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Die
Erfindung betrifft eine Karosseriesäule, insbesondere A-Säule,
an einem Kraftfahrzeug, insbesondere Cabrio-Fahrzeug, mit einer
unteren in oder an der Fahrzeugkarosse festgelegten Säulen-Wurzel
sowie mit einem oberen Säulen-Ende.
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Aus
der
DE 195 11 400
C2 ist eine Vorrichtung zum Überrollschutz eines
offenen Cabrio-Fahrzeuges bekannt. Besagte Vorrichtung verfügt über eine
ausfahrbare Stützstrebe, die durch einen sensorisch ausgelösten
Kraftspeicher aus einer verdeckten Ruheposition innerhalb der A-Säule
in eine über die obere Karosserieebene hinausreichende
verriegelte Stützposition schwenkbar ist. Aus der
DE 10 2004 056 359
B3 ist eine über Überrollschutzeinrichtungen mit
einem drohenden Überschlag eines Kraftfahrzeugs erkennenden
Detektormitteln und mit einer mit den Detektormitteln gekoppelten
Steuereinheit zur Ansteuerung von Aktuatoren aktiver Sicherheitskomponenten
bekannt, wobei die oberen Enden der eine Frontscheibe erfassenden
A-Säule mit von den Aktuatoren ausgefahrenen Stützen
koppelbar sind, durch welche die oberen Enden der A-Säule
zum Schutz der Insassen bei einem drohenden Überschlag
mit der Seitenstruktur des Kraftfahrzeugs verbunden werden. Vorstehenden
Lösungen zum Überrollschutz ist gemein, dass diese
im Wesentlichen auf aufwendige und komplizierte sogenannte aktive Überrollschutzsysteme
abstellen. Demgegenüber wird mit der
DE 10 2005 036 587 B4 eine
Fahrzeugkarosserie eines Cabrios mit A-Säulen vorschlagen,
denen jeweils ein Stützträger zugeordnet ist,
der seinerseits das obere Ende der A-Säule am Seitenschweller
abstützt. Durch diese Maßnahme soll ein großer
Teil der in die oberen Enden der A-Säulen eingeleiteten
Kräfte bei einem Überschlag in die Seitenschweller
abgeleitet und die Gefahr, dass die A-Säulen bei sehr hohen
Kräften umknicken, gemindert werden. Auch die
DE 10 2007 026 101 A1 favorisiert
eine besonders starre respektive steife Ausbildung der A-Säule
an einem Cabrio-Fahrzeug, indem eine A-Säulenvorrichtung
für ein Fahrzeug vorgeschlagen wird, mit einem Rohr, das
sich von einem unteren Abschnitt des Fahrzeugs erstreckt, mit einem
Verstärkungselement, das mit dem Rohr in einer äußeren
Richtung von dem Fahrzeug verbunden ist, so dass das Verstärkungselement
das Rohr abstützt, mit einem Formteil, das in einer inneren
Richtung von dem Fahrzeug angeordnet ist und von dem einen Ende mit
dem Verstärkungselement verbunden ist, mit einer ersten
Klammer, die zwischen dem Formteil und dem Verstärkungselement
angeordnet ist und mit dem Rohr und dem Verstärkungselement verbunden ist,
und mit einer Klammereinheit, die mit einem unteren Abschnitt von
dem Rohr und dem Formteil verbunden ist, so dass die Klammereinheit
das Rohr abstützt.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine weiter optimierte Karosseriesäule,
insbesondere A-Säule, an einem Kraftfahrzeug, insbesondere
Cabrio-Fahrzeug, zu schaffen, welche einfach aufgebaut und kostengünstig
ist und unter Vermeidung aufwendiger und kostenintensiver aktiver Überrollsysteme
im Falle eines Crashereignisses, insbesondere Überschlages
des Fahrzeugs, dennoch einen ausreichenden Überlebensraum
gewährleistet.
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Es
wurde gefunden, dass in der Abkehr vom technisch Üblichen,
durch definiertes Versagen einer Karosseriesäule, insbesondere
A-Säule, an einem Kraftfahrzeug, insbesondere Cabrio-Fahrzeug,
zum einen Crashenergie vorteilhaft absorbiert werden und zum anderen
dennoch ein ausreichender Überlebensraum für den/die
Fahrzeuginsassen gewährleistet werden kann.
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Die
gestellte Aufgabe wird demnach durch eine Karosseriesäule,
insbesondere A-Säule, an einem Kraftfahrzeug, insbesondere
Cabrio-Fahrzeug, mit einer unteren in oder an der Fahrzeugkarosserie festgelegten
Säulen-Wurzel sowie mit einem oberen Säulen-Ende
dadurch gelöst, dass die Karosseriesäule im Bereich
zwischen der Säulen-Wurzel und dem oberen Säulen-Ende über
zwei oder mehr in axialer Richtung nacheinander angeordnete und
Säulenabschnitte begrenzende Knickstellen mit unterschiedlichem
Knickwiderstand derart verfügt, dass im Falle eines Crashereignisses,
einhergehend mit einer Belastung der Karosseriesäule mit
einer bestimmten Kraft „FDach” überwiegend
in Fahrzeughochrichtung (Z-Richtung), ausgehend von der obersten Knickstelle
zunächst die besagte oberste Knickstelle respektive deren
Knickwiderstand unter Absorption von Crashenergie definiert versagt
und infolge etwaiger weiterer Belastung die nachfolgenden Knickstellen
respektive deren Knickwiderstände zur Säulen-Wurzel
hin nacheinander von oben nach unten unter Absorption von Crashenergie
definiert versagen.
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Mit
dieser Erfindung wird somit ein anderer, vom Herkömmlichen
abweichender Weg beschritten, indem die Karosseriesäulen
nicht durchgängig steif ausgebildet sind, sondern über
die Längserstreckung derselben mehrere Knickstellen aufweisen,
die geeignet sind bei Belastung unter Energieabsorption nacheinander
definiert zu versagen bzw. abzuknicken.
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Die
Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen oder
Ausgestaltungen der Erfindung.
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Danach
kann die Abstufung des Knickwiderstandes der Knickstellen von der
obersten zur untersten Knickstelle respektive von einem niederen
zu einem höheren Knickwiderstand rechnerisch und/oder empirisch
im Rahmen von Versuchen ermittelt sein. Vorteilhaft kann des Weiteren
der Knickwiderstand einer jeden Knickstelle im Hinblick auf benachbarte Materialbereiche
und die übrigen Knickstellen durch modifizierte Wandstärkenverteilung
und/oder durch Gefügeveränderung und/oder durch
Ausbildung von Sollbruchstellen und/oder durch andere an sich bekannte
geeignete Maßnahmen, wie einer bestimmten Anordnung und/oder
Ausbildung von separaten Verstärkungselementen, definiert
einstellbar sein.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen schematisch
dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Es zeigen:
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1 beispielgebend
die Seitenansicht eines mittleren Abschnittes eines Cabrio-Fahrzeugs mit
erfindungsgemäß ausgebildeten A-Säulen,
und
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2 ein
Prinzipschema bezüglich der Deformation einer A-Säule
nach 1 im Falle eines Crashereignisses, einhergehend
mit einer Belastung überwiegend in Fahrzeughochrichtung
(Z-Richtung).
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1 zeigt
danach einen mittleren Abschnitt der linken Seite eines Cabrio-Fahrzeugs
im Bereich einer Karosseriesäule, vorliegend einer A-Säule 1. Die
nicht näher gezeigte rechte Seite des Cabrio-Fahrzeugs
ist symmetrisch zur linken Seite und weitestgehend identisch zu
derselben ausgebildet.
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Besagte
A-Säule 1 ist aus aerodynamischen Gründen
entgegen der Fahrtrichtung nach hinten geneigt und vorliegend einstückig
ausgebildet. Sie verfügt über eine sogenannte
Säulen-Wurzel 2, die ihrerseits in oder an der
Fahrzeugkarosse 3 festgelegt ist. Auf dem oberen Säulen-Ende 4 stützt
sich herkömmlich das nicht näher gezeigte, jedoch
an sich bekannte Cabrio-Verdeck im geschlossenen Zustand desselben
ab.
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Wie
der 1 weiter zu entnehmen ist, verfügt die
A-Säule 1 im Bereich zwischen der Säulen-Wurzel 2 und
dem oberen Säulen-Ende 4 über zwei Säulenabschnitte 5a, 5b begrenzende
Knickstellen 6a, 6b mit unterschiedlichem Knickwiderstand,
welche der Verbesserung des Deformationsverhaltens der A-Säule 1 im
Crashfall, insbesondere bei einem Überschlag, bzw. während
eines Dachdruckversuches mit einer bestimmten Kraft „FDach” dienen.
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In
einem an sich bekannten Dachdruckversuch nach FMVSS216 bildet sich
bei herkömmlicher Bauweise eine Knickstelle 6a nahe
der Säulen-Wurzel 2 aus, d. h., die Einspannung
der Säulen-Wurzel 2 wird in besagter Knickstelle 6a mit
einem Biegemoment FDach·(l1 + l2)belastet.
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Durch
beispielsweise eine modifizierte Wandstärkenverteilung
(die weit über die normale Verstärkung der Einspannung
um die Knickstelle 6a hinausgeht) können jedoch
eine oder mehrere, vorliegend eine weitere zum Säulen-Ende 4 hin
versetzt angeordnete Knickstelle 6b erzwungen werden (2).
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Insoweit
verfügen die Knickstellen 6a, 6b vorliegend über
einen derart unterschiedlichen Knickwiderstand, dass im Falle besagten
Crashereignisses, einhergehend mit einer Belastung der Karosseriesäule
bzw. A-Säule 1 mit einer bestimmten Kraft „FDach” überwiegend in Fahrzeughochrichtung (Z-Richtung),
ausgehend von der obersten Knickstelle 6b zunächst
die besagte oberste Knickstelle 6b respektive deren Knickwiderstand
unter Absorption von Crashenergie definiert versagt und infolge
etwaiger weiterer Belastung nachfolgend die zur Säulen-Wurzel 2 benachbarte
Knickstelle 6a respektive deren Knickwiderstand unter Absorption
von Crashenergie definiert versagt.
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Sobald
nämlich die Knickstelle 6b aktiv ist, kann vorteilhaft
nur ein reduziertes Biegemoment an die Einspannung der A-Säule 1 respektive
an die Knickstelle 6a im Bereich der Säulen-Wurzel 2 weitergegeben
werden. Die A-Säule 1 ist in der Knickstelle 6b nicht
momentensteif, wodurch das System wie in der Knickstelle 6b eingespannt
reagiert, d. h., es wirkt zu einem Zeitpunkt „t1” nur der Hebelarm „l1” des Säulenabschnittes 5b.
Nach dem Herunterdrücken des Säulenabschnittes 5b der
A-Säule „wandert” sozusagen der Kraftangriffspunkt
von der Knickstelle 6b zur Knickstelle 6a, so
dass zu einem Zeitpunkt „t2” der
Hebelarm „l2” des Säulenabschnittes 5a wirksam
wird.
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Durch
diese Maßnahme wird der Einspannungsbereich der A-Säule 1 bzw.
der Bereich der Säulen-Wurzel 2 derselben entlastet
und kann beispielsweise kleiner als herkömmlich ausgebildet
werden.
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Die
in Abhängigkeit von der zu erwartenden und im Crashfall
auf die A-Säule 1 einwirkenden Belastung bzw.
Kraft „FDach” einzustellende
Abstufung des Knickwiderstandes von der obersten zur untersten Knickstelle 6b, 6a respektive
von einem niederen zu einem höheren Knickwiderstand kann
sowohl rechnerisch als auch empirisch im Rahmen von Versuchen ermittelt
werden.
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Neben
der oben erwähnten modifizierten Wandstärkenverteilung
zur Einstellung der erforderlichen Abstufung der Knickwiderstände
der Knickstellen 6b, 6a ist es auch denkbar, geeignete
Gefügeveränderungen, die Ausbildung von Sollbruchstellen und
andere an sich bekannte geeignete Maßnahmen, wie beispielsweise
eine bestimmte Anordnung und/oder Ausbildung von separaten Verstärkungselementen,
sowohl in Alleinstellung als auch in Kombination vorzusehen.
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Gemäß vorstehendem
Ausführungsbeispiel sind zwei Knickstellen 6b, 6a vorgesehen.
Durch die Erfindung mit erfasst ist auch eine Ausführungsform, die
mehr als zwei Knickstellen 6b, 6a aufweist, welche
bei Belastung mit einer Kraft „FDach” ausgehend von
der obersten Knickstelle 6b nacheinander definiert versagen
können (nicht näher dargestellt).
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Vorstehendes
Ausführungsbeispiel stellt ferner auf eine Karosseriesäule
in Form einer A-Säule 1 an einem Cabrio-Fahrzeug
ab. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf A-Säulen 1 an
Cabrio-Fahrzeugen, denn es erscheint auch denkbar, beispielsweise
A-, B- und/oder C-Säulen an herkömmlichen Kraftfahrzeugen
mit fest installiertem Dach erfindungsgemäß auszubilden,
um im Falle eines Überschlages Crashenergie vorteilhaft
zu absorbieren. Durch eine derartige Maßnahme ist es dann gegebenenfalls
auch gestattet, angeschlossene Karosseriebauteile, wie ein Dach
und/oder einen Dachrahmen leichter zu bauen, ohne den Überlebensraum
für die Fahrzeuginsassen zu gefährden (nicht näher
dargestellt).
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- 1
- A-Säule/Karosseriesäule
- 2
- Säulen-Wurzel
- 3
- Fahrzeugkarosserie
- 4
- oberes
Säulen-Ende
- 5a
- Säulenabschnitt
- 5b
- Säulenabschnitt
- 6a
- Knickstelle
- 6b
- Knickstelle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19511400
C2 [0002]
- - DE 102004056359 B3 [0002]
- - DE 102005036587 B4 [0002]
- - DE 102007026101 A1 [0002]