DE102006011808A1

DE102006011808A1 - Einrichtung zur Erhöhung der Steifigkeit von Hohlprofilen

Info

Publication number: DE102006011808A1
Application number: DE200610011808
Authority: DE
Inventors: Richard Pickl
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2006-03-15
Filing date: 2006-03-15
Publication date: 2007-09-20
Anticipated expiration: 2026-03-16
Also published as: DE102006011808B4

Abstract

Bei einer Einrichtung zur Erhöhung der Steifigkeit von Hohlprofilen (7, 15) ist in dem Hohlprofil (7, 15) ein vorgespanntes Seil (9, 19) zumindest abschnittsweise bogenförmig angeordnet und an mindestens zwei voneinander beabstandeten Stellen an dem Hohlprofil (7, 15) und/oder im Bereich der Anbindungsstelle des Hohlprofils (7, 15) an ein angrenzendes Bauteil befestigt, derart, dass die durch das gespannte Seil erzeugte Vorspannung in dem Hohlprofil (7, 15) der zu erwartenden Krafteinwirkung auf das Hohlprofil (7, 15) entgegen wirkt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Erhöhung der Steifigkeit von Hohlprofilen, insbesondere von Tragstrukturen in Kraftfahrzeugen, wobei in dem Hohlprofil ein vorgespanntes Seil angeordnet ist.

Eine gattungsgemäße Einrichtung ist aus der DE 196 44 384 A1 bekannt. Dort ist im Bereich der Karosserie eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Cabrio-Fahrzeuges, eine ringförmig geschlossene Struktur aus Verspannungselementen angebracht, wobei die Verspannungselemente umlaufend direkt oder indirekt über Zwischenteile miteinander und gegen den Karosseriebereich verspannt sind. Als Verspannelement dient ein umlaufendes Spannseil im Bodenbereich der Karosserie. Dadurch wird die Torsionssteifigkeit der Karosserie erhöht.

Im Zusammenhang mit einer weiteren Fahrzeugkarosserie ist es aus der DE 42 08 408 A1 bekannt, die Türschweller und die sich daran anschließenden Querträger durch ein in sich geschlossenes Zugelement zu durchsetzen, welches bei einem seitlichen Aufprall die Stoßenergie auf alle vier Träger verteilt sowie bei einem schrägen Aufprall eine Ablenkwirkung ausübt. Diese Zugelemente können nicht nur in den Türschwellern und den Querträgern angeordnet sein, sondern bspw. auch in den Karosseriesäulen und den Dachholmen verlaufen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln und gewichtsparend die Steifigkeit von Hohlprofilen, insbesondere von Tragstrukturen in Kraftfahrzeugen, zu erhöhen.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass ein in einem Hohlprofil angeordnetes Seil und/oder das Hohlprofil selbst zumindest abschnittsweise bogenförmig angeordnet sind und dass das Seil an mindestens zwei voneinander beabstandeten Stellen an dem Hohlprofil und/oder im Bereich der Anbindungsstelle des Hohlprofils an ein angrenzendes Bauteil befestigt ist, derart, dass die durch das gespannte Seil erzeugte Vorspannung der zu erwartenden Krafteinwirkungen auf das Hohlprofil entgegenwirkt.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird der große Vorteil erreicht, dass bei einer auf das Hohlprofil einwirkenden Kraft die normalerweise auftretende Biegebeanspruchung zum großen Teil in eine Zugbeanspruchung umgewandelt wird. Es muss an dieser Stelle nicht näher ausgeführt werden, dass eine Zugbelastung bei einem Bauteil wesentlich leichter beherrscht werden kann und das Bauteil weniger beansprucht als eine gleichgroße Biegebeanspruchung.

Bei den vorbekannten Lösungen wird das Seil stets ringförmig geführt und darüber erreicht, dass entweder die Torsionssteifigkeit erhöht wird oder auftretende Kräfte in andere Karosserieabschnitte übertragen werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird jedoch nur ein Seilabschnitt eingesetzt, um die Steifigkeit eines das Seil umschließenden Hohlprofils zu erhöhen. Umgekehrt ist es natürlich möglich, bei gleich bleibender Steifigkeit ein schwächer dimensioniertes Hohlprofil einzusetzen und darüber Gewicht und Material zu sparen.

Um die gewünschte Vorspannung zu erzeugen, kann das Seil so in dem Hohlprofil befestigt werden, dass es im gespannten Zustand bogenförmig verläuft. Andererseits ist es natürlich auch möglich, bei einem gebogenen Hohlprofil ein im wesentlichen geradlinig verlaufendes Seil in der Weise an dem Hohlprofil zu befestigen, dass die gewünschte Vorspannung erreicht wird.

Die durch das gespannte Seil erzeugte Vorspannung wirkt der zu erwartenden Krafteinwirkung auf das Hohlprofil entgegen. Der eingeleiteten Kraft wirkt also zusätzlich zu dem Widerstand des Hohlprofils die Seilspannung entgegen.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann zur Führung des Seiles ein sich an einer Wandung des Hohlprofils abstützendes Halteelement vorgesehen sein. Dieses Halteelement dient dazu, bei einem im wesentlichen geraden Hohlprofil dem darin angeordneten, vorgespannten Seil die gewünschte und notwendige Biegung zu verleihen. Wirkt nun auf einen derart ausgebildeten Hohlträger in Biegerichtung des Seiles eine Kraft ein, dann wird ein Teil dieser Kraft als Zugkraft in das Seil eingeleitet, wodurch der Hohlträger eine höhere Steifigkeit in der Längsachse erhält. Ohne das gemäß der Erfindung angeordnete Seil würde der Hohlträger im wesentlichen nur auf Biegung beansprucht werden.

Vorteilhaft ist, wenn das Hohlprofil durch die A-Säule eines Personenkraftwagens gebildet ist und das erste Ende des Seiles im oberen Endbereich der A-Säule und das zweite Ende des Seiles im unteren Endbereich der A-Säule und/oder im Bereich der Anbindung der A-Säule an die Karosseriestruktur befestigt sind. Eine solche Ausgestaltung ist insbesondere bei Cabriolets vorteilhaft. Bei diesen ist es bekannt, die bei einem Überschlag besonders stark beanspruchten A-Säulen durch Rohre, Metallschäume oder ähnliches zu verstärken. Durch Einsatz der erfindungsgemäßen Seilanordnung kann die Steifigkeit weiter erhöht oder besonders gewichtsparend realisiert werden.

Wenn die A-Säule durch ein Rohr verstärkt und das Seil in dem Rohr angeordnet ist, dann ist eine gewichtsgünstige, vormontierbare Baugruppe zur Erhöhung der Steifigkeit gegeben.

Mit Vorteil kann das Hohlprofil auch durch den Türschweller eines Kraftfahrzeuges gebildet sein, wobei das Seil in Richtung auf den Innenraum des Fahrzeuges zu bogenförmig geführt ist. Unter Sicherheitsgesichtspunkten ist ein Seitenaufprall besonders kritisch, da – anders als bei einem Front- und Heckaufprall – wenig Verformungsweg zur Verfügung steht und hohe Kräfte von der Karosseriestruktur aufgenommen werden müssen. Durch den Einsatz der Seilanordnung gemäß der Erfindung kann durch minimalen Materialaufwand die Festigkeit im Schwellerbereich erhöht werden.

Im Zusammenhang mit der Anordnung des Seiles in dem Türschweller ist es von Vorteil, wenn das eingangs genannte Halteteil zur Führung des Seiles durch eine Platte gebildet ist, welche über eine größere Länge an der Außenwand des Türschwellers anliegt. Diese Platte dient jedoch nicht ausschließlich dazu, das Seil in der gewünschten Weise zu führen; es trägt auch zur Festigkeit des Türschwellers bei.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann das Hohlprofil durch einen Seitenaufprallträger in der Seitentüre eines Kraftfahrzeuges gebildet sein, wobei das Seil in Richtung auf den Innenraum des Fahrzeuges zu bogenförmig geführt ist. Auch diese Maßnahme dient dem Seitenaufprallschutz. Die Verhältnisse sind analog der Anordnung des Seiles in dem Türschweller. Zweckmäßig ist es jedoch, den Seitenaufprallträger so auszuführen, dass er bei einer Verschiebung in Richtung Fahrgastraum formschlüssig in die angrenzenden Karosseriepfosten eingreift und darüber die Zugbeanspruchung auf diese überträgt.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend näher beschrieben.
Es zeigen:
1 als Prinzipbild eine A-Säule mit einem darin angeordneten Seil,
2 die Darstellung aus 1 in perspektivischer Darstellung,
3 ein weiteres Ausführungsbeispiel anhand eines Türschwellers und
4 den Schnitt IV-IV aus 3.
Eine in 1 schematisch wiedergegebene A-Säule 5 ist durch ein Hohlprofil 7 gebildet, in dem ein Seil 9 angeordnet ist. Die Enden des Seiles 9 sind in den Endbereichen des Hohlprofiles 7 so befestigt, dass das Seil 9 auf das Hohlprofil 7 eine definierte Vorspannung ausübt. Durch die Vorspannung wird die an sich schon gebogen ausgeführte A-Säule 5 zusätzlich gebogen, wie dies durch die gestrichelten Linien in 1 angedeutet ist.
Durch das gespannte Seil 9 wird eine den Widerstand des Rohres erhöhende Gegenkraft erzeugt, die einer Krafteinwirkung (durch einen Pfeil 11 angedeutet), bspw. bei einem Überschlag des Fahrzeuges, entgegenwirkt.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist Gegenstand der 3 und 4. Diese zeigen in schematischer Darstellung einen Türschweller 13 eines Kraftfahrzeuges, welcher ein Hohlprofil 15 umfasst. In dem Hohlprofil 15 ist ein Halteteil 17 zur Führung eines Seiles 19 angedeutet. Das Halteteil 17 ist so ausgebildet, dass das Seil 19 in Richtung auf den Innenraum des Fahrzeuges zu bogenförmig geführt ist. Außerdem ist das Seil 19 vorgespannt. Die Vorspannung in dem Seil 19 bewirkt Zugkräfte in den Ankerpunkten 21 des Seiles 19. In der Zeichnung sind diese Zugkräfte durch Pfeile 23 dargestellt.
Bei einem Seitenaufprall auf den Türschweller 13 wird ein großer Teil der Kraft als Zugkraft in das Seil 19 eingeleitet, so dass der Türschweller 13 größere Kräfte aufnehmen kann. Die durch das gespannte Seil 19 erzeugte höhere Steifigkeit in Bezug auf die Längsachse des Türschwellers 13 trägt somit zu einem besseren Seitencrashverhalten bei, ohne dass dadurch das Gewicht wesentlich erhöht werden muss.

Claims

Einrichtung zur Erhöhung der Steifigkeit von Hohlprofilen, insbesondere von Tragstrukturen in Kraftfahrzeugen, wobei in dem Hohlprofil ein vorgespanntes Seil angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Seil (9, 19) und/oder das Hohlprofil (7, 15) zumindest abschnittsweise bogenförmig angeordnet sind, und dass das Seil (9, 19) an mindestens zwei voneinander beabstandeten Stellen an dem Hohlprofil (7, 15) und/oder im Bereich der Anbindungsstelle des Hohlprofils (7, 15) an ein angrenzendes Bauteil befestigt ist, derart, dass die durch das gespannte Seil (9, 19) erzeugte Vorspannung in dem Hohlprofil (7, 15) der zu erwartenden Krafteinwirkung auf das Hohlprofil entgegen wirkt.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Führung des Seiles (9, 19) ein sich an einer Wandung des Hohlprofils (7, 15) abstützendes Halteelement (15) vorgesehen ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlprofil (7) durch die A-Säule (6) eines Personenkraftwagens gebildet ist, und dass das erste Ende des Seiles (9) im oberen Endbereich der A-Säule (5) und das zweite Ende des Seiles (9) im unteren Endbereich der A-Säule (5) und/oder im Bereich der Anbindung der A-Säule an die Karosseriestruktur befestigt sind.
Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die A-Säule (5) durch ein Rohr verstärkt und das Seil (9) in dem Rohr angeordnet ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlprofil (15) durch den Türschweller (13) eines Kraftfahrzeuges gebildet ist, wobei das Seil (19) in Richtung auf den Innenraum des Fahrzeuges zu bogenförmig geführt ist.
Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (17) durch eine Platte gebildet ist, welche über eine größere Länge an der Außenwand des Türschwellers (13) anliegt.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlprofil durch einen Seitenaufprallträger in der Seitentüre eines Kraftfahrzeuges gebildet ist, wobei das Seil in Richtung auf den Innenraum des Fahrzeuges zu bogenförmig geführt ist.