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Die Erfindung betrifft eine Fangeinrichtung für einen Cockpit-Querträger eines Personenkraftwagens.
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Eine Anordnung eines Cockpit-Querträgers an einem Rohbau eines Personenkraftwagens ist beispielsweise bereits aus der aus der
DE 10 2008 059 273 A1 bekannt, bei der der Cockpit-Querträger mittels jeweiliger Befestigungselemente in Form von Schrauben mit dem Rohbau verschraubt ist. Der Cockpit-Querträger dient üblicherweise zur Halterung und Befestigung des Cockpits mit diversen Cockpitkomponenten. Bei einer solchen, am Cockpit-Querträger zu befestigenden Cockpitkomponente handelt es sich beispielsweise um eine Konsole zur Halterung einer Lenksäule. Darüber hinaus dient der Cockpit-Querträger üblicherweise auch als Strukturbauteil zum Aussteifen des Rohbaus, so dass sich beispielsweise im Falle eines Fahrzeugaufpralls ein vorteilhaftes Unfallverhalten des Personenkraftwagens realisieren lässt. Dies bedeutet, dass dem Cockpit-Querträger auch eine wichtige Funktion zur Realisierung eines vorteilhaften Unfallverhaltens des Personenkraftwagens insgesamt zukommt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, insgesamt ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten des Personenkraftwagens zu realisieren.
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Diese Aufgabe erfindungsgemäß wird durch eine Fangeinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nichttrivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten des Personenkraftwagens zu erreichen, wird erfindungsgemäß eine Fangeinrichtung vorgeschlagen, mittels welcher eine unfallbedingte Drehung eines an einem Rohbau eines Personenkraftwagens gehaltenen Cockpit-Querträgers um die Fahrzeughochrichtung begrenzt werden kann. Hierzu umfasst die Fangeinrichtung wenigstens ein rohbauseitiges erstes Fangelement und wenigstens ein zweites Fangelement auf Seiten des Cockpit-Querträgers, welches beispielsweise durch das erste Fangelement in Fahrzeugquerrichtung nach innen hin zumindest partiell überdeckt wird, so dass die Fangelemente bei einer entsprechenden Bewegung des Cockpit-Querträgers miteinander in Wirk- bzw. Fangkontakt sind oder kommen. Hierzu können die Fangelemente der Fangeinrichtung beispielsweise formschlüssig miteinander zusammen wirken. Dadurch kann eine unfallbedingte Drehung des am Rohbau des Personenkraftwagens gehaltenen Cockpit-Querträgers um die Fahrzeughochrichtung begrenzt werden, so dass unfallbedingte Intrusionen des Cockpit-Querträgers in die Fahrgastzelle des Personenkraftwagens besonders gering gehalten werden können. Hierdurch können auch Intrusionen einer zumindest mittelbar am Cockpit-Querträger gehaltenen Lenksäule und eines an der Lenksäule gehaltenen Lenkrads des Personenkraftwagens in die Fahrgastzelle besonders gering gehalten werden, so dass dadurch die Insassen des Personenkraftwagens bei einem Unfall, insbesondere bei einem Frontalaufprall, effektiv geschützt werden können.
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Solche unfallbedingte Drehungen des am Rohbau des Personenkraftwagens gehaltenen Cockpit-Querträgers um die Fahrzeughochachse entstehen üblicher Weise, weil der Cockpit-Querträger zur Halterung der Lenksäule und des an der Lenksäule gehaltenen Lenkrades dient. Beispielsweise bei einem Frontalaufprall des Personenkraftwagens auf eine Unfallbarriere kommt es zu einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung der Lenksäule und damit ihrer Anbindung an dem Cockpit-Querträger und des Lenkrads. Die Lenksäule kann hierbei über ihre Anbindung am Cockpit-Querträger eine Momentenbelastung in den Cockpit-Querträger einbringen, wodurch ein Drehmoment in jeweilige Anbindungsbereiche des Cockpit-Querträgers am Rohbau unfallbedingt eingeleitet werden kann. Um dabei eine übermäßige Rotation des Cockpit-Querträgers um die Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) zu vermeiden, sind die Fangeinrichtung und die beispielsweise formschlüssig zusammenwirkenden Fangelemente vorgesehen. Hierdurch kann die maximal mögliche Verdrehung des Cockpit-Querträgers um die Fahrzeughochrichtung nicht nur durch die Steifigkeit des Cockpit-Querträgers, beispielsweise zwischen den beiden A-Säulen, sondern auch zusätzlich durch die erfindungsgemäße Fangeinrichtung begrenzt werden. Hierdurch können der Drehwinkel des Cockpit-Querträgers und somit die Intrusion des Cockpit-Querträgers, der Lenksäule und des Lenkrads, in die Fahrgastzelle besonders gering gehalten werden.
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Der Cockpit-Querträger dient dabei nicht nur als Montageträger, an welchem beispielsweise die Lenksäule zumindest mittelbar gehalten ist, sondern zudem als den Rohbau aussteifendes Strukturbauteil, das beispielsweise beidenends am Rohbau, insbesondere an A-Säulen des Rohbaus, befestigt ist. Insbesondere im Falle eines Frontalaufpralls und bei einer unsymmetrischen Last ist es wünschenswert, einen steifen Querverbund im Personenkraftwagen umzusetzen. Hierbei leistet der Cockpit-Querträger einen wichtigen Beitrag dazu, unfallbedingte Lasten zu verteilen.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn das erste Fangelement eine Aufnahme zum zumindest teilweisen Aufnehmen des zweiten Fangelements aufweist. Hierdurch kann ein besonders gutes formschlüssiges Zusammenwirken der Fangelemente realisiert werden, so dass übermäßige, unfallbedingte Verdrehungen des Cockpit-Querträgers um die Fahrzeughochrichtung vermieden werden können.
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Zur Realisierung einer hohen Steifigkeit und eines besonders steifen Verbunds ist es bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das zweite Fangelement ein sich zumindest in Fahrzeuglängsrichtung erstreckender Flansch ist.
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Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der Flansch zumindest teilweise in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne in die Aufnahme eingesteckt ist. Hierdurch kann eine besonders vorteilhafte, einfache und zeit- und kostengünstige Montage des Cockpit-Querträgers am Rohbau realisiert werden. Insbesondere ist es möglich, bereits bestehende Befestigungsverfahren beizubehalten bei gleichzeitigem Einsatz der erfindungsgemäßen Fangeinrichtung.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
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1 ausschnittsweise eine schematische und perspektivische Rückansicht auf einen Rohbau eines Personenkraftwagens, an welchem ein Cockpit-Querträger befestigt ist;
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2 ausschnittsweise eine schematische und perspektivische Seitenansicht auf den am Rohbau befestigten Cockpit-Querträger, wobei eine Fangeinrichtung zum Begrenzen einer unfallbedingten Drehung des Cockpit-Querträgers um die Fahrzeughochrichtung vorgesehen ist;
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3 ausschnittsweise eine schematische und perspektivische Draufsicht auf den Rohbau und ein am Rohbau befestigtes Fangelement der Fangeinrichtung;
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4 ausschnittsweise eine schematische und perspektivische Draufsicht auf den Rohbau, den Cockpit-Querträger und das Fangelement;
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5 ausschnittsweise eine schematische Draufsicht auf den am Rohbau befestigten Cockpit-Querträger; und
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6 ausschnittsweise eine schematische Draufsicht auf den am Rohbau befestigten Cockpit-Querträger und die Fangeinrichtung.
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1 zeigt in einer schematischen Perspektivansicht einen Rohbau 10 eines Personenkraftwagens. Zur Halterung eines nicht dargestellten Cockpits sowie zugehöriger Komponenten ist am Rohbau 10 ein Cockpit-Querträger 12 auf im Weiteren noch näher beschriebene Weise befestigt, dessen Festlegung besonders gut aus den 2 und 4 in einer jeweiligen, ausschnittweisen und vergrößerten Perspektivansicht zu erkennen ist. An jeweiligen Enden 14 des Cockpit-Querträgers 12 sind erste Befestigungselemente in Form von Befestigungsplatten angeordnet, wobei in den 2, 4 und die in Bezug zur Vorwärtsfahrtrichtung linke Befestigungsplatte 16 zu erkennen ist. Darüber hinaus sind zur Befestigung des Cockpit-Querträgers 12 am Rohbau 10 rohbauseitige Befestigungsflansche vorgesehen, wobei in 4 und ein linker, mit der Befestigungsplatte 16 korrespondierender Befestigungsflansch 20 erkennbar ist.
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Die Befestigungsplatte 16 weist beispielsweise jeweilige Durchgangsöffnungen auf, von denen in 4 eine Durchgangsöffnung 24 erkennbar ist. Ferner weist der Befestigungsflansch 20 mit den Durchgangsöffnungen der Befestigungsplatte 16 korrespondierende Durchgangsöffnungen auf. Durch diese Durchgangsöffnungen können weitere Befestigungselemente in Form von – sich zumindest im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) erstreckenden – Schrauben hindurch gesteckt werden, so dass der Cockpit-Querträger 12 mit dem Rohbau 10 mittels dieser Schrauben verschraubt werden kann. Die Durchgangsöffnungen 24 der Befestigungsplatte 16 sind beispielsweise als Langlöcher ausgebildet, welche eine in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) verlaufende Längserstreckung aufweisen. Hierdurch kann der Cockpit-Querträger 12 relativ zu den Schrauben und relativ zum Rohbau 10 in Fahrzeugquerrichtung verschoben werden, so dass dadurch beispielsweise fertigungsbedingte Toleranzen kompensiert werden können.
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Über die Befestigungsplatte 16 und den Befestigungsflansch 20 ist der Cockpit-Querträger 12 mittels der Schrauben an jeweiligen, seitlichen A-Säulen 26 (1) des Rohbaus 10 befestigt. Zum einen wird der Cockpit-Querträger 12 als Montageträger oder Montagehalter verwendet. Hierzu ist beispielsweise eine aus 6 erkennbare Konsole 28 am Cockpit-Querträger 12 gehalten, welche als Lenksäulenanbindung genutzt wird, um eine in den Figuren nicht dargestellte Lenksäule samt Lenkrad des Personenkraftwagens am Cockpit-Querträger 12 zu halten.
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In 6 ist die Fahrzeuglängsrichtung mit einem Richtungspfeil X und die Fahrzeugquerrichtung mit einem Richtungspfeil Y veranschaulicht. Darüber hinaus ist in 6 durch einen Kraftpfeil F eine unfallbedingte und in Fahrzeuglängsrichtung wirkende Kraftbeaufschlagung veranschaulicht, welche auf die Lenksäule und über diese auf den Cockpit-Querträger 12 wirkt. Zu einer solchen, unfallbedingten Kraftbeaufschlagung kommt es beispielsweise bei einem Frontalaufprall des Personenkraftwagens, was mit einer Verschiebung der Lenksäulenanbindung und des Lenkrads einhergehen kann. Die Lenksäule bringt dabei über ihre Anbindung am Cockpit-Querträger 12 eine Momentenbelastung in den Cockpit-Querträger 12 ein, wodurch ein Drehmoment Mz im jeweiligen Anbindungsbereich des Cockpit-Querträgers 12 an den A-Säulen 26 resultiert. Das Drehmoment Mz ist in 6 durch einen Momentenpfeil 30 veranschaulicht und ergibt sich aus: Mz = F × L
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Mit L ist der in Fahrzeugquerrichtung verlaufende Abstand zwischen dem Punkt, an dem die unfallbedingte Kraftbeaufschlagung (Kraftpfeil F) auf den Cockpit-Querträger 12 wirkt, und dem Anbindungsbereich des Cockpit-Querträgers 12 an der A-Säule 26 bezeichnet. Diese unfallbedingte Kraft- und Momentenbeaufschlagung des Cockpit-Querträgers 12 ist auch besonders gut aus 5 erkennbar.
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Aus 2, 4 und 6 ist erkennbar, dass die Befestigungsplatte 16 über eine korrespondierende Flanschplatte 32 an das jeweilige Ende des Cockpit-Querträgers 12 angebunden ist. Durch die Flanschplatte 32 ist dabei ein Flansch in Form eines Befestigungsflansches 36 gebildet. Der Abstand L bezieht sich dabei auf den Abstand zwischen dem genannten Punkt und dem Ende, an welches die Flanschplatte 32 angebunden ist.
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Um nun bei einem Frontalaufprall eine übermäßige, durch das Drehmoment Mz bewirkte Drehung des Cockpit-Querträgers 12 um die Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) und somit übermäßige Intrusionen des Cockpit-Querträgers 12, der Lenksäule und des Lenkrads in die Fahrgastzelle des Personenkraftwagens zu vermeiden, ist eine Fangeinrichtung 40 vorgesehen. Die Fangeinrichtung 40 umfasst wenigstens ein rohbauseitiges erstes Fangelement in Form eines Fanghakens 42, welcher besonders gut aus 3 erkennbar ist und welcher unter Vermittlung eines Befestigungsflansches 44 (6) am Rohbau 10 befestigt ist. Die Fangeinrichtung 40 umfasst darüber hinaus zumindest ein am Cockpit-Querträger 12 vorgesehenes zweites Fangelement, welches vorliegend Teil der Flanschplatte 32 und als der Befestigungsflansch 36 ausgebildet ist. Aus 6 ist erkennbar, dass das zweite Fangelement bzw. der Befestigungsflansch 36 zumindest teilweise in Fahrzeugquerrichtung nach innen hin durch den Fanghaken 42 überdeckt ist. Hierbei weist der Fanghaken 42 eine Aufnahme 46 auf, in welcher der Befestigungsflansch 36 zumindest teilweise aufgenommen ist. Somit können der Befestigungsflansch 36 und der Fanghaken 42 formschlüssig zusammenwirken, so dass eine formschlüssige Verhakung des Cockpit-Querträgers 12 mit dem Rohbau 10 vorliegt.
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In 6 ist der Cockpit-Querträger 12 in seiner Normallage, das heißt vor der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung mit gestrichelten Linien dargestellt. Der in 6 mit durchgezogenen Linien dargestellte Cockpit-Querträger 12 veranschaulicht diesen bei oder nach der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung. Anhand dieser Darstellungen ist besonders gut erkennbar, dass mittels der Fangeinrichtung 40 ein aus der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung resultierender Drehwinkel αmin des Cockpit-Querträgers 12 mittels der Fangeinrichtung 40 besonders gering gehalten werden kann, da sich der Befestigungsflansch 36 an wenigstens einer die Aufnahme 46 zumindest teilweise begrenzenden Wandung des Fanghakens 42 abstützen kann. Mittels der Fangeinrichtung 40 kann somit auch eine Intrusion ΔXmin des Cockpit-Querträgers 12, der Lenksäule und des Lenkrads in die Fahrgastzelle besonders gering gehalten werden.
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In 6 ist mit ΔYmin ein minimaler möglicher und in Fahrzeugquerrichtung verlaufender Abstand zwischen dem Befestigungsflansch 36 beziehungsweise der Flanschplatte 32 des Cockpit-Querträgers 12 und dem rohbaufesten Fanghaken 42 bezeichnet. Dies bedeutet, dass der Fanghaken 42 mit minimalem Abstand ΔYmin an der Flanschplatte 32 des Cockpit-Querträgers 12 angreift und durch seine steife, zumindest im Wesentlichen U-förmige Gestaltung dem durch die in Verbindung mit der Kraftbeaufschlagung initiierten und um die A-Säule 26 wirkenden Drehmoment Mz des Cockpit-Querträgers 12 entgegenwirkt.
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Aus 6 ist erkennbar, dass der Fanghaken 42 beziehungsweise dessen Aufnahme 46 zumindest im Wesentlichen U-förmig ausgestaltet ist, so dass eine besonders hohe Steifigkeit des Fanghakens 42 realisiert werden kann. Der Fanghaken 42 begrenzt somit durch seine steife Gestaltung und dem minimalen Abstand ΔYmin zur Flanschplatte 32 die maximal mögliche Verdrehung um die Fahrzeughochrichtung auf einen sehr kleinen möglichen Winkel αmin. Dadurch können übermäßige Intrusionen der Lenksäule und des Lenkrads in die Fahrgastzelle vermieden werden, so dass die Insassen geschützt werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008059273 A1 [0002]
