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Die Erfindung betrifft eine Kraftwagenkarosserie mit einer in Fahrzeughochrichtung verlaufenden Säule, insbesondere einer B-Säule und einem in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Dachrahmenelement, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Karosseriebaukonzepte der hier angesprochenen Art sind allgemein bekannt. In der Regel erfolgt dabei die Verbindung zwischen einem in Fahrzeughochrichtung verlaufenden Säulenbauteil, beispielsweise einer B-Säule, mit einem in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Träger, insbesondere einem Dachträger, über Fügeverbindungen in relativ schmalen Flanschbereichen. Da aus Gründen des Insassenschutzes bei einem Seitenaufprall oder Dachfall des Fahrzeuges heutzutage die B-Säule bevorzugt aus höchstfesten Materialien gefertigt wird, erweist sich die Verbindung zwischen B-Säule und Dachlängsträger immer mehr als eine Schwachstelle bezüglich der Kraft- und Momenteneinleitung.
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Um eine Verstärkung dieses Verbindungsbereiches zu erzielen, werden vielfach Verstärkungsbleche in verschiedenen Ausführungen verwendet.
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Aus der
EP 1 108 641 A2 geht eine Verbindungsanordnung für eine B-Säule an einem Dachlängsträger hervor, bei welchem die B-Säule in Schalenbauweise ausgeführt ist und lediglich über relativ schmale Flanschbereiche am Dachholm festgelegt ist.
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Zur mechanischen Verstärkung der Verbindung, wie zur Erhöhung der Biegesteifigkeit der B-Säule, sind im Zwischenraum zwischen innerer und äußerer Schale der B-Säule mehrere Verstärkungsbleche angebracht, welche sowohl untereinander, als auch mit Säule und Dachholm verbunden sind.
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Aus der
DE 100 41 641 A1 geht eine Verbindung einer Säule einer Kraftwagenkarosserie mit einem Dachrahmenelement hervor. Eine Schale der Säule erstreckt sich dabei in Fahrzeughochrichtung zumindest über eine Teilhöhe des Dachrahmenelements hinaus und ist an der Außenseite des Dachrahmenelements fixiert.
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Aus der
DE 198 05 804 B4 geht eine Fahrzeugkarosserie hervor, bei welcher ein äußeres Profilelement einer Türsäule mit einem T-förmig gestalteten inneren Verstärkungselement versteift ist. Die Säule ist einschalig ausgeführt und lediglich mit einem Verstärkungselement verstärkt.
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Aus
EP 1 270 377 A2 geht eine B-Säule in zweischaliger Schalenbauweise hervor, welche mit einem Dachrahmenelement in Form eines Strangpressprofils verbunden ist. Eine innere Säulenschale ist an der Außenseite des Dachrahmenelements befestigt.
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Aus der
DE 600 02 616 T2 geht eine Karosseriestruktur hervor, bei welcher ein Dachrahmenelement und eine Säule einteilig und einschalig ausgebildet sind. Zur Versteifung des Säulenbereichs ist ein aus Hohlprofilen zusammengesetztes Verstärkungselement vorgesehen.
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Aus der
JP 2006-111130 A geht eine Karosseriestruktur mit einem einschaligen Dachrahmenelement hervor, an welchem eine mehrteilige Türsäule befestigt ist. Im Verbindungsbereich zwischen der Türsäule und dem Dachrahmenelement ist auch eine Anschlussstelle an einem Dachquerträger vorgesehen.
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Die
DE 102 32 320 A1 offenbart eine Verstärkung für eine B-Säule durch ein innerhalb der Säule sich erstreckendes Rohr. Dieses Rohr überbrückt den gesamten Verlauf der B-Säule und ist sowohl am Seitenschweller als auch am Dachlängsträger festgelegt. Dadurch soll die Biegesteifigkeit der B-Säule erhöht und große Intrusionen beim Seitenaufprall vermieden werden.
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Eine ähnliche Verbindung zwischen B-Säule und Dachlängsträger geht auch aus der
DE 10 2005 043 062 A1 hervor. Während eine äußere Blechschale der B-Säule hier relativ großflächig am Dachlängsträger montiert ist, besteht praktisch keine Verbindung zwischen der inneren Schale der B-Säule und dem Längsträger. Eine Stabilisierung wird wiederum durch eine Mehrzahl im Zwischenraum zwischen innerer und äußerer Blechschale der B-Säule angeordneter Verstärkungsbleche erzielt.
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Auch in der
DE 21 04 454 ist eine vergleichbare Verbindung gezeigt. Die stabile Anbindung der B-Säule an Dachlängsträger und Seitenschweller wird hierbei durch ein innerhalb der Säule verlaufendes Verstärkungsblech erzielt, welches sich bis in die von Schweller und Dachlängsträger umschlossenen Hohlräume erstreckt und dort an den jeweiligen Längsträgern festgelegt ist.
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Während solche, dem Stand der Technik entsprechende Karosserieaufbauten zwar eine hohe Biege- und Torsionssteifigkeit der B-Säule gewährleisten können, lösen sie dennoch nicht das Problem einer nicht hinreichend biege- und momentensteifen Anbindung zwischen B-Säule und Dachlängsträger oder benötigen zumindest eine aufwendige Anordnung von Verstärkungsblechen.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Kraftwagenkarosserie der eingangs genannten Art zu schaffen, welche eine hochgradig biege- und momentensteife Anbindung der B-Säule an den Dachlängsträger gewährleistet und dabei auch prozesstechnisch einfach und ökonomisch herzustellen ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Kraftwagenkarosserie mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bei einer solchen Karosserie sind sowohl ein Dachrahmenelement als auch eine Fahrzeugsäule in Schalenbauweise gefertigt, wobei die Säule eine innere und eine äußere Säulenschale und das Dachrahmenelement eine innere und eine äußere Rahmenschale umfasst, und wobei jeweils die äußere Säulenschale mit der äußeren Rahmenschale und die innere Säulenschale mit der inneren Rahmenschale verbunden ist.
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Die Verbindung zwischen innerer Säulenschale und innerer Rahmenschale ist so gestaltet, dass sich die innere Säulenschale in einem Verbindungsbereich über einen Flanschbereich hinaus in Fahrzeughochrichtung zumindest über eine Teilhöhe der inneren Rahmenschale erstreckt. Dadurch wird eine wesentlich großflächigere Anbindung beziehungsweise Abstützung der inneren Säulenschale an die innere Rahmenschale gewährleistet, welche eine mechanisch wesentlich stabilere Verbindung zu gewährleisten vermag, als die dem Stand der Technik entsprechende Anbindung über einen kurzen Flanschbereich.
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Die Kraftwagenkarosserie zeichnet sich dadurch aus, dass die innere und die äußere Rahmenschale des Dachrahmenelements einen Hohlraum unmschließen, wobei sich die innere Säulenschale mit einem Endbereich in den Hohlraum des Dachrahmenelements hinein erstreckt. Auch die äußere Säulenschale ist vorteilhafterweise so angeordnet, dass der Verbindungsbereich zwischen äußerer Säulenschale und Dachrahmenelement im Inneren dieses Hohlraums liegt. Neben einer besonders kompakten Ausführung ermöglicht diese Bauform eine zusätzliche Stabilisierung der B-Säule, indem die beiden B-Säulenschalen von den beiden Schalen des Dachrahmenelementes umschlossen werden.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich dabei die innere Säulenschale im Verbindungsbereich zur inneren Rahmenschale über den Flanschbereich hinaus in Fahrzeughochrichtung über die gesamte Höhe der inneren Rahmenschale. Die Verbindung zwischen den beiden Schalen nutzt dabei ganz besonders vorteilhaft die maximale zur Verfügung stehende Fläche aus, um eine größtmögliche Stabilität der Verbindung zu erzielen.
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In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform weist die innere Säulenschale zusätzlich in einem Verbindungsbereich zur inneren Rahmenschale quer zu ihrer Längserstreckung angeordnete, in Richtung der Längserstreckung des Dachrahmenelementes verlaufende Abschnitte auf. Damit kann die Verbindungsfläche zwischen B-Säule und Dachrahmenelement noch weiter vergrößert werden. Bei einem Seitenaufprall oder Dachfall auftretende Kräfte können noch großflächiger abgeleitet werden, die Gefahr, dass es im Falle eines solchen Unfalls zu einem Materialversagen mit weitreichender Verformung oder gar Abriss der Verbindungsstelle kommt, wird weiter gesenkt.
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Es ist dabei weiterhin besonders vorteilhaft, die innere Säulenschale in einem Verbindungsbereich zum Dachrahmenelement über eine Mehrzahl von Festlegungspunkten form-, stoff- oder kraftschlüssig mit dem Dachrahmenelement zu verbinden. So wird die gesamte zur Verfügung stehende Fläche auch für das Anbringen von Fügeverbindungen genutzt, so dass die Belastung einzelner Verbindungen minimiert und die Gefahr eines Materialversagens verringert wird.
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Um eine zusätzliche Stabilisierung der Kraftwagenkarosserie zu erzielen, können weiterhin zwischen der inneren Säulenschale und der äußeren Säulenschale weitere B-Säulenschalen von den beiden Schalen des Dachrahmenelementes umschlossen werden.
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Um eine zusätzliche Stabilisierung der Kraftwagenkarosserie zu erzielen, können weiterhin zwischen der inneren Säulenschale und der äußeren Säulenschale weitere Strukturelemente, insbesondere Verstärkungsbleche, angeordnet sein. Neben einer zusätzlichen Versteifung der B-Säule können dadurch weitere optimierte Lastpfade zur Verfügung gestellt werden, welche bei einem Seitenaufprall oder Dachfall auftretende Kräfte und Momente aufnehmen und kontrolliert weiterleiten.
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Um diese Aufgabe besonders effizient zu erfüllen, sind solche weiteren Strukturelemente bevorzugt ebenfalls so angeordnet, dass sie sich mit einem Endbereich in den Hohlraum des Dachrahmenelementes erstrecken und dort am Trägerelement montierbar sind. Im Folgenden soll anhand der Zeichnungen die Erfindung und ihre bevorzugten Ausführungsformen näher erläutert werden. Dabei zeigen:
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1 die Anbindung der äußeren Rahmenschale an das Dachrahmenelement nach dem Stand der Technik,
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2 die Anbindung der inneren Rahmenschale an das Dachrahmenelement nach dem Stand der Technik,
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3 und 4 die erfindungsgemäße Anbindung einer inneren Rahmenschale an ein Dachrahmenelement, wobei das Dachrahmenelement in 4 semitransparent dargestellt ist,
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5 und 6 die erfindungsgemäße Anbindung einer äußeren Rahmenschale an ein Dachrahmenelement, wobei in 6 das Dachrahmenelement wiederum semitransparent dargestellt ist.
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1 zeigt eine dem Stand der Technik entsprechende Verbindung zwischen einem Dachrahmenelement 10 und der äußeren Säulenschale 12 einer in Schalenbauweise ausgeführten B-Säule. Die Blickrichtung ist dabei von der Fahrzeugaußenseite auf die Verbindungsstelle 14 gerichtet. Ein Endbereich 16 der äußeren Säulenschale 12 erstreckt sich dabei in Fahrzeughochrichtung und umfasst einen Bereich des Dachrahmenelements 10, welches hier nicht in Schalenbauweise ausgeführt sein muss, von außen. Der Endbereich 16 der äußeren Säulenschale 12 weist dabei zwei flügelartige Ausprägungen 18, 20 auf, welches sich in Fahrzeuglängsrichtung entlang eines Bereiches des Dachrahmenelementes 10 erstrecken. Über eine Mehrzahl von Befestigungspunkten 22, von denen aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht alle mit Bezugszeichen versehen sind, ist die äußere Säulenschale 12 mit dem Dachrahmenelement 10 verbunden. Es kann sich hierbei um reversible oder irreversible Fügeverbindungen unter Einsatz einer Vielzahl von Fügeverfahren, wie Nieten, Schrauben, Punktschweißen handeln.
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Während dem Stand der Technik gemäß die äußere Säulenschale 12 relativ großflächig mit ihrem Endbereich 16 an das Dachrahmenelement 10 angebunden ist, ist, wie in 2 ersichtlich, die Verbindung der inneren Säulenschale 24 mit dem Dachrahmenelement 10 auf einen schmalen Flanschbereich 26 beschränkt, über welchen, im gezeigten Ausführungsbeispiel, die innere Säulenschale 24 lediglich über zwei Fügestellen 22' mit dem Dachrahmenelement verbunden ist. 2 zeigt dabei eine Ansicht auf die Verbindungsstelle 28 von der Fahrgastzelle aus betrachtet. Gerade im Bereich der Verbindungsstelle 28 zwischen innerer Säulenschale 24 und Dachrahmenelement 10 vermag der Stand der Technik damit klar erkennbar keine kraft- und momentenstabile Anbindung der B-Säule an das Dachrahmenelement 10 zu gewährleisten. Im Falle eines Seitenaufpralls, wo hohe auf die B-Säule wirkende Kräfte in dem Bereich des Dachrahmenelements 10 abgeleitet werden müssen, ist der Verbindungsbereich 28 somit die wahrscheinlichste Stelle für ein katastrophales Materialversagen und eine damit einhergehende Intrusion der B-Säule in die Fahrgastzelle. Auch im umgekehrten Fall, nämlich beim Dachfall, wo auftretende Kräfte vom Dachrahmenelement 10 auf die Säulen übertragen werden müssen, um eine Deformation und gefährliche Intrusion des Dachbereichs in die Fahrgastzelle zu vermeiden, ist diese Schwäche der Verbindungsstelle 28 eine potentielle Gefahrenquelle.
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Die 3 und 4 stellen eine erfindungsgemäße Verbindung zwischen einer inneren Säulenschale 24' und einem Dachrahmenelement 10 dar. Das Dachrahmenelement ist hier ebenfalls in Schalenbauweise ausgeführt und besteht aus einer inneren Rahmenschale 29 und einer äußeren Rahmenschale 30. Die Rahmenschalen 29 und 30 umschließen dabei einen Hohlraum, der in den in 3 und 4 gezeigten Draufsichten von der Fahrgastzelle her nicht erkennbar ist. In der erfindungsgemäßen Ausführung beschränkt sich die Verbindung zwischen innerer Säulenschale 24' der B-Säule und Dachrahmenelement 10 nicht auf den schmalen Flanschbereich 28', die innere Säulenschale 24' verläuft vielmehr in Fahrzeughochrichtung über diesen Bereich hinaus und erstreckt sich über die gesamte Höhe des Dachrahmenelements 10. Damit stehen weitere Verbindungsstellen 32 zur Verfügung, über die die innere Säulenschale 24' mit der inneren Rahmenschale 28 verbunden sind.
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Eine zusätzliche Stabilisierung der Verbindung wird dadurch erreicht, dass die innere Säulenschale 24' die innere Rahmenschale 29 nicht umgreift, sondern unterhalb des Verbindungsbereichs 28' in den von den Rahmenschalen 29 und 30 gebildeten Hohlraum einläuft, und dort an der zum Hohlraum gerichteten Seite der inneren Rahmenschale 29 anliegt. Diese Anordnung ist in 4 zu erkennen, in der die innere Rahmenschale 29 halbtransparent dargestellt ist.
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Der Endbereich 34 der äußeren Säulenschale 12', welcher sich vollständig im inneren Hohlraum des Dachrahmenelements 10 befindet, weist bei diesem Ausführungsbeispiel zur weiteren Stabilisierung flügelartige Fortsätze 36, 38 auf, welche sich quer zur Erstreckungsrichtung der inneren Säulenschale 24' entlang des Dachrahmenelementes 10 in Fahrzeuglängsrichtung erstrecken, und ebenfalls an der zum inneren Hohlraum des Dachrahmenelements 10 gewandten Seite der inneren Rahmenschale 29 anliegen. Bei einem in den Figuren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel weist zusätzlich oder alternativ auch die innere Säulenschale 24' derartige, vorstehend beschriebene Fortsätze 36, 38 auf.
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Wie in den 5 und 6 gezeigt verläuft auch die äußere Säulenschale 12' in einer erfindungsgemäßen Kraftwagenkarosserie in den inneren, von den Rahmenschalen 29 und 30 gebildeten Hohlraum des Dachrahmenelementes 10 hinein. Wie die innere Rahmenschale 24' bildet auch die äußere Rahmenschale 12' in ihrem Endbereich 16' seitliche Ausprägungen 18' und 20' aus, welche sich quer zur Erstreckungsrichtung der äußeren Säulenschale 12' in Fahrzeuglängsrichtung in den Innenraum des Dachrahmenelementes 10 hineinerstrecken. Auch hier besteht eine mehrfache Verbindung zwischen der äußeren Säulenschale 12' und der äußeren Rahmenschale 30 über eine Vielzahl von Verbindungspunkten 32. 5 zeigt dabei wiederum eine Draufsicht auf die Verbindungsstelle 14' zwischen äußerer Säulenschale 12' und Dachrahmenelement 10 von der Fahrzeugaußenseite her gesehen, 6 zeigt dieselbe Verbindung mit einer semitransparent dargestellten äußeren Rahmenschale 30, um den Verlauf des Endbereiches 16' der äußeren Säulenschale 12' im von den Rahmenschalen 30 und 29 gebildeten Hohlraum zu veranschaulichen.
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Die gezeigte Anordnung von innerer Rahmenschale 24' und äußerer Rahmenschale 12', welche mit ihren Endbereichen 34, 16' in den inneren Hohlraum des Dachrahmenelementes 10 geführt sind, bietet nicht nur eine erhöhte Zahl von Befestigungspunkten 22, 32, sowie eine großflächigere Anbindung im Vergleich zum Stand der Technik, durch die Führung in das Innere des von den Rahmenschalen 29, 30 gebildeten Hohlraums wird ein mechanisches Versagen oder gar Abreißen der Verbindungsstelle bedeutend erschwert, da die Säulenschalen 12', 24' durch die Rahmenschalen 29, 30 gleichsam geklammert werden.
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Um eine zusätzliche Verstärkung des Verbindungsbereichs oder auch eine zusätzliche Versteifung von B-Säule oder Dachrahmenelement 10 zu erzielen, können selbstverständlich noch weitere Verstärkungsbleche oder -rohre in den von den jeweiligen Schalen umschlossenen Hohlräumen angeordnet sein.
