DE102009047951A1

DE102009047951A1 - Säule für einen Kraftwagen

Info

Publication number: DE102009047951A1
Application number: DE200910047951
Authority: DE
Inventors: Konrad Dipl.-Ing. Eipper; Dietmar Kallfass; Thomas Dr.-Ing. Rudlaff
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2009-10-01
Filing date: 2009-10-01
Publication date: 2011-04-07

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Säule (10), insbesondere B-Säule für einen Kraftwagen, mit einer Innenschale (12) aus Stahl und einer mit dieser verbundenen Außenschale (14) aus einer Leichtmetallbasislegierung, insbesondere einer Aluminiumbasislegierung, wobei ein Verstärkungsteil (22) aus einer Leichtmetallbasislegierung, insbesondere einer Aluminiumbasislegierung, flächig mit einer Außenseite (24) der Außenschale (14) verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Säule für einen Kraftwagen nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Es ist bekannt, Säulen für Kraftwagen in Hybridbauweise aus einer Innenschale aus Stahl und einer mit dieser verbundenen Außenschale aus einer Leichtmetallbasislegierung, wie beispielsweise einer Aluminiumbasislegierung herzustellen. Eine derartige Säule ist beispielsweise aus der DE 10 2007 037 510 A1 bekannt.
Säulen von Kraftwagen unterliegen bei einem Seitenaufprall besonders hohen Beanspruchungen und müssen diesen besonders gut standhalten, da beim Seitenaufprall im Gegensatz zu Frontal- oder Heckaufprallereignissen kaum Raum für Verformung zur Verfügung steht. Die Säulen sind daher von essentieller Bedeutung für die Aufrechterhaltung der Integrität einer Fahrgastzelle des Kraftwagens. Aus diesen Gründen sind die Säulen oft mit massiven Stahlbauteilen ausgeführt und besitzen zusätzliche Verstärkungen aus hochfesten Stahl. Neben der Festigkeit bestehen jedoch auch Ansprüche auf die Duktilität der Säulen, so dass ein Ausreißen oder Brechen im Falle eines Seitenaufpralls vermieden wird.
Bekannte Säulen für Kraftwagen besitzen also nachteiliger Weise ein hohes Eigengewicht, weswegen sie durch die Erhöhung des Gesamtgewichts des Kraftwagens auch dessen CO₂-Ausstoß erhöhen, und sind nachteiliger Weise nur wenig duktil, so dass die Gefahr des Reißens bei einem Unfall besteht.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Säule nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 so weiter zu bilden, dass ihr Gewicht reduziert wird und ihre Duktilität erhöht wird.
Diese Aufgabe wird durch eine Säule mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Eine solche Säule umfasst eine Innenschale aus Stahl und eine mit dieser verbundenen Außenschale aus einer Leichtmetallbasislegierung, insbesondere einer Aluminiumbasislegierung. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein Verstärkungsteil aus einer Leichtmetallbasislegierung, insbesondere einer Aluminiumbasislegierung, flächig mit einer Außenseite der Außenschale verbunden ist. Durch die Verwendung von Aluminium für das Verstärkungsteil wird das Eigengewicht der Säule nicht wesentlich erhöht, so dass verglichen mit konventionellen Säulen im Betrieb des Kraftwagens CO2-Emissionen reduziert und Kraftstoff eingespart wird. Aluminium weist zudem eine hohe Duktilität auf, so dass die Haltbarkeit der Säule gerade gegenüber Zugbeanspruchungen vergrößert wird. Damit kann eine Säule realisiert werden, die sowohl leicht, als auch hochfest und duktil ist, so dass sich das Verhalten der Säule im Falle einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung verglichen mit konventionellen Säulen verbessert.
Besonders gut eignen sich hierfür höherfeste Aluminiumbasislegierungen, die durch Tiefziehen, Rollformen, Warm- beziehungsweise Halbwarmumformen zu Blechteilen geformt werden können, die unmittelbar mit der Außenschale verbunden werden können. Zum Verbinden eignen sich dabei Hybridverbindungstechnologien wie Kleben, Clinchen, Nieten, Schrauben, Reibrührschweißen, Reibrührpunktschweißen, Nageln oder dergleichen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Verstärkungsteil als maßgeschneiderte Platine (tailored blank) ausgebildet, welche in einem ersten Bereich eine höhere Blechdicke aufweist als in einem zweiten Bereich. Damit kann das Verstärkungsteil an die zu erwartenden Belastungen im Falle eines Seitenaufpralls optimal angepasst werden.
Alternativ zur Ausführung des Verstärkungsteils aus Blech kann das Verstärkungsteil auch als Druckgussbauteil ausgeführt werden. Auch hier eignet sich insbesondere höherfeste Aluminiumbasislegierungen. Insbesondere bei der Ausführung als Druckgussbauteil können zusätzliche Bauteile, wie beispielsweise Halter für Schließösen, Versteifungen und dergleichen in das Verstärkungsteil integriert werden, so dass zur Herstellung der Säule insgesamt möglichst wenig Fügeschritte nötig sind. Dadurch wird die Herstellung der Säule zusätzlich zu den vorher genannten Vorteilen verbilligt.
Im Folgenden soll die Erfindung und ihre Ausführungsformen anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Die einzige Figur zeigt hierbei eine Explosionsdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Säule.
Eine insgesamt mit 10 bezeichnete Säule, im gezeigten Beispiel eine B-Säule für einen Personenkraftwagen, ist in Schalenbauweise ausgeführt und umfasst eine Innenschale 12 aus Stahl und eine Außenschale 14 aus einer Leichtmetallbasislegierung, insbesondere aus Aluminium. An der Innenschale ist ein Halteelement 16 für eine Schließöse einer Tür sowie ein Halteelement 18 für eine Gurthöhenverstellung angebracht. Um bei einem Seitenaufprall der Säule 10 eine besonders gute Haltbarkeit zu verleihen, ist zwischen Innenschale 12 und Außenschale 14 ein Versteifungselement 20 angeordnet, welches ebenfalls aus Stahlblech gebildet.
Neben der Versteifung der Säule 10 ist auch eine Erhöhung ihrer Duktilität von besonderer Bedeutung. Zu diesem Zweck ist ein Verstärkungsteil 22 vorgesehen, welches flächig mit einer Außenwandung 24 der Außenschale 14 verbunden wird. Dies kann durch Kleben, Clinchen, Nieten, Schrauben, Reibrührschweißen oder Nageln geschehen. Das Verstärkungselement 22 ist bevorzugt als Aluminiumbauteil ausgeführt. Hierfür eignen sich insbesondere höherfeste Aluminiumlegierungen. Das Bauteil 22 kann als Blech ausgeführt sein, welches durch Tiefziehen, Rollformen, Warm- oder Halbwarmumformen gebildet werden kann. Alternativ kann das Verstärkungsteil 22 auch als Druckgussbauteil ausgebildet sein.
Das Verstärkungsteil 22 weist mehrere Durchtrittsöffnungen 26 auf, die der Übersichtlichkeit halber nicht alle bezeichnet sind. Diese sind deckungsgleich mit Durchtrittsöffnungen 28 der Außenschale 14 angeordnet.
Eine weitere Versteifung bei gleichzeitigem Erhalt einer hohen Duktilität kann durch ein oberes Verstärkungsteil 30 erzielt werden, welches flächig mit einem oberen Bereich 32 des Verstärkungsteils 22 verbunden werden kann. Auch hierfür können die genannten Fügeverfahren verwendet werden. Alternativ können die Verstärkungsteile 22 und 30 durch Verwendung eines maßgeschneiderten Halbzeuges, insbesondere einer maßgeschneiderten Platine auch einteilig ausgeführt werden. Eine solche maßgeschneiderte Platine weist zwei Bereiche unterschiedlicher Blechstärke auf. Derjenige Teil, aus welchem der obere Bereich 32 des Verstärkungsteils 22 gebildet werden soll, besitzt im gezeigten Beispiel eine höhere Blechstärke als ein unterer Bereich 34 des Verstärkungsteils 22. Hierdurch können Fügeschritte eingespart werden.
Durch die Verwendung von Aluminiumlegierungen für das Verstärkungsteil 22 und das Verstärkungsteil 30 können besonders leichte dabei aber auch feste und hochduktile Säulen 10 geschaffen werden. Hierdurch verbessert sich deren Verhalten im Falle eines Seitenaufpralls. Dies ist von besonderer Bedeutung, da die Säulen 10 eines Kraftwagens bei einem Seitenaufprall einen wesentlichen Teil der Aufprallenergie aufnehmen müssen und sich aufgrund des geringen zur Verfügung stehenden Deformationsbereiches nicht wesentlichen in einen Innenraum einer Fahrgastzelle des Fahrzeuges bewegen dürfen, um die Fahrzeuginsassen nicht zu gefährden.
Durch das geringe Eigengewicht der Aluminiumlegierungen ist die Säule 10 insgesamt dennoch besonders leicht, so dass auch ein Kraftwagen mit einer solchen Säule 10 ein besonders geringes Eigengewicht aufweist. Dadurch wird im Fahrbetrieb des Kraftwagens Kraftstoff eingespart und damit auch die CO₂-Emissionen des Kraftwagens reduziert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102007037510 A1 [0002]

Claims

Säule (10), insbesondere B-Säule für einen Kraftwagen, mit einer Innenschale (12) aus Stahl und einer mit dieser verbundenen Außenschale (14) aus einer Leichtmetallbasislegierung, insbesondere einer Aluminiumbasislegierung, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verstärkungsteil (22) aus einer Leichtmetallbasislegierung, insbesondere einer Aluminiumbasislegierung, flächig mit einer Außenseite (24) der Außenschale (14) verbunden ist.
Säule (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungsteil (22) als Blech aus einer höherfesten Aluminiumbasislegierung ausgebildet ist.
Säule (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungsteil (22) als maßgeschneiderte Platine (tailored blank) ausgebildet ist, welche in einem ersten Bereich (32) eine höhere Blechdicke aufweist, als in einem zweiten Bereich (34).
Säule (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungsteil (22) als Druckgussbauteil ausgebildet ist.
Säule (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiteres Verstärkungsblech (30) flächig mit einer Außenseite des Verstärkungsteils (22) verbunden ist.