DE10353448B3

DE10353448B3 - B-Säulenanordnung für eine Kraftfahrzeugkarosserie

Info

Publication number: DE10353448B3
Application number: DE2003153448
Authority: DE
Inventors: Stefan Schwarz; Jochem Fischer
Original assignee: Festo SE and Co KG; Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2003-11-15
Filing date: 2003-11-15
Publication date: 2005-06-23
Anticipated expiration: 2023-11-16

Abstract

Die Erfindung betrifft eine B-Säulenanordnung (3) für eine Kraftfahrzeugkarosserie (2). Die B-Säulenanordnung (3) weist ein Längsprofil (5) auf, das in einer Aufnahme geführt verlagerbar und durch einen Aktuator von einer Ausgangsstellung in eine verriegelte Wirkstellung ausfahrbar ist. Zur Vermeidung, dass sich im Falle des Ansprechens der Sicherheitseinrichtung ein Hindernis im Verlagerungsweg des Längsprofils (5) befindet, sind Detektoren vorgesehen, welche den Höhenbereich oberhalb der Ausgangsstellung des Längsprofils (5) überwachen und die Aktivierung des Aktuators nur freigeben, wenn der Verlagerungsweg frei ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine B-Säulenanordnung für eine Kraftfahrzeugkarosserie gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Verschiedene Kraftfahrzeuge bzw. Kraftfahrzeugtypen, wie Coupes und Cabrios, besitzen keine eigentliche B-Säule. Dennoch müssen diese Karosserien die gleichen Sicherheitsanforderungen erfüllen wie Kraftfahrzeuge mit festem Dach und B-Säule. Aus diesem Grund wird die Karosserie bei solchen Fahrzeugen durch unterschiedliche Maßnahmen verstärkt ausgeführt.

Durch die DE 42 41 054 C1 zählt eine Kraftfahrzeugkarosserie zum Stand der Technik mit einer ausfahrbaren Mittelsäule. Diese weist einen oberen Teil auf, der in einen unteren Teil versenkbar ist. Im Falle eines Überschlags soll der obere Teil der Mittelsäule sensorgesteuert ausgefahren und in dieser Wirkstellung mit dem Dachrahmenbereich verriegelt werden. Dieser Vorschlag ist viel versprechend, denn im normalen Fahrbetrieb werden die Sichtverhältnisse der Fahrzeuginsassen nicht beeinträchtigt und im Falle eines Überschlags kann eine Versteifung des Dachbereichs erfolgen. Allerdings muss der obere Teil der Mittelsäule im Falle eines Überschlags in Bruchteilen von Sekunden und somit mit hoher Geschwindigkeit nahezu katapultartig in die Wirkstellung ausfahren. Dieser Vorgang birgt ein Gefährdungspotential für die Fahrzeuginsassen, wenn sich beispielsweise Gliedmaßen zum Zeitpunkt der Auslösung im Verlagerungsweg der Mittelsäule befinden.

Des Weiteren zählt durch die DE 43 21 028 A1 eine Vorrichtung zur Steuerung der Bewegung von fremdkraftbetätigten Teilen zum Stand der Technik, insbesondere zur Erkennung von Hindernissen im Spalt von zwei sich annähernden Teilen, z.B. einer Fensterscheibe eines Kraftfahrzeugs und des Fahrzeugrahmens. Diese sieht eine detektorgestützte Hinderniserkennung über eine Grenzkantenreflexion vor mit einer Strahlungsquelle für elektromagnetische oder magnetische Wellen und wenigstens einem entsprechendem Empfänger.

Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, eine ausfahrbare B-Säulenanordnung sicherheitstechnisch zu verbessern.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in einer B-Säulenanordnung gemäß den Merkmalen von Patentanspruch 1.

Kernpunkt der Erfindung bildet die Maßnahme, mindestens einen optischen Detektor vorzusehen, welcher den Höhenbereich oberhalb der Ausgangsstellung des teleskopierbaren Längsprofils auf im Verlagerungsweg des Längsprofils befindliche Hindernisse überwacht. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass die Sicherheitseinrichtung auslöst und das Längsprofil der B-Säulenanordnung ausfährt, wenn sich ein Hindernis, beispielsweise die Hand eines Fahrzeuginsassens unmittelbar im sogenannten Schusskanal des Längsprofils befindet. Hierdurch wird einer Verletzung der Insassen vorgebeugt. In dem Augenblick, in dem die Detektoren erkennen, dass der Verlagerungsweg frei ist, löst die Sicherheitseinrichtung aus und das Profil wird in Sekundenbruchteilen in die Wirkstellung überführt. In dieser Stellung übernimmt die B-Säulenanordnung ihre Sicherheitsfunktion und verstärkt den Dachbereich.

Es kommen optische Detektoren zur Anwendung. Hier sind insbesondere Infrarot-Detektoren geeignet.

Infrarot-Detektoren arbeiten berührungslos und reagieren auf Änderungen der Wärmestrahlung eines Messobjektes. Sie besitzen kurze Ansprechzeiten und sind unempfindlich gegen Umwelteinflüsse. Solche Detektoren lassen sich montage- und servicefreundlich in die B-Säulenanordnung integrieren.

Grundsätzlich können aber auch andere Arten von optischen Detektoren zur Anwendung gelangen.

Zur Gewährleistung der erfindungsgemäß angestrebten Funktion sind die Detektoren mit einer Steuereinheit zur Aktivierung des das Längsprofil verlagernden Aktuators verknüpft.

Eine die erfindungsgemäße B-Säulenanordnung sicherheitstechnisch weiter verbessernde Ausführungsform ist in Patentanspruch 2 aufgezeigt. Danach weist das Längsprofil im Querschnitt variierende Längenabschnitte auf. Das Längsprofil kann so gezielt auf die jeweiligen Anforderungskriterien hinsichtlich Festigkeit und Deformationsverhalten eingestellt werden. Auf diese Weise wird ein Ausknicken oder Bersten der B-Säule vermieden. Die Aufschlagenergie kann durch einen gezielten Faltungsvorgang des Längsprofils umgewandelt und abgebaut werden. Hierdurch werden die Fahrzeuginsassen ausreichend geschützt und die Aufschlagenergie aus dem Fahrzeugdach in den Fahrzeugboden abgeleitet.

Vorzugsweise kommt eine B-Säule bzw. ein Längsprofil aus hochfestem Stahl zum Einsatz. Diese kann warm- oder kaltgeformt sein, auch eine hydroformtechnische Fertigung ist möglich.

Das Längsprofil kann zur Beeinflussung der Deformationscharakteristik partiell warmgeformt bzw. partiell gehärtet sein. Das Längsprofil weist in dieser Ausgestaltung zumindest einen Längenabschnitt mit einer gegenüber den anderen Längenabschnitten höheren Härte auf (Patentanspruch 3).

Die Verlagerung des Längsprofils im Falle eines Unfalls erfolgt sensorgesteuert durch einen Aktuator. Dieser bewegt das Längsprofil in Sekundenbruchteilen aus der Ausgangsstellung in der Aufnahme in die Wirkstellung, wo vorzugsweise eine Verriegelung mit dem Dachbereich erfolgt. Bei Dächern von Cabrios kann eine zusätzliche Verstrebung erforderlich sein, um die Dachbelastung zu ermöglichen. Zusätzlich kann eine untere Verriegelung des Längsprofils in der Aufnahme erfolgen.

Denkbar ist auch, dass das Längsprofil bei geöffnetem Cabrio-Dach nicht vollständig, sondern nur teilweise ausfährt. Auf diese Weise ist der am ausgefahrenen Längsprofil wirksame Hebelarm kürzer, so dass die Gefahr eines Knickens verringert ist, dennoch wird der Kopfbereich der Fahrzeuginsassen zusätzlich geschützt.

Die zum Einsatz gelangenden Aktuatoren müssen im Falle eines Crashs die notwendige Stellgeschwindigkeit zuverlässig bereitstellen. Als besonders vorteilhaft werden in diesem Zusammenhang gemäß Patentanspruch 4 pneumatische Muskeln angesehen. Bei sogenannten Pneumomuskeln handelt es sich um Zugaktuatoren aus einer faserverstärkten Membran mit zwei Anbindungsstücken. Bei Druckbeaufschlagung erfolgt eine Kontraktion des Pneumomuskels, d.h. seine wirksame Länge verkürzt sich, die Kontraktionsbewegung wird erfindungsgemäß zur Verlagerung des Längsprofils der B-Säulenanordnung ausgenutzt. Dank enormer Anfangskraft und hoher Beschleunigung wird das Längsprofil in kürzester Zeit in die Wirkstellung verlagert. Die Auslösung des pneumatischen Muskels erfolgt über Sensoren, die einen Anprall, insbesondere einen Überschlag des Kraftfahrzeugs erfassen und entsprechend ein Signal zur Aktivierung des Pneumomuskels generieren, wobei die Aktivierung in die Abhängigkeit der Freigabe des Verlagerungsweges durch die erfindungsgemäß vorgesehenen Detektoren gestellt ist.

Pneumatische Muskeln benötigen nur ein geringes Bauvolumen und sind leicht im Gewicht.

Für die Stellbewegung kann sowohl normale Druckluft zur Anwendung gelangen als auch pyrotechnische Energie. Seitenairbags werden derzeit üblicherweise pyrotechnisch ausgelöst. Der hierbei entstehende Druck kann auch für die Aktivierung des Aktuators und somit zum Ausfahren des Längsprofils verwendet werden. Hierbei ist eine zweistufige Aktivierung denkbar. Beim Druckaufbau wird zuerst der Muskel mit Druck beaufschlagt. Bei Überschreiten eines Grenzwertes wird durch eine Sollbruchstelle der Kopfairbag mit Druck beaufschlagt und entfaltet. Die Haltung des Längsprofils in der Wirkstellung kann durch den anstehenden Druck gewährleistet werden. Zusätzlich kann, wie bereits oben gesagt, eine Verrastung des Längsprofils vorgenommen werden.

Nach den Merkmalen von Patentanspruch 5 ist der pneumatischen Muskel in einer zur Längsrichtung des Längsprofils geneigt verlaufenden, insbesondere horizontalen Position angeordnet. Durch ein geeignetes Übertragungselement, beispielsweise einem Seilzug, wird die Kontraktionsbewegung auf das Längsprofil übertragen. Die horizontal liegende Anordnung des pneumatischen Muskels ermöglicht es, diesen im Seitenschweller der Kraftfahrzeugkarosserie anzuordnen. Hierdurch wird der Seitenschweller zusätzlich verstärkt.

Selbstverständlich kann ein pneumatischer Muskel auch in einer zur Längsrichtung des Längsprofils parallelen Position angeordnet sein, wie dies Patentanspruch 6 vorsieht.

Bei der Ausführungsform der B-Säulenanordnung gemäß Patentanspruch 7 ist zusätzlich im Längsprofil ein Airbag-Modul vorgesehen. Hierdurch kann insbesondere der Kopfbereich der Fahrzeuginsassen zusätzlich geschützt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
1 ein Kraftfahrzeug mit erfindungsgemäßer B-Säulenanordnung in perspektivischer Darstellungsweise;
2 einen Schnitt durch die Darstellung von 1 entlang der Linie A-A;
3 in vereinfachter Darstellung eine Draufsicht auf den Bereich der B-Säulenanordnung eines Kraftfahrzeugs in der Ausgangsstellung;
4 den Bereich der B-Säule in der Seitenansicht und
5 die Darstellung eines Längsprofils einer B-Säulenanordnung.
1 zeigt in perspektivischer Darstellungsweise ein Kraftfahrzeug 1. Hierbei handelt es sich um ein sogenanntes Coupe mit einer sportlichen Karosserie 2.
Die Karosserie 2 weist eine B-Säulenanordnung 3 auf mit einem in einer Aufnahme 4 geführt verlagerbaren Längsprofil 5 (siehe hierzu auch 4). Das Längsprofil 5 ist im normalen Fahrbetrieb in einer Ausgangsstellung (A) in der Aufnahme 4 versenkt und wird dort in Seitenführungen 6 gehalten. Im Falle eines Unfalls, insbesondere eines Fahrzeugüberschlags, wird das Längsprofil 5 in eine verriegelte Wirkstellung (W) ausgefahren. 1 zeigt das Kraftfahrzeug 1 mit ausgefahrenem Längsprofil 5.
Die Verlagerung des Längsprofils 5 von der Ausgangsstellung A in die Wirkstellung W erfolgt durch einen Aktuator 7. Zu dessen Aktivierung ist eine Steuereinheit vorgesehen, die mit einem Überschlagsensor gekoppelt ist. Bei dem Aktuator 7 handelt es sich um einen pneumatischen Muskel 8. Beim Ansprechend des pneumatischen Muskels 8 verkürzt sich dieser mit enormer Anfangskraft und hoher Beschleunigung. Die Kontraktionsbewegung des pneumatischen Muskels 8 wird in eine Verlagerungsbewegung des Längsprofils 5 umgesetzt. Hierzu ist eine Umlenkung 9 mit Seilzug 10 vorgesehen, über den der pneumatischen Muskel 8 mit dem unteren Ende 11 des Längsprofils 5 verbunden ist. Die Umlenkung 9 kann auch flaschenzugartig ausgestaltet sein.
Der Aktuator 7 ist in der Lage, das Längsprofil 5 in Bruchteilen von Sekunden in die Wirkstellung W zu überführen.
Zur Sicherstellung, dass der Verlagerungsweg des Längsprofil 5 frei von Hindernissen und dass ich insbesondere keine menschlichen Gliedmaßen im Verlagerungsweg befinden, ist die B-Säulenanordnung 3 mit optischen Detektoren 12 ausgerüstet. Diese sind insbesondere in der 3 zu erkennen. 3 zeigt einen Ausschnitt der Karosserie 2 mit dem Bereich der B-Säulenanordnung 3 in der Ausgangsstellung A des Längsprofils 5. Die Detektoren 12 sind um das Längsprofil 5 der B-Säulenanordnung 3 angeordnet und zweckmäßigerweise in die Abdeckung bzw. Verkleidung integriert. Vorzugsweise kommen Infrarot-Sensoren zum Einsatz. Die Detektoren 12 überwachen den Höhenbereich oberhalb der Ausgangsstellung A des Längsprofils 5, ob sich im Verlagerungsweg Hindernisse befinden. Ist dies der Fall, wird die Auslösung des Aktuators 7 nicht freigegeben. Erst wenn sichergestellt ist, dass sich keine Hindernisse im sogenannten Schusskanal des Längsprofils 5 befinden, gibt die mit den Detektoren 12 verknüpfte, hier nicht dargestellte Steuereinheit die Sicherheitseinrichtung frei und der Aktuator zieht an, so dass das Längsprofil 5 in die Wirkstellung W überführt wird. Im Dachbereich 13 der Karosserie 2 ist eine Verriegelung 14 vorgesehen, in der das freie Ende 15 des Längsprofils 5 gegengelagert wird. In der Wirkstellung W stabilisiert die B-Säulenanordnung 3 mit ausgefahrenem Längsprofil 5 die Fahrgastzelle und der Eindrückwiderstand des Kraftfahrzeugdachs wird erhöht.
2 zeigt einen Schnitt durch die Darstellung von 1 entlang der Linie A-A. Man erkennt das vordere Seitenfenster 16 und das hintere Seitenfenster 17. Zwischen den beiden Seitenfenstern 16, 17 ist eine Fensterführung 18 mit integrierter Dichtung vorgesehen. Das Längsprofil 5 ist ausgefahren und befindet sich in der Wirkstellung W auf der Innenseite der Karosserie 2. Im Längsprofil 5 ist auf der Innenseite ein Airbag-Modul 19 integriert. Das Airbag-Modul 19 wird im Falle eines Crashs aktivierte, so dass der expandierte Gassack die Fahrzeuginsassen schützen kann.
Anhand der Darstellung von 4 erkennt man ferner, dass der pneumatische Muskel 8 im unteren Seitenschweller 20 der Kraftfahrzeugkarosserie 2 liegend angeordnet ist, also in einer zur Längsrichtung L des Längsprofils 5 geneigten horizontalen Position. Der pneumatische Muskel 8 wird so zusätzlich zu einer Stabilisierung und Versteifung des Seitenschwellers 20 herangezogen.
Das Längsprofil 5 ist vorzugsweise aus höchstfestem Stahl gefertigt und kann kalt- und/oder warmgeformt sein. Auch eine hydroformtechnische Herstellung des Längsprofils ist rationell möglich.
5 zeigt ein Längsprofil 5 in der Draufsicht. Man erkennt, dass das Längsprofil 5 im Querschnitt variierende Längenabschnitte a-f aufweist. Hierbei können sowohl Breite, Dicke als auch Länge der einzelnen Abschnitte variieren, wodurch Einfluss auf die Deformationscharakteristik des Längsprofils 5 genommen werden kann. Angestrebt ist ein kontrolliertes, faltenartiges Deformationsverhalten des Längsprofils 5 im Falle der Dachbelastung bei einem Überschlag mit einer Abstützung und Krafteinleitung in den Fahrzeugboden.
Eine solche Deformationscharakteristik kann auch erreicht werden, wenn das Längsprofil 5 partiell warmgeformt oder gehärtet ist. Das Längsprofil 5 weist dann in bestimmten Längenabschnitten a, d, f eine gegenüber den anderen Längenabschnitten b, c, e höhere Härte auf.

1: Kraftfahrzeug
2: Karosserie
3: B-Säulenanordnung
4: Aufnahme
5: Längsprofil
6: Seitenführung
7: Aktuator
8: pneumatischer Muskel
9: Umlenkung
10: Seilzug
11: unteres Ende v. 5
12: Detektor
13: Dachbereich
14: Verriegelung
15: freies Ende v. 5
16: Seitenscheibe
17: Seitenscheibe
18: Fensterführung
19: Airbag-Modul
20: Seitenschweller
A: Ausgangsstellung
W: Wirkstellung
L: Längsrichtung v. 5
a: Längenabschnitt
b: Längenabschnitt
c: Längenabschnitt
d: Längenabschnitt
e: Längenabschnitt
f: Längenabschnitt

Claims

B-Säulenanordnung für eine Kraftfahrzeugkarosserie, welche ein Längsprofil (5) aufweist, das in einer Aufnahme (4) geführt verlagerbar und durch einen Aktuator (7) von einer Ausgangsstellung (A) in einer verriegelte Wirkstellung (W) ausfahrbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein optischer Detektor (12) vorgesehen ist, welcher den Höhenbereich oberhalb der Ausgangsstellung (A) des Längsprofil (5) auf im Verlagerungsweg des Längsprofils (5) befindliche Hindernisse überwacht und der Detektor (12) mit einer Steuereinheit zur Aktivierung des Aktuators (7) verknüpft ist.
B-Säulenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Längsprofil (5) im Querschnitt variierende Längenabschnitte (a-f) aufweist.
B-Säulenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Längsprofil (5) zumindest einen Längenabschnitt (a, d, f) mit einer gegenüber den anderen Längeabschnitten (b, c, e) höheren Härte aufweist.
B-Säulenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (7) ein pneumatischer Muskel (8) ist.
B-Säulenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der pneumatische Muskel (8) in einer zur Längsrichtung (L) des Längsprofils (5) geneigt verlaufenden, insbesondere horizontalen, Position angeordnet ist.
B-Säulenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der pneumatische Muskel in einer zur Längsrichtung des Längsprofils parallelen Position angeordnet ist.
B-Säulenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem Längsprofil (5) ein Airbag-Modul (19) zugeordnet ist.
Karosserie für ein Kraftfahrzeug mit einer B-Säulenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7.