WO1992011157A1 - Kraftfahrzeug mit einer durch ein strangpressprofil gebildeten mittelsäule - Google Patents

Kraftfahrzeug mit einer durch ein strangpressprofil gebildeten mittelsäule Download PDF

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Heinrich Timm
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D29/00—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof
    • B62D29/008—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof predominantly of light alloys, e.g. extruded
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00—Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
    • B62D25/04—Door pillars ; windshield pillars

Definitions

  • the invention relates to a motor vehicle, in particular a passenger car, with a central pillar formed by an extruded profile according to the preamble of claim 1.
  • Cars with a central column formed by an extruded profile, which is connected at its upper end to a roof spar and at its lower end to a side member of the vehicle, are generally known.
  • Center columns, which consist of an extrusion profile, have a constant cross section due to the extrusion process.
  • the invention has for its object to provide a central pillar comprising an extruded profile in such a way that a good introduction of force from the extruded profile into the longitudinal member of the vehicle is given and the rigidity is increased in the event of a side impact.
  • the proposed center column is composed of a first and a second extruded profile, which are arranged one behind the other in the vehicle longitudinal direction.
  • the first extruded profile forms an acute angle ⁇ with the second extruded profile, such that the center column tapered conically upwards.
  • the conical design of the center pillar which is known per se in sheet metal constructions, ensures that, despite the use of extruded profiles, good force transmission into the longitudinal member of the vehicle is ensured.
  • the center pillar is reinforced in the connection area to the side member of the vehicle, that is to say in the area which usually has to absorb the greatest forces in the event of a side impact.
  • the first extruded profile is trimmed over a large part of its length in accordance with the angle ⁇ .
  • the cut surface of the first extruded profile is attached to the second extruded profile.
  • the connection of the two extruded profiles takes place in their contact area, expediently by welding.
  • a central column formed from extruded profiles requires - in contrast to sheet metal constructions - only low investment costs.
  • the proposed central column there is the additional advantage that, in the event of a technical or optical change, only one of the two extruded profiles may have to be changed, while the second extruded profile can be adopted unchanged.
  • This measure also makes it possible to maintain one of the two extruded profiles forming the central column in different construction variants.
  • the desired differentiation can then be generated by different design of the other extruded profile.
  • an overall very wide or also a very slim conical center can be generate column.
  • This cover can consist, for example, of a light metal sheet which is welded to the extruded profiles.
  • the extruded profiles can form the outer skin of the vehicle, since light metals or light metal alloys with a very smooth surface can be produced in the extrusion process. Since the extruded profiles have to be connected to one another on the outside of the vehicle, which is expediently done by welding, these points have to be machined or covered with covers. However, solutions are also conceivable in which the center column does not form the outer skin, but is covered by the two side doors, so that processing may be omitted.
  • the extruded profiles can have flanges in their side areas to accommodate seals.
  • the center pillar can be attached to the roof rail or longitudinal member by welding or by a detachable connection. With the latter type of fastening, it is possible to mount the center pillar at a later point in time during the assembly process of the vehicle, in order to be able to insert and assemble larger interior parts from the side into the vehicle interior beforehand using handling machines. It is particularly advantageous if the end region facing at least one extrusion profile ends in a bend and is trimmed at an acute angle for abutment and attachment to the longitudinal member. This enables a particularly favorable introduction of force from the center column into the side member.
  • the end region facing the side member can penetrate the side member at least at right angles and at least one extruded profile and be fastened to the bottom of the side member.
  • the extruded profile is held on the longitudinal member over a longer area.
  • the attachment of the extruded profile end to the bottom of the side member ensures greater strength. If the connection is made by welding and the welding does not end, but rather at a distance from it, the strength of the extruded profile usually made of light metal is reduced by the welding.
  • the drawing shows a perspective view of the center pillar 1 of a passenger car.
  • the upper end of the center column 1 is connected by welding to a roof spar 3 (only shown in sections) of a passenger car.
  • the lower area of the center pillar 1 is received by a side member 5, usually referred to as a door sill.
  • the center column 1 is composed of a first extruded profile 7 and a second extruded profile 9. Both extruded profiles consist of a light metal alloy.
  • the second extrusion profile is not machined; it is only cut to length and bent.
  • a flange 11 for receiving a sealing element is integrally formed on the extruded profile 9.
  • the first extruded profile 7 is cut at an acute angle over half the length at an angle ⁇ .
  • the resulting cut surface 13 rests on the second extruded profile 9.
  • Both extruded profiles are connected to one another by welding and form the center column 1.
  • the first extruded profile 7 and the second extruded profile 9 are fastened to the side member 5 in different ways.
  • the end region of the first extruded profile 9 facing the side member 5 is bent and trimmed at an acute angle for abutment and attachment to the side member 5.
  • the extruded profile 7 and the longitudinal beam 5 are connected to one another by welding.
  • the second extruded profile 9 is passed through a recess 15 in the side member 5 and extends to the bottom of the latter. The end of the extruded profile 9 is welded to this.
  • a sheet 17 made of light metal closes the approximately triangular space between the lower regions of the first extruded profile 7 and the second extruded profile 9 and thereby simultaneously increases the strength.
  • extruded profiles both in the area of the roof spar 3 and in the area of the longitudinal beam 5 to form a bend.
  • one or the other extruded profile can alternatively be butt-connected or can be passed through a recess in the receiving component.

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Abstract

Es wird ein Personenkraftwagen mit einer Mittelsäule (1) vorgeschlagen, welche durch zwei Strangpreßprofile (7, 9) gebildet ist. Eines der beiden Strangpreßprofile (7) schließt mit dem anderen Strangpreßprofil (9) einen spitzen Winkel α ein, derart, daß sich die Mittelsäule (1) nach oben konisch verjüngt. Dazu ist ein Strangpreßprofil (7) über einen großen Teil seiner Länge entsprechend dem Winkel α beschnitten und über die Schnittfläche (13) mit dem anderen Strangpreßprofil (9) verbunden.

Description

Kraftfahrzeug mit einer durch ein Strangpreßprofil gebildeten Hittelsäule
Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftfahrzeug, ins¬ besondere einen Personenkraftwagen, mit einer durch ein Strangpreßprofil gebildeten Mittelsäule gemäß dem Ober¬ begriff des Patentanspruchs 1.
Personenkraftwagen mit einer durch ein Strangpreßprofil gebildeten Mittelsäule, welche an ihrem oberen Ende mit einem Dachholm und mit ihrem unteren Ende mit einem Längsträger des Fahrzeuges verbunden ist, sind allge¬ mein bekannt. Mittelsäulen, die aus einem Strangpre߬ profil bestehen, weisen aufgrund des Strangpreßverfah¬ rens einen gleichbleibenden Querschnitt auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mittel¬ säule, umfassend ein Strangpreßprofil, so auszubilden, daß eine gute Krafteinleitung von dem Strangpreßprofil in den Längsträger des Fahrzeuges gegeben ist und die Steifigkeit bei einem Seitenaufprall erhöht wird.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die vorgeschlagene Mittelsäule ist aus einem ersten und einem zweiten Strangpreßprofil zusammengesetzt, welche in Fahrzeuglängsrichtung hintereinander angeordnet sind. Das erste Strangpreßprofil schließt mit dem zwei¬ ten Strangpreßprofil einen spitzen Winkel α ein, der¬ art, daß sich die Mittelsäule nach oben konisch ver- jungt. Durch die konische Ausbildung der Mittelsäule, welche an sich bei Blechkonstruktionen bekannt ist, wird erreicht, daß trotz des Einsatzes von Strangpre߬ profilen eine gute Krafteinleitung in den Längsträger des Fahrzeuges gegeben ist. Außerdem wird die Mittel¬ säule im Anschlußbereich an den Längsträger des Fahr¬ zeuges verstärkt, also in demjenigen Bereich, der bei einem Seitenaufprall gewöhnlich die größten Kräfte auf¬ zunehmen hat.
Zur Erzielung der konisch ausgestalteten Mittelsäule ist gemäß der Erfindung das erste Stangpreßprofil über einen großen Teil seiner Länge entsprechend dem Winkel α beschnitten. Bei der Herstellung der Mittelsäule wird das erste Strangpreßprofil mit seiner Schnittfläche an das zweite Strangpreßprofil angefügt. Die Verbindung der beiden Strangpreßprofile erfolgt in deren Anlagebe¬ reich, zweckmäßig durch Schweißung.
Eine aus Strangpreßprofilen gebildete Mittelsäule er¬ fordert - im Gegensatz zu Blechkonstruktionen - nur geringe Investitionskosten. Bei der vorgeschlagenen Mittelsäule kommt der Vorteil hinzu, daß bei einer technischen oder optischen Änderung ggf. nur eines der beiden Strangpreßprofile abgeändert werden muß, wäh¬ renddessen das zweite Strangpreßprofil unverändert übernommen werden kann. Durch diese Maßnahme ist es auch möglich, bei verschiedenen Aufbauvarianten eines der beiden die Mittelsäule bildenden Strangpreßprofile beizubehalten. Durch unterschiedliche Ausgestaltung des anderen Strangpreßprofils läßt sich dann die gewünschte Differenzierung erzeugen. Je nach dem Beschnitt des ersten Strangpreßprofils läßt sich eine insgesamt sehr breite oder aber auch eine sehr schlanke konische Mit- telsäule erzeugen. Wenn das erste Strangpreßprofil einen sehr spitzen Winkel aufweist, so daß sich die Schnittfläche fast über den gesamten Abstand zwischen dem Dachholm und dem Längsträger erstreckt, ergibt sich eine sehr schlanke Mittelsäule, während bei einem größeren Winkel die beiden Strangpreßprofile auseinan¬ derlaufen, so daß der dazwischen entstehende Spalt durch geeignete Mittel zu überbrücken ist. Diese Ab¬ deckung kann beispielsweise durch ein Leichtmetallblech bestehen, welches mit den Strangpreßprofilen ver¬ schweißt ist.
Die Strangpreßprofile können die Außenhaut des Fahr¬ zeuges bilden, da im Strangpreßverfahren Leichtmetalle bzw. Leichtmetallegierungen mit einer sehr glatten Oberfläche erzeugt werden können. Da die Strangpre߬ profile an der Fahrzeugaußenseite miteinander verbunden werden müssen, was zweckmäßig durch Schweißung ge¬ schieht, sind diese Stellen zu bearbeiten oder durch Abdeckungen zu verkleiden. Es sind jedoch auch Lösungen denkbar, bei denen die Mittelsäule nicht die Außenhaut bildet, sondern durch die beiden Seitentüren abgedeckt ist, so daß die Bearbeitung ggf. entfallen kann.
Die Strangpreßprofile können in ihren Seitenbereichen zur Aufnahme von Dichtungen Flansche aufweisen. Die Befestigung der Mittelsäule am Dachholm bzw. Längsträ¬ ger kann durch Schweißen oder durch eine lösbare Ver¬ bindung erfolgen. Bei der letztgenannten Befestigungs¬ art ist die Möglichkeit gegeben, beim Montagevorgang des Fahrzeuges die Mittelsäule erst zu einem späteren Zeitpunkt zu montieren, um vorher mit Handhabungsauto¬ maten größere Innenausstattungsteile von der Seite her in das Fahrzeuginnere einführen und montieren zu kön¬ nen. Besonders vorteilhaft ist, wenn der dem Längsträger zugewandte Endbereich zumindest eines Strangpreßpro¬ files in einer Biegung ausläuft und zur Anlage und Be¬ festigung am Längsträger spitzwinkelig beschnitten ist. Dadurch läßt sich eine besonders günstige Krafteinlei¬ tung von der Mittelsäule in den Längsträger erreichen.
Der Übergang von einer Mittelsäule in den Läπgsträger ist bei aus Blechpreßteilen zusammengesetzten Fahrzeug¬ karosserien allgemein bekannt, beispielsweise aus der DE-OS 21 64 705. Eine Lösung mit einem einstückig her¬ gestellten Profil ist in dem DE-GM 87 17 616 beschrie¬ ben. Diese Druckschrift beschreibt einen Türrahmen an Nutzfahrzeugen, wobei das einen Vertikalträger bildende Profil im Anschlußbereich an einen Horizontalträger aufgespalten ist und sich zumindest einer der beiden dadurch entstandenen Endbereiche an den Horizontalträ¬ ger anschmiegt und mit diesem verbunden ist. Durch das Aufspalten, insbesondere wenn dabei noch wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß dem DE-GM 87 17 616 ein Ab¬ schnitt herausgetrennt ist, wird die Festigkeit redu¬ ziert. Gleichzeitig erfordert diese Vorgehensweise zu¬ sätzlichen Arbeitsaufwand.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann der dem Längsträger zugewandte Endbereich zumin¬ dest eines Strangpreßprofiles den Längsträger etwa rechtwinkelig durchdringen und am Boden des Längsträ¬ gers befestigt sein. Mittels der Durchdringung wird das Strangpreßprofil über einen längeren Bereich an dem Längsträger gehalten. Die Befestigung des Strangpre߬ profilendes am Boden des Längsträgers gewährleistet eine höhere Festigkeit. Wenn die Verbindung mittels Schweißung geschieht und die Schweißung nicht am Ende, sondern im Abstand dazu erfolgt, wird durch die Schweißung die Festigkeit des gewöhnlich aus Leicht¬ metall hergestellten Strangprofiles herabgesetzt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich¬ nung dargestellt und wird nachfolgend näher beschrie¬ ben.
Die Zeichnung zeigt in perspektivischer Ansicht die Mittelsäule 1 eines Personenkraftwagens. Das obere Ende der Mittelsäule 1 ist durch Schweißung mit einem Dach¬ holm 3 (nur abschnittsweise dargestellt) es Personen¬ kraftwagens verbunden. Der untere Bereich der Mittel¬ säule 1 wird von einem Längsträger 5, gewöhnlich als Türschweller bezeichnet, aufgenommen.
Wie die Zeichnung deutlich zeigt, setzt sich die Mit¬ telsäule 1 aus einem ersten Strangpreßprofil 7 und einem zweiten Strangpreßprofil 9 zusammen. Beide Strangpreßprofile bestehen aus einer Leichtmetallegie¬ rung.
Das zweite Strangpreßprofil ist nicht spanend bearbei¬ tet; es wird nur abgelängt und gebogen. Ein Flansch 11 zur Aufnahme eines Dichtelements ist einstückig an das Strangpreßprofil 9 angeformt.
Das erste Strangpreßprofil 7 ist über die Hälfte der Länge unter einem Winkel α spitzwinkelig beschnitten. Die dadurch entstandene Schnittfläche 13 liegt am zwei¬ ten Strangpreßprofil 9 an. Beide Strangpreßprofile sind durch Schweißung miteinander verbunden und bilden die Mittelsäule 1. Die Befestigungen des ersten Strangpreßprofiles 7 und des zweiten Strangpreßprofiles 9 an dem Längsträger 5 geschieht auf unterschiedliche Weise. Zur guten Kraft¬ einleitung ist der dem Längsträger 5 zugewandte Endbe¬ reich des ersten Strangpreßprofiles 9 gebogen und zur Anlage und Befestigung am Längsträger 5 spitzwinkelig beschnitten. Das Strangpreßprofil 7 und der Längsträger 5 sind durch Schweißung miteinander verbunden.
Das zweite Strangpreßprofil 9 ist durch eine Aussparung 15 in dem Längsträger 5 hindurchgeführt und reicht bis zu dessen Eoden. Mit diesem ist das Ende des Strang¬ preßprofiles 9 verschweiß.
Ein aus Leichtmetall bestehendes Blech 17 schließt den etwa dreieckförmigen Raum zwischen den unteren Be¬ reichen des ersten Strangpreßprofiles 7 und des zweiten Strangpreßprofiles 9 und erhöht dadurch gleichzeitig die Festigkeit.
Im Rahmen der Erfindung ist es natürlich ohne weiteres möglich, auch beide Strangpreßprofile, sowohl im Be¬ reich des Dachholmes 3, als auch im Bereich des Längs¬ trägers 5 unter Bildung einer Biegung anzuschließen. Je nach den gegebenen- baulichen Möglichkeiten kann al¬ ternativ auch das eine oder andere Strangpreßprofil stumpf angeschlossen werden bzw. durch eine Aussparung in dem aufnehmenden Bauteil hindurchgeführt sein.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Kraftfahrzeug, insbesondere Personenkraftwagen, mit einer durch ein Strangpreßprofil gebildeten Mittel¬ säule, welche an ihrem oberen Ende mit einem Dach¬ holm und mit ihrem unteren Ende mit einem Längsträ¬ ger des Kraftfahrzeuges verbunden ist, gekennzeich¬ net durch folgende Merkmale:
a) die Mittelsäule (1) ist aus einem ersten und einem zweiten, Strangpreßprofil (7 bzw. 9) zusammengesetzt, welche in Fahrzeuglängsrichtung hintereinander angeordnet sind,
b) das erste Strangpreßprofil (7) schließt mit dem zweiten Strangpreßprofil (9) einen spitzen Win¬ kel α ein, derart, daß sich die Mittelsäule (1) nach oben konisch verjüngt,
c) das erste Strangpreßprofil (7) ist über einen großen Teil seiner Länge entsprechend dem Winkel α beschnitten^
d) das erste Strangpreßprofil (7) liegt mit der Schnittfläche (13) an dem zweiten Strangpre߬ profil (9) an,
e) die Strangpreßprofile (7, 9) sind im Anlagebe¬ reich miteinander verbunden.
2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, daß der dem Längsträger (5) zugewandte Endbe- reich zumindest eines Strangpreßprofiles (7) in einer Biegung ausläuft und zur Anlage und Befesti¬ gung am Längsträger (5) spitzwinkelig beschnitten ist.
3. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß der dem Längsträger (5) zugewandte Endbereich zumindest eines Strangpreßprofiles (9) den Längsträger (5) etwa rechtwinkelig durchdringt und am Boden des Längsträgers (5) befestigt ist.
4. Kraftfahrzeug nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß im Anschlußbereich der Strangpre߬ profile (7, 9) an den Längsträger (5) in dem Raum zwischen diesen Bauteilen ein Schließblech (17) angeordnet ist.
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