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Die
Erfindung betrifft eine Verstärkungsanordnung im Bereich
einer vorderen Türsäule einer Kraftwagenkarosserie
eines Personenkraftwagens, der im Oberbegriff des Patentanspruchs
1 angegebenen Art.
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Eine
derartige Verstärkungsanordnung ist beispielsweise bereits
aus der
DE 202 16
043 U1 oder aus der
DE 100 63 509 A1 als bekannt zu entnehmen.
Dabei ist im Hohlraum der vorderen Türsäule ein
Verstärkungselement vorgesehen, durch welches diese im
Befestigungsbereich eines Türscharniers entsprechend verstärkt
ist. Das Verstärkungselement weist dabei beispielsweise
zwei Durchgangsöffnungen auf, über welche das
Türscharnier – unter Vermittlung des Befestigungsbereichs
der Türsäule – am Verstärkungselement
beispielsweise über Schraubverbindungen festgelegt werden
kann.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verstärkungsanordnung
der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher das Verstärkungselement
eine weitere Verstärkungsfunktion erfüllt.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Verstärkungsanordnung
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen
Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Patentansprüchen
angegeben.
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Um
eine Verstärkungsanordnung mit einem Verstärkungselement
zu schaffen, welches neben seiner Verstärkungsfunktion
für das Türscharnier eine weitere aussteifende
Funktion übernimmt, ist es erfindungsgemäß vorgesehen,
dass durch das Verstärkungselement die vordere Türsäule
im Befestigungsbereich eines Energieabsorptionselements – insbesondere
eines Pralltopfs – verstärkt ist. Mit anderen
Worten ist es erfindungsgemäß vorgesehen, das
Verstärkungselement nicht nur zur Aussteifung des Befestigungsbereichs
des Türscharniers, sondern vielmehr auch zur Verstärkung
des Befestigungsbereichs des Energieabsorptionselements zu verwenden.
Somit kommt dem Verstärkungselement eine Doppelfunktion
zu, wobei vorteilhafterweise hierfür im Wesentlichen lediglich
ein Bauteil notwendig ist. Somit können Bauteile entfallen,
wie beispielsweise ein Schott- oder Trennwand, die diese Funktion
zuvor als Einzelteile übernommen haben.
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Somit
muss zur Versteifung der jeweiligen Befestigungsbereiche des Türscharniers
und des Energieabsorptionselements lediglich ein Verstärkungselement
gefertigt werden, welches in einem Montageschritt im Bereich des
späteren Hohlraums der vorderen Türsäule
festgelegt werden kann. Es ist ersichtlich, dass sich somit sowohl
der Fertigungsaufwand wie auch der Montageaufwand des Verstärkungselements
erheblich reduzieren lässt.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als zudem vorteilhaft
gezeigt, wenn das Verstärkungselement im Befestigungsbereich
des unteren Türscharniers an der Türsäule
angeordnet ist. Somit kann ein äußerst kompaktes
und steifes Verstärkungselement geschaffen werden, da der
Befestigungsbereich des unteren Türscharniers und des Energieabsorptionselements
erfahrungsgemäß relativ nahe zueinander angeordnet
sind.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als zudem vorteilhaft
gezeigt, wenn sich das Verstärkungselement nach unten hin
bis an einen Seitenschweller erstreckt und mit diesem verbunden ist.
Auf diese Weise ist das Verstärkungselement besonders fest
und zuverlässig in den Eckbereich zwischen der vorderen
Türsäule und der Oberseite des Seitenschwellers
integriert, um beispielsweise bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung
des Energieabsorptionselements – insbesondere des Pralltopfs – infolge
der Frontalkollision des Personenkraftwagens eine entsprechend steife
Abstützung bereitstellen zu können.
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Weiter
vorteilhaft ist es, wenn ein oberer Schenkel des Verstärkungselements
bezogen auf die Erstreckungsrichtung der Türsäule
zum Energieabsorptionselement hin schräg verläuft.
Hierdurch kann einerseits eine besonders materialsparende Ausgestaltung
und andererseits ein optimal auf die insbesondere im Crashfall entstehende
Last abgestimmtes Verstärkungselement geschaffen werden.
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Als
zudem vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn das Verstärkungselement
an einem Innenteil der vorderen Türsäule über
Schweiß- und/oder Klebverbindungen festgelegt ist. Über
die Schweiß- und/oder Klebverbindungen kann dabei neben
der sicheren Festlegung auch das Verstärkungs- und Deformationsverhalten
des Verstärkungselements beeinflusst werden.
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Zur
verbesserten Crashabstützung des Befestigungsbereichs des
Energieabsorptionselements kann das Verstärkungselement
mit Sicken oder dergleichen Verstärkungen versehen sein.
Natürlich ist es umgekehrt auch denkbar, an anderen Stellen
Materialaussparungen oder dergleichen Materialschwächungen
am Verstärkungselement vorzusehen, um das Crashverhalten
bzw. die Abstützung des Befestigungsbereichs des Energieabsorptionselements
zu beeinflussen.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens eine Schweißverbindung
vorgesehen, durch welche das Verstärkungselement unter
Vermittlung des korrespondierenden Befestigungsbereichs mit dem
Energieabsorptionselement verbunden ist. Mit anderen Worten ist
die Schweißverbindung somit als so genannte Drei-Punkt-Verbindung ausgestaltet,
so dass alle drei besagten Bauteile fertigungstechnisch besonders
günstig über ein und dieselbe Schweißpunktverbindung
miteinander verbunden sind.
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Schließlich
hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn das Verstärkungselement
im Bereich von Befestigungsöffnungen des Türscharniers
mit einem Verstärkungsblech versehen ist, um somit auf
besonders zuverlässige Weise ein Absenken der gegebenenfalls
relativ schweren Seitentür zu vermeiden.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
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1 eine
ausschnittsweise Seitenansicht auf eine Verstärkungsanordnung
im Bereich einer vorderen Türsäule einer Kraftwagenkarosserie
eines Personenkraftwagens, welche sich oberseitig an einen Seitenschweller
anschließt und von welcher weg sich ein Längsträger
einer oberen Längsträgerebene nach vorne hin erstreckt,
wobei unterhalb des Längsträgers ein Energieabsorptionselements
in Form eines Pralltopfs vorderseitig der Türsäule
anschließt, und wobei ein Verstärkungselement
vorgesehen ist, durch welches die vordere Türsäule
im Befestigungsbereich eines unteren Türscharniers und
im Befestigungsbereich des Energieabsorptionselements verstärkt
ist;
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2 eine
ausschnittsweise und schematische Perspektivansicht eines Innenteils
der vorderen Türsäule gemäß 1 mit
dem innerhalb von dieser angeordneten, als Blechumformteil gestalteten
Verstärkungselement, welches über Schweiß-
und Klebverbindungen fixiert ist;
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3 eine
schematische und ausschnittsweise Perspektivansicht auf das separate
Verstärkungselement gemäß 2,
wobei an einem bezogen auf die Erstreckungsrichtung der Türsäule schräg
verlaufenden oberen Schenkel eine Sicke zur Crashoptimierung eingebracht
ist;
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4 eine
weitere schematische Perspektivansicht auf das Verstärkungsteil
gemäß 3, wobei insbesondere der Verlauf
von Kleberaupen zur Verbindung des Verstärkungselements
mit dem Innenteil der vorderen Türsäule erkennbar
sind; und in
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5a, 5b jeweils
eine schematische Perspektivansicht auf das vorderseitig der Türsäule angeordnete
Energieabsorptionselement gemäß 1 in
zwei verschiedenen Ausführungsvarianten.
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In 1 ist
in einer schematischen Seitenansicht eine Verstärkungsanordnung
im Bereich einer vorderen Türsäule 10 einer
ausschnittsweise dargestellten Kraftwagenkaroserie eines Personenkraftwagens
erkennbar. Von der Türsäule 10 ist dabei
im Wesentlichen ein im Querschnitt etwa U-förmiges Innenteil
dargestellt, welches in Fahrzeughochrichtung verlaufende Flansche 14 aufweist
und vorliegend als Blechumformteil gestaltet ist. Das Innenteil 12 ist
dabei durch ein nicht dargestelltes Seitenteil derart zu verschließen,
dass sich insgesamt eine Türsäule 10 mit
einem Hohlraum 16 ausbildet.
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Neben
dem Innenteil 12 der Türsäule 10 zeigt 1 einen
Zusammenbau mehrerer Blechbauteile. Diese sind im Einzelnen ein
Innenteil 18 eines Seitenschwellers 20, an welches
das Innenteil 12 der Türsäule 10 von
oben her anschließt. Das Innenteil 18 des Seitenschwellers 20 ist
im Wesentlichen ebenfalls im Querschnitt U-förmig ausgebildet
und durch ein äußeres Seitenteil zu einem Hohlprofil
verschließbar. Darüber hinaus schließt
an die Türsäule 10 ein Innenteil 22 eines
Längsträgers 24 einer oberen Längsträgerebene
an, welcher sich über die Vorbaustruktur der Kraftwagenkarosserie
erstreckt. Der Längsträger 24 bildet
somit das obere Ende einer Kotflügelbank eines vorderen
Kotflügels des Kraftwagens.
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In
einem Abstand unterhalb des Innenteils 22 des Längsträgers 24 ist
ein Innenteil 26 eines Energieabsorptionselements in Form
eines Pralltopfs 28 erkennbar, welches sich ebenfalls vorderseitig
an das Innenteil 12 der Türsäule 10 anschließt.
Zwischen dem Pralltopf 28 und dem Längsträger 24 verläuft
dabei eine Strebe 32, von welcher ebenfalls ein Innenteil 30 erkennbar
ist. Die Innenteile 22, 26 und 30 des
Längsträgers 24, des Pralltopfs 28 bzw.
der Strebe 32 sind ebenfalls durch ein jeweiliges Seitenteil
zu einem jeweils hohlprofilierten Träger zu verschließen.
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Es
ist erkennbar, dass sich der Seitenschweller 20 mit einem
vorderen Ende 34 in Fahrzeuglängsrichtung bis über
die Türsäule 10 hinaus erstreckt. Das
oberhalb angeordnete Energieabsorptionselement in Form des Pralltopfs 28 dient
dabei insbesondere dazu, um bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung
der Vorbaustruktur des Personenkraftwagens über die Strebe 32 sowie
ein korrespondierendes, nicht erkennbares Vorderrad eingeleitete
Kräfte zu absorbieren. Mit anderen Worten ist der Pralltopf 28 unter
anderem auch dazu vorgesehen, ein infolge einer unfallbedingten
Kraftbeaufschlagung nach hinten bewegtes Vorderrad entsprechend
unter Energieabsorption abzufangen. Somit soll insbesondere auch
verhindert werden, dass eine Intrusion des Vorderrads in die Stirnwand
der Fahrgastzelle der Personenkraftwagenkarosserie erfolgen kann.
Damit der Pralltopf 28 besonders gut Unfallkräfte
aufnehmen bzw. Unfallenergie absorbieren kann, muss dieser entsprechend
nach hinten hin äußerst steif an der korrespondierenden
Türsäule 10 abgestützt sein.
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Innerhalb
des im Wesentlichen durch das Innenteil 12 der Türsäule 10 gebildeten
Hohlraums 16 ist ein oberes Verstärkungselement 36 und
ein unteres Verstärkungselement 38 vorgesehen,
welche in einem jeweiligen oberen bzw. unteren Befestigungsbereich 40, 42 für
nicht weiter erkennbare Türscharniere einer vorderen Seitentür
des Personenkraftwagens positioniert sind. Darüber hinaus
umfassen die beiden Verstärkungselemente 36, 38 jeweils
zwischen Befestigungsöffnungen 44, 46 verlaufende Verstärkungsbleche 48, 50,
welche mit dem entsprechenden Verstärkungselement 36, 38 verbunden sind. Über
die jeweiligen Befestigungsöffnungen 44 bzw. 46 sind
das obere und untere Türscharnier an den Verstärkungselementen 36, 38 bzw.
an der Türsäule 10 anschraubbar. Durch
diese Verstärkungselemente 36, 38 wird
somit die Türsäule 10 entsprechend verstärkt,
um ein Absenken der Seitentür infolge ihrer Schwerkraft
zu verhindern. Die beiden Verstärkungselemente 36, 38 sind
dabei auf im Weiteren noch näher beschriebene Weise als
jeweilige topfförmige bzw. schalenförmige Blechformteile
ausgebildet, welche über jeweilige Schweißpunktverbindungen 52, 54 sowie
in 1 nicht erkennbare Klebverbindungen mit dem Innenteil 12 der
Türsäule 10 verbunden sind. Das im Eckbereich
zwischen der Türsäule 10 und dem Seitenschweller 20 angeordnete untere
Verstärkungselement 38 ist dabei auch oberseitig
mit dem Innenteil 18 des Seitenschwellers 20 über
Schweißpunktverbindungen oder Klebverbindungen verbunden.
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Um
nun durch das untere Verstärkungselement 38 nicht
nur eine Aussteifung des Befestigungsbereichs 42 des unteren
Türscharniers zu erreichen, sondern auch einen Befestigungsbereich 56 des Pralltopfs 28 an
dem Innenteil 12 der Türsäule 10 auszusteifen,
erstreckt sich das untere Verstärkungselement 38 in
seinem vorderen Bereich über die annähernd gesamte
Höhe des Befestigungsbereichs 56 des Pralltopfs 28.
Mit anderen Worten ist der Befestigungsbereich 56 des Innenteils 12 der
Türsäule 10 von seiner Rückseite
her durch das untere Verstärkungselement 38 entsprechend
versteift. Hierdurch ergibt sich eine besonders vorteilhafte und
steife Abstützung des Pralltopfs 28 an der Türsäule 10 nach hinten
hin. Dem unteren Verstärkungselement 38 kommt
somit eine doppelte Verstärkungsfunktion zu, nämlich
einerseits die Aussteifung des Befestigungsbereichs 42 für
das untere Türscharnier und andererseits des Befestigungsbereichs 56 des
Pralltopfs 28.
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Die
konkrete Ausgestaltung und Anordnung des Verstärkungselements 38 in
dem Innenteil 12 der Türsäule 10 wird
dabei insbesondere aus 2 erkennbar.
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Schließlich
ist aus 1 ein Positionsloch 58 erkennbar,
welches beispielsweise zur Fixierung eines Beplankungsteils bzw.
des Seitenteils zum Verschließen der Türsäule 10 dient.
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In 2 ist
in einer schematischen und ausschnittsweisen perspektivischen Seitenansicht
die Anordnung und Befestigung des unteren Verstärkungselements 38 innerhalb
des Hohlraums 16 des Innenteils 12 der Türsäule 10 erkennbar.
Darüber hinaus ist ausschnittsweise der Pralltopf 28 erkennbar.
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Das
als Blechumformteil gestaltete untere Verstärkungselement 38 umfasst
neben einer Breitseite 60 zwei in Fahrzeughochrichtung
verlaufende Schenkel 62, 64, welche über
einen oberen Schenkel 66 miteinander verbunden sind, welcher
bezogen auf die Erstreckungsrichtung der Türsäule 10 zum
Pralltopf 28 hin schräg verläuft. Mit
der Breitseite 60 liegt das Verstärkungselement 38 an
einer tieferliegenden Breitseite 68 des Innenteils 12 an.
Von der im Verstärkungselement 38 abgewandten
Innenseite dieser Breitseite 38 her ist das untere Türscharnier
an der Türsäule 10 befestigt. Des Weiteren
sind die Mehrzahl von Schweißpunktverbindungen 54 erkennbar, über
welche die Breitseite 60 des Verstärkungselements 38 mit
der Breitseite 68 des Innenteils 12 verbunden
ist.
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Des
Weiteren sind aus 2 zwei Schenkel 70, 72 des
Innenteils 12 erkennbar, welche sich in Fahrzeugquerrichtung
an die Breitseite 68 anschließen und welche die
jeweiligen Flansche 14 umfassen. Außerdem ist
erkennbar, dass der Schenkel 62 des Verstärkungselements 38 an
dem vorderen Schenkel 70 des Innenteils 12 anliegt,
welcher seinerseits an seiner Vorderseite den Befestigungsbereich 56 der
Türsäule 10 bildet, an welchem sich der Pralltopf 28 abstützt.
Zudem ist erkennbar, dass sich der Schenkel 62 des Verstärkungselements 38 zumindest
annähernd über die gesamte Höhe des Befestigungsbereichs 56 des
Pralltopfs 28 erstreckt. Mit anderen Worten ist der zumindest
annähernd gesamte Befestigungsbereich 56 des Schenkels 70 der
Türsäule 10 durch den Schenkel 62 des
Verstärkungselements 38 ausgesteift bzw. abgestützt.
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Somit
ist insgesamt erkennbar, dass durch das Verstärkungselement 38 nicht
nur eine Aussteifung der Breitseite 68 bzw. des Befestigungsbereichs 42 für
das untere Türscharnier erreicht wird, sondern auch eine
Aussteifung des Befestigungsbereichs 56 der Türsäule 10 für
den Pralltopf 28. Somit kommt dem Verstärkungselement 38 die
vorteilhafte doppelte Versteifungsfunktion zu.
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Schließlich
ist aus 2 erkennbar, dass der Schenkel 62 des
Verstärkungselements 38 über Schweißpunktverbindungen 54 mit
dem Schenkel 70 des Innenteils 12 verbunden ist,
wobei deren konkrete Ausgestaltung insbesondere im Zusammenhang mit
den 5a und 5b noch
näher erläutert werden wird.
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In
den 3 und 4 ist das Verstärkungselement 38 jeweils
als separates Bauteil in einer schematischen Perspektivansicht von
unterschiedlichen Seiten her erkennbar. Dabei liegt die Breitseite 60 des
Verstärkungselements 38 jeweils oben.
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In 3 wird
dabei insbesondere er obere Schenkel 66 erkennbar, welcher
vorliegend mit einer symbolisch angedeuteten Sicke 74 oder
einer andersartigen Verstärkung versehen ist, so dass der Befestigungsbereich 56 der
Türsäule 10 über den Pralltopf 28 auf
zusätzliche Weise steif abgestützt ist. Es ist
erkennbar, dass durch die Sicke 74 das Verstärkungs-
bzw. Crashverhalten der gesamten Verstärkungsanordnung
gezielt beeinflusst werden kann.
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Aus 4 sind
insbesondere die Form zweier Kleberaupen 78, 80 erkennbar,
welche die Breitseite 60 des Verstärkungselements 38 mit
der Breitseite 68 des Innenteils 12 verbinden.
Des Weiteren ist der Verlauf einer Kleberaupen 82 erkennbar,
welche den Schenkel 62 mit dem Schenkel 70 des
Innenteils 12 verbindet.
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In
den 5a und 5b sind
zwei Ausführungsvarianten des Innenteils 26 des
Pralltopfs 28 dargestellt. Diese unterscheiden sich im
Wesentlichen durch die Orientierung eines oberen Flansches 84, über
welchen das Innenteil 26 im Befestigungsbereich 56 an
den Schenkel 70 des Innenteils 12 der Türsäule 10 angebunden
wird. Während dieser Schenkel 70 gemäß 5a in
den Hohlraum des Innenteils 26 hinein – also in
seiner Einbaulage nach unten – ragt, ist dieser bei der
Ausführungsvariante gemäß 5b aus
dem Hohlraum des Innenteils 26 hinaus weisend – also
in der Einbaulage nach oben zeigend – orientiert.
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Bei
der Ausführungsvariante gemäß 5a können
somit in 2 erkennbare Schweißpunktverbindungen 86 zwischen
dem Schenkel 62 des Verstärkungsteils 38 und
dem Schenkel 70 des Innenteils 12 als so genannte
Drei-Punkt-Verbindungen ausgestaltet werden, über welche
auch der Flansch 84 des Innenteils 26 des Pralltopfs 28 fixiert
ist. Mit anderen Worten können durch die Schweißpunktverbindungen 86 somit
das Verstärkungsteil 38 und der Pralltopf 28 unter
Vermittlung des Schenkels 70 des Innenteils 12 miteinander
verbunden werden.
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Bei
der Ausführungsform gemäß 5b sind
hingegen jeweilige so genannte Zwei-Punkt-Verbindungen erforderlich,
wobei durch die einen Schweißpunktverbindungen der Schenkel 62 mit dem
Schenkel 70 verbunden ist und durch die anderen Schweißpunktverbindungen
der Flansch 84 mit dem Schenkel 70 verbunden ist.
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Neben
dem Flansch 84 umfasst das Innenteil 26 einen
weiteren, in der Einbaulage unteren Flansch 88, welcher
in beiden Ausführungsvarianten gleich orientiert ist. Dieser
Flansch 88 kann gegebenenfalls über Zwei-Punkt-Verbindungen
oder Drei-Punkt-Verbindungen mit dem Schenkel 70 bzw. dem
Schenkel 62 verbunden sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 20216043
U1 [0002]
- - DE 10063509 A1 [0002]