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Die Erfindung betrifft eine A-Säule für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Es ist allgemein bekannt, die A-Säule eines Kraftfahrzeuges, bei der ein oberer Säulenbereich mit einem unteren Säulenbereich durch einen Knoten miteinander verbunden sind, mit Verstärkungselementen zu versteifen. Dies ist notwendig, da solche Knotenbereiche in der Regel eine geringere Festigkeit aufweisen als die Säulenbereiche selbst. Hinzu kommt, dass die miteinander verbundenen Säulenbereiche oftmals einen Winkel zueinander einschließen, so dass sich die Richtung eines Kraftflusses durch die Karosserie im Knotenbereich ändert. Auf die Verbindung zwischen den Säulenbereichen wirkt daher bei Kraftbeaufschlagung ein Biege- oder Knickmoment ein, welches die Verbindung zusätzlich belastet.
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Besonders bedeutsam ist die Verstärkung von Knotenbereichen für die A-Säule von Cabrios. Da Fahrzeuge mit offenem Verdeck keinen Dachrahmen aufweisen, ist die A-Säule nach Art eines Kragbalkens nur in ihrem in Fahrzeughochrichtung unteren Bereich abgestützt. Überschlägt sich ein solches Cabrio, so wirken daher besonders hohe Kräfte auf die A-Säule ein. Um die Integrität der Fahrgastzelle bei einem Überschlag aufrecht zu erhalten und Verletzungen der Fahrzeuginsassen zu vermeiden, muss daher die A-Säule – und insbesondere ihre Knotenbereiche – besonders stabil ausgeführt werden. Hierzu werden üblicherweise rohrförmige Verstärkungselemente aus hochfesten Materialien, wie beispielsweise Stahl, in einen inneren Hohlraum der A-Säule eingesetzt. Die Verstärkungselemente werden meist durch Innenhochdruckumformen geformt, was mit hohen Herstellungskosten einher geht. Weiterhin ist die Befestigung und Montage derartiger rohrförmiger Verstärkungselemente an der A-Säule des Kraftwagens aufwändig.
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Aus der
DE 10 2005 045 388 A1 ist eine A-Säule für eine Kraftwagenkarosserie bekannt, welche aus einem Faserverbundkunststoffprofil ausgebildet ist. Zur Verstärkung der Säule dient ein Stahlrohr, das mittelbar durch einen Verankerungsfuß aus Stahlblech an dem Profil befestigt ist.
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Die
JP 2000 219 151 A offenbart eine Säule in Blechschalenbauweise. Ein gerades Rohr zur Verstärkung der Säule ist in einem von zwei Außenschalen gebildeten Innenraum der Säule angeordnet mittels eines Halteblechs an den Außenschalen befestigt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine A-Säule nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 so weiterzuentwickeln, dass die Montage eines Verstärkungselements der Karosserie vereinfacht und die Herstellung der Karosserie verbilligt wird.
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Diese Aufgabe wird durch eine A-Säule mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Die A-Säule einer derartigen Karosserie besteht aus einem oberen Säulenbereich und einem unteren Säulenbereich und einem dazwischen liegenden Knoten. Zur Verstärkung der Verbindung sind zwei Verstärkungselemente und ein Halteelement vorgesehen. Hierbei wird das eine Verstärkungselement, welches sich mit einem ersten Schenkel in den unteren Säulenbereich und mit einem zweiten Schenkel in den oberen Säulenbereich erstreckt mittels des Halteelements im oberen Säulenbereich verschraubt. Das zweite Verstärkungselement ist dagegen mit dem Knotenverschraubt und mit dem Haltelement verbunden. Dadurch kann eine größere Einschraubtiefe und damit ein besserer Halt erzielt werden. Die Geometrie der Verstärkungselemente kann so auf die eigentliche Funktion, nämlich die Verstärkung der Verbindung zwischen den beiden Säulenbereichen, hin optimiert werden. Die Optimierung der Anbindung des Verstärkungselements an den Säulenbereich erfolgt dagegen durch entsprechende Gestaltung des Halteelements. Zudem wird durch die mehrteilige Gestaltung der Verstärkung zwischen dem oberen und dem unteren Säulenbereich die Montage der Karosserie erleichtert.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist zumindest einer der Säulenbereiche eine Durchtrittsöffnung in einer Außenwandung auf, durch welche sich ein Verstärkungselement erstreckt. Das Verstärkungselement liegt hier an der Außenwandung des Säulenbereichs an, so dass in den Säulenbereich eingeleitete Kräfte besonders gut auf das Verstärkungselement und damit auf den anderen Säulenbereich übertragen werden können.
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Dies ermöglicht eine besonders einfache Vormontage der beiden Verstärkungselemente am Halteelement und eine nachfolgende einfache Integration der gesamten Verstärkungsstruktur in die Säulenbereiche. Zudem wird durch diesen Aufbau der Karosserie eine durchgängige Kraftleitung sowohl von in Richtung der Fahrzeuglängsachse als auch in Richtung der Fahrzeughochachse einwirkenden Kräften durch die Karosserie im Bereich der A-Säule gewährleistet, was durch ein aus dem Stand der Technik bekanntes Verstärkungselement in Form eines Stahlrohres nicht geleistet werden kann, welches lediglich zwei Profilelemente miteinander verbinden kann.
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Wenigstens einer der Säulenbereiche selbst ist bevorzugt als Zweikammer- oder Mehrkammer-Strangpressprofil aus einem Leichtmetall oder einer Leichtmetallbasislegierung ausgebildet. In Kombination mit dem Verstärkungselement wird so eine besonders stabile Struktur bei gleichzeitig sehr geringem Bauteilgewicht erhalten.
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Das Verstärkungselement und/oder das weitere Verstärkungselement sind bevorzugterweise mit dem Halteelement verschraubt. Die gesamte Verstärkung ist also reversibel lösbar, was Reparaturen an der Karosserie im Bereich der A-Säule besonders einfach und kostengünstig macht.
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Im Folgenden wird die Erfindung und ihre Ausführungsformen anhand der Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht eines Knotenbereichs einer A-Säule eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Karosserie,
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2 ein Verstärkungselement und Halteelement für ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen A-Säule,
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3 ein weiteres Verstärkungselement für den Knotenbereich einer erfindungsgemäßen A-Säule und
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4 eine Detailansicht des Anbindungsbereichs des Verstärkungselements an den oberen Säulenbereich der A-Säule aus 1.
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Eine im Ganzen mit 10 bezeichnete A-Säule für eine Kraftwagenkarosserie besteht aus einem unteren Säulenbereich 12, welcher senkrecht in Richtung der Fahrzeughochachse verläuft und mit einem oberen Säulenbereich 14 verbunden ist, welcher entlang einer Seitenkante der hier nicht dargestellten Windschutzscheibe schräg nach oben verläuft. Die beiden Säulenbereiche 12, 14 sind in ein Knotenbauteil 16 eingesteckt und mit diesem verbunden. Das Knotenbauteil 16 erstreckt sich auf Höhe der Bordwandkante in Richtung der Fahrzeuglängsachse nach vorne und ist an eine Federbeinkonsole angebunden, die in 1 nicht dargestellt ist.
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Bei einem Cabrio ist der obere Säulenbereich 14 an seinem oberen Ende nicht abgestützt und wird daher lediglich kragbalkenartig durch die Verbindung mit dem unteren Säulenbereich 12 und dem Knotenbauteil 16 gehalten. Bei einem Unfall, bei dem sich ein solches Cabrio überschlägt, wirken daher hohe Kräfte auf die Verbindung zwischen den beiden Säulenbereichen 12 und 14 ein, da die beim Überschlag in den unteren Säulenbereich 14 eingeleiteten Kräfte durch die Hebelwirkung des oberen Säulenbereichs 14 noch verstärkt werden. Um ein Versagen der Verbindung zwischen den Säulenbereichen 12 und 14 zu verhindern und damit die Integrität der Fahrgastzelle sicherzustellen, ist der Knotenbereich der A-Säule durch ein winkliges Verstärkungselement 18 verstärkt. Dieses erstreckt sich mit einem ersten Schenkel 20 in den unteren Säulenbereich 12 und mit einem zweiten Schenkel 22 in den oberen Säulenbereich 14 hinein. Während der untere Schenkel 20 direkt an dem unteren Säulenbereich 12 angebunden ist, ist die Verbindung zwischen dem oberen Schenkel 22 und dem oberen Säulenbereich 14 mittelbar über ein Halteelement 24 realisiert. Das Verstärkungselement 18 ist über Schrauben 26 mit dem Halteelement 24 verschraubt. Das Halteelement 24 selbst ist in einer Kammer des oberen Säulenbereichs 14 angeordnet, welches bevorzugt als Strangpressprofil ausgebildet ist.
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Am Halteelement 24 ist zudem ein weiteres Verstärkungselement 28 über eine weitere Schraubverbindung 30 befestigt. Das Verstärkungselement 28 ist J-förmig ausgebildet und über weitere Schraubverbindungen 32 mit dem Knotenbauteil 16 verbunden. Alle Verbindungen zwischen den Verstärkungselementen 18, 28 und dem Halteelement 24 sowie den Säulenbereichen 12, 14 sind also als reversibel lösbare Schraubverbindungen ausgebildet, wodurch ein einfacher Austausch beschädigter Komponenten nach einem Unfall möglich ist. In den 2 und 3 ist diese Verbindung zwischen den Verstärkungselementen 18 und 28 und dem Halteelement 24 nochmals im Detail dargestellt.
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Neben der mittelbaren Anbindung des Verstärkungselements 18 an den oberen Säulenbereich 14 über das Halteelement 24 ist noch eine zusätzliche formschlüssige Verbindung zwischen dem Verstärkungselement 18 und dem oberen Säulenbereich 14 vorgesehen, die in der Detailansicht in 4 zu erkennen ist. Die Außenwandung 34 des als Strangpressprofil ausgebildeten oberen Säulenbereichs 14 weist eine Durchtrittsöffnung 36 auf, durch die sich der untere Schenkel 20 des Verstärkungselements 18 erstreckt. Das Verstärkungselement 18 liegt dabei gleichzeitig an der inneren Trennwand 36 des oberen Säulenbereichs 14 an, welche die beiden Kammern 38, 40 des oberen Säulenbereichs 14 voneinander trennt. Durch diesen Kraftschluss wird die Verbindung zwischen den Säulenbereichen 12 und 14 auch gegenüber Belastungen, die quer zur Haupterstreckungsrichtung der Säulenbereiche 12 und 14 verlaufen, stabilisiert.
