DE102014019023A1

DE102014019023A1 - Strukturbauteil für ein Fahrzeug und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102014019023A1
Application number: DE102014019023.4A
Authority: DE
Inventors: Tobias Schulze; Ahmet Sismanoglu; Daniel Albu; Hendrik Hübner; Jörg Kammerer
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2014-12-18
Filing date: 2014-12-18
Publication date: 2015-06-18

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Strukturbauteil (1) für ein Fahrzeug. Erfindungsgemäß umfasst das Strukturbauteil (1) einen Grundkörper (1.1) und zumindest ein Gehäuse (1.2) einer Baueinheit (2) für das Fahrzeug, wobei das Strukturbauteil (1) als ein einteiliges Bauteil ausgebildet ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Strukturbauteil für ein Fahrzeug nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Strukturbauteils.
Aus dem Stand der Technik sind, wie in der DE 10 2006 001 348 A1 beschrieben, ein Querträger oder Strukturbauteil mit Haltevorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, und ein Herstellungsverfahren hierfür bekannt. An einem Querträger-Basisteil ist mindestens ein aus einem anderen Material bestehender Halter angebracht, der zur Anbringung von Elementen am Querträger-Basisteil dient. Der Halter oder mindestens einer der Halter ist am Querträger-Basisteil angegossen und besteht aus einem Leichtmetall und/oder der Halter oder mindestens einer der Halter besteht aus Kunststoff und ist außenseitig am Querträger-Basisteil angegossen.
In der DE 10 2006 025 386 B4 wird ein Fahrzeugcockpit mit Head-up-Display beschrieben. Das Fahrzeugcockpit weist ein Head-up-Display, einen Querträger und eine Stirnwand zur Trennung des Cockpits vom Motorraum auf. Befestigungsmittel für eine Vormontage des Head-up-Displays sind an dem Querträger und für eine Endmontage an einem weiteren tragenden Karosserieteil vorgesehen. Der Querträger ist mit dem vormontierten Head-up-Display als Modul in das Fahrzeug einsetzbar. Die Befestigungsmittel weisen einen Halter zur Aufnahme des Head-up-Displays sowie zur Befestigung des Head-up-Displays an dem Querträger auf. Das Head-up-Display ist nach Einbau des Moduls in das Fahrzeug unabhängig von dem Modul aus dem Halter aus- und wieder einbaubar. Der Halter dient für die Endmontage auch zur Befestigung des Head-up-Displays an dem weiteren tragenden Karosserieteil.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Strukturbauteil für ein Fahrzeug und ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils für ein Fahrzeug anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Strukturbauteil für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren zu dessen Herstellung mit den Merkmalen des Anspruchs 7.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein Strukturbauteil für ein Fahrzeug umfasst erfindungsgemäß einen Grundkörper und zumindest ein Gehäuse einer Baueinheit für das Fahrzeug, wobei das Strukturbauteil als ein einteiliges Bauteil ausgebildet ist, d. h. das Gehäuse ist in das Strukturbauteil integriert. Durch diese erfindungsgemäße Lösung sind eine Bauteilanzahl und somit Montageaufwendungen bei der Fahrzeugherstellung reduziert, insbesondere bei einer Cockpitmontage, falls es sich bei dem Strukturbauteil vorzugsweise um ein Cockpitstrukturbauteil handelt.
Bei dem Grundkörper handelt es sich bevorzugt um einen zum Einbau in einen Fahrgastinnenraum des Fahrzeugs vorgesehenen oder bereits darin eingebauten Querträger, auch als Cockpitquerträger bezeichnet. Die Baueinheit ist bevorzugt als ein so genanntes Head-up-Display ausgebildet. Durch die Integration des Gehäuses des Head-up-Displays in das Cockpitquerträgerstrukturbauteil ist eine Wirksamkeit und Performance des Head-up-Displays im Cockpit verbessert.
Das Gehäuse ist beispielsweise als eine Konsole am als Cockpitquerträger ausgebildeten Grundkörper ausgebildet, zum Beispiel aus Kunststoff, Metallguss oder als Metall-Kunststoff-Hybrid-Ausführung, bevorzugt aus dem gleichen Material, aus dem der Grundkörper ausgebildet ist. Das Gehäuse wird beispielsweise an einer Lenkungs-Stirnwandkonsole des als Cockpitquerträger ausgebildeten Grundkörpers angespritzt und/oder angegossen, so dass das Gehäuse des Head-up-Displays stoffschlüssig und bevorzugt auch formschlüssig an dem als Cockpitquerträger ausgebildeten Grundkörper befestigt ist und in den Cockpitquerträger integriert ist. Das Gehäuse bildet ein erforderliches elektrisches Bezugspotential, also die elektrische Masse für Komponenten des Head-up-Displays, so dass eine elektrische Kontaktierung ohne zusätzliche Bauteile erfolgen kann. Zudem ist eine Kühlung eines Bildgenerators im Head-up-Display deutlich effektiver, denn die Wärmeableitung erfolgt über eine direkte thermische Brücke in den Cockpitquerträger.
Die elektrische Kontaktierung des elektrischen Massepotentials erfolgt somit über den Cockpitquerträger ohne zusätzliche Bauteile, ein für das Head-up-Display benötigter Bauraum im Fahrzeug ist reduziert und zudem sind elektrische Kontaktstellen und damit mögliche Fehlerquellen reduziert. Des Weiteren werden keine zusätzlichen Halter und Befestigungselemente zur Halterung der Komponenten des Head-up-Displays benötigt, denn diese Komponenten können direkt in das Gehäuse, welches in das Strukturbauteil integriert ist, eingesetzt werden. Diese Lösung bietet somit deutliche Vorteile gegenüber der aus dem Stand der Technik bekannten Montage des Head-up-Displays, bei welcher das Head-up-Display als separates Modul in das Cockpit und an den Cockpitquerträger montiert wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
1 schematisch eine erste Ansicht eines Strukturbauteils für ein Fahrzeug, und
2 schematisch eine zweite Ansicht eines Strukturbauteils für ein Fahrzeug.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die 1 und 2 zeigen schematisch ein Strukturbauteil 1 für ein Fahrzeug in zwei verschiedenen Ansichten. Eine Ausrichtung des Strukturbauteils 1 in der jeweiligen Figur wird durch ein dreidimensionales Koordinatensystem verdeutlicht, wobei eine x-Achse x parallel zu einer Längsachse des Fahrzeugs ausgerichtet ist und deren Pfeilspitze in Fahrtrichtung des Fahrzeugs zeigt, d. h. nach vorn, eine y-Achse y parallel zu einer Querachse des Fahrzeugs ausgerichtet ist und deren Pfeilspitze nach rechts zeigt und eine z-Achse z parallel zu einer Hochachse des Fahrzeugs ausgerichtet ist und deren Pfeilspitze nach oben zeigt. In 1 ist somit eine Draufsicht im Wesentlichen in Fahrtrichtung auf das Strukturbauteil 1 und in 2 eine Draufsicht im Wesentlichen von oben auf das Strukturbauteil 1 dargestellt.
Das Strukturbauteil 1 umfasst einen Grundkörper 1.1 und ein Gehäuse 1.2 einer Baueinheit 2 für das Fahrzeug, wobei das Strukturbauteil 1 als ein einteiliges Bauteil ausgebildet ist, d. h. das Gehäuse 1.2 ist in das Strukturbauteil 1 integriert. Bei dem Grundkörper 1.1 handelt es sich im dargestellten Beispiel um einen Träger für das Fahrzeug, genauer gesagt um einen Querträger für einen Fahrgastinnenraum des Fahrzeugs, auch als Cockpitquerträger bezeichnet. Aufgrund der einteiligen Ausbildung des Strukturbauteils 1 ist dieses Strukturbauteil 1 somit als ein Cockpitquerträger mit darin integriertem Gehäuse 1.2 einer Baueinheit 2 für das Fahrzeug ausgebildet. Im in den Figuren gezeigten Beispiel ist dieses Strukturbauteil 1 bereits im Fahrzeug eingebaut. In hier nicht dargestellten weiteren Ausführungsformen kann das Strukturbauteil 1 beispielsweise auch mehrere Gehäuse 1.2 gleicher oder verschiedener Baueinheiten 2 aufweisen, so dass das Strukturbauteil 1 dann einteilig aus einem Grundkörper 1.1 und mehreren solchen Gehäusen 1.2 ausgebildet ist.
Bei dem Gehäuse 1.2 im hier dargestellten Beispiel handelt es sich um ein Displaygehäuse, genauer gesagt um ein Gehäuse 1.2 für ein Head-up-Display, d. h. die Baueinheit 2 ist im hier dargestellten Beispiel als Head-up-Display ausgebildet. Im in den Figuren gezeigten Beispiel sind die Komponenten des Head-up-Displays, insbesondere ein Projektor 3, ein Spiegel 4 und Lagerungen 5, mittels welchen der Spiegel 4 im Gehäuse 1.2 gelagert ist, bereits im Gehäuse 1.2 installiert. Diese Installation der Komponenten in das Gehäuse 1.2 kann vor oder nach dem Einbau des Strukturbauteils 1 in das Fahrzeug erfolgen. Es können auch eine oder mehrere der Komponenten vor und die verbleibenden Komponenten nach dem Einbau des Strukturbauteils 1 in das Fahrzeug im Gehäuse 1.2 installiert werden.
Vorzugsweise ist das Gehäuse 1.2 an den Grundkörper 1.1 angegossen und/oder angespritzt. Ob es angegossen und/oder angespritzt ist, ist beispielsweise abhängig vom jeweiligen Material des Grundkörpers 1.1 und/oder des Gehäuses 1.2. Der Grundkörper 1.1 und das Gehäuse 1.2 können aus dem gleichen Material oder aus unterschiedlichen Materialien ausgebildet sein. Beispielsweise ist/sind der Grundkörper 1.1 und/oder das Gehäuse 1.2 jeweils aus zumindest einem Kunststoff und/oder aus zumindest einem Metall ausgebildet. In einer bevorzugten Ausführungsform sind sowohl der Grundkörper 1.1 als auch das Gehäuse 1.2 aus Aluminium ausgebildet.
Im in den Figuren dargestellten Beispiel weist das Strukturbauteil 1 zudem eine Lenkungskonsole 6 zur Halterung, Positionierung und Führung einer Lenksäule 7 des Fahrzeugs auf. Auch diese Lenkungskonsole 6 ist vorzugsweise an den Grundkörper 1.1 angegossen oder angespritzt. Auch sie kann aus dem gleichen Material wie der Grundkörper 1.1 ausgebildet sein oder aus einem anderen Material.
In einem Verfahren zur Herstellung eines solchen Strukturbauteils 1 werden der Grundkörper 1.1 und das Gehäuse 1.2 der Baueinheit 2 für das Fahrzeug, im hier dargestellten Beispiel das Displaygehäuse, genauer gesagt das Gehäuse 1.2 für das Head-up-Display, derart zumindest stoffschlüssig miteinander verbunden, dass das Strukturbauteil 1 als ein einteiliges Bauteil ausgebildet wird. Vorzugsweise wird das Gehäuse 1.2 an den Grundkörper 1.1 angegossen und/oder angespritzt.
Durch diese Ausbildung des Strukturbauteils 1 als ein einteiliges Bauteil, wie oben beschrieben, ist das Gehäuse 1.2 in das Strukturbauteil 1 integriert. Dadurch sind eine Bauteilanzahl und somit Montageaufwendungen bei der Fahrzeugherstellung reduziert, insbesondere bei einer Cockpitmontage, falls es sich bei dem Strukturbauteil 1 um ein Cockpitstrukturbauteil handelt, wie im dargestellten Beispiel, in welchem das Strukturbauteil 1 als Cockpitquerträger mit darin integriertem Gehäuse 1.2 des Head-up-Displays ausgebildet ist. Durch diese Integration des Gehäuses 1.2 des Head-up-Displays in dieses Strukturbauteil 1 ist eine Wirksamkeit und Performance des Head-up-Displays im Cockpit verbessert.
Das Gehäuse 1.2 ist beispielsweise als eine Konsole am als Cockpitquerträger ausgebildeten Grundkörper 1.1 ausgebildet, zum Beispiel aus Kunststoff, Metallguss oder als Metall-Kunststoff-Hybrid-Ausführung. Bevorzugt sind der Grundkörper 1.1 und das Gehäuse 1.2 aus dem gleichen Material ausgebildet, insbesondere aus Aluminium, wie bereits beschrieben. Das Gehäuse 1.2 wird beispielsweise, wie in den Figuren gezeigt, im Bereich einer Lenkungs-Stirnwandkonsole des als Cockpitquerträger ausgebildeten Grundkörpers 1.1 an den Grundkörper 1.1 angespritzt und/oder angegossen. Durch dieses Anspritzen und/oder Angießen wird das Gehäuse 1.2 des Head-up-Displays stoffschlüssig und bevorzugt auch formschlüssig an dem als Cockpitquerträger ausgebildeten Grundkörper 1.1 befestigt, so dass es in den Cockpitquerträger integriert ist und das Strukturbauteil 1 als Cockpitquerträger mit darin integriertem Gehäuse 1.2 ausgebildet ist. Zwischen dem Gehäuse 1.2 und dem Grundkörper 1.1 wird, bevorzugt durch das Anspritzen und/oder Angießen, eine thermische und vorteilhafterweise auch elektrische Brücke 8 ausgebildet, insbesondere bei einer Ausbildung des Grundkörpers 1.1 und des Gehäuses 1.2 aus dem gleichen Material, bevorzugt aus Metall, insbesondere aus Aluminium.
Das Gehäuse 1.2 bildet somit ein erforderliches elektrisches Bezugspotential, also die elektrische Masse für die elektrischen Komponenten des Head-up-Displays, so dass eine elektrische Kontaktierung ohne zusätzliche Bauteile erfolgen kann. Zudem ist eine Kühlung eines Bildgenerators im Head-up-Display deutlich effektiver, denn die Wärmeableitung erfolgt über die direkte thermische Brücke 8 in den Cockpitquerträger.
Die elektrische Kontaktierung des elektrischen Massepotentials erfolgt somit über den Cockpitquerträger ohne zusätzliche Bauteile, ein für das Head-up-Display benötigter Bauraum im Fahrzeug ist reduziert und zudem sind elektrische Kontaktstellen und damit mögliche Fehlerquellen reduziert. Des Weiteren werden keine zusätzlichen Halter und Befestigungselemente zur Halterung der Komponenten des Head-up-Displays benötigt, denn diese Komponenten können direkt in das Gehäuse 1.2, welches in das Strukturbauteil 1 integriert ist, eingesetzt werden. Die beschriebene Lösung bietet somit deutliche Vorteile gegenüber der aus dem Stand der Technik bekannten Montage des Head-up-Displays, bei welcher das Head-up-Display als separates Modul in das Cockpit und an den Cockpitquerträger montiert wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102006001348 A1 [0002]
DE 102006025386 B4 [0003]

Claims

Strukturbauteil (1) für ein Fahrzeug, gekennzeichnet durch einen Grundkörper (1.1) und zumindest ein Gehäuse (1.2) einer Baueinheit (2) für das Fahrzeug, wobei das Strukturbauteil (1) als ein einteiliges Bauteil ausgebildet ist.
Strukturbauteil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1.2) an den Grundkörper (1.1) angegossen und/oder angespritzt ist.
Strukturbauteil (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1.2) als ein Displaygehäuse ausgebildet ist, insbesondere als ein Gehäuse (1.2) für ein Head-up-Display.
Strukturbauteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1.1) als ein Träger für das Fahrzeug ausgebildet ist, insbesondere als ein Querträger, bevorzugt als ein Cockpitquerträger.
Strukturbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1.1) und das Gehäuse (1.2) aus dem gleichen Material ausgebildet sind.
Strukturbauteil (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1.1) und/oder das Gehäuse (1.2) jeweils aus zumindest einem Kunststoff und/oder aus zumindest einem Metall, insbesondere Aluminium, ausgebildet ist/sind.
Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Grundkörper (1.1) und zumindest ein Gehäuse (1.2) einer Baueinheit (2) für das Fahrzeug derart zumindest stoffschlüssig miteinander verbunden werden, dass das Strukturbauteil (1) als ein einteiliges Bauteil ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1.2) an den Grundkörper (1.1) angegossen und/oder angespritzt wird.