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Die
Erfindung betrifft eine Karosseriesäule, insbesondere eine A-Säule, eines
Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Aus
der
DE 195 48 341
C1 ist eine starre Verbindung von Bauteilen bei einem Kraftfahrzeug
sowie ein Werkzeug zur Herstellung der Verbindung bekannt. Um die
als Karosserieteile ausgestalteten Bauteile während des Zusammenbaus in einfacher Weise
zu fügen
und wirkungsvoll aneinander festzulegen, ohne das jeweils außenliegende
Bauteil plastisch zu deformieren, wird vorgeschlagen, dass bei Ausbildung
zweier zu verbindender Bauteile als längliche Hohlkörper das
zweite Bauteil über
die Länge der
Verbindung hinweg axial beabstandet radiale Querschnittsverengungen
aufweist, in denen das erste Bauteil unter Bildung einer lösbaren Steckverbindung
gehalten ist. Das in das zweite Bauteil geschobene erste Bauteil
wird nach Erreichen einer vorgegebenen Lage durch Innenhochdruckumformen
so gegen das äußere zweite
Bauteil verformt, dass sich eine starre Verbindung ergibt. Die Anordnung
der beiden Bauteile erfolgt dabei koaxial.
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Aus
der
DE 197 08 905
A1 ist ein im Innenhochdruckumformverfahren hergestellter,
profilierter Karosseriehohlträger,
insbesondere eine A-Säule, bekannt.
Um die Teile kostengünstiger
und bei hohen Umformgraden herstellen zu können, wird ein Warmband-Stahlblech
von 1,5 bis 2 mm Stärke
der Stahlqualität
STW24 verwendet. Dieser Werkstoff ist bezogen auf den IHU- Prozess duktiler
als Kaltwalzblech und kann erforderlichenfalls ohne Festigkeitseinbußen zwischengeglüht werden.
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Aus
der
DE 199 34 666
A1 ist ein energieabsorbierender Träger einer Fahrzeugstruktur,
insbesondere ein vorderer oder hinterer Längsträger eines Kraftfahrzeugs, bekannt.
Dieser ist zur Erhöhung
des Energieabsorptionsvermögens
als Verbundträger ausgebildet,
der sich aus einem äußeren Träger und einem
inneren Träger
zusammensetzt, wobei beide Träger
unterschiedliche Querschnittsformen aufweisen und über örtlich angeordnete
zwischengeschaltete und sich in Längsrichtung der Träger erstreckende
Polymere oder metallische Strukturschaumstreifen miteinander verbunden
sind.
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Aus
der
DE 101 58 679
A1 ist ein aus Stahlblech bestehendes Verbindungselement
mit zumindest zwei Anschlusssteckverbindungen für Hohlprofile bekannt. Das
Verbindungselement ist dabei als Profilwalzteil ausgebildet, dessen
Anschlusssteckverbindungen jeweils von zwei parallelen Flanschen gebildet
werden.
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Aus
der
DE 102 08 778
A1 ist eine Tragstruktur für Fahrzeuge mit aus mindestens
zwei miteinander verbundenen Hohlprofilen bestehenden Längsträgern bekannt.
Dabei ist eines der Hohlprofile in Richtung des Stoßfängers fortgeführt. Im
Falle eines Crashs mit geringer Aufprallgeschwindigkeit kommt es
somit zu einer gezielten Verformung des einfach geführten Hohlprofils,
wodurch eine kostengünstige Reparatur
ermöglicht
wird. Die beiden Hohlprofile sind dabei entlang ihrer Überlappung
form- und stoffschlüssig
miteinander verbunden.
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Die
vorliegende Erfindung beschäftigt
sich mit dem Problem, für
eine Karosseriesäule
eingangs erwähnter
Art eine verbesserte Ausführungsform
anzugeben, welche insbesondere ferti gungstechnisch einfach herzustellen
ist und gleichzeitig eine hohe Steifigkeit aufweist.
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Dieses
Problem wird erfindungsgemäß durch
den Gegenstand unabhängigen
Anspruchs gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen
sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Die
Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Karosseriesäule eines
Kraftfahrzeugs aus zumindest zwei nach dem Innenhochdruckumformverfahren
separat hergestellten Hohlprofilträgern auszubilden, welche im
wesentlichen parallel zueinander angeordnet und fest miteinander
verbunden sind. Die beiden Hohlprofilträger weisen dabei vorzugsweise
im wesentlichen die gleiche Länge
auf und sind insbesondere nebeneinander angeordnet.
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Die
erfindungsgemäße Lösung bietet
den Vorteil, einen bisher bewährten
Konstruktionsablauf bezüglich
der Fügetechnik
beizubehalten und gleichzeitig eine schlanke und damit eine die
Sicht nicht beeinträchtigende
A-Säule
zu schaffen. Darüber
hinaus können
fügetechnische
Probleme, wie sie beispielsweise beim Einsatz eines einzelne IHU-Profils
auftreten würden,
vermieden werden. Die aus zumindest zwei Hohlprofilträgern hergestellte
Karosseriesäule ist
zudem steifer und damit knickstabiler und bietet eine größere Scheibenauflagenfläche als
eine herkömmliche,
beispielsweise in Schalenbauweise, ausgefertigte A-Säule.
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Da
insbesondere Änderungen
im fertigungstechnischen Ablauf mit aufwändigen und damit teueren Umstellungen
verbunden sind, bietet die erfindungsgemäße Lösung deutliche Kostenvorteile,
da eine Rohbaugefügefolge
nahezu unverändert
beibehalten werden kann.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Lösung weist
zumindest einer der Hohlprofilträger
in einem Längsabschnitt
eine dem anderen Hohlprofilträger
zugewandte Längssicke
auf, welche bei verbundenen Hohlprofilträgern zusammen mit einer Wandung
des anderen Hohlprofilträgers
einen röhrenartigen
Hohlraum umschließt. Eine
derartige Ausbildung von Längssicken,
beispielsweise auch Verstärkungssicken,
versteift die A-Säule
zusätzlich
und bietet darüber
hinaus die Möglichkeit
den röhrenartigen
Hohlraum anderweitig, beispielsweise zur Medien- und/oder zur Leitungsführung, zu
nutzen, wodurch ein Zusatznutzen realisiert werden kann. Besonders
bei Cabriolets erhöht eine
steife A-Säule
den Insassenschutz bei einem Überschlag
des Fahrzeugs und erhöht
dadurch die Sicherheit der Fahrzeuginsassen bei einem Fahrzeugcrash.
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Entsprechend
einer vorteilhaften Weiterbildung sind die beiden Hohlprofilträger zumindest
abschnittsweise miteinander verschweißt und/oder verlötet. Hierbei
können
Schweißroboter
eingesetzt werden, so dass der Fügevorgang
der beiden Hohlprofilträger
automatisch, kostengünstig
und präzise,
beispielsweise unter Verwendung eines Lasers, erfolgen kann.
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Entsprechend
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist zumindest einer
der Hohlprofilträger
an seinem einem Fahrzeugdach zugewandten Ende einseitig einen Freischnitt
auf. Über
einen derartigen Freischnitt kann die Karosseriesäule bzw.
der Hohlprofilträger
formschlüssig
mit einem Dachrahmen verbunden werden und passgenau über Schweiß- und/oder
Lötverbindungen
an demselben fixiert werden. Denkbar sind hier beispielsweise Punktschweißungen,
welche ebenfalls kostengünstig und
exakt mit einem Schweißroboter,
beispielsweise mit Lasertechnik, auszuführen sind.
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Entsprechend
einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist zumindest einer der
Hohlprofilträger
an seinem dem Fahrzeugdach abgewandten Ende mit einer Montageplatte
verschweißt, die
zur Anbindung der A-Säule
an eine Tragstruktur des Fahrzeugs dient. Über die Montageplatte kann
in besonders einfacher und kostengünstiger Weise die A-Säule mit
der übrigen
Tragstruktur des Fahrzeugs verbunden werden, wobei im beschriebenen
Beispiel die A-Säule
im wesentlichen an einer Oberkante der Montageplatte beginnt.
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Zweckmäßig besteht
zumindest einer der Hohlprofilträger
aus einem ultra hochfesten metallischen Werkstoff, insbesondere
aus Tripstahl. Hierdurch kann eine besonders hohe Steifigkeit bei gleichzeitig
geringem Querschnitt und damit geringer Sichtbeeinträchtigung
realisiert werden. Eine steife A-Säule macht sich insbesondere
bei einem Überschlag
des Fahrzeugs positiv bemerkbar, indem sie ein Eindrücken eines
vorderen Dachbereichs verhindert oder zumindest behindert und dadurch
die Sicherheit des Fahrzeuginsassen erhöht. Zudem ist eine verbesserte
Rundumsicht aufgrund des geringen Querschnitts gegeben, so dass
sich auch die Fahrzeugsicherheit während des normalen Betriebs erhöht.
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Weitere
wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen, aus
den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand
der Zeichnungen.
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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.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in
der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert,
wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder funktional gleiche
oder ähnliche
Bauteile beziehen.
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Dabei
zeigen:
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1 einen
Ausschnitt eines Winschutzscheibenbereichs eines im Übrigen nicht
dargestellten Kraftfahrzeugs,
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2 eine
Explosionsdarstellung der wesentlichen Teile von 1,
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3 einen
Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Karosseriesäule im mittleren
Bereich,
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4 einen
Querschnitt durch die erfindungsgemäße Karosseriesäule in einem
Fahrzeugdach nahen Bereich.
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1 zeigt
eine erfindungsgemäße Karosseriesäule 1,
hier eine A-Säule,
eines im Übrigen nicht
dargestellten Fahrzeugs. Die Karosseriesäule 1 ist im seitlichen
Bereich einer Windschutzscheibe 16 angeordnet und verbindet
eine Tragstruktur 14 des Fahrzeugs mit einem nicht näher bezeichneten
Fahrzeugdach. Um eine Sicht eines Fahrzeuginsassens möglichst
wenig einzuschränken,
sollte die Karosseriesäule 1 so
schlank als möglich
ausgebildet werden. Da insbesondere bei Cabriolets der A-Säule aber
auch Sicherheitsfunktionen, insbesondere bei einem Fahrzeugüberschlag,
zufallen, kann eine Schlankheit der A-Säule nur unter Berücksichtigung der
Steifigkeitsanforderung gewählt
werden.
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Üblicherweise
wird eine A-Säule
in Schalen- oder Rohrbauweise, insbesondere Innenhochdruckumform-Bauweise,
hergestellt. Bei der Rohrbauweise wird eine Vielzahl von einzelnen
Säulenteilen,
Verstärkungen
und Haltern miteinander verbunden, was viel Fertigungszeit benötigt und
damit kostenintensiv ist. Bei der Schalenbauweise wird im wesentlichen
eine Innenschale über
diverse Halterungs- und Verstärkungselemente
mit einer Außenschale verbunden
und dadurch die A-Säule
hergestellt.
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Um
ein Potential hinsichtlich einer Fügefolge während des Zusammenbaus des
Fahrzeugs, hinsichtlich eines Bauraums und hinsichtlich von Fügetechniken
besser auszunutzen, schlägt
die erfindungsgemäße Lösung vor,
die Karosseriesäule 1 zumindest
aus zwei nach dem Innenhochdruckumformverfahren separat hergestellten
Hohlprofilträgern 2, 3 auszubilden.
Diese sind bevorzugt im wesentlichen gleich lang und hier außerdem parallel
nebeneinander angeordnet und werden während des Fügevorgangs fest miteinander
verbunden. Die erfindungsgemäße Lösung bietet
dadurch den großen
Vorteil, dass eine besonders steife A-Säule realisiert werden kann,
welche darüber
hinaus, zumindest bezogen auf ihre Steifigkeit, ein geringes Gewicht
aufweist und zudem eine Sicht des Fahrzeuginsassens so wenig wie
möglich
einschränkt.
Die aus zwei separaten Hohlprofilträgern 2, 3 hergestellte
Karosseriesäule 1 zeigt
aufgrund ihrer größeren Festigkeit
und Steifigkeit eine geringere Neigung zum Beulen und erhöht dadurch
die Fahrzeugsicherheit, insbesondere bei einem Fahrzeugüberschlag.
Darüber
hinaus können Toleranzen
besser ausgeglichen werden und eine bisher bewährte Fügefolge (Seitenwand innen/außen) beibehalten
werden. Von besonderer Bedeutung ist darüber hinaus der durch das erfindungsgemäße Konzept
verringerte Bauraumbedarf, welcher wie oben erwähnt zu einer schlankeren Karosseriesäule 1 und
somit zu einer Verbesserung der Sicht der Fahrzeuginsassen führt.
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Zur
festen Verbindung der beiden Hohlprofilträger 2, 3 sind
diese zumindest abschnittsweise mit einander verschweißt und/oder
miteinander verlötet. Der
Verbindungsvorgang kann dabei in kostengünstiger Weise und zu gleich
höchst
präzise
von einem Schweiß-/Lötroboter
ausgeführt
werden. Insbesondere durch den Einsatz von moderner Laserschweißtechnik
kann eine besonders exakte Verbindung der beiden Hohlprofilträger 2, 3 erzeugt
werden.
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Desweiteren
ist vorgesehen, dass zumindest einer der Hohlprofilträger 2 oder 3,
hier der Hohlprofilträger 3 (vgl. 2),
an seinem dem Fahrzeugdach abgewandten Ende 12 mit einer
Montageplatte 13 verbunden, insbesondere verschweißt, ist,
die zur Anbindung der A-Säule
(1) an die Tragstruktur 14 des Fahrzeugs dient.
Am anderen Ende der Karosseriesäule 1,
d.h. an einem dem Fahrzeugdach zugewandten Ende 10, weist
zumindest einer der Hohlprofilträger 2, 3 einseitig
einen Freischnitt 11 auf. Dieser Freischnitt 11 dient
dabei der direkten oder indirekten formschlüssigen Anbindung der Karosseriesäule 1 an
das Fahrzeugdach (vgl. 2).
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Zumindest
einer der Hohlprofilträger 2, 3 (hier
beide) weist ein über
seine Längserstreckung variierendes
Querschnittsprofil auf, was gemäß den 3 und 4 zu
erkennen ist. Dadurch kann beispielsweise eine Verschlankung der
Karosseriesäule 1 in
einem dem Fahrzeugdach nahen Bereich erreicht werden und somit die
Sicht der Fahrzeuginsassen verbessert werden.
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Desweiteren
ist vorgesehen, dass die beiden Hohlprofilträger 2, 3 zumindest
in einem Längsabschnitt
flächig
aneinander anliegen. Alternativ dazu kann zumindest einer der Hohlprofilträger 2, 3 in
einem Längsabschnitt
eine dem andere zugewandte Längssicke 4 aufweisen,
welche bei verbundenen Hohlträgern 2, 3 zusammen
mit einer Wandung des anderen Hohlprofilträgers 3, 2 einen
röhrenartigen Hohlraum 5 gemäß 3 umschließt. Denkbar
ist auch, dass beide Hohlträgerprofile 2, 3 gemäß 3 jeweils
eine dem anderen zugewandte Längssicke 4, 4' aufweisen,
welche bei verbundenen Hohlprofilträgern 2, 3 den
beschriebenen röhrenartigen
Hohlraum 5 bilden. Der röhrenartige Hohlraum 5 kann
günstigerweise
als medienführender
Kanal, beispielsweise zur Führung
von Luft und/oder zur Aufnahme elektrischer Leitungen, ausgebildet
sein.
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Gemäß den 1 und 2 verläuft die Verstärkungssicke 4 lediglich
in einem oberen bzw. mittleren Bereich der Karosseriesäule 1,
wogegen sie am dem Fahrzeugdach abgewandten Ende 12 nicht
existent ist, so dass hier die beiden Hohlprofilträger 2, 3 eine
zumindest bereichsweise ebene Verbindungszone 9 aufweisen
und im wesentlichen flächig
aneinander anliegen.
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Gemäß den 3 und 4 sind
die beiden Hohlprofilträger 2, 3 zumindest
bereichsweise von einer Dachrahmenverstärkung 6 und/oder einer
Karosseriesäulenverkleidung 7 umschlossen,
so dass sie im fertigen Zustand als Tragstruktur von außen nicht sichtbar
in die Karosseriesäule 1 integriert
sind. Desweiteren kann an zumindest einem der Hohlprofilträger 2, 3 eine
Anbindungszone 15 zum direkten oder indirekten Anbinden
einer Scheibe 16 des Fahrzeugs ausgebildet sein. Eine direkte
Anbindung erfolgt dabei beispielsweise über ein Verkleben der Scheibe 16 an
der Anbindungszone 15 mit dem jeweiligen Hohlprofilträger 2, 3.
Eine indirekte Anbindung kann beispielsweise über ein Halterungselement 17 erfolgen, welches
einerseits fest mit zumindest einem der Hohlprofilträger 2, 3 und/oder
der Dachrahmenverstärkung 6 bzw.
der Karosseriesäulenverkleidung 7 verbunden
ist und andererseits zur Aufnahme bzw. zur Halterung der Fahrzeugscheibe 16 ausgebildet ist.
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Während die
beiden Hohlprofilträger 2, 3 in einem
unteren bzw. mittleren Bereich der Karosseriesäule 1 jeweils geschlossene
Querschnittsprofile aufweisen, sind diese gemäß 4 im oberen,
d.h. im Fahrzeugdach zugewandten Bereich durch den Freischnitt 10,
dem anderen Hohlprofilträger 3, 2 gegenüber offen,
so dass ein im Vergleich zu 3 deutlich vergrößerter röhrenartiger
Hohlraum 5 entsteht.
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Um
die Sicherheit der Fahrzeuginsassen insbesondere bei einem Fahrzeugüberschlag
zu erhöhen,
und zugleich eine minimale Schlankheit der Karosseriesäule 1 zu
erreichen, ist vorgesehen, zumindest einen der Hohlprofilträger 2, 3 aus
einem ultra hochfesten metallischen Werkstoff, insbesondere aus
Tripstahl, auszubilden. Durch die Verwendung derartiger Werkstoffe
kann Gewicht eingespart werden, Bauraum reduziert werden und zugleich
die Steifigkeit erhöht
werden, was sich positiv auf die Fahrzeugsicherheit auswirkt.
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Zusammenfassend
lassen sich die wesentlichen Merkmale der erfindungsgemäße Lösung wie folgt
charakterisieren:
Die Erfindung sieht vor, ein Karosseriesäule 1 aus
zumindest zwei nach dem Innenhochdruckumformverfahren separat hergestellten
Hohlprofilträgern 2 und 3 auszubilden,
welche im wesentliche gleich lang sind und parallel zueinander angeordnet
und fest miteinander verbunden, insbesondere verschweißt und/oder
verlötet,
sind. Um die Steifigkeit zusätzlich zu
erhöhen
kann zumindest einer der beiden Hohlprofilträger 2, 3 eine
Längssicke 4 aufweisen,
die dem anderen Hohlprofilträger 3, 2 zugewandt
ist und zusätzlich
mit diesem einen beispielsweise medienführenden röhrenartigen Hohlraum 5 umschließt.
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Die
erfindungsgemäße Lösung ermöglicht den
Bau einer schlanken Karosseriesäule 1,
welche gleichzeitig hohe Anforderungen an Steifigkeit und Festigkeit
erfüllt.
Hierzu können
beispielsweise ultrahochfeste Werkstoffe zum Einsatz gelangen. Ein
bisher üblicher
Fügevorgang
beim Zusammenbau des Fahrzeugs kann auch mit der erfindungsgemäßen Lösung beibehalten
werden, so dass hier keine Umstellung erforderlich ist. Durch die
Verschweißung bzw.
Verlötung
der beiden Hohlprofilträger 2, 3 können darüber hinaus
bisher benötigte
Anbindungselemente (Halter) eingespart werden, wodurch sich das Gewicht
weiter reduziert und Materialkosten gesenkt werden können.