DE10353447B4

DE10353447B4 - A-Säule für eine Kraftfahrzeugkarosserie

Info

Publication number: DE10353447B4
Application number: DE2003153447
Authority: DE
Inventors: Stefan Schwarz; Jochem Fischer
Original assignee: Festo SE and Co KG; Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2003-11-15
Filing date: 2003-11-15
Publication date: 2007-08-30
Anticipated expiration: 2023-11-16
Also published as: DE10353447A1

Abstract

A-Säule für eine Kraftfahrzeugkarosserie, welche ein schalenförmiges Längsprofil (7) mit einem integrierten Dämpferelement (8) und einer frontseitigen Abdeckung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpferelement (8) expandierbar und im Volumen vergrößerbar ist sowie die Abdeckung (9) dem Längsprofil (7) lösbar zugeordnet ist, wobei die Abdeckung (9) und das Längsprofil (7) über ein Verbindungselement (11) gekoppelt sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine A-Säule als Karosseriekomponente für ein Kraftfahrzeug.

Als Standardbauweise überwiegt heute bei Personenkraftwagen wegen des geringeren Gewichts die sogenannte selbsttragende Karosserie. Diese besteht aus verschweißten Blechhohlkörpern und -schalen. Aus Sicherheitsgründen werden an die Karosserien von Kraftfahrzeugen besondere Anforderungen hinsichtlich Festigkeit und Verformbarkeit bei Unfällen gestellt. Die Karosserie besitzt daher eine stabile, gestaltfeste Fahrgastzelle, während Front- und Heckpartien als Knautschzonen verformbar sind. In der Regel soll hierbei die Steifigkeit zur Fahrgastzelle hin zunehmen.

Besondere Vorkehrungen werden zudem für einen passiven Passantenschutz getroffen. Hierdurch sollen Fußgänger und Zweiradfahrer bei einem Aufprall auf das Kraftfahrzeug geschützt werden.

In diesem Zusammenhang zählt durch die DE 101 21 688 A1 eine aufprallweiche A-Säule für ein Kraftfahrzeug zum Stand der Technik. Diese weist ein Außenblech und eine Unterstruktur auf mit einem sich in Säulenlängsrichtung erstreckenden Deformationselement. Das Deformationselement ist bevorzugt aus einem Schaumstoff gebildet. Mit einer derartig strukturierten und weniger steif ausgelegten A-Säule soll im Falle eines Aufpralls einer Person auf die A-Säule, insbesondere bei einem Kopfaufprall ein verbesserter Verzögerungsverlauf erreicht werden.

Im Umfang der DE 101 38 253 C1 zählt eine Sicherheitseinrichtung für ein Kraftfahrzeug zum Stand der Technik, bei der zwei Blendprofile vorgesehen sind, die im Bereich der zur Windschutzscheibe seitlich benachbarten Dachsäulen angeordnet sind. Die Blendprofile sind beim Ansprechen einer den Frontaufprall eines Fußgängers erfassenden Sensoreinheit jeweils aus einer fixierten Ruhestellung in eine federgelagerte Wirkstellung bewegbar. Ein Blendprofil ist im Querschnitt T-förmig ausgebildet, wobei der eine innerhalb der Dachsäule gelagerte T-Schenkel gekrümmt ist, so dass das Blendprofil beim Ansprechen entlang einer zur Fahrtrichtung hin gekrümmten Kurve aus der Ruhestellung in die Wirkstellung bewegbar ist. Zur Bewegung des Blendprofils ist eine Federeinrichtung vorgesehen.

Durch die DE 101 36 297 A1 zählt ein Aufprallschutz für Kraftfahrzeuge zum Stand der Technik mit einem Stoßfänger und einer gummielastischen Aufprallleiste entlang des Stoßfängers. Ein solcher Stoßfänger erstreckt sich quer an Front oder Heck eines Kraftfahrzeugs vor dem Chassis. Die gummielastische Aufprallleiste besteht aus einem luftbefüllbaren Schlauch und einer Blende.

Die DE 196 24 328 A1 schließlich offenbart einen Aufprallschutz für Kraftfahrzeuge, bei dem ein zwischen Außenhaut und inneren Versteifungen des Fahrzeugs liegender aufblasbarer Körper bei seiner Entfaltung einen Teil der Außenhaut des Fahrzeugs nach außen bewegt. Die Begrenzung der Bewegung nach außen erfolgt durch Gurte oder Laschen.

Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, eine A-Säule mit Sicherheitseinrichtung für die Karosserie eines Kraftfahrzeugs konstruk tiv zu verbessern und eine weitere Reduzierung der Belastung einer Person im Falle eines Aufpralls zu ermöglichen.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in einer A-Säule gemäß den Merkmalen von Patentanspruch 1.

Danach ist das im Längsprofil der A-Säule integrierte Dämpferelement expandierbar und im Volumen vergrößerbar sowie die frontseitige Abdeckung dem Längsprofil lösbar zugeordnet, wobei die Abdeckung und das Längsprofil über ein Verbindungselement gekoppelt sind.

Das Dämpferelement wird im Falle des Aufpralls eines Fußgängers oder eines Zweiradfahrers akiviert und vergrößert sein Volumen. Hierdurch kann die Belastung der verunfallten Person durch den Aufprall, insbesondere bei einem Kopfaufschlag auf die A-Säule, gedämpft und reduziert werden. Das Dämpferelement absorbiert die Aufprallenergie zumindest teilweise. Insbesondere die Kraftspitze beim Aufschlag kann abgefangen werden. Die Energie wird auf dem zusätzlich zur Verfügung gestellten Verformungsweg umgewandelt und über das Längsprofil der A-Säule in die Karosserie abgeleitet. Die Energieumwandlung läuft so ab, dass erträgliche Beschleunigungen während der Verzögerungszeit gleichmäßig wirken.

Die A-Säule weist eine Abdeckung auf, welche formgerecht in das Design der Karosserie des Kraftfahrzeugs eingepasst ist. Die Abdeckung ist flexibel gestaltet, so dass die Expansion des Dämpferelements möglich ist. Denkbar ist die Abdeckung als dehnbare Haut zu gestalten, welche die Bewegung bei der Volumenvergrößerung des Dämpferelements mit vollzieht und anschließend wieder in die Ausgangsposition zurückgeht.

Die Abdeckung ist dem Längsprofil lösbar zugeordnet und mit diesem über ein Verbindungselement gekoppelt. Das Verbindungselement kann beispielsweise ein flexibles schlaufenartiges Gewebeband sein, welches einerseits am Längsprofil und andererseits an der Abdeckung befestigt ist.

Im Falle einer Auslösung des Dämpferelements bewegt sich die Abdeckung mit dem Dämpferelement nach vorne, wird aber durch das Verbindungselement gehalten.

Nach der Auslösung des Dämpferelements kann dieses zusammen mit der Abdeckung manuell wieder in die Ausgangsposition gebracht werden. Auch im Falle einer Fehlauslösung kann die Abdeckung zusammen mit dem Dämpferelement mit wenigen Handgriffen wieder in die Ausgangsposition gebracht und befestigt werden.

Vorzugsweise ist das Dämpferelement ein aufblasbarer Hohlköper ausgeführt, wie dies Patentanspruch 2 vorsieht. Bei dem Hohlkörper kann es sich beispielsweise um einen Gummisack handeln. Dieser ist so konfiguriert, dass bei der Expansion eine Durchmesservergrößerung vorzugsweise in radialer Richtung erfolgt. Das Dämpferelement kann auch aus mehreren verbundenen oder entkoppelten Abschnitten bestehen.

Die Druckversorgung des Hohlkörpers kann z.B. über einen im Kraftfahrzeug vorhandenen Kompressor erfolgen. Selbstverständlich kann die Druckversorgung auch über Gasspeicherpatronen vorgenommen werden.

Auch ein sogenannter pneumatischer Muskel ist das Dämpferelement gut geeignet (Patentanspruch 3). Bei pneumatischen Muskeln handelt es sich um Zugaktuatoren aus einer faserverstärkten Membran mit zwei Anbindungsstücken. Bei Druckbeaufschlagung erfolgt eine Kontraktion des Muskels. Der erfindungsgemäß verwendete Muskel ist so konfiguriert, dass sich hierbei sein Durchmesser vergrößert. Diese Druckmesservergrößerung wird zur Schaffung des zusätzlichen Verformungswegs im A-Säulenbereich genutzt.

Das Dämpferelement ist sensorgesteuert aktivierbar (Patentanspruch 4). Hierzu sind in der Kraftfahrzeugkarosserie Sensoren vorgesehen, die mit einer Steuereinheit zur Auslösung des Dämpferelements zusammenwirken.

Vorzugsweise wird das Längsprofil der A-Säule gemäß Patentanspruch 5 als U-förmig profiliertes warm- oder kaltgeformtes Stahlblechbauteil ausgeführt. Diese Maßnahme gewährleistet, dass die A-Säule ihre Funktion als Sicherheitsbauteil innerhalb der Karosserie übernimmt und zu einer stabilen gestaltfesten Fahrgastzelle beiträgt. Zur Einstellung eines bestimmten Festigkeits- und/oder Verformungsverhaltens der A-Säule kann das Längsprofil zusätzlich partiell unterschiedlich hart ausgeführt sein.

Die Abdeckung besteht vorzugsweise aus einem lackierfähigen Kunststoff, insbesondere einem weichen plastisch verformbaren Kunststoff (Patentanspruch 6). Grundsätzlich können aber auch andere Werkstoffe wie Metalle zum Einsatz gelangen. Allgemeine Anforderung an die Werkstoffe für die Abdeckung ist, dass diese im Falle eines Anpralls plastisch nachgeben, um zum Energieabbau bzw. zur Energieumwandlung beizutragen.

Angestrebt ist, die Abdeckung so zu gestalten, dass das äußere Design eines Kraftfahrzeugs nicht oder nur unwesentlich beeinflusst wird und die zusätzlich in die A-Säule integrierte Sicherheitseinrichtung nicht in Erscheinung tritt. Ferner ist die Verkleidung so ausgeführt, dass Längenänderungen, beispielsweise in Folge von Wärmeausdehnung bei Sonneneinstrahlung, kompensiert werden bzw. außerhalb des sichtbaren Bereichs liegen. Demzufolge ist gemäß den Merkmalen von Patentanspruch 7 wenigstens eine Dehnungsfuge zwischen der Abdeckung und der Karosserie vorgesehen, insbesondere nach unten zum Kotflügelbereich und seitlich zur Türfalz.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen:

1 in perspektivischer Darstellungsweise ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen A-Säule;

2 in technisch vereinfachter Darstellungsweise einen Horizontalschnitt durch die A-Säule des Kraftfahrzeugs entlang der Linie A-A und

3 die Darstellung gemäß der 2 in der Wirkposition mit aktiviertem Dämpferelement.

1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 mit einer selbsttragenden Karosserie 2. Diese besteht aus einer Vielzahl von Blechhohlkörpern und Schalen und weist eine stabile gestaltfeste Fahrgastzelle 3 auf, wobei auf jeder Fahrzeugseite eine A-Säule 4, einer B-Säule 5 und eine C-Säule 6 vorgesehen ist.
Die 2 und 3 zeigen technisch vereinfacht einen Schnitt durch die A-Säule 4. Die A-Säule 4 weist ein schalenförmiges Längsprofil 7 auf. Bei dem Längsprofil 7 handelt es sich um ein U-förmig profiliertes Stahlblechbauteil aus hochfestem kalt- oder warmgeformten Stahl. Im Längsprofil 7 ist ein Dämpferelement 8 integriert. Frontseitig ist das Längsprofil 7 durch eine Abdeckung 9 geschlossen.
Das Dämpferelement 8 ist expandierbar und umfasst als aktiven Bauteil einen aufblasbaren Hohlkörper 10, beispielsweise aus Gummi oder einem anderen elastischen Körper. Die Abdeckung 9 ist vorzugsweise aus einem lackierfähigen weichen Kunststoff hergestellt.
Die Abdeckung 9 ist mit dem Längsprofil 7 lösbar verbunden und mit diesem durch ein Verbindungselement 11 gekoppelt. Innerhalb der Karosserie 2 ist die Abdeckung 9 so integriert, dass sie optisch in das Gesamterscheinungsbild passt und insbesondere dass Längenänderungen, beispielsweise in Folge von Wärmedehnungen kompensiert werden. Hierzu ist zumindest eine Dehnungsfuge 12 zwischen der Abdeckung 9 und der Karosserie 2 vorgesehen.
2 zeigt die A-Säule 4 in der Ausgangsposition A. Im Falle eines Zusammenstoßes des Kraftfahrzeugs 1 mit einem Fußgänger oder einem Zweiradfahrer wird der Aufprall sensorgesteuert erfasst und eine mit den Sensoren zusammenwirkende Steuereinheit aktiviert die Expansion des Dämpferelements 8. Dieses vergrößert in Sekundenbruchteilen sein Volumen. Hierzu können geeignete Gas- bzw. Druckerzeuger eingesetzt werden, beispielsweise durch Zündung einer Treibladung. Möglich ist auch der Einsatz von Druckspeicherpatronen oder die Nutzung von fahrzeugeigenen Kompressoren. Durch die Expansion des Dämepferelements 8 wird die Abdeckung 9 vom Längsprofil 7 getrennt und nach vorne verlagert (Wirkposition W). Das Verbindungselement 11 hält die Abdeckung 9 fest und begrenzt den Verlagerungsweg von Abdeckung 9 und Dämpferelement 8.
3 zeigt die Anordnung in der Wirkposition W mit aktiviertem Dämpferelement 8 und aufgestellter Abdeckung 9. Der Anprall einer Person durch den zusätzlich zur Verfügung gestellten Verformungsweg V gedämpft und die Aufprallenergie über die Abdeckung 9 das Dämpferelement 8 in das Längsprofil 7 der A-Säule 4 eingetragen und in die Karosserie 2 geleitet. Hierdurch kann eine Energieumwandlung beim Aufprall erreicht werden, bei der erträgliche Beschleunigungen während der Verzöge rungszeit möglichst gleichmäßig wirken. Auf diese Weise kann insbesondere die besonders schädliche Kraftspitze beim Aufschlag der Person abgefangen und gemildert werden, so dass das Verletzungsrisiko bzw. die Verletzungsschwere verringert wird.

1: Kraftfahrzeug
2: Karosserie
3: Fahrgastzelle
4: A-Säule
5: B-Säule
6: C-Säule
7: Längsprofil
8: Dämpferselement
9: Abdeckung
10: Hohlkörper
11: Verbindungselement
12: Dehnungsfuge
A: Ausgangsposition
W: Wirkposition
V: Verformungsweg

Claims

A-Säule für eine Kraftfahrzeugkarosserie, welche ein schalenförmiges Längsprofil (7) mit einem integrierten Dämpferelement (8) und einer frontseitigen Abdeckung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpferelement (8) expandierbar und im Volumen vergrößerbar ist sowie die Abdeckung (9) dem Längsprofil (7) lösbar zugeordnet ist, wobei die Abdeckung (9) und das Längsprofil (7) über ein Verbindungselement (11) gekoppelt sind.
A-Säule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpferelement (8) einen aufblasbaren Hohlkörper (10) aufweist.
A-Säule nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpferelement ein pneumatischer Muskel ist.
A-Säule nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpferelement (8) sensorgesteuert aktivierbar ist.
A-Säule nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Längsprofil (7) ein U-förmig profiliertes Stahlblechbauteil ist.
A-Säule nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (9) aus Kunststoff besteht.
A-Säule nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Dehnungsfuge (12) zwischen der Abdeckung (9) und der Karosserie (2) vorgesehen ist.