DE10260795A1 - Karosseriesäule eines Personenkraftwagens - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Karosseriesäule (1) eines Personenkraftwagens, umfassend einen außenseitigen Säulenteil mit einem im Wesentlichen U-förmigen Profil, welches zwei parallele Schenkel (8) und einen orthogonal dazu angeordneten, an jeweils eine lange Kante der Schenkel (8) anschließenden, die beiden Schenkel (8) verbindenden Steg (9) sowie einen oberen, einen mittleren und einen unteren Bereich aufweist. Erfindungswesentlich ist dabei, dass zumindest die beiden Schenkel (8) zum Ersatz eines innenseitigen Säulenteils verstärkt und/oder verlängert sind.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Karosseriesäule eines Personenkraftwagens mit einem außenseitigen Säulenteil und einem im wesentlichen U-förmigen Profil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Übliche selbsttragende Fahrzeugkarosserien umfassen eine Tragstruktur, die aus einer Vielzahl von einzelnen Karosseriebauteilen zusammengesetzt ist. Die Aufteilung der Tragstruktur in eine Vielzahl von Einzelkarosseriebauteilen ist notwendig, um den unterschiedlichen Anforderungen an einzelne Bereiche Rechnung zu tragen. Zu nennen sind hier insbesondere die Sicherheit, die Steifigkeit und das Fahrzeuggewicht.
• Gleichzeitig besteht im Zuge der Ressourcenschonung ein hohes Interesse an der Verringerung des Fahrzeuggewichts und folglich eine möglichst leichte Ausbildung der Fahrzeugkarosserie.
• Eine Möglichkeit zur Verringerung des Gewichts besteht in der Optimierung der Blechstärken und der Konstruktion der Tragstruktur. Dies hat unter Berücksichtigung einer Vielzahl von Randparametern zu erfolgen, wie beispielsweise den Materialkosten, der Steifigkeit der Struktur, der Unfallsicher heit, den Befestigungsmöglichkeiten für Anbauteile, wie z.B. Scharniere und Türen, den fertigungstechnischen Möglichkeiten oder der Eingang für eine Serienproduktion.
• Die einzelnen Karosseriebauteile sind in der Regel als separate Blechformteile ausgebildet und anschließend miteinander zusammengefügt, vorzugsweise zusammengeschweißt. Insbesondere komplex geformte Bauteile sind wiederum aus einer Vielzahl von Einzelblechstücken zusammengesetzt. So werden für eine B-Säule mitunter sieben Einzelblechstücke benötigt, die zunächst separat hergestellt und dann miteinander verbunden werden müssen. Der fertigungstechnische Aufwand bei einer aus Blechformteilen zusammengesetzten B-Säule ist dementsprechend hoch.
• Aus der DE 198 19 484 A1 ist eine Karosseriesäule bzw. ein Verfahren zur Herstellung einer Karosseriesäule für eine Fahrzeugkarosserie bekannt. Die Karosseriesäule weist dabei eine bestimmte Form auf, welche aus einer Metallplatine mit Hilfe eines Umformverfahrens hergestellt ist und auf Grund ihrer spezifischen Form unterschiedliche Bereiche, nämlich mindestens einen ersten Bereich und mindestens einen – im Vergleich zum ersten Bereich – unterschiedlich verformten zweiten Bereich aufweist. Die Karosseriesäule, insbesondere B- oder C-Säule ist unter ökologischen, ökonomischen und Sicherheitsaspekten dadurch verbessert, dass zur Erhöhung der Steifigkeit bzw. Festigkeit der Karosseriesäule ein vor der Realisierung des Umformungsvorgangs im wesentlichen direkt auf dem ersten Bereich angeordnetes Verstärkungsblech vorgesehen ist. Die hier beschriebene Karosseriesäule weist zwar ein U-förmiges Profil auf, besteht jedoch aus zwei miteinander verbundenen Blechen, die einen Hohlraum umschließen und damit einen erhöhten Aufwand zur Gewährleistung der Korrosionsbeständigkeit der Karosseriesäule verursachen.
• Aus der DE 100 32 971 A1 ist eine aus mindestens zwei Säulenabschnitten bestehende Mittelsäule einer Kraftfahrzeugkarosserie bekannt. Die sich in einer Personenkraftwagenkarosserie befindende Mittelsäule besteht aus einem unten liegenden Säulenabschnitt und einem oben liegenden Säulenabschnitt, die jeweils aus Blechpressteilen gefertigt sind. Dabei haben die Säulenabschnitte eine solche Längserstreckung, dass sie im Bereich der Befestigungsabschnitte für Türscharniere überlappend angeordnet sind. Auch hierbei wird ein Hohlraum geschaffen, der zwischen den beiden sich überlappenden Blechpressteilen liegt und damit besondere Maßnahmen für die Korrosionsbeständigkeit der Fahrzeugkarosserie erforderlich macht.
• Aus der DE 195 31 874 C1 ist eine Seitenwandbaugruppe für eine Fahrzeugkarosserie bekannt. Die Seitenwandbaugruppe, die sich wenigstens von einer A-Säule bis zu einem hinteren Radeinbau in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten erstreckt und eine Seitenwandstruktur sowie eine mit dieser verbundene Seitenwandbeplankung aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwandstruktur aus zwei quer zur Fahrzeugslängsrichtung zusammengesetzten Seitenwandteilen aufgebaut ist, die wenigstens in einem Schwellerbereich jeweils halbschalenartig ausgebildet sind und einander zu einem den Schweller bildenden Hohlprofil ergänzen, das die Seitenwandbeplankung in diesem Bereich ersetzt.
• Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, eine verbesserte Ausführungsform für eine Karosseriesäule anzugeben.
• Dieses Problem wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
• Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einer Karosseriesäule eines Personenkraftwagens, welche üblicherweise ein, auf eine Fahrgastzelle bezogenes, außen- und ein innenseitiges Säulenteil aufweist, das innenseitige Säulenteil einzusparen. Dies wird erreicht, indem das außenseitige Säulenteil als im wesentlichen U-förmiges Profil ausgestaltet ist, welches zwei parallele Schenkel und einen orthogonal dazu angeordneten Steg aufweist und wobei zumindest die beiden Schenkel zum Ersatz des innenseitigen Säulenteils verstärkt und/oder verlängert sind. Betrachtet man die zur Ermittlung der Biegesteifigkeit erforderlichen Kennwerte (Flächenträgheits-/Widerstandsmomente), so fällt auf, dass die Verstärkung der Schenkel eine proportionale, die Verlängerung der Schenkel jedoch eine stark überproportionale Zunahme der Biegesteifigkeit bewirken. Aufgrund des Wegfalls der B-Innensäule benötigt die Verlängerung der Schenkel, bis auf die Außenabmessungen der herkömmlichen Karosseriesäule, keinen zusätzlichen Platz.
• Mit der so ausgebildeten Konstruktion lassen sich viele wichtige Vorteile erreichen.
• Im Gegensatz zu herkömmlichen Karosseriesäulen bietet die erfindungsgemäße Lösung den Vorteil, ein zu einer Fahrzeuginnenseite hin offenes Profil aufzuweisen. Bei geschlossenen Profilen ist häufig damit zu rechnen, dass anfallendes Kondenswasser nur schwer abtrocknet und damit als Elektrolyt für Korrosionsprozesse zur Verfügung steht, was die Korrosionsbeständigkeit des Fahrzeugs stark beeinträchtigt, bzw. besondere Maßnahmen für den Korrosionsschutz erforderlich macht. Bei einem offenen Profil hingegen kann anfallendes Kondenswasser schneller verdunsten, wodurch der Korrosionsprozess eher unterbunden wird.
• Ein weiterer wichtiger Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu sehen, dass aufgrund des Ersatzes der B-Innensäule zumindest ein Bauteil weniger hergestellt, gelagert und eingebaut werden muss, was die Material-, Lager- und Produktionskosten senkt. Zudem bietet die U-förmige Ausbildung der B-Säule aufgrund des offenen Profils sogenannte Package-Vorteile, da ein ineinander gestapeltes und damit platzsparendes Lagern ermöglicht wird, wodurch ebenfalls Lagerkosten gespart werden können.
• Des weiteren wird mit der Erfindung eine deutlich verbesserte Zugänglichkeit für die Montage und Demontage von Anbauteilen, wie z.B. Halter, Gurtaufroller, Kabelkanälen und Sensoren erreicht.
• Trotz der einfachen, kostensparenden Konstruktion ist mit einer sehr hohen Seitenaufprallsicherheit zu rechnen. Durch die Ausbildung der B-Säule mit einer erhöhten Wanddicke und verlängerten Schenkeln wird das Widerstandsmoment und damit die Steifigkeit im Falle eines Seiten-Crashs erhöht. Zudem sind Reparatur- und Wartungsarbeiten bei einem in Fahrzeuginnenrichtung offenen Profil weniger arbeitsintensiv, da lediglich die Innenverkleidung entfernt werden muss, um Bauteile, wie z.B. Gurtaufroller oder Gurthöhenversteller zu reparieren oder zu warten. Im Falle einer herkömmlichen zweischaligen B-Säule muss hierfür die komplette B-Innensäule entfernt werden, wodurch der Wartungsaufwand deutlich höher liegt.
• Durch den Wegfall der B-Innensäule ist zudem eine Gewichtsreduzierung möglich, die sich günstig auf das Fahrzeuggewicht und damit auf den Kraftstoffverbrauch auswirkt.
• Entsprechend einer besonders günstige Ausführungsform ist vorgesehen, dass im oberen Bereich Anbindungspunkte für einen Halter für den Gurthöhenversteller angeordnet sind. Die Anbindungspunkte sind karosserieseitig am U-Profil angeordnet. Der Gurthöhenversteller ist durch Entfernen der Innenverkleidung der Karosseriesäule ohne weiteres zugänglich und damit leicht zu warten.
• Zweckmäßig kann vorgesehen sein, dass im mittleren Bereich zumindest eine zug- und/oder druckfeste Querverbindung zwischen den Schenkeln angeordnet ist und dass die zumindest eine Querverbindung als Zugblech ausgebildet ist. Die Querverbindung ist quer zur Säulenlängsrichtung angeordnet und fest mit der Karosseriesäule verbunden. Zudem erhöht das zumindest eine Zugblech die Steifigkeit der Karosseriesäule, wodurch die Unfallsicherheit, insbesondere bei Seiten-Crashs, weiter verbessert wird.
• Entsprechend mehrerer besonders günstiger Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass die Karosseriesäule als Endsäule, insbesondere A-Säule und/oder C-Säule, und/oder als Mittelsäule, insbesondere B-Säule, ausgebildet ist. Die erfindungsgemäße Lösung bietet dadurch den Vorteil, das Konzept des verstärkten und an den Schenkeln verlängerten U-Profils auch auf andere Bauteile des Fahrzeugs zu übertragen. Hierdurch können wiederum Kosten bei Material, Lagerung und Produktion eingespart werden.
• Gleichzeitig ist auch eine noch weitergehende Übertragung der erfindungsgemäßen Lösung auf andere Karosseriebauteile, wie z.B. Querträger, Längsträger und Dachrahmen denkbar.
• Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus den zugehörigen Figurenbeschreibungen anhand der Zeichnungen.
• Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
• Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in den nachfolgenden Beschreibungen näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
• Die Figuren zeigen schematisch,
• 1 eine Skizze einer erfindungsgemäßen Karosseriesäule,
• 2 einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Karosseriesäule im oberen Bereich,
• 3 einen Querschnitt wie in 2, jedoch im mittleren Bereich.
• Entsprechend 1 ist eine erfindungsgemäße Karosseriesäule 1, insbesondere B-Säule, einer im Übrigen nicht dargestellten Seitenwandbaugruppe eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Die B-Säule 1 ist seitlich an einem Kraftfahrzeug in Fahrtrichtung hinter einer A-Säule und vor einer C-Säule angeordnet. Durch die im wesentlichen senkrecht verlaufende Karosseriesäule 1 wird ein vorderer Einstieg und ein hinterer Einstieg des Kraftfahrzeugs getrennt. Die B-Säule 1 ist an ihrem in vertikaler Richtung unteren Ende mit einem nicht in 1 darge stellten Schweller, und an ihrem in vertikaler Richtung oberen Ende mit einem Dachrahmen verbunden.
• Die Karosseriesäule 1 dient einerseits zur Versteifung der seitlichen Karosserie und andererseits zur Aufnahme von Bauelementen, wie nachfolgend näher erläutert wird. In vertikaler Längsrichtung ist die Karosseriesäule 1 von oben nach unten in einen oberen, einen mittleren und einen unteren Bereich unterteilt. Im oberen Bereich sind Anbindungspunkte 11 für einen Halter für einen Gurthöhenversteller 3, im mittleren Bereich zumindest eine Querverbindung, bzw. ein Zugblech 2 und im unteren Bereich ein Anbindungspunkt 11 für einen Halter für einen Gurtaufroller 4 angeordnet.
• Gemäß 2 ist der Querschnitt der Karosseriesäule 1 im wesentlichen U-förmig ausgebildet und nimmt die oben erwähnten Bauteile, so z.B. den Gurthöhenversteller 3 auf. Gleichzeitig werden an der Karosseriesäule 1, nicht in den Figuren dargestellte Scharniere, angebracht, an welchem eine Fahrzeugtür aufgehängt ist.
• Die Karosseriesäule 1 weist zwei Schenkel 8 und einen, die beiden Schenkel verbindenden, Steg 9 auf und ist von außerhalb des Fahrzeugs betrachtet von einem Außenblech 5 verdeckt. Gemäß der Erfindung sind zumindest die beiden Schenkel 8, im Vergleich zu einer herkömmlichen Karosseriesäule 1, mit einer stärkeren Wanddicke 10 ausgebildet. Zudem sind die beiden Schenkel 8 in Richtung eines Fahrzeuginneren 7 verlängert, wodurch sich eine deutliche Steigerung des Flächenträgheitsmoments und damit der Steifigkeit der Karosseriesäule 1 ergibt. Das U-Profil der Karosseriesäule 1 geht an den von dem Steg 9 abgewandten Enden der Schenkel 8 in innere Bereiche 12 über. Die Schenkel 8 und die inneren Bereiche 12 ersetzen dabei die bei herkömmlichen Karosseriesäulen 1 vorhan dene innere Teilsäule. Der innere Bereich 12 schließt zudem das Profil der Karosseriesäule 1 gegen das Fahrzeuginnere 7 ab.
• Das Außenblech 5 und die Karosseriesäule 1 sind wie in 2 dargestellt mit Schweißpunkten 6 verbunden. Die im oberen Bereich angeordneten und in 2 dargestellten Anbindungspunkte 11 sind ebenfalls mit Schweißpunkten 6 an der Karosseriesäule 1 angebracht. An den Anbindungspunkten 11 ist der Halter für den Gurthöhenversteller 3 in geeigneter Weise, z.B. durch Schraub- oder Schweißverbindungen angeordnet.
• Zu Reparatur- und/oder Wartungsarbeiten muss bei der erfindungsgemäßen Lösung lediglich eine nicht in 2 dargestellte Innenverkleidung der Karosseriesäule 1 entfernt werden um an die Bauteile, wie z.B. den Halter für den Gurthöhenversteller 3 oder den Gurtaufroller 4 zu gelangen. Eine Demontage der Innenverkleidung und der inneren Teilsäule, wie sie bei einigen herkömmlichen Fahrzeugen notwendig ist, entfällt.
• Gemäß 3 ist der mittlere Bereich der Karosseriesäule 1 im Querschnitt dargestellt. Hierbei ist die zumindest eine Querverbindung, hier beispielhaft als Zugblech 2 dargestellt, an die inneren Bereiche 12 in Verlängerung der Schenkel 8 mit Schweißpunkten 6 angebracht. Das Zugblech 2 erhöht die Biegesteifigkeit der Karosseriesäule 1 und verbessert somit die Fahrsicherheit.
• Durch die Erfindung wird bei der Karosseriesäule 1, die bei herkömmlichen Personenkraftwagen aus einem außenseitigen und einem innenseitigen Säulenteil zusammengesetzt ist, das innenseitige Säulenteil eingespart. Dazu ist das außenseitige Säulenteil als im wesentlichen U-förmiges Profil ausgestal tet, welches zwei parallele Schenkel 8 und einen orthogonal dazu angeordneten Steg 9 aufweist und wobei zumindest die beiden Schenkel 8 zum Ersatz des innenseitigen Säulenteils verstärkt und verlängert sind.
• Im Gegensatz zu herkömmlichen Karosseriesäulen 1 bietet die erfindungsgemäße Lösung den Vorteil, ein zu einer Fahrzeuginnenseite hin offenes Profil aufzuweisen, was die Verdunstung von angefallenem Kondenswasser erleichtert und damit die Korrosionsbeständigkeit des Fahrzeugs verbessert.
• Zudem muss bei der erfindungsgemäßen Lösung zumindest ein Bauteil weniger hergestellt, gelagert und eingebaut werden, was die Material-, Lager- und Produktionskosten senkt. Gleichzeitig bietet die U-förmige Ausbildung der Karosseriesäule 1 aufgrund des offenen Profils Package-Vorteile, da ein ineinander gestapeltes und damit platzsparendes und kostengünstigeres Lagern ermöglicht wird.
• Durch die Ausbildung der Karosseriesäule 1 mit einer erhöhten Wanddicke 10 und verlängerten Schenkeln 8 wird das Widerstandsmoment und damit die Steifigkeit im Falle eines Seiten-Crashs erhöht. Zudem sind Reparatur- und Wartungsarbeiten bei einem offenen Profil weniger arbeitsintensiv, da lediglich die Innenverkleidung entfernt werden muss, um Bauteile, wie z.B. den Halter für den Gurtaufroller 4 oder den Gurthöhenversteller 3, zu reparieren oder zu warten.

Claims (11)

1. Karosseriesäule (1) eines Personenkraftwagens, umfassend einen außenseitigen Säulenteil mit einem im wesentlichen U-förmigen Profil, welches zwei parallele Schenkel (8) und einen orthogonal dazu angeordneten, an jeweils eine lange Kante der Schenkel (8) anschließenden, die beiden Schenkel (8) verbindenden, Steg (9) sowie einen oberen, einen mittleren und einen unteren Bereich aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die beiden Schenkel (8) zum Ersatz eines innenseitigen Säulenteils verstärkt und/oder verlängert sind.
2. Karosseriesäule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im oberen Bereich zumindest ein Anbindungspunkt für einen Halter für einen Gurthöhenversteller (3) angeordnet ist.
3. Karosseriesäule nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im mittleren Bereich zumindest eine zug- und/oder druckfeste Querverbindung zwischen den Schenkeln (8) angeordnet ist.
4. Karosseriesäule nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Querverbindung als Zugblech (2) ausgebildet ist.
5. Karosseriesäule nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im unteren Bereich zumindest ein Anbindungspunkt (11) für einen Halter für einen Gurtaufroller (4) angeordnet sind.
6. Karosseriesäule nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Karosseriesäule (1) als vordere Endsäule, insbesondere A-Säule, ausgebildet ist.
7. Karosseriesäule nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Karosseriesäule (1) als Mittelsäule, insbesondere B-Säule, ausgebildet ist.
8. Karosseriesäule nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Karosseriesäule (1) als hintere Endsäule, insbesondere C-Säule, ausgebildet ist.
9. Karosseriesäule nach einem der Ansprüche 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Karosseriesäule (1) als Querträger ausgebildet ist.
10. Karosseriesäule nach einem der Ansprüche 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Karosseriesäule (1) als Längsträger ausgebildet ist.
11. Karosseriesäule nach einem der Ansprüche 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Karosseriesäule (1) als Dachrahmen, ausgebildet ist.