenverstärkung 16 in miteinander verbundenem Zustand. Die dreieckigen Bereiche 3 des Versteifungselements 1 sind durch Strukturverbindungen 23 wie etwa Punktschweißungen vor und hinter der Öffnung 22 am Hauptabschnitt 18 der B-Säulenverstärkung 16 befestigt; durch entsprechende Strukturverbindungen 23 ist außerdem jedes äußere Segment 11, 15 des Versteifungselements 1 an beiden Platten 20 des unteren Endabschnitts 19 befestigt.
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In der Ansicht der 4 sind zu der Baugruppe aus Versteifungselement 1 und B-Säulenverstärkung 16 ein seitlicher Dachrahmen 24, eine seitliche Stirnwand 25 sowie eine innere Schwellerverstärkung 26 hinzugekommen, die zusammen mit der B-Säulenverstärkung 16 einen Rahmen rings um eine vordere Türöffnung 27 bilden.
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Die innere Schwellerverstärkung 26 hat einen hutförmigen Querschnitt mit einem sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckenden Blechstreifen, der einen Boden 28 einer in seitlicher Richtung, zur Außenseite der Fahrzeugkarosserie hin offenen Nut 29 bildet, zwei Flanken 30, 31, die die Nut 29 nach oben und nach unten begrenzen, sowie an die äußeren Kanten der Flanken 30, 31 anschließenden, sich von der Nut 29 aus in entgegengesetzte Richtungen erstreckenden Flanschen 32, 33. Eine erste Gruppe von Strukturverbindungen 23 ist entlang des oberen Flansches 32 verteilt, um diesen mit der B-Säulenverstärkung 16 und dem zwischen der B-Säulenverstärkung 16 und dem Flansch 32 geklemmten, großenteils von der inneren Schwellerverstärkung 26 verdeckten Versteifungselement 1 zu verbinden. Eine weitere Gruppe von Strukturverbindungen 23 verbindet den oberen Flansch 32 mit der seitlichen Stirnwand 25.
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5 zeigt die Seitenwand in einem weiter fortgeschrittenen Stadium des Zusammenbaus; hier sind zwischen die hinteren Enden der inneren Schwellerverstärkung 26 und des seitlichen Dachrahmens 24 ein hinteres Radgehäuse 34 und eine C-Säulenverstärkung 35 eingefügt, um einen stabilen, geschlossenen Rahmen auch rings um eine hintere Türöffnung 36 zu bilden.
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Die Ausbuchtung 4 des Versteifungselements 1 und die Öffnung 22 der B-Säulenverstärkung 16 ergänzen einander zu einer Tasche, die bemessen ist, um einen Gurtaufrollautomaten 37 aufzunehmen. 6 zeigt die B-Säule mit einem solchen Gurtaufrollautomaten 37 in einer perspektivischen Ansicht. Die Einbauposition des Aufrollautomaten 37 in der Ausbuchtung 4 und der Öffnung 22 ist festgelegt durch einen Vorsprung 41 am Gehäuse des Gurtaufrollautomaten 37, der, wenn dieser von oben in die Ausbuchtung 4 eingeschoben wird, in dessen Rastkerbe 7 einrückt, sowie durch eine Schraube 42, die durch das Schraubloch 6 der Ausbuchtung 4 hindurch in ein Gewinde im Gehäuse des Aufrollautomaten 37 eingreift.
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Ein Sicherheitsgurt 38 zur Verwendung an einem vorderen Sitz des Fahrzeugs erstreckt sich vom Gurtaufrollautomaten 37 zunächst entlang der B-Säule aufwärts bis zu einem an der B-Säule schwenkbar montierten Umlenker 39. In der Darstellung der 6, in der der Gurt 38 nicht in Gebrauch ist, erstreckt er sich vom Umlenker 39 weiter geradeaus abwärts bis zu einer schwenkbaren Aufhängung 40 unmittelbar neben den Aufrollautomaten 37.
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7 zeigt einen Schnitt in Fahrzeugquerrichtung durch die innere Schwellerverstärkung 26, das Versteifungselement 1, die B-Säulenverstärkung 16 und eine äußere Wand 43 des Schwellers entlang einer Schnittebene, die vertikal und in Fahrzeugquerrichtung durch einen der dreieckigen Bereiche 3 verläuft. Entlang des unteren Flansches 33 sind die innere Schwellerverstärkung 26 und die äußere Wand 43 über ihre gesamte Länge hinweg miteinander verschweißt. Der obere Flansch 32 ist in der Schnittebene der 7 nur mit dem Bereich 3 des Versteifungselement 1 und mit der B-Säulenverstärkung 16 verschweißt. An jedem Teil des Flansches 32, unterhalb der Türöffnungen 27, 36, wohin sich das Versteifungselement 1 und die B-Säulenverstärkung 16 nicht erstrecken, ist der Flansch 32 unmittelbar mit der äußeren Wand 43 verschweißt. In der Schnittebene der 7 hingegen erstreckt sich die äußere Wand 43 des Schwellers an der Außenseite der Karosserie nach oben über die innere Schwellenverstärkung 26 hinaus und kann in eine die B-Säulenverstärkung 16 verkleidende äußere Wand übergehen.
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Die Schnittebene der 7 verläuft durch eine der Platten 20 des unteren Endabschnitts 19 der B-Säulenverstärkung 16 und das darin ausgeschnittene Fenster 45. An der Platte 20 liegen jeweils beide äußeren Segmente 11, 15 des Versteifungselements 1 an und sind durch entlang der Segmente 11, 15 verteilte Strukturverbindungen 23, insbesondere Punktschweißungen, befestigt. Entsprechende Strukturverbindungen 23 sind zwischen dem inneren Segment 13 und dem Boden 28 der inneren Schwellerverstärkung 26 vorgesehen. Das Fenster 45 ermöglicht die Platzierung eines Schweißwerkzeugs in der von den Segmenten 12, 13, 14 begrenzten Nut des Versteifungselements 1, mit dem das Segment 13, der Boden 28 und ein an dem Boden 28 anliegendes Bodenblech 46 der Fahrgastzelle miteinander verschweißt werden können.
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Die Schnittebene der 8 verläuft parallel zu derjenigen der 7 durch die Ausbuchtung 21 der B-Säulenverstärkung 16. Entlang dieser Schnittebene berühren sich die B-Säulenverstärkung 16 und das Versteifungselement 1 nicht; stattdessen liegt die Ausbuchtung 21 an einer Innenseite der äußeren Wand 43 an und ist an dieser fest verklebt.
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Oberhalb der Komponenten 26, 43 des Schwellers erkennt man die Öffnung 22 der B-Säulenverstärkung 16 und eine Wickelspule 44 des in der Öffnung 22 montierten und durch die sich durch das Schraubloch 6 der Ausbuchtung 4 erstreckende Schraube 42 fixierten Gurtaufrollautomaten 37.
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Im Falle einer Kollision aus seitlicher Richtung werden zunächst die äußere Wand 43 und die sie von innen aussteifende Ausbuchtung 21 der B-Säulenverstärkung 16 eingedrückt. Wenn dies nicht genügt, um die kinetische Energie des Aufpralls zu verbrauchen, wird auch das Versteifungselement 1 von der Deformation erfasst, und insbesondere seine Verbindungssegmente 12, 14 sowie die Flanken 30, 31 der inneren Schwellerverstärkung 26 kollabieren unter dem Aufprall und verbrauchen dabei weitere Energie. Nur wenn auch dies noch nicht genügt, um den Aufprall zu dämpfen, kann sich die Deformation bis über die innere Schwellerverstärkung 26 hinaus in Richtung der Fahrgastzelle ausbreiten.
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Es versteht sich, dass die obige detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen zwar bestimmte exemplarische Ausgestaltungen der Erfindung darstellen, dass sie aber nur zur Veranschaulichung gedacht sind und nicht als den Umfang der Erfindung einschränkend ausgelegt werden sollen. Diverse Abwandlungen der beschriebenen Ausgestaltungen sind möglich, ohne den Rahmen der nachfolgenden Ansprüche und deren Äquivalenzbereich zu verlassen. Insbesondere gehen aus dieser Beschreibung und den Figuren auch Merkmale der Ausführungsbeispiele hervor, die nicht in den Ansprüchen erwähnt sind. Solche Merkmale können auch in anderen als den hier spezifisch offenbarten Kombinationen auftreten. Die Tatsache, dass mehrere solche Merkmale in einem gleichen Satz oder in einer anderen Art von Textzusammenhang miteinander erwähnt sind, rechtfertigt daher nicht den Schluss, dass sie nur in der spezifisch offenbarten Kombination auftreten können; stattdessen ist grundsätzlich davon auszugehen, dass von mehreren solchen Merkmalen auch einzelne weggelassen oder abgewandelt werden können, sofern dies die Funktionsfähigkeit der Erfindung nicht in Frage stellt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Versteifungselement
- 2
- Oberteil
- 3
- dreieckiger Bereich
- 4
- Ausbuchtung
- 5
- Stirnwand
- 6
- Schraubloch
- 7
- Rastkerbe
- 8
- Flanke
- 9
- Bodenplatte
- 10
- Unterteil
- 11
- äußeres Segment
- 12
- Verbindungssegment
- 13
- inneres Segment
- 14
- Verbindungssegment
- 15
- äußeres Segment
- 16
- B-Säulenverstärkung
- 17
- horizontale Kante
- 18
- Hauptabschnitt
- 19
- unterer Endabschnitt
- 20
- Platte
- 21
- Ausbuchtung
- 22
- Öffnung
- 23
- Strukturverbindung
- 24
- seitlicher Dachrahmen
- 25
- seitliche Stirnwand
- 26
- innere Schwellerverstärkung
- 27
- vordere Türöffnung
- 28
- Boden
- 29
- Nut
- 30
- Flanke
- 31
- Flanke
- 32
- Flansch
- 33
- Flansch
- 34
- hinteres Radgehäuse
- 35
- C-Säulenverstärkung
- 36
- hintere Türöffnung
- 37
- Gurtaufrollautomat
- 38
- Sicherheitsgurt
- 39
- Umlenker
- 40
- Aufhängung
- 41
- Vorsprung
- 42
- Schraube
- 43
- äußere Wand
- 44
- Wickelspule
- 45
- Fenster
- 46
- Bodenblech
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009006875 A1 [0002]
