-
Die Erfindung bezieht sich auf einen Wasserkasten, insbesondere für ein Kraftfahrzeug. Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung eines Wasserkastens.
-
Ein gattungsgemäßer Wasserkasten für Kraftfahrzeuge ist im einschlägigen Stand der Technik bekannt.
-
In der
DE 10 2004 049 034 A1 wird ein Wasserkasten für ein Personenkraftfahrzeug beschrieben, der unterhalb des unteren Randes des Frontfensterrahmens und unter dem hinteren Rand einer Fronthaube angeordnet ist und nach vorne von einer Vorderwand begrenzt ist, deren Längsrichtung sich quer zur Fahrzeuglängsrichtung erstreckt. Um den Wasserkasten bezüglich eines Fußgängerschutzes zu verbessern, gibt die Vorderwand in ihrem mittleren bis gesamten Bereich ihrer Länge bei einer durch einen Kopfaufschlag hervorgerufenen von oben wirksamen Belastung, die einen vorgegebenen Sicherheitswert übersteigt, wenigstens in ihrem oberen Bereich nach unten nach.
-
Eine der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, einen Wasserkasten zu schaffen, der einfach herstellbar ist.
-
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 10 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche. Diese können in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit der Zeichnung, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.
-
Ein erfindungsgemäßer Wasserkasten weist folglich eine Rückwand, die von einer Unterseite bis zu unterhalb eines Vorderscheibenrahmens ragt und sich von dort als eine Abdeckung fortsetzt, deren Längsrichtung quer zu einer Fahrtrichtung angeordnet ist, um einen Aufprallschutz zu schaffen, und eine Vorderwand auf, die sich von der Unterseite in Richtung eines Motorraums erstreckt, wobei die Rückwand, die Abdeckung und die Vorderwand einstückig ausgeführt sind.
-
Gemäß der Erfindung wird ein Wasserkasten geschaffen, der aufgrund der einstückigen Ausführung zu einer Reduzierung der in einem Kraftfahrzeug zu verbauenden Teile führt. Folglich müssen weniger Teile bei der Produktion vorgehalten werden, was eine weitere Kostensenkung bewirkt. Da der Wasserkasten als ein einziges Teil gefertigt wird und kein Zusammenbau vorgenommen werden muss, können auch die erreichbaren Fertigungstoleranzen gesenkt werden. Aufgrund des einfachen Aufbaus kann auch das Gewicht des Wasserkastens gesenkt werden, was wiederum zu einer Einsparung beim Fahrzeugbetrieb führt oder führen kann. Des Weiteren ist der Wasserkasten auch mit einem Aufprallschutz als passives Sicherheitsmerkmal versehen.
-
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist ein unteres Teilelement an die Unterseite der Rückwand anbringbar.
-
Wasserkästen werden oftmals als zumindest zweiteilige Anordnung bereitgestellt, bei der ein oberes Teilelement umfassend die Rückwand, die Abdeckung und die Vorderwand mit dem unteren Teilelement verbunden werden. Bei dem unteren Teilelement handelt es sich beispielsweise um eine Spundwand, die zwischen einem Fahrzeugmotor und einem Innenraum einer Fahrgastzelle angeordnet werden kann. Gemäß dieser Ausführungsform kann die Erfindung vielfältige Anwendungsgebiete abdecken.
-
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die Abdeckung wenigstens eine Sollbruchstelle, die im Falle einer Kraftbeaufschlagung bricht.
-
Die Abdeckung ist in einem Kraftfahrzeug derjenige Teil des Wasserkastens, der zwischen einer Vorderscheibenrahmen und einer Motorhaube von außerhalb des Kraftfahrzeugs sichtbar ist, so dass auf die Abdeckung auch Kräfte von außen einwirken können. Dabei kann beispielsweise eine Kraftbeaufschlagung stattfinden, die von einem Aufprall herrührt. Um das auftreffende Element, das beispielsweise ein Fußgänger sein kann, vor Verletzungen zu schützen, umfasst die Abdeckung eine Sollbruchstelle, die im Falle der Kraftbeaufschlagung bricht, um so eine Dämpfung des Aufpralls zu bewirken.
-
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die Abdeckung wenigstens eine Aufprallzone, in der eine Wandstärke so reduziert ist, dass die Aufprallzone im Falle einer Kraftbeaufschlagung nachgibt.
-
Die Aufprallzone ist in der Abdeckung so angeordnet, dass sie von außerhalb des Kraftfahrzeugs sichtbar ist, so dass auf die Abdeckung auch Kräfte von außen einwirken können. Im Falle einer Kraftbeaufschlagung, die beispielsweise von einem Aufprall mit einem Fußgänger herrühren kann, bewirkt die reduzierte Wandstärke eine Dämpfung des Aufpralls. Die Dämpfung des Aufpralls bewirkt eine Steigerung der passiven Sicherheit eines Kraftfahrzeuges.
-
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die Rückwand, die Abdeckung oder die Vorderwand wenigstens ein Verstärkungsmittel.
-
Der Wasserkasten weist oftmals ausladende Elemente auf, die dennoch ohne Bauteilverzug angeordnet sein müssen. Des Weiteren kann es vorgesehen sein, weitere Bauteile mit hohem Eigengewicht an dem Wasserkasten zu befestigen. Gemäß der Erfindung kann ein Verstärkungsmittel eingesetzt werden, das in diesen beiden Fällen der höheren Belastung standhält und für eine verzugsfreie Montage in einem Kraftfahrzeug sorgt.
-
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Verstärkungsmittel durch Einbringen eines Verstärkungsmaterials mit größerer Belastbarkeit gebildet.
-
Dazu kann es beispielsweise vorgesehen sein, das Verstärkungsmittel als Verstärkungsmaterial mit größerer Belastbarkeit in Form länglicher oder flächiger Elemente, wie Streben, Bleche oder ähnliches, an ausgewählten Stellen in das Material des Wasserkasten einzubringen. Folglich wird ein Hybridmaterial eingesetzt, um die mechanische Stabilität auf einfache Weise zu steigern.
-
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Verstärkungsmittel durch Verstärkung einer Wandstärke des Wasserkastens gebildet.
-
Dazu kann es beispielsweise vorgesehen sein, das Verstärkungsmittel durch Verstärkung der Wandstärke in Form länglicher oder flächiger Elemente an ausgewählten Stellen zu bilden. Demgemäß wird der Wasserkasten aus einem einzigen Material bereitgestellt, um die mechanische Stabilität auf einfache Weise zu steigern.
-
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Rückwand, die Abdeckung und die Vorderwand mittels eines Spritzgussverfahrens oder eines Hybridspritzgussverfahrens herstellbar.
-
Beide Herstellungsverfahren ermöglichen die Herstellung des Wasserkastens auf einfache und kostengünstige Weise, wobei je nach Wahl des Verstärkungsmittels entweder das Spritzgussverfahren oder das Hybridspritzgussverfahren ausgewählt werden kann.
-
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist zwischen der Rückwand und der Abdeckung ein Verbindungselement in Form einer wenigsten teilweisen Diagonalverstrebung einstückig angebracht.
-
Demgemäß wird eine weitere Verbesserung der Stabilität des Wasserkastens ermöglicht. Das Verbindungselement kann dabei in Form einer Diagonalverstrebung ausgeführt sein, die je nach Anwendung entweder an einzelnen Stellen oder über die gesamte Länge des Wasserkastens ausgeführt wird. Aufgrund des einstückigen Aufbaus kann das Verbindungselement ebenfalls bei der Herstellung mittels Spritzguss oder Hybridspritzguss gebildet werden.
-
In einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Wasserkastens, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, werden folgende Schritte ausgeführt:
- – Bereitstellen einer Spritzgussform; und
- – Spritzgiesen des Wasserkastens, der eine Rückwand, die von einer Unterseite bis zu unterhalb eines Vorderscheibenrahmens ragt und sich von dort als eine Abdeckung fortsetzt, deren Längsrichtung quer zu einer Fahrtrichtung angeordnet wird, um einen Aufprallschutz zu schaffen, und eine Vorderwand aufweist, die sich von der Unterseite in Richtung eines Motorraums erstreckt, wobei die Rückwand, die Abdeckung und die Vorderwand einstückig ausgeführt werden.
-
Gemäß der Erfindung wird die Herstellung eines Wasserkastens in einer einstückigen Ausführung angegeben. Demgemäß werden die in einem Kraftfahrzeug zu verbauenden Teile reduziert, sodass weniger Teile bei der Produktion vorgehalten werden müssen. Aufgrund des fehlenden Schrittes des Zusammenbaus können auch die erreichbaren Fertigungstoleranzen gesenkt werden. Der Wasserkasten weist nur ein geringes Gewicht auf und stellt dazu einen Aufprallschutz als passives Sicherheitsmerkmal zur Verfügung, der entsprechend den Anforderungen durch Bruchstellen oder spezielle Aufprallschutzzonen noch weiter ausgestaltet werden kann.
-
Des Weiteren wird gemäß der Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem Wasserkasten angegeben.
-
Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
-
1: ein Wasserkasten gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einer Seitenansicht,
-
2: ein Schnitt durch den Wasserkasten aus 1,
-
3: eine Detailansicht eines Wasserkastens gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
-
4: eine Detailansicht eines Wasserkastens gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
-
5: ein Flussdiagramm zur Verdeutlichung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, und
-
6: ein Schnitt durch einen Wasserkasten gemäß einem Vergleichsbeispiel.
-
In den Figuren sind gleiche oder funktional gleichwirkende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
-
Unter Bezugnahme auf 1 wird im Folgenden ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wasserkastens 1 näher erläutert. In 1 ist der Wasserkasten 1 in einer perspektivischen Darstellung gezeigt, wobei die Blickrichtung seitlich in Fahrtrichtung bei Einbau in ein Kraftfahrzeug erfolgt.
-
Wie 1 zu entnehmen ist, umfasst der Wasserkasten 1 ein oberes Teilelement 2 und ein unteres Teilelement 3. Das obere Teilelement 2 und das untere Teilelement 3 sind an einer Verbindungsstelle miteinander verbunden. Das obere Teilelement 2 und das untere Teilelement 3 erstrecken sich in Längsrichtung über die gesamte Breite eines Fahrzeugs.
-
Der Wasserkasten 1 befindet sich im eingebauten Zustand unterhalb eines Vorderscheibenrahmens (nicht in 1 gezeigt) sowie zwischen einem Fahrgastinnenraum (nicht in 1 gezeigt) und einem Motorraum (nicht in 1 gezeigt). Der Wasserkasten 1 weist im oberen Teilelement 2 eine Rückwand 5 auf, die sich von einer Unterseite 4 auf der Höhe der Verbindungsstelle bis unterhalb des Vorderscheibenrahmens ragt. Von dort setzt sich der Wasserkasten 1 als Abdeckung 6 fort, die in Längsrichtung quer zu einer Fahrtrichtung angeordnet ist, um einen Aufprallschutz zu schaffen. Des Weiteren weist der Wasserkasten 1 eine Vorderwand 7 auf, die sich von der Unterseite in Richtung des Motorraums erstreckt. Der in 1 gezeigte Wasserkasten weist als besonderes Merkmal auf, dass die Rückwand 5, die Abdeckung 6 und die Vorderwand 7 einstückig ausgeführt sind.
-
Dabei kann das obere Teilelement 2 umfassend die Rückwand 5, die Abdeckung 6 und die Vorderwand 7 mittels eines Spritzgussverfahrens oder eines Hybridspritzgussverfahrens hergestellt werden.
-
Die Abdeckung 6 fungiert als Aufprallschutz, um ein zusätzliches Element zur passiven Sicherheit eines Kraftfahrzeuges zu schaffen. Dazu kann es insbesondere vorgesehen sein, dass die Abdeckung 6 wenigstens eine Sollbruchstelle umfasst, die im Falle eines Aufschlags bricht. Die Sollbruchstelle kann beispielsweise mittels einer Ausnehmung im Material der Abdeckung 6 gebildet werden, wobei die verbleibende Wandstärke der Abdeckung 6 zur Voreinstellung derjenigen Kraft herangezogen werden kann, bei der die Sollbruchstelle bricht.
-
In 2 ist eine Detailansicht des Wasserkastens 1 gezeigt, um das Bilden der Sollbruchstelle näher zu erläutern. 2 zeigt einen Schnitt durch einen Teil der Abdeckung 6, wobei die Sollbruchstelle 9 dadurch gebildet wird, dass eine Ausnehmung 10 während oder nach der Herstellung des Wasserkastens 1 geschaffen wird, die im gezeigten Beispiel ritzenförmig ausgeführt ist. Die Ausnehmung 10 kann dabei teilweise durchgängig ausgeführt sein oder über ihre gesamte Länge eine gewisse Restdicke ihres Bodens aufweisen, wie in 2 anhand einer im Vergleich zur Wandstärke 18 im Bereich der Abdeckung 6 reduzierten Wandstärke 18' gezeigt ist. Des Weiteren kann die Sollbruchstelle 9 auch durch Ausnehmungen 10 gebildet werden, die auf beiden Seiten der Abdeckung 6 angeordnet sind. Die Sollbruchstelle 9 ist so ausgeführt, dass bei einer Beaufschlagung der Abdeckung 6 mit einer Kraft die Ausnehmung teilweise oder vollständig durchbrechen würde.
-
Des Weiteren kann es vorgesehen sein, dass die Abdeckung 6 wenigstens eine Aufprallzone umfasst, in der die Wandstärke der Abdeckung 6 so reduziert ist, dass die Aufprallzone im Falle eines Aufschlags nachgibt. Demgemäß wird eine Aufprallzone geschaffen, die aufgrund ihres Nachgebens im Falle einer Kraftbeaufschlagung eine verbesserte Eigenschaft bezüglich Fußgängerschutzes aufweist.
-
Die Reduzierung der Wandstärke in der Abdeckung 6 kann dabei ähnlich dem Bilden der unter Bezug auf 2 erläuterten Ausnehmung 10 erfolgen, wobei die Form bzw. Tiefe der Ausnehmung 10 durch Wahl der reduzierten Wandstärke 18' entsprechend gewählt werden kann, um das oben erläuterte Nachgeben zu erreichen.
-
Wie 1 zu entnehmen ist, weist der Wasserkasten 1 teilweise weit ausladende Bauteile auf. Um eventuelle strukturelle Schwächen zu beheben, ist es vorgesehen, dass die Rückwand, die Abdeckung 6 oder die Vorderwand 7 ein Verstärkungsmittel umfassen kann.
-
Ausführungsformen des Verstärkungsmittels 19 werden unter Bezugnahme auf 3 nachfolgend näher erläutert.
-
Das Verstärkungsmittel 19 kann beispielsweise durch Einbringen eines zusätzlichen Materials 20 mit größerer Belastbarkeit gebildet werden, wie in 3 auf der linken Seite der Darstellung gezeigt ist. Es ist aber auch vorgesehen, dass das Verstärkungsmittel 19 durch gezielte Verstärkung der Wandstärke 18'' des Wasserkastens 1 gebildet wird, wie in 3 auf der rechten Seite der Darstellung gezeigt ist.
-
Während bei der ersten Alternative ein Hybridspritzgussverfahren zur Herstellung eingesetzt wird, kann gemäß der zweiten Alternative ein einfacheres Spritzgussverfahren verwendet werden, um den oberen Teil 2 des Wasserkastens 1 als ein einziges Werkstück herzustellen.
-
Zwar stellt die Verwendung eines Spritzgussverfahrens bezüglich der realisierbaren Spritzgussformen eine gewisse Einschränkung dar, es ist aber dennoch möglich, den Wasserkasten 1 bezüglich des Einbaus von Scheibenwischern, die sich ebenfalls im Bereich des Wasserkasten 1 befinden, sowie den Ablauf von Wasser und der Verbindung zum Vorderscheibenrahmen zu optimieren. Der erfindungsgemäße Wasserkasten 1 weist nur ein geringes Gewicht auf und führt darüber hinaus zu einer Verringerung der Zahl der Bauteile bei Fertigung eines Kraftfahrzeugs. Dies reduziert zum einen die Lagerhaltungskosten aber auch die aufzuwenden Mittel für die Entwicklung von Teilen. Des Weiteren erweist sich die einstückige Fertigung als vorteilhaft bezüglich der zu realisierenden Bauteiltoleranzen.
-
Ein Verfahren zur Herstellung des Wasserkastens 1 wird nachfolgend unter Bezug auf 4 näher erläutert.
-
In einem ersten Schritt 21 erfolgt das Bereitstellen einer geeigneten Spritzgussform. Anschließen wird in Schritt 22 ein Spritzgießen des Wasserkastens 1 durchgeführt. Der Wasserkasten 1 weist dann die Rückwand 5, die von der Unterseite 4 bis zu unterhalb eines Vorderscheibenrahmens ragt und sich von dort als eine Abdeckung 6 fortsetzt, deren Längsrichtung quer zu einer Fahrtrichtung angeordnet wird, um den Aufprallschutz zu schaffen, und die Vorderwand 7 auf, die sich von der Unterseite 4 in Richtung eines Motorraums erstreckt, wobei die Rückwand 5, die Abdeckung 6 und die Vorderwand 7 einstückig ausgeführt werden.
-
Unter Bezugnahme auf 5 wird im Folgenden eine Querschnittsansicht durch den erfindungsgemäßen Wasserkasten 1 erläutert. Der Querschnitt in 2 folgt dabei der Linie A-A', wie in 1 angedeutet ist.
-
Der Wasserkasten 1 umfasst das obere Teilelement 2 und das untere Teilelement 3, die an einem Verbindungspunkt nahe der Unterseite 4 miteinander verbunden werden, beispielsweise durch Kleben. In Richtung des Motorraums erstreckt sich die Vorderwand 7. Vom Verbindungspunkt 4 bis zur Unterseite des Vorderscheibenrahmens erstreckt sich die Rückwand 5, die unterhalb des Vorderscheibenrahmens in die Abdeckung 6 übergeht. Es kann zur Verbesserung der Stabilität vorteilhaft sein, zwischen der Rückwand 5 und der Abdeckung 6 ein Verbindungselement 8 als Diagonalstrebe anzubringen, die die Abdeckung 6 in ihrer Position unterstützt. Auch das Verbindungselement 8 wird in dem einstückigen Herstellungsprozess erzeugt.
-
Im Vergleich dazu ist in 6 ein konventioneller Wasserkasten 11 gezeigt, der einem firmeninternen Vergleichsbeispiel entnommen wurde. Man erkennt, dass der Wasserkasten 11 ebenfalls einen oberen Teil 12 und einen unteren Teil 13 aufweist. Der obere Teil 12 umfasst eine konventionelle Rückwand 15, eine konventionelle Abdeckung 16 sowie eine Verstärkung 14. Des Weiteren umfasst der konventionelle Wasserkasten 11 eine konventionelle Vorderwand 17. Diese Elemente werden beim konventionellen Wasserkasten 11 als Einzelstücke hergestellt und durch Klemmen oder Schrauben miteinander verbunden.
-
Der erfindungsgemäße Wasserkasten weist aufgrund seiner einstückigen Ausführung eine Vereinfachung der Herstellung auf. Außerdem werden die in einem Kraftfahrzeug zu verbauenden Teile reduziert, sodass weniger Teile bei der Produktion vorgehalten werden müssen. Aufgrund des fehlenden Schrittes des Zusammenbaus können auch die erreichbaren Fertigungstoleranzen gesenkt werden. Der Wasserkasten 1 weist nur ein geringes Gewicht auf und stellt dazu einen Aufprallschutz als passives Sicherheitsmerkmal zur Verfügung, der entsprechend den Anforderungen durch Bruchstellen oder spezielle Aufprallschutzzonen noch weiter ausgestaltet werden kann.
-
Gleichwohl in der vorangegangenen Beschreibung einige mögliche Ausführungen der Erfindung offenbart wurden, versteht es sich, dass zahlreiche weitere Varianten von Ausführungen durch Kombinationsmöglichkeiten aller genannten und ferner aller dem Fachmann nahe liegenden technischen Merkmale und Ausführungsformen existieren. Es versteht sich ferner, dass die Ausführungsbeispiele lediglich als Beispiele zu verstehen sind, die den Schutzbereich, die Anwendbarkeit und die Konfiguration in keiner Weise beschränken. Vielmehr möchte die vorangegangene Beschreibung dem Fachmann einen geeigneten Weg aufzeigen, um zumindest eine beispielhafte Ausführungsform zu realisieren. Es versteht sich, dass bei einer beispielhaften Ausführungsform zahlreiche Änderungen bezüglich Funktion und Anordnung der Elemente vorgenommen werden können, ohne den in den Ansprüchen offenbarten Schutzbereich und dessen Äquivalente zu verlassen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Wasserkasten
- 2
- oberes Teilelement
- 3
- unteres Teilelement
- 4
- Verbindungspunkt
- 5
- Rückwand
- 6
- Abdeckung
- 7
- Vorderwand
- 8
- Verbindungselement
- 9
- Sollbruchstelle
- 10
- Ausnehmung
- 11
- konventioneller Wasserkasten
- 12
- oberer Teil
- 13
- unterer Teil
- 14
- Verstärkung
- 15
- konventionelle Rückwand
- 16
- konventionelle Abdeckung
- 17
- konventionelle Vorderwand
- 18
- Wandstärke
- 18'
- reduzierte Wandstärke
- 18''
- erhöhte Wandstärke
- 19
- Verstärkungsmittel
- 20
- Verstärkungsmaterial
- 21
- erster Schritt
- 22
- zweiter Schritt
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102004049034 A1 [0003]
