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Die
Erfindung betrifft eine Türsäule für einen Kraftwagen,
insbesondere einen Personenkraftwagen, der im Oberbegriff des Patentanspruchs
1 angegebenen Art.
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Es
sind eine Vielzahl von Türsäulen für Kraftwagen
bekannt, bei denen zwei oder mehrere miteinander verbundene Profil-
bzw. Blechschalen einen säulenförmigen Hohlraum
ausbilden, innerhalb welchem eine Verstärkungsanordnung vorgesehen
ist, welche ein Verstärkungsrohr
umfasst, welches sich in Längsrichtung
des Hohlkörpers
erstreckt.
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Für offene
Personenkraftwagen sind die Anforderungen an Stabilität und Steifigkeit
der Türsäule gegenüber geschlossenen
Personenkraftwagen aus Sicherheitsgründen besonders hoch, da nach
hinten führende
Dachrahmenteile der Fahrgastzelle, wie sie bei geschlossenen Personenkraftwagen
zur Abstützung
der A-Säule
vorgesehen sind, bei offenen Personenkraftwagen fehlen. Die ist
beispielsweise insbesondere bei einem Überschlag des offenen Personenkraftwagens
notwendig, um ein übermäßiges Einknicken
des Windschutzscheibenrahmens und damit eine übermäßige Verringerung des Überlebensraums
der Sitzinsassen zu vermeiden. Dieser höheren Sicherheitsanforderung
wird mittels des Verstärkungsrohres
nachgekommen, welches durch die Erhöhung der addierten Wandstärke die
benötigte Steifigkeit
verleiht. Nachteilig bei dieser Lösung ist der Umstand anzusehen,
dass diese Verstärkungsrohre
das Gesamtgewicht der Säule
erheblich erhöhen.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Türsäule für einen Kraftwagen der eingangs
genannten Art zu schaffen, mit welcher ein verbessertes Verhältnis zwischen
Steifigkeit und Gewicht der Verstärkungsanordnung und damit der
Türsäule erreicht
wird.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Türsäule für einen
Kraftwagen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und
nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Um
eine Türsäule für einen
Kraftwagen zu schaffen, mit welcher ein verbessertes Verhältnis zwischen
Steifigkeit und Gewicht erreicht wird, ist es erfindungsgemäß vorgesehen,
dass die Verstärkungsanordnung
wenigstens ein Bauteil umfasst, welches als Tailored Tube oder – insbesondere
bei der zusätzlichen
Verwendung von Verstärkungsblechen – als Tailored
Blank ausgebildet ist.
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Durch
die Verwendung von Tailored Tubes oder Tailored Blanks wird eine
verbesserte und zielgerichtete Auslegung des wenigstens einen Bauteils der
Verstärkungsanordnung
möglich,
denn Tailored Bauteile werden örtlich,
je nach Belastung und geforderten Festigkeiten entsprechend lokal
mit einer erhöhten
Wandstärke
gefertigt. Somit kann das wenigstens eine Bauteil der Verstärkungsanordnung beispielsweise
derart gefertigt werden, dass seine Wandstärke in den hoch beanspruchten
Zonen größer als
in den niedrig beanspruchten Zonen ist, wobei auf diese Weise Werkstoff
und entsprechend Gewicht eingespart werden.
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In
einer zweckmäßigen Weiterbildung
umfasst die Verstärkungsanordnung
ein oberes Verstärkungsrohr,
welches als Tailored Tube ausgebildet ist. Mit anderen Worten ist
es vorgesehen, dass ein oberes Verstärkungsrohr der Verstärkungsanordnung durch
ein maßgeschneidertes
Rohr ausgebildet ist, welches insbesondere bei gleich bleibendem
Außendurchmesser
unterschiedliche Wandstärken
aufweist. So kann das obere Verstärkungsrohr dort, wo eine höhere Steifigkeit
aufgrund größerer Momente nötig ist,
derart ausgelegt werden, dass die Wandstärke größer ist als in Zonen mit niedriger
Belastung. Da durch das Einsetzen von einem Tailored Tube der Außendurchmesser
konstant bleiben kann, sind keine Änderungen im Bereich des Hohlraumes
notwendig.
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In
vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung weist das Verstärkungsrohr
eine Stützstelle
auf, an welcher ein unteres Verstärkungsrohr mit dem oberen Verstärkungsrohr
verbunden ist. Dabei hat es sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung
als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das obere Verstärkungsrohr
im Bereich direkt oder nahe der Stützstelle eine höhere Wandstärke aufweist.
Somit werden größere Momente,
die unter Belastung der Türsäule im Bereich
der Stützstelle
auftreten, durch eine höhere Steifigkeit
besser von dem oberen Verstärkungsrohr aufgenommen.
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Eine
weitere Gewichtseinsparung kann darüber hinaus dadurch erreicht
werden, dass das untere Verstärkungsrohr
als Tailored Tube ausgebildet ist. Hierdurch lässt sich die Stützwirkung
und Steifigkeit des unteren Verstärkungsrohres zusätzlich erhöhen, und
zwar bei relativ geringem Bauraumbedarf und Gewicht.
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Eine
besonders steife Verstärkungsanordnung
kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass das obere und das
untere Verstärkungsrohr
in einem Winkel zueinander angeordnet sind, wobei in einem Winkelbereich
nahe der Stützstelle
ein Winkelelement zur Aussteifung der Verstärkungsanordnung vorgesehen
ist. Schließlich
hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn dieses Winkelelement als
Tailored Blank ausgebildet ist. Dadurch wird das Verhältnis zwischen
Steifigkeit und Gewicht der Verstärkungsanordnung weiter verbessert
und eine besonders günstige
Verbindung der beiden Verstärkungsrohre erreicht.
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Weiteren
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand
der Zeichnungen; diese zeigen in:
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1 eine
Seitenansicht eines Ausschnitts einer Karosserie eines offenen Personenkraftwagens im
Bereich einer linken Türsäule, welche
einen Hohlraum umfasst, innerhalb welchem eine in 2 erkennbare
Verstärkungsanordnung
angeordnet ist,
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2 eine
Seitenansicht der innerhalb des Hohlraums der Türsäule gemäß 1 angeordneten Verstärkungsanordnung
mit einem als Tailored Tube ausgebildeten oberen Verstärkungsrohr
und mit einem unteren Verstärkungsrohr,
welche über
ein Winkelelement miteinander verbunden sind, und in
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3, 4, 5 jeweils
ein beispielhaftes Koordinatensystems der Wandstärke über den Längenverlauf des in 2 dargestellten
oberen Verstärkungsrohrs,
wobei auf der jeweiligen Abszisse die Wandstärke in mm und auf der jeweiligen
Ordinate die Länge
des oberen Verstärkungsrohres
in mm abgetragen ist.
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In 1 ist
in einer Seitenansicht ein Ausschnitt einer Karosserie eines offenen
Personenkraftwagens im Bereich einer Türsäule 10 gezeigt, welche einen
Hohlraum umfasst, innerhalb welchem eine in 2 dargestellte
Verstärkungsanordnung 24 angeordnet
ist. Die Türsäule 10 besteht
im vorliegenden Fall aus zwei oder mehreren miteinander verbundenen
Profil- bzw. Blechschalen, welche zur Bildung eines Kasten- bzw. Säulenprofils
den nicht weiter erkennbaren Hohlraum aufweisen.
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Die
Türsäule 10 umfasst
im Wesentlichen eine Dachsäule 12 und
einen unteren Säulenbereich 15,
welcher im Bereich einer Säulenwurzel 16 in
einen korrespondierenden Seitenschweller 18 übergeht.
Zudem ist in 1 ein Längsträger 14 einer oberen
Längsträgerebene
erkennbar, der sich vorderseitig des Säulenbereichs 15 abstützt.
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Die
Dachsäule 12 ist
mit einer nicht erkennbaren rechten Türsäule 10 über einen
Dachquerträger 20 verbunden,
und zwar unter Bildung eines Windschutzscheibenrahmens für die Windschutzscheibe
des Kraftwagens.
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In 2 ist
eine Seitenansicht der innerhalb des Hohlraums der Türsäule 10 gemäß 1 angeordneten
Verstärkungsanordnung 24 dargestellt.
Dabei umfasst die Verstärkungsanordnung 24 ein
als Tailored Tube ausgebildetes oberes Verstärkungsrohr 26, welches
eine Stützstelle 28 aufweist,
an welcher ein unteres Verstärkungsrohr 30 mit
dem oberen Verstärkungsrohr 26 verbunden
ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
können
die beiden Verstärkungsrohre 26, 30 miteinander
verschweißt
sein. Das obere Verstärkungsrohr 26 und
das untere Verstärkungsrohr 30 sind
in einem Winkel zueinander angeordnet. Dabei ist ein Winkelelement 32 in
dem Winkelbereich nahe der Stützstelle 28 zur
Aussteifung der Verstärkungsanordnung 24 bzw.
des Winkelverbundes der beiden Verstärkungsrohre 26, 30 angeordnet.
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In
Zusammenschau mit 1 ist dabei erkennbar, dass sich
das obere Verstärkungsrohr 26 im Wesentlichen
im Bereich der Dachsäule 12 erstreckt. Das
untere Verstärkungsrohr 30 hingegen
verläuft
im Wesentlichen im vertikal verlaufenden Säulenbereich 15. Die
Stützstelle 28 bzw.
das Winkelelement 32 befinden sich im Wesentlichen im Eck-
bzw. Übergangsbereich
zwischen der Dachsäule 12 und
dem Säulenbereich 15.
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Wie
aus 2 schematisch angedeutet ist, weist das als Tailored
Tube gestaltete obere Verstärkungsrohr 26 über seinen
Längenverlauf
unterschiedliche Längenbereiche
b1, b2, b3, b4 und b5 und Übergänge ü1, ü2, ü3 und ü4 auf.
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In
den 3, 4 und 5 ist hierzu
jeweils ein beispielhaftes Koordinatensystem der Wandstärke über den
Längenverlauf
des in 2 dargestellten oberen Verstärkungsrohrs 26 gemäß dreier
Ausführungsformen
gezeigt, wobei auf der jeweiligen Abszisse die Wandstärke in mm
und auf der jeweiligen Ordinate die Länge des oberen Verstärkungsrohres 26 in
mm abgetragen ist. Dabei wird erkennbar, dass die Längenbereiche
b1, b2, b3, b4 und b5 jeweils eine konstante Wandstärke aufweisen, während die Übergänge ü1, ü2, ü3 und ü4 jeweils eine
linear zunehmende bzw. abnehmende Wandstärke zwischen den genannten
Längenbereichen b1,
b2, b3, b4 und b5 haben.
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Es
ist aus den genannten Beispielen gemäß den 3 bis 5 erkennbar,
dass das obere Verstärkungsrohr 26 im
Bereich der Stutzstelle 28, an welcher das untere Verstärkungsrohr 30 mit
dem oberen Verstärkungsrohr 26 verbunden
ist, jeweils eine höhere
Wandstärke
aufweist. Damit werden höhere
Momente, die unter Belastung der Dachsäule 12 im Bereich
der Stützstelle 28 erscheinen,
durch eine höhere
Steifigkeit besser von dem oberen Verstärkungsrohr 26 aufgenommen.
Durch diese Ausgestaltungen ist eine Gewichtsreduktion von bis zu
400 g pro Türsäule 10 möglich.
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Als
im Rahmen der Erfindung mit umfasst ist es zu betrachten, dass auch
das untere Verstärkungsrohr 30 als
Tailored Tube gestaltet sein kann. Zudem kann das Winkelelement 32 als
Tailored Blank gestaltet sein. Die einzelnen Bauteile 26, 30, 32 der
Verstärkungsanordnung 24 sind
im vorliegenden Fall miteinander verschweißt. Natürlich sind auch andere Verbindungstechnologien
denkbar.
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Durch
die Verwendung eines Tailored Tube wird eine Verstärkung des
oberen Verstärkungsrohrs 26 in
dessen mittlerem Bereich erreicht, wo die größten Momente und somit auch
die größte Dehnung auftreten.
Dies ist im vorliegenden Fall im Bereich der Stützstelle 28. Somit
ist durch das Tailored Tube eine optimale Anpassung an den Momentenverlauf über die
Dachsäule 12,
welcher beispielsweise bei einem Überschlag des Kraftwagens auftritt,
gegeben.