DE102004013343B4 - Dashboard carrying device, comprising several vibration absorbing elements made of memory metal - Google Patents

Dashboard carrying device, comprising several vibration absorbing elements made of memory metal Download PDF

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Abstract

The device is designed as a profile (4) of an appropriate shape inserted between the two front support bars (2, 3) of the vehicle and provided with facilities for joining the dashboard and other items like an airbag or the steering column (6). A vibration absorbing element (7, 8) made of a memory metal is located at both ends (9) of the profile (4) and at the steering column (6). The unit (1) can be connected to an electronically operated control device.

Description

Die Erfindung betrifft einen Instrumententafelträger für ein Kraftfahrzeug, der ein sich zwischen den A-Säulen der Kraftfahrzeugkarosserie erstreckendes Tragprofil aufweist, wobei dem Tragprofil eine Anordnung zur Schwingungsdämpfung zugeordnet ist.The The invention relates to an instrument panel support for a motor vehicle, the between the A-pillars the vehicle body extending support profile, wherein the support profile is associated with an arrangement for vibration damping.

Instrumententafelträger erstrecken sich bei einem Kraftfahrzeug quer zwischen den A-Säulen. In herkömmlicher Bauweise besteht ein Instrumententafelträger im wesentlichen aus einem Tragprofil, z.B. einem Rohr mit diversen Halterungen für die Instrumententafel selber sowie zur Halterung bzw. Befestigung weiterer Fahrzeugkomponenten, wie Heizungs- und Klimaanlage, Airbag, Lenksäule, Mittelkonsole, Sicherungskasten oder Handschuhfach.Extending instrument panel support in a motor vehicle transversely between the A-pillars. In conventional Construction consists of an instrument panel carrier essentially of one Supporting profile, e.g. a tube with various supports for the instrument panel itself as well as for holding or fastening further vehicle components, such as heating and air conditioning, airbag, steering column, center console, fuse box or glove box.

Grundsätzlich muss der Instrumententafelträger verschiedene Funktionen erfüllen. Er dient neben der Versteifung der Karosserie zur Energieaufnahme im Crashfall und zum Verbinden verschiedener Raumpunkte bzw. zur Festlegung der diversen Halter.Basically must the instrument panel carrier fulfill different functions. It serves in addition to the stiffening of the body for energy absorption in the event of a crash and to connect different spatial points or to Determination of the various holders.

Wesentlich ist ferner, dass der Instrumententafelträger für den Betrieb in unterschiedlichsten Frequenzbereichen geeignet sein muss, weil im Fahrbetrieb diverse Schwingungen, beispielsweise durch Fahrwerks- oder Motoranregung, auftreten. Zur Kompensierung solcher Schwingungen ist in der DE 101 12 738 C1 eine aktive Anordnung zur Schwingungsdämpfung vorgesehen. Hierbei sind Piezoelemente im Anbindungsbereich zwischen den A-Säulen und dem Tragprofil sowie im Anbindungsbereich der Lenksäule am Tragprofil positioniert. Bei Auftreten einer Schwingung des Instrumententafelträgers im Fahrbetrieb wird diese sensorisch erfasst und durch eine aktiv erzeugte Kompensationsschwingung gedämpft. Hierbei wird eine Schwingungsregelung vorgenommen mit einem dynamischen Energieeintrag in das System, welcher zur Dämpfung der Störschwingungen verwendet wird.It is also essential that the instrument panel carrier must be suitable for operation in a wide variety of frequency ranges, because when driving various vibrations, for example by chassis or engine excitation occur. To compensate for such vibrations is in the DE 101 12 738 C1 provided an active arrangement for vibration damping. Piezo elements are positioned in the connection area between the A-pillars and the support profile as well as in the connection area of the steering column to the support profile. When an oscillation of the instrument panel carrier occurs while driving, it is detected by sensors and attenuated by an actively generated compensation oscillation. Here, a vibration control is made with a dynamic energy input into the system, which is used to dampen the spurious.

Aus der DE 198 26 177 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beeinflussung von Schwingungen insbesondere im Kraftfahrzeugbereich bekannt. Hierbei werden an Übergangsstellen zwischen Bauteilen Distanzkörper in Form von Piezoelementen zur aktiven Steuerung des Schwingungsverhaltens angeordnet. Der Distanzkörper kann auch in einer Formgedächtnislegierung ausgeführt sein. Die an der Übergangsstelle auftretenden Primärschwingungen der Bauteile werden mit einer durch die Piezoelemente erzeugten Sekundärschwingung interferiert. Mithin wird die Energie und die Frequenzzusammensetzung der Schwingungen an der Übergangsstelle beeinflusst mit dem Ziel, die Geräuschkulisse im Fahrzeug zu vermindern oder aktiv zu gestalten.From the DE 198 26 177 A1 is a method and an apparatus for influencing vibrations, especially in the automotive sector known. In this case, spacers in the form of piezoelectric elements for active control of the vibration behavior are arranged at transition points between components. The spacer can also be embodied in a shape memory alloy. The primary vibrations of the components occurring at the transition point are interfered with a secondary vibration generated by the piezoelectric elements. Thus, the energy and the frequency composition of the vibrations at the transition point is influenced with the aim of reducing the noise in the vehicle or to make active.

Mit der DE 43 10 825 C1 gehört ein Stab zum Stand der Technik, der für den Einsatz beispielsweise in adaptiven Fachwerkstrukturen vorgesehen ist und dessen Länge in Achsrichtung durch ein Druckelement aktiv steuerbar ist. Dazu ist der rohrförmige Stab aus einem Kohlefaserverbundwerkstoff mittig geteilt. Als Druckelement ist ein Piezoelement zwischen Druckscheiben an den Endseiten der beiden Stabteile angeordnet. Alternativ kann das Element auch aus einer Formgedächtnislegierung bestehen. Außenseitig übergreift eine Muffe die Enden der angrenzenden Stabteile.With the DE 43 10 825 C1 includes a rod to the prior art, which is intended for use, for example, in adaptive truss structures and the length of which is actively controlled in the axial direction by a pressure element. For this purpose, the tubular rod is divided centrally from a carbon fiber composite material. As a pressure element, a piezoelectric element between pressure disks is arranged on the end sides of the two rod parts. Alternatively, the element can also consist of a shape memory alloy. On the outside, a sleeve engages over the ends of the adjacent rod parts.

Der Erfindung liegt, ausgehend vom Stand der Technik, die Aufgabe zugrunde, eine weitere vorteilhafte, selbsttätig wirkende Anordnung zur Schwingungsdämpfung im Instrumententafelbereich eines Kraftfahrzeugs aufzuzeigen, bei der eine Anpassung der Dämpfungswirkung in Abhängigkeit von dem Schwingungsniveau möglich ist.Of the Invention is based on the prior art, the task, a further advantageous, self-acting arrangement for vibration damping in the instrument panel area of a motor vehicle the adaptation of the damping effect dependent on possible from the vibration level is.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in einem Instrumententafelträger gemäß den Merkmalen von Anspruch 1.The solution This object is according to the invention in an instrument panel carrier according to the features of claim 1.

Erfindungsgemäß umfasst die Anordnung zur Schwingungsdämpfung ein oder mehrere Dämpferelemente, welche zumindest teilweise aus einer Formgedächtnislegierung bestehen. Die Dämpferelemente können als Ganzes aus einer Formgedächtnislegierung bestehen oder aber einen oder mehrere Bausteine aus einer Formgedächtnislegierung enthalten.According to the invention the arrangement for vibration damping one or more damper elements, which at least partially consist of a shape memory alloy. The damper elements can as a whole from a shape memory alloy consist or one or more building blocks of a shape memory alloy contain.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des grundsätzlichen Erfindungsgedankens bilden Gegenstand der abhängigen Patentansprüche 2 bis 7.advantageous Embodiments of the fundamental The idea of the invention form the subject matter of the dependent claims 2 to 7th

Formgedächtnislegierungen und ihre Eigenschaften sind im Stand der Technik bekannt. Es wird hierbei zwischen dem thermischen Formgedächtniseffekt (Shape-Memory) und dem mechanischen Formgedächtniseffekt (Superelastizität) unterschieden. Der Shape-Memory-Effekt wird durch Temperaturbehandlungen eingestellt. Die Formgedächtnislegierung weist zwei abgrenzbare Zustände auf, die Temperaturabhängig eintreten. Nach Vorbehandlung ist die Formgedächtnislegierung im kalten Zustand martensitisch, d.h. plastisch verformbar, ohne eine relevante elastische Rückstellkraft. Bei Erwärmung geht das mit Material in einen austenitischen elastischen Zustand über. Die Superelastizität wird durch Verformung des Austenits in einem bestimmten Temperaturbereich eingestellt. Dabei wird eine spannungsinduzierte Umwandlung in die Martensitphase erreicht. Derartige Bauteile zeigen reversible elastische Dehnungen bis zu 10 %, d.h. ca. um den Faktor 10 höhere Elastizitätswerte als bei konventionellen metallischen Federwerkstoffen.Shape memory alloys and their properties are known in the art. Here, a distinction is made between the thermal shape memory effect (shape memory) and the mechanical shape memory effect (superelasticity). The shape memory effect is set by temperature treatments. The shape memory alloy has two definable states that occur depending on the temperature. After pretreatment, the shape memory alloy in the cold state is martensitic, ie plastically deformable, without a relevant elastic restoring force. Upon heating, this material becomes an austenitic elastic state. The superelasticity is adjusted by deformation of the austenite in a certain temperature range. A stress-induced transformation into the martensite phase is achieved. Such components show reversible elastic strains up to 10%, ie about the factor 10 higher elasticity values than conventional metallic spring materials.

Eine solche insbesondere superelastische Formgedächtnislegierung wird erfindungsgemäß zur Schwingungsreduzierung am Instrumententafelträger eingesetzt. Der Energieeintrag wird erreicht durch eine spannungsinduzierte Phasenumwandlung von Martensit in Austenit. Die Rückumwandlung erfolgt entsprechend umgekehrt durch Phasenumwandlung von Austenit in Martensit.A such particularly superelastic shape memory alloy according to the invention for vibration reduction on the instrument panel carrier used. The energy input is achieved by a voltage-induced Phase transformation of martensite into austenite. The reconversion is done correspondingly reversed by phase transformation of austenite into martensite.

In Abhängigkeit von den in das Kraftfahrzeug eingetragenen Schwingungen wird eine Dehnung der Dämpferelemente durch induzierte Spannung erzeugt. Hierbei wird in Abhängigkeit vom Krafteintrag ein Spannungsplateau erreicht, welches sich unmittelbar auswirkt auf die Elastizität der Dämpferelemente. Den Schwingungen wird folglich ein entsprechend abgestimmtes Dämpfungspotential entgegen gesetzt. Ferner kann durch eine induzierte Formänderung der Dämpferelemente bzw. der Bausteine aus der Formgedächtnislegierung eine Erhöhung der Spannung zwischen den Bauteilen erreicht werden, die durch die Dämpferelemente gekoppelt sind. Je nach Schwingungseintrag und der hieraus resultierenden Druck- und Zugkräfte wird die Vorspannung des Dämpferelements entsprechend gesteuert.In dependence of the registered in the motor vehicle vibrations is a Elongation of the damper elements generated by induced voltage. This is dependent on From the force entry reached a voltage plateau, which is immediately affects the elasticity the damper elements. The vibrations thus become a correspondingly matched damping potential opposed. Furthermore, by an induced change in shape the damper elements or the components of the shape memory alloy, an increase in the voltage be achieved between the components, by the damper elements are coupled. Depending on the vibration input and the resulting Compressive and tensile forces becomes the bias of the damper element controlled accordingly.

Für die Praxis bietet sich an, Dämpferelemente im Anbindungsbereich zwischen den A-Säulen und dem Tragprofil zu positionieren. Auch im Anbindungsbereich der Lenksäule an das Tragprofil ist die Applikation von Dämpferelementen vorteilhaft, weil über die Lenksäule ein Großteil der aus dem Fahrbetrieb resultierenden Schwingungen bzw. Vibrationen in den Instrumententräger geleitet werden. Ferner besteht die Möglichkeit, die Dämpferelemente an bzw. zwischen dem Tragprofil und den Haltern für Anbaukomponenten zu applizieren.For the practice lends itself to damper elements in the connection area between the A-pillars and the support profile too position. Also in the connection area of the steering column to the Support profile is the application of damper elements advantageous because of the steering column a big part the vibrations or vibrations resulting from the driving operation in the instrument carrier be directed. Furthermore, it is possible to connect the damper elements or between the support profile and the holders for add-on components.

Die Anordnung von Dämpferelementen zwischen Bauteilen bewirkt den gewünschten Effekt einer Entkopplung. Hierdurch findet eine Unterbrechung des Kraftflusses statt. Vorteilhaft ist insbesondere, dass die Vorspannung zwischen den Bauteilen durch Ansteuern der Dämpferelemente eingestellt werden kann.The Arrangement of damper elements between components causes the desired effect of decoupling. As a result, an interruption of the power flow takes place. Advantageous In particular, that is the bias between the components through Driving the damper elements can be adjusted.

Bei einer passiven Anordnung führt die aus den Schwingungen resultierende Krafteinleitung in die Dämpferelemente zu einer Gefügeumformänderung der Dämpferelemente. Diese reagieren aufgrund ihrer Formgedächtniseigenschaft selbsttätig mehr oder weniger elastisch, so dass eine auf die Störschwingungen abgestimmte Dämpfungswirkung erzielt wird.at a passive arrangement leads the force resulting from the vibrations in the damper elements to a structural transformation change the damper elements. These react more automatically due to their shape memory property or less elastic, so that tuned to the spurious vibration damping effect achieved becomes.

Als Formgedächtnislegierung kommen grundsätzlich alle bekannten Legierungen mit den erfindungsgemäß genutzten Eigenschaften in Frage. Für eine passive Anordnung zur Schwingungsdämpfung kommt insbesondere eine Cu-Zn-Al-Legierung (Kupfer-Zink-Aluminium) zur Anwendung. Hierbei handelt es sich um eine superelastische Formgedächtnislegierung, welche durch Einleitung einer äußeren Kraft aus den im Fahrbetrieb auftretenden Schwingungen eine Formänderung vollzieht. Diese Formänderung wird erfindungsgemäß genutzt, um Störschwingungen zu dämpfen und so passiv abzubauen.When Shape memory alloy come in principle All known alloys with the properties used in the invention in Question. For a passive arrangement for vibration damping is in particular a Cu-Zn-Al alloy (copper-zinc-aluminum) for use. This is a superelastic shape memory alloy, which by introducing an external force from the vibrations occurring during driving a change in shape takes place. This shape change is used according to the invention, around spurious vibrations to dampen and so passively degrade.

Ebenfalls können Cu-Zn-Mn-Legierungen (Kupfer-Zink-Mangan) oder Cu-Al-Ni-Legierungen (Kupfer-Aluminium-Nickel) und Ni-Ti-Legierungen (Nickel-Titan) Verwendung finden. Hinsichtlich Ni-Ti-Legierungen, bekannt unter dem Handelsnamen NiTinol ist anzumerken, dass eine solche Legierung sehr gute chemische, physikalische und mechanische Eigenschaften besitzt und insbesondere auch eine gute Korrosionsbeständigkeit aufweist. Diese Eigenschaften können im Rahmen der Erfindung gut genutzt werden.Also can Cu-Zn-Mn alloys (copper-zinc-manganese) or Cu-Al-Ni alloys (copper-aluminum-nickel) and Ni-Ti alloys (nickel-titanium) find use. With respect to Ni-Ti alloys, known under the trade name NiTinol it should be noted that a Such alloy very good chemical, physical and mechanical Has properties and in particular also a good corrosion resistance having. These properties can be well used in the invention.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von einem in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben.The Invention is described below with reference to an illustrated in a drawing embodiments described in more detail.

1 zeigt in technisch vereinfachter Weise eine schematische Darstellung eines Instrumententafelträgers mit einer passiven Anordnung zur Schwingungsdämpfung. Darin ist ein Instrumententräger 1 dargestellt, der sich in einem Personenkraftwagen zwischen den hier andeutungsweise dargestellten A-Säulen 2, 3 der Kraftfahrzeugkarosserie quer zur Fahrtrichtung erstreckt und dort in geeigneter Weise festgelegt ist. Der Instrumententräger 1 umfasst ein Tragprofil 4, das die Instrumententafel trägt und zur Halterung bzw. Befestigung verschiedener Fahrzeugkomponenten wie Heizungs- oder Klimaanlage, Airbag, Mittelkonsole, Sicherungskasten oder Handschuhfach dient. 1 shows in a technically simplified manner a schematic representation of an instrument panel carrier with a passive arrangement for vibration damping. In it is an instrument carrier 1 represented in a passenger car between the here indicated A-pillars 2 . 3 the vehicle body extends transversely to the direction of travel and is defined there in a suitable manner. The instrument carrier 1 includes a support profile 4 , which supports the instrument panel and is used to hold or attach various vehicle components such as HVAC system, airbag, center console, fuse box or glove box.

Die Lenksäulenanbindung ist mit 5 bezeichnet. Die Lenksäule selbst hat das Bezugszeichen 6.The steering column connection is with 5 designated. The steering column itself has the reference number 6 ,

Dem Tragprofil 4 gemäß der Darstellung in 1 ist eine Anordnung zur Schwingungsdämpfung zugeordnet. Diese umfasst am Tragprofil 4 applizierte passive Dämpferelemente 7, 8, die aus einer Formgedächtnislegierung, nämlich einer Kupfer-Zink-Aluminium-Legierung (Cu-Zn-Al) bestehen oder Bausteine aus einer solchen Formgedächtnislegierung aufweisen.The support profile 4 as shown in 1 is associated with an arrangement for vibration damping. This includes the support profile 4 applied passive damper elements 7 . 8th which consist of a shape memory alloy, namely a copper-zinc-aluminum alloy (Cu-Zn-Al) or have components of such a shape memory alloy.

Man erkennt, dass die Dämpferelemente 7 im Anbindungsbereich 9 zwischen den A-Säulen 2, 3 und dem Tragprofil 4 positioniert sind. Die Dämpferelemente 8 sind zwischen der Lenksäulenanbindung 5 und der Lenksäule 6 platziert.It can be seen that the damper elements 7 in the connection area 9 between the A-pillars 2 . 3 and the supporting profile 4 are positioned. The damper ELEMENTS 8th are between the steering column connection 5 and the steering column 6 placed.

Unter dem Einfluss einer von außen in das System eingetragenen Kraft infolge der im Fahrbetrieb auftretenden Schwingungen erfahren die Dämpferelemente 7, 8 eine Gefügeveränderung vom plastischen in den elastischen Zustand und umgekehrt. Diese Gefügeveränderung und die damit einhergehende Wandlung der Elastizitätszustände der Dämpferelemente 7 bzw. 8 werden genutzt, um die eingetragenen Störschwingungen zu dämpfen.Under the influence of a force introduced from outside into the system due to the vibrations occurring during driving experience the damper elements 7 . 8th a structural change from the plastic to the elastic state and vice versa. This structural change and the concomitant change in the elasticity states of the damper elements 7 respectively. 8th are used to dampen the registered disturbing vibrations.

11
InstrumententafelträgerInstrument panel support
22
A-SäuleA column
33
A-SäuleA column
44
Tragprofilsupport section
55
Lenksäulenanbindungsteering column connection
66
Lenksäulesteering column
77
Dämpferelementdamper element
88th
Dämpferelementdamper element
99
Anbindungsbereichconnecting region
1010
Steuer- und RechnereinheitTax- and computer unit
1111
Sensoriksensors

Claims (7)

Instrumententafelträger für ein Kraftfahrzeug, der ein sich zwischen den A-Säulen (2, 3) der Kraftfahrzeugkarosserie erstreckendes Tragprofil (4) aufweist, wobei dem Tragprofil (4) eine Anordnung zur Schwingungsdämpfung zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine passive Anordnung zur Schwingungsdämpfung am Tragprofil (4) vorgesehene Dämpferelemente (7, 8) umfasst, die als Ganzes aus einer Formgedächtnislegierung bestehen oder zumindest einen Baustein aus einer Formgedächtnislegierung enthalten.Instrument panel support for a motor vehicle extending between the A-pillars ( 2 . 3 ) of the vehicle body extending support profile ( 4 ), wherein the support profile ( 4 ) is associated with an arrangement for vibration damping, characterized in that a passive arrangement for vibration damping on the support profile ( 4 ) provided damper elements ( 7 . 8th ) which as a whole consist of a shape memory alloy or at least contain a building block of a shape memory alloy. Instrumententafelträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Dämpferelemente (7) im Anbindungsbereich (9) der A-Säulen (2, 3) an das Tragprofil (4) positioniert sind.Instrument panel support according to claim 1, characterized in that damping elements ( 7 ) in the connection area ( 9 ) of the A-pillars ( 2 . 3 ) to the supporting profile ( 4 ) are positioned. Instrumententafelträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Dämpferelemente (8) im Anbindungsbereich (5) der Lenksäule (6) an das Tragprofil (4) positioniert sind.Dashboard according to claim 1 or 2, characterized in that damper elements ( 8th ) in the connection area ( 5 ) of the steering column ( 6 ) to the supporting profile ( 4 ) are positioned. Instrumententafelträger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Formgedächtnislegierung eine Cu-Zn-Al-Legierung (Kupfer-Zink-Aluminium) ist.Instrument panel support according to one of claims 1 to 3, characterized in that the shape memory alloy is a Cu-Zn-Al alloy (copper-zinc-aluminum) is. Instrumententafelträger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Formgedächtnislegierung eine Cu-Zn-Mn-Legierung (Kupfer-Zink-Mangan) ist.Instrument panel support according to one of claims 1 to 3, characterized in that the shape memory alloy is a Cu-Zn-Mn alloy (copper-zinc-manganese) is. Instrumententafelträger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Formgedächtnislegierung eine Cu-Al-Ni-Legierung (Kupfer-Aluminium-Nickel) ist.Instrument panel support according to one of claims 1 to 3, characterized in that the shape memory alloy is a Cu-Al-Ni alloy (copper-aluminum-nickel) is. Instrumententafelträger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Formgedächtnislegierung eine Ni-Ti-Legierung (Nickel-Titan) ist.Instrument panel support according to one of claims 1 to 3, characterized in that the shape memory alloy is a Ni-Ti alloy (Nickel-titanium) is.
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