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Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugkarosserie-C-Säule mit zumindest einer Säulenwand.
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Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, die Konstruktionsflexibilität zu erhöhen, um insbesondere eine Gewichtsreduzierung zu ermöglichen. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung geht aus von einer Fahrzeugkarosserie-C-Säule mit zumindest einer Säulenwand.
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Es wird vorgeschlagen, dass die Fahrzeugkarosserie-C-Säule zumindest ein Verstärkungselement aufweist, das aus einem gegenüber der Säulenwand differierenden Material gebildet ist. Unter einer „C-Säule” soll insbesondere eine Verbindungseinheit zwischen einem Fahrzeugdach und einem Kotflügel an einem Fahrzeugheck verstanden werden. Ferner soll unter einem „Verstärkungselement” insbesondere ein Element verstanden werden, das insbesondere zu einer wesentlichen Verstärkung der Fahrzeugkarosserie-C-Säule beiträgt, wobei unter einer wesentlichen Verstärkung insbesondere eine Erhöhung einer Biegesteifigkeit um eine Achse quer zu einer Längserstreckung der Fahrzeugkarosserie-C-Säule um mehr als 2%, insbesondere um mehr als 5% und besonders bevorzugt um mehr als 10% verstanden werden soll, und/oder ein Element, das zumindest teilweise aus einem Material gebildet ist, das gegenüber dem Material, aus welchem die Säulenwand gebildet ist, eine höhere Biegesteifigkeit und/oder Zugfestigkeit aufweist. Durch eine entsprechend erfindungsgemäße Ausgestaltung kann eine hohe Konstruktionsflexibilität und insbesondere eine Gewichtsreduzierung erreicht werden, und zwar insbesondere, wenn das Verstärkungselement zumindest teilweise und vorzugsweise zum Großteil aus einem Material gebildet ist, das eine geringere Masse aufweist als das Material der Säulenwand. Durch eine Gewichtsreduktion oberhalb einer Bordkante lässt sich eine Verbesserung der Schwerpunktlage zugunsten einer verbesserten Fahrdynamik erreichen. Zudem kann durch eine Gewichtsreduktion ein verbessertes Verhältnis von Tragfähigkeit zu Gewicht erreicht werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass das Verstärkungselement zumindest teilweise aus einem faserverstärkten Material gebildet ist. Durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung kann besonders vorteilhaft eine Gewichtsreduktion bei gleicher funktionaler Erfüllung der Bauteilanforderungen wie bei metallischen Bauteilen ermöglicht werden. Unter einer „gleichen funktionalen Erfüllung der Bauteilanforderungen” soll insbesondere eine einem metallischen Bauteil entsprechende Erfüllung von Crash-, NHV-, Steifigkeits-, Lackier-, Baubarkeits- und Korrosionsanforderungen verstanden werden. Dies ermöglicht die Anwendung innovativer Materialien in einem Serienfahrzeug. Ferner lässt sich ein faserverstärktes Material einfach in ein bestehendes Rohbaukonzept integrieren, wobei besonders vorteilhaft der Herstellungsprozess, der Konstruktionsplan und/oder die bestehenden Prozesse beibehalten und insbesondere Restriktionen für einen Lackierdurchlauf vermieden werden können. Zudem ist eine Substitution des faserverstärkten Materials durch konventionelle Werkstoffe möglich bzw. denkbar. Die Fasern können dabei von verschiedenen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Materialien gebildet sein, wie beispielsweise zumindest teilweise aus einem Glas, einer Keramik, einem Metall oder einem Aramid, jedoch besonders vorteilhaft zumindest teilweise aus einem Kohlenstoff und/oder einer Kohlenstoffverbindung. Ferner können die Fasern ebenfalls in ihrer Geometrie und/oder Anordnung variiert werden. Beispielsweise können die Fasern unterschiedliche Längen, Breiten, Dicken und Ausrichtungen aufweisen und vorteilhaft an unterschiedliche Anforderung angepasst sein.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass das Verstärkungselement zumindest teilweise aus einem Kunststoff gebildet ist, wodurch einfach eine besonders leichte Bauweise erreicht werden kann. Vorzugsweise wird ein Trägermaterial, in das die Fasern eingebunden werden, aus Kunststoff gebildet. Dadurch kann insbesondere besonders vorteilhaft eine Gewichtsreduktion bei gleicher funktionaler Erfüllung der Bauteilanforderungen wie bei metallischen Bauteilen ermöglicht werden. Grundsätzlich ist jedoch auch denkbar, dass ein Trägermaterial von einem anderen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Material gebildet ist, wie beispielweise von einem Metall usw..
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Zudem wird vorgeschlagen, dass die Fahrzeugkarosserie-C-Säule ein Abschirmelement aufweist, das dazu vorgesehen ist, das Verstärkungselement gegenüber einem Fahrgastinnenraum zumindest teilweise abzuschirmen. Unter einem „Abschirmelement” soll insbesondere ein Element verstanden werden, das ein weiteres Element, insbesondere das Verstärkungselement, zumindest großteils schützend bedeckt bzw. abschirmt, wobei unter „großteils” insbesondere ein Bereich verstanden werden soll, der zumindest 80%, vorzugsweise 90% und insbesondere besonders bevorzugt 100% des Verstärkungselements bedeckt. Dabei soll unter „vorgesehen” insbesondere speziell ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Durch eine entsprechende Ausgestaltung kann eine hohe Sicherheit von sich im Fahrgastinnenraum befindlichen Personen erreicht werden, da im Falle eines Worst-Case Unfallszenarios sich im Fahrgastinnenraum befindliche Personen durch die Vermeidung eines direkten Kontakts mit dem Verstärkungselement besonders vorteilhaft vor etwaigen Splitterteilen geschützt werden können.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das Abschirmelement zumindest teilweise einstückig mit der Säulenwand ausgebildet ist. Prinzipiell ist jedoch jede, einem Fachmann sinnvoll erscheinende Ausgestaltung des Abschirmelements denkbar. Beispielsweise kann das Abschirmelement aus einer Innenverkleidung des Fahrzeugs, durch eine Beplankungsseitenwand des Fahrzeugs oder die Karosserie selbst gebildet sein. Unter „einstückig” soll insbesondere zumindest stoffschlüssig verbunden verstanden werden, beispielsweise durch einen Schweißprozess, einen Klebeprozess, einen Anspritzprozess und/oder einen anderen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Prozess, und/oder vorteilhaft in einem Stück geformt verstanden werden, wie beispielsweise durch eine Herstellung aus einem Guss und/oder durch eine Herstellung in einem Ein- oder Mehrkomponentenspritzverfahren und vorteilhaft aus einem einzelnen Rohling. Durch die einstückige Ausbildung kann besonders vorteilhaft die Anzahl an für die Konstruktion benötigten Bauteilen reduziert und damit eine Kosten- sowie Platzersparnis erreicht werden. Ferner lässt sich durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung eine Gewichtsreduktion bei gleicher funktionaler Erfüllung der Bauteilanforderungen wie bei metallischen Bauteilen erreichen.
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Zudem wird zumindest eine weitere Säulenwand vorgeschlagen. Dadurch kann besonders vorteilhaft eine hohe Flexibilität erreicht werden.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die Säulenwände von differierenden Bauteilen gebildet sind. Durch die Verwendung von Säulenwänden, die von differierenden Bauteilen gebildet sind, lässt sich besonders vorteilhaft eine höhere Konstruktionsflexibilität erreichen, beispielsweise durch die Verwendung verschiedener Materialien für die jeweiligen Säulenwände. Insbesondere und besonders vorteilhaft sind die Säulenwände schalenförmig ausgebildet. Dies bietet zudem die Möglichkeit einer Integration mehrerer Einzelbauteile zu einem vergleichsweise einfachen Gesamtbauteil. Insbesondere sind durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung komplexe Gebilde einfach herstellbar.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die Fahrzeugkarosserie-C-Säule einen durch die Säulenwand begrenzten Säuleninnenraum aufweist, innerhalb welchem das Verstärkungselement zumindest teilweise angeordnet ist. Unter einem „Säuleninnenraum” soll dabei insbesondere ein Raum verstanden werden, der durch die Säulenwand gebildet wird, wobei die Säulenwand die äußere Begrenzung des besagten Raums ausformt. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung lässt sich besonders vorteilhaft die Sicherheit von sich im Fahrgastinnenraum befindlichen Personen erhöhen, da im Falle eines Worst-Case Unfallszenarios sich im Fahrgastinnenraum befindliche Personen vor etwaigen Splitterteilen geschützt werden können.
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Zudem wird vorgeschlagen, dass das Verstärkungselement und die Säulenwand über zumindest eine Klebeverbindung verbunden sind. Besonders vorteilhaft wird ein Strukturklebstoff für den Fahrzeugbau verwendet. Grundsätzlich ist jedoch jede, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Verbindung, insbesondere eine stoffschlüssige Verbindung, denkbar, beispielsweise eine Schraubenverbindung, Schweißverbindung usw.. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung können mechanische Fügungen, Warmfügungen und Induktivfügungen vorteilhaft zumindest zum Großteil vermieden werden. Dies besitzt den Vorteil einer Ersparnis an benötigter Arbeits- und/oder Konstruktionszeit sowie an Fertigungskosten.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass das Verstärkungselement mit den zumindest zwei Säulenwänden jeweils über zumindest eine Verbindung verbunden ist. Dadurch kann besonders vorteilhaft sowohl eine hohe Flexibilität als auch eine hohe Stabilität erreicht werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Verstärkungselement zumindest teilweise von einem dünnwandigen Strukturelement gebildet ist. Unter einem „dünnwandigen Strukturelement” soll dabei insbesondere ein Element verstanden werden, das, in einer Abwicklung in einer Ebene betrachtet, in einem Querschnitt senkrecht zur Ebene eine unrunde Querschnittsfläche aufweist und senkrecht zur Ebene eine Materialstärke aufweist, die weniger als 50%, vorzugsweise weniger als 25% und besonders bevorzugt weniger als 10% einer Flächenerstreckung des räumlichen Elements parallel zur Ebene, insbesondere einer kleinsten Flächenerstreckung des Elements parallel zur Ebene beträgt, und das vorzugsweise eine von einer ebenen Platte abweichende Struktur aufweist. Durch eine entsprechende Ausgestaltung kann ein besonders leichtes und steifes Element erreicht werden. Das Verstärkungselement kann dabei vorzugsweise auch zumindest zwei differierende Wandstärken aufweisen. Unter differierenden Wandstärken sollen insbesondere Wandstärken verstanden werden, die sich über eine toleranzbedingte Abweichung unterscheiden, bevorzugt zumindest um 10% Dimensionsveränderung, und die über eine durch Toleranzen bedingte Änderung hinausgehen. Durch differierende Wandstärken kann insbesondere eine belastungsgerechte Konstruktionsweise erreicht werden, wodurch eine vorteilhafte Entlastung einer seitlichen Dachrahmenstruktur und/oder einer C-Säulenstruktur der Fahrzeugkarosserie ermöglicht wird.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Dabei zeigen:
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1 einen ausschnittweisen hinteren Bereich einer Fahrzeugkarosserie in schematischer Darstellung und
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2 einen Schnitt entlang einer Achse A-A aus 1.
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1 zeigt eine Anordnung einer Fahrzeugkarosserie-C-Säule 10 innerhalb einer Fahrzeugkarosserie. Als Teil einer seitlichen Dachrahmenstruktur ist ein Dachholm 44 gezeigt. Die Fahrzeugkarosserie-C-Säule 10 verbindet den Dachholm 44 mit einem Fahrzeugheck 46 sowie mit einem Fahrzeugkarosserieelement 48. Das Fahrzeugkarosserieelement 48 weist eine Ausnehmung 50 zur Aufnahme eines hier nicht gezeigten Fahrzeugreifens auf.
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Die 2 zeigt die Fahrzeugkarosserie-C-Säule 10 mit einer ersten Säulenwand 12 und einer zweiten Säulenwand 14. Die Säulenwände 12, 14 sind schalenförmig ausgebildet und werden von differierenden Bauteilen gebildet. Die Säulenwände 12, 14 werden von Blechteilen gebildet. Die erste Säulenwand 12 weist ein U-förmiges Profil auf. An die erste Säulenwand 14 schließt sich in einem Fortsatz eines Mittelteils des U-förmigen Profils eine Verlängerung 22 an. Die Verlängerung 22 ist sowohl mit der ersten Säulenwand 12 als auch mit der zweiten Säulenwand 14 verbunden. Auf einer von der zweiten Säulenwand 14 abgewandten Seite der ersten Säulenwand 12 ist eine Beplankungsseitenwand 32 angeordnet. An der Beplankungsseitenwand 32 ist ein im Wesentlichen L-förmiger Fortsatz 62 angeordnet. Der Fortsatz 62 verbindet die Beplankungsseitenwand 32 mit der ersten Säulenwand 12, wobei der Fortsatz 62 in einem Bereich 34 an der ersten Säulenwand 12 anliegt und somit eine Verbindung zwischen der Beplankungsseitenwand 32 und der ersten Säulenwand 12 bildet. Ferner ist die Beplankungsseitenwand 32 mit der Verlängerung 22 in einem Bereich 36 verbunden. Somit deckt die Beplankungsseitenwand 32 und der Fortsatz 62 die erste Säulenwand 12 sowie die Verlängerung 22 auf einer von der zweiten Säulenwand 14 abgewandten Seite der ersten Säulenwand 12 vollständig gegenüber einem Außenbereich ab.
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Die zweite Säulenwand 12 weist ein W-förmiges Profil auf, wobei ein mittlerer Bereich 24 eine flach ausgeformte Auflagefläche 26 ausbildet. Die zweite Säulenwand 14 ist an dem Bereich 36 mit der Verlängerung 22 und an einer Fläche 28 mit der Beplankungsseitenwand 32 verbunden. Die zweite Säulenwand 14 liegt in dem Bereich 34 an der ersten Säulenwand 14 an und ist zudem mit der ersten Säulenwand 12 an einer Kontaktfläche 30 verbunden. Durch die erste Säulenwand 12 und die zweite Säulenwand 14 wird ein Säuleninnenraum 20 begrenzt, innerhalb welchem ein Verstärkungselement 16 angeordnet ist. Die erste Säulenwand 12 und die zweite Säulenwand 14 bilden damit jeweils ein Abschirmelement 18, wobei die zweite Säulenwand 14 das Verstärkungselement 16 gegenüber einem Fahrgastinnenraum abschirmt. Das Verstärkungselement 16 ist aus einem gegenüber den Säulenwänden 12, 14 differierenden Material gebildet. Das Verstärkungselement 16 ist aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildet. Durch die Anordnung des Verstärkungselements 16 in dem durch die erste Säulenwand 12 und die zweite Säulenwand 14 begrenzten Säuleninnenraum 20 lässt sich besonders vorteilhaft die Sicherheit von sich im Fahrgastinnenraum befindlichen Personen erhöhen, da sich im Fahrgastinnenraum befindliche Personen vor etwaigen Splitterteilen eines zerbrechenden Kunststoffes des Verstärkungselements 16 im Falle eines Unfalls geschützt werden können. Die Splitterteile werden durch die Säulenwände 12, 14 im Säuleninnenraum 20 gehalten, so dass keine Splitterteile in den Fahrgastraum oder den Außenraum gelangen können. Dadurch ist sowohl die Sicherheit von sich im Fahrgastraum befindlichen Personen als auch von Personen außerhalb des Kraftfahrzeugs gewährleistet.
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Das Verstärkungselement 16 ist von einem dünnwandigen Strukturelement gebildet. Das Verstärkungselement 16 weist verschiedene, nicht näher dargestellte Wandstärken auf, um eine belastungsgerechte Konstruktionsweise innerhalb des Verstärkungselements 16 zu erreichen. Somit weist das Verstärkungselement 16 eine von einer kompakten Form abweichende und im Wesentlichen U-förmige Struktur auf. Dabei ist ein sich zwischen Schenkeln 54, 58 der U-förmigen Struktur befindlicher Verstärkungselementmittelteil 52 langgezogen und gerade. An Enden des Verstärkungselementmittelteils 52 schließen sich zwei Schenkel 54, 58 an, wobei ein erster Schenkel 54 nahezu orthogonal im Vergleich zu dem Verstärkungselementmittelteil 52 ausgebildet ist. Der erste Schenkel 54 schließt mit einem wiederum nahezu orthogonal zu dem ersten Schenkel 54 stehenden ersten Fortsatz 56, welcher damit in etwa parallel zu dem Verstärkungselementmittelteil 52 ausgerichtet ist. An einem anderen Ende des Verstärkungselementmittelteils 52 schließt sich ein zweiter Schenkel 58 mit einem zweiten Fortsatz 60 an, wobei die Winkel zwischen dem Verstärkungselementmittelteil 52 und dem zweiten Schenkel 58 sowie zwischen dem zweiten Schenkel 58 und dem zweiten Fortsatz 60 wesentlich stumpfer ausgeformt sind als bei einem exakt U-förmigen Profil.
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Das Verstärkungselement 16 und die erste Säulenwand 12 sind an zwei Kontaktflächen 38, 40 jeweils über eine Klebeverbindung miteinander verbunden. Bei der Kontaktfläche 38 liegt der erste Fortsatz 56 in seiner nahezu kompletten Erstreckung an der ersten Säulenwand 12 an, wodurch eine vorteilhaft große Klebefläche gebildet wird. An der Kontaktfläche 40 liegt der zweite Fortsatz 60 über nahezu seine komplette Erstreckung an einem Schenkel der ersten Säulenwand 12 an und bildet somit eine vorteilhaft große Klebefläche, wodurch eine zweite Verbindung zwischen der ersten Säulenwand 12 und dem Verstärkungselement 16 erreicht wird. Zudem sind das Verstärkungselement 16 und die zweite Säulenwand 14 an einer Kontaktfläche 42 über eine Klebeverbindung miteinander verbunden. Dabei liegt der Verstärkungselementmittelteil 52 an der Auflagefläche 26 des mittleren Bereichs 24 der zweiten Säulenwand 14 an und bildet eine erneut vorteilhaft große Klebefläche. Somit ist das Verstärkungselement 16 mit den zwei Säulenwänden 12, 14 jeweils über zumindest eine Verbindung verbunden.
