-
Die
Erfindung betrifft ein Säulenelement
an einer Kraftfahrzeugkarosserie nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
-
Säulenelemente,
wie beispielsweise B-Säulen,
setzen sich überwiegend
aus wenigstens einem Innenblech und einem Außenblech zusammen, die ihrerseits
tiefgezogen sowie untereinander an ihren Rändern fest verbunden, vorzugsweise
verschweißt sind
und demgemäss
ein weitestgehend geschlossenes Hohlprofil ausbilden.
-
Im
wesentlichen dienen sie zur Abstützung der
Dachstruktur des Kraftfahrzeugs und stellen des Weiteren die direkte
Verbindung zur Bodengruppe desselben her.
-
Bekannte
Gestaltungen besagter Säulenelemente
verfügen über die
Länge derselben
gesehen über
Querschnittsveränderungen,
indem dieselben im oberen Anschlussbereich an die Dachstruktur und im
unteren Anschlussbereich an beispielsweise äußere Längsträger, auch Schweller bezeichnet,
in ihrem Querschnitt verstärkt
ausgebildet sind, wobei im Bereich der Fenster im Verhältnis zum
oberen und unteren Anschlussbereich der Querschnitt geringer ausgeführt ist.
-
Im
Falle eines Seitencrashs wird sich ein betroffenes Säulenelement
in seinem mittleren Bereich, auch als festigkeitsunstetiger Bereich
bezeichnet, nach innen in die Fahrgastzelle bewegen, welches zu vermeiden
gilt.
-
In
der Praxis werden die verschiedensten Lösungen vorgeschlagen, um ein
Einknicken des Säulenelementes
in seinem, für
Fahrzeuginsassen kritischen mittleren Bereich zu vermeiden.
-
Danach
wird durch die
EP 1
180 470 A1 vorgeschlagen, das Werkstoffgefüge des Säulenfußes einer
B-Säule
durch Wärmebehandlung
mit einer hohen Duktilität
und oberhalb dieses Bereiches ein Werkstoffgefüge mit hoher Festigkeit einzustellen. Hierdurch
soll ein optimales Crashverhalten der B-Säule realisierbar sein, da der
Säulenfuß infolge der
eingestellten hohen Duktilität
eher als der obere Bereich dazu neigt, unter der Einwirkung von äußeren Kräften ohne
Rissbildung sich bleibend zu verformen.
-
Diese
Maßnahme
mag sicherlich den gewünschten
Erfolg bringen, jedoch wird diese als äußerst aufwendig und kostenintensiv
eingeschätzt.
-
Eine
Bleichgelagerte Entwicklungsrichtung wird mit der
EP 0 816 520 B1 beschritten,
wobei auch hier durch gezielte Wärmebehandlungen
ein kontinuierlich sich änderndes
Festigkeitsverteilungsprofil gebildet werden soll, nämlich mittig
der B-Säule
ein hohe Festigkeit vorgesehen wird, die zu den Enden hin kontinuierlich
abnimmt.
-
Des
Weiteren ist es bekannt, festigkeitsunstetige Bereiche an Motorhauben
zu schaffen, indem versteifende Spriegel durch Langlöcher für gezielte Deformationen
der Motorhaube im Falle eines Zusammenpralls mit beispielsweise
einem Fußgänger geschwächt ausgebildet
werden (
DE 101 09
663 A1 ).
-
Ferner
ist es aus der
DE 33
34 446 A1 bekannt, das Bodenblech eines Kraftfahrzeugs
seitlich einer Reserveradmulde mit Langlöchern auszubilden, um im Crashfall
die Reserveradmulde samt Reserverad von den seitlichen Längsträgern zu
entkoppeln.
-
Schließlich ist
es aus der
DE 195
31 957 A1 bekannt, in der B-Säule zur Erzeugung eines bestimmten
Verformungsmusters respektive zur Einstellung der Festigkeit derselben
ein relativ groß dimensioniertes
sogenanntes Abstimmungsloch bzw. Montageloch vorzusehen.
-
Zwar
wird mit dieser Maßnahme
der Querschnitt der B-Säule
im betreffenden Bereich geschwächt,
jedoch besteht die Gefahr, dass im Crashfall die B-Säule gerade
in diesem Bereich reißt
bzw. regelrecht kollabiert und sich nicht mehr an der Absorption
einwirkender Kräfte
beteiligen kann.
-
Hier
setzt die nachfolgend beschriebene Erfindung an.
-
Aufgabe
der Erfindung ist es, in Verbesserung des Standes der Technik ein
einfaches und kostengünstiges
Säulenelement
an einer Kraftfahrzeugkarosserie zu schaffen, welches im Crashfall,
insbesondere bei einem Seitencrash, weitestgehend seine Schutzfunktion
für die
Insassen der Fahrgastzelle vornehmlich oberhalb des Fußbereiches
beibehält und
fernerhin geeignet ist, Crashenergie wirkungsvoll zu absorbieren
respektive in benachbarte Karosseriebauteile einzuleiten.
-
Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe in Verbindung mit den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs
1 nunmehr dadurch gelöst,
dass das Säulenelement
zumindest in seinem unteren Abschnitt des Außenbleches respektive im Säulenfuß eine oder mehrere,
die Steifigkeit des Säulenelementes
im betroffenen Abschnitt definiert verringernde schlitzförmige Aussparungen
aufweist.
-
In
besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die Aussparungen
derart ausgebildet, dass dieselben infolge einer bestimmten in Fahrzeugquerrichtung
auf das Säulenelement
einwirkenden Kraftkomponente "F" eine solche Verformung des
Säulenfußes bewirken,
dass in Längsrichtung oder
weitestgehend in Längsrichtung
des Säulenelementes
gerichtete gegenüberliegende
Stirnkanten oder Stirnkantenabschnitte der Aussparungen nach Art
eines Fließgelenkes
aneinander vorbei gleiten.
-
Wie
die Erfindung noch vorsieht, ist die größte Ausdehnung der Aussparungen
in Längsrichtung des
Säulenelementes
respektive vertikal gerichtet.
-
Des
Weiteren wird vorgeschlagen, dass eine oder mehrere Stirnkanten
und/oder Stirnkantenabschnitte der Aussparungen geradlinig oder
gekrümmt respektive
gerundet ausgebildet sind. Als zweckmäßig wird des Weiteren angesehen,
dass gegenüberliegend
angeordnete Stirnkanten eines oder mehrerer Aussparungen wenigstens
abschnittsweise zueinander querversetzt ausgebildet sind. Die Anzahl der
Aussparungen, die Verteilung derselben im Bereich des Säulenfußes und
ggf. darüber
hinaus und die Abmaße
der Aussparungen sind ferner derart gewählt, dass während der Verformung des Säulenfußes Risse
im Profilmaterial und/oder ein Zusammenbrechen der Säulenstruktur
weitestgehend vermieden werden. Vorstehende Erfindung ist besonders geeignet,
an einem Säulenelement
in Form einer B-Säule
Anwendung zu finden.
-
Das
vorgeschlagene Säulenelement
hat im Hinblick auf herkömmliche
den wesentlichen Vorteil, dass mit äußerst geringem Aufwand ein
wirkungsvoller Insassenschutz oberhalb des Fußbereiches erzielbar ist, indem
die Deformation des Säulenelementes
infolge eines Seitencrashs vornehmlich auf den Fußbereich
konzentriert und die Belastung auf den Anbindungsflansch des Säulenelementes
zum benachbarten Bauteil der Bodengruppe des Kraftfahrzeugs, wie
einem äußeren Längsträger (Schweller),
minimiert wird. In überraschender
Weise konnte durch die erfindungsgemäße Maßnahme eine Anstoßkraft "F" in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung)
in eine Umformung des unteren Bereiches des Säulenelementes in Fahrzeuglängsrichtung
(x-Richtung) umgesetzt werden. Ferner war im Rahmen von umfangreichen
Versuchen festzustellen, dass den Widerstand gegen besagte Anstoßkraft "F" mindernde Rissbildungen weitestgehend
vermieden werden konnten und die Stabilität des Säulenelementes insbesondere
oberhalb des Fußbereiches
weitestgehend erhalten blieb.
-
Die
Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen schematisch
dargestellten Ausführungsbeispieles
näher erläutert. Es
zeigen:
-
1 die schematische Seitenansicht
des Rohbaus der Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten
B-Säule,
-
2 die Einzelansicht der
B-Säule
nach 1 (Draufsicht,
Seitenansicht / Ansicht "A", Einzelheit "Z") zum Zeitpunkt t0 in
einer Situation unmittelbar vor dem Auftreffen einer einen Seitencrash
simulierenden Barriere auf den Fußbereich der B-Säule während einer
repräsentativen
Versuchsdurchführung,
-
3 die Einzelansicht besagter
B-Säule (Draufsicht,
Seitenansicht / Ansicht "A", Einzelheit "Z") zum Zeitpunkt t1 in
einer Situation zu Beginn der Einwirkung einer bestimmten Kraftkomponente "F" auf die B-Säule infolge des simulierten
Seitencrashs,
-
4 die Einzelansicht besagter
B-Säule (Draufsicht,
Seitenansicht / Ansicht "A", Einzelheit "Z") zu einem fortgeschrittenem Zeitpunkt
tn.
-
1 zeigt, wie bereits oben
dargetan, äußerst schematisch
die Seitenansicht des Rohbaus der Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs.
Im Detail ist ein mittleres Säulenelement 1 in
Form einer B-Säule gezeigt,
die ihrerseits unter Einbeziehung vorderer und hinterer Säulenelemente 2; 3 (A-,
C-Säulen)
eine Dachstruktur 4 abstützt und wenigstens an einem Bauteil
der Bodengruppe 5 des Kraftfahrzeugs, vorliegend an einem
unteren äußeren Längsträger derselben,
welches ein Schweller sein kann, angeschlossen ist.
-
Wie
aus den 2 bis 4 ersichtlich, besteht besagtes
Säulenelement 1 in
Form der B-Säule wenigstens
aus einem Innenblech 6 und einem Außenblech 7, welche
an ihren Rändern,
ein weitestgehend geschlossenes Hohlprofil ausbildend, fest verbunden,
vorzugsweise verschweißt
sind.
-
Erfindungsgemäß weist
das Säulenelement 1 in
Form der B-Säule
zumindest in seinem unteren Abschnitt des Außenbleches 7, auch
als Säulenfuß 8 bezeichnet,
d. h., in dem Säulenabschnitt
nahe dem Anschlussbereich an die Bodengruppe des Kraftfahrzeugs,
vorliegend nahe dem Anschlussbereich an den Längsträger (Schweller), in dem nach
allgemeiner Lebenserfahrung während
eines Seitencrashs mit einem unfallbeteiligten Kraftfahrzeug Anstoßkräfte eingeleitet
werden, eine oder mehrere, die Steifigkeit des Säulenelementes 1 im
betroffenen Abschnitt definiert verringernde schlitzförmige Aussparungen 9 auf.
-
Vorliegend
ist eine Aussparung 9 gezeigt, die ihrerseits derart ausgebildet
ist, dass dieselbe infolge einer bestimmten in Fahrzeugquerrichtung
auf das Säulenelement 1 einwirkenden
Kraftkomponente "F" eine solche Verformung
des Säulenfußes 8 bewirkt, dass
in Längsrichtung
oder weitestgehend in Längsrichtung
des Säulenelementes 1 gerichtete
gegenüberliegende
Stirnkanten 10 oder Stirnkantenabschnitte der Aussparung 9 nach
Art eines Fließgelenkes
aneinander vorbeigleiten.
-
Während der
hierzu durchgeführten
umfangreichen Versuche haben sich Aussparungen 9 im Sinne
der gestellten Aufgabe besonders bewährt, deren größte Ausdehnung
in Längsrichtung
des Säulenelementes 1 respektive
vertikal gerichtet ist.
-
In
der einfachsten Ausführungsform
der schlitzförmigen
Aussparungen 9 sind deren Stirnkanten 10 geradlinig
oder nahezu geradlinig ausgebildet.
-
Bevorzugte
Ausführungsformen
der schlitzförmigen
Aussparungen 9 sehen demgegenüber gekrümmte respektive gerundete Stirnkanten 10 und/oder
Stirnkantenabschnitte vor, so dass die Aussparungen 9 eiförmig oder
auch als langgestreckte Ellipsen ausgebildet sein können (nicht
näher dargestellt).
-
Durch
diese Maßnahme
werden insbesondere sich negativ auf das Verformungsverhalten des Säulenfußes 8 auswirkende
Kerbspannungen reduziert oder gar vermieden.
-
Die
Wirkung besagter Aussparungen 9 soll nachfolgend durch
die 2 bis 4 näher veranschaulicht werden.
-
Danach
zeigt 2 die Einzelansicht
des Säulenelementes 1 in
Form der B-Säule
nach 1 in einer Draufsicht,
einer Seitenansicht / Ansicht "A" sowie die Einzelheit "Z" (vergrößerte Darstellung des Säulenfußes 8)
zu einem Zeitpunkt t0, welches einer Situation
unmittelbar vor dem Auftreffen einer einen Seitencrash simulierenden
Barriere auf den Fußbereich
des Säulenelementes 1 während einer
repräsentativen
Versuchsdurchführung
entspricht.
-
Wie
aus der 2 weiter ersichtlich
ist, verfügt
das Säulenelement 1 über eine
leicht nach außen
gekrümmte
Struktur.
-
Gesetzt
den Fall, eine bestimmte aus einem Seitencrash resultierende Kraftkomponente "F" (Kraft in y-Richtung) wirkt auf den
Säulenfuß 8,
so wird durch die vorliegend schlitzförmige Aussparung 9 gem.
den 3 und 4 im Zeitraum t1 (15ms
nach Krafteinwirkung) bis tn (50ms nach
Krafteinwirkung) eine Querkontraktion des Materials des Säulenfußes 8 ermöglicht und
zwar derart, dass die in Längsrichtung
des Säulenelementes 1 gerichteten
und sich gegenüberliegenden
Stirnkanten 10 der Aussparung 9 in x-Richtung
bzw. in Fahrzeuglängsrichtung
aneinander vorbei gleiten bzw. übereinander
gleiten. Gleichzeitig streckt sich das Säulenelement 1 in seiner
Gesamtheit.
-
Im
Ergebnis wird dadurch ein Insassen gefährdendes Eindringen bzw. Einknicken
des Säulenelementes 1 in
die Fahrgastzelle wirkungsvoll behindert oder sogar verhindert.
Fernerhin ist eine Minderung der Materialrissgefahr zu verzeichnen
und die Absorption der Anstoßkraft
und/oder die Einleitung derselben in benachbarte, die Fahrgastzelle
nicht beeinträchtigende
Bauteile gegeben.
-
Zur
Unterstützung
des sogenannten "Aneinandervorbeigleitens" der gegenüberliegenden
Stirnkanten 10 kann es des Weiteren angezeigt sein, dieselben
wenigstens abschnittsweise zueinander querversetzt auszubilden (nicht
näher dargestellt).
-
Um
die Verformung des Säulenfußes 8 in
Abhängigkeit
von bestimmten Randbedingungen, wie Anstoßkraft (Kraftkomponente "F"), verwendetem Material u. a. optimal
einstellen zu können
und insbesondere Risse im Profilmaterial und/oder ein Zusammenbrechen
der Säulenstruktur
weitestgehend zu vermeiden, können
die Anzahl der Aussparungen 9, die Verteilung derselben
im Bereich des Säulenfußes 8 und
ggf. darüber
hinaus und/oder die Abmaße
der Aussparungen 9 in weiten Grenzen variieren.
-
Die
Erfindung ist vorliegend anhand eines Säulenelementes 1 in
Form einer B-Säule
ausführlich
beschrieben worden und bevorzugt für diese anwendbar.
-
Denkbar
ist es jedoch auch und wird durch die Erfindung mit erfasst, die
besondere Ausbildung des Säulenfußes 8 auch
für etwaige
andere Säulenelemente 2; 3 an
einer Kraftfahrzeugkarosserie, bei denen in Fahrzeugquerrichtung
wirkende Anstoßkräfte auf
den Säulenfuß 8 abgefangen
und in Verformungen desselben in Fahrzeuglängsrichtung umgesetzt werden
sollen, zur Anwendung zu bringen.
-
- 1
- Säulenelement
- 2
- Säulenelement
- 3
- Säulenelement
- 4
- Dachstruktur
- 5
- Bodengruppe
- 6
- Innenblech
- 7
- Außenblech
- 8
- Säulenfuß
- 9
- Aussparungen
- 10
- Stirnkanten