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Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugsäule für ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum Herstellen einer Fahrzeugsäule für ein Kraftfahrzeug der in den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüchen angegeben Art.
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Cabrios und Fahrzeuge mit einem festen Dach haben üblicherweise unterschiedliche Anforderungen an die Fahrzeugsäulen, insbesondere im Hinblick auf die mechanischen Anforderungen der A-Säulen. Bei Cabrios muss nämlich die A-Säule insbesondere bei einem Überschlag des Kraftfahrzeugs besonders hohe Kräfte aufnehmen können. Bei Kraftfahrzeugen mit festem Dach hingegen können die A-Säulen üblicherweise etwas schwächer bzw. kleiner dimensioniert werden als bei Cabrios. Vor allem bei Cabrios kann zudem noch das Problem auftreten, dass Sichtbehinderungen aufgrund besonders breiter A-Säulen auftreten und sich das Fahrzeuggewicht aufgrund der besonders steifen A-Säulen erhöht, wobei bei allen Kraftfahrzeugen noch bestimmte Geräuschanforderungen, also im Hinblick auf die sogenannte Noise Vibration Harshness, bestehen. Da üblicherweise für Cabrios und Kraftfahrzeuge mit festem Dach unterschiedliche A-Säulen hergestellt werden müssen, können relativ hohe Kosten, insbesondere im Rohbau die Folge sein.
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Die
DE 103 14 080 A1 zeigt eine A-Säule für ein Kraftfahrzeug mit einem Säulengrundkörper zum Verbinden eines Dachbereichs des Kraftfahrzeugs mit einem Karosserieunterbau und eine an dem Säulengrundkörper angebrachte, als Hohlprofil ausgebildete Säulenverstärkung. Zwei Formschalen bilden dabei den Säulengrundkörper und schließen einen Hohlraum ein, in welchem die durch ein nahtlos gezogenes Hohlprofil gebildete Säulenverstärkung aufgenommen ist.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fahrzeugsäule sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Fahrzeugsäule für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, mittels welchen die Sichtverdeckung und der Aufwand bei der Herstellung unterschiedlicher Fahrzeugsäulenderivate in der Rohbauproduktion reduziert werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Fahrzeugsäule für ein Kraftfahrzeug sowie durch ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Fahrzeugsäule mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die erfindungsgemäße Fahrzeugsäule, insbesondere A-Säule, für ein Kraftfahrzeug umfasst einen Säulengrundkörper zum Verbinden eines Dachbereichs des Kraftfahrzeugs mit einem Karosserieunterbau und eine an dem Säulengrundkörper angebrachte, als Hohlprofil ausgebildete Säulenverstärkung. Die erfindungsgemäße Fahrzeugsäule zeichnet sich dabei dadurch aus, dass die Säulenverstärkung außenseitig an dem Säulengrundkörper angebracht ist. Im Gegensatz zu der aus der
DE 103 14 080 A1 bekannten Fahrzeugsäule ist es also erfindungsgemäß vorgesehen, die Säulenverstärkung außenseitig an dem Säulengrundkörper und nicht innerhalb des Säulengrundkörpers anzuordnen.
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Die Säulenverstärkung ist vorzugsweise rohrförmig ausgebildet und aus einem höchstfesten Stahl hergestellt. Vorzugsweise ist die Säulenverstärkung aus einem einzigen Rohr ausgebildet. Durch die rohrförmige Kontur kann die Gestaltsteifigkeit der gesamten Säulenverstärkung erhöht werden. Durch eine dreidimensionale Formgebung bzw. Schalenformgebung kann der vorhandene Bauraum optimal ausgenutzt werden, da eine Reduzierung der Abmaße der gesamten Fahrzeugsäule möglich ist. Dadurch reduziert sich auch die Sichtverdeckung. Vorzugsweise werden mehrere ehemalige Bauteile, welche ursprünglich zum Säulengrundkörper gehört haben, in die Säulenverstärkung integriert, wodurch sich die Anzahl der Bauteile bei der gesamten Fahrzeugsäule reduziert. Dadurch kann bei unterschiedlichen Derivaten, wie beispielsweise für Coupés und Cabrios, auf teure Sonderstationen in der Rohbauproduktion verzichtet werden. Des Weiteren kann dadurch die Fügefolge für eine Vielzahl von Fahrzeugderivaten beibehalten werden.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass an der Säulenverstärkung zumindest ein Fußteil zum Abstützen der Säulenverstärkung an einem Schweller des Kraftfahrzeugs angebracht ist. Es erfolgt vorzugsweise also eine Kombination von wenigsten einem Fußteil mit der Säulenverstärkung. An der Säulenverstärkung können auch zwei Fußteile zum Abstützen der Säulenverstärkung an einem Schweller des Kraftfahrzeugs angebracht sein, wobei eines der Fußteile zum außenseitigen und das andere Fußteil zum innenseitigen Abstützen am Schweller des Kraftfahrzeugs dienen kann. Dadurch kann die Säulenverstärkung besonders breit, insbesondere in Fahrzeuglängsrichtung, zum Aufnehmen von Crashkräften und zur Versteifung des Kraftfahrzeugs abgestützt werden. Das Fußteil oder die Fußteile können dabei beispielsweise durch Widerstandspunktschweißkleben mit der Säulenverstärkung verbunden sein. Durch eine derartige Materialdopplung kann beispielsweise eine separate Scharnierverstärkung in einem oberen Bereich der Fahrzeugsäule entfallen. Zusätzlich ist es aufgrund des zumindest einen Fußteils möglich, die Säulenverstärkung relativ zu diesem in Fahrzeughochrichtung einzustellen. Grundsätzlich können verschiedene Funktionen anderer Bauteile, beispielsweise in Form einer Scharnierverstärkung, in der Säulenverstärkung integriert sein.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass an der Säulenverstärkung zumindest ein Verbindungselement zum Verbinden der Säulenverstärkung mit einem Dachrahmen oder Dachverdeck des Kraftfahrzeugs angebracht ist. Bei dem Verbindungselement handelt es sich mit anderen Worten um eine Art Adapterteil zur Anbindung der Säulenverstärkung mit einem Dachrahmen oder einem Dachverdeck bzw. zur seitlichen Anbindung an einem Dachrahmen eines Coupés oder dergleichen. Ferner kann die Säulenverstärkung beispielsweise auch im Bereich eines Cockpitquerträgers am Säulengrundkörper zur Optimierung der Steifigkeit, insbesondere im Hinblick auf die Optimierung der sogenannten Noise Vibration Harshness, beispielsweise über eine Laserschweißung verbunden sein. Ferner kann die Säulenverstärkung auch beispielsweise im Bereich eines Türflanschs und der Windschutzscheibenauflage mit einer Außenbeplankung verbunden sein.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass an der Säulenverstärkung ein in Hochrichtung verschiebbares Verbindungselement zum Verschieben der Säulenverstärkung mit einem Schweller des Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Bei dem verschiebbaren Verbindungselement kann es sich um einen Zusatzflansch handeln, welcher mit dem Schweller des Kraftfahrzeugs verbindbar und relativ zu der Säulenverstärkung oder auch relativ zu dem Schweller des Kraftfahrzeugs in Fahrzeughochrichtung verschiebbar ist. Dies bringt insbesondere in einem Crashfall und vor allem auch für die Noise Vibration Harshness zusätzliche Vorteile, zum Beispiel bezüglich des Schwingungsverhaltens der gesamten Fahrzeugsäule um die Fahrzeuglängsachse. In diesem Fall kann auch eine untere Scharnierverstärkung für eine Fahrzeugtür des Kraftfahrzeugs entfallen.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass an der Säulenverstärkung zumindest ein Anbindungselement zum Verbinden der Säulenverstärkung mit einer Windschutzscheibe oder Tür des Kraftfahrzeugs angebracht ist. Es können auch mehrere Anbindungselemente, wie beispielsweise in Form von mehreren Flanschbereichen, beispielsweise über Laserfügen an der Säulenverstärkung angebracht sein. Diese Flansche bzw. Anbindungselemente können beispielsweise als Windschutzscheibenauflage oder auch als Türauflage dienen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen einer Fahrzeugsäule, insbesondere A-Säule, für ein Kraftfahrzeug wird an einem zum Verbinden eines Dachbereichs des Kraftfahrzeugs mit einem Karosserieunterbau dienendem Unterkörper eine Säulenverstärkung angebracht, wobei das erfindungsgemäße Verfahren sich dadurch auszeichnet, dass die Säulenverstärkung außenseitig an dem Säulengrundkörper angebracht und mittels Innenhochdruckwarmumformen oder aus mehreren Einzelblechschalen zusammengefügt wird. Letzteres kann beispielsweise durch Laserfügen erfolgen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Fahrzeugsäule sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und umgekehrt anzusehen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine perspektivische Explosionsansicht einer A-Säule, welche einen Säulengrundkörper und eine Säulenverstärkung aufweist, wobei zudem noch ein Schweller eines Kraftfahrzeugs dargestellt ist, an welchem der Säulengrundkörper befestigt ist;
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2 eine Perspektivansicht der Säulenverstärkung, wobei mehrere Verbindungselemente dargestellt sind, welche noch nicht an der Säulenverstärkung angebracht sind;
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3 eine Perspektivansicht der Fahrzeugsäule, wobei die Säulenverstärkung in dieser Darstellung am Säulengrundkörper befestigt ist;
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4 eine Schnittansicht entlang der in 1 gezeigten Schnittebene A-A einer ersten Ausführungsform der Fahrzeugsäule, bei welcher in dieser Schnittebene sowohl der Säulengrundkörper als auch die Säulenverstärkung angeordnet ist;
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5 eine Schnittansicht entlang der Schnittebene A-A einer zweiten Ausführungsform der Fahrzeugsäule, wobei bei diesem Ausführungsbeispiel der Säulengrundkörper nicht in der Schnittebene angeordnet ist; und in
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6 eine weitere Darstellung entlang der Schnittebene A-A, wobei die in den 4 und 5 gezeigten Ausführungsformen gleichzeitig dargestellt sind.
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In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist eine insgesamt mit 10 bezeichnete Fahrzeugsäule 10 in einer perspektivischen Explosionsdarstellung gezeigt. Bei der vorliegend gezeigten Fahrzeugsäule 10 handelt es sich um eine A-Säule für ein Kraftfahrzeug. Die Fahrzeugsäule 10 umfasst einen Säulengrundkörper 12 und eine Säulenverstärkung 14. Der Säulengrundkörper 12 dient zum Verbinden eines hier nicht dargestellten Dachbereichs des Kraftfahrzeugs mit einem Karosserieunterbau, im vorliegend gezeigten Fall mit jeweiligen Schwellerbereichen 16, 18.
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Der Säulengrundkörper 12 umfasst ein Oberteil 20 und ein Fußteil 22, welches mit dem Schwellerbereich 16 beispielsweise über Widerstands-Punktschweißen verbunden ist. Das Fußteil 22 dient also als Verbindungselement zur Herstellung einer Verbindung mit dem Schwellerbereich 16.
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Die Fahrzeugsäule 10 umfasst des Weiteren ein weiteres Fußteil 24, welches an der Säulenverstärkung 14 angebracht werden kann, um diese mit dem Schwellerbereich 18 zu verbinden. Die beiden Fußteile 22, 24 dienen zur Abstützung der Fahrzeugsäule 10, vor allem in Fahrzeuglängsrichtung, an den Schwellerbereichen 16, 18. Mittels der Fußteile 22, 24 kann die Fahrzeugsäule 10 besonders breit abgestützt werden, um Crashkräfte aufzunehmen und eine hinreichende Steifigkeit, insbesondere im Hinblick auf die sogenannte Noise Vibration Harshness zu gewährleisten. Über die Fußteile 22, 24 ist zudem eine Einstellbarkeit der Säulenverstärkung 14 in Fahrzeughochrichtung möglich.
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An dem Oberteil 20 des Säulengrundkörpers 12 und an der Säulenverstärkung 14 sind jeweilige als Verbindungselement dienende Adapterteile 26 angebracht, mittels welchen eine Anbindung der Fahrzeugsäule 10 an einem Dachrahmen bzw. im Falle eines Cabrios an einem Dachverdeck möglich ist.
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Die Säulenverstärkung 14 ist rohrförmig ausgebildet und besteht vorzugsweise aus einem höchstfesten Stahl. Die Säulenverstärkung 14 kann beispielsweise durch Innenhochdruck-Warmform-Bauweise oder auch durch Zusammensetzung von mehreren Einzelblechschalen, beispielsweise durch Laserfügen, hergestellt werden.
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An der Säulenverstärkung 14 sind noch mehrere flanschartige Anbindungselemente angebracht, beispielsweise ebenfalls durch Laserfügen angeschweißt. Diese Anbindungselemente 28 dienen unter anderem als Windschutzscheibenauflage, als Türauflage und dergleichen.
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In 2 ist die Säulenverstärkung 14 in einer Perspektivansicht alleine dargestellt, wobei die Anbindungsteile 28 in einer Art Explosionsdarstellung und noch nicht an der Säulenverstärkung 14 befestigt dargestellt sind.
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In 3 ist die Fahrzeugsäule 10 in einer weiteren Perspektivansicht gezeigt, wobei nun die Säulenverstärkung 14 an dem Säulengrundkörper 12 befestigt ist. Im Gegensatz zu der Darstellung in 1 ist zusätzlich noch ein weiteres in Form eines Zusatzflansches ausgebildetes Verbindungselement 30 vorgesehen, mittels welchem die Säulenverstärkung 14 an dem Schwellerbereich 18 befestigt ist. Die Säulenverstärkung 14 ist dadurch in Fahrzeughochrichtung verschieblich an dem Schwellerbereich 18 gelagert. Das bringt im Crashfall und auch im Hinblick auf die Noise Vibration Harshness zusätzliche Vorteile, zum Beispiel im Schwingungsverhalten der Säulenverstärkung 14 und der gesamten Fahrzeugsäule 10 um die Fahrzeuglängsachse. Zusätzlich kann in diesem Fall auch eine hier nicht dargestellte untere Scharnierverstärkung entfallen.
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In 4 ist eine erste Ausführungsform der Säulenverstärkung 10 in einer Schnittdarstellung entlang der in 1 gekennzeichneten Schnittebene A-A dargestellt. Im vorliegend gezeigten Fall ist noch eine Windschutzscheibe 34 zu erkennen, welche an einer Beplankung 36 anliegt. Wie zu erkennen, ist die Säulenverstärkung 14 außenumfangsseitig von der Beplankung 36 und von dem Oberteil 20 des Säulengrundkörpers 12 umgeben.
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In 5 ist eine weitere mögliche Ausführungsform der Fahrzeugsäule 10 in einer Schnittdarstellung entlang der Schnittebene A-A dargestellt. Im vorliegend gezeigten Fall fehlt in diesem Bereich das Oberteil 20 des Säulengrundkörpers 12. Ein Teil der A-Säule kann also aufgrund der Vorsehung der Säulenverstärkung 14 entfallen. Durch eine einseitige Fügetechnik, insbesondere durch Laserschweißen, kann die Beplankung 36 direkt auf die rohrförmige Säulenverstärkung 14 geschweißt werden, wobei die Windschutzscheibe 34 unmittelbar über der Säulenverstärkung 14, ohne einen herausragenden Flansch befestigt werden kann, beispielsweise durch eine Klebetechnik. Dies reduziert im Vergleich zu der in 4 gezeigten Ausführungsform die Sichtverdeckung durch die Fahrzeugsäule 10.
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In 6 sind die beiden in den 4 und 5 gezeigten Ausführungsformen der Fahrzeugsäule 10 gleichzeitig als Schnittdarstellung entlang der Schnittebene A-A dargestellt. Jeweilige Sichtverdeckungswinkel αa und αb sind dabei schematisch eingezeichnet. Wie zu erkennen, ist bei der zweiten Ausführungsform, bei welcher ein Teil der A-Säule weggelassen wird, die Sichtverdeckung kleiner als bei der Ausführungsform, bei welcher das Oberteil 20 der A-Säule vorhanden ist. Dementsprechend ist der Sichtverdeckungswinkel ab auch kleiner als der Sichtverdeckungswinkel αa.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10314080 A1 [0003, 0006]
