Mittelsäule an einer Karosserie eines Personenkraftwagens

Die Erfindung betrifft eine Mittelsäule (B-Pfosten) an einer Karosserie eines Personenkraftwagens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Übliche selbsttragende Fahrzeugkarosserien für Personenkraft¬ wagen sind, einschließlich der Tragstruktur, aus Blechteilen hergestellt. Träger mit Hohlprofilen werden dabei aus jeweils wenigstens zwei tiefgezogenen und miteinander verschweißten Blechen hergestellt. Solche Träger werden auch als Mittelsäu¬ len verwendet. Die Mittelsäulen haben eine wesentliche Funk¬ tion in der Tragstruktur für die Steifigkeit der Fahrgastzel¬ le und müssen, insbesondere bei einem Seitencrash, hohen Bela¬ stungen standhalten können. Aufgrund der an solche Mittelsäu¬ len gestellten Anforderungen ist ein sich nach oben verjüngen¬ der, konischer Querschnitt vorzusehen, bei dem ein Türdich¬ tungsflansch als Anlagefläche über die gesamte Länge ausge¬ führt werden soll. Weiter müssen für Türscharniere und Schließbolzen Freiräume vorhanden sein. Bei der herkömmlichen Ausführung als Blechkonstruktion ist es möglich, neben einem solchen konischen Querschnitt alle Freiräume in die Mittelsäu¬ le zu integrieren. Bei einer zweischaligen Blechkonstruktion reicht jedoch die Festigkeit nicht aus, um Fahrzeuginsassen bei einem Seitencrash hinreichend zu schützen, so daß aus die¬ sem Grund mit mehreren, zusätzlichen Blechteilen umfangreiche und aufwendige Verstärkungsmaßnahmen erforderlich sind.

Die zum Aufbau solcher selbsttragenden Karosserien verwende¬ ten Stahlbleche werden im Tiefziehverfahren verformt. Die Preßwerkzeuge zum Verformen der Bleche sind verhältnismäßig teuer, lassen jedoch hohe Stückzahlen zu, so daß für eine Großserienfertigung damit eine kostengünstige Lösung zur Ver¬ fügung steht. Aufgrund der hohen Werkzeuginvestitionen gestal¬ tet sich das beschriebene Verfahren für Kleinserien jedoch sehr kostenintensiv.

Es ist daher insbesondere für Kleinserien bekannt (EP 0 146 716 Bl), Fahrzeugkarosserien für Personenkraftwagen mit einer Tragstruktur aus Hohlprofilen herzustellen, welche durch Kno¬ tenelemente miteinander verbunden sind. Die Hohlprofile sind dabei als Leichtmetall-Strangprofile und die Knotenelemente als Leichtmetall-Gußteile ausgebildet. Neben einer kostengün¬ stigeren Lösung für Kleinserien werden mit einer solchen Kon¬ struktion vorteilhaft auch geringere Karosseriegewichte und Verbesserungen beim Korrosionsschutz erreicht.

In der konkret beschriebenen Ausführungsform nach diesem Stand der Technik ist die Mittelsäule, welche sich zwischen einem Strangprofil als Dachrahmenseitenteil und einem Schwel¬ ler erstreckt, aus Blechteilen hergestellt. Der Grund dafür liegt darin, daß für Bauteile mit veränderlichem Querschnitt, das heißt hier für die konisch verlaufende Mittelsäule, die Verwendung von Strangprofilen nicht üblich ist, da diese be¬ dingt durch ihre Herstellungsart einen über ihre Länge kon¬ stanten Querschnitt aufweisen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Mittelsäule zu schaffen, die in ihrem Aufbau und in ihrer Technik der vorgenannten Tragstruktur aus Hohlprofilen und Knotenelementen entspricht.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Nach Anspruch 1 besteht die Mittelsäule zumindest teilweise aus einem Strangprofil und/oder einem Gußteil aus Leichtme¬ tall.

Damit entfallen die eingangs erwähnten Nachteile einer Blech¬ konstruktion für eine Türsäule, insbesondere das Erfordernis einer Mehrzahl zusätzlicher Verstärkungsteile zur Erhöhung der Festigkeit. Zudem ist die Verbindung einer Mittelsäule aus Leichtmetall mit einem Schweller und einem Dachteil aus dem gleichen Material, beispielsweise durch Schweißen, einfa¬ cher durchführbar als Verbindungen bei Verwendung unterschied¬ licher Metalle. Vorteilhafte Ausführungsformen werden nachfol¬ gend beschrieben.

In einer ersten bevorzugten Ausführungsform nach Anspruch 2 ist die Mittelsäule aus einem, sich über die gesamte Länge der Mittelsäule erstreckenden Strangprofil als Mehrkammer¬ strangprofil gebildet. Dabei sind mehrere Profilkammern als längs verlaufende Hohlprofile enthalten, die durch Stege ge¬ trennt sind. Zur Herstellung eines konischen Verlaufs der Mit¬ telsäule und/oder zur Herstellung von Ausschnitten bzw. Frei¬ räumen, beispielsweise für Schließbolzen und Türscharniere, ist wenigstens eine der Profilkammern beschnitten.

Ein solcher Beschnitt kann nach Anspruch 3 derart erfolgen, daß die Profilkammern des Mehrkammerstrangprofils nebeneinan¬ der angeordnet sind und das zur Herstellung eines von der Fahrzeugseite her gesehen konischen, sich nach oben verjüngen¬ den Verlaufs der Mittelsäule seitlich aufeinanderfolgende Profilkammern in der Längserstreckung abgestuft beschnitten sind. Eine seitlich am weitesten außen liegende Profilkammer kann dabei in einem weit unteren Bereich beschnitten sein, so daß sie nur von unten her ein Stück nach oben ragt, eine an¬ grenzende, nächste Profilkammer ist dann etwas weiter oben zur Mitte hin beschnitten, usw.

Um auch einen konischen Verlauf in Fahrzeuglängsrichtung gese¬ hen realisieren zu können, wird mit Anspruch 4 vorgeschlagen, Profilkammern des Mehrkammerstrangprofils übereinander anzu¬ ordnen und diese in der Längserstreckung ebenfalls abgestuft zu beschneiden. Dazu wird beispielsweise die am weitesten außen liegende Profilkammer in einem unteren Bereich beschnit-

ten, so daß sie sich nur in diesem unteren Bereich erstreckt, die darunterliegende Profilkammer wird dann etwas weiter oben beschnitten, usw.

Die Schnittflächen für den Profilkammerbeschnitt werden zweck¬ mäßig schräg und dem konischen Verlauf angepaßt ausgeführt.

Es ist vorteilhaft, die Profilkammern nach Anspruch 5 auf einer gemeinsamen Basisprofilwand zur Fahrzeugaußenseite hin anzuordnen und den Profilkammerbeschnitt so durchzuführen, daß die Basisprofilwand als Innenwand zur Fahrzeuginnenseite hin erhalten bleibt. Die Basisprofilwand kann ggfs. auch mit etwas größerer Materialstärke ausgeführt sein.

Ein über die gesamte Länge der Mittelsäule durchgehender Tür¬ dichtungsflansch als an die Türkontur angepaßte Anlagefläche wird auf einfache Weise mit den Merkmalen des Anspruchs 6 er¬ halten. Dazu ist die Basisprofil and als einwandiges Seiten¬ teil im Herstellzustand des Strangprofils seitlich über den Bereich der Profilkammern hinaus vorstehend ausgeführt. Die¬ ses einwandige Seitenteil kann dann einfach, z.B. nach oben konisch verlaufend, beschnitten werden.

Durch den Beschnitt der Profilkammern sind diese an den Be- schnittflachen offen. Es wird daher mit Anspruch 7 vorgeschla¬ gen, wenigstens im Bereich der beschnittenen Profilkammern ein Verkleidungsteil anzubringen. Bevorzugt ist hier ein Blechteil oder Gußteil, ggfs. auch ein Kunststoffteil , vorzu¬ sehen, wobei eine Verbindung mit dem Strangprofil eine zusätz¬ liche Vergrößerung der Steifigkeit bringt.

Eine weitere Anpassung des Strangprofils an den Verlauf der Außenkontur der Karosserie wird nach Anspruch 8 dadurch er¬ reichbar, daß das Strangprofil in an sich bekannter Weise ins¬ gesamt nach der Herstellung oder nach dem Beschnitt etwas gebogen wird.

Bei der ersten Ausführungsform der Mittelsäule als Strangpro¬ fil mit beschnittenen Profilkammern wird mit der einstücki¬ gen, von oben nach unten zumindest bei einer Profilkammer durchgehenden Hohlprofilsausbildung eine hohe Festigkeit er¬ reicht, die die Anforderungen nach einem wirksamen Insassen¬ schutz bei einem Seitencrash erfüllt. Die erforderliche, gro¬ ße Länge einer Mittelsäule ist als ein Bauteil herstellbar, wobei die geeignete Gestalt, insbesondere der konische Ver¬ lauf, auf einfache Art zu erhalten ist. Die Herstell- und Fer¬ tigungskosten sind dabei relativ gering. Freiräume für Anbau- teile, wie Schließbolzen und Türscharniere, können ebenfalls einfach als Ausschnitte in den Profilkammern ausgeführt wer¬ den. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß durch Steifig- keitssprünge entlang der Mittelsäule, wie sie beim Beschnei¬ den entstehen, dem Profil bei Belastung das Einbeulen bzw. Auswδlben an bestimmten, unkritischen Stellen vorgegeben wer¬ den kann.

In einer zweiten, alternativen Ausführungsform nach Anspruch 9 ist die Mittelsäule aus einem, sich über die gesamte Länge der Mittelsäule erstreckenden Strangprofil gebildet, das wenigstens eine Profilkammer zur Bildung eines Hohlprofilträ¬ gers aufweist. Von der Fahrzeugaußenseite her ist ein Zusatz- teil auf das Strangprofil aufgesetzt, wobei das Zusatzteil das Strangprofil zumindest teilweise umgreift und abdeckt und mit diesem fest verbunden ist.

Durch das steife, vom Dachrahmen bis zum Schweller durchgehen¬ de Strangprofil, das eine hohe Festigkeit besitzt, werden die Anforderungen bei einem Seitencrash auf ausreichenden Schutz der Fahrzeuginsassen erfüllt. Das Zusatzteil dient zum einen dazu, das Strangprofil von außen zu verkleiden und zudem wird durch das Zusatzteil eine weitere Erhöhung der Festigkeit er¬ reicht.

Nach Anspruch 10 kann das Zusatzteil als Blechteil oder, in einer sehr stabilen Ausführung, als Gußteil aus Leichtmetall ausgeführt sein. Durch ein hoch belastbares Gußteil im unte-

ren Bereich der Mittelsäule wird dieser bei einem Seitencrash besonders gefährdete Bereich vorteilhaft versteift.

Um einen konischen Verlauf der Türsäule zu realisieren, kön¬ nen nach Anspruch 11 mehrere Profilkammern nebeneinander und/ oder übereinander vorgesehen sein, die in geeigneten Höhen beschnitten werden. Für einen an eine Türkontur angepaßten, über die gesamte Länge durchgehenden Türdichtungsflansch ist es vorteilhaft, eine Basisprofilwand vorzusehen, die einwan¬ dig im Herstellzustand des Strangprofils seitlich mit relativ großer Breite übersteht und die dann entsprechend der erfor¬ derlichen Kontur beschnitten werden kann.

Freiräume für Anbauteile, insbesondere für Scharniere und Schließbolzen, können nach Anspruch 12 vorteilhaft, ggfs. ohne weitere Bearbeitung des Strangprofils, im Zusatzteil ent¬ halten sein. Diese Freiräume sind sowohl in einem Gußzusatz¬ teil als auch in einem Blechzusatzteil einformbar.

Bei üblichen Gestaltungen von Mittelsäulen ist es nach An¬ spruch 13 ausreichend, das Zusatzteil jeweils als Fußteil aus¬ zubilden, das sich mit einem von unten nach oben insgesamt konisch verjüngenden Verlauf nur über eine bestimmte Länge bis etwa zur Mitte der Mittelsäule erstreckt. Damit kann zu¬ mindest im unteren Teil eine hohe Steifigkeit der Mittelsäule erhalten werden, wobei auch der konische Verlauf unter Berück¬ sichtigung der Freiräume ausführbar ist, während im oberen Be¬ reich die Türsäule dann lediglich aus dem Oberteil des Strang¬ profils gebildet ist.

In einer dritten Ausführungsform ist die Mittelsäule nach An¬ spruch 14 aus wenigstens zwei miteinander verbundenen Längs¬ teilen als Strangprofilteile oder Gußteile oder einer Kombina¬ tion aus Strangprofilteilen und Gußteilen aus Leichtmetall ge¬ bildet.

Bei Strangprofilteilen besteht durch die Unterteilung in wenigstens zwei Längsteile eine größere Gestaltungsfreiheit

hinsichtlich der Form der Türsäule, wobei Profilübergänge, insbesondere zu Verjüngungen nach oben, an die Verbindungs¬ stellen gelegt werden.

Die Herstellung einer Mittelsäule als einstückiges Gußteil ist wegen der erforderlichen Länge problematisch, so daß es je nach Ausführung auch vorteilhaft ist, eine Mittelsäule aus mehreren, kürzeren Gußteilen zusammenzusetzen, die miteinan¬ der verbunden sind. Je nach Gegebenheiten kann auch eine Kom¬ bination aus Strangprofilteilen und Gußteilen vorteilhaft sein.

Profilübergänge, Verbindungsstellen, etc. können hier eben¬ falls durch weitere Blechteile, Gußteile oder Kunststofftei¬ le, abgedeckt sein.

Grundsätzlich ist es möglich, die Längsteile mit an sich be¬ kannten Verbindungstechniken zu verbinden. Eine besonders be¬ vorzugte Verbindung nach Anspruch 15 besteht darin, daß die Verbindung der Längsteile als schuhfδrmige Anlageverbindung mit Schrägflächen ausgeführt ist, die dann durch Schweißen oder Kleben gesichert ist. Wenn die mehrteilige Mittelsäule bereits vor dem Einbringen in den vorgesehenen Karosserieraum montiert wird, sind auch Steckverbindungen möglich.

Besonders vorteilhaft ist es, das untere Längsteil als stabi¬ les Gußteil auszuführen, da dieser Bereich bei einem Seiten¬ crash besonders gefährdet ist und Freiräume für Anbauteile, insbesondere für Scharniere und Schließbolzen, einfach in dem Gußteil eingeformt werden können.

Ein Längsteil kann nach Anspruch 17 auch als Mehrkammerstrang¬ profil ausgeführt sein mit nebeneinanderliegenden und/oder übereinanderliegenden Profilkammern, die zur Herstellung eines konischen Verlaufs und/oder zur Herstellung von Aus¬ schnitten und Freiräumen je nach den erforderlichen Gegeben¬ heiten beschnitten werden.

Anhand der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der Erfin¬ dung mit weiteren Einzelheiten Merkmalen und Vorteilen näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 ein Mehrkammerstrangprofil für eine Mittelsäule nach der Herstellung und nach einer Biegung,

Fig. 2 das Mehrkammerstrangprofil nach Fig. 1 nach einem Be¬ schnitt von Profilkammern zur Herstellung eines koni¬ schen Verlaufs mit Ausschnitten,

Fig. 3 ein durchgehendes Strangprofil für eine Mittelsäule mit einem seitlichen Beschnitt einer Basisprofilwand für einen durchgehenden Türdichtungsflansch,

Fig. 4 eine fertige Mittelsäule, bestehend aus dem Strangpro¬ fil nach Fig. 3 mit einem aufgesetzten Zusatzteil als Blechteil,

Fig. 5 ein Strangprofil für eine Mittelsäule mit einer seit¬ lich beschnittenen Basisprofilwand für einen Türdich¬ tungsflansch und ein Zusatzteil als Gußteil mit einge¬ formten Freiräumen,

Fig. 6 eine komplett montierte Mittelsäule, bestehend aus dem Strangprofil und dem Gußteil nach Fig. 5,

Fig. 7 zwei Längsteile als Gußteile für eine Mittelsäule vor der Verbindung und

Fig. 8 eine komplett montierte Mittelsäule, bestehend aus den beiden Gußteilen nach Fig. 7.

In Fig. 1 ist ein Mehrkammerstrangprofil 1 für eine Mittelsäu¬ le an einer Karosserie eines Personenkraftwagens dargestellt. Das Mehrkammerstrangprofil 1 besteht aus einer Basisprofil-

wand 2 (Materialstärken sind der Übersichtlichkeit halber nicht eingezeichnet), drei nebeneinanderliegenden Profilkam¬ mern über der Basisprofilwand 2 und weiteren drei Prόfilkam- mern 6, 7, 8, die über den Profilkammern 3, 4, 5 angeordnet sind und von diesen durch Stege getrennt sind. Die Basispro¬ filwand 2 steht als einwandiges Seitenteil 9 mit relativ gro¬ ßer Breite seitlich über den Bereich der Profilkammern vor.

Das Mehrkammerstrangprofil 1 nach Fig. 1 ist nach der Herstel¬ lung bereits dem Verlauf der Fahrzeugkarosserie angepaßt in einer geeigneten Vorrichtung gebogen.

Zur Herstellung eines konischen Verlaufs einer Mittelsäule mit einem größeren Querschnitt im unteren Bereich des Schwel¬ lers und einem geringeren Querschnitt im Bereich des Dachrah¬ mens werden die Profilkammern 3 bis 8 abgestuft beschnitten, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Die Profilkammer 5 bleibt dabei über die ganze Länge erhalten, während beispielsweise die Profilkammern 3 und 6 in einem unteren Bereich bereits in ihrer Höhe beschnitten sind. Durch geeigneten Beschnitt der Kammern 4 und 7 ist im Bereich 10 ein Freiraum zur Aufnahme eines Schließbolzens geschaffen.

Das Seitenteil 9 der Basisprofilwand 2 ist ebenfalls mit einem konischen Verlauf über seine ganze Länge beschnitten, wodurch ein durchgehender Türdichtungsflansch als Anlageflä¬ che über die gesamte Länge geschaffen ist.

Die in Fig. 2 gezeigten, abgestuften Schnitte können auch mit schrägen, dem konischen Verlauf folgenden Schnittflächen, aus¬ geführt sein. Zudem sind zumindest die Beschnittbereiche mit einem (nicht dargestellten) Abdeckteil zu verkleiden.

In Fig. 3 ist ein Strangprofil 11 für eine Mittelsäule darge¬ stellt mit einer durchgehenden Profilkammer 12, die eine Basisprofilwand 13 enthält. Dieses Basisprofilwand 13 steht mit einem Seitenteil 14 mit relativ großer Breite zur Seite hin vor.

In dem in Fig. 3 dargestellten Bearbeitungszustand ist das Strangprofil 11 bereits entsprechend der Karosseriekontur ge¬ bogen und das Seitenteil 14 bereits konisch beschnitten, wo¬ durch ein geeigneter Türdichtungsflansch als Anlagefläche über die gesamte Länge ausgeführt ist.

In Fig. 4 ist eine komplett montierte Mittelsäule 15 darge¬ stellt, wobei auf das Strangprofil nach Fig. 3 von außen her ein Zusatzteil aufgebracht ist. Dieses Zusatzteil ist ein tiefgezogenes Blechteil 16, das als Fußteil konisch nach oben etwa bis zur mittleren Höhe der Mittelsäule verläuft.

Das Blechteil 16 ist mit dem Strangprofil 11 fest verbunden, so daß sich dadurch eine Versteifung des unteren Bereichs der Mittelsäule 15 ergibt. Zudem sind in das Blechteil notwendige Freiräume, z.B. ein Freiraum 17 für einen Schließbolzen, ein¬ geformt.

Die Ausführungsform nach den Fig. 5 und 6 entspricht weitge¬ hend der Ausführungsform nach den Fig. 3 und 4, so daß die entsprechenden Bezugszeichen verwendet werden.

Auch in Fig. 5 ist ein Strangprofil 11 gezeigt mit einer Pro¬ filkammer 12 und einer Basisprofilwand 13 mit einem konisch beschnittenen Seitenteil 14. Auch hier ist ein Zusatzteil als Fußteil vorgesehen, jedoch als Leichtmetall-Gußteil 18.

In Fig. 6 ist eine fertig montierte Mittelsäule 15 gezeigt, wobei das Gußteil 18 im unteren Bereich auf das Strangprofil 11 aufgesetzt und mit diesem fest verbunden ist. Durch das stabile Gußteil 18 wird der untere Bereich der Mittelsäule, der bei einem Seitencrash besonders gefährdet ist, in seiner Festigkeit stark erhöht. Auch im Gußteil 18 können erforder¬ liche Freiräume, wie beispielsweise der Freiraum 17 für einen Schließbolzen, eingeformt werden.

In Fig. 7 sind ein unteres Längsteil 19 und ein oberes Längs¬ teil 20 für eine Mittelsäule 21 dargestellt. Beide Längsteile

19 und 20 weisen etwa die halbe Höhe der Mittelsäule 21 auf und sind in der gezeigten Ausführung als Gußteile herge¬ stellt. Es wäre jedoch möglich, eines. oder beide Längsteile 19, 20 als Strangprofile, ggfs. als beschnittene Strangprofi¬ le, herzustellen, die bei unterschiedlichem Profilquerschnitt miteinander zu einer Mittelsäule 21 verbunden sind.

Der untere Längsteil 19 hat einen insgesamt konischen Verlauf mit eingeformten Freiräumen, insbesondere einem Freiraum 22 für einen Schließbolzen. Am oberen Ende liegt eine schräg ver¬ laufende Anlagefläche 23 und am unteren Ende eine Auflageplat¬ te 24 zur Befestigung an einem Schweller.

Der obere Längsteil 20 hat einen ebenfalls konischen Verlauf geringeren Querschnitts mit einer der Anlagefläche 23 entspre¬ chenden Anlagefläche 25 am unteren Ende und einem Anschlu߬ teil 26 zur Befestigung an einem Dachrahmen am oberen Ende.

In Fig. 8 ist die fertig montierte Mittelsäule 21 darge¬ stellt, bei der das untere Längsteil 19 und das obere Längs¬ teil 20 an der schuhförmigen Anlageverbindung angefügt sind. Diese Anlageverbindung ist durch Schweißen oder Kleben ge¬ sichert.