DE102012015334B4

DE102012015334B4 - Fastening arrangement of a stiffening strut to a windshield cross member

Info

Publication number: DE102012015334B4
Application number: DE102012015334.1A
Authority: DE
Inventors: Manfred Aab; Dipl.-Ing. Heise Wilfried
Original assignee: Individual
Current assignee: Aab Manfred Dipl-Ing (fh) De; Heise Wilfried De
Priority date: 2012-08-02
Filing date: 2012-08-02
Publication date: 2023-12-07
Anticipated expiration: 2032-08-03
Also published as: DE102012015334A1

Abstract

Befestigungsanordnung wenigstens einer Versteifungsstrebe (26, 28) an einem Windschutzscheiben-Querträger (12) eines Personenkraftwagens (10), bei welcher die Versteifungsstrebe (26, 28) über eine Befestigungseinrichtung (32) am zumindest über einen Längenbereich einen Hohlquerschnitt (46) aufweisenden Trägerprofil befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungseinrichtung (32) zumindest ein teilweise in dem Hohlquerschnitt (46) angeordnetes Verstärkungselement (48) des Karosserieträger umfasst, welches wenigstens ein aus dem Hohlquerschnitt (46) herausragendes Laschenelement (50, 52) aufweist, über das die Versteifungsstrebe (26, 28) an dem Karosserieträger befestigt ist.Fastening arrangement of at least one stiffening strut (26, 28) on a windshield cross member (12) of a passenger car (10), in which the stiffening strut (26, 28) is attached via a fastening device (32) to the support profile which has a hollow cross section (46) at least over a length region is fastened, characterized in that the fastening device (32) comprises at least one reinforcing element (48) of the body support which is partially arranged in the hollow cross section (46), which has at least one tab element (50, 52) protruding from the hollow cross section (46), via which the stiffening strut (26, 28) is attached to the body support.

Description

Die Erfindung betrifft eine Befestigungsanordnung wenigstens einer Versteifungsstrebe an einem Querträger eines Personenkraftwagens gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a fastening arrangement of at least one stiffening strut on a cross member of a passenger car according to the preamble of claim 1.

Um die Torsionssteifigkeit der Karosserie zu verbessern und über das Fahrwerk in den Rohbau eingeleitete Kräfte besser aufnehmen zu können, ist es aus dem Kraftwagenbau bereits bekannt, die Federbeindome über jeweilige Versteifungsstreben am Windschutzscheiben-Querträger abzustützen. Eine derartige Befestigungsanordnung ist beispielsweise aus der DE 199 28 588 B4 als bekannt zu entnehmen. Überdies ist aus der DE 10 2009 041 704 A1 ein Windschutzscheiben-Querträger als bekannt zu entnehmen, der üblicherweise auch als Querträger unter Windlauf bzw. Windschutz bezeichnet wird. Wie dort zu erkennen ist, weisen derartige Windschutzscheiben-Querträger üblicher Weise zumindest über einen Längenbereich einen Hohlquerschnitt auf.In order to improve the torsional rigidity of the body and to be able to better absorb forces introduced into the bodyshell via the chassis, it is already known from motor vehicle construction to support the strut domes on the windshield cross member via respective stiffening struts. Such a fastening arrangement is, for example, from DE 199 28 588 B4 as known. Furthermore, from the DE 10 2009 041 704 A1 a windshield cross member can be seen as known, which is usually also referred to as a cross member under the cowl or windscreen. As can be seen there, such windshield cross members usually have a hollow cross section at least over a length range.

Zur Anbindung der Versteifungsstrebe an dem Windschutzscheiben-Querträger ist üblicher Weise eine Befestigungseinrichtung mit einem Konsolenelement vorgesehen, welches ein kosten- und gewichtsintensives Zusatzteil darstellt.To connect the stiffening strut to the windshield cross member, a fastening device with a console element is usually provided, which represents a cost-intensive and weight-intensive additional part.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Befestigungsanordnung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass eine besonders einfache Anbindung der Versteifungsstrebe an einen Karosserieträger, insbesondere den Windschutzscheiben-Querträger, sowie eine vorteilhafte Krafteinleitung von der Versteifungsstrebe in den Karosserieträger, Windschutzscheiben-Querträger, realisiert sind.It is therefore the object of the present invention to further develop a fastening arrangement of the type mentioned in such a way that a particularly simple connection of the stiffening strut to a body support, in particular the windshield cross member, as well as an advantageous introduction of force from the stiffening strut into the body support, windshield cross member, is realized are.

Diese Aufgabe wird durch eine Befestigungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This task is achieved by a fastening arrangement with the features of claim 1. Advantageous embodiments with useful and non-trivial developments of the invention are specified in the remaining claims.

Um eine Befestigungsanordnung der angegebenen Art zu schaffen, bei welcher eine besonders einfache Anbindung der Versteifungsstrebe an den Windschutzscheiben-Querträger, sowie eine vorteilhafte Einleitung von Kräften über die Versteifungsstrebe in den Windschutzscheiben-Querträger, geschaffen sind, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Befestigungseinrichtung zumindest ein teilweise in dem Hohlquerschnitt angeordnetes Verstärkungselement des Karosserieträgers umfasst, welches wenigstens ein aus dem Hohlquerschnitt herausragendes Laschenelement aufweist, über das die Versteifungsstrebe an dem Karosserieträger befestigt ist.In order to create a fastening arrangement of the specified type, in which a particularly simple connection of the stiffening strut to the windshield cross member, as well as an advantageous introduction of forces via the stiffening strut into the windshield cross member, it is provided according to the invention that the fastening device at least a reinforcing element of the body support which is partially arranged in the hollow cross section and which has at least one tab element protruding from the hollow cross section, via which the stiffening strut is fastened to the body support.

Das Verstärkungselement wird somit zum einen zum Verstärken des Windschutzscheiben-Querträgers, und zum anderen zum Anbinden der Versteifungsstrebe an den Karosserieträger genutzt, wodurch eine steife und belastbare Anbindung mit einer sehr hohen Betriebsfestigkeit geschaffen ist. Die sehr hohe Steifigkeit der Befestigungsanordnung führt auch zu einem besonders vorteilhaften Geräuschverhalten des Personenkraftwagens, welches üblicherweise auch als NVH-Verhalten (NVH - Noise Vibration Harshness) bezeichnet wird. Diese Doppelfunktion beziehungsweise Doppelnutzung des Verstärkungselements führt auch zu einer sehr leichten und platzsparenden Befestigung der Versteifungsstrebe an dem Windschutzscheiben-Querträger, mit einer nur sehr geringen Teileanzahl.The reinforcing element is therefore used on the one hand to reinforce the windshield cross member and on the other hand to connect the stiffening strut to the body support, thereby creating a stiff and resilient connection with a very high operational strength. The very high rigidity of the fastening arrangement also leads to a particularly advantageous noise behavior of the passenger car, which is also usually referred to as NVH behavior (NVH - Noise Vibration Harshness). This dual function or dual use of the reinforcing element also leads to a very easy and space-saving attachment of the stiffening strut to the windshield cross member, with only a very small number of parts.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:

1 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht eines Personenkraftwagens, in dessen Motorraum eine Strebenanordnung mit zwei jeweils schräg zur Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Versteifungsstreben angeordnet ist, welche einerseits an jeweiligen Federbeindomen und andererseits über eine Befestigungseinrichtung an einem Windschutzscheiben-Querträger befestigt sind, wobei die Befestigungseinrichtung zumindest ein teilweise in einem Hohlquerschnitt des Windschutzscheiben-Querträgers angeordnetes Verstärkungselement umfasst, welches jeweilige, aus dem Hohlquerschnitt herausragende Laschenelemente aufweist, über die die Versteifungsstreben an dem Windschutzscheiben-Querträger befestigt sind;
2a-c jeweils ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht einer Befestigungsanordnung der Versteifungsstreben an dem Windschutzscheiben-Querträger; (Darstellung ohne Oberschale)
3 ausschnittsweise eine schematische und teilweise geschnittene Perspektivansicht der Befestigungsanordnung der linken Versteifungsstrebe an dem Windschutzscheiben-Querträger; und
4 ausschnittsweise eine schematische Querschnittansicht der Befestigungsanordnung der linken Versteifungsstrebe am Windschutzscheiben-Querträger.

Further advantages, features and details of the invention result from the following description of a preferred exemplary embodiment and from the drawing. Show:

1 a detail of a schematic perspective view of a passenger car, in the engine compartment of which a strut arrangement is arranged with two stiffening struts, each running obliquely to the longitudinal direction of the vehicle, which are fastened on the one hand to respective suspension strut towers and on the other hand to a windshield cross member via a fastening device, the fastening device being at least partially in a hollow cross section comprises a reinforcing element arranged on the windshield cross member, which has respective tab elements protruding from the hollow cross section, via which the stiffening struts are fastened to the windshield cross member;
2a-c each a partial schematic perspective view of a fastening arrangement of the stiffening struts on the windshield cross member; (shown without upper shell)
3 a detail of a schematic and partially sectioned perspective view of the fastening arrangement of the left stiffening strut to the windshield cross member; and
4 a detail of a schematic cross-sectional view of the fastening arrangement of the left stiffening strut on the windshield cross member.

1 zeigt in einer schematischen Perspektivansicht einen Vorderwagenbereich eines Personenkraftwagens 10. Die Karosserie des Personenkraftwagens 10 weist einen unteren Windschutzscheiben-Querträger 12 auf, welcher üblicherweise auch als Querträger unter Windlauf bzw. Windschutz bezeichnet wird. Durch den Windschutzscheiben-Querträger 12 ist eine Scheibenöffnung 14 in Fahrzeughochrichtung nach unten begrenzt, in welcher eine Windschutzscheibe 16 des Personenkraftwagens 10 eingesetzt ist. In Fahrzeughochrichtung nach oben wird die Scheibenöffnung 14 durch einen oberen Windschutzscheiben-Querträger 18 begrenzt. 1 shows a schematic perspective view of a front area of a passenger car 10. The body of the passenger car 10 has a lower windshield cross member 12, which usually also referred to as a cross member under a cowl or windbreak. The windshield cross member 12 delimits a window opening 14 downwards in the vertical direction of the vehicle, in which a windshield 16 of the passenger car 10 is inserted. In the vertical direction of the vehicle, the window opening 14 is limited by an upper windshield cross member 18.

Wie in Zusammenschau mit 2a bis 4 erkennbar ist, schließt sich in Fahrzeughochrichtung nach unten an den Windschutzscheiben-Querträger 12 eine Stirnwand 20 der Karosserie an. Die Stirnwand 20 begrenzt die Fahrgastzelle des Personenkraftwagens 10 in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne und trennt diese von einem in 1 erkennbaren Motorraum 22 ab. In dem Motorraum 22 ist ein in 1 nicht erkennbares Antriebsaggregat, beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine, zum Antreiben des Personenkraftwagens 10 angeordnet.As if in conjunction with 2a until 4 can be seen, an end wall 20 of the body adjoins the windshield cross member 12 in the vertical direction of the vehicle. The front wall 20 delimits the passenger compartment of the passenger car 10 in the longitudinal direction of the vehicle and separates it from an in 1 recognizable engine compartment 22. In the engine compartment 22 there is an in 1 unrecognizable drive unit, for example an internal combustion engine, arranged to drive the passenger car 10.

Im Motorraum 22 ist ferner eine Strebenanordnung 24 vorgesehen, welche eine - bezogen auf die Vorwärtsfahrtrichtung - linke Versteifungsstrebe 26 und eine rechte Versteifungsstrebe 28 umfasst. Die Versteifungsstreben 26, 28 werden auch als Vorbaustreben bezeichnet. Durch die Versteifungsstreben 26, 28 ist die Karosserie des Personenkraftwagens 10 insbesondere im Vorderwagenbereich ausgesteift und weist dadurch eine sehr hohe Verwindungssteifigkeit auf. Hierzu verlaufen die Versteifungsstreben 26, 28 vorliegend V-förmig zueinander bzw. schräg zur Fahrzeuglängsrichtung. Sie sind jeweils einenends an jeweiligen Federbeindomen 30, 32 der Karosserie und andernends über eine den Versteifungsstreben 26, 28 gemeinsame Befestigungseinrichtung 36 am Windschutzscheiben-Querträger 12 befestigt. In 1 ist auch eine Fronthaube zu erkennen, welche über seitliche Scharniere zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung bewegbar gehalten ist.A strut arrangement 24 is also provided in the engine compartment 22, which comprises a left stiffening strut 26 and a right stiffening strut 28 - based on the forward direction of travel. The stiffening struts 26, 28 are also referred to as stem struts. Due to the stiffening struts 26, 28, the body of the passenger car 10 is stiffened, particularly in the front area, and therefore has a very high torsional rigidity. For this purpose, the stiffening struts 26, 28 in the present case run in a V-shape to one another or obliquely to the longitudinal direction of the vehicle. They are each attached at one end to respective suspension strut domes 30, 32 of the body and at the other end to the windshield cross member 12 via a fastening device 36 common to the stiffening struts 26, 28. In 1 A front hood can also be seen, which is held movably between a closed position and an open position via side hinges.

Die 2a bis 4 veranschaulichen nun die Befestigungsanordnung der Versteifungsstreben 26, 28 am Windschutzscheiben-Querträger 12. Aus den 3 und 4 ist dabei insbesondere erkennbar, dass der Windschutzscheiben-Querträger 12 in Schalenbauweise ausgestaltet ist und -bezogen auf die Fahrzeughochrichtung- einen auch in 2b zu erkennenden Obergurt 40 und einen auch in 2a zu erkennenden Untergurt 42 umfasst. Der Obergurt 40 und der Untergurt 42 stellen jeweilige Schalenelemente des Windschutzscheiben-Querträgers 12 dar, welche aus einem metallischen Werkstoff gebildet sind und über jeweilige Fügflansche 44 miteinander verbunden, beispielsweise miteinander verschweißt, sind.The 2a until 4 now illustrate the fastening arrangement of the stiffening struts 26, 28 on the windshield cross member 12. From the 3 and 4 It can be seen in particular that the windshield cross member 12 is designed in a shell construction and - in relation to the vertical direction of the vehicle - also has an in 2 B recognizable top chord 40 and one also in 2a to be recognized lower chord 42 includes. The upper flange 40 and the lower flange 42 represent respective shell elements of the windshield cross member 12, which are formed from a metallic material and are connected to one another via respective joining flanges 44, for example welded to one another.

Wie insbesondere anhand von 3 und 4 erkennbar ist, sind der Obergurt 40 und der Untergurt 42 dabei unter Ausbildung eines Hohlquerschnitts 46 des Windschutzscheiben-Querträgers 12 miteinander verbunden. Mit anderen Worten weist der sich zumindest im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung erstreckende Windschutzscheiben-Querträger 12 zumindest über einen Längenbereich den Hohlquerschnitt 46 auf, welcher von dem Obergurt 40 und dem Untergurt 42 begrenzt ist.As in particular based on 3 and 4 can be seen, the upper chord 40 and the lower chord 42 are connected to one another to form a hollow cross section 46 of the windshield cross member 12. In other words, the windshield cross member 12, which extends at least substantially in the transverse direction of the vehicle, has the hollow cross-section 46 at least over a length range, which is delimited by the upper chord 40 and the lower chord 42.

Zur Darstellung einer besonders einfachen und gleichzeitig sehr steifen und festen Befestigungsanordnung der Versteifungsstreben 26, 28 am Windschutzscheiben-Querträger 12 umfasst die Befestigungseinrichtung 36 ein Verstärkungselement 48, mittels welchem der Windschutzscheiben-Querträger 12 verstärkt ist. Das Verstärkungselement 48 ist vorliegend als Verstärkungsblech und somit aus einem metallischen Werkstoff gebildet und mit dem Obergurt 40 und/oder dem Untergurt 42 verbunden, insbesondere verschweißt. Das Verstärkungselement 48 ist zu einem überwiegenden Teil in dem Hohlquerschnitt 46 angeordnet und weist zwei Laschen 50, 52 auf. Die Laschen 50, 52 ragen zwischen dem Obergurt 40 und dem Untergurt 42 hindurch und in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne aus dem Hohlquerschnitt 46 heraus.To represent a particularly simple and at the same time very rigid and firm fastening arrangement of the stiffening struts 26, 28 on the windshield cross member 12, the fastening device 36 comprises a reinforcing element 48, by means of which the windshield cross member 12 is reinforced. In the present case, the reinforcing element 48 is formed as a reinforcing plate and is therefore made of a metallic material and is connected, in particular welded, to the upper flange 40 and/or the lower flange 42. The reinforcing element 48 is predominantly arranged in the hollow cross section 46 and has two tabs 50, 52. The tabs 50, 52 protrude between the upper belt 40 and the lower belt 42 and out of the hollow cross section 46 in the longitudinal direction of the vehicle.

Dabei sind die Versteifungsstreben 26, 28 über die eine Außenkontur des Windschutzscheiben-Querträgers 12 nach vorne überragenden Laschen 50, 52 am Windschutzscheiben-Querträger 12 befestigt. Die Laschen 50, 52 stellen somit Anbindungslaschen dar, welche eine Basis für die Einleitung von Kräften aus den Versteifungsstreben 26, 28 in den Windschutzscheiben-Querträger 12 bilden. Dabei korrespondiert die linke Lasche 50 mit der linken Versteifungsstrebe 26, während die rechte Lasche 52 mit der rechten Versteifungsstrebe 28 korrespondiert.The stiffening struts 26, 28 are fastened to the windshield cross member 12 via the tabs 50, 52 which project forward over an outer contour of the windshield cross member 12. The tabs 50, 52 thus represent connection tabs, which form a basis for the introduction of forces from the stiffening struts 26, 28 into the windshield cross member 12. The left tab 50 corresponds to the left stiffening strut 26, while the right tab 52 corresponds to the right stiffening strut 28.

Wie auch aus 2c zu erkennen ist, ist zur weiteren Versteifung eine Konsole 54 vorgesehen, welche außerhalb des Hohlquerschnitts 46 angeordnet und von außen bereichsweise auf den Windschutzscheiben-Querträger 12 und bereichsweise auf die Laschen 50, 52 aufgesetzt ist. Wie insbesondere anhand von 4 erkennbar ist, ist die Konsole 54 teilweise an einem den Hohlquerschnitt 46 bereichsweise begrenzenden Wandungsbereich 55 des Obergurts 40 und bereichsweise an den jeweiligen Laschen 50, 52 abgestützt. Durch die jeweiligen Laschen 50, 52 und den Wandungsbereich 55 ist ein jeweiliger Eckbereich 68 begrenzt, in welchem sich die Konsole 54 über Eck erstreckt. Daraus resultiert eine besonders vorteilhafte Aussteifung des Windschutzscheiben-Querträgers 12.How also out 2c can be seen, a console 54 is provided for further stiffening, which is arranged outside the hollow cross section 46 and is placed from the outside in some areas on the windshield cross member 12 and in some areas on the tabs 50, 52. As in particular based on 4 can be seen, the console 54 is partially supported on a wall region 55 of the upper flange 40 which partially delimits the hollow cross section 46 and partially supported on the respective tabs 50, 52. A respective corner area 68 is delimited by the respective tabs 50, 52 and the wall area 55, in which the console 54 extends over the corner. This results in a particularly advantageous stiffening of the windshield cross member 12.

Die Konsole 54 unterstützt die Anbindung der Versteifungsstreben 26, 28 und führt zu einer besonders hohen Biegesteifigkeit der Befestigung der Versteifungsstreben 26, 28 am Windschutzscheiben-Querträger 12. Darüber hinaus verstärkt die Konsole 54 diese Anbindung der Versteifungsstreben 26, 28 gegen mögliche Schwingungen. Durch die Versteifungsstreben 26, 28 aufgenommene und weitergeleitete Belastungen verlaufen zumindest im Wesentlichen über das Verstärkungselement 48 direkt in die Tragstruktur des Windschutzscheiben-Querträgers 12. Schweißpunkte zum Verbinden des Verstärkungselements 48 mit dem Windschutzscheiben-Querträger 12 sind dabei an diese Kraftanleitung angepasst und entsprechend in die Tragstruktur eingebunden, auf Schub belastet und sehr betriebsfest.The console 54 supports the connection of the stiffening struts 26, 28 and leads to a particularly high bending rigidity of the attachment of the stiffening struts 26, 28 to the windshield cross member 12. In addition, the console 54 reinforces this connection of the stiffening struts 26, 28 against possible vibrations. Loads absorbed and transmitted by the stiffening struts 26, 28 run at least essentially via the reinforcing element 48 directly into the supporting structure of the windshield cross member 12. Welding points for connecting the reinforcing element 48 to the windshield cross member 12 are adapted to this force guide and correspondingly into the Supporting structure integrated, loaded on shear and very durable.

Um die Anbindung der Versteifungsstreben 26, 28 besonders kompakt, leicht und kostengünstig herzustellen, sind - wie insbesondere aus 4 erkennbar ist - die Versteifungsstreben 26, 28 über wenigstens eine jeweilige Schweißschraube 60 und eine korrespondierende Mutter 62 mit der aufgesetzten Konsole 54 verschraubt. Die Versteifungsstreben 26, 28 weisen dabei jeweilige Durchtrittsöffnungen auf, welche von der jeweiligen Schweißschraube 60 durchdrungen werden.In order to make the connection of the stiffening struts 26, 28 particularly compact, light and cost-effective - as in particular 4 can be seen - the stiffening struts 26, 28 are screwed to the attached console 54 via at least one respective welding screw 60 and a corresponding nut 62. The stiffening struts 26, 28 have respective passage openings which are penetrated by the respective welding screw 60.

Claims

Fastening arrangement of at least one stiffening strut (26, 28) on a windshield cross member (12) of a passenger car (10), in which the stiffening strut (26, 28) is attached via a fastening device (32) to the support profile which has a hollow cross section (46) at least over a length region is fastened, characterized in that the fastening device (32) comprises at least one reinforcing element (48) of the body support which is partially arranged in the hollow cross section (46), which has at least one tab element (50, 52) protruding from the hollow cross section (46), via which the stiffening strut (26, 28) is attached to the body support.

Fastening arrangement according to Claim 1 , characterized in that the tab element (50, 52) protrudes forward from the hollow cross section (46) in the longitudinal direction of the vehicle.

Fastening arrangement according to Claim 1 or 2 , characterized in that the fastening device (32) comprises at least one console element (52) arranged outside the hollow cross section (46) of the body support, to which the stiffening strut (26, 28) is connected.

Fastening arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the console element (52) is supported on the one hand on a wall region (55) of the hollow cross-section (46) of the body support and on the other hand on the tab element (50, 52) of the reinforcing element (48).

Fastening arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the console element (52) extends over a corner in a corner region (68) delimited by the tab element (50, 52) and by the wall region (55).

Fastening arrangement according to one of the Claims 2 until 5 , characterized in that the console element (52) is placed on the tab element (50, 52) from above in the vertical direction of the vehicle.