DE10162741A1

DE10162741A1 - B-Säule eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE10162741A1
Application number: DE2001162741
Authority: DE
Inventors: Reinhard Mueller; Ralf Strehl; Jose-Luis Perez-Freije; Bernd Gosolits; Henrik Sternberg
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2001-12-20
Filing date: 2001-12-20
Publication date: 2003-07-03
Anticipated expiration: 2021-12-21
Also published as: DE10162741B4

Abstract

Bei einer aus einer Außenschale (2) und einer damit verschweißten Innenschale (3) bestehenden B-Säule (1) besteht das Problem, dass bei einer Belastung, wie sie bei einem Seitenaufprall auftritt, die Schweißnähte aufbrechen können, so dass erstens gefährliche Kanten entstehen und zweitens ein Gurtautomat mit der gelösten Innenschale (2) bei einer Belastung des Gurtes nach oben gerissen wird. Um dies zu vermeiden, sind die flanschartigen Ränder der Außenschale (2) im Bereich des Gurtautomaten durch eine Spange (20) verbunden. Die Spange (20) ist dadurch gekennzeichnet, dass sie eine deutlich höhere Stabilität als eine üblich eingesetzte Innenschale (3) aufweist. Außerdem ist sie deutlich fester als diese mit der Außenschale (2) verbunden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die B-Säule eines Kraftfahrzeuges mit einer im Schnitt U-förmigen, eine Längsvertiefung aufweisende Außenschale und einer Innenschale, deren Ränder Flansche bilden, die aneinander liegend miteinander verschweißt sind und so einen langgestreckten Holm mit einem geschlossenen Querschnitt bilden.

Hierbei handelt es sich um den typischen Aufbau einer B-Säule, die die unterschiedlichsten Aufgaben in der Fahrzeugkarosserie aufnimmt. Zum einen trägt sie natürlich zum Aufbau der Karosserie als solche bei und bildet dabei in der Regel einen Anschlag für die Fahrer- bzw. Beifahrertür bzw. trägt die Scharniere für eine Fondtür. Bei einem Seitenaufprall übernimmt sie aber auch die Aufgabe, die Aufprallenergie abzubauen und Intrusionen in die Fahrgastzelle gering zu halten. Es hat sich allerdings gezeigt, dass bei einem Seitenaufprall die Schweißpunkte, mit denen die Außenschale und die Innenschale miteinander verbunden sind, aufbrechen können, so dass die Ränder freiliegen und als scharfkantige, verletzungsträchtig Elemente hervorstehen. Der Effekt beruht im Wesentlichen darauf, dass die Außenschale hutförmig ist, während die Seitenschale die von der Außenschale gebildete Längsvertiefung weitgehend geradlinig überspannt.

Bei einer Belastung der Außenschale senkrecht zur Seitenwand wird die Außenschale aufgeweitet, so dass die Ränder sich voneinander entfernen. Da die Seitenschale im Wesentlichen schon geradlinig verläuft, können ihre Ränder dieser Bewegung nicht folgen, so dass die Schweißpunkte, die die Ränder miteinander verbinden, aufbrechen.

Aus verschiedenen Gründen ist es aber nicht möglich, Außen- und Innenschale gleich zu gestalten, so dass sie sich im gleichen Maße aufbiegen würden. Die Erfindung beruht somit auf dem Problem, die B-Säule so zu gestalten, dass bei einer aufprallbedingten Kraftbelastung die Schweißverbindungen, mit denen die Ränder der beiden Schalen miteinander verbunden sind, möglichst nicht aufbrechen.

Zur Lösung des Problems sieht die Erfindung vor, dass die Ränder der Außenschale mit einer die Längsvertiefung geradlinig überbrückenden Spange verbunden sind. Hierbei sind die Festigkeit der Verbindung mit den Rändern der Außenschale und die Stabilität der Spange selbst so bestimmt, dass bei einer aufprallbedingten stoßartigen Belastung der B-Säule die Ränder der Außenschale nicht auseinander gedrückt werden.

Die Spange hält somit die Ränder zusammen, wo bei ihre Anbindung an die Ränder äußerst fest sein muss und die Stabilität der Spange ausreichend. Damit unterscheidet sie sich von der Innenschale selbst, die in der Regel aus einem etwas dünneren Blech gebildet ist und mit möglichst wenig Schweißpunkten an der Außenschale befestigt ist.

Die Spange wird daher nur in den Bereichen eingesetzt, in denen das Entstehen von scharfkantigen Blechteilen als Gefährdung der Passagiere angesehen werden muss.

Während also die Innenschale sich über die gesamte B-Säule erstreckt, ist die Spange auf lokale Bereiche beschränkt. Vorzugsweise ist die Spange in der Nähe eines in der B-Säule angeordneten Gurtautomaten eingesetzt. Dies hat die folgende Bewandtnis. Der Gurtautomat befindet sich in der Regel im unteren Bereich der B- Säule, wobei sich eine Rolle, auf die der Gurt aufgewickelt wird, in der B-Säule befindet. Dort ist er vor Beschädigungen geschützt. Bei einem herkömmlichen Aufbau der B-Säule ist er in der Regel an der Innenschale befestigt. Reißt nun bei einem Seitenaufprall die Verbindung der Innenschale zur Außenschale auf, so ist die Lage des Gurtautomaten nicht länger definiert. Vielmehr kann er nun mit der teilweise gelösten Innenschale verschoben werden.

Folgt dem Seitenaufprall ein Frontalaufprall, bei dem der Gurt den Fahrer oder Beifahrer im Sitz halten soll, kann diese Funktion nicht mehr gewährleistet sein, da der Gurtautomat seine Verbindung zur Karosserie verloren hat. Gemäß der Erfindung sorgt die Spange in der Nähe des Gurtautomaten dafür, dass sich das Profil der Außenschale dort nicht aufweitet. Damit bleibt auch die Verbindung zur Innenschale bestehen und der Gurtautomat behält seine Position und Funktion bei.

Vorteilhafterweise kann der Gurtautomat auch direkt an der Spange befestigt sein.

Zur weiteren Verbesserung der Anbindung der Spange an die B-Säule ist vorgesehen, dass die Spange an ihrem unteren Ende zwei Arme aufweist, die in den an dem unteren Ende der B-Säule anschließenden Seitenholm hineinragen, wobei die Spange entlang einer senkrecht zur B- Säule verlaufenden Linie in mehreren Scheißpunkten mit dem Seitenholm verbunden ist. Auf diese Weise bleibt das Profil der B-Säule bei einer stoßartigen Belastung erhalten, selbst wenn ein die Verbindung mit dem Seitenholm bildender Schweißpunkt brechen sollte.

In einer Ausführung der Erfindung bilden die Innenschale und die Spange zwei Einzelteile, die sich in unterschiedlichen Bereichen der B-Säule befinden. Die Spange übernimmt dabei somit in ihrem Bereich gleichzeitig die Aufgabe der Innenschale. Die Einzelteile können aber auch so ausgeführt sein, dass sich die Innenschale und die Spange teilweise überlappen.

Eine besonders leicht zu montierende Ausführung besteht darin, dass ein Bauteil, das als Tailored Blank ausgeführt ist, Bereiche aufweist, die als Innenschale, und weitere Bereiche, die als Spange anzusehen sind. Die Bereiche, die die Spange bilden, weisen dabei eine größere Blechdicke auf als die Bereiche, die die Innenschale bilden. Außerdem wird der Spangen-Bereich, mit einer größeren Anzahl von Schweißpunkten je Längeneinheit mit der Außenschale verbunden als der Innenschalen-Bereich.

Im Folgenden wird anhand von drei Ausführungsbeispielen die Erfindung näher erläutert. Dazu zeigen
Fig. 1 mit den Teilfiguren 1a, 1b, 1c eine erste Ausführung der Erfindung, wobei Teilfigur 1a eine Seitenansicht der B-Säule zeigt, während die Fig. 1b und 1c Schnitte entlang der Linien A-A bzw. B-B zeigen,
Fig. 2 und Fig. 3 in gleicher Art weitere Ausführungen der Erfindung.
Zunächst wird auf die Fig. 1 Bezug genommen. Bei dieser Ausführung ersetzt die Spange lokal die Innenschale. Demnach besteht die B-Säule 1 aus einer Außenschale 2 und einer Innenschale 3 und einer Verstärkungseinlage 4, deren Querschnitt im Wesentlichen dem der Außenschale 2 entspricht.
Die Außenschale 2 ist im Wesentlichen hutförmig aufgebaut. Sie besitzt eine Hauptwand 5 und zwei Seitenwände 6, 7, die in Flansche 8, 9 übergehen. Die Hauptwand 5 und die beiden Seitenwände 6, 7 schließen eine Längsvertiefung 10 ein. In dieser Längsvertiefung 10 liegt die gleichartig aufgebaute Verstärkungseinlage 4.
Wie in der Schnittfigur 1b gut zu erkennen ist, überspannt die Innenschale 3 die Längsvertiefung 10. Die Innenschale 3 hat ebenfalls eine hutförmige Form, die aber nicht so stark ausgeprägt ist wie bei der Außenschale 2. Daher können Schweißpunkte 11, 12, die die Außenschale 2, die Innenschale 3 und die Verstärkungseinlage 4 miteinander verbinden, aufreißen, wenn sich das Profil der Außenschale 2 aufweitet, d. h. die Flansche 8, 9 wegen einer lateralen Belastung in Richtung Pfeil 13 nach außen geschoben werden.
Wie der Fig. 1 entnommen werden kann, ist dieser Aufbau nahezu über die gesamte Länge der B-Säule 1 bis auf ihren unteren Bereich, wo sich ein Gurtautomat befindet, vorgesehen. Dort befindet sich eine Spange 20, die sich unter Beibehaltung eines schmalen Spaltes 14 an die Innenschale anschließt. Wie der Fig. 1c entnommen werden kann, ersetzt die Spange 20 die Innenschale 3 lokal. Allerdings wird sie von einem flachen, d. h. nicht hutförmigen Blech gebildet, so dass die Schweißpunkte 11, 12 an den beiden Flanschen 8, 9 von der Spange 20 geradlinig verbunden werden. Die Spange 20 unterscheidet sich von der Innenschale 3 weiterhin durch ihre größere Dicke, was ihre Stabilität erhöht. Außerdem ist sie mit deutlich mehr Schweißpunkten an die Flansche 8, 9 der Außenschale 2 angebunden. Aus Fig. 1a geht außerdem hervor, dass die Spange 20 zwei in einen Seitenholm 23 hineinragende Arme 21, 22 aufweist. Die Schweißpunkte 11, 12 mit der die Arme 21, 22 am Seitenholm 23 befestigt sind, liegen in Bezug auf die B-Säule hintereinander, so dass hier durchaus ein Schweißpunkt aufreißen kann, ohne das die Verbindung zur Außenschale verloren gehen würde.
Der Gurtautomat selbst ist nicht dargestellt, wohl aber eine Aussparung 24 in der Spange 20, in die der Gurtautomat eingesetzt und befestigt wird. Wie schon erläutert, besteht die Funktion der Spange 20 darin, eine Aufweitung der Außenschale 2 zu verhindern, so dass die Schweißpunkte 11, 12 bei einer stoßartigen Belastung zu beiden Seiten enthalten bleiben. Insbesondere die Struktur des Verbindungsknotens der B-Säule 1 mit dem sich an die B-Säule anschließenden Seitenholm 23 wird nicht aufgebrochen. Es entstehen keine scharfkantigen Bleche. Außerdem bleibt der Gurtautomat an den Verbindungsknoten angebunden und wird daher bei einer Belastung des Gurtes nicht nach oben gezogen.
Die Ausführung nach Fig. 2 entspricht der nach Fig. 1. Der einzige Unterschied besteht darin, dass die Innenschale 3 und die Spange 20 ein einheitliches Bauteil bilden, das als sogenanntes Tailored Blank 25 ausgeführt ist. Tailored Blanks 25 besitzen die Eigenschaft, dass verschiedene Stahlarten in verschiedenen Dicken miteinander in einem Bauteil kombiniert sind. Gemäß der Erfindung ist der Bereich der Spange 20 in einer stärkeren Blechdicke ausgeführt als der Bereich der Innenschale 3.
Die Ausführung nach Fig. 3 unterscheidet sich von der nach Fig. 1 dadurch, dass die Innenschale 3 und die Spange 20 nicht stumpf aneinander anschließen, sondern überlappen. Die Innenwand ist - wie dies der Schnitt der Fig. 3b und 3c zeigt - bis nahe an den Seitenholm 23 herangeführt. Allerdings ist, um eine Vierfach-Schweißung zu vermeiden - der Randbereich der Spange 20 im Bereich der Aussparung 24 für den Gurtautomaten nach innen gezogen und bildet Taschen 26, 27, die keinen Kontakt mit der Außenschale 2 haben, so dass die Spange 20 im Bereich der Taschen 26, 27 nicht an der Außenschale 2 befestigt ist (siehe Schnitt nach Fig. 3c). Demgegenüber verfügt die Innenschale 3 dort über flanschartige Kragen 28, 29, mit der sie an den Flanschen 8, 9 der Außenschale 2 verschweißt wird. In dem übrigen Überlappungsbereich kontaktiert die Spange 20 die Außenschale 2, während die Innenschale 3 hier freigeschnitten ist. Bezugszeichenliste 1 B-Säule
2 Außenschale
3 Innenschale
4 Verstärkungseinlage
5 Hauptwand
6 Seitenwand
7 Seitenwand
8 Flansch
9 Flansch
10 Längsvertiefung
11 Schweißpunkt
12 Schweißpunkt
13 Pfeil
14 Spalt
20 Spange
21 Arm
22 Arm
23 Seitenholm
24 Aussparung
25 Tailored Blank
26 Tasche
27 Tasche
28 Kragen
29 Kragen

Claims

1. B-Säule eines Kraftfahrzeuges mit einer im Schnitt U-förmigen, eine Längsvertiefung (10) aufweisende Außenschale (2) und einer Innenschale (3), deren Ränder Flansche (8, 9) bilden, die aneinander liegend miteinander verschweißt sind und so einen langgestreckten Holm mit einem geschlossenen Querschnitt bilden, dadurch gekennzeichnet, dass die Ränder der Außenschale (2) mit einer die Längsvertiefung (10) geradlinig überbrückenden Spange (20) verbunden sind.

2. B-Säule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spange (20) in der Nähe eines in der B- Säule (1) angeordneten Gurtautomaten eingesetzt ist.

3. B-Säule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gurtautomat an der Spange (20) befestigt ist.

4. B-Säule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spange (20) an ihrem unteren Ende zwei Arme (21, 22) aufweist, die in den an dem unteren Ende der B-Säule (1) anschließenden Seitenholm (23) hineinragen, wobei die Spange (20) entlang einer senkrecht zur B-Säule (1) verlaufenden Linie mit dem Seitenholm (23) verbunden ist.

5. B-Säule nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenschale (3) und die Spange (20) zwei Einzelteile bilden, die sich in unterschiedlichen Bereichen der B-Säule (1) befinden.
Einzelteile bilden, die sich in unterschiedlichen Bereichen der B-Säule (1) befinden.

6. B-Säule nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenschale (3) und die Spange (20) zwei Einzelteile bilden, die sich teilweise überlappen.

7. B-Säule nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Spange (20) von einem Teilbereich der Innenschale (3) gebildet wird, wobei die die Spange (20) bildenden Bereiche der Innenschale (3) dicker als die übrigen Bereiche ausgeführt sind und fester als diese mit den Rändern der Außenschale (2) verbunden sind.