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Die
Erfindung betrifft einen Cockpitquerträger für
ein Kraftfahrzeug mit einem fahrerseitig angeordneten Metallprofil
und mindestens einem ersten Flachteil und einem zweiten Flachteil,
wobei die Flachteile in dem Metallprofil zumindest teilweise als Querschnittswandelemente
integriert sind. Daneben betrifft die Erfindung eine Cockpitstruktur
mit diesem Cockpitquerträger und ein Verfahren zur Herstellung des
Cockpitquerträgers.
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Im
Automobilbau werden als Instrumententafelträger in der
Regel Querträger, auch Cockpitquerträger genannt,
eingesetzt. Ein Cockpitquerträger kann ein fahrerseitig
angeordnetes Metallprofil, insbesondere ein Hohlprofil, aufweisen
und in einer Cockpitstruktur angeordnet sein oder diese bilden, wobei
die Cockpitstruktur zwischen den beiden A-Säulen durch
geeignete Verbindungsmittel angeordnet sein kann. So kann hierbei
der Cockpitquerträger horizontal verlaufen und ein fahrerseitiges
Metallprofil aufweisen. Als zusätzliche Befestigungsanordnung
kann die Cockpitstruktur mittig zwischen Fahrer- und Beifahrerbereich
eine Vertikalstrebe aufweisen, die mit dem Bodenbereich oder Tunnelbereich und
dem Querträger verbunden ist. Auch ist es aus dem Stand
der Technik bekannt, dass die beifahrerseitige Anbindung an die
A-Säule durch eine einzige Querstrebe ersetzt werden kann.
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Bei
einem Cockpitquerträger werden insbesondere hohe Anforderungen
an den Anbindungsbereich der Lenksäule gestellt, da in
diesem Bereich die höchsten Belastungen am Cockpitquerträger
auftreten.
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Um
diesen Belastungen gerecht zu werden, ist es aus dem Stand der Technik
bekannt, in dem Cockpitquerträger bzw. dem Metallprofil
des Cockpitquerträgers zwei Hülsen in zueinander
im Wesentlichen parallelen Querschnittsflächen zu integrieren. Hierbei
erstreckt sich deren Mittelachse im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung.
Mit anderen Worten können die Hülsen in einer
horizontalen Ebene angeordnet sein, wobei die Mittelachsen jeweils
in einer Querschnittsebene des Cockpitquerträgers liegen.
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Die
Lenksäule kann bei einer derartigen Konstruktion mittels
durch die Hülsen durchgeführter Schrauben an dem
Querträger befestigt werden (
DE 10 2006 033 606 B4 ).
Es ist jedoch dann erforderlich, die Wände des Hohlprofils
des Cockpitquerträgers mit einer ausreichenden Dicke auszuführen,
um zumindest eine ausreichende Steifigkeit des Querträgers
zu erzielen. Neben der geringen Steifigkeit einer derartigen Tragstruktur
und dem erhöhten Materialeinsatz bei größeren
Wanddicken, können unerwünschte Eigenschwingungen
auftreten, die den Fahrkomfort aufgrund der am Lenkrad zu spürenden Vibration
reduzieren.
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Eine
alternative Lenksäulenanbindung offenbart die
DE 103 29 897 A1 . Hierbei
ist zur Anbindung ein aus Guss hergestellter Lagerbock vorgesehen. Zur
Verstärkung des Querträgers sind im Bereich des Lagerbocks
als Schottplatten zwei parallele Wandplatten bzw. Querschnittswandflächen
vorgesehen. Aus dem zusätzlich erforderlichen Lagerbock
aus Guss zur Anbindung der Lenksäule ergibt sich jedoch neben
dem Erfordernis eines zusätzlichen Bauteils ein nicht optimaler
Kraftfluss zwischen der Lenksäule und dem Cockpitquerträger.
Insbesondere führt dies zu einer ungewünschten
Erhöhung der Eigenschwingungen. Diese Eigenschwingungen
haben unmittelbar Auswirkungen auf den Betrieb eines Fahrzeugs und
sind insbesondere für einen Kraftfahrzeugführer als
Vibrationen am Lenkrad wahrnehmbar.
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Von
diesem Stand der Technik ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung
die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Cockpitquerträger
für ein Kraftfahrzeug zur Verfügung zu stellen,
welcher neben einer erhöhten Steifigkeit keine zusätzlichen Bauteile
erfordert.
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Die
oben aufgezeigte Aufgabe wird gemäß einer ersten
Lehre der vorliegenden Erfindung bei einem gattungsgemäßen
Cockpitquerträger dadurch gelöst, dass jedes der
zwei Flachteile mindestens ein zur Anbindung einer Lenksäule
vorgesehenes Anbindungselement aufweist.
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Im
Gegensatz zu bekannten Cockpitquerträgern kann erfindungsgemäß auf
die Anbringung eines zusätzlichen Bauteils, wie einem Lagerbock,
verzichtet werden, da die Flachteile zumindest jeweils ein Anbindungselement
umfassen. Mit anderen Worten kann das Anbindungselement in dem Flachteil
integriert sein oder an dem Flachteil, beispielsweise seitlich oder
unterhalb des Flachteils, angeordnet sein. Durch die erfindungsgemäße
Bauteilreduktion lassen sich gleichzeitig die Produktionskosten
deutlich senken. Das fahrerseitig angeordnete Metallprofil kann üblicherweise
geschlossen ausgebildet sein, jedoch sind prinzipiell auch andere
Ausgestaltungen möglich.
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In
einer ersten erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann
das Anbindungselement in der Ebene des jeweiligen Flachteils, also
einem im Wesentlichen ebenen Bauteil, liegen. Die Anbindungselemente
können sowohl innerhalb des Metallsprofils bzw. des Cockpitquerträgers
als auch außerhalb des Cockpitquerträgers vorgesehen
sein. Die Anbindungspunkte können sich zur Aufnahme einer
Lenksäule in der Ebene der Ausrichtung der Flachteile bzw.
der Querschnittswandelemente befinden. Durch eine derartige Ausrichtung
kann der Kraftfluss zwischen der Lenksäule und der Tragstruktur,
also dem Cockpitquerträger, optimiert werden. Eine Verringerung
der Eigenschwingungen ist die Folge mit einer entsprechenden Reduktion
an Vibrationen am Lenkrad und einem erhöhten Fahrkomfort.
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Gemäß einer
weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann
das Anbindungselement ein hülsenförmiges Element
sein, wobei vorzugsweise die Mittelachse des hülsenförmigen
Elements in der Ebene des Flachteils liegt. Die Mittelachse kann
insbesondere in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs verlaufen.
Hat das Flachteil den gleichen Querschnitt wie das Metallprofil
des Cockpitquerträgers können die Flachteile auch
Schottelemente im Cockpitquerträger bilden. Während
ein Schuttelement eine geschlossene Trennwand darstellt und mit
dem gesamten Umfang der inneren Kontur des Metallprofils verbunden
ist, ist es bei einem Querschnittswandelement nicht erforderlich,
dass es sich um eine vollkommen geschlossene Trennwand handelt,
die mit gesamten Umfang der inneren Kontur des Metallprofils verbunden
ist. Das Flachteil ist in diesem Fall vorzugsweise von außen
nicht sichtbar. Die Hülsen dienen zur Aufnahme von Befestigungsmitteln,
wie Schrauben und dergleichen, mit denen eine Lenksäule
in einfacher Weise an dem Cockpitquerträger angeordnet
werden kann. Vorzugsweise können die Hülsen in
dem jeweiligen Flachteil integriert sein. Durch die Integration
der Hülsen in die Flachteile kann neben einer verbesserten
lokalen Steifigkeit des Cockpitquerträgers ein optimierter
Kraftfluss erreicht werden. Darüber hinaus kann eine Bauteilreduktion
erzielt werden, da separate Schottbleche entfallen können.
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In
einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung
können die Flachteile durch ein senkrecht zu der jeweiligen
Ebene der Flachteile angeordnetes Kopplungselement miteinander verbindbar
sein. Insbesondere kann hierdurch die Lage der Flachteile in einfacher
Weise fixiert werden.
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Alternativ
können die Flachteile von Außen zumindest teilweise
sichtbar sein, um beispielsweise die Lenksäule an die außerhalb
des Metallprofils des Cockpitquerträgers liegenden Bereiche
der Flachteile anzubringen. Bevorzugt können die Flachteile
gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen
Ausgestaltung jeweils ein innerhalb des Metallprofils des Cockpitquerträgers
angeordnetes Querschnittswandelement, vorzugsweise ein Schottelement,
und ein sich außerhalb des Metallprofils des Cockpitquerträgers erstreckendes
Anschlusselement aufweisen. Ist das Flachteil, welches bevorzugt
einstückig gebildet sein kann, als Schottelement ausgebildet
entspricht dessen Querschnitt zumindest der Innenkontur des Metallprofils
des Cockpitquerträgers, sodass eine Erhöhung der
Versteifung des Cockpitquerträgers bewirkt wird und der
Hohlraum des Metallprofils abgeschlossen wird. Der dann außerhalb
des Cockpitquerträgers gelegene restliche Bereich des Flachteils
kann bevorzugt als Anschlusselement verwendet werden, an dem die
Lenksäule in einfacher Weise befestigt werden kann. Auch
bei dieser Alternative liegen die Anbindungspunkte in einer Ebene
mit den Schottelementen, so dass ein optimaler Kraftfluss zwischen Lenksäule
und Cockpitquerträger erreicht werden kann.
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Für
eine Anbindung der Lenksäule an den Cockpitquerträger
kann das Anschlusselement prinzipiell ein beliebig gestaltetes Anbindungselement aufweisen.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass die Lenksäule besonders
einfach angebracht werden kann, wenn die Anschlusselemente der Flachteile
eine Lenksäulenkonsole bilden. Es versteht sich, dass zwei
oder mehr Anbindungselemente an einem Flachteil vorgesehen sein
können.
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Darüber
hinaus kann eine besonders hohe Steifigkeit erreicht werden, wenn
die Flachteile im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind. An
dieser Stelle sei angemerkt, dass auch drei oder mehr Flachteile
vorgesehen sein können.
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Um
die Festigkeiten zu gewährleisten können die Flachteile
vorzugsweise aus Stahl oder einer Stahllegierung bestehen und insbesondere
als Tailored Blanks ausgebildet sein. Tailored Blanks bestehen aus
mindestens zwei unterschiedlichen Materialgüten und/oder
Materialdicken zur Erzielung spezifischer an die Belastung angepasster
Eigenschaften bei minimalem Gewicht.
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Gemäß einer
zweiten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgezeigte
Aufgabe bei einer Cockpitstruktur eines Kraftfahrzeuges, welche im
Bereich zwischen den A-Säulen der Karosserie eines Kraftfahrzeuges
vorgesehen ist, mit einem zuvor beschriebenen Cockpitquerträger
gelöst.
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Bei
der Cockpitstruktur kann in einer erfindungsgemäßen
Ausgestaltung ein fahrerseitig angeordnetes Metallprofil des Cockpitquerträgers
ein erstes über ein Verbindungsmittel mit der ersten A-Säule des
Kraftfahrzeugs insbesondere unmittelbar verbindbares Ende und ein
zweites Ende aufweisen, welches über ein, in Längsrichtung
des Kraftfahrzeugs gesehenen, im Wesentlichen vertikales Abstützelement
mit dem Bodenbereich oder Tunnelbereich des Kraftfahrzeugs verbindbar
ist. Über das Verbindungsmittel, beispielsweise eine geeignete Konsole,
kann das erste Ende des Metallprofils kraft-, form- und/oder stoffschlüssig
mit der A-Säule verbunden werden. Darüber hinaus
kann das zweite Ende des Metallprofils kraft-, form- und/oder stoffschlüssig mit
einem vorzugsweise aus einem Metall hergestellten Abstützelement,
welches ein geschlossenes Hohlprofil mit variablem Querschnitt aufweisen
kann, verbunden sein.
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Um
die Sicherheit im Kraftfahrzeug ohne eine deutliche Gewichtszunahme
zu erhöhen, kann das zweite Ende des Metallprofils über
ein horizontal verlaufenes Verbindungselement mit der gegenüber der
ersten A-Säule liegenden zweiten A-Säule des Kraftfahrzeugs
verbindbar sein. Auch die Anbindung an die zweite A-Säule
des Kraftfahrzeugs kann kraft-, form- und/oder stoffschlüssig
erfolgen.
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Prinzipiell
kann das Verbindungselement in beliebiger Weise mit dem zweiten
Ende kraft-, form- und/oder stoffschlüssig verbunden werden.
Es ist jedoch erkannt worden, dass ein einfaches Verbinden der vorliegenden
erfindungsgemäßen modularen Struktur mit einer
gleichzeitig verbesserten Seitencrash-Resistenz erreicht werden
kann, wenn das Verbindungselement einen Adapter zum Verbinden des Verbindungselements
mit dem zweiten Ende des Metallprofils aufweist.
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Als
besonders geeignet hat sich dabei ein konusförmig ausgebildeter
Adapter gezeigt. Insbesondere kann der Adapter als Gleichteil für
verschiedenste Fahrzeugkonzepte konzipiert sein. Es versteht sich
jedoch, dass gemäß anderen Varianten der vorliegenden
Erfindung der Adapter auch eine andere Form aufweisen kann.
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Wie
bereits beschrieben wurde, kann das Abstützelement ein
geschlossenes Hohlprofil aufweisen. In einer Ausgestaltung der vorliegenden
Erfindung kann das Abstützelement als eine rohrförmige Strebe
ausgebildet sein. Die Verwendung einer derartigen Vertikalstrebe
bringt unter anderem den Vorteil einer höheren Modularität
mit sich, da beispielsweise durch eine Anpassung der Vertikalstrebe
an einen anderen Fahrzeugtyp dennoch das gleiche Metallprofil im
Cockpitquerträger eingesetzt werden kann.
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Um
eine besonders stabile Cockpitstruktur zu erhalten, kann das Abstützelement
zwischen dem Bodenbereich oder dem Tunnelbereich und einem Stirnwandträger
des Kraftfahrzeugs anordenbar sein.
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Die
oben aufgezeigte Aufgabe wird gemäß einer weiteren
Lehre der vorliegenden Erfindung bei einem Verfahren zum Herstellen
eines zuvor beschriebenen Cockpitquerträgers für
ein Kraftfahrzeug dadurch gelöst, dass ein Metallprofil
für einen Cockpitquerträger bereitgestellt wird,
ein erstes Flachteil und ein zweites Flachteil in das Metallprofil
eingesetzt werden, die Flachteile mit dem Metallprofil zumindest
teilweise kraft-, form- und/oder stoffschlüssig verbunden
werden und eine Lenksäule oder eine Lenksäulenkonsole
mit mindestens einem der Anbindungselemente des jeweiligen Flachteils
verbunden wird.
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Das
Metallprofil des Cockpitquerträgers kann einteilig oder
auch mehrteilig bereit gestellt werden, wobei im letzteren Fall
in einem weiteren Arbeitsschritt die entsprechenden Teile gefügt
werden. Insbesondere kann durch das erfindungsgemäße Verfahren
ein Cockpitquerträger mit einer integrierten Lenksäulenaufnahme
in einfacher Weise hergestellt werden, wobei der so hergestellte
Cockpitquerträger eine zumindest lokal hohe Steifigkeit
im Bereich der Lenksäulenanbindung aufweist.
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Eine
besonders einfache Herstellung des erfindungsgemäßen
Cockpitquerträgers kann erzielt werden, wenn das bereitgestellte
Metallprofil des Cockpitquerträgers ein geschlossenes Hohlprofil
mit zu den Flachteilen korrespondierenden Öffnungen aufweist.
Dann können die Flachteile, insbesondere auch als Schottelemente,
in die in dem Metallprofil vorgesehenen Öffnungen, die
insbesondere als Schlitze an mindestens einer Seitenwand des Cockpitquerträgers
vorhanden sind, bevorzugt an gegenüberliegenden Seitenwänden,
eingeschoben werden. In einem weiteren Arbeitsschritt können
die Flachteile zumindest lokal, bevorzugt im Bereich der Schlitze
kraft-, form- und/oder stoffschlüssig mit dem Metallprofil
des Cockpitquerträgers verbunden werden. Beispielsweise
können die Flachteile mit dem Cockpitquerträger
verschweißt werden. Das Metallprofil weist in diesem Fall
vorteilhafterweise keine Flansche auf, sodass das Gewicht des Metallprofils optimiert
wird.
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Alternativ
kann das Metallprofil des Cockpitquerträgers auch durch
zwei Halbschalen bereitgestellt werden. In diesem Fall können
gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung
die Flachteile in eine erste bereitgestellte Halbschale des Metallprofils
eingesetzt werden und nach dem Einsetzen der Flachteile eine zweite
Halbschale des Metallprofils mit der ersten Halbschale des Metallprofils
kraft-, form- und/oder stoffschlüssig verbunden werden. Beispielsweise
können mit Hilfe von kleinen Flanschen die Halbschalen
in einfacher Weise aufeinander gelegt und miteinander verschweißt
werden. Auch kann es möglich sein zwei Flachteile zusammen
mit dem Kopplungselement in ein geschlossenes Hohlprofil einzusetzen.
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Es
gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, den erfindungsgemäßen
Cockpitquerträger, die Cockpitstruktur und das Verfahren
zur Herstellung eines Cockpitquerträgers auszugestalten
und weiterzubilden. Hierzu wird einerseits verwiesen auf die den
Patentansprüchen 1, 8 und 14 nachgeordneten Patentansprüche
und andererseits auf die Beschreibung von Ausführungsbeispielen
in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt
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1 eine
schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Flachteils
gemäß der vorliegenden Erfindung,
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2a eine
schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels
einer Cockpitstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung,
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2b eine
weitere schematische Ansicht des ersten Ausführungsbeispiels
einer Cockpitstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung,
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2c eine
weitere schematische Ansicht des ersten Ausführungsbeispiels
einer Cockpitstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung,
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3a eine
schematische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels
einer Cockpitstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung,
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3b eine
weitere schematische Ansicht des zweiten Ausführungsbeispiels
einer Cockpitstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung,
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3c eine
weitere schematische Ansicht des zweiten Ausführungsbeispiels
einer Cockpitstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung,
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4 eine
schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Cockpitquerträgers
gemäß der vorliegenden Erfindung,
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5a eine
schematische Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels
einer Cockpitstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung,
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5b eine
weitere schematische Ansicht des dritten Ausführungsbeispiels
einer Cockpitstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung,
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6a eine
schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der Cockpitstruktur
gemäß der vorliegenden Erfindung vor dem Einfügen
der Flachteile, und
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6b eine
schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der Cockpitstruktur
gemäß der vorliegenden Erfindung nach dem Einfügen
der Flachteile.
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1 zeigt
zunächst ein beispielhaftes Flachteil 4 gemäß der
vorliegenden Erfindung. Dieses Flachteil 4 ist vorzugsweise
als Blech, insbesondere als Tailored Blank, ausgeführt.
Dieses im Wesentlichen flächige Element 4 umfasst
ein als Schottelement 6 ausgebildetes Querschnittwandelement und
ein Anschlusselement 8. Der Querschnitt des Schottelements 6 entspricht
dem Querschnitt eines Metallprofils eines Cockpitquerträgers,
sodass der Hohlraum des Metallprofils 2 abgeschottet wird. Durch
die Entsprechung der Querschnittsflächen dient das Schottelement
als zusätzliche Querschnittswand im Inneren des Cockpitquerträgers,
um dessen Steifigkeit zu verbessern.
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Das
Anschlusselement 8 weist mindestens ein Anbindungselement 10 in
Form eines Lochs auf, welches zur Anbringung einer Lenksäule
dient. Mit anderen Worten ist das Anschlusselement 8 im
vorliegenden Ausführungsbeispiel als eine Lenksäulenkonsole
ausgebildet. Hierbei versteht es sich, dass die Gestaltung des Anschlusselements
an die anzubindende Lenksäule angepasst sein kann. Erforderlich
ist lediglich, dass das Flachteil 6 ein Anbindungselement 8 aufweist.
Dies kann insbesondere in der Ebene des Flachteils 6 angeordnet
sein, um den Kraftfluss zu optimieren.
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In 2a ist
ein erstes Ausführungsbeispiels einer Cockpitstruktur gemäß der
vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Cockpitstruktur umfasst
einen erfindungsgemäßen Cockpitquerträger
mit einem Metallprofil 2, wobei das Metallprofil als ein
geschlossenes Hohlprofil mit einem variablen Querschnitt gebildet
ist. Durch den variablen Querschnitt kann eine verbesserte Materialausnutzung
und eine entsprechende Gewichtsreduktion ermöglicht werden.
Das Metallprofil 2 des Cockpitquerträgers ist
verzugsweise aus Stahl oder einer Stahllegierung, hergestellt.
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Zur
Anbringung einer Lenksäule an dem Cockpitquerträger
sind zwei Flachteile 6 zumindest teilweise in dem Metallprofil 2 des
Cockpitquerträgers integriert. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist
das Flachteil 6 jeweils als Schottelement 6 mit
einem Anschlusselement 8 ausgeführt. Das Schottelement 6 ist
im Cockpitquerträger integriert, während sich
das Anschlusselement 8 in der gleichen Ebene außerhalb
des Cockpitquerträgers erstreckt. Durch das Schottelement 6 kann
eine erhöhte Steifigkeit des Metallprofils 2 erzielt
werden. Ferner kann der 2a entnommen
werden, dass die Flachteile im Wesentlichen parallel zueinander
angeordnet sind.
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An
den beiden Anschlusselementen 8, welche die Lenksäulenkonsole
bilden, ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
jeweils ein Anbindungselement 10 in Form eines Lochs 10 vorgesehen.
Es versteht sich, dass bei anderen Varianten der vorliegenden Erfindung
auch andere und mehrere Anbindungselemente vorgesehen sein können,
so lange sich die Lenksäule an ihnen befestigen lässt. Ein
weiteres Anbindungselement 10' in Form eines Langlochs 10' besitzt
gegenüber anderen Anbindungselementen jedoch den Vorteil,
dass das nicht dargestellte Lenkrad entlang des Langlochs 10' in der
Höhe verstellt und mittels eines nicht dargestellten Hebels
in der gewünschten Position eingerastet werden kann.
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Durch
diese erfindungsgemäße Anbindungsmöglichkeit
entfallen zusätzliche Bauelemente, wie Lagerböcke
und es kann der Kraftfluss zwischen der Tragstruktur und der Lenksäule
optimiert werden. Darüber hinaus können Eigenschwingungen
weitestgehend reduziert werden.
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Für
eine stabile Anordnung der Cockpitstruktur im Kraftfahrzeug weist
das Metallprofil 2 des Cockpitquerträgers an einem
ersten Ende ein erstes Verbindungsmittel 12, insbesondere
eine Konsole, auf, welches mit der ersten A-Säule, vorzugsweise der
A-Säule auf der Fahrerseite des Fahrzeugs, kraft-, form-
und/oder stoffschlüssig verbindbar ist.
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An
dem zweiten Ende des Metallprofils 2 des Cockpitquerträgers
ist über ein Schließblech 16 ein Abstützelement 14 vorgesehen.
Der Cockpitquerträger ist im Allgemeinen in einer im Wesentlichen
horizontalen Ebene quer zur Fahrzeuglängsrichtung angeordnet.
Das Abstützelement 14, welches insbesondere aus
einem Metall, wie Stahl oder einer Stahllegierung, hergestellt sein
kann, ist im Wesentlichen als Vertikalstrebe zwischen dem Bodenbereich
oder Tunnelbereich des Fahrzeugs und dem Stirnwandträger
des Kraftfahrzeugs angeordnet. Hierbei kann die Verbindung des Abstützelements 14 mit
dem Bodenbereich, dem Stirnwandträger und/oder dem zweiten Ende
des fahrerseitigen Metallprofils 2 des Cockpitquerträgers
kraft-, form- und/oder stoffschlüssig gebildet sein.
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2b zeigt
einen vergrößerten Ausschnitt des ersten Ausführungsbeispiels.
Deutlich sind insbesondere ein Anschlusselement 8 mit einem
Langloch 10' und das Verbindungselement 12 zu
erkennen.
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In
der 2c ist wiederum das erste Ausführungsbeispiel
vereinfacht dargestellt. Wie der 2c zu
entnehmen ist, ist eine Lenksäule 18 neben den nicht
dargestellten Anbindungselementen 10 zusätzlich
an den Anbindungselementen 10' zur Lenkradverstellung angebracht.
Wie bereits beschrieben wurde, ist der Kraftfluss zwischen der Tragstruktur und
der Lenksäule 18 optimiert.
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In
den 3a bis 3c ist
ein zweites Ausführungsbeispiel einer Cockpitstruktur gemäß der vorliegenden
Erfindung abgebildet. Da der Aufbau des zweiten Ausführungsbeispiels
dem des ersten Ausführungsbeispiels ähnelt, wird
nachfolgend lediglich auf die Unterschiede eingegangen.
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Der
Unterschied besteht im Wesentlichen in der Ausbildung der Flachteile 20.
Während die Flachteile 4 des ersten Ausführungsbeispiels
aus dem Metallprofil 2 des Cockpitquerträgers
teilweise herausragen, sind die Flachteile 20 vollständig
als Querschnittswandelement in dem Cockpitquerträger integriert.
Die Flachteile 20 können als Schottelemente ausgebildet
sein. Hierdurch wird wiederum eine hohe Steifigkeit des Cockpitquerträgers
ermöglicht.
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In
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der 3a weist
jede der beiden Flachteile 20 als Anbindungselement 22 ein
hülsenförmiges Element 22 auf, dessen
Mittelachse vorzugsweise in der Ebene des Flachteils 20 liegt
und im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung verläuft.
Bevorzugt ist die Hülse 22 im Flachteil 20 integriert.
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel können der
Kraftfluss zwischen der Tragstruktur und der Lenksäule
optimiert werden.
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3b zeigt
eine vergrößerte schematische Querschnittsansicht
des Cockpitquerträgers des zweiten Ausführungsbeispiels.
Zu erkennen ist hierbei das als Querschnittswandelement gebildete Flachteil 20 und
die hülsenförmigen Elemente 22.
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In 3c ist
nun wiederum eine schematische Ansicht der Cockpitstruktur des zweiten
Ausführungsbeispiels mit einer angebrachten Lenksäule 18 dargestellt.
Hierbei kann die Lenksäule 18 an den Anbindungselementen 22 vorzugsweise
mittels Schrauben (nicht dargestellt) angebunden sein. Es versteht sich
auch hier, dass andere geeignete Befestigungsmittel ebenso verwendet
werden können.
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Des
Weiteren ist in 4 ein Ausführungsbeispiel
des Cockpitquerträgers gemäß der vorliegenden
Erfindung dargestellt. Hierbei kann ein Kopplungselement 24 in
Form eines Steges zwischen den Flachteilen 20, also den
Schottelementen, angeordnet sein. Dieses vorzugsweise stoffschlüssig
mit den Schottelementen verbindbare und parallel zur oberen bzw.
unteren Wandseite des Cockpitquerträgers angebrachte Kopplungselement 24 kann
die Steifigkeit des Metallprofils 2 des Cockpitquerträgers
und entsprechend den Kraftfluss zwischen der Lenksäule und
dem Cockpitquerträger weiter verbessern. Weiterhin sei
an dieser Stelle angemerkt, dass die Hülsen 22 vorzugsweise
aus einem Blech geformt sein können und mit den Schottelementen 20 durch Längsschweißen
entlang der Hülsen 22 verbunden werden können.
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Bevorzugt
wird das Flachteil 20 aus einem ebenen Blech an zwei Stellen,
die die spätere integrierte Hülse 22 bereitstellen,
geprägt und entlang einer Biegelinie derart umgeformt,
dass die beiden geprägten Bereiche die integrierte Hülse 22 bilden.
Das umgeformte Flachteil wird beispielsweise unterhalb und oberhalb
des Hülsenbereichs gefügt. Denkbar ist auch zwei
einzelne Blechteile mit einer einzigen Prägung zu versehen
und derart aufeinander zu legen und zu fügen, dass ebenfalls
ein Flachteil 20 mit integrierter Hülse 22 bereitgestellt
wird.
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Zur
Erzeugung zweier Flachteile 20 mit integrierter Hülse 22 und
Kopplungselement 24 ist es denkbar, einen Blechzuschnitt
derart umzuformen, so dass ein Element, wie in 4 dargestellt,
erzeugt wird.
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Es
versteht sich, dass ein derartiges Kopplungselement auch bei anderen
Ausführungsformen der Flachteile, wie sie beispielsweise
in den 1 bis 2c dargestellt ist, eingesetzt
werden kann.
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In
den 5a und 5b ist
ein drittes Ausführungsbeispiel einer Cockpitstruktur gemäß der vorliegenden
Erfindung abgebildet. Auch an dieser Stelle werden zur Vermeidung
von Wiederholungen nur die Unterschiede zu den vorherigen Ausführungsbeispielen
erläutert.
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Der
erfindungsgemäße Cockpitquerträger, der
im vorliegenden Beispiel Flachteile mit hülsenförmigen
Anbindungselementen aufweist (nicht im Detail dargestellt), ist
an dem zweiten Ende des Metallprofils 2 mit einem rohrförmigen,
im Wesentlichen vertikalen Abstützelement 14 kraft-,
form- und/oder stoffschlüssig verbindbar. Insbesondere
kann die Verbindungsstelle zwischen dem fahrerseitig angeordneten
Metallprofil 2 und dem Abstützelement 14 als
Knotenblech 32 gestaltet sein. Das Abstützelement 14 weist
vorzugsweise ein geschlossenes Profil auf.
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Darüber
hinaus ist ein Verbindungselement 26 in Form eines bevorzugt
aus Metall hergestellten Rohres mit einem insbesondere konusförmigen
Adapter 28 und einem zweiten Verbindungsmittel 30 dargestellt.
Bei dem zweiten Verbindungsmittel 30 kann es sich insbesondere
um eine zweite A-Säulen Konsole handeln.
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Die
innere Form des Adapters 28 korrespondiert insbesondere
zu der Außenform im Bereich des zweiten Endes des Metallprofils 2 des
Cockpitquerträgers, also mit dem Knotenblech 32.
Im verbauten Zustand, wie er in 5b schematisch
dargestellt ist, kann der Adapter 28 kraft-, form- und/oder
stoffschlüssig mit dem zweiten Ende des Metallprofils 2 des
Cockpitquerträgers verbunden werden. Darüber hinaus
kann das Verbindungselement 26 über das zweite Verbindungsmittel 30 mit
der zweiten A-Säule des Kraftfahrzeugs kraft-, form- und/oder
stoffschlüssig verbunden werden.
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Neben
der mit der modularen Bauweise einhergehenden Flexibilität
wird durch das Verbindungselement eine erhöhte Stabilität
der Cockpitstruktur erzielt. Insbesondere kann der Adapter die Seitencrash-Resistenz
einer modularen Tragstruktur verbessern. Zudem kann der Adapter
als Gleichteil für verschiedene Fahrzeugsegmente konzipiert
sein, sodass insbesondere wirtschaftlich Vorteile erzielbar sind.
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Schließlich
soll anhand der 6a und 6b ein
Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Herstellungsverfahrens erläutert werden.
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In 6a wird
zunächst in einem ersten Schritt ein als Hohlprofil mit
variablem Querschnitt gebildetes Metallprofil 2 des Cockpitquerträgers
bereitgestellt. Dieses Metallprofil 2 kann zumindest zwei,
vorzugsweise vier schlitzförmige Öffnungen 34 auf
der Ober- und Unterseite aufweisen, wobei sich bevorzugt jeweils
zwei Schlitze 34 gegenüber liegen. Die Schlitze 34 können
unterschiedlich groß ausgestaltet sein und unterschiedliche
Ausführungsformen aufweisen.
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Weiterhin
können zwei Flachteile 4 mit jeweils einem Schottelement 6 und
einem Anschlusselement 8 bereitgestellt werden.
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In
einem nächsten Schritt werden die Schottelemente 6 in
die korrespondierenden schlitzförmigen Öffnungen 34 eingeführt,
insbesondere eingeschoben. Im Anschluss daran können die Schottelemente 6 vorzugsweise
stoffschlüssig beispielsweise durch Metall-Aktiv-Gas-Schweißen
(MAG-Schweißen) zumindest lokal an den schlitzförmigen Öffnungen 34 der
Unter- und Oberseite mit dem Cockpitquerträger verbunden
werden, wie es in 6b dargestellt ist.
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Beispielsweise
können die Schlitze 34 (hier nicht dargestellt)
auf der Oberseite der Cockpitquerträger eine von innen
und außen des Hohlprofils verjüngende Öffnung
aufweisen, wodurch eine leichte Handhabung und vereinfachte Führung
möglich ist.
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In
einem nachfolgenden Schritt kann nun die Lenksäule an die
entsprechenden Anbindungselemente 10, 10' angebracht
werden.
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Bei
anderen Varianten der vorliegenden Erfindung können die
Flachteile zunächst innenseitig in einer ersten Halbschale
des Metallprofils des Cockpitquerträgers eingesetzt und
beispielsweise eingeschweißt werden. Hierbei kann diese
erste Halbschale zwei kreisförmige Ausnehmungen in den
Seitenwänden entsprechend der in den Schottelementen integrierten
Hülsen aufweisen, um ein späteres Durchführen
von Schrauben zur Befestigung der Lenksäule zu ermöglichen.
Dann kann in einem weiteren Schritt die zweite Halbschale des Hohlprofils auf
die untere Halbschale aufgesetzt und vorzugsweise mit ihr verschweißt
werden. Insbesondere durch kleine Flansche an der Längsnaht
der Halbschalen lässt sich in einfacher Weise eine stoffschlüssige
Verbindung zwischen den Halbschalen herstellen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 102006033606
B4 [0005]
- - DE 10329897 A1 [0006]
