DE69827823T2

DE69827823T2 - Querträger für kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE69827823T2
Application number: DE69827823T
Authority: DE
Inventors: Michael Mellor; David Michael SHERGOLD
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1997-08-21
Filing date: 1998-06-08
Publication date: 2005-12-08
Anticipated expiration: 2018-06-09
Also published as: WO1999010219A1; US6276740B1; GB9804126D0; DE69827823D1; EP1015294B1; GB2328393A; EP1015294A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Querträger zur Anordnung hinter dem Armaturenbrett eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 (siehe zum Beispiel EP-A-0760330).
Es ist bekannt, einen Querträger für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, der sich hinter einem Armaturenbrett des Kraftfahrzeugs von einer Seite des Kraftfahrzeugs zur anderen Seite des Kraftfahrzeugs erstreckt, um ein Airbag-Gehäuse für einen Beifahrer des Kraftfahrzeugs abzustützen. Der als Tragelement wirkende Querträger kann den Kräften widerstehen, mit denen er durch einen im Airbag-Gehäuse angebrachten Airbag beaufschlagt wird.
Die DE 195 48 341 C1 offenbart eine starre Verbindung zur Überlappung von Kraftfahrzeugkarosserieteilen unter Verwendung radialer Verengungen innerhalb eines Außenkarosserieteils. Zum formschlüssigen Eingreifen in die Verengungen wird ein Innenteil ausgedehnt Dadurch wird ohne Beschädigung oder optische Beeinträchtigung ein Dachabschnitt mit einer A-Säule eines Kraftfahrzeugs verbunden, nachdem die beiden Teile außen lackiert worden sind.
Allerdings gibt die DE 195 48 341 C1 keine Anweisungen darüber, wie die Bauteile an einem Querträger zur Anordnung hinter dem Armaturenbrett eines Kraftfahrzeugs zu befestigen sind.
Bei bekannten Querträgeranordnungen besteht ein Problem darin, dass ihre Herstellung schwer und teuer ist.
Gemäß der Erfindung wird dieses Problem durch einen Querträger zur Anordnung hinter dem Armaturenbrett eines Kraftfahrzeugs mit dem Merkmal von Anspruch 1 gelöst.
Der Querträger kann eine in der Nähe jedes Endes befestigte Halterung aufweisen, wobei die Halterungen zur Befestigung des Querträgers an einem Teil der Konstruktion des Kraftfahrzeugs verwendet werden, an der der Träger angeordnet ist.
An dem Querträger kann ein Lenksäulenstützwinkel befestigt sein.
Der Lenksäulenstützwinkel und eine der Halterungen können als ein einstückiges Bauteil ausgebildet sein.
An dem Querträger kann ein Airbag-Gehäuse befestigt sein.
Das Airbag-Gehäuse und eine der Halterungen können als ein einstückiges Bauteil ausgebildet sein.
Als Alternative dazu kann das Airbag-Gehäuse ein getrenntes Bauteil sein, das unter Verwendung einer Gehäusehalterung am Querträger befestigt ist, wobei das Airbag-Gehäuse unter Verwendung eines Keilelements oder einer Schiene an der Gehäusehalterung befestigt ist. Das Airbag-Gehäuse könnte entweder vor oder nach der Befestigung der Gehäusehalterung am Querträger an der Gehäusehalterung befestigt werden.
Das Airbag-Gehäuse und die Gehäusehalterung können durch ein Verriegelungselement dazwischen miteinander verriegelt sein.
Das röhrenförmige Glied und das oder jedes Bauteil können aus verschiedenen Materialien hergestellt sein.
Das röhrenförmige Glied kann aus Baustahlrohr hergestellt sein, und die Bauteile können aus einem Nichteisenmaterial, wie zum Beispiel einer Aluminiumlegierung, hergestellt sein.
Die Bauteile können durch Extrudieren hergestellt werden.
Das röhrenförmige Glied kann aus dünnwandigem Stahlrohr hergestellt sein.
Zumindest eines der Bauteile kann aus extrudierter Aluminiumlegierung hergestellt sein.
Im Folgenden wird die Erfindung beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben; darin zeigen:
1 eine bildliche Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Querträgers;
2 einen Querschnitt entlang der Linie X-X in 1;
3 eine bildliche Darstellung, die eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Querträgers zeigt;
4 eine bildliche Darstellung einer kombinierten Lenksäule und Halterung in einem Vorbearbeitungszustand; und
5 eine bildliche Seitenansicht eines über eine Gehäusehalterung an einem Querträger befestigten Airbag-Gehäuses.
Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 wird ein Querträger 10 gezeigt, der ein längliches röhrenförmiges Glied 9 umfasst, auf dem ein Paar Halterungen 11, 12, ein Lenksäulenstützwinkel 13 und ein Airbag-Gehäuse 14 in Eingriff stehen. Der Querträger 10 bildet eine Querträgeranordnung zum Anbringen hinter einem Armaturenbrett eines Kraftfahrzeugs.
Das längliche röhrenförmige Glied 9 besteht aus dünnwandigem Stahlrohr und weist eine erste Halterung 11, die an einem Ende befestigt ist, und eine zweite Halterung 12, die am gegenüberliegenden Ende befestigt ist, auf. Die Halterungen 11, 12 weisen darin ausgebildete Öffnungen 15A, 15B; 16A, 16B auf, durch die Schrauben gesteckt werden können, um das Tragelement 10 mit einem Teil der Konstruktion des Kraftfahrzeugs zu verbinden, an der der Querträger 10 angeordnet ist.
Die Halterungen 11, 12 werden durch einen Extrusionsvorgang aus einer Aluminiumlegierung so hergestellt, dass eine lange Länge von extrudiertem Aluminium erzeugt wird, die das richtige Außen- und Innenprofil zur Bildung der Halterungen aufweist. Dann wird die Länge von extrudiertem Material in Längen geschnitten, die gleich der Breite jeder der Halterungen 11, 12 ist. Dies bietet eine sehr kostengünstige und kosteneffektive Art und Weise der Herstellung der Halterungen 11, 12.
Der Lenksäulenstützwinkel wird durch Extrudieren aus einer Aluminiumlegierung hergestellt und weist mehrere Gewindeöffnungen 17A, 17B, 17C und 17D auf, die dazu verwendet werden, die Lenksäule des Kraftfahrzeugs, an dem das Tragelement 10 angeordnet ist, zu befestigen.
Das Airbag-Gehäuse 14 wird durch Extrudieren aus einer Aluminiumlegierung hergestellt und weist einen C-förmigen Hohlraum 19 darin auf, in den eine Airbag-Anordnung angeordnet werden kann.
Zur Herstellung des Querträgers 10 wird ein röhrenförmiges Glied 9 mit einer vorbestimmten Länge, Breite, Höhe und Wanddicke ausgewählt, um die gewünschten Festigkeits- und Durchbiegungseigenschaften für den gerade hergestellten strukturellen Träger bereitzustellen. Dann werden die an dem röhrenförmigen Glied 9 zu befestigenden Bauteile daran angeordnet, wobei jedes der Bauteile eine Innenöffnung 18 aufweist, die hinsichtlich ihrer Größe und Form der des röhrenförmigen Glieds 9 entspricht, so dass sie mit einem kleinen Spielraum darauf angeordnet werden können. Dann werden die Halterungen 11, 12, der Lenksäulenstützwinkel 13 und das Airbag-Stützgehäuse 14 zusammen mit dem röhrenförmigen Glied 9 in eine Positioniervorrichtung angeordnet, um zu gewährleisten, dass die ordnungsgemäße Beabstandung und Ausrichtung erreicht werden.
Dann werden die Enden des röhrenförmigen Glieds 9 verschlossen, so dass einem Ende des röhrenförmigen Glieds Fluid zugeführt werden kann und das Innere des röhrenförmigen Glieds durch eine (nicht gezeigte) Pumpe mit Druck beaufschlagt wird, wodurch der Druck des im röhrenförmigen Glied 9 enthaltenen Fluids erhöht wird.
Durch Erhöhen des Fluids im röhrenförmigen Glied 9 wird bewirkt, dass es sich plastisch verformt, wodurch Expansion verursacht wird, die dazu führt, dass das röhrenförmige Glied 9 mit den darauf angeordneten Bauteilen 11, 12, 13 und 14 in Presspassung tritt. Wenn der Druck ausreichend erhöht wird, wird darüber hinaus ein leichtes Ausbauchen des röhrenförmigen Glieds 9 auf beiden Seiten jedes der Bauteile bewirkt, wodurch sie sowohl in Axial- als auch in Längsrichtung an dem röhrenförmigen Glied 9 befestigt werden.
Dann wird der Druck im röhrenförmigen Glied 9 verringert, aber aufgrund der plastischen Verformung bleibt das röhrenförmige Glied 9 in einem Presspassungszustand bezüglich der Bauteile 11, 12, 13, 14, so dass die Bauteile durch den gegenseitigen Eingriff einer leichten Spannung ausgesetzt sind und das röhrenförmige Glied 9 aufgrund des gegenseitigen Eingriffs einer kleinen Drucklast ausgesetzt ist.
Solch eine Verformung durch Druckbeaufschlagung wird oftmals als Innenhochdruckformen bezeichnet.
Es versteht sich somit, dass Bauteile aus verschiedenen Materialen auf eine einfache und kostengünstige Weise aneinander befestigt worden sind, ohne dass Schweißen oder Verkleben erforderlich sind.
Unter Bezugnahme auf die 3 und 4 wird ein Querträger 110 gezeigt, der in vielerlei Hinsicht dem zuvor beschriebenen Tragelement entspricht und bei dem gemeinsame Teile die gleiche Bezugszahl plus 100 erhalten haben.
Der Querträger 110 umfasst ein längliches röhrenförmiges Glied 109, auf dem mehrere Bauteile 111, 114 und 120 in Eingriff stehen. Die Bauteile 111, 114 und 120 sind auf die gleiche Weise wie zuvor beschrieben am Rohr befestigt, das heißt das röhrenförmige Glied 109 wird durch Pumpen von Fluid in seinen Innenraum mit Druck beaufschlagt, wodurch es plastisch verformt wird, um die Bauteile 111, 114 und 120 daran zu befestigen.
Die erste Halterung 111 entspricht der zuvor beschriebenen und weist zwei Befestigungslöcher 115A und 115B auf, die zur Befestigung der Halterung an einem Teil der Karosseriestruktur des Kraftfahrzeugs verwendet werden.
Das Airbag-Gehäuse 114 ist mit dem unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen identisch.
Das zweite Befestigungsglied 112 und das Lenksäulenstützglied 123 unterscheiden sich von dem zuvor beschriebenen darin, dass sie als eine einstückige Anordnung 120 aus einem einzigen Aluminiumextrudat hergestellt sind. Das Extrudat ist so hergestellt, dass es nach maschineller Bearbeitung nicht nur die Lenksäulenstütze 123, sondern auch die Halterung 122 bereitstellen kann, wobei ein Brückenteil 124 als ein integraler Teil davon geformt ist.
Wie zuvor beschrieben, enthält das Lenksäulenstützglied 123 mehrere Gewindeöffnungen 117A, 117B, 117C und 117D, die zur Befestigung der Lenksäule an dem Stützglied 123, verwendet werden, und zwei Öffnungen 116A und 116B in der Halterung 122, die zur Befestigung der Halterung an einem Teil der Karosseriestruktur des Kraftfahrzeugs verwendet werden.
Durch Kombinieren der Halterung 122 mit dem Lenksäulenstützglied 123 wird die Torsionssteifigkeit des Lenksäulenglieds 123 bezüglich der Halterung 122 erhöht. Durch Verwendung eines einzigen Aluminiumextrudats, das zweckmäßigerweise so maschinell bearbeitet werden kann, dass es beide Bauteile bereitstellt, werden darüber hinaus sowohl die Herstellungsgenauigkeit als auch die Herstellungskosten verringert.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf aus extrudiertem Aluminium hergestellte Bauteile beschrieben worden ist, versteht sich, dass sie auch zur Befestigung von Bauteilen verwendet werden könnte, die aus anderen Nichteisenmaterialien oder anderen Materialen, wie zum Beispiel verstärktem Kunststoff, bestehen, oder durch ein anderes Verfahren hergestellt werden könnte. Zum Beispiel könnten Bauteile aus Magnesiumlegierung oder aus geformtem kohlefaserverstärkten Verbundwerkstoff hergestellt sein, und das Rohr könnte aus einer Aluminiumlegierung hergestellt sein.
Darüber hinaus versteht sich, dass das Airbag-Gehäuse 14, 114 als ein einstückiges Glied mit einer der Halterungen geformt werden könnte, ähnlich wie das Lenksäulenglied 123 als ein einstückiges Glied mit der Halterung 122 geformt worden ist.
Weiterhin versteht sich, dass mehr als ein Airbag-Gehäuse 14, 114 durch ein einziges röhrenförmiges Glied 9, 109 gestützt werden könnte.
Für Fachleute versteht sich, dass die hohen Verformungsdrücke, die an der Bereitstellung der Presspassung gemäß dem obigen Verfahren beteiligt sind, zu Bruch-, Berst- oder Rissproblemen führen können, wenn keine ausreichende Abstützung für die verschiedenen Bauteile vorgesehen ist oder diese Bauteile eine ungenügende Festigkeit aufweisen, einer solchen Verformung zu widerstehen. Somit weisen zum Beispiel in den Zeichnungen gezeigte Hohlräume 50, 51; 150, 151 mindestens eine dünne Wand auf, die aufgrund der im Glied 9; 109 vorliegenden Drücke bersten kann, und zwar insbesondere, wenn bereits bestehende Materialfehler, wie zum Beispiel Risse usw., vorhanden sind. Um diesem Problem abzuhelfen, können diese Hohlräume beseitigt oder gefüllt werden, wie in den Zeichnungen bezüglich der Halterungen 12 und 122 dargestellt. Normalerweise versteht sich jedoch, dass die ganze Anordnung, einschließlich des Tragelements 10 oder 110, in einem umhüllenden Werkzeug gehalten wird, um durch Druck erzeugte Verformung und somit das Potential für Bersten/Reißen zu begrenzen.
Leider versteht sich, dass bei einem umhüllenden Werkzeug relativ großen oder komplexen Bauteilen, wie zum Beispiel einem Airbag-Gehäuse, schwer Rechnung getragen werden kann, sowohl in technischer Hinsicht bei der Bereitstellung von Abstützung als auch hinsichtlich akzeptabler Werkzeugkosten. Somit wird weiterhin gemäß der vorliegenden Erfindung, und wie in 5 dargestellt, bevorzugt, eine Gehäusehalterung 201 mit weniger komplexem Profil bereitzustellen, die an einem länglichen Glied 202 befestigt ist. Die Halterung 201 ist durch Presspassung gemäß dem oben Erwähnten und der Beschreibung am länglichen Glied 202 befestigt.
Die Gehäusehalterung enthält eine Keilschiene 203, auf der ein Airbag-Gehäuse 204 nach der Befestigung der Halterung 201 an dem Glied 202 angebracht wird. Das Gehäuse 204 wird normalerweise entlang der Schiene 203 geschoben und durch einen Verriegelungsstift 205 oder einen Klebstoff oder eine andere geeignete Technik in Position verriegelt.
Es versteht sich, dass die Gehäusehalterung 201 im Vergleich zu dem Airbag-Gehäuse 204 ein weit reduziertes und weniger komplexes Profil aufweist. Somit wird die Komplexität eines stützenden und umhüllenden Werkzeugs zur Begrenzung von Presspassungsverformung unter Druck verringert. Unter solchen Umständen ist es einfacher und kostengünstiger, ein angemessenes Werkzeug bereitzustellen, um Bersten oder Bruch der Gehäusehalterung 201 und des länglichen Glieds 202 unter Druck zu verhindern.

Claims

Querträger (10) zur Anordnung hinter dem Armaturenbrett eines Kraftfahrzeugs, der ein längliches röhrenförmiges Glied (9; 109; 202) mit mindestens einem daran befestigten Bauteil (11, 12, 13, 14; 111, 122, 123, 114; 201) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil eine entsprechende Öffnung (18, 118) darin aufweist und auf dem röhrenförmigen Glied (9; 109; 202) angeordnet ist und das röhrenförmige Glied (9; 109; 202) durch Fluiddruck plastisch verformt wird, um das röhrenförmige Glied (9; 109; 202) in Eingriff mit dem Bauteil (11, 12, 13, 14; 111, 122, 123, 114; 201) zu bringen, um dazwischen eine Presspassung zu bilden.
Querträger (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (10) eine Halterung (11, 12; 111, 112) aufweist, die in der Nähe jedes Endes befestigt ist, wobei die Halterungen (11, 12; 111, 112) zur Befestigung des Querträgers (10) an einem Teil der Konstruktion des Kraftfahrzeugs, an der der Träger angeordnet ist, verwendet werden.
Querträger (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass er einen daran befestigten Lenksäulenstützwinkel (13; 123) aufweist.
Querträger (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenksäulenstützwinkel (123) und eine der Halterungen (112) als ein einstückiges Bauteil ausgebildet sind.
Querträger (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass er ein daran befestigtes Airbag-Gehäuse (14; 114; 204) aufweist.
Querträger (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Airbag-Gehäuse und eine der Halterungen als ein einstückiges Bauteil ausgebildet sind.
Querträger (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Airbag-Gehäuse ein getrenntes Bauteil ist, das über eine an dem röhrenförmigen Glied befestigte Gehäusehalterung an dem röhrenförmigen Glied befestigt ist.
Querträger (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das röhrenförmige Glied (9; 109; 202) und das oder jedes Bauteil (11, 12, 13, 14; 111, 122, 123, 114; 201) aus verschiedenen Materialien hergestellt sind.
Querträger (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das röhrenförmige Glied (9; 109; 202) aus Baustahlrohr hergestellt ist und die Bauteile (11, 12, 13, 14; 111, 122, 123, 114; 201) aus Nichteisenmaterial hergestellt sind.
Querträger (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile (11, 12, 13, 14; 111, 122, 123, 114; 201) durch Extrudieren hergestellt sind.
Querträger (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das röhrenförmige Glied aus dünnwandigem Stahlrohr hergestellt ist.
Querträger (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Bauteile aus extrudierter Aluminiumlegierung hergestellt ist.
Kraftfahrzeug mit einem Querträger (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12.