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Die Erfindung betrifft einen Cockpitquerträger für ein Kraftfahrzeug mit einem fahrerseitig angeordneten Metallprofil und mindestens einem ersten Flachteil und einem zweiten Flachteil, wobei die Flachteile in dem Metallprofil zumindest teilweise als Querschnittswandelemente integriert sind. Daneben betrifft die Erfindung eine Cockpitstruktur mit diesem Cockpitquerträger und ein Verfahren zur Herstellung des Cockpitquerträgers.
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Im Automobilbau werden als Instrumententafelträger in der Regel Querträger, auch Cockpitquerträger genannt, eingesetzt. Ein Cockpitquerträger kann ein fahrerseitig angeordnetes Metallprofil, insbesondere ein Hohlprofil, aufweisen und in einer Cockpitstruktur angeordnet sein oder diese bilden, wobei die Cockpitstruktur zwischen den beiden A-Säulen durch geeignete Verbindungsmittel angeordnet sein kann. So kann hierbei der Cockpitquerträger horizontal verlaufen und ein fahrerseitiges Metallprofil aufweisen. Als zusätzliche Befestigungsanordnung kann die Cockpitstruktur mittig zwischen Fahrer- und Beifahrerbereich eine Vertikalstrebe aufweisen, die mit dem Bodenbereich oder Tunnelbereich und dem Querträger verbunden ist. Auch ist es aus dem Stand der Technik bekannt, dass die beifahrerseitige Anbindung an die A-Säule durch eine einzige Querstrebe ersetzt werden kann.
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Bei einem Cockpitquerträger werden insbesondere hohe Anforderungen an den Anbindungsbereich der Lenksäule gestellt, da in diesem Bereich die höchsten Belastungen am Cockpitquerträger auftreten.
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Um diesen Belastungen gerecht zu werden, ist es aus dem Stand der Technik bekannt, in dem Cockpitquerträger bzw. dem Metallprofil des Cockpitquerträgers zwei Hülsen in zueinander im Wesentlichen parallelen Querschnittsflächen zu integrieren. Hierbei erstreckt sich deren Mittelachse im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung. Mit anderen Worten können die Hülsen in einer horizontalen Ebene angeordnet sein, wobei die Mittelachsen jeweils in einer Querschnittsebene des Cockpitquerträgers liegen.
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Die Lenksäule kann bei einer derartigen Konstruktion mittels durch die Hülsen durchgeführter Schrauben an dem Querträger befestigt werden (
DE 10 2006 033 606 B4 ). Es ist jedoch dann erforderlich, die Wände des Hohlprofils des Cockpitquerträgers mit einer ausreichenden Dicke auszuführen, um zumindest eine ausreichende Steifigkeit des Querträgers zu erzielen. Neben der geringen Steifigkeit einer derartigen Tragstruktur und dem erhöhten Materialeinsatz bei größeren Wanddicken, können unerwünschte Eigenschwingungen auftreten, die den Fahrkomfort aufgrund der am Lenkrad zu spürenden Vibration reduzieren.
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Eine alternative Lenksäulenanbindung offenbart die
DE 103 29 897 A1 . Hierbei ist zur Anbindung ein aus Guss hergestellter Lagerbock vorgesehen. Zur Verstärkung des Querträgers sind im Bereich des Lagerbocks als Schottplatten zwei parallele Wandplatten bzw. Querschnittswandflächen vorgesehen. Aus dem zusätzlich erforderlichen Lagerbock aus Guss zur Anbindung der Lenksäule ergibt sich jedoch neben dem Erfordernis eines zusätzlichen Bauteils ein nicht optimaler Kraftfluss zwischen der Lenksäule und dem Cockpitquerträger. Insbesondere führt dies zu einer ungewünschten Erhöhung der Eigenschwingungen. Diese Eigenschwingungen haben unmittelbar Auswirkungen auf den Betrieb eines Fahrzeugs und sind insbesondere für einen Kraftfahrzeugführer als Vibrationen am Lenkrad wahrnehmbar.
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Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Cockpitquerträger für ein Kraftfahrzeug zur Verfügung zu stellen, welcher neben einer erhöhten Steifigkeit keine zusätzlichen Bauteile erfordert.
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Die oben aufgezeigte Aufgabe wird gemäß einer ersten Lehre der vorliegenden Erfindung bei einem gattungsgemäßen Cockpitquerträger dadurch gelöst, dass jedes der zwei Flachteile mindestens ein zur Anbindung einer Lenksäule vorgesehenes Anbindungselement aufweist.
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Im Gegensatz zu bekannten Cockpitquerträgern kann erfindungsgemäß auf die Anbringung eines zusätzlichen Bauteils, wie einem Lagerbock, verzichtet werden, da die Flachteile zumindest jeweils ein Anbindungselement umfassen. Mit anderen Worten kann das Anbindungselement in dem Flachteil integriert sein oder an dem Flachteil, beispielsweise seitlich oder unterhalb des Flachteils, angeordnet sein. Durch die erfindungsgemäße Bauteilreduktion lassen sich gleichzeitig die Produktionskosten deutlich senken. Das fahrerseitig angeordnete Metallprofil kann üblicherweise geschlossen ausgebildet sein, jedoch sind prinzipiell auch andere Ausgestaltungen möglich.
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In einer ersten erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann das Anbindungselement in der Ebene des jeweiligen Flachteils, also einem im Wesentlichen ebenen Bauteil, liegen. Die Anbindungselemente können sowohl innerhalb des Metallsprofils bzw. des Cockpitquerträgers als auch außerhalb des Cockpitquerträgers vorgesehen sein. Die Anbindungspunkte können sich zur Aufnahme einer Lenksäule in der Ebene der Ausrichtung der Flachteile bzw. der Querschnittswandelemente befinden. Durch eine derartige Ausrichtung kann der Kraftfluss zwischen der Lenksäule und der Tragstruktur, also dem Cockpitquerträger, optimiert werden. Eine Verringerung der Eigenschwingungen ist die Folge mit einer entsprechenden Reduktion an Vibrationen am Lenkrad und einem erhöhten Fahrkomfort.
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Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann das Anbindungselement ein hülsenförmiges Element sein, wobei vorzugsweise die Mittelachse des hülsenförmigen Elements in der Ebene des Flachteils liegt. Die Mittelachse kann insbesondere in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs verlaufen. Hat das Flachteil den gleichen Querschnitt wie das Metallprofil des Cockpitquerträgers können die Flachteile auch Schottelemente im Cockpitquerträger bilden. Während ein Schottelement eine geschlossene Trennwand darstellt und mit dem gesamten Umfang der inneren Kontur des Metallprofils verbunden ist, ist es bei einem Querschnittswandelement nicht erforderlich, dass es sich um eine vollkommen geschlossene Trennwand handelt, die mit gesamten Umfang der inneren Kontur des Metallprofils verbunden ist. Das Flachteil ist in diesem Fall vorzugsweise von außen nicht sichtbar. Die Hülsen dienen zur Aufnahme von Befestigungsmitteln, wie Schrauben und dergleichen, mit denen eine Lenksäule in einfacher Weise an dem Cockpitquerträger angeordnet werden kann. Vorzugsweise können die Hülsen in dem jeweiligen Flachteil integriert sein. Durch die Integration der Hülsen in die Flachteile kann neben einer verbesserten lokalen Steifigkeit des Cockpitquerträgers ein optimierter Kraftfluss erreicht werden. Darüber hinaus kann eine Bauteilreduktion erzielt werden, da separate Schottbleche entfallen können.
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In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung können die Flachteile durch ein senkrecht zu der jeweiligen Ebene der Flachteile angeordnetes Kopplungselement miteinander verbindbar sein. Insbesondere kann hierdurch die Lage der Flachteile in einfacher Weise fixiert werden.
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Alternativ können die Flachteile von Außen zumindest teilweise sichtbar sein, um beispielsweise die Lenksäule an die außerhalb des Metallprofils des Cockpitquerträgers liegenden Bereiche der Flachteile anzubringen. Bevorzugt können die Flachteile gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung jeweils ein innerhalb des Metallprofils des Cockpitquerträgers angeordnetes Querschnittswandelement, vorzugsweise ein Schottelement, und ein sich außerhalb des Metallprofils des Cockpitquerträgers erstreckendes Anschlusselement aufweisen. Ist das Flachteil, welches bevorzugt einstückig gebildet sein kann, als Schottelement ausgebildet entspricht dessen Querschnitt zumindest der Innenkontur des Metallprofils des Cockpitquerträgers, sodass eine Erhöhung der Versteifung des Cockpitquerträgers bewirkt wird und der Hohlraum des Metallprofils abgeschlossen wird. Der dann außerhalb des Cockpitquerträgers gelegene restliche Bereich des Flachteils kann bevorzugt als Anschlusselement verwendet werden, an dem die Lenksäule in einfacher Weise befestigt werden kann. Auch bei dieser Alternative liegen die Anbindungspunkte in einer Ebene mit den Schottelementen, so dass ein optimaler Kraftfluss zwischen Lenksäule und Cockpitquerträger erreicht werden kann.
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Für eine Anbindung der Lenksäule an den Cockpitquerträger kann das Anschlusselement prinzipiell ein beliebig gestaltetes Anbindungselement aufweisen. Es hat sich jedoch gezeigt, dass die Lenksäule besonders einfach angebracht werden kann, wenn die Anschlusselemente der Flachteile eine Lenksäulenkonsole bilden. Es versteht sich, dass zwei oder mehr Anbindungselemente an einem Flachteil vorgesehen sein können.
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Darüber hinaus kann eine besonders hohe Steifigkeit erreicht werden, wenn die Flachteile im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind. An dieser Stelle sei angemerkt, dass auch drei oder mehr Flachteile vorgesehen sein können.
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Um die Festigkeiten zu gewährleisten können die Flachteile vorzugsweise aus Stahl oder einer Stahllegierung bestehen und insbesondere als Tailored Blanks ausgebildet sein. Tailored Blanks bestehen aus mindestens zwei unterschiedlichen Materialgüten und/oder Materialdicken zur Erzielung spezifischer an die Belastung angepasster Eigenschaften bei minimalem Gewicht.
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Gemäß einer zweiten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgezeigte Aufgabe bei einer Cockpitstruktur eines Kraftfahrzeuges, welche im Bereich zwischen den A-Säulen der Karosserie eines Kraftfahrzeuges vorgesehen ist, mit einem zuvor beschriebenen Cockpitquerträger gelöst.
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Bei der Cockpitstruktur kann in einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung ein fahrerseitig angeordnetes Metallprofil des Cockpitquerträgers ein erstes über ein Verbindungsmittel mit der ersten A-Säule des Kraftfahrzeugs insbesondere unmittelbar verbindbares Ende und ein zweites Ende aufweisen, welches über ein, in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs gesehenen, im Wesentlichen vertikales Abstützelement mit dem Bodenbereich oder Tunnelbereich des Kraftfahrzeugs verbindbar ist. Über das Verbindungsmittel, beispielsweise eine geeignete Konsole, kann das erste Ende des Metallprofils kraft-, form- und/oder stoffschlüssig mit der A-Säule verbunden werden. Darüber hinaus kann das zweite Ende des Metallprofils kraft-, form- und/oder stoffschlüssig mit einem vorzugsweise aus einem Metall hergestellten Abstützelement, welches ein geschlossenes Hohlprofil mit variablem Querschnitt aufweisen kann, verbunden sein.
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Um die Sicherheit im Kraftfahrzeug ohne eine deutliche Gewichtszunahme zu erhöhen, kann das zweite Ende des Metallprofils über ein horizontal verlaufenes Verbindungselement mit der gegenüber der ersten A-Säule liegenden zweiten A-Säule des Kraftfahrzeugs verbindbar sein. Auch die Anbindung an die zweite A-Säule des Kraftfahrzeugs kann kraft-, form- und/oder stoffschlüssig erfolgen.
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Prinzipiell kann das Verbindungselement in beliebiger Weise mit dem zweiten Ende kraft-, form- und/oder stoffschlüssig verbunden werden. Es ist jedoch erkannt worden, dass ein einfaches Verbinden der vorliegenden erfindungsgemäßen modularen Struktur mit einer gleichzeitig verbesserten Seitencrash-Resistenz erreicht werden kann, wenn das Verbindungselement einen Adapter zum Verbinden des Verbindungselements mit dem zweiten Ende des Metallprofils aufweist.
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Als besonders geeignet hat sich dabei ein konusförmig ausgebildeter Adapter gezeigt. Insbesondere kann der Adapter als Gleichteil für verschiedenste Fahrzeugkonzepte konzipiert sein. Es versteht sich jedoch, dass gemäß anderen Varianten der vorliegenden Erfindung der Adapter auch eine andere Form aufweisen kann.
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Wie bereits beschrieben wurde, kann das Abstützelement ein geschlossenes Hohlprofil aufweisen. In einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann das Abstützelement als eine rohrförmige Strebe ausgebildet sein. Die Verwendung einer derartigen Vertikalstrebe bringt unter anderem den Vorteil einer höheren Modularität mit sich, da beispielsweise durch eine Anpassung der Vertikalstrebe an einen anderen Fahrzeugtyp dennoch das gleiche Metallprofil im Cockpitquerträger eingesetzt werden kann.
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Um eine besonders stabile Cockpitstruktur zu erhalten, kann das Abstützelement zwischen dem Bodenbereich oder dem Tunnelbereich und einem Stirnwandträger des Kraftfahrzeugs anordenbar sein.
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Die oben aufgezeigte Aufgabe wird gemäß einer weiteren Lehre der vorliegenden Erfindung bei einem Verfahren zum Herstellen eines zuvor beschriebenen Cockpitquerträgers für ein Kraftfahrzeug dadurch gelöst, dass ein Metallprofil für einen Cockpitquerträger bereitgestellt wird, ein erstes Flachteil und ein zweites Flachteil in das Metallprofil eingesetzt werden, die Flachteile mit dem Metallprofil zumindest teilweise kraft-, form- und/oder stoffschlüssig verbunden werden und eine Lenksäule oder eine Lenksäulenkonsole mit mindestens einem der Anbindungselemente des jeweiligen Flachteils verbunden wird.
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Das Metallprofil des Cockpitquerträgers kann einteilig oder auch mehrteilig bereit gestellt werden, wobei im letzteren Fall in einem weiteren Arbeitsschritt die entsprechenden Teile gefügt werden. Insbesondere kann durch das erfindungsgemäße Verfahren ein Cockpitquerträger mit einer integrierten Lenksäulenaufnahme in einfacher Weise hergestellt werden, wobei der so hergestellte Cockpitquerträger eine zumindest lokal hohe Steifigkeit im Bereich der Lenksäulenanbindung aufweist.
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Eine besonders einfache Herstellung des erfindungsgemäßen Cockpitquerträgers kann erzielt werden, wenn das bereitgestellte Metallprofil des Cockpitquerträgers ein geschlossenes Hohlprofil mit zu den Flachteilen korrespondierenden Öffnungen aufweist. Dann können die Flachteile, insbesondere auch als Schottelemente, in die in dem Metallprofil vorgesehenen Öffnungen, die insbesondere als Schlitze an mindestens einer Seitenwand des Cockpitquerträgers vorhanden sind, bevorzugt an gegenüberliegenden Seitenwänden, eingeschoben werden. In einem weiteren Arbeitsschritt können die Flachteile zumindest lokal, bevorzugt im Bereich der Schlitze kraft-, form- und/oder stoffschlüssig mit dem Metallprofil des Cockpitquerträgers verbunden werden. Beispielsweise können die Flachteile mit dem Cockpitquerträger verschweißt werden. Das Metallprofil weist in diesem Fall vorteilhafterweise keine Flansche auf, sodass das Gewicht des Metallprofils optimiert wird.
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Alternativ kann das Metallprofil des Cockpitquerträgers auch durch zwei Halbschalen bereitgestellt werden. In diesem Fall können gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung die Flachteile in eine erste bereitgestellte Halbschale des Metallprofils eingesetzt werden und nach dem Einsetzen der Flachteile eine zweite Halbschale des Metallprofils mit der ersten Halbschale des Metallprofils kraft-, form- und/oder stoffschlüssig verbunden werden. Beispielsweise können mit Hilfe von kleinen Flanschen die Halbschalen in einfacher Weise aufeinander gelegt und miteinander verschweißt werden. Auch kann es möglich sein zwei Flachteile zusammen mit dem Kopplungselement in ein geschlossenes Hohlprofil einzusetzen.
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Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, den erfindungsgemäßen Cockpitquerträger, die Cockpitstruktur und das Verfahren zur Herstellung eines Cockpitquerträgers auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu wird einerseits verwiesen auf die den Patentansprüchen 1, 8 und 14 nachgeordneten Patentansprüche und andererseits auf die Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt
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1 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Flachteils gemäß der vorliegenden Erfindung,
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2a eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Cockpitstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung,
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2b eine weitere schematische Ansicht des ersten Ausführungsbeispiels einer Cockpitstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung,
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2c eine weitere schematische Ansicht des ersten Ausführungsbeispiels einer Cockpitstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung,
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3a eine schematische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Cockpitstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung,
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3b eine weitere schematische Ansicht des zweiten Ausführungsbeispiels einer Cockpitstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung,
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3c eine weitere schematische Ansicht des zweiten Ausführungsbeispiels einer Cockpitstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung,
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4 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Cockpitquerträgers gemäß der vorliegenden Erfindung,
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5a eine schematische Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels einer Cockpitstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung,
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5b eine weitere schematische Ansicht des dritten Ausführungsbeispiels einer Cockpitstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung,
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6a eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der Cockpitstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung vor dem Einfügen der Flachteile, und
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6b eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der Cockpitstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung nach dem Einfügen der Flachteile.
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1 zeigt zunächst ein beispielhaftes Flachteil 4 gemäß der vorliegenden Erfindung. Dieses Flachteil 4 ist vorzugsweise als Blech, insbesondere als Tailored Blank, ausgeführt. Dieses im Wesentlichen flächige Element 4 umfasst ein als Schottelement 6 ausgebildetes Querschnittwandelement und ein Anschlusselement 8. Der Querschnitt des Schottelements 6 entspricht dem Querschnitt eines Metallprofils eines Cockpitquerträgers, sodass der Hohlraum des Metallprofils 2 abgeschottet wird. Durch die Entsprechung der Querschnittsflächen dient das Schottelement als zusätzliche Querschnittswand im Inneren des Cockpitquerträgers, um dessen Steifigkeit zu verbessern.
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Das Anschlusselement 8 weist mindestens ein Anbindungselement 10 in Form eines Lochs auf, welches zur Anbringung einer Lenksäule dient. Mit anderen Worten ist das Anschlusselement 8 im vorliegenden Ausführungsbeispiel als eine Lenksäulenkonsole ausgebildet. Hierbei versteht es sich, dass die Gestaltung des Anschlusselements an die anzubindende Lenksäule angepasst sein kann. Erforderlich ist lediglich, dass das Flachteil 6 ein Anbindungselement 8 aufweist. Dies kann insbesondere in der Ebene des Flachteils 6 angeordnet sein, um den Kraftfluss zu optimieren.
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In 2a ist ein erstes Ausführungsbeispiels einer Cockpitstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Cockpitstruktur umfasst einen erfindungsgemäßen Cockpitquerträger mit einem Metallprofil 2, wobei das Metallprofil als ein geschlossenes Hohlprofil mit einem variablen Querschnitt gebildet ist. Durch den variablen Querschnitt kann eine verbesserte Materialausnutzung und eine entsprechende Gewichtsreduktion ermöglicht werden. Das Metallprofil 2 des Cockpitquerträgers ist verzugsweise aus Stahl oder einer Stahllegierung, hergestellt.
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Zur Anbringung einer Lenksäule an dem Cockpitquerträger sind zwei Flachteile 6 zumindest teilweise in dem Metallprofil 2 des Cockpitquerträgers integriert. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Flachteil 6 jeweils als Schottelement 6 mit einem Anschlusselement 8 ausgeführt. Das Schottelement 6 ist im Cockpitquerträger integriert, während sich das Anschlusselement 8 in der gleichen Ebene außerhalb des Cockpitquerträgers erstreckt. Durch das Schottelement 6 kann eine erhöhte Steifigkeit des Metallprofils 2 erzielt werden. Ferner kann der 2a entnommen werden, dass die Flachteile im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.
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An den beiden Anschlusselementen 8, welche die Lenksäulenkonsole bilden, ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel jeweils ein Anbindungselement 10 in Form eines Lochs 10 vorgesehen. Es versteht sich, dass bei anderen Varianten der vorliegenden Erfindung auch andere und mehrere Anbindungselemente vorgesehen sein können, so lange sich die Lenksäule an ihnen befestigen lässt. Ein weiteres Anbindungselement 10' in Form eines Langlochs 10' besitzt gegenüber anderen Anbindungselementen jedoch den Vorteil, dass das nicht dargestellte Lenkrad entlang des Langlochs 10' in der Höhe verstellt und mittels eines nicht dargestellten Hebels in der gewünschten Position eingerastet werden kann.
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Durch diese erfindungsgemäße Anbindungsmöglichkeit entfallen zusätzliche Bauelemente, wie Lagerböcke und es kann der Kraftfluss zwischen der Tragstruktur und der Lenksäule optimiert werden. Darüber hinaus können Eigenschwingungen weitestgehend reduziert werden.
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Für eine stabile Anordnung der Cockpitstruktur im Kraftfahrzeug weist das Metallprofil 2 des Cockpitquerträgers an einem ersten Ende ein erstes Verbindungsmittel 12, insbesondere eine Konsole, auf, welches mit der ersten A-Säule, vorzugsweise der A-Säule auf der Fahrerseite des Fahrzeugs, kraft-, form- und/oder stoffschlüssig verbindbar ist.
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An dem zweiten Ende des Metallprofils 2 des Cockpitquerträgers ist über ein Schließblech 16 ein Abstützelement 14 vorgesehen. Der Cockpitquerträger ist im Allgemeinen in einer im Wesentlichen horizontalen Ebene quer zur Fahrzeuglängsrichtung angeordnet. Das Abstützelement 14, welches insbesondere aus einem Metall, wie Stahl oder einer Stahllegierung, hergestellt sein kann, ist im Wesentlichen als Vertikalstrebe zwischen dem Bodenbereich oder Tunnelbereich des Fahrzeugs und dem Stirnwandträger des Kraftfahrzeugs angeordnet. Hierbei kann die Verbindung des Abstützelements 14 mit dem Bodenbereich, dem Stirnwandträger und/oder dem zweiten Ende des fahrerseitigen Metallprofils 2 des Cockpitquerträgers kraft-, form- und/oder stoffschlüssig gebildet sein.
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2b zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des ersten Ausführungsbeispiels. Deutlich sind insbesondere ein Anschlusselement 8 mit einem Langloch 10' und das Verbindungselement 12 zu erkennen.
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In der 2c ist wiederum das erste Ausführungsbeispiel vereinfacht dargestellt. Wie der 2c zu entnehmen ist, ist eine Lenksäule 18 neben den nicht dargestellten Anbindungselementen 10 zusätzlich an den Anbindungselementen 10' zur Lenkradverstellung angebracht. Wie bereits beschrieben wurde, ist der Kraftfluss zwischen der Tragstruktur und der Lenksäule 18 optimiert.
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In den 3a bis 3c ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Cockpitstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung abgebildet. Da der Aufbau des zweiten Ausführungsbeispiels dem des ersten Ausführungsbeispiels ähnelt, wird nachfolgend lediglich auf die Unterschiede eingegangen.
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Der Unterschied besteht im Wesentlichen in der Ausbildung der Flachteile 20. Während die Flachteile 4 des ersten Ausführungsbeispiels aus dem Metallprofil 2 des Cockpitquerträgers teilweise herausragen, sind die Flachteile 20 vollständig als Querschnittswandelement in dem Cockpitquerträger integriert. Die Flachteile 20 können als Schottelemente ausgebildet sein. Hierdurch wird wiederum eine hohe Steifigkeit des Cockpitquerträgers ermöglicht.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der 3a weist jede der beiden Flachteile 20 als Anbindungselement 22 ein hülsenförmiges Element 22 auf, dessen Mittelachse vorzugsweise in der Ebene des Flachteils 20 liegt und im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung verläuft. Bevorzugt ist die Hülse 22 im Flachteil 20 integriert. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel können der Kraftfluss zwischen der Tragstruktur und der Lenksäule optimiert werden.
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3b zeigt eine vergrößerte schematische Querschnittsansicht des Cockpitquerträgers des zweiten Ausführungsbeispiels. Zu erkennen ist hierbei das als Querschnittswandelement gebildete Flachteil 20 und die hülsenförmigen Elemente 22.
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In 3c ist nun wiederum eine schematische Ansicht der Cockpitstruktur des zweiten Ausführungsbeispiels mit einer angebrachten Lenksäule 18 dargestellt. Hierbei kann die Lenksäule 18 an den Anbindungselementen 22 vorzugsweise mittels Schrauben (nicht dargestellt) angebunden sein. Es versteht sich auch hier, dass andere geeignete Befestigungsmittel ebenso verwendet werden können.
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Des Weiteren ist in 4 ein Ausführungsbeispiel des Cockpitquerträgers gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Hierbei kann ein Kopplungselement 24 in Form eines Steges zwischen den Flachteilen 20, also den Schottelementen, angeordnet sein. Dieses vorzugsweise stoffschlüssig mit den Schottelementen verbindbare und parallel zur oberen bzw. unteren Wandseite des Cockpitquerträgers angebrachte Kopplungselement 24 kann die Steifigkeit des Metallprofils 2 des Cockpitquerträgers und entsprechend den Kraftfluss zwischen der Lenksäule und dem Cockpitquerträger weiter verbessern. Weiterhin sei an dieser Stelle angemerkt, dass die Hülsen 22 vorzugsweise aus einem Blech geformt sein können und mit den Schottelementen 20 durch Längsschweißen entlang der Hülsen 22 verbunden werden können.
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Bevorzugt wird das Flachteil 20 aus einem ebenen Blech an zwei Stellen, die die spätere integrierte Hülse 22 bereitstellen, geprägt und entlang einer Biegelinie derart umgeformt, dass die beiden geprägten Bereiche die integrierte Hülse 22 bilden. Das umgeformte Flachteil wird beispielsweise unterhalb und oberhalb des Hülsenbereichs gefügt. Denkbar ist auch zwei einzelne Blechteile mit einer einzigen Prägung zu versehen und derart aufeinander zu legen und zu fügen, dass ebenfalls ein Flachteil 20 mit integrierter Hülse 22 bereitgestellt wird.
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Zur Erzeugung zweier Flachteile 20 mit integrierter Hülse 22 und Kopplungselement 24 ist es denkbar, einen Blechzuschnitt derart umzuformen, so dass ein Element, wie in 4 dargestellt, erzeugt wird.
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Es versteht sich, dass ein derartiges Kopplungselement auch bei anderen Ausführungsformen der Flachteile, wie sie beispielsweise in den 1 bis 2c dargestellt ist, eingesetzt werden kann.
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In den 5a und 5b ist ein drittes Ausführungsbeispiel einer Cockpitstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung abgebildet. Auch an dieser Stelle werden zur Vermeidung von Wiederholungen nur die Unterschiede zu den vorherigen Ausführungsbeispielen erläutert.
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Der erfindungsgemäße Cockpitquerträger, der im vorliegenden Beispiel Flachteile mit hülsenförmigen Anbindungselementen aufweist (nicht im Detail dargestellt), ist an dem zweiten Ende des Metallprofils 2 mit einem rohrförmigen, im Wesentlichen vertikalen Abstützelement 14 kraft-, form- und/oder stoffschlüssig verbindbar. Insbesondere kann die Verbindungsstelle zwischen dem fahrerseitig angeordneten Metallprofil 2 und dem Abstützelement 14 als Knotenblech 32 gestaltet sein. Das Abstützelement 14 weist vorzugsweise ein geschlossenes Profil auf.
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Darüber hinaus ist ein Verbindungselement 26 in Form eines bevorzugt aus Metall hergestellten Rohres mit einem insbesondere konusförmigen Adapter 28 und einem zweiten Verbindungsmittel 30 dargestellt. Bei dem zweiten Verbindungsmittel 30 kann es sich insbesondere um eine zweite A-Säulen Konsole handeln.
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Die innere Form des Adapters 28 korrespondiert insbesondere zu der Außenform im Bereich des zweiten Endes des Metallprofils 2 des Cockpitquerträgers, also mit dem Knotenblech 32. Im verbauten Zustand, wie er in 5b schematisch dargestellt ist, kann der Adapter 28 kraft-, form- und/oder stoffschlüssig mit dem zweiten Ende des Metallprofils 2 des Cockpitquerträgers verbunden werden. Darüber hinaus kann das Verbindungselement 26 über das zweite Verbindungsmittel 30 mit der zweiten A-Säule des Kraftfahrzeugs kraft-, form- und/oder stoffschlüssig verbunden werden.
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Neben der mit der modularen Bauweise einhergehenden Flexibilität wird durch das Verbindungselement eine erhöhte Stabilität der Cockpitstruktur erzielt. Insbesondere kann der Adapter die Seitencrash-Resistenz einer modularen Tragstruktur verbessern. Zudem kann der Adapter als Gleichteil für verschiedene Fahrzeugsegmente konzipiert sein, sodass insbesondere wirtschaftlich Vorteile erzielbar sind.
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Schließlich soll anhand der 6a und 6b ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens erläutert werden.
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In 6a wird zunächst in einem ersten Schritt ein als Hohlprofil mit variablem Querschnitt gebildetes Metallprofil 2 des Cockpitquerträgers bereitgestellt. Dieses Metallprofil 2 kann zumindest zwei, vorzugsweise vier schlitzförmige Öffnungen 34 auf der Ober- und Unterseite aufweisen, wobei sich bevorzugt jeweils zwei Schlitze 34 gegenüber liegen. Die Schlitze 34 können unterschiedlich groß ausgestaltet sein und unterschiedliche Ausführungsformen aufweisen.
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Weiterhin können zwei Flachteile 4 mit jeweils einem Schottelement 6 und einem Anschlusselement 8 bereitgestellt werden.
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In einem nächsten Schritt werden die Schottelemente 6 in die korrespondierenden schlitzförmigen Öffnungen 34 eingeführt, insbesondere eingeschoben. Im Anschluss daran können die Schottelemente 6 vorzugsweise stoffschlüssig beispielsweise durch Metall-Aktiv-Gas-Schweißen (MAG-Schweißen) zumindest lokal an den schlitzförmigen Öffnungen 34 der Unter- und Oberseite mit dem Cockpitquerträger verbunden werden, wie es in 6b dargestellt ist.
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Beispielsweise können die Schlitze 34 (hier nicht dargestellt) auf der Oberseite der Cockpitquerträger eine von innen und außen des Hohlprofils verjüngende Öffnung aufweisen, wodurch eine leichte Handhabung und vereinfachte Führung möglich ist.
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In einem nachfolgenden Schritt kann nun die Lenksäule an die entsprechenden Anbindungselemente 10, 10' angebracht werden.
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Bei anderen Varianten der vorliegenden Erfindung können die Flachteile zunächst innenseitig in einer ersten Halbschale des Metallprofils des Cockpitquerträgers eingesetzt und beispielsweise eingeschweißt werden. Hierbei kann diese erste Halbschale zwei kreisförmige Ausnehmungen in den Seitenwänden entsprechend der in den Schottelementen integrierten Hülsen aufweisen, um ein späteres Durchführen von Schrauben zur Befestigung der Lenksäule zu ermöglichen. Dann kann in einem weiteren Schritt die zweite Halbschale des Hohlprofils auf die untere Halbschale aufgesetzt und vorzugsweise mit ihr verschweißt werden. Insbesondere durch kleine Flansche an der Längsnaht der Halbschalen lässt sich in einfacher Weise eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den Halbschalen herstellen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006033606 B4 [0005]
- DE 10329897 A1 [0006]