DE102006025705A1

DE102006025705A1 - Fahrzeugcockpit in Modulbauweise

Info

Publication number: DE102006025705A1
Application number: DE200610025705
Authority: DE
Inventors: Ralf Leupert; Levente Szöke; Thomas Vorberg
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2006-06-01
Filing date: 2006-06-01
Publication date: 2007-12-06
Anticipated expiration: 2026-06-02
Also published as: DE102006025705B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung befasst sich mit einem Fahrzeugcockpit in Modulbauweise, das eine tragende Grundstruktur (12) und mindestens ein Submodul (14, 16, 18) aufweist, das an der Grundstruktur (12) befestigbar ist. Fahrzeugcockpits in Modulbauweise werden für eine möglichst einfache und damit kostengünstige Cockpitmontage verwendet. Es hat sich jedoch gezeigt, dass die Bewegungsrichtung bei der Montage der Submodule eine wesentliche Rolle spielt, da die Montagerichtung in vielen Fällen eine Einschränkung für andere Komponenten und Anbauteile darstellen kann. Um ein Fahrzeugcockpit in Modulbauweise zu schaffen, das einfacher zu montieren ist, wird daher vorgeschlagen, dass an der tragenden Grundstruktur (14, 16, 18) Führungen (28) und an dem wenigstens einen Submodul (14, 16, 18) Führungselemente (30) vorgesehen sind, wobei die Führungen (28) und zugeordnete Führungselemente (30) eine Führungsbahn (32) mit einer Fügerichtung definieren, entlang derer die Submodule (14, 16, 18) von einer Ausgangsposition in eine festgelegte Endposition bewegbar sind. Die Erfindung befasst sich auch mit einem Verfahren zur Montage eines vorhergehend beschriebenen Fahzeugcockpits.

Description

Die vorliegende Erfindung befasst sich mit einem Fahrzeugcockpit in Modulbauweise, mit einer tragenden Grundstruktur und mindestens einem Submodul, das an der Grundstruktur befestigbar ist. Die Erfindung befasst sich außerdem mit einem Verfahren zur Montage eines Fahrzeugcockpits in Modulbauweise.
Fahrzeugcockpits in Modulbauweise werden für eine möglichst einfache und damit kostengünstige Cockpitmontage verwendet, beispielsweise in der Produktion von Personenkraftwagen. Bei einem Fahrzeugcockpit mit modularem Aufbau werden dazu Module vorgesehen, die Komponenten und Bauteile enthalten und die auf verschiedene Art und Weise an einer tragenden Grundstruktur befestigt werden. Bei dieser tragenden Grundstruktur handelt es sich beispielsweise um einen Karosserieteil oder einen eingefügten Querträger. Gegenüber herkömmlichen Montageverfahren, bei denen die verschiedenen Komponenten und Bauteile in einem aufwändigen und komplexen Ablauf einzeln an der Grundstruktur befestigt werden, besitzt die Modulbauweise ein großes Einsparpotential. Es hat sich jedoch gezeigt, dass die Bewegungsrichtung bei der Montage der Submodule eine wesentliche Rolle spielt. Dies ist dadurch bedingt, dass die Montagerichtung in vielen Fällen eine Einschränkung für andere Komponenten und Anbauteile darstellt, die aus verschiedenen Gründen direkt an der tragenden Grundstruktur montiert werden müssen. Beispielsweise müssen Airbags für die Gewährleistung einer einwandfreien Lastabtragung im Crashfall direkt an dem Querträger abgestützt werden, weshalb Airbags bevorzugt direkt an der Grundstruktur befestigt werden. Ein weiteres Beispiel ist die Lenksäule im Bereich des Fahrermoduls. Dabei kann es vorkommen, dass die Lenksäule erst montiert werden kann, wenn zuvor das Fahrermodul eingebaut worden ist, da für das Fahrersubmodul bei einer bereits montierten Lenksäule unter Umständen kein ausreichender Montageraum für den Einbauvorgang zur Verfügung steht. Aufgrund der räumlichen Komplexität, die beim Einführen eines Submoduls in den Innenraum einer Karosserie vorliegt, kommt dem Montagevorgang der Submodule eine bedeutende Rolle zu. Beispielsweise wird das Modul bei einem automatisierten Montageablauf von einem Roboter angehoben und in die Fahrzeugkarosserie eingeführt, wobei hierfür oftmals nur eine bestimmte Bewegungsbahn zur Verfügung steht. Nach dem Einführen in den Innenraum des Fahrzeugs besteht eine weitere Schwierigkeit darin, die richtige Position zum Befestigen der Module zu finden, wobei die gesamte Bewegung unter hoher Last erfolgt. Die richtige Position ist wiederum für ein sauberes Fugenbild im Fahrzeugcockpit unerlässlich. Auch wenn die Befestigungsposition des Moduls im Fahrzeug bekannt ist, muss deshalb zunächst die Position des Roboters in Bezug zum Fahrzeug exakt ermittelt werden. Für einen sicheren und optisch einwandfreien Einbau muss das Submodul außerdem in seiner Position vor der Befestigung überprüft und eventuell aufwändig justiert werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Fahrzeugcockpit in Modulbauweise zu schaffen, das einfacher zu montieren ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Fahrzeugcockpit in Modulbauweise der eingangs genannten Art gelöst, bei dem an der tragenden Grundstruktur Führungen und an dem wenigstens einen Submodul Führungselemente vorgesehen sind, wobei die Führungen und zugeordnete Führungselemente eine Führungsbahn mit einer Fügerichtung definieren, entlang derer die Submodule von einer Ausgangsposition in eine festgelegte Endposition bewegbar sind.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Fahrzeugcockpits liegt zunächst darin, dass die Submodule in dem Fahrzeuginnenraum zunächst nur in ihrer Ausgangsstellung positioniert werden müssen. Das genaue Einführen der Submodule in ihre jeweils festgelegte Endposition erfolgt durch Einbringen des Submoduls entlang der Führungsbahn, deren Fügerichtung durch die Führungen und die zugeordneten Führungselemente definiert ist. Das Submodul kann folglich nur in der vorgesehenen Endposition eingebaut werden. Ein fehlerhaftes Anordnen ist dadurch ausgeschlossen. Da die mechanische Führung die Endpositionierung übernimmt, wird der Montagevorgang in seinem Ablauf dahingehend verbessert, dass eine Überprüfung der Position vor der Befestigung und ein eventuelles Justieren entfallen kann. Durch die definierten Fügebahnen ist außerdem für jedes Submodul der mindestens freizuhaltende Raum bekannt, der benötigt wird, um die Submodule unabhängig voneinander einbauen zu können. Dadurch ergibt sich bereits prinzipiell die Möglichkeit, die Submodule unabhängig voneinander auch wieder auszubauen. Ein weiterer Vorteil ist daher auch die sich durch die Führung ergebende Servicefreundlichkeit. Neben der einfacheren und damit kostengünstigeren Montage ist durch die festgelegte exakte Endposition zudem gewährleistet, dass sich ein genaues Fugenbild ergibt. Durch Zuordnung und Befestigung der Komponenten an den Submodulen werden die für eine Montage notwendigen Bereiche an der Grundstruktur, d. h. am Querträger, genauer definiert, da die Submodule im Vergleich zur Befestigung einzelner Komponenten nur an bestimmten Stellen am Querträger befestigt werden. Dadurch ergibt sich eine größere Flexibilität bei der Strukturausbildung der Querträger, beispielsweise für Durchbrüche an der tragenden Struktur, die z.B. für Luftkanäle oder Kabelkanäle notwendig sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das wenigstens eine Submodul beim Einbauvorgang vor der endgültigen Befestigung an der Grundstruktur durch die Führungen und die Führungselemente in seiner Endposition gehalten. Durch die mechanische Unterstützung beim Fügen der Submodule sind nur geringe Handhabungskräfte erforderlich, was neben einer Entlastung der Hebewerkzeuge und der automatisierten Einbauvorrichtungen auch zu einer größeren Sicherheit bei dem Montagevorgang führt. Bei einem mechanisch unterstützten Einfügen, beispielsweise mit dem Greifarm eines Roboters, muss die Hebevorrichtung nur noch die Kraft zum Einschieben des Submoduls aufbringen, sobald dieses gehalten ist, und nicht auch noch das Eigengewicht des Moduls. Wenn das Submodul manuell in seine Endposition gebracht wird, kann die Hebevorrichtung aus dem Fahrzeuginnenraum entfernt werden, sobald das Submodul unterstützt ist. Bei einem mechanischen Einbringen des Submoduls in seine Endposition kann die Hebevorrichtung aus dem Fahrzeuginnenraum bewegt werden, sobald das Submodul seine Endposition erreicht hat. Durch das Entfernen der Hebevorrichtungen steht ein größerer Bewegungsraum für die Befestigung des Submoduls zur Verfügung. Bei einer maschinellen Befestigung des Submoduls können sich dadurch die Greifarme des Hebewerkzeugs und der Befestigungsvorrichtung nicht in die Quere kommen.
Weiterhin bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der vor Erreichen der Endposition vorzugsweise bereits in der Ausgangsposition eine Abstützung des Submoduls erfolgt. Dadurch ist eine sichere und präzise Einführung des Submoduls in seine Endposition möglich, weil die Abtragung des Eigengewichts des Moduls nur noch bis zum Erreichen der Ausgangsposition erforderlich ist. Danach ist dann lediglich eine Kraft aufzubringen, um das Submodul in seine Endposition zu bewegen.
Vorzugsweise verlaufen die Führungen linear, um den Einbauvorgang weitestgehend zu vereinfachen.
Zweckmäßigerweise sind die Richtungen der Führungsbahnen an bereits an der Grundstruktur vormontierte Komponenten angepasst. Dadurch ist es möglich, bestimmte Komponenten direkt am Hauptträger zu montieren, wie beispielsweise die Lenksäule oder Airbags, ohne den Einbau der jeweiligen Submodule zu behindern. Die Richtungen der Führungsbahnen können bei einem entsprechenden Modul auch auf vorhandene Luftkanäle abgestimmt sein.
Bei durch Gussverfahren hergestellten Grundstrukturen berücksichtigt die Entformungsrichtung des Gusswerkzeugs vorzugsweise im Wesentlichen die Richtung der Führungsbahnen. Durch diese Maßnahme lassen sich Werkzeuge mit aufwändigen Hinterschneidungen vermeiden.
In einer praktischen Ausführung ist als Submodul ein Fahrermodul mit einem Ausschnitt zur Aufnahme einer Lenksäule vorgesehen und der Lenksäulenausschnitt des Submoduls ist geschlossen. Dadurch ist unterhalb der Lenksäule zum Bereich des Fußraums des Fahrers eine separate Abdeckung oder gar ein separates Modul nicht erforderlich.
In einer bevorzugten Ausführungsform korrespondiert die Richtung der Führungsbahnen wenigstens des Fahrermoduls mit der Neigung der Lenksäule, so dass das Fahrermodul auch nach Einbau der Lenksäule montiert werden kann, indem es über die bereits an dem Hauptträger montierte Lenksäule eingeschoben wird. Dies bedeutet auch eine größere Servicefreundlichkeit, da die Lenksäule bei Ausbau des Submoduls für Reparaturzwecke nicht ausgebaut werden muss. Neben dem Aus- und Einbau entfällt dadurch auch ein nicht zu unterschätzender Verwaltungsaufwand, da Arbeiten an der Lenksäule dokumentationspflichtig sind.
In einer besonders praktischen Ausführungsform ist zur elektrischen Kontaktierung zwischen der Grundstruktur und dem wenigstens einen Submodul mindestens eine selbstfindende Steckverbindung mit einem Stecker und einer Buchse vorgesehen, wobei die Steckverbindung und die Führungsbahnen zueinander ausgerichtet sind. Dadurch entfällt bei der Montage des Submoduls ein separates Anschließen des Submoduls an der Grundstruktur. Die selbstfindende Steckverbindung bedeutet aufgrund der definierten Fügerichtung außerdem auch eine sichere elektrische Kontaktierung, was für einen sicheren Fahrzeugbetrieb unerlässlich ist.
Bevorzugt ist eine Weiterbildung dieser Ausführungsform, bei der wenigstens der Stecker oder die Buchse der mindestens einen selbstfindenden Steckverbindung in seiner/ihrer Halterung in der Endposition entriegelbar ist, so dass die Steckverbindung zumindest auf einer Seite schwimmend gehalten ist. Durch die schwimmende Lagerung ist sichergestellt, dass es an den Kontakten aufgrund der in einem Fahrzeug stets vorhandenen Vibrationen während des Fahrbetriebs nicht zu einer Korrosion kommt, dem so genannten „fretting". Die schwimmende Lagerung gewährleistet eine dauerhafte elektrische Kontaktierung. Da für die Entriegelung ein Wegstück zurückgelegt werden muss, ergibt sich daraus bereits eine Mindestlänge der Führungsbahn.
Eine besonders einfache Ausführungsform gewinnt man, wenn der Stecker und die Buchse der mindestens einen selbstfindenden Steckverbindung in die Führungselemente und die Fügungen integriert ist, wodurch ein separates Befestigen von Stecker und Buchse entfällt.
Nachfolgend wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher auf ein Ausführungsbeispiel der Erfindung eingegangen. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugcockpits in Modulbauweise in Form einer Explosionszeichnung;
2 einen Ausschnitt des Fahrzeugcockpits nach 1 mit dem Fahrersubmodul vor Erreichen einer Ausgangsposition zum Einfügen;
3 das Submodul nach 2 in der Ausgangsposition;
4 das Submodul nach 3 in einer weiter eingeführten Position und
5 das Submodul nach 4 in festgelegter Endposition.
In 1 ist ein Fahrzeugcockpit gezeigt, das eine tragende Grundstruktur 12, ein Fahrersubmodul 14, ein Mittelkonsolensubmodul 16 und ein Beifahrersubmodul 18 aufweist. Als oberer Abschluss wird auf das Fahrzeugcockpit eine nicht dargestellte Abdeckung montiert. An der Grundstruktur 12 sind verschiedene Komponenten befestigt, beispielsweise eine Lenksäule 20, die sich in dem Fahrersubmodul in einem Lenksäulenausschnitt 21 befindet, der unten abgeschlossen ist, ein Head-Up Display 22, ein Airbag 24 sowie eine Lüftungsanlage 26 mit Lüftungskanälen. Für die Montage der Submodule 14, 16, 18 sind an der Grundstruktur 12 Führungen 28 und an den Submodulen 14, 16, 18 Führungselemente 30 vorgesehen. Die Führungen 28 und die zugeordneten Führungselemente 30 definieren eine Führungsbahn 32 mit einer Fügerichtung, die in 2 bis 5 mit einer gestrichelten Linie dargestellt ist.
Die Submodule 14, 16, 18 weisen Seitenflächen auf, die parallel zueinander sind. Dadurch können die Submodule 14, 16, 18 unabhängig voneinander eingebaut und auch wieder ausgebaut werden.
In 2 bis 5 ist beispielhaft die Montage des Fahrersubmoduls 14 an der Grundstruktur 12 dargestellt. Für eine bessere Lesbarkeit ist in 2 bis 5 auf die Darstellung der Lenksäule 20 und des Head-Up Displays 22 verzichtet worden. Die Submodule 14, 16, 18 sind entlang der Führungsbahn 32 von einer Ausgangsposition (3) in eine definierte Endposition (5) bewegbar.
In 2 ist das Fahrersubmodul 14 kurz vor Erreichen der Ausgangsposition gezeigt. Die Führungselemente 30 befinden sich in unmittelbarer Nähe zu den Führungen 28, jedoch noch nicht im Eingriff mit den Führungselementen 30. In 3 ist das Fahrersubmodul in der Ausgangsposition angesetzt, in der die Führungselemente 30 mit den Führungen 28 in Kontakt gelangen. In dieser Ausgangsposition wird das Fahrersubmodul 14 bereits abgestützt, d. h. das Eigengewicht wird mittels der Führungselemente und Führungen abgetragen. Für die Montage wird das Fahrersubmodul 14 entlang der Führungsbahn 32 von der Ausgangsposition in eine festgelegte, durch die Führungsbahn 32 vorgegebene Endposition bewegt. In 4 ist gezeigt, wie das Fahrersubmodul 14 während des Einschiebens durch die Führungselemente 30 auf den Führungen 28 geführt ist. In 5 befindet sich das eingeschobene Fahrersubmodul 14 in seiner Endposition, in der es an der Grundstruktur 12 befestigt werden kann.
Die Richtung der Führungsbahn 32, die sich aus den Führungen 28 und den Führungselementen 30 ergibt, korrespondiert mit der Neigung der Lenksäule 20. Weiterhin ist aus den 2 bis 5 ersichtlich, dass die Grundstruktur 12 durch Gussverfahren hergestellt ist und die Entformungsrichtung des Gusswerkzeugs die Richtung der Führungsbahnen im Wesentlichen berücksichtigt. Dadurch lassen sich aufwändige Werkzeuge mit Hinterschneidungen vermeiden.
Die elektrische Kontaktierung zwischen der Grundstruktur 12 und den Submodulen 14, 16, 18 erfolgt über selbstfindende Steckverbindungen mit Steckern 34 und Buchsen 36. Die Steckverbindungen und die Führungsbahnen sind zueinander ausgerichtet. Das Submodul wird dadurch bereits beim Einbauen elektrisch angeschlossen. Die selbstfindenden Steckverbindungen sind so ausgebildet, dass die Buchsen 36 und/oder Stecker 34 in seiner/ihrer Halterung in der Endposition entriegelt ist. Die Steckverbindung ist dadurch zumindest auf einer Seite schwimmend gehalten. Hierdurch ist sichergestellt, dass es während des Fahrbetriebs an den Kontakten nicht zu einer Korrosion aufgrund der in einem Fahrzeug stets vorhandenen Vibrationen kommt. Die schwimmende Lagerung der Steckverbindung bedeutet eine dauerhafte elektrische Kontaktierung. Wird das Submodul wieder demontiert, wird der entriegelte Teil der Steckverbindung wieder verriegelt, so dass die Steckverbindung auch wieder getrennt werden kann. Die Länge des geführten Wegstücks der Führungsbahn 32 ist auf das Wegstück abgestimmt, das für die Entriegelung der Steckverbindung erforderlich ist.
Die selbstfindende Steckverbindung kann für eine technische Kontrolle der Submodule 14, 16, 18 verwendet werden, bevor diese eingebaut werden. Ebenso können die Steckverbindungen benutzt werden, um bei einem ausgebauten Submodul 14, 16, 18 Fehler auszulesen und zu diagnostizieren.

Claims

Fahrzeugcockpit in Modulbauweise, mit einer tragenden Grundstruktur (12) und mindestens einem Submodul (14, 16, 18), das an der Grundstruktur (12) befestigbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der tragenden Grundstruktur (14, 16, 18) Führungen (28) und an dem wenigstens einen Submodul (14, 16, 18) Führungselemente (30) vorgesehen sind, wobei die Führungen (28) und zugeordnete Führungselemente (30) eine Führungsbahn (32) mit einer Fügerichtung definieren, entlang derer die Submodule (14, 16, 18) von einer Ausgangsposition in eine festgelegte Endposition bewegbar sind.
Fahrzeugcockpit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Submodul (14, 16, 18) beim Einbauvorgang vor der endgültigen Befestigung an der Grundstruktur (12) durch die Führungen (28) und die Führungselemente (30) in seiner Endposition gehalten ist.
Fahrzeugcockpit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Erreichen der Endposition eine Abstützung des Submoduls (14, 16, 18) erfolgt.
Fahrzeugcockpit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Submodul (14, 16, 18) in der Ausgangsposition abgestützt ist.
Fahrzeugcockpit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungen (14, 16, 18) linear verlaufen.
Fahrzeugcockpit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtung der Führungsbahnen (32) an bereits an der Grundstruktur (14, 16, 18) vormontierte Komponenten (22, 24, 26) angepasst ist.
Fahrzeugcockpit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundstruktur (12) durch Gussverfahren hergestellt ist und die Entformungsrichtung des Gusswerkzeugs die Richtung der Führungsbahnen (32) im Wesentlichen berücksichtigt.
Fahrzeugcockpit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Submodul (14, 16, 18) ein Fahrermodul (14) mit einem Ausschnitt zur Aufnahme einer Lenksäule (20) vorgesehen ist und der Lenksäulenausschnitt (21) geschlossen ist.
Fahrzeugcockpit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtung der Führungsbahnen (32) wenigstens des Fahrermoduls (14) mit der Neigung der Lenksäule (20) korrespondiert.
Fahrzeugcockpit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur elektrischen Kontaktierung zwischen der Grundstruktur (12) und dem wenigstens einen Submodul (14, 16, 18) mindestens eine selbstfindende Steckverbindung mit einem Stecker (34) und einer Buchse (36) vorgesehen ist, wobei die Steckverbindung und die Führungsbahnen (32) zueinander ausgerichtet sind.
Fahrzeugcockpit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens der Stecker (34) oder die Buchse (36) der mindestens einen selbstfindenden Steckverbindung in seiner/ihrer Halterung in der Endposition entriegelbar ist, so dass die Steckverbindung zumindest auf einer Seite schwimmend gehalten ist.
Fahrzeugcockpit nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Stecker (34) und die Buchse (36) der mindestens einen selbstfindenden Steckverbindung in die Führungselemente (30) und die Führungen (28) integriert ist.
Verfahren zur Montage eines Fahrzeugcockpits in Modulbauweise, mit einer tragenden Grundstruktur (12) und mindestens einem Submodul (14, 16, 18), wobei an der tragenden Grundstruktur (12) Führungen (28) und an dem wenigstens einen Submodul (14, 16, 18) den Führungen (28) zugeordnete Führungselemente (30) vorgesehen sind, die zusammen eine Führungsbahn (32) mit einer Fügerichtung definieren, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte aufweist: – Positionieren und Ansetzen des wenigstens einen Submoduls (14, 16, 18) in einer Ausgangsposition, in der die Führungselemente (30) mit den Führungen (28) in Kontakt gelangen, – Bewegen des wenigstens einen Submoduls (14, 16, 18) entlang der Führungsbahn (32) von der Ausgangsposition in eine festgelegte, durch die Führungsbahn (32) vorgegebene Endposition, in der eine Abstützung des Submoduls (14, 16, 18) erfolgt, – Befestigen des wenigstens einen Submoduls (14, 16, 18) in seiner Endposition an der Grundstruktur.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewegen von der Ausgangsposition zur Endposition durch Einschieben des Submoduls (14, 16, 18) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zur elektrischen Kontaktierung zwischen Grundstruktur (12) und Submodul (14, 16, 18) während des Einschiebens wenigstens ein Stecker (34) in wenigstens eine Buchse (36) einer selbstfindenden Steckver bindung geschoben wird, wobei das Einschieben des Steckers (34) in die Buchse (36) in Richtung der Führungsbahnen (32) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Einschieben des Submoduls (14, 16, 18) in seine Endposition mindestens der Stecker (34) oder die Buchse (36) der wenigstens einen selbstfindenden Steckverbindung in seiner/ihrer Halterung entriegelt wird, so dass die Steckverbindung zumindest auf einer Seite schwimmend gehalten ist.