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Die Erfindung betrifft eine Cockpitstruktur, mit deren Hilfe Instrumente in einem Fahrzeuginnenraum, insbesondere in einer Instrumentenkonsole, angeordnet werden können.
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Aus
DE 10 2013 212 878 A1 ist eine Cockpitstruktur bekannt, bei der ein zwischen A-Säulen aufgenommener Tragrahmen über nach unten abstehende kurze Stützfüße an einem mittig in Längsrichtung verlaufenden Kardantunnel befestigt ist.
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Es besteht ein ständiges Bedürfnis Instrumente und Steuergeräte in einem Fahrzeuginnenraum eines Kraftfahrzeugs stabil zu befestigen.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die eine stabile Befestigung von Instrumenten und Steuergeräten in einem Fahrzeuginnenraum eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs ermöglichen.
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Erfindungsgemäß ist eine Cockpitstruktur zur Anordnung von Instrumenten in einem Kraftfahrzeug vorgesehen mit einem Bodenblech zur unteren Begrenzung eines Fahrerinnenraums, einem Tragrahmen zur Abstützung der Instrumente, wobei der Tragrahmen einen Querträger zur direkten oder indirekten Befestigung mit A-Säulen und mindestens eine von dem Querträger zu dem Bodenblech hin abstehende Befestigungsstrebe aufweist, und einer mit einem Anteil in Längsrichtung verlaufende Lenksäule zum Lenken von Vorderrädern, wobei der Querträger des Tragrahmens unterhalb der Lenksäule verläuft.
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Bei Hybrid-Kraftfahrzeugen ist es möglich eine Vorderradachse mit Hilfe eines Verbrennungsmotors und eine Hinterradachse mit Hilfe einer elektrischen Maschine oder umgekehrt anzutreiben, so dass es nicht mehr erforderlich ist, die Vorderradachse und die Hinterradachse über eine Kardanwelle miteinander zu koppeln. Ein entsprechender durch den Fahrzeuginnenraum („Cockpit“) verlaufender Mitteltunnel kann dadurch entfallen. Üblicherweise verläuft der Querträger des Tragrahmens oberhalb der Lenksäule. Bei Kraftfahrzeugen ohne Mitteltunnel kann der Tragrahmen nicht mehr mit dem Mitteltunnel befestigt werden, so dass die Befestigungsstrebe eigentlich bis zum Bodenblech verlängert werden müsste. Es wurde jedoch erkannt, dass die in diesem Fall vergleichsweise sehr lange Ausgestaltung der Befestigungsstrebe dazu führen würde, dass die Befestigungsstrebe leichter knicken kann und quer zu ihrer Längserstreckung leichter elastisch nachgeben kann. Die Stabilität der über den Tragrahmen abgestützten Instrumente wäre dadurch beeinträchtigt, sowie die Gesamtstruktur des Cockpits.
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Der Querträger des Tragrahmens kann auf ein Höhenniveau unterhalb der Lenksäule versetzt werden. Es ist möglich, den Tragrahmen in seinem Querschnitt zu erhalten. Dadurch ist es möglich, den Tragrahmen zusammen mit der mindestens eine Befestigungsstrebe um eine Strecke nach unten zu versetzen, die der vertikalen Höhe des Mitteltunnels entsprechen würde. Eine Verlängerung der Längserstreckung der Befestigungsstrebe ist dadurch vermieden, so dass der Tragrahmen über eine vergleichsweise kurz gehaltene Befestigungsstrebe am Bodenblech abgestützt werden kann. Das Risiko eines Knickens oder einer elastischen Deformation in horizontaler Richtung kann vermieden sein, so dass ein steifer und stabiler Tragrahmen vorliegt. Durch die Anordnung des Querträgers unterhalb der Lenksäule ist der Tragrahmen so weit unten positioniert, dass die Befestigungsstrebe vergleichsweise kurz und steif ausgeführt sein kann, wodurch eine stabile Befestigung von Instrumenten und Steuergeräten in einem Fahrzeuginnenraum eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs ermöglicht ist.
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Insbesondere ist ein Knieairbag für einen Fahrer vorgesehen, wobei der Querträger oberhalb des Knieairbags angeordnet ist. Der Querträger des Tragrahmens kann durch in einem sich in vertikaler Richtung ergeben den Zwischenraum zwischen der Lenksäule und dem Knieairbag vorgesehen sein. Eine Entfaltung des Knieairbags ist dadurch nicht durch den Querträger des Tragrahmens behindert. Stattdessen ist es sogar möglich, dass der Querträger eine definierte Entfaltungsrichtung des Airbags vorgeben kann und beispielsweise als Teil eines Schusskanals für den Knieairbag dienen kann. Der Querträger ist zudem weit genug unten positioniert, um kurze und steife Befestigungsstreben zu ermöglichen, und gleichzeitig hoch genug positioniert, um die Gewichtskräfte einer Instrumententafel mit eingebauten Instrumenten gut abtragen zu können.
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Vorzugsweise ist die mindestens eine Befestigungsstrebe direkt mit dem Bodenblech befestigt. Die über den Tragrahmen eingeleiteten Gewichtskräfte können dadurch an das Bodenblech und eine mit dem Bodenblech verbundene Tragstruktur abgetragen werden.
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Besonders bevorzugt ist mit dem Bodenblech ein Halterahmen zur Begrenzung einer Zugangsöffnung zu einem zwischen dem Halterahmen und dem Bodenblech vorgesehenen Aufnahmevolumen befestigt ist, wobei insbesondere die mindestens eine Befestigungsstrebe mit dem Halterahmen befestigt ist. Denkbar ist zudem auch die Realisierung des Halterahmens bei weiterhin vorhandenem Mitteltunnel geringerer Bauhöhe. Die rahmenförmige Ausgestaltung des Halterahmens kann die Zugangsöffnung begrenzen, so dass durch den Halterahmen hindurch ein Aufnahmevolumen erreicht werden kann. Das Aufnahmevolumen beschreibt insbesondere den Bauraum, der ansonsten von dem Mitteltunnel eingenommen wäre. Nach ergonomischen Anforderungen des Fahrerfußraumes ist es unter Umständen möglich, den Halterahmen auch außenmittig zu positionieren.
Der durch den Wegfall des Mitteltunnels geschaffene Bauraum kann dadurch vom Fahrzeuginnenraum her erreicht und genutzt werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Aufnahmevolumen über die in dem Halterahmen vorgesehene Zugangsöffnung von einem Fahrzeuginsassen erreicht werden kann, um das Aufnahmevolumen als Stauraum zu nutzen. Es ist auch möglich in dem Aufnahmevolumen Kraftfahrzeugkomponenten vorzusehen, die vom Fahrzeuginnenraum her durch die Zugangsöffnung des Halterahmens montiert und/oder gewartet werden können. Der Halterahmen kann hierzu insbesondere in Querrichtung zwischen zwei sowieso vorgesehenen Befestigungsstreben angeordnet sein. Eine Anpassung des Tragrahmens ist hierzu nicht erforderlich. Gleichzeitig kann die rahmenförmige Ausgestaltung der Haltestruktur die Befestigungsstreben und/oder den Tragrahmen zusätzlich versteifen, wodurch die Stabilität erhöht wird. Die Befestigungsstreben können hierbei zusätzlich oder alternativ zu einer Befestigung mit dem Bodenblech mit dem Tragrahmen verbunden sein.
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Insbesondere ist die Befestigungsstrebe seitlich an dem Halterahmen vorbeigeführt, wobei insbesondere die Befestigungsstrebe in Querrichtung mit dem Halterahmen und/oder einer mit dem Halterahmen befestigten Seitenwand zur Begrenzung des Aufnahmevolumens befestigt ist. Der Halterahmen und/oder mit dem Halterahmen befestigte Seitenwände können zwischen zwei Befestigungsstreben in Querrichtung angeordnet sein, wobei die korrekte Ausrichtung des Halterahmens mit dem Aufnahmevolumen ist dadurch vereinfacht ist. Zusätzlich kann die Befestigungsstrebe seitlich durch den Halterahmen und/oder die Seitenwand versteift und/oder abgestützt sein.
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Vorzugsweise sind in dem Aufnahmevolumen Steuergeräte zur Kommunikation mit Fahrzeugkomponenten und eventuell Elemente einer Battery-Junction-Box, angeordnet. Unter einer Battery-Junction-Box („BJB“) wird insbesondere eine Schalteinheit verstanden, welche eine aufladbare Batterie mit einem Converter, insbesondere eine elektrische Maschine zum elektrischen Antrieb des Kraftfahrzeugs verbindet beziehungsweise trennt. Die Battery-Junction-Box kann elektrisch-mechanische Komponenten wie beispielsweise Relais, einen Überstromschutz, eine Schmelzsicherung, einen Vorladewiderstand, ein Vorlade-Relay und deren elektrische Verbindungen enthalten. Diese Komponenten können in einem Behälter zusammengefasst sein, dessen Formgestaltung leicht an die Form des Aufnahmevolumens angepasst sein kann, so dass insbesondere auch von einer Quaderform abweichende Formen des Aufnahmevolumens optimal genutzt werden können.
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Besonders bevorzugt ist das Aufnahmevolumen im Wesentlichen keilförmig, insbesondere in der Art eines stumpfen Keils, ausgeformt. Dadurch lässt sich ein von den Fahrzeuginsassen nicht benötigtes Volumen im Bereich eines ansonsten von einem Mitteltunnel eingenommenen Volumen möglichst vollständig zur Aufnahme von Gegenständen (z. B. Steuergeräte) nutzen, wobei die gewählte keilförmige Form eine gute Abtragung von Lasten ermöglicht.
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Insbesondere ist die Zugangsöffnung durch einen lösbar mit dem Halterahmen befestigten Deckel verschlossen. Dies ermöglicht eine nachträgliche Zugänglichkeit z. B. im Rahmen von Wartungen vom Fahrzeuginnenraum her, nachdem in dem Aufnahmevolumen Bauteile verstaut wurden.
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Besonders bevorzugt verläuft der Halterahmen zum Bodenblech um eine in Querrichtung verlaufende Achse angeschrägt. Der Halterahmen kann dadurch mit einem Anteil in Längsrichtung und mit einem Anteil in vertikaler Richtung verlaufen. Dies ermöglicht es, den Halterahmen am unteren Ende, insbesondere direkt, an dem Bodenblech zu befestigen, während das obere Ende, das insbesondere in Fahrtrichtung nach vorne weist, über im Wesentlichen vertikale Befestigungsfüße an dem Bodenblech abzustützen. Dadurch ergibt sich in Querrichtung betrachtet ein dreiecksförmiger Querschnitt, über den die über die Befestigungsstrebe des Halterahmens eingeleiteten Kräfte, insbesondere abgetragene Gewichtskräfte, über eine größere Fläche verteilt und ohne signifikante Verformungen abgetragen werden können. Die Befestigungsstrebe und der Halterahmen können unter einem Winkel zueinander angeordnet sein. Die Befestigungsstrebe kann hierbei gelenkig oder starr an dem Halterahmen angebunden sein.
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Vorzugsweise ist der Halterahmen in Längsrichtung vor und in Längsrichtung hinter der mindestens einen Befestigungsstrebe an dem Bodenblech abgestützt. Die Befestigungsstrebe ist dadurch zwischen dem in Fahrtrichtung vorderen und hinteren Ende des Halterahmens mit dem Halterahmen befestigt. Die über die Befestigungsstrebe eingeleiteten Lasten können dadurch besser mit geringeren Flächenlasten am Bodenblech verteilt und abgetragen werden.
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Besonders bevorzugt weist der Halterahmen zwei Längsstreben und mindestens zwei mit den Längsstreben verbundene Querstreben zur Begrenzung der Zugangsöffnung auf, wobei insbesondere die Längsstreben und die Querstreben in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind. Der Halterahmen kann dadurch eine gitterförmige Gestalt aufweisen. Eine Mehrzahl an Querstreben ermöglicht zudem eine zusätzliche Versteifung und die Ausbildung einer entsprechenden Anzahl an Zugangsöffnungen, die zu einem gemeinsamen Aufnahmevolumen oder zu voneinander abgetrennten Aufnahmevolumina führen können.
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Insbesondere ist mit dem Halterahmen eine, insbesondere auf dem Bodenblech aufgesetzte Wanne zur Begrenzung des Aufnahmevolumens befestigt. Die, insbesondere einstückige, Wanne kann Seitenwände und einen Boden zur Begrenzung des Aufnahmevolumens ausbilden. Zudem kann die Wanne zur Stabilisierung beitragen und hierzu beispielsweise an dem Bodenblech abgestützt sein.
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Vorzugsweise sind mit dem Halterahmen Seitenwände zur seitlichen Begrenzung des Aufnahmevolumens befestigt, wobei ein das Aufnahmevolumen nach unten begrenzender Boden durch das Bodenblech ausgestaltet ist. Da das Bodenblech selber den Boden des Aufnahmevolumens ausbildet, kann ein separater Boden eingespart werden, wodurch der Materialeinsatz und die Herstellungskosten gesenkt werden können.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
- 1 eine schematische Innenansicht einer vorbekannten Cockpitstruktur,
- 2 eine schematische perspektivische Innenansicht einer erfindungsgemäßen Cockpitstruktur, insbesondere des Halterahmens.
- 3 eine schematische vereinfachte Innenansicht eines Details der Cockpitstruktur aus 2 und
- 4 eine schematische Schnittansicht der Cockpitstruktur aus 2.
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Die in 1 dargestellte Cockpitstruktur 10 weist eine Frontpartie 12 eines Kraftfahrzeugs auf, vor der ein mit zwei nicht dargestellten A-Säulen verbundener Tragrahmen 14 vorgesehen ist. Mit dem Tragrahmen 14 kann eine Instrumentenkonsole verbunden werden, um von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs wahrnehmbare und/oder bedienbare Instrumente anzuordnen. Der Tragrahmen 14 weist einen Querträger 16 auf, der an den einander gegenüberliegenden A-Säulen befestigt sein kann. Von dem Querträger 16 stehen nach unten zwei Befestigungsstreben 18 ab, die an ihrem unteren Ende zu einem Bodenblech 20 beabstandet an einem oberen Ende eines Mitteltunnels 22 befestigt sind. Die beiden Befestigungsstreben 18 sind in etwa auf halber Strecke zwischen einer Oberseite des Mitteltunnels 22 und dem Querträger 16 über ein im Wesentlichen parallel zum Querträger 16 verlaufendes Zwischenstück 24 miteinander verbunden, um die Befestigungsstreben 18 zu versteifen.
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Wenn, wie in 2 dargestellt, jedoch ein Mitteltunnel 22 nicht vorgesehen ist, kann statt des Mitteltunnels 22 ein in Fahrtrichtung angeschrägter, insbesondere gitterförmiger Aufnahmerahmen 26, vorgesehen sein, der an einem hinteren unteren Ende unmittelbar mit dem Bodenblech 20 befestigt sein kann. An einem vorderen oberen Ende kann der Aufnahmerahmen 26 über vertikal verlaufende Befestigungsfüße 28 mittelbar mit dem Bodenblech 20 befestigt sein. Der Aufnahmerahmen 26 weist zwei in Fahrtrichtung verlaufende Längsstreben 30 auf, die über mindestens zwei Querstreben 32 miteinander verbunden sind. Durch die Längsstreben 30 und die Querstreben 32 wird mindestens eine von einem Deckel verschließbare Zugangsöffnung 34 begrenzt, über die ein zwischen dem Aufnahmerahmen 26 und dem Bodenblech ausgebildetes Aufnahmevolumen 36 zugänglich ist. Mit dem Aufnahmerahmen 26 und dem Bodenblech 20 können Seitenwände verbunden sein, um das insbesondere im Wesentlichen keilförmige Aufnahmevolumen 36 zu begrenzen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist zwischen dem hinteren Ende und dem vorderen Ende des Aufnahmerahmens 26 ein von dem Aufnahmerahmen 26 nach oben abstehendes Befestigungsblech 38 vorgesehen, mit dem die Befestigungsstreben 18 des Tragrahmens 14 befestigt werden können. Das Befestigungsblech 38 kann hierbei auch als Querstrebe 32 des Halterahmens 26 wirken. Zusätzlich oder alternativ können die Befestigungsstreben 18 bis zum Bodenblech 20 verlaufen und direkt mit dem Bodenblech 20 befestigt sein.
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Wie in 3 dargestellt kann das optische Erscheinungsbild des Mitteltunnels 22 durch den Aufnahmerahmen 26 ersetzt werden. Der Querträger 16 des Tragrahmens 14 kann unterhalb einer Lenksäule 40 und oberhalb eines Knieairbags verlaufen. Durch die im Vergleich zu der in 1 dargestellten vorbekannten Ausführung nach unten versetzten Positionierung des Tragrahmens 14 können die Befestigungsstreben 18 trotz des fehlenden Mitteltunnels 22 im Wesentlichen gleich lang und stabil ausgeführt sein. Die Befestigungsstreben 18 können direkt an dem Bodenblech 20 abgestützt sein. Alternativ können die Befestigungsstreben 18 an dem Halterahmen 26 abgestützt und nur mittelbar über den Halterahmen 26 an dem Bodenblech 20 abgestützt sein. In diesem Fall können die Befestigungsstreben 18 sogar besonders kurz ausgestaltet sein, wodurch die Stabilität erhöht und die Gefahr eines Knickens reduziert ist.
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Wie in 4 dargestellt kann in dem zwischen dem Halterahmen 26 und dem Bodenblech 20 ausgebildeten Aufnahmevolumen 36 ein Steuergerät 42, beispielsweise eine Battery-Junction-Box zur elektrischen Koppelung einer elektrischen Maschine mit einer aufladbaren Batterie, oder sonstiges Kraftfahrzeugaggregat aufgenommen sein. Das im Wesentlichen quaderförmige Steuergerät 42 kann leicht über eine der Zugangsöffnungen 34 des Halterahmens 30 eingesetzt und montiert werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist oberhalb des Steuergeräts 42 ein Teil des Aufnahmevolumens 36 freigehalten, das beispielsweise von einem Fahrzeuginsassen zur Ablage von Gegenständen verwendet werden kann. Es ist auch möglich die Formgestaltung des Steuergeräts 42 an die Formgestaltung des Aufnahmevolumens 36 anzupassen, so dass insbesondere in Fahrtrichtung vor und/oder hinter dem Steuergerät 42 ein gewünschter Aufnahmeraum vorgesehen werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013212878 A1 [0002]
