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Die Erfindung betrifft einen Cockpitquerträger nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Cockpitquerträgers nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 7.
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Ein solcher Cockpitquerträger ist beispielsweise aus der
DE 10 2006 005 023 A1 bekannt. Der dort beschriebene Cockpitquerträger weist einen Aufnahmebereich zur Aufnahme von Bauteilen auf, der als Blechschalenprofil ausgebildet ist. Mit diesem ist ein Rohr verbunden, das den Cockpitquerträger in Querrichtung verlängert. Solche Cockpitquerträger besitzen eine Vielzahl von Einzelteilen, die mit dem Profil verschweißt sind. Durch das Schweißen wird eine große Wärmemenge in den Cockpitquerträger eingebracht, was zu Verzügen und einem hohen nachträglichen Richtaufwand führt. Auch einteilige Cockpitquerträger aus einem einzelnen Profilbauteil, an welches eine Vielzahl von Konsolen oder dergleichen angeschweißt ist, sind bekannt. Auch diese Cockpitquerträger leiden unter den genannten Nachteilen und sind daher teuer und aufwändig in der Herstellung.
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Die Patentanmeldung
DE 102008050313 A1 betrifft ein modulares Trägerbauteil für ein Kraftfahrzeug, mit einem Trägermodul und mindestens einem mit dem Trägermodul verbundenen Anbaumodul, welche zumindest abschnittsweise als Hohlprofile ausgestaltet und in einem Überlappungsbereich ineinandergesteckt sind. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass im Überlappungsbereich ein Wandbereich des einen Moduls durch einen Innenhochdruckprozess reibschlüssig mit dem anderen Modul verbunden ist.
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Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Cockpitquerträger sowie ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche die genannten Nachteile überwinden. Insbesondere sollen bei der Herstellung des Cockpitquerträgers Verzüge aufgrund hohen Wärmeeintrags reduziert werden und die Herstellung verbilligt werden.
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Diese Aufgabe wird durch einen Cockpitquerträger mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zum Herstellen eines Cockpitquerträgers mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gelöst.
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Ein solcher Cockpitquerträger für einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen, umfasst einen fahrerseitigen Teilträger und einen beifahrerseitigen Teilträger, welche jeweils wenigstens ein Metalltragelement umfassen. Jeder Teilträger weist wenigstens einen Anwendungsbereich zum Anbinden einer Rohbaukomponente eines Verkleidungsteils, eines Funktionsbauteils oder dergleichen auf. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Metalltragelemente der beiden Teilträger in unterschiedlichen Bauweisen ausgebildet sind. Der fahrerseitige Teilträger und der beifahrerseitige Teilträger können so jeweils separat in ihrer Funktion und in ihrem Gewicht optimiert werden. Durch die Wahl der geeigneten Bauweise kann die Zahl von später zu schweißenden Anbindungskonsolen und dergleichen reduziert werden. Die reduzierte Anzahl von Schweißnähten führt zu geringerem Verzug bei der Herstellung des Cockpitquerträgers, so dass ein geringerer Richtaufwand nach dem Fertigen des Querträgers notwendig ist. Erfindungsgemäße Cockpitquerträger sind somit kostengünstiger in der Herstellung und weist eine höhere Maßhaltigkeit auf. Aufgrund der Reduzierung der Anzahl notwendiger Schweißnähte können bei der Herstellung weniger Schweißanlagen verwendet werden, so dass auch die Anlagenkosten gesenkt werden.
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Vorzugsweise umfasst der fahrerseitige Teilträger ein geschweißtes Blechbauteil und der beifahrerseitige Teilträger ein innenhochdruckumgeformtes Profilbauteil. Auf der Beifahrerseite können daher diverse Einzelteile, wie beispielsweise Halter für Heizung, Kabelclipse und Airbags sowie Anbindungskonsolen zum Anbinden des Cockpitquerträgers an den Rohbau entfallen, da diese Teile durch das Innenhochdruckumformen unmittelbar an den Cockpitquerträger angeformt, bzw. durch einen kombinierten Innenhochdruckform-Spritzgussprozess an diesen angespritzt werden können. Im beifahrerseitigen Bereich sind daher keine Schweißnähte notwendig, was die Herstellung besonders maßhaltiger und stabiler Cockpitquerträger ermöglicht. Auf der Fahrerseite, die üblicherweise Anbindungsfunktionen an die Stirnwand, den Tunnel, die A-Säule und die Lenkung zur Verfügung stellt, wird durch das geschweißte Blechbauteil eine besonders hohe Stabilität erreicht, so dass externe Kräfte besonders gut in den Querträger eingeleitet werden können.
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Der fahrerseitige Teilträger und der beifahrerseitige Teilträger können durch Schweißen verbunden werden. Alternativ ist es möglich, die Verbindung der Teilträger auch durch eine Klemm- und/oder Steckverbindung zu realisieren, die gegebenenfalls durch eine Schraubverbindung verstärkt werden kann. Diese spart weitere Schweißnähte ein.
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Der wenigstens eine Anbindungsbereich des beifahrerseitigen Teilträger ist bevorzugt als Konsole aus Kunststoff zum Anbinden eines Airbag-Moduls einer Heizung, eines Kabelhalters, eines Rohbauteils oder dergleichen ausgebildet, welche an das Profilbauteil angespritzt ist. Dies kann besonders zweckmäßigerweise in einem kombinierten Innenhochdruckumform-Spritzgusswerkzeug realisiert werden, so dass zur Herstellung des Cockpitquerträgers besonders wenige Verfahrensschritte notwendig sind.
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Der wenigstens eine Anbindungsbereich des fahrerseitigen Teilträgers ist vorzugsweise als Blechkonsole zum Anbinden einer A-Säule, einer Stirnwand, eines Tunnels, einer Cockpitverkleidung oder dergleichen ausgebildet, welche mit dem Grundkörper des Teilträgers verschweißt ist. Durch die genannten Kraftwagenbauteile werden besonders hohe Kräfte in den Cockpitquerträger eingeleitet, so dass durch die Verwendung angeschweißter Blechkonsolen eine besonders gute Krafteinleitung und damit ein besonders stabiler und widerstandfähiger Cockpitquerträger erhalten wird.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Herstellen eines Cockpitquerträger für einen Kraftwagen, insbesondere für einen Personenkraftwagen. Hierbei wird zunächst ein fahrerseitiger Teilträger mit wenigstens einem Metalltragelement in Form eines geschweißten Blechbauteils bereitgestellt. Ferner wird ein beifahrerseitiger Teilträger mit wenigstens einem Metalltragelement durch Innenhochdruckumformen eines Profilbauteils bereitgestellt. Fahrerseitiger und beifahrerseitiger Teilträger werden in einem abschließenden Verfahrensschritt verbunden.
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Wie bereits anhand des erfindungsgemäßen Cockpitquerträgers geschildert, kann durch die Trennung des Cockpitquerträgers in einen fahrerseitigen und beifahrerseitigen Teilträger eine separate Optimierung der beiden Teilträger erreicht werden. Insbesondere durch das Innenhochdruckumformen des beifahrerseitigen Teilträgers ist es möglich, Anbindungselemente, wie beispielsweise Konsolen direkt an dem beifahrerseitigen Teilträger anzuformen. Auf zusätzliche Schweißvorgänge kann daher verzichtet werden. Die reduzierte Anzahl von Schweißnähten reduziert die Verzüge aufgrund von schweißbedingten Wärmeeintrag und vermindert daher den späteren Aufwand zum Richten des Cockpitquerträgers. Gleichzeitig kann auf zusätzliche Schweißanlagen verzichtet werden. Sowohl der apparative als auch der prozessbedingte Herstellungsaufwand ist somit vermindert, wodurch die Herstellung besonders kostengünstiger Cockpitquerträger ermöglicht wird.
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Das Verbinden des fahrerseitigen und beifahrerseitigen Teilträgers kann durch Schweißen, Klemmen, Stecken und/oder Schrauben erfolgen. Die genannten Verbindungsmethoden können auch in Kombination verwendet werden, um bedarfsgerecht besonders stabile Verbindung zu schaffen.
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Vorzugsweise wird nach dem Innenhochdruckumformen des Profilbauteils des beifahrerseitigen Teilträgers wenigstens eine Konsole aus Kunststoff zum Anbinden eines Airbag-Moduls, einer Heizung, eines Kabelhalters, eines Rohbauteils oder dergleichen an das Profilbauteile angespritzt. Dies erfolgt bevorzugt in einem kombinierten Innenhochdruckumform-Spritzgussverfahren, welches beide Verfahrensschritte in einem einzigen Werkzeug kombiniert. Der Herstellungsaufwand ist somit besonders gering, der resultierende Cockpitquerträger besonders kostengünstig. Durch die Verwendung angespritzter Kunststoffkonsolen kann auf zusätzliche Schweißvorgänge verzichtet werden.
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Beim Bereitstellen des fahrerseitigen Teilträgers wird weiterhin bevorzugt wenigstens eine Blechkonsole zum Anbinden einer A-Säule, einer Stirnwand, eines Tunnels, einer Cockpitverkleidung oder dergleichen an einen Grundkörper des Teilträgers angeschweißt. Hierdurch werden besonders stabile Konsolen geschaffen, welche eine besonders gute Krafteinleitung in den resultierenden Cockpitquerträger ermöglichen.
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Im Folgenden soll die Erfindung und ihre Ausführungsformen anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Hierbei zeigen:
- 1 ein Ausführungsbeispiel eines Cockpitquerträgers nach dem Stand der Technik;
- 2 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Cockpitquerträgers;
- 3 ein fahrerseitiger Teilträger des Cockpitquerträgers gemäß 2;
- 4 ein beifahrerseitiger Teilträger des Cockpitquerträgers gemäß 2 und
- 5 eine Detailansicht eines Fügebereichs zwischen dem beifahrerseitigen und dem fahrerseitigen Teilträger des Cockpitquerträgers gemäß 2.
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Ein im Ganzen mit 10 bezeichneter Cockpitquerträger nach dem Stand der Technik ist als Schweißzusammenbau ausgeführt und umfasst ein gebogenes Stahlrohr 12. An das Stahlrohr 12 sind Konsolen 14 zum Verbinden des Cockpitquerträgers mit den A-Säulen der Fahrer- und Beifahrerseite verschweißt. Eine weitere Konsole 16 dient zur Aufnahme der Lenkung. Ein Halteelement 18 ist in einem Anbindungsbereich 20 ebenfalls mit dem Stahlrohr 12 verschweißt und erstreckt sich in Einbaulage des Cockpitquerträgers 10 in Fahrzeughochrichtung nach unten. Der Halter 18 ist ebenfalls ein Stahlrohr und weist ein Verbindungselement 22 zum Verbinden des Cockpitquerträgers 10 mit der Instrumententafel auf. Auch an den Konsolen 14 sind als gebogene Stahlbleche ausgeführte Halter 24 für die Instrumententafel vorgesehen. Ein weiteres Halteelement 26 ist in einem Übergangsbereich 28 zwischen dem fahrerseitigen Bereich 30 und dem beifahrerseitigen Bereich 32 des Cockpitquerträgers 10 angeordnet und weist zwei Schenkel 34, 36 auf, die zur Anbindung einer Heizung dienen. Eine Schelle 38 im beifahrerseitigen Bereiche 32 des Cockpitquerträgers 10 dient zur Anbindung eines Airbag-Moduls. Aufgrund der hohen Teilezahl des Cockpitquerträgers 10 ist dessen Herstellung besonders aufwändig. Die hohe Anzahl von Schweißnähten zwischen den einzelnen Teilen des Cockpitquerträgers 10 und dem Rohr 12 des Cockpitquerträgers 10 führt zu einem hohen Wärmeeintrag bei dessen Herstellung. Hierdurch verzieht sich der Cockpitquerträger 10 und muss aufwändig wieder gerichtet werden.
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Ein 2 dargestellter, im Ganzen mit 40 bezeichneter Instrumentenquerträger ist zweiteilig aufgebaut. Im fahrerseitigen Bereich 30 besteht der Instrumentenquerträger 40 aus einem Schweißzusammenbau 42, im beifahrerseitigen Bereich 32 aus einem kunststoffumspritzten innenhochdruckumgeformten Profilbauteil 44. Der Schweißzusammenbau 42 umfasst ein Rohr 46, an welches eine Anbindungskonsole 48 zum Verbinden des Cockpitquerträgers 40 mit einer A-Säule des Kraftwagens vorgesehen ist. Eine Öffnung 50 in der Konsole 48 dient als Aufnahme für ein Handlinggerät bzw. einen Montageroboter. In Fahrzeughochrichtung nach unten hin schließt sich an die Konsole 48 ein winkelig gebogenes Blechbauteil 52 an, welches zur Anbindung einer Instrumententafel dient.
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In einem mittleren Bereich 54 des Stahlrohrs 46 ist ferner eine Konsole 56 mit dem Stahlrohr 46 verschweißt. Diese umfasst einen Anbindungsbereich 58 für ein Lenkung des Kraftwagens, sowie zwei Streben 60, 62, die zur Verbindung des Cockpitquerträgers 40 mit einer Stirnwand des Kraftwagens dienen. Im Basisbereich 64 der Strebe 62 weist diese einen Fortsatz 66 auf, der zum Anbinden der Instrumententafel dient. Unmittelbar neben der Strebe 62 ist eine Schelle 68 mit dem Stahlrohr 46 verschweißt, an welche eine Heizung des Kraftwagens angebunden werden kann. Vom Anbindungsbereich 64 der Strebe 62 erstreckt sich in Fahrzeughochrichtung nach unten ein Stahlrohr 70, welches einen abgeflachten Basisbereich 72 aufweist, mittels welchem der Cockpitquerträger an einen Tunnel des Kraftwagens anbindbar ist.
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Auf der Beifahrerseite 32 ist der Cockpitquerträger 40 als kunststoffumspritztes, innenhochdruckumgeformtes Rohr ausgebildet. Das Rohr 74 erfährt durch das Innenhochdruckumformen eine Biegung in einem gebogenen Bereich 76. Gleichzeitig wird im Endbereich 78 des Rohres 74 durch das Innenhochdruckumformen ein Anbindungsflansch 80 zum Anbinden des Rohres 74 an eine A-Säule des Kraftwagens ausgebildet. Der Anbindungsflansch 80 weist hierzu zwei Durchgangsöffnungen 82 zum Verschrauben des Cockpitquerträgers 40 auf.
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An das Rohr 75 ist eine Struktur aus umfänglich umlaufenden Rippen 84 sowie bezüglich des Rohres 74 axial verlaufenden Rippen 86 angespritzt, welche das Rohr versteifen. Eine ebenfalls angespritzte Konsole 88 dient zum Anbinden des Airbag-Moduls. Eine weitere Konsole 90 ist ebenfalls an das Rohr 74 angespritzt und mit der Struktur aus den Streben 84 und 86 verbunden. Die Konsole 90 weist eine Tragwerksstruktur auf und erstreckt sich in Fahrzeughochrichtung nach unten vom Rohr 74 weg. Im unteren Endbereich 92 weist die Konsole 90 eine Abplattung mit einer Durchtrittsöffnung 94 auf. Hier kann eine Heizung mit der Konsole 90 verbunden werden.
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Eine weitere, ebenfalls tragwerkartig aufgebaute Konsole 96 bildet einen seitlichen Anbindungsflansch 98 mit Durchtrittsöffnungen 100 und 102 aus, durch die ebenfalls eine Verbindung des Cockpitquerträgers 40 mit einer A-Säule hergestellt werden kann. Gleichzeitig dient die Konsole 98 als Aufnahme für einen Handling-Roboter. In der Tragwerkstruktur der Konsole 96 ist ein weiterer Anbindungsflansch 104 vorgesehen, über den Heizung und Handschuhkasten an den Cockpitquerträger angebunden sein können.
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Der Stahlzusammenbau 42 ist in einem Endbereich 106 mit dem umspritzten innenhochdruckumgeformten Profil 44 verbunden. Dies kann durch Schweißen, Löten, Klemmen, Stecken oder Schrauben geschehen. Die genannten Fügetechniken können auch in Kombination Verwendung finden. Insgesamt ergibt sich so besonders leichter und dennoch mechanisch stabiler Cockpitquerträger 40, der aufgrund der verminderten Anzahl von Schweißnähten sich in der Herstellung nur wenig verzieht. Dies reduziert den notwendigen nachträglichen Richtaufwand.
