DE102004009665A1 - A-Säule für eine Kraftfahrzeugkarosserie - Google Patents

Abstract

Eine A-Säule für eine Kraftfahrzeugkarosserie weist ein H-förmig konfiguriertes Längsprofil (7) mit einem integrierten Dämpferelement (8) und eine frontseitige Abdeckung (9) auf. Das Dämpferelement (8) ist durch einen Federkörper (10) aus Metall gebildet. Dieser besitzt einen Z-förmigen Querschnitt und ist in einen frontseitigen Kanal (11) des Längsprofils (7) eingegliedert. Mit seinem ersten Schenkel (12) stützt sich der Federkörper (10) am Boden (15) des Kanals (11) ab, wohingegen er mit seinem zweiten Schenkel (13) gegenüber der Frontseite (16) des Längsprofils (7) vorsteht. Die Abdeckung (9) ist mit dem Federkörper (10) verklebt.

Description

• Die Erfindung betrifft eine A-Säule als Karosseriekomponente für ein Kraftfahrzeug und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen A-Säule.
• Im modernen Pkw-Bau überwiegt sowohl aus Gewichts- als auch aus Sicherheitsgründen die sogenannte selbsttragende Karosserie. Diese besteht aus mehreren hunderten verschieden vorgeformten Blechteilen, Blechhohlkörpern und -schalen. Alle diese Teile werden zum Karosserietragwerk verbunden.
• Aus technischer Sicht muss die Karosserie ein Höchstmaß an Sicherheit für die Fahrzeuginsassen garantieren. Die Karosserie besitzt daher eine stabile, gestaltfeste Fahrgastzelle, während Front- und Heckpartien als Knautschzonen verformbar sind. Durch Verformung und Zusammenfaltung des Bugs oder Hecks bei einem Aufprall wird so ein Teil der kinetischen Energie in Formänderungsarbeit umgewandelt.
• Im Bestreben, ein ganzheitliches Sicherheitskonzept mit umfangreichen aktiven und passiven Elementen zu entwickeln, werden auch besondere Vorkehrungen für einen passiven Passantenschutz getroffen. Hierdurch sollen Fußgänger oder 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 besteht bevorzugt aus einem Schaumstoff. Mit einer derart strukturierten und weniger steif ausgelegten A-Säule soll im Falle eines Aufpralls einer Person auf die A-Säule, insbesondere einem Kopfaufprall, ein verbesserter Verzögerungsverlauf erreicht werden, um so das Verletzungsrisiko für Passanten zu verringern.
• Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, eine in ihrem Absorptionsvermögen für Aufprallenergie verbesserte A-Säule zu schaffen, bei der eine weitere Verringerung der Belastung einer Person im Falle eines Aufpralls möglich ist.
• Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in einer A-Säule gemäß den Merkmalen von Patentanspruch 1.
• Die erfindungsgemäße A-Säule weist ein Längsprofil mit einem integrierten Dämpferelement auf, welche durch eine frontseitige Abdeckung verkleidet ist. Erfindungsindividualisierend ist die Maßnahme, dass das Dämpferelement durch zumindest einen Federkörper aus Metall gebildet ist. Der metallische Federkörper weist eine solche Struktur auf, dass im Falle eines Anpralls ein gezielter Deformationsverlauf erreicht wird, wobei die Beschleunigung eines Körpers bzw. Körperteils, insbesondere des Kopfes bei einem Kopfaufprall, deutlich reduziert und unterhalb der verletzungsgefährdenden Grenzwerte verlagert werden kann. Hierdurch können besonders nachteilige Kraftspitzen beim Aufschlag abgefangen werden. Die Energie wird durch den Federkörper und den damit zur Verfügung gestellten Verformungsweg umgewandelt und über das Längsprofil der A-Säule in die Karosserie abgeleitet. Die Energieumwandlung läuft hierbei so ab, dass erträgliche Beschleunigungen während der Verzögerungszeit gleichmäßig wirken, wodurch das Verletzungsrisiko für eine verunfallte Person deutlich reduziert werden kann.
• Nach den Merkmalen von Patentanspruch 2 weist der Federkörper einen Z-förmigen Querschnitt auf und ist in einen frontseitigen Kanal des Längsprofils der A-Säule eingegliedert. Die Z-Struktur des Federkörpers mit einem 1. Schenkel und einem 2. Schenkel, die durch einen schräg verlaufenden Steg verbunden sind, lässt für die Praxis ein besonders wirksame Energieabsorptionsvermögen erwarten. Hierbei kann der Federkörper einstückig gestaltet sein. Selbstverständlich können auch mehrere Z-förmig konfigurierte Federkörper in das Längsprofil der A-Säule mit Abstand eingebaut sein. Der bzw. die Federkörper sind rationell und günstig zu fertigen. Auch die Einbindung innerhalb der A-Säule ist im Zuge einer prozessautomatisierten Fertigung rationell möglich.
• Der Federkörper stützt sich mit seinem 1. Schenkel am Boden des Kanals ab, wohingegen er mit seinem 2. Schenkel gegenüber der Frontseite des Längsprofils vorsteht (Patentanspruch 3). Auf diese Weise wird der notwendige Verformungsweg zur Verfügung gestellt. Die äußere Abdeckung kann zusammen mit dem Federkörper nachgeben bzw. verformen und so die gewünschte Energieumwandlung ermöglichen.
• Gemäß den Merkmalen von Patentanspruch 4 ist die Abdeckung mit dem Federkörper verklebt. Dies erfolgt über den an der Abdeckung innen anliegenden 2. Schenkel des Federkörpers. Vorzugsweise kommt hierbei ein Schaumkleber zur Anwendung, der ebenfalls zur Energieabsorption bei einem Anprall beitragen kann.
• Die Verkleidung ist so ausgeführt, dass Längenänderungen, beispielsweise infolge von Wärmeausdehnungen bei Sonneneinstrahlung kompensiert werden bzw. außerhalb des sichtbaren Bereichs liegen. In diesem Zusammenhang ist es gemäß Patentanspruch 5 von Vorteil, wenn sich die Abdeckung über Dichtungen zumindest mittelbar am Längsprofil abstützt. Hierbei ist die Abdeckung über Dichtungen einerseits zwischen dem Längsprofil der A-Säule und der Karosserie bzw. der Vordertür und andererseits an der Frontscheibe des Kraftfahrzeugs geführt.
• Aus technischer Sicht ist ebenfalls wichtig, dass durch die Führung der Abdeckung in Dichtungen die begrenzt nachgiebige Verlagerung der Abdeckung im Falle eines Anpralls unterstützt wird.
• Vorzugsweise wird das Längsprofil der A-Säule als H-förmig profiliertes warm- oder kaltgeformtes Stahlblechbauteil ausgeführt, wie dies Patentanspruch 6 vorsieht. Hierbei ist in einem dem Dämpferelement abgewandten Kanal des Längsprofils zusätzlich ein Verstärkungsprofil integriert. 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 Verstärkungsprofil entsprechend materialmäßig ausgelegt, profiliert oder partiell unterschiedlich hart ausgeführt sein.
• 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. Die Abdeckung soll im Falle eines Anpralls elastisch nachgeben, um zum Energieabbau bzw. zur Energieumwandlung beizutragen. In diesem Zusammenhang besteht die Abdeckung nach den Merkmalen von Patentanspruch 7 bevorzugt aus einem lackierfähigen Kunststoff.
• Schließlich zielt Patentanspruch 8 auf ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen A-Säule ab, da die A-Säule einen deutlichen Beitrag als ein wirksames Schutzsystem mit einem zusätzlichen Kopf-Aufprallschutz im Rahmen eines ganzheitlichen Sicherheitskonzepts eines Kraftfahrzeugs darstellt.
• Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen:
• 1 einen Ausschnitt aus dem Frontbereich eines Kraftfahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen A-Säule und
• 2 einen Schnitt durch die Darstellung der 1 entlang der Linie II-II.
• 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 mit einer selbsttragenden Karosserie 2. Diese besteht aus einer Vielzahl von Blechteilen, Blechhohlkörpern und -schalen. Die Karosserie 2 weist eine stabile gestaltfeste Fahrgastzelle 3 auf, wobei auf jeder Fahrzeugseite eine A-Säule 4, eine B-Säule 5 und eine C-Säule 6 vorgesehen ist.
• Die 2 zeigt technisch vereinfacht einen Schnitt durch die A-Säule 4 gemäß der Linie II-II. Die A-Säule 4 weist ein H-förmig konfiguriertes Längsprofil 7 aus Stahlblech auf. Im Längsprofil 7 ist ein Dämpferelement 8 integriert. Frontseitig ist das Längsprofil 7 durch eine Abdeckung 9 verkleidet.
• Das Dämpferelement 8 ist durch einen Federkörper 10 aus Metall gebildet. Dieser weist einen Z-förmigen Querschnitt auf und ist in einen frontseitigen Kanal 11 des Längsprofils 7 eingegliedert. Der Federkörper 10 besitzt zwei parallel zueinander verlaufende Schenkel 12, 13, die durch einen schräg verlaufenden Steg 14 verbunden sind. Mit dem innen liegenden 1. Schenkel 12 stützt sich der Federkörper 10 am Boden 15 des Kanals 11 ab. Mit seinem außen liegenden 2. Schenkel 13 steht der Federkörper 10 gegenüber der Frontseite 16 des Längsprofils 7 um ein Maß x vor.
• Die Abdeckung 9 ist mit dem Federkörper 10 verklebt. Dies erfolgt über einen Schaumkleber 17, der die Abdeckung 9 und den an dieser innen anliegenden 2. Schenkel 13 des Federkörpers 10 fest verbindet. Die Abdeckung 9 besteht aus einem lackierfähigen Kunststoff und ist an das äußere Design des Kraftfahrzeugs 1 angepasst. Über Dichtungen 18–20 ist die Abdeckung 9 zumindest mittelbar am Längsprofil 7 abgestützt, wobei die Abdeckung 9 einerseits über die Dichtungen 18, 19 zwischen dem Längsprofil 7 der A-Säule 4 und der Tür 21 des Kraftfahrzeugs 1 und andererseits über die Dichtung 20 an der Frontscheibe 22 geführt ist.
• Man erkennt ferner, dass in dem dem Dämpferelement 8 bzw. dem Federkörper 10 abgewandten Kanal 23 des Längsprofils 7 ein U-förmiges Verstärkungsprofil 24 integriert ist. Das Verstärkungsprofil 24 unterstützt die Steifigkeit der A-Säule 4.
• Im Falle des Anpralls einer Person, insbesondere bei einem Kopfaufprall, kann die Abdeckung 9 abgestützt durch den Federkörper 10 elastisch nachgeben. Bei der Verlagerung wird der durch den vorstehenden 2. Schenkel 13 zur Verfügung gestellte Freiraum ausgenutzt, bis der mögliche Verlagerungsweg (Maß x) aufgebracht ist. Die Aufprallenergie wird zumindest teilweise in Formänderungs- und/oder Reibungsarbeit umgewandelt. Hieraus resultiert ein verbesserter Verzögerungsverlauf, wobei erträgliche Beschleunigungen während der Verzögerungszeit gleichmäßig verrücken. Diese Maßnahme kann das Verletzungsrisiko für eine verunfallte Person deutlich reduzieren.

1

Kraftfahrzeug

2

Karosserie

3

Fahrgastzelle

4

A-Säule

5

B-Säule

6

C-Säule

7

Längsprofil

8

Dämpferelement

9

Abdeckung

10

Federkörper

11

Kanal v. 7

12

1. Schenkel v. 10

13

2. Schenkel v. 10

14

Steg

15

Boden v. 11

16

Frontscheibe v. 7

17

Schaumkleber

18

Dichtung

19

Dichtung

20

Dichtung

21

Tür

22

Frontscheibe

23

Kanal

24

Verstärkungsprofil

x

Maß

Claims (8)

1. A-Säule für eine Kraftfahrzeugkarosserie, welche ein Längsprofil (7) mit einem integrierten Dämpferelement (8) und einer frontseitigen Abdeckung (9) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpferelement (8) durch zumindest einen Federkörper (10) aus Metall gebildet ist.
2. A-Säule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Federkörper (10) einen Z-förmigen Querschnitt aufweist und in einem frontseitigen Kanal (11) des Längsprofils (7) eingegliedert ist.
3. A-Säule nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Federkörper (10) mit einem 1. Schenkel (12) am Boden (15) des Kanals (11) abgestützt ist und mit einem 2. Schenkel (13) gegenüber der Frontseite (16) des Längsprofils (7) vorsteht.
4. A-Säule nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (9) mit dem Federkörper (10) verklebt ist.
5. A-Säule nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (9) über Dichtungen (18–20) zumindest mittelbar am Längsprofil (7) abgestützt ist.
6. A-Säule nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Längsprofil (7) H-förmig konfiguriert ist, wobei in einem dem Dämpferelement (8) abgewandten Kanal (23) des Längsprofils (7) ein Verstärkungsprofil (24) integriert ist.
7. A-Säule nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (9) aus einem lackierfähigen Kunststoff besteht.
8. Karosserie für ein Kraftfahrzeug mit einer A-Säule (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.