DE10023506B4

DE10023506B4 - Cockpitträger für die Karosserie eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE10023506B4
Application number: DE10023506A
Authority: DE
Inventors: Thomas Krebs; Bernd Walczok
Original assignee: Wagon Automotive GmbH
Current assignee: Wagon Automotive GmbH
Priority date: 2000-04-13
Filing date: 2000-05-13
Publication date: 2006-01-12
Anticipated expiration: 2020-05-14
Also published as: DE10023506A1

Abstract

Cockpitträger für die Karosserie eines Kraftfahrzeugs,
mit einem als geschlossenes oder offenes Metall-Hohlprofil ausgeführten Querträger (4) mit einer der vollen Einbaubreite entsprechenden Länge und
mit endseitigen Anschlußelementen (5) zur Verbindung des Querträgers (4) mit den
A-Säulen (2) der Karosseriestruktur,
wobei dem Querträger (4) mindestens ein als offenes Metall-Hohlprofil ausgeführter Verstärkungsträger (6) mit einer einem Teil der Länge des Querträgers (4) entsprechenden Länge zugeordnet ist,
wobei der Querträger (4) und der Verstärkungsträger (6) mit einander zugeordneten Anlage- und Befestigungsabschnitten (7) versehen und an diesen oder an einigen von diesen miteinander dauerhaft verbunden sind,
wobei der Querträger (4) und der Verstärkungsträger (6) an mindestens einem Befestigungsabschnitt (7) durch Schweißung, insbesondere ausgeführt mit einer Vielzahl kurzer Schweißnahtabschnitte (10), und/oder
an mindestens einem Befestigungsabschnitt (7) durch Schraubverbindungen miteinander verbunden sind, und
wobei der Querträger (4) und der Verstärkungsträger (6) an mindestens einem Befestigungsabschnitt (7') durch ein...

Description

Die Erfindung betrifft einen Cockpitträger für die Karosserie eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
Kraftfahrzeug-Cockpits sind komplexe, an den jeweiligen Fahrzeugtyp angepaßte Systeme, die so konstruiert werden, daß möglichst weitgehend vormontierte und vor dem Einbau in das Kraftfahrzeug funktionsgeprüfte Baueinheiten vorliegen. Ein wesentlicher Teil des Cockpits ist dabei der Cockpitträger, der quer in die Karosserie des Kraftfahrzeugs eingebaut nicht nur Tragfunktion für eine Vielzahl von Anbauelementen hat, sondern auch der Versteifung der Kraftfahrzeug-Karosserie dient und in das von der Kraftfahrzeug-Karosserie gebildete Sicherheitssystem einbezogen ist.

Ein bekanntes Cockpit eines Kraftzeugs ( DE 197 53 178 A1 ) zeichnet sich dadurch aus, daß darin ein durchgehender Cockpitträger mit einem einfachen Profilquerschnitt eingesetzt wird, an dem die erforderlichen Anbauelemente angebracht werden können.

Der Cockpitträger des zuvor angesprochenen Standes der Technik kann als Rund-, Oval- oder Rechteckrohr oder als C-, U- oder Doppel-T-Profil ausgeführt sein. Vorgeschlagen wird auch die Ausführung mit Versteifungsrippen und/oder Querstegen. Insbesondere wird vorgeschlagen, den Cockpitträger als geschlossenes Hohlprofil auszuführen, aber aus zwei offenen Profilen zu einem geschlossenen Profil zu fügen. Dazu wird neben der Schweißung auch eine lineare Schnappverbindung als Möglichkeit zur Verbindung der Teilprofile vorgeschlagen.

Für die Ausführung des Querträgers des bekannten Cockpitträgers schlägt die zuvor genannte Literaturstelle Metallprofile in Form von Preß-. Strangpreß- oder Schmiedeteilen vor, vorzugsweise aus Leichtmetallen wie Aluminium oder Magnesium oder deren Legierungen. Aber auch abgekantete Blechprofile sowie Metall-Kunststoff-Verbundkonstruktionen werden vorgeschlagen, letztere als besonders bevorzugt.

Es hat sich gezeigt, daß der in der zuvor genannten Literaturstelle beschriebene Cockpitträger für seine Einsatzzwecke bereits sehr zweckmäßig ist und zu einem in sicherheitstechnischer Hinsicht in Verbindung mit einem Kastenprofil der Karosserie vorteilhaft gestalteten Fahrzeugcockpit beiträgt. Gleichwohl ist der Cockpitträger für sich noch weiter verbesserungsfähig, insbesondere im Hinblick darauf, daß trotz eines durchgehenden Querträgers unterschiedliche Bauteileigenschaften an verschiedenen Stellen gewünscht werden.

Das zuvor Beschriebene ist bereits einer Lösung zugeführt worden, nämlich dadurch, daß dem zwischen den A-Säulen durchlaufenden Querträger in besonders hoch beanspruchten Abschnitten Verstärkungsträger zugeordnet sind ( EP 0 896 919 A2 ). Dies gilt insbesondere im Bereich der Lenksäulenaufhängung. Bei diesem Cockpitträger mit einem den Querträger abschnittsweise verstärkenden Verstärkungsträger ist der Verstärkungsträger als U-Profil ausgeführt und mit den U-Schenkeln auf entsprechend bemaßte entgegengerichtete U-Schenkel am Querträger aufgeschoben. Die aneinander anliegenden Flächen der U-Schenkel sind durch längslaufende Schweißnähte miteinander verbunden.

Der zuvor erläuterte Cockpitträger ist im Sinne einer Gewichtsreduktion der Karosserie nur durch den partiell anbringbaren Verstärkungsträger beanspruchungsgerecht dimensioniert. Die Anbringung des Verstärkungsträgers am Querträger ist hier jedoch montagetechnisch noch verbesserungsfähig. Der Lehre liegt daher das Problem zugrunde, den bekannten Cockpitträger mit Querträger und Verstärkungsträger montagetechnisch und hinsichtlich der Beanspruchbarkeit zu optimieren.

Die zuvor aufgezeigte Problemstellung löst die Lehre der vorliegenden Erfindung bei einem Cockpitträger mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1. Erfindungsgemäß erfolgt ein Ansetzen und Heranschwenken des Verstärkungsträger an den Querträger. Diese Konstruktion ist montagetechnisch wesentlich einfacher zu handhaben und damit einem Robotereinsatz besser zugänglich als das Aufstecken maßgenau aufeinander angepaßter U-Anordnungen.

Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Im Sinne einer Gewichtsreduktion der Karosserie wird also der Querträger nur durch die partiell anbringbaren Verstärkungsträger beanspruchungsgerecht dimensioniert.

1 in schematischer Draufsicht die Karosserie eines Kraftfahrzeugs mit zwischen den A-Säulen eingebautem Querträger,
2 einen Schnitt durch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Cockpitträgers,
3 in perspektivischer Ansicht einen erfindungsgemäßen Cockpitträger, die Verstärkungsträger abgenommen,
4 einen Cockpitträger gemäß der Erfindung mit Querträger und einem angebrachten Verstärkungsträger, jedoch ohne Anschlußelemente zur Anbringung an den A-Säulen.
Die in 1 dargestellte Karosserie 1 zeigt beidseits die üblichen A-Säulen 2, also die vordersten Säulen des Fahrgastraums und diese verbindend ein als Aufprallschutz ausgeführtes Verbindungsprofil 3. Nicht eingezeichnet ist der Gesamtaufbau des Cockpits in der Karosserie dieses Kraftfahrzeugs, lediglich eingezeichnet ist ein quer in der Karosserie zwischen den A-Säulen 2 eingebauter Cockpitträger.
Der in 1 dargestellte Cockpitträger weist zunächst einen als geschlossenes oder offenes Metall-Hohlprofil ausgeführten Querträger 4 mit einer der vollen Einbaubreite in der Karosserie entsprechenden Länge auf. Dieser ist mit endseitigen Anschlußelementen 5 mit den A-Säulen 2 der Karosseriestruktur verbunden. Die Anschlußelemente 5 sind in 1 lediglich angedeutet, im Stand der Technik wird dazu einiges ausgeführt. 3 zeigt die hier als Gußstücke ausgeführten Anschlußelemente 5 ebenfalls.
Im Rahmen der Lehre geht es im wesentlichen um den Querträger 4. Dieser ist in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel im Profilquerschnitt in 2 dargestellt, in perspektivischer Ansicht ist er in 3 und 4 zu sehen.
Das Ausführungsbeispiel zeigt, daß dem Querträger 4 mindestens ein als geschlossenes oder offenes Metall-Hohlprofil ausgeführter Verstärkungsträger 6 mit einer einem Teil der Länge des Querträgers 4 entsprechenden Länge zugeordnet ist und daß der Querträger 4 und der Verstärkungsträger 6 mit einander zugeordneten Anlage- und Befestigungsabschnitten 7 versehen und an diesen oder an einigen von diesen miteinander dauerhaft verbunden sind. 2 zeigt den Querträger 4 selbst als geschlossenes Kastenprofil mit besonders hoher Steifigkeit. Daran angebaut ist in 2 der Verstärkungsträger 6, der an drei Anlage- und Befestigungsabschnitten 7 am Querträger 4 anliegt bzw. befestigt ist. Der Verstärkungsträger 6 weist ein der Versteifung dienendes Kastenprofil 8 auf, an das sich beidseits jeweils ein C-Profil 9 anschließt. Diese C-Profile 9 werden durch die Verbindung mit dem Querträger 4 dann wiederum zu geschlossenen Kastenprofilen, so daß die Gesamt-Steifigkeit des Verbundes aus Querträger 4 und Verstärkungsträger 6 ein Mehrfaches der Steifigkeit des Querträgers 4 allein beträgt.
2 zeigt, daß der Verstärkungsträger 6 abschnittsweise auch größere Wanddicken aufweisen kann. Damit gewinnt man eine besonders passende Materialstärke, so daß beispielsweise auch Nietvorgänge unproblematisch durchgeführt werden können.
3 und 4 machen deutlich, daß der Verstärkungsträger 6 nur einen Teil der Länge des Querträgers 4 einnimmt und daß am Querträger 4 beispielsweise dem jeweiligen Befestigungsende nahe jeweils ein Verstärkungsträger 6 angebracht werden kann. In diesen Bereichen ist der Cockpitträger insgesamt zusätzlichen Beanspruchungen durch zusätzliche Anbauelemente ausgesetzt. Nur in diesen Bereichen wird anforderungsspezifisch die Steifigkeit des Cockpitträgers insgesamt durch Einbringung der Verstärkungsträger 6 erhöht.
Wie im Stand der Technik bereits zum dortigen Cockpitträger ausgeführt worden ist, gilt auch im dargestellten Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Lehre der Erfindung, daß der Querträger 4 und der Verstärkungsträger 6 aus einem Leichtmetallwerkstoff, insbesondere aus einem Aluminiumwerkstoff oder einem Magnesiumwerkstoff, bestehen. Insgesamt darf insoweit auf den Stand der Technik für verschiedene Alternativen der Ausführung von Querträgern 4 und Verstärkungsträger 6 verwiesen werden.
Hinsichtlich der Verbindung des Verstärkungsträgers 6 mit dem Querträger 4 an den Befestigungsabschnitten 7 zeigt 2 links oben, daß der Querträger 4 und der Verstärkungsträger 6 an mindestens einem Befestigungsabschnitt 7 durch ein Einhängen, Einschnappen oder Einclipsen o. ä. miteinander verbunden sind und dazu entsprechend komplementär ausgeformte Befestigungsabschnitte 7 aufweisen. Man erkennt hier eine typische Nut/Feder-Verbindung, die auch angedeutet in 3 und 4 wiederzuerkennen ist. Die genaue Formgebung der Befestigungsabschnitte 7 erlaubt hier ein Ansetzen und Heranschwenken des Verstärkungsträgers 6 an den Querträger 4.
Das dargestellte und bevorzugte Ausführungsbeispiel zeichnet sich ferner dadurch aus, daß, im dargestellten Ausführungsbeispiel zusätzlich, der Querträger 4 und der Verstärkungsträger 6 an mindestens einem Befestigungsabschnitt 7 durch Schweißung, insbesondere ausgeführt mit einer Vielzahl kurzer Schweißnahtabschnitte 10, verbunden sind. Eine durchgehende Schweißnaht führt leichter zu Verzug des Cockpitträgers, während eine Vielzahl von Schweißnahtabschnitten 10 beispielsweise in einer Länge von ca. 20 mm, eine nahezu gleich feste Verbindung erzeugen, ohne zu erheblichem Verzug des Cockpitträgers zu führen.
Als Alternative oder zusätzlich kann man natürlich auch noch vorsehen, daß der Querträger 4 und der Verstärkungsträger 6 an mindestens einem Befestigungsabschnitt 7 durch Schraubverbindungen miteinander verbunden sind.
Das dargestellte und bevorzugte Ausführungsbeispiel zeigt ferner, daß der Querträger 4 und der Verstärkungsträger 6 als gerade Teile, insbesondere hergestellt im Strangpreßverfahren, ausgeführt sind. Insbesondere für Strangpreßprofile empfiehlt sich die gerade Führung der Träger 4, 6. Das schließt allerdings nicht aus, daß unter besonderen Umständen auch leicht gebogene Träger 4, 6 eingesetzt werden können.
3 zeigt, daß und wie am Querträger 4 bzw. am Verstärkungsträger 6 Befestigungspunkte 11 angebracht werden können, die der Verbindung und/oder der Anbringung von Anbauelementen dienen können. Lediglich andeutungsweise ist dargestellt, daß Befestigungspunkte 11 in offenen Profilabschnitten im Stanznietverfah ren oder im Blindnietverfahren, in geschlossenen Profilabschnitten im Blindnietverfahren oder an beliebiger Stelle im selbstschneidenden Flowdrillverfahren ausgebildet sind. Derartige Techniken sind aus dem Stand der Technik für sich bekannt und werden hier anwendungskonform eingesetzt.
Wie dargestellt werden mit dem erläuterten Cockpitträger aus Querträger 4 und Verstärkungsträger 6 bzw. Verstärkungsträgern 6 bei annähernd gleichen geometrischen Abmessungen höhere Steifigkeiten in den interessierenden Bereichen realisiert. Beanspruchungsgerecht ist der Querträger 4 durch die Verstärkungsträger 6 ausgestaltet, so daß das Gesamtgewicht des Querträgers 4 so gering wie möglich gehalten wird. Die Anbringung unterschiedlicher Verstärkungsträger 6 an ein und demselben Querträger 4 ermöglicht einen Einsatz des Cockpitträgers in unterschiedlichen Fahrzeugen auf derselben oder unterschiedlichen Plattformen. Das vermindert die Anzahl der Ersatzteile und die Kosten der Lagerhaltung. Auch kann man durch Veränderung oder Auswechseln der Verstärkungsträger 6 unterschiedliche Ausstattungsvarianten an ein und derselben Kraftfahrzeugkarosserie berücksichtigen. Beispielsweise kann man einen Verstärkungsträger 6 am Querträger 4 dort anbringen, wo bei einer Ausstattungsvariante am Querträger 4 noch der Wärmetauscher einer Klimaanlage und weitere Bauelemente dazu aufgehängt werden müssen. Man braucht diesen Verstärkungsträger an dieser Stelle dann eben nur bei dieser Ausstattungsvariante, nicht bei sonstigen, einfacheren Ausstattungsvarianten des Kraftfahrzeugs.
Die vorgesehene modulare Bauweise erlaubt es, die Profile optimal und kundenorientiert auszulegen hinsichtlich Belastungen, Eigenfrequenzen und Gewicht. Außerdem ist beispielsweise auch eine unproblematische Umstellung des Cockpitträgers von Linkslenkung auf Rechtslenkung möglich.
Insgesamt ergibt sich eine modulare Bauweise mit einer erheblichen Flexibilität bei gleichzeitig geringstmöglichem Gewicht der Gesamtanordnung.

Claims

Cockpitträger für die Karosserie eines Kraftfahrzeugs, mit einem als geschlossenes oder offenes Metall-Hohlprofil ausgeführten Querträger (4) mit einer der vollen Einbaubreite entsprechenden Länge und mit endseitigen Anschlußelementen (5) zur Verbindung des Querträgers (4) mit den A-Säulen (2) der Karosseriestruktur, wobei dem Querträger (4) mindestens ein als offenes Metall-Hohlprofil ausgeführter Verstärkungsträger (6) mit einer einem Teil der Länge des Querträgers (4) entsprechenden Länge zugeordnet ist, wobei der Querträger (4) und der Verstärkungsträger (6) mit einander zugeordneten Anlage- und Befestigungsabschnitten (7) versehen und an diesen oder an einigen von diesen miteinander dauerhaft verbunden sind, wobei der Querträger (4) und der Verstärkungsträger (6) an mindestens einem Befestigungsabschnitt (7) durch Schweißung, insbesondere ausgeführt mit einer Vielzahl kurzer Schweißnahtabschnitte (10), und/oder an mindestens einem Befestigungsabschnitt (7) durch Schraubverbindungen miteinander verbunden sind, und wobei der Querträger (4) und der Verstärkungsträger (6) an mindestens einem Befestigungsabschnitt (7') durch ein Einhängen, Einschnappen oder Einclipsen miteinander verbunden sind und dazu entsprechend komplementär ausgeformte Befestigungsabschnitte (7') aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsabschnitte (7') ein Ansetzen und Heranschwenken des Verstärkungsträgers (6) an den Querträger (4) erlauben.
Cockpitträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkungsträger (6) an drei Anlage- und Befestigungsabschnitten (7, 7') am Querträger (4) anliegt bzw. befestigt ist.
Cockpitträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkungsträger (6) ein Kastenprofil (8) aufweist, an das sich beidseits jeweils ein C-Profil (9) anschließt und daß die C-Profile (9) des Verstärkungsträger (6) durch die Verbindung mit dem Querträger (4) zu Kastenprofilen geschlossen sind.
Cockpitträger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Querträger (4) und der Verstärkungsträger (6) aus einem Leichtmetallwerkstoff bestehen.
Cockpitträger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Querträger (4) zwei Verstärkungsträger (6) zugeordnet sind.
Cockpitträger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Querträger (4) und der Verstärkungsträger (6) als gerade Teile ausgeführt sind.
Cockpitträger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Befestigungspunkte (11) in offenen Profilabschnitten im Stanznietverfahren oder im Blindnietverfahren, in geschlossenen Profilabschnitten im Blindnietverfahren oder an beliebiger Stelle im selbstschneidenden Flowdrillverfahren ausgebildet sind.