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Die Erfindung betrifft einen Cockpitquerträger für ein Kraftfahrzeug mit einem fahrerseitigen und einem beifahrerseitigen Teilträger, die beidseitig an einer Konsole befestigt sind, sowie ein Kraftfahrzeug, umfassend einen derartigen Cockpitquerträger.
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Kraftfahrzeuge weisen im Frontbereich vor der Fahrgastzelle Cockpitquerträger auf, die vor allem zur Aufnahme von in Richtung der Querachse einwirkenden Kräften gedacht sind. Mit zunehmender Zahl an technischen Komponenten, die in modernen Kraftfahrzeugen verbaut werden, steigt jedoch der Platzbedarf auch im Frontbereich, so dass Cockpitquerträger mit anderen Komponenten um Bauraum konkurrieren müssen. Zur Behebung dieses Problems schlägt die Offenlegungsschrift
DE 10 2010 014 533 A1 einen Cockpitquerträger vor, der Teilquerträger umfasst, die jeweils einen Anbindungsbereich für eine Rohbaukomponente aufweisen. Die beschriebenen Anbindungsbereiche sind jedoch für eher kleine Komponenten wie etwa Kabelhaltern oder Airbagmodulen geeignet.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, einen verbesserten Cockpitquerträger bereitzustellen, der ohne Beeinträchtigung der mechanischen Belastbarkeit die Aufnahme von voluminösen Komponenten ermöglicht.
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Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Aufgabe ist in einem ersten Aspekt gelöst durch einen Cockpitquerträger für ein Kraftfahrzeug umfassend einen fahrerseitigen Teilträger sowie einen beifahrerseitigen Teilträger, die beidseitig an einer Konsole befestigt sind, wobei die Konsole als schalenartiges Strukturelement ausgeführt ist und zur Aufnahme einer Head-Up-Display-Einheit (nachfolgend auch als HUD-Einheit bezeichnet) ausgebildet ist. Angesichts der beidseitigen Befestigung der Teilträger an der Konsole gibt es keine direkte Verbindung zwischen den beiden Teilträgern. Vielmehr wird die Konsole zu einem integralen und auch Kräfte in Querrichtung übertragenden Bestandteil des Cockpitquerträgers. Durch das ausgebildete schalenartige Strukturelement wird die Möglichkeit eröffnet, HUD-Displays in Abschnitten des Frontbereichs einzubauen, die bisher für derartige Zwecke nicht verfügbar waren, da der Bauraum durch herkömmliche Cockpitquerträger eingenommen wurde. Insbesondere betrifft dies vorteilhaft auch HUD-Displays der neuesten Generation, die zur kontaktanalogen Anzeige von realen, in der Fahrzeugumgebung befindlichen Objekten in einem definierten Bereich der Windschutzscheibe befähigt sind. Für eine derartige kontaktanaloge Darstellung ist zum einen ein wesentlich größeres virtuelles Bild der Umgebung in einem wesentlich größeren Abstand zum Auge des Betrachters notwendig, wodurch sich das Bauraumvolumen der HUD-Einheit derart vergrößert. Zum anderen erfordert eine kontaktanaloge Anzeige aufgrund verschiedener optischer Parameter eine definierte Lage im Fahrzeug, welche sich aus verschiedenen optischen Parametern ergibt und somit die Integration zusätzlich erschwert. Als Ergebnis beider Faktoren kann eine Unterbringung der HUD-Einheit zwar nicht mehr in einem Frontbereich mit herkömmlichem Cockpitquerträger, dagegen jedoch vorteilhaft in einem Frontbereich mit dem hierin beschriebenen Cockpitquerträger mit einer als schalenartiges Strukturelement ausgeführten Konsole realisiert werden.
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In einer Weiterbildung erfolgt die Aufnahme der HUD-Einheit durch die als schalenartiges Strukturelement ausgebildete Konsole derart, dass angesichts der Umschließung der HUD-Einheit durch die Konsole bei der HUD-Einheit weitgehend oder vollständig auf ein eigenes Gehäuse verzichtet werden kann, womit sich eine Gewichtsersparnis ergibt.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Konsole als Gussteil ausgeführt. Vorteilhaft wird durch das zugrundeliegende Urformverfahren ein einfacher und für die Massenproduktion besonders geeigneter Herstellungsweg für die Konsole bereitgestellt.
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Für das Gussteil kommen vom Fachmann in Kenntnis der hierin gemachten Offenbarung einfach zu bestimmende Werkstoffe in Frage, wie etwa hochfeste Kunststoffe oder Metalle, worunter hierin auch Metalllegierungen verstanden werden. Nicht beschränkende Beispiele für Metalle sind Magnesium, Aluminium, Eisen oder Legierungen daraus. In einer Ausführungsform besteht die Konsole aus einer Magnesiumlegierung. Mit Magnesiumlegierungen werden vorteilhaft Werkstoffe mit geringem Gewicht, ausreichender mechanischer Belastbarkeit und guten Gießeigenschaften bereitgestellt. Nicht beschränkende Beispiele für Magnesiumlegierungen sind solche mit Aluminium, Beryllium, Mangan, Seltenerdenmetallen, Silber, Zink und/oder Zirkonium.
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In einer besonderen Weiterbildung besteht die Konsole aus einer Magnesiumlegierung mit ca. 9 Gewichtsprozent (Gew-%) Al und 1 Gew-% Zink, beispielsweise einer Legierung mit unabhängig voneinander 7–11 Gew-% Aluminium und 0,5–1,5 Gew-% Aluminium, und gegebenenfalls Spuren weiterer Bestandteile, oder exakt 9 Gew-% Aluminium und 1 Gew-% Zink. Ein Beispiel für eine Magnesiumlegierung ist die als AZ91 bekannte Legierung. Mit derartigen Magnesiumlegierungen werden vorteilhaft Werkstoffe mit geringem Gewicht, ausreichender mechanischer Belastbarkeit und ausreichender Korrosionsfestigkeit verwendet.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Konsole mit den beiden Querträgern, also dem fahrerseitigen und einem beifahrerseitigen Teilquerträger verschraubt. Mit der Verschraubung wird eine Verbindung bereitgestellt, die während des Fertigungsprozesses des Cockpitquerträgers und/oder eines diesen umfassenden Kraftfahrzeugs einfach und gegebenenfalls auch automatisierbar erzeugt werden kann, mechanisch belastbar ist und gegebenenfalls für Reparaturen wieder lösbar ist.
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Die als schalenartiges Strukturelement ausgeführte Konsole umfasst in einer Ausführungsform eine einzige Schale, wobei in diesem Fall die HUD-Einheit vorzugsweise von oben in die Schale einzuführen ist. In anderen Ausführungsformen ist die Schale mehrteilig. Gemäß einer besonderen Ausführungsform besteht die Konsole aus einer Unterschale und einer Oberschale, wobei die Unterschale mit den beiden Querträgern verbunden ist. Somit stellt mindestens die Unterschale den integralen Bestandteil des Cockpitquerträgers dar, über den auch Kräfte in Querrichtung übertragen werden. Die Oberschale dient mindestens der Sicherung einer in die Konsole aufzunehmenden HUD-Einheit, kann jedoch nach entsprechender Verbindung mit der Unterschale ebenfalls Kräfte aufnehmen. Durch die Aufteilung der Konsole in eine Unterschale und eine Oberschale erfolgt vorteilhaft eine Funktionsaufteilung, wobei die Unterschale neben der Aufnahme der HUD-Einheit insbesondere für die Aufnahme von Kräften als Bestandteil des Cockpitquerträgers ausgelegt werden kann, während die Oberschale darauf ausgelegt werden kann, die aufzunehmende HUD-Einheit gegen eine Verlagerung zu sichern und in der Konsole zu fixieren. Besteht die Oberschale aus einem intransparenten Material, so ist vorzugsweise eine Öffnung vorgesehen, um Licht, das von einer in der Konsole aufgenommenen HUD-Einheit erzeugt wird, nach oben passieren zu lassen.
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In einer entsprechenden Weiterbildung ist die Oberschale demnach als Kunststoffspritzteil ausgeführt. Vorteilhaft wird dadurch im Vergleich mit einer Oberschale aus Metall eine leichtere Oberschale bereitgestellt, so dass sich das Gesamtgewicht des Cockpitquerträgers verringert. Die Ausführung als Kunststoffteil ermöglicht darüber hinaus eine Verwendung des Oberteils oder bestimmter Bereiche davon als Durchstrahlfläche für Licht, welches von einer in der Konsole aufgenommenen HUD-Einheit erzeugt wird. Bei solchen Verwendungen sind das Oberteil oder die bestimmten Bereiche als transparenter Kunststoff ausgeführt, um das von der HUD-Einheit erzeugte Licht über die Durchstrahlfläche zu dem für die Wiedergabe von Informationen vorgesehenen Bereich der Windschutzscheibe zu leiten.
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In einer Ausführungsform weist die Konsole Befestigungspunkte zur Befestigung einer Lenksäulenanordnung auf. Da sich die Lenksäulenanordnung auf der Fahrerseite befindet und die HUD-Einheit ebenfalls im Wesentlichen auf dieser angeordnet sein muss, um eine Projektion auf den fahrerseitigen Teil der Windschutzscheibe vornehmen zu können, wird dadurch vorteilhaft die Annbindung der Lenksäulenanordnung an den Cockpitquerträger ermöglich. Eine weiter von der Lenksäulenachse entfernte Anbindung der Lenksäulenanordnung am fahrerseitigen oder beifahrerseitigen Teilträger, die einen höheren konstruktiven Aufwand erfordern würde, kann daher entfallen.
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Gemäß einer Ausführungsform weist die Konsole Befestigungspunkte zur Befestigung einer Vertikalstrebe auf. Über die Vertikalstrebe lässt sich vorteilhaft eine Verbindung mit dem Fahrgestell eines Kraftfahrzeugs herstellen, in das der Cockpitquerträger eingebaut wird, und somit eine strukturelle Einheit zur Aufnahme von Kräften, die auf das Kraftfahrzeug einwirken, bereitstellen. Die Vertikalstrebe weist vorzugsweise eine Winkelabweichung von maximal 30° bezogen auf die Hochachse das Kraftfahrzeugs auf.
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In einem weiteren Aspekt ist die Aufgabe gelöst durch eine Anordnung, umfassend einen Cockpitquerträger wie hierin beschrieben sowie eine von der Konsole des Cockpitquerträger aufgenommene HUD-Einheit. In einer Weiterbildung weist die HUD-Einheit der Anordnung ein eigenes Gehäuse auf, in einer anderen Weiterbildung ist das Gehäuse der HUD-Einheit jedoch weitgehend oder vollständig reduziert, so dass die Gehäusefunktion von der Konsole übernommen wird. Der teilweise erfolgende oder vollständige Verzicht auf ein eigenes Gehäuse der HUD-Einheit führt vorteilhaft zu einer Gewichtsersparnis und zu zusätzlichem Bauraum für die HUD-Einheit.
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In einem weiteren Aspekt ist die Aufgabe gelöst durch ein Kraftfahrzeug, das einen Cockpitquerträger wie vorstehend beschrieben umfasst. Ein derartiges Kraftfahrzeug ist angesichts des Cockpitquerträgers vorteilhaft ausgebildet zur Aufnahme einer HUD-Einheit, wobei insbesondere auch großvolumige und zur kontaktanalogen Darstellung befähigte HUD-Einheiten zum Einsatz kommen können. Die Belastbarkeit des Kraftfahrzeugs gegenüber Kräften, die auf das Kraftfahrzeug einwirken, ist bleibt dabei gewahrt. In einem weiteren Aspekt ist die Aufgabe dementsprechend gelöst durch ein Kraftfahrzeug mit einer Anordnung wie hierin beschrieben.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der – gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung – zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Es zeigt:
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1 eine räumliche Ansicht eines Cockpitquerträgers;
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2 eine räumliche Ansicht des Cockpitquerträgers in Explosionsdarstellung;
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3 eine weitere räumliche Ansicht des Cockpitquerträgers;
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4 eine weitere räumliche Ansicht des Cockpitquerträgers; und
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5 eine schematische Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug.
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1 zeigt räumliche Ansicht eines Cockpitquerträgers 10. Die X-Achse, Y-Achse und Z-Achse entsprechen der Längsachse, Querachse bzw. Hochachse eines Kraftfahrzeugs, in das der Cockpitquerträger einzubauen wäre. Der Standpunkt des Betrachters liegt in der Fahrgastzelle, also hinter dem Frontbereich des Kraftfahrzeugs. Der Cockpitquerträger 10 umfasst, bezogen auf ein Kraftfahrzeug mit Linkslenkung, einen fahrerseitigen Teilträger 12 und einen beifahrerseitigen Teilträger 14, zu denen noch weitere, nicht gezeigte Komponenten hinzukommen können. Die Teilträger 12 und 14 sind beidseitig an einer Konsole 16 befestigt, genauer gesagt an der Unterschale 18 der Konsole 16. Die Oberschale 20 der Konsole 16 weist eine konkav geformte Durchstrahlfläche 26 auf, durch die von der in 1 nicht gezeigten HUD-Einheit erzeugte Lichtstrahlen durchtreten können. Weiterhin dargestellt ist eine mit der Unterschale 18 verbundene Vertikalstrebe 22.
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2 zeigt den Cockpitquerträger 10 aus 1 zur besseren Veranschaulichung der einzelnen Komponenten in einer Explosionsdarstellung. Entsprechend sind wiederum dargestellt der fahrerseitige Teilträger 12 und der beifahrerseitige Teilträger 14, die Vertikalstrebe 22 und als ein Teil der Konsole 16 die Oberschale 20 mit der Durchstrahlfläche 26. Durch die Explosionsdarstellung wird darüber hinaus ein Blick in den Innenbereich der Unterschale 18 ermöglicht, der für die Aufnahme einer nicht dargestellten HUD-Einheit ausgebildet ist und und für diese ein Gehäuse darstellt.
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3 zeigt den Cockpitquerträger 10 aus 1 in einer anderen räumlichen Ansicht, wobei der Betrachter vom Frontbereich eines gedachten Kraftfahrzeugs schräg in Richtung von dessen Fahrgastzelle blickt. Entsprechend sind wiederum dargestellt der fahrerseitige Teilträger 12 und der beifahrerseitige Teilträger 14, die Vertikalstrebe 22, die die Unterschale 18 sowie die Oberschale 20 mit der Durchstrahlfläche 26.
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4 zeigt eine räumliche Ansicht von unten auf den Cockpitquerträger 10 der vorhergehenden Figuren. Im oberen Bereich der 4 ist die Oberschale 20 der Konsole 16 dargestellt, im unteren Bereich dementsprechend die Unterschale 18, mit welcher die Vertikalstrebe 22 sowie Teilträger 12 und 14 verbunden sind. In der gewählten Ansicht erkennbar ist nun eine Vielzahl von Befestigungspunkten 24 zur Befestigung einer Lenksäulenanordnung.
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5 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug 28, in dessen Frontbereich sich ein Cockpitquerträger 10 befindet, von dem der fahrerseitige Teilträger 12, der beifahrerseitige Teilträger 14 sowie die Konsole 16, von der nur die Oberschale 20 sichtbar ist, gezeigt sind.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten sowie Kombinationsmöglichkeiten von Elementen der hierin beschriebenen Ausführungsformen und Weiterbildungen existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen, beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente, vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehenden Erläuterung in der Beschreibung, definiert wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010014533 A1 [0002]
