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Die Erfindung betrifft eine Baueinheit, insbesondere eine Cockpitträger-Baueinheit, für einen Kraftwagen der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
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Die Erfindung geht aus von einem Stand der Technik wie beispielweise in der
EP 1 717 130 A1 beschrieben, in welcher eine Instrumententafelträgerstruktur eines Kraftfahrzeugs offenbart ist. Die
EP 1 655 208 A1 offenbart eine Instrumententafelträgerstruktur eines Kraftfahrzeugs. Des Weiteren ist aus der
DE 196 26 441 A1 ein Cockpit für Kraftfahrzeuge als bekannt zu entnehmen. Zudem offenbart die
DE 694 20 829 T2 einen als Strukturelement dienenden Instrumententafelträger zum Anordnen von Instrumententafelkomponenten in einer Kraftfahrzeugkarosserie. Außerdem ist der
DE 10 2005 004 605 A1 ein Querträgermodul als bekannt zu entnehmen.
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Ferner sind aus dem Serienfahrzeugbau von Kraftwagen, insbesondere von Personenkraftwagen, eine Vielzahl von Cockpitträger-Baueinheiten bekannt. In einer bisher herkömmlichen Ausführungsform wird dabei ein zentrales Trägerelement in Form eines Querträgers bzw. eines zentralen Rohres eingesetzt, an welchem Halter für Bauelemente bzw. Anbauteile vorgesehen werden oder aber die Bauelemente bzw. Anbauteile selbst an dem Trägerelement befestigt werden. Die Halter bzw. Bauelemente werden dabei herkömmlicherweise an das Trägerelement angeschweißt.
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Weiterhin existieren bereits Cockpitträger-Baueinheiten mit einem Einträgerelement in Form eines Querträgers umfassenden Baumoduls, welche als Übrigbauteile gestaltet sind. Hierzu wird der Querträger zumindest bereichsweise mit einem Kunststoff versehen, welcher wenigstens eine Befestigungsstelle zur Verbindung des Baumoduls mit einem Karosserieteil oder einem weiteren Bauelement der Anbaueinheit aufweist. Eine solche Cockpitträger-Baueinheit ist beispielsweise bereits aus der
DE 10 2005 004 605 A1 als bekannt zu entnehmen. Dort sind des Weiteren in den Kunststoff Kanäle zur Führung eines Leitungssatzes oder Befestigungsstellen für diverse angrenzende Bauteile eingebracht bzw. angeformt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Baueinheit zu schaffen, mittels welchen sich die Produktion verschiedener Fahrzeugbaureihen bzw. Bautypen vereinfachen lässt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Baueinheit mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Patentansprüchen angegeben.
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Um eine Baueinheit, insbesondere eine Cockpitträger-Baueinheit, der eingangs genannten Art zu schaffen, welche auf vereinfachte Weise baureihenübergreifend für verschiedene Fahrzeugreihen bzw. Bautypen einsetzbar ist, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das das Trägerelement umfassende Baumodul als bautypenübergreifendes Basismodul ausgebildet ist, an welchem wenigstens ein bautypenspezifisches Anbaumodul befestigbar ist. Zudem ist es vorgesehen, dass bautypenübergreifende Funktionsbauteile an dem Basismodul angeordnet sind. Mit anderen Worten ist es erfindungsgemäß vorgesehen, vorzugsweise alle Funktionselemente, welche für alle Fahrzeugbaureihen bzw. Bautypen, für die die Baueinheit zum Einsatz kommen soll, auf Seiten des Basismoduls bautypenübergreifend anzuordnen. Diejenigen Funktionselemente, welche bautypenspezifisch nur der jeweiligen Fahrzeugbaureihe bzw. dem Bautyp zum Einsatz kommen, bei welchem die Baueinheit bestimmungsgemäß verbaut werden soll, werden hingegen aufseiten von Anbaumodulen vorgesehen, welche an dem Basismodul befestigbar sind. Mit anderen Worten wird bei der erfindungsgemäßen Baueinheit eine Trennung derjenigen Funktionsbereiche und Funktionselemente, welche bautypenübergreifend bei allen Fahrzeubaureihen bzw. Bautypen zum Einsatz kommen, von denjenigen Funktionsbereichen und Funktionselementen vorgenommen, welche spezifisch bei derjenigen Fahrzeugbaureihe bzw. demjenigen Bautyp vorgesehen ist, bei welchem die Baueinheit verbaut werden soll. Dies ergibt ein modulares Baukastensystem mit einem über alle Fahrzeugbaureihen bzw. Bautypen eingesetzten Basismodul, an welchem modular diejenigen Anbaumodule befestigbar sind bzw. befestigt werden, welche bei der jeweils spezifischen Fahrzeugbaureihe bzw. dem jeweils spezifischen Bautyp vorgesehen sind. Zudem ist es vorgesehen, dass das Trägerelement durch Innenhochdruckumformen eines entsprechenden Profils gebildet ist. Ferner ist es vorgesehen, dass als bautypenspezifisches Anbaumodul ein Instrumententafelträger und/oder ein Mittelkonsolenträger vorgesehen sind.
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Im Ergebnis ist somit erkennbar, dass vorliegend ein Baukastensystem geschaffen werden kann, welches die Konstruktionskosten einerseits und die Herstellungskosten andererseits für eine Vielzahl von Fahrzeugbaureihen bzw. Bautypen, bei welchen die Baueinheit eingesetzt werden soll, erheblich reduziert.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich dabei als vorteilhaft gezeigt, wenn das Basismodul als Hybridbauteil ausgebildet ist, wobei das Trägerelement mit einem Kunststoff versehen ist. Somit können durch den Kunststoff eine Vielzahl von Funktionsbereichen wie beispielsweise Kabelführungskanäle, Luftkanäle oder Gehäuse und Gehäuseteile auf einfache Weise integriert werden, welche bei allen Fahrzeugbaureihen bzw. Bautypen zum Einsatz kommen sollen. Andererseits können durch den Kunststoff auf einfache Weise auch Befestigungsstellen ausgebildet werden, an welchen die bautypenspezifischen Anbaumodule befestigt werden können. Als bautypenspezifische Funktionsbereiche und Funktionsbauteile ist erfindungsgemäß der Instrumententafelträger und ein mit diesem einstückig verbundener Mittelkonsolenträger vorgesehen, welche üblicherweise an die konkrete Form, Größe und Ausgestaltung der jeweiligen Fahrzeugbaureihe, bzw. des jeweiligen Bautyps angepasst werden müssen.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass in den Kunststoff wenigstens ein Einleger integriert ist. Somit können beispielsweise Befestigungsstellen für Anbauteile geschaffen werden, welche entsprechend hoch belastet sind bzw. an welchen Anbaumodule mit hohem Gewicht befestigt werden sollen.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens ein weiteres bautypenübergreifendes Funktionsbauteil bzw. ein entsprechender Funktionsbereich aus einer Metalllegierung geschaffen und an dem Trägerelement angeordnet. Mit anderen Worten soll erfindungsgemäß ein Basismodul geschaffen werden, welches beispielsweise nicht nur als Hybridbauteil ausgebildet und demzufolge mit Kunststoff versehen ist, sondern bei welchem darüber hinaus an dem Trägerelement Halter, Befestigungsstellen oder dergleichen aus einer Metalllegierung angeordnet sind. Diese Halter können beispielsweise zur Befestigung des Basismoduls an der Karosserie dienen oder aber zur Halterung vorzugsweise schwererer Anbaumodule wie beispielsweise der Lenksäule.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die bautypenspezifischen Anbaumodule über jeweilige lösbare Verbindungen mit dem Basismodul verbunden. Dies erleichtert sowohl den Anbau des jeweiligen Anbaumoduls an dem Basismodul wie auch den Ausbau, beispielsweise bei einem Defekt.
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Die vorstehend im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Baueinheit genannten Vorteile gelten ebenso für ein Verfahren. Dieses zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass es in einem kombinierten Innenhochdruckumform- und Spritzgießverfahren hergestellt wird. Während des Innenhochdruckumformens des Trägerelements bzw. des Querträgers können dabei auch eine Mehrzahl von Haltern bzw. Funktionsbereichen aus einer Metalllegierung angeordnet werden, indem die zu verbindenden Bauteile durch Innenhochdruckumformen entsprechend unlösbar miteinander verbunden werden. Im nachfolgenden Spritzgießverfahren können dann die jeweiligen Funktionsbereiche bzw. Funktionselement des Basismoduls auf einfache Weise geformt werden. Dabei wird vorzugsweise ein entsprechend verstärkter, beispielsweise faserverstärkter, Kunststoff eingesetzt.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
- 1 Eine Perspektivansicht auf eine Baueinheit in Form einer Cockpitträger-Baueinheit für einen Personenkraftwagen mit einem ein Trägerelement in Form eines Cockpitquerträgers umfassenden bautypenübergreifenden Basismoduls, an welchem eine Mehrzahl von Funktionsbauteilen in Form von Haltern oder dergleichen aus einer Metalllegierung angeordnet sind und welches als Hybridbauteil bereichsweise mit einem Kunststoff versehen ist, wobei in den Kunststoff bautypenübergreifende Funktionsbauteile und Funktionsbereiche integriert sind, wobei das Basismodul eine Mehrzahl von Befestigungsstellen aufweist, an welchen bautypenspezifische Anbaumodule in Form eines Instrumententafelträgers und eines Mittelkonsolenträgers, einer Pedalerie und einer Lenksäule befestigt sind;
- 2 Eine Perspektivansicht auf die durch den Kunststoff gebildeten Funktionselemente und Funktionsbereiche des Basismoduls, wobei der Übersichtlichkeit halber das Trägerelement in Form des Cockpitquerträgers weggelassen ist;
- 3a,3b,3c Eine Perspektivansicht auf das Basismodul mit einem an dem Trägerelement in Form des Cockpitquerträgers befestigten Konsolenteil zur Halterung einer Lenksäule, einer ausschnittsweisen Perspektivansicht auf die Anordnung der Lenksäule und der Pedalerie als Anbaumodule, welche an dem Basismodul befestigt sind sowie eine ausschnittsweise Seitenansicht auf die Lenksäule und die Pedaliere als Anbaumodule an dem Basismodul;
- 4 Eine Perspektivansicht auf die gesamte Cockpitträger-Baueinheit sowie ausschnittsweise vergrößerte Perspektivansichten auf Befestigungsstellen des Basismoduls an, welchen die jeweiligen Anbaumodule in Form der Lenksäule bzw. des Instrumenten- und Mittelkonsolenträgers befestigt sind; und
- 5 Eine Perspektivansicht einer Montagehilfe beispielsweise zur Befestigung des Basismoduls an der Kraftwagenkarosserie oder zur Befestigung eines Anbaumoduls an dem Basismodul.
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In 1 ist in einer Perspektivansicht eine Baueinheit in Form einer Cockpitträger-Baueinheit für einen Personenkraftwagen dargestellt. Diese Baueinheit umfasst zunächst ein Baumodul in Form eines Basismoduls 10. Dieses Basismodul 10 weist ein Trägerelement 12 in Form eines Cockpit-Querträgers auf, welcher auf im Weiteren noch näher beschriebene Weise durch Innenhochdruckumformen eines entsprechenden Profils, insbesondere eines Rohrprofils, gebildet wird. An diesem Trägerelement sind eine Mehrzahl von im Weiteren noch näher erläuterten bautypenübergreifenden Funktionsbauteile 14, 16 in Form von Haltern, Konsolen oder dergleichen angeordnet, welche beispielsweise während des Innenhochdruckumformens des Trägerelements 12 Form- und/oder Kraftschlüssig und unlösbar mit dem Trägerelement 12 verbunden werden.
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Des Weiteren ist das Basismodul 10 im vorliegenden Fall als Hybridbauteil ausgestaltet, wobei das Trägerelement 12 mit einem Kunststoff 18 versehen ist. Der Kunststoff 18 umfasst dabei mehrere Funktionsbereiche, welche im Weiteren in der Zusammenschau mit 2 erläutert werden. Außerdem weisen sowohl die Funktionsbauteile 14, 16 aus einer Metalllegierung wie auch der Kunststoff 18 eine Mehrzahl von Befestigungsstellen auf, die insbesondere unter Zusammenschau mit den 2 bis 5 noch näher erläutert werden.
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Diese Befestigungsstellen dienen zur Halterung und Befestigung von mehreren bautypenspezifischen Anbaumodulen wie in beispielsweise einem Instrumententafelträger 20, einem vorliegend einstückig mit diesem verbundenen Mittelkonsolenträger 22, einer Pedalerie 24 und einer Lenksäule 26. Diese Anbaumodule 20 bis 26 sind vorliegend lediglich beispielhaft genannt; eine Mehrzahl von anderen Anbaumodulen wie beispielsweise Airbags, Teile des Klimakastens, Ablagefächer oder dergleichen sind zusätzlich denkbar.
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In Zusammenschau mit 2 soll nun zunächst die konkrete Gestaltung des Kunststoffs 18, welcher an dem Trägerelement 12 befestigt ist, erläutert werden. Hierzu zeigt 2 eine Perspektivansicht auf den Kunststoff 18 des Basismoduls 10, wobei der Übersichtlichkeit halber sowohl das Trägerelement 12 in Form des Cockpitquerträgers wie auch die metallischen Funktionsbauteile 14, 16 weggelassen worden sind.
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Der Kunststoff selbst umfasst eine Mehrzahl von bautypenübergreifenden Funktionsbereichen und Funktionsbauteilen. So ist beispielsweise ein jeweiliger Luftkanal 28 erkennbar, welcher zur Belüftung des Innenraums des jeweiligen Personenkraftwagens dient. Des Weiteren erkennbar sind eine Mehrzahl von Befestigungsstellen 30, an welchen ein Beifahrerairbag fixiert werden kann. Weiterhin sind jeweilige seitliche Luftkanal-Aufnahmen 32 für die Heizungs- und/oder Klimaanlage des Kraftwagens erkennbar. Zudem erkennbar ist eine Luftkanalunterstützung 34, welche ebenfalls zur Halterung und Abstützung eines nicht weiter erkennbaren Luftkanals der Heizungs- und/oder Klimaanlage des Kraftwagens dient. In einem zentralen Bereich des Kunststoffs sind zusätzliche Befestigungsstellen zur Befestigung des Heizungskastens der Heizung- und/oder Klimaanlage an dem Basismodul 10 vorgesehen. Außerdem sind seitliche Befestigungsstellen 38 erkennbar, mittels welchen das Basismodul 10 mit einem jeweils korrespondierendem Karosserieteil - beispielsweise einer jeweiligen Türsäule - des Kraftwagens verbindbar ist. All die beschriebenen Funktionsbereiche und Funktionsbauteile 28 bis 38 sind bautypenübergreifend, also bei allen Fahrzeugbaureihen und Bautypen, bei welchen die Baueinheit eingesetzt werden soll, identisch. Dies gilt auch für die noch im Weiteren beschriebenen Befestigungsstellen und die Anordnung der Funktionsbauteile 14, 16.
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Die Funktionsbereiche und Funktionsbauteile 28 bis 38 werden dabei im vorliegenden Fall durch Spritzgießen des Kunststoffes 18 geschaffen, und zwar in einem Spritzgießverfahren, welches kombiniert mit dem Innenhochdruckumformen des Trägerelements 12 und/oder der Funktionsbauteile 14, 16 erfolgt. Die Positionsgenauigkeit wird insbesondere dadurch hergestellt, dass die Funktionsbereiche und Funktionsbauteile aus Kunststoff 18, welcher insbesondere ein faserverstärkter Kunststoff ist, an dem Trägerelement 12 angespritzt werden. Dies ist besonders von Vorteil, da ein derartiges Spritzgießen besonders prozesssicher und maßgenau ist, und demzufolge einen wesentlichen Vorteil gegenüber Konstruktionen darstellt, bei welchen an dem Cockpitquerträger alle erforderlichen Anbauteile separat befestigt werden. Der Kunststoff 18, welcher durch das Spritzgussverfahren in komplizierten dreidimensionalen Strukturen dargestellt werden kann, kann darüber hinaus auch zur Aussteifung des Trägerelements 12 herangezogen werden. Zudem sind in den Kunststoff 18 auf einfache Weise Einleger integrierbar, die somit ohne zusätzliche Befestigungselemente mit dem Trägerelement 12 verbunden werden können. Die Einleger können dabei zur Halterung und/oder Abstützung der Anbaumodule 20 bis 26 dienen.
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Die 3a bis 3c zeigen im Weiteren die Integration der Lenksäule 26 und der Pedalerie 24, welche ihrerseits als Anbaumodule gestaltet sind, an das Basismodul 10. Hierzu ist in 3a das Basismodul 10 in einer Perspektivansicht dargestellt, wobei ein Funktionsbauteil in Form einer Konsole 40 aus einer Metalllegierung erkennbar ist, welche im vorliegenden Fall dem Basismodul 10 zugeordnet ist und welche - beispielsweise durch das Innenhochdruckumformen - mit dem Trägerelement 12 verbunden ist.
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An diese bautypenübergreifende Konsole 40 ist ein Anbaumodul umfassend die Lenksäule 26 und die Pedalerie 24 befestigbar. 3b zeigt hierzu in einer ausschnittsweisen und vergrößerten Perspektivansicht insbesondere die Anordnung der Lenksäule. 3c zeigt hingegen in einer ausschnittsweisen und vergrößerten Seitenansicht die Anordnung der Pedalerie 24. Dabei können die Lenksäule 26 und die Pedalerie 24 entweder ein gemeinsames Anbaumodul bilden oder aber getrennt an der entsprechenden Befestigungsstelle der Konsole 40 fixiert werden. In den 3a bis 3c sind der besseren Übersichtlichkeit halber die weiteren Anbaumodule wie beispielsweise der Instrumententafelträger 20 und/oder der Mittelkonsolenträger 22 nicht dargestellt.
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4 zeigt hingegen analog zu 1 die gesamte Cockpitträger-Baueinheit mit dem Basismodul 10 und den Anbaumodulen in Form des Instrumententafelträgers 20 des Mittelkonsolenträgers 22, der Pedalerie 24 und der Lenksäule 26. Des Weiteren ist in 4 die Anbindung der Lenksäule an den korrespondierenden, in 1 erkennbaren Funktionsbauteilen 16 in einer ausschnittsweisen und perspektivisch vergrößerten Darstellung erkennbar. An den Funktionbauteilen 16 sind hierzu entsprechende Beschäftigungsstellen 42 vorgesehen, über welche die Lenksäule 26 gelagert werden kann.
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In der anderen ausschnittsweise vergrößerten Perspektivdarstellung ist die Befestigung des Anbaumoduls, welches den Instrumententafelträger 20 und den Mittelkonsolenträger 22 vereint, über entsprechende Befestigungsstellen 44 an den korrespondierenden Funktionsbauteilen 14, welche mit dem Trägerelement 12 verbunden sind, erkennbar.
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In 5 ist schließlich eine Montagehilfe 46 erkennbar, welche einen Zentrierdorn 48 aus Kunststoff aufweist. Diese Montagehilfe kann beispielsweise dazu dienen, um das Basismodul 10 karosserieseitig zu montieren oder aber um an dem Basismodul 10 ein Anbaumodul beispielsweise in Form des Instrumententafelträgers 20 des Mittelkonsolenträgers 22, der Pedalerie 24 oder der Lenksäule 26 zu befestigen.
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Insgesamt ist somit aus den Figuren erkennbar, dass vorliegend eine Cockpitträger-Baueinheit geschaffen ist, in welcher das Basismodul 10 über alle Fahrzeugbaureihen bzw. Bautypen hinweg zum Einsatz kommt. In Abhängigkeit der jeweiligen Fahrzeugbaureihe bzw. des jeweiligen Bautyps werden dann ein oder mehrere Anbaumodule in Form beispielsweise des Instrumententafelträgers 20, des Mittelkonsolenträgers 22, der Pedalerie 24 oder der Lenksäule 26 an diesem Basismodul 10 befestigt. Während also auf Seiten des Basismoduls 10 alle diejenigen Funktionselemente und Funktionsbereiche vorgesehen sind, welche bautypenübergreifend für alle Fahrzeugbaureihen eingesetzt werden, sind die Anbaumodule 20 bis 26 spezifisch auf die Größe, Ausgestaltung oder Ausstattung der jeweiligen Fahrzeugbaureihe bzw. des jeweiligen Bautyps angepasst. Hierdurch ist ein Baukastensystem geschaffen, welches nicht nur die Konstruktion einer derartigen Cockpitträger-Baueinheit für verschiedene Fahrzeugbaureihen und Bautypen erleichtert, sondern auch die Herstellung und Montage.
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Die Herstellung des Basismoduls 10 der Cockpitträger-Baueinheit erfolgt im vorliegenden Fall durch ein Kombinieren des Innenhochdruckumform- und Spritzgießverfahrens. Zunächst wird demzufolge das Trägerelement 12 durch Innenhochdruckumformen in seine endgültige Form gebracht und gegebenenfalls - wie im vorliegenden Fall - Funktionsbauteile 10, 16 und 40, welche ebenfalls aus einem metallischen Werkstoff bestehen form- und/oder kraftschlüssig mit dem Trägerelement 12 verbunden. Im Anschluss daran wird das Trägerelement 12 mit dem Kunststoff 18 in einem Spritzgussverfahren versehen, und so unter Ausbildung jeweiliger Funktionsbereiche und Funktionsbauteile sowie unter Ausbildung der jeweiligen Befestigungsstellen für die Anbaumodule 20 bis 26. Gegebenenfalls können dabei entsprechende Einleger im Bereich des Kunststoffs 18 vorgesehen sein, um diesen zu versteifen oder die Anbaumodule 20 bis 26 direkt daran zu befestigen.
