DE4016730A1 - Tragsaeule fuer den karosserierahmen eines kraftfahrzeuges - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tragsäule für einen Ka­ rosserierahmen eines Kraftfahrzeugs, die als säulenartiger Hohl­ körper ausgebildet ist.

Solche Tragsäulen, beispielsweise Vorderwandsäulen, jedoch auch B- und C-Säulen eines Fahrzeugaufbaus, bestehen in der Regel aus zwei oder mehr Schalenprofilen, die so miteinander verschweißt sind, daß sie einen gemeinsamen säulenartigen Hohlkörper bilden, dessen Hohlprofil durch die Innenseiten der Schalenprofile ge­ bildet wird. Die Stabilität einer solchen Tragsäule kann übli­ cherweise durch eine Vergrößerung der Wandstärke des Hohlkör­ pers oder durch zusätzliche Profilierungen in der Wand des Hohlkörpers erhöht werden.

Aus der DE-C 30 46 056 sowie aus der DE-A 31 51 861 ist es be­ kannt, Flächenbauteile von Fahrzeugkarosserien, insbesondere Motor- und Kofferraumhauben sowie Türen durch seitlich zugeord­ nete Rohre zu versteifen. Dadurch wird der Deformationsweg die­ ser Bauteile verringert und mithin die Stabilität des Kraft­ fahrzeugs und gegebenenfalls auch die Sicherheit der Insassen erhöht.

Es ist auch bekannt (DE-A 24 36 244), solche Versteifungsrohre für Kraftfahrzeugtüren über zwei Auflager mit der zu verstei­ fenden Wand zu verbinden, wodurch eine seitliche Aufprallener­ gie sowohl über die Verformung des Rohres als auch über die Verformung der Auflager aufgefangen wird.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, in einfacher Weise bei einer Tragsäule der eingangs genannten Art die Stabilität gegen Deformationsbelastungen weiter zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß im Hohlkörper über seine Länge ein eine Verstärkung der Tragsäule bildendes Rohr mit Hilfe von Haltemitteln angeordnet ist. Diese zusätzliche Anord­ nung eines "Hohlkörpers im Hohlkörper" erlaubt eine Versteifung der Tragsäule ohne eine Erhöhung der Wandstärke des Hohlträgers und ohne ein zusätzliches Aufbringen von Profilierungen.

Durch die Verwendung eines Rohres als Verstärkungselement für den Hohlkörper wird dessen Stabilität gegen Deformationsbela­ stungen unabhängig von ihrer Richtung erhöht. Damit ist eine erhöhte Versteifung der Fahrgastzelle im Innenraum des Fahr­ zeugs möglich, so daß damit auch die Sicherheit für die Insas­ sen erhöht wird. Das Einfügen eines Rohres in einen Hohlträger lag am Anmeldetag nicht nahe.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß als Halte­ mittel wenigstens ein das Rohr auf einer Seite teilweise um­ schließendes Auflageelement im Hohlkörper vorgesehen ist. Die­ ses Auflageelement nimmt zum Teil die auf das Rohr wirkende Aufprallenergie auf.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die die Vorder­ seite des Hohlkörpers bildende Profilschale Mittel zur Fixie­ rung einer definierten Lage des Rohrs im Hohlkörper bei einer Verformung des Hohlkörpers aufweist. Dadurch wird das Rohr bei­ spielsweise bei einem Frontalaufprall in einer vorgesehenen Lage fixiert und zur Energieaufnahme herangezogen.

Dabei ist als solches Mittel vorteilhaft an der Innenwand der Profilschale wenigstens ein über die Länge des Rohres ausgebil­ detes Fixierprofil befestigt, dessen Querschnitt den Hohlkörper in einem Kreisbogen von wenigstens 90° umgibt. Vorteilhaft ist das Rohr in Abstand zu den Fixierungsmitteln im Hohlkörper an­ geordnet. Bei einer durch einen Frontalaufprall bedingten De­ formation wird somit nach Überwindung eines fertigungsbedingten Mindestabstandes das Rohr durch dieses Fixierprofil fixiert, wodurch eine aufwendige zusätzliche Anbindung des Rohres ent­ fällt.

Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Innenwand der Profilschale einen an die Außenfläche des Rohres angepaßten, über die Länge des Rohres verlaufenden rinnenarti­ gen Bereich aufweist. Dadurch wird direkt ein Bereich der Pro­ filschale zur Fixierung einer vorgesehenen Lage des Rohres bei einer beginnenden Deformation durch eine Aufprallbelastung her­ angezogen.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung von Ausführungs­ beispielen, die anhand der Zeichnungen dargestellt sind.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Schnitt durch eine Ausführungs­ form einer erfindungsgemäßen Tragsäulenverstärkung eines Personenkraftwagens und

Fig. 2 einen Teilschnitt ähnlich Fig. 1, bei der ein Bereich einer Profilschale der Vorderwandsäule zur Fixierung einer vorgesehenen Lage des Versteifungsrohres vorge­ sehen ist.

Fig. 1 zeigt die Anordnung einer Vorderwandsäule als ein tra­ gendes Teil eines Karosserieaufbaus eines Personenkraftwagens. Eine solche Vorderwandsäule befindet sich bei einem Personen­ kraftwagen zu beiden Seiten einer Windschutzscheibe (9) und dient als Träger für die an ihr gelagerten vorderen Seitentüren sowie als tragendes Teil des Innenraumaufbaus. Fig. 1 zeigt le­ diglich die in Fahrtrichtung gesehene rechte Vorderwandsäulen­ anordnung eines Personenkraftwagens, die linke ist jedoch in symmetrischer Form korrespondierend aufgebaut. Die drehgelager­ te Anordnung einer Seitentür mit Hilfe von Scharnieren an der Vorderwandsäule ist lediglich durch die Darstellung einer Sei­ tenscheibe (8) angedeutet. Vor der Seitenscheibe (8) ist schematisch eine Vorderwandsäulenverkleidung (10) dargestellt. Seitlich vor der Vorderwandsäule ist die - nur teilweise darge­ stellte - Windschutzscheibe angeordnet.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 besteht die Vorderwandsäule aus einer - in Fahrtrichtung gesehen - im wesentlichen rückseitig angeordneten Profilschale (1) sowie aus einer ihre Vorderseite bildenden Profilschale (2). Diese Profilschalen (1 und 2) verlaufen im wesentlichen in einer zur Zeichenebene senkrechten Richtung, wobei der Querschnitt der hinteren Pro­ filschale (1) im wesentlichen zick-zack-förmige Profilierungen aufweist und der Querschnitt der vorderen Profilschale (2) rin­ nenförmig gebogen ist. Beide Profilschalen (1 und 2) bestehen vorzugsweise aus Stahlblech. Beide Profilschalen (1 und 2) sind an ihren längsseitigen Verbindungskanten (6 und 7) starr miteinander verbunden, beispielsweise verschweißt. Die beiden Profilschalen (1 und 2) sind so miteinander verbunden, daß die rinnenförmige Seite der Profilschale (2) nach innen zeigt und mithin ein senkrecht zur Zeichenebene verlaufender Hohlkörper gebildet wird.

Zwischen den beiden Verbindungskanten (6 und 7) der Profilscha­ len (1 und 2) ist in ihrer Längsrichtung ein Auflageprofil (3) befestigt, das beispielsweise beim Verbinden der beiden Profil­ schalen zwischen diese durch Verschweißen eingebettet wurde. Zweckmäßig wird z. B. dieses Auflageprofil (3) vorab mit einer der Profilschalen (1 oder 2) verschweißt. Dieses Auflageprofil (3) weist eine in seiner Längsrichtung verlaufende rinnenartige Einbuchtung (16) in seinem mittleren Bereich auf, in die ein ebenfalls in Längsrichtung des Hohlkörpers verlaufendes Ver­ steifungsrohr (4) eingebettet ist. Sowohl das Auflageprofil (3) als auch das Rohr (4) sind vorzugsweise aus Stahl hergestellt und starr miteinander verbunden, beispielsweise verschweißt.

Bei der Herstellung der Tragsäule wird das Rohr (4) mit dem Auflageprofil (3) verbunden, nachdem dieses mit einer Profil­ schale (1 oder 2) verschweißt wurde. Anschließend wird die zweite Profilschale aufgesetzt. Dadurch ist das Rohr (4) starr in dem aus den Profilschalen (1 und 2) gebildeten Hohlkörper befestigt. Eine andere Ausführungsform sieht mehrere, in Ab­ stand über die Länge des Rohres verteilte Auflageelemente vor, die in ähnlicher Weise zwischen den beiden Profilschalen (1 und 2) befestigt sind.

Zwischen der Innenwand der Profilschale (2) und dem Rohr (4) befindet sich auf der dem Auflageprofil (3) gegenüberliegenden Seite des Rohres (4) ein Zwischenraum, in dem ein als Fixier­ profil ausgebildetes Fixierblech (5) angeordnet ist. Das Fixier­ blech (5) ist im wesentlichen entsprechend der rinnenartigen Kontur der Profilschaleninnenwand geformt und umgibt das Rohr (4) in einem Winkel von etwas mehr als 90°. Das Fixierblech (5) ist fest mit der Innenwand der Profilschale (2) verbunden, bei­ spielsweise verschraubt, verschweißt oder ähnliches. Das Fixier­ blech (5) weist zudem zwei Profilierungen (14 und 15) mit je­ weils kreisbogenartigem Querschnitt auf, die in Längsrichtung des Fixierblechs (5) verlaufen und so zu beiden Seiten des Roh­ res (4) angeordnet sind, daß sie das Rohr (4) zwischen sich einbetten.

Ein solchermaßen im Hohlkörper angeordnetes Rohr (4) bietet eine wirksame Versteifung bei Roll-over-Belastungen um eine Achse (13) gemäß dem Pfeil (12) sowie bei Frontalaufprallbe­ lastungen in Richtung des Pfeils (11). Eine beginnende Deforma­ tion der Profilschale (2) bringt das Fixierblech (5) am Rohr (4) zur Anlage, indem die Längsprofilierungen (14, 15) das Rohr zu beiden Seiten einrahmen, wodurch das Rohr (4) in einer vor­ gesehenen Lage fixiert ist und nun zur Energieaufnahme herange­ zogen wird. Belastungen auf das Rohr (4) werden zudem von dem Auflageprofil (3) abgefangen, so daß die gesamte Deformationsenergie von der Vorderwandsäule aufgefangen wird, ohne diese nennenswert zu verformen.

In Fig. 2 ist die Ausrichtung einer Vorderwandsäule zur Fahr­ zeuglängsrichtung mit Hilfe eines Koordinatensystems (X, Y) definiert.

Anstelle eines Fixierblechs gemäß Fig. 1 ist bei dieser Ausführungsform in der vorderen Profilschale (12) eine zusätzliche, in Längsrichtung verlaufende rinnenarti­ ge Ausbuchtung (13) vorgesehen, die im wesentlichen im Bereich des Rohres (4) in der Profilschale (12) geformt ist und die Funktion des Fixierblechs (5) der Fig. 1 übernimmt. Auch hier kommt bei einer geringen Deformation der vorderen Profilschale (12) der Vorderwandsäule durch einen Frontalaufprall der Be­ reich (13) mit dem Rohr (4) zur Anlage, wodurch ebenfalls eine definierte Position des Rohrs (4) fixiert wird.

Bei einer weiteren Ausführungsform wird auf die Anordnung eines Auflageprofils (3) zwischen den Profilschalen (1 und 2) ver­ zichtet, wodurch das Rohr (4) direkt mit der hinteren Profil­ schale (1), beispielsweise in einer entsprechenden Einbettung, verbunden wird.

Claims (9)

1. Tragsäule für einen Karosserierahmen eines Kraftfahrzeuges, die als säulenartiger Hohlkörper ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Hohlkörper (1, 2, 12) in seiner Längsrichtung ein eine Verstärkung der Tragsäule bildendes Rohr (4) mit Hilfe von Haltemitteln (3) angeordnet ist.

2. Tragsäule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (4) einen kreisringförmigen Querschnitt aufweist.

3. Tragsäule nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Haltemittel wenigstens ein das Rohr (4) auf einer Seite teilweise umschließendes Auflageelement (3) im Hohlkörper (1, 2) vorgesehen ist.

4. Tragsäule nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Auflageelement (3) zwischen zwei Profilschalen (1, 2) befestigt ist, die jeweils die - in Fahrtrichtung gesehen - Vorderseite und die Rückseite des Hohlkörpers bilden.

5. Tragsäule nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Vorderseite des Hohlkörpers bildende Profilschale (2, 12) Mittel (5, 13) zur Fixierung einer definierten Lage des Rohrs (4) im Hohlkörper bei einer Verformung des Hohlkörpers aufweist.

6. Tragsäule nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Fixierungsmittel an der Innenwand der Profilschale (2) wenigstens ein über die Länge des Rohres (4) ausgebildetes Fixierprofil (5, 14, 15) befestigt ist, dessen Querschnitt den Hohlkörper in einem Kreisbogen von wenigstens 90° umgibt.

7. Tragsäule nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand der Profilschale (12) einen an die Außenflä­ che des Rohres (4) angepaßten, über die Länge des Rohres (4) verlaufenden rinnenartigen Bereich (13) aufweist.

8. Tragsäule nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (4) in Abstand zu den Fixierungsmitteln (5, 13) im Hohlkörper angeordnet ist.

9. Tragsäule nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Fixierprofil (5) als mit zwei Längsprofilierungen (14, 15) versehenes, rinnenartiges Fixierblech ausgebildet ist, zwischen denen das Rohr (4) teilweise eingebettet ist.