DE10055274A1 - Frontsäulen-Aufprallabsorptionsstruktur - Google Patents

Frontsäulen-Aufprallabsorptionsstruktur

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Abstract

Ein Säulenaußenelement (15) einer Frontsäule (14) eines Kraftfahrzeugs umfasst ein Versteifungselement (17) und einen Flanschabschnitt (15a), der mit einem Säuleninnenelement (16) verbunden ist. Ein Umfangsabschnitt einer Windschutzscheibe (11) ist an einer Vorderseite (einer zur Fahrzeugaußenseite hin orientierten Seite) des Flanschabschnitts (15a) über ein plastisch verformbares Element (27) befestigt, welches sich leicht und plastisch verformen kann, wenn in Längsrichtung der Fahrzeugkarosserie hierauf eine Kraft einwirkt. Wenn ein Aufprall, der bei dem Aufstoß eines Hinternisses auf die Windschutzscheibe entsteht, auf das plastisch verformbare Element übertragen wird, kollabiert das plastisch verformbare Element durch die Kraft. Der Aufprall, der von der Windschutzscheibe und dem Hindernis aufgenommen werden muss, kann durch die Aufprallabsorptionswirkung absorbiert werden. Da ferner die Vorderseite des Umfangsabschnitts der Windschutzscheibe mit einem Außenwandabschnitt (15d) des Säulenaußenelements (15) fluchtet, kann auch ein Verbindungsabschnitt zwischen den zwei Elementen mit diesen Elementen in Flucht gebracht werden, um hierdurch den Luftwiderstand an dieser Stelle zu senken.

Description

Die Erfindung betrifft eine Frontsäulen-Aufprallabsorptionsstruktur, durch die ein auf die Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs einwirkender Aufprall von der Frontsäule absorbiert wird.
Aus der JP-A-9-39833 ist eine Frontsäulen-Aufprallabsorptionsstruktur bekannt, bei der ein Aufprall-absorbierendes Metallblechelement mit geschlossenem Querschnitt entlang einer Vorderseite jeder der Frontsäulen des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, um einen Aufprall zu absorbieren, der beim Aufprall von der Vorderseite des Kraftfahrzeugs her auf die Frontsäule sowohl von der Frontsäule als auch dem aufprallenden externen Hindernis durch Wechselwirkung des externen Hindernisses mit der Frontsäule aufgenommen werden muss, sowie ein Kunststoffabdeckelement, das an einer Vorderseite des Aufprallabsorptionsblechs befestigt ist. Wenn bei dieser Konstruktion das Hindernis auf das Abdeckelement an der Vor­ derseite der Frontsäule des Kraftfahrzeugs prallt, kollabiert das Aufprall­ absorptionsblech durch den Aufprall, der von dem Hindernis über das Abdeckelement auf die Frontsäule einwirkt, um hierdurch den Aufprall zu absorbieren, der von der Frontsäule und dem Hindernis aufgenommen werden soll.
Die Konstruktion der vorgenannten Frontsäulen-Aufprallabsorptionsstruktur kommt zur Wirkung, wenn das Hindernis direkt auf die Frontsäule aufprallt. Wenn jedoch das Hindernis zuerst auf die Windschutzscheibe aufprallt und der hierdurch erzeugte Stoß von den Umfangsabschnitten der Windschutz­ scheibe her auf die Frontsäulen übertragen wird, zeigt sich der Nachteil dieser Frontsäulen-Aufprallabsorptionsstruktur, dass nämlich der so erzeugte Aufprall nicht effektiv absorbiert werden kann. Da ferner das Aufprallabsorptionsblech von der Vorderseite der Windschutzscheibe her nach vorne absteht, läuft dies Bemühungen entgegen, eine windschnittige Oberflächen­ konstruktion an der Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs zur Minderung des Luftwiderstands vorzusehen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Frontsäulen-Aufprallabsorptions­ struktur anzugeben, die nicht nur einen Aufprall, der entsteht, wenn ein Hindernis auf die Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs aufprallt, durch eine Frontsäule oder Frontsäulen des Kraftfahrzeugs absorbieren kann, sondern auch den Luftwiderstand an den Frontsäulen senken kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird nach einem ersten Aspekt eine Frontsäulen- Aufprallabsorptionsstruktur vorgeschlagen, durch die ein auf die Wind­ schutzscheibe wirkender Aufprall von einer Frontsäule oder Frontsäulen absorbiert werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Frontsäule derart aufgebaut ist, dass an der Passagierraumseite eines Umfangsabschnitts der Windschutzscheibe ein Flanschabschnitt eines Säulenaußenelements mit einem Säuleninnenelement verbunden ist, und dass der Umfangsabschnitt der Windschutzscheibe an einer Vorderseite des Flanschabschnitts über ein plastisch verformbares Element gestützt wird.
Wenn bei dieser Konstruktion der Aufprall eines Hindernisses auf die Windschutzscheibe von den Umfangsabschnitten der Windschutzscheibe auf die plastisch verformbaren Elemente übertragen wird, werden die plastisch verformbaren Elemente, die zwischen der Windschutzscheibe und den Flanschabschnitten der Säulenaußenelemente zusammengedrückt werden, in Längsrichtung der Fahrzeugskarosserie unter Druck kollabiert, und der Aufprall, der von den Frontsäulen und dem Hindernis aufgenommen wird, wird durch die Aufprallabsorptionswirkung absorbiert.
Bevorzugt wird nach einem zweiten Aspekt eine Frontsäulen-Aufprall­ absorptionsstruktur nach dem ersten Aspekt vorgeschlagen, bei der der Flanschabschnitt an einer Steile angeordnet ist, die von einem Außenwand­ abschnitt des Säulenaußenelements rückversetzt ist, und eine Vorderseite des Umfangsabschnitts der Windschutzscheibe derart angeordnet ist, dass die Vorderseite des Umfangsabschnitts mit dem Außenwandabschnitt des Säulenaußenelements fluchtet.
Da bei dieser Konstruktion die Vorderseiten der Umfangsabschnitte der Windschutzscheibe mit den Außenwandabschnitten der Säulenaußen­ elemente fluchten, indem die Flanschabschnitte an diesen Stellen von den Außenwandabschnitten der Säulenaußenelemente rückversetzt sind, fluchten die Verbindungsabschnitte zwischen den Frontsäulen und der Windschutzscheibe mit den jeweiligen Komponenten, um hierdurch den Luftwiderstand an den Verbindungsabschnitten zu reduzieren.
Bevorzugt wird nach einem dritten Aspekt eine Frontsäulen-Aufprall­ absorptionsstruktur nach dem ersten oder zweiten Aspekt vorgeschlagen, bei der der Umfangsabschnitt der Windschutzscheibe in einen Schlitz, der in einer Seite des plastisch verformbaren Elements gebildet ist, eingesetzt und dort gehalten ist, wobei ein Spalt zwischen dem Umfangsabschnitt der Windschutzscheibe und dem Säulenaußenelement mit einem Formteil abgedeckt ist, das sich integral an eine Außenseite des Schlitzes anschließt.
Da bei dieser Konstruktion die Umfangsabschnitte der Windschutzscheibe in den Schlitzen der plastisch verformbaren Elemente sitzen und darin gehalten werden und die Spalte zwischen den Umfangsabschnitten der Windschutzscheibe und den Säulenaußenelementen mit den Formteilen abgedeckt sind, die sich integral an die Außenseiten der Schlitze an­ schließen, kann nicht nur das Positionieren und Halten der Windschutz­ scheibe erleichtert werden, sondern kann auch die Anzahl der Baukom­ ponenten und Mannstunden für den Zusammenbau reduziert werden, im Vergleich dazu, dass ein separates Formteil vorgesehen ist.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
Fig. 1 ist eine Perspektivansicht eines vorderen Teils eines Kraftfahr­ zeugs;
Fig. 2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht entlang Linie 2-2 in Fig. 1;
Fig. 3 erläutert den Betrieb einer ersten Ausführung, wenn ein Hindernis auf die Windschutzscheibe prallt;
Fig. 4 zeigt eine zweite Ausführung entsprechend Fig. 2;
Fig. 5 zeigt eine dritte Ausführung entsprechend Fig. 2;
Fig. 6 zeigt eine vierte Ausführung entsprechend Fig. 2; und
Fig. 7 zeigt eine fünfte Ausführung entsprechend Fig. 2.
Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine erste Ausführung, wobei Fig. 1 eine Perspektivansicht eines vorderen Teils eines Kraftfahrzeugs ist, Fig. 2 eine vergrößerte Querschnittsansicht entlang linie 2-2 in Fig. 1 ist und Fig. 3 eine Ansicht zur Erläuterung des Betriebs der Ausführung ist, wenn ein Hindernis auf eine Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs aufprallt.
Wie in Fig. 1 gezeigt, ist eine Frontsäule 14 zwischen einem Seitenrand der Windschutzscheibe 11 eines Kraftfahrzeugs V und einem Vorderrand einer Fensterscheibe einer Vordertür 12 vorgesehen, und die Frontsäule 14 ist an ihrem Oberende in Längsrichtung des Fahrzeugs nach hinten geneigt.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist die Frontsäule 14 aufgebaut durch Verbindung von vier Platten- oder Blechelementen, wie etwa einem Säulenaußenelement 15, einem Säuleninnenelement 16, einem Versteifungselement 17 und einem Verstärkungselement 18, die hierdurch einen geschlossenen Querschnitt bilden. Das Säulenaußenelement 15, das sich an der Außenseite der Fahrzeugkarosserie befindet, ist ein Element mit rinnenartigem Querschnitt. Ein Paar von Flanschabschitten 15a, 15b, die sich an den Seiten des rinnenartigen Querschnitts befinden, ist an ein Paar von Seitenrandabschnitten 17a, 17b angeschweißt, die an den Seiten eines L- förmigen Querschnitts des Versteifungselements 17 angeordnet sind. Somit bilden das Säulenaußenelement 15 und das Versteifungselement 17 einen geschlossenen Querschnitt.
Das Säuleninnenelement 16 ist ein Element mit S-förmigem Querschnitt, und ein Seitenrandabschnitt 16a, der sich an einer Seite des S-förmigen Querschnitts befindet, ist an den Seitenrandabschnitt 17a angeschweißt, der sich an einer der Seiten des Versteifungselements 17 befindet. Das Verstärkungselement 18 ist ein Element mit flachem, plattenartigem Querschnitt. Ein Seitenrandabschnitt 18a, der sich an einer Seite des Querschnitts befindet, ist an einen Seitenrandabschnitt 16b angeschweißt, der sich an der anderen Seite des Säuleninnenelements 16 befindet. Ein Seitenrandabschnitt 18b, der sich an der anderen Seite des Querschnitts befindet, ist an den Seitenrandabschnitt 17b angeschweißt, der sich an der anderen Seite des Versteifungselements 17 befindet. Daher bilden das Versteifungselement 17, das Säuleninnenelement 16 und das Verstärkungs­ element 18 einen weiteren geschlossenen Querschnitt.
Ein aufrechter Wandabschnitt 15c erstreckt sich von dem Flanschabschitt 15a nach vorne (zur Außenseite des Fahrzeugs), wobei dieser Flansch­ abschnitt 15a einer der Flanschabschnitte des Säulenaußenelements 15 ist und sich hinter einem Umfangsabschnitt der Windschutzscheibe 11 (an der Passagierraumseite des Fahrzeugs) befindet. Eine Vorderseite des aufrechten Wandabschnitts 15c ist mit einem Außenwandabschnitt 15d verbunden, der zur Außenseite der Fahrzeugkarosserie freiliegt. Eine Rückseite eines plastisch verformbaren Elements 27, das aus einer Metallplatte zu einem C- förmigen Querschnitt geformt ist, wird an eine Vorderseite des Flansch­ abschnitts 15a des Säulenaußenelements 15 derart angeschweißt, dass eine Öffnung 27a des C-förmigen Querschnitts dem aufrechten Wandabschnitt 15c gegenüberliegt. Dann wird der Umfangsabschnitt der Windschutz­ scheibe 11 an der Vorderseite des plastisch verformbaren Elements 27 über einen Dichtgummi 19 und einem Dichtmittel 20 befestigt. In einem Spalt zwischen dem Umfangsabschnitt der Windschutzscheibe 11 und dem aufrechten Wandabschnitt 15c des Säulenaußenelements 15 wird ein Formteil 21 angebracht. In diesem Zustand fluchtet die Vorderseite des Umfangsabschnitts der Windschutzscheibe 11 mit der Außenwandabschnitt 15d des Säulenaußenelements 15.
Anzumerken ist, dass die Rückseite des plastisch verformbaren Elements 27 an die Vorderseite des Flanschabschnitts 15a des Säulenaußenelements 15 mittels Klebstoff angeklebt werden kann, anstatt an den Flanschabschnitt 15a angeschweißt zu werden, wodurch das plastisch verformbare Element 27 an dem Flanschabschnitt 15 elastisch angebracht werden kann.
Ein äußerer Türdichtstreifen 23, der an eine Türsäule 22 einer Vordertür 12 angebracht ist, stützt sich gegen den Außenwandabschnitt 15d des Säulenaußenelements 15 ab. Der äußere Türdichtstreifen 23 und ein innerer Türdichtstreifen 24, der ebenfalls an der Türsäule 22 angebracht ist, stützen sich gegen einen stufenartigen Dichtwandabschnitt 15e ab, der mit dem Flanschabschnitt 15b verbunden ist. Zusätzlich stützt sich ein Fensterdicht­ streifen 25, der an der Türsäule 22 angebracht ist, gegen eine Fenster­ scheibe 13 ab. Dann wird eine Seitenfläche der Frontsäule 14 an der Passagierraumseite mittels einer Verkleidung 26 abgedeckt.
Nachfolgend wird die Funktion der wie oben aufgebauten Ausführung beschrieben.
Wenn, wie in Fig. 3 gezeigt, ein Hindernis auf die Vorderseite der Wind­ schutzscheibe 11 aufprallt und hierbei der Aufprall auf die Windschutz­ scheibe 11 in der mit dem Pfeil F angegebenen Richtung einwirkt, wird eine durch den Aufprall erzeugte Kraft von dem Umfangsabschnitt der Wind­ schutzscheibe 11 direkt auf das plastisch verformbare Element 27 übertragen. Dieses drückt das plastisch verformbare Element 27 zusammen, das sich dann plastisch verformt, so dass es in Längsrichtung kollabiert, wodurch die Aufprallenergie absorbiert wird. Daher kann der Aufprall, der sowohl von der Frontsäule 14 als auch dem Hindernis aufgenommen werden muss, effektiv absorbiert werden, wenn das plastisch verformbare Element unter Druck kollabiert. Da ferner die Vorderseite des Umfangs­ abschnitts der Windschutzscheibe 11 mit dem Außenwandabschnitt 15d des Säulenaußenelements 15 fluchtet, kann das Säulenaußenelement 15 mit der Windschutzscheibe 11 in Flucht gebracht werden, was zu einer Minderung des Luftwiderstands an dieser Stelle beiträgt.
Fig. 4 zeigt eine zweite Ausführung, in der das plastisch verformbare Element 27 aus einem Aluminiumrohrelement mit kreisförmigem Querschnitt gebildet ist. Dieses plastisch verformbare Element 27 ist an der Vorderseite des Flanschabschnitts 15a des Säulenaußenelements 15 durch eine Schweißung und an der Rückseite des Umfangsabschnitts der Windschutz­ scheibe mit dem Dichtmittel 20 befestigt.
Fig. 5 zeigt eine dritte Ausführung, in der das plastisch verformbare Element 27 aus einem extrudierten Aluminiumelement gebildet ist. Dieses plastisch verformbare Element 27 ist an der Vorderseite des Flanschabschnitts 15a des Säulenaußenelements 15 durch Schweißung und an der Rückseite des Umfangsabschnitts der Windschutzscheibe mit dem Dichtmittel befestigt.
Im Inneren des plastisch verformbaren Elements 27 sind mehrere Hohlräume 27b ausgebildet, so dass dieses Element 27 einknicken kann.
Fig. 6 zeigt eine vierte Ausführung als Modifikation der dritten Ausführung. In dieser Ausführung ist ein Schlitz 27 in einer Seite des vorderen Ab­ schnitts des plastisch verformbaren Elements 27 ausgebildet, das aus dem extrudierten Aluminiumelement aufgebaut ist, so dass der Umfangsabschnitt der Windschutzscheibe 11 darin eingesetzt und gehalten ist. Ein Formteil 27d ist integral mit der Vorderseite des plastisch verformbaren Elements 27 ausgebildet oder daran angeformt, so dass ein Spalt zwischen dem Umfangsabschnitt der Windschutzscheibe 11 und dem Außenwandabschnitt 15d des Säulenaußenelements 15 damit abgedeckt ist.
Die Funktion und die Wirkung der ersten Ausführung lässt sich auch mit den oben erwähnten zweiten bis fünften Ausführungen erzielen. Insbesondere kann mit der vierten Ausführung das Positionieren und Halten der Wind­ schutzscheibe 11 erleichtert werden, indem man den Umfangsabschnitt der Windschutzscheibe 11 in den Schlitz 27c in dem plastisch verformbaren Element 27 einsetzt und dort befestigt. Da ferner das Formteil 27d zum Abdecken des Spalts zwischen dem Umfangsabschnitt der Windschutz­ scheibe 11 und dem Außenwandabschnitt 15d des Säulenaußenelements 15 integral mit dem plastisch verformbaren Element 27 ausgeformt ist, können die Teilezahl und die Mannstunden für den Zusammenbau im Vergleich zur Verwendung eines separaten Formteils reduziert werden.
Die Konstruktion des plastisch verformbaren Elements 27 ist nicht auf die oben beschriebenen ersten bis fünften Ausführungen beschränkt, sondern kann jeden Aufbau einnehmen, sofern das plastisch verformbare Element plastisch verformt werden kann, wenn es von der Windschutzscheibe her eine Last aufnimmt.
Obwohl in den Ausführungen die Frontsäule 14 die vier Elemente umfasst, nämlich das Säulenaußenelement 15, das Säuleninnenelement 16, das Versteifungselement 17 und das Verstärkungselement 18, müssen jedoch das Versteifungselement 17 und das Verstärkungselement 18 nicht notwendigerweise vorgesehen sein. Im Prinzip reicht es aus, wenn das Säulenaußenelement 15 und das Säuleninnenelement 16 vorgesehen sind. In der in Fig. 7 gezeigten fünften Ausführung ist kein Verstärkungselement 18 an der Frontsäule 14 vorgesehen, die somit nur aus drei Elementen aufgebaut ist, nämlich einem Säulenaußenelement 15, einem Säuleninnen­ element 16 und einem Versteifungselement 17.
Ein Säulenaußenelement 15 einer Frontsäule 14 eines Kraftfahrzeugs umfasst ein Versteifungselement 17 und einen Flanschabschnitt 15a, der mit einem Säuleninnenelement 16 verbunden ist. Ein Umfangsabschnitt einer Windschutzscheibe 11 ist an einer Vorderseite (einer zur Fahrzeug­ außenseite hin orientierten Seite) des Flanschabschnitts 15a über ein plastisch verformbares Element 27 befestigt, welches sich leicht und plastisch verformen kann, wenn in Längsrichtung der Fahrzeugkarosserie hierauf eine Kraft einwirkt. Wenn ein Aufprall, der bei dem Aufstoß eines Hindernisses auf die Windschutzscheibe entsteht, auf das plastisch verformbare Element übertragen wird, kollabiert das plastisch verformbare Element durch die Kraft. Der Aufprall, der von der Windschutzscheibe und dem Hindernis aufgenommen werden muss, kann durch die Aufprall­ absorptionswirkung absorbiert werden. Da ferner die Vorderseite des Umfangsabschnitts der Windschutzscheibe mit einem Außenwandabschnitt 15d des Säulenaußenelements 15 fluchtet, kann auch ein Verbindungs­ abschnitt zwischen den zwei Elementen mit diesen Elementen in Flucht gebracht werden, um hierdurch den Luftwiderstand an dieser Stelle zu senken.

Claims (9)

1. Frontsäulen-Aufprallabsorptionsstruktur zum Absorbieren eines auf eine Windschutzscheibe (11) einwirkenden Aufpralls durch eine Frontsäule (14), umfassend:
ein Säulenaußenelement (15) mit einem Flanschabschnitt (15a), der an der Passagierraumseite eines Umfangsabschnitts der Windschutzscheibe (11) mit einem Säuleninnenelement (16) ver­ bunden ist; und
ein plastisch verformbares Element (27), das an einer Vor­ derseite des Flanschabschnitts (15a) derart angeordnet ist, dass es den Umfangsabschnitt der Windschutzscheibe (11) stützt.
2. Frontsäulen-Aufprallabsorptionsstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Flanschabschnitt (15a) an einer Stelle angeordnet ist, die von einem Außenwandabschnitt (15d) des Säulenaußenelements (15) rückversetzt ist, wobei eine Vorderseite des Umfangsabschnitts der Windschutzscheibe (11) derart an­ geordnet ist, dass die Vorderseite des Umfangsabschnitts mit dem Außenwandabschnitt (15d) des Säulenaußenelements (15) fluchtet.
3. Frontsäulen-Aufprallabsorptionsstruktur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das plastisch verformbare Element (27) in seiner Seite einen Schlitz (27c) enthält, um den Umfangs­ abschnitt der Windschutzscheibe (11) einzusetzen und zu halten, und dass ein Formteil (27d) zum Abdecken eines Spalts zwischen dem Umfangsabschnitt der Windschutzscheibe (11) und dem Säulenaußenelement (15) integral mit einer Außenseite des Schlitzes (27c) verbunden ist.
4. Frontsäulen-Aufprallabsorptionsstruktur nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das plastisch verformbare Element (27) einen Querschnitt besitzt, der in seiner Innenseite einen Hohlraum (27b) bildet.
5. Frontsäulen-Aufprallabsorptionsstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das plastisch verformbare Element (27) aus einer Metallplatte hergestellt ist.
6. Frontsäulen-Aufprallabsorptionsstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das plastisch verformbare Element (27) aus Aluminium hergestellt ist.
7. Frontsäulen-Aufprallabsorptionsstruktur zum Absorbieren eines auf eine Windschutzscheibe (11) einwirkenden Aufpralls durch eine Frontsäule (14), umfassend:
ein Säuleninnelement (16);
ein Säulenaußenelement (15), das einen Außenwandabschnitt (15d) aufweist und in Verbindung mit dem Säuleninnenelement (16) einen geschlossenen Querschnitt bildet;
ein Versteifungselement (17), das innerhalb des geschlossenen Querschnitts angeordnet ist; und
ein plastisch verformbares Element (27), das an einem Verbindungsabschnitt (15a), der zumindest zwei Elemente von Säuleninnenelement (16), Säulenaußenelement (15) und Verstei­ fungselement (17) verbindet, an einer Passagierraumseite eines Umfangsabschnitts der Windschutzscheibe (11) derart angeordnet ist, dass es den Umfangsabschnitt der Windschutzscheibe (11) stützt.
8. Frontsäulen-Aufprallabsorptionsstruktur nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsabschnitt (15a) durch einen mit dem Säuleninnenelement (16) verbundenen Flanschabschnitt (15a) des Säulenaußenelements (15) gebildet ist.
9. Frontsäulen-Aufprallabsorptionsstruktur nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Säulenaußenelement (15) einen weiteren Flanschabschnitt (15b) aufweist, der mit einem Ende eines Ver­ stärkungselements (18) verbunden ist, das an seinem anderen Ende mit dem Säuleninnenelement (16) verbunden ist.
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