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Die Erfindung betrifft ein Trägerelement für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens zwei Verbindungsabschnitten zur Anbringung des Trägerelements an einer Karosseriestruktur des Kraftfahrzeugs an jeweiligen Verbindungsstellen.
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Aus der
DE 101 04 790 A1 ist ein Querträger für eine Armaturentafel eines Kraftfahrzeugs bekannt. Dabei sind als sogenannte Tunnelstreben ausgebildete Verbindungsabschnitte vorgesehen, die mit dem Mitteltunnel verschraubt werden.
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Ein ähnlicher Querträger ist auch in der
DE 10 2006 055 736 A1 beschrieben. Dabei werden die Verbindungsabschnitte als Stützelemente bezeichnet und sind mittels eines am Mitteltunnel des Kraftfahrzeugs angebrachten Verbindungsträgers miteinander verbunden.
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Bei einem derartigen Trägerelement, das auch als Cockpitquerträger oder Modulquerträger bezeichnet wird, handelt es sich um einen zentralen Anbindungspunkt für nahezu alle Komponenten der Instrumententafel. Der der Cockpitquerträger trägt das vormontierte Cockpit in das Kraftfahrzeug und wird dort mit den A-Säulen, der Stirnwand und dem Mitteltunnel verbunden. Da das Cockpit bei der Montage zu den beiderseitigen Türen ausgemittelt wird und der Rohbau naturgemäß toleranzbehaftet ist, ergibt sich eine mehr oder weniger große Schwankung der Verbindungsabschnitte des Trägerelements zum Mitteltunnel bzw. allgemein zu einer Karosseriestruktur.
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Meist werden die Verbindungsabschnitte mit der Karosseriestruktur verschraubt. Dadurch können in Fahrzeuglängs- und in Fahrzeughöhenrichtung auftretende Toleranzen mittels Langlöchern an den Verbindungsabschnitten ausgeglichen werden. In Fahrzeugquerrichtung kann die Toleranz zum Beispiel durch einen zusätzlichen Adapter oder durch das Verbiegen des Verbindungsabschnitts ausgeglichen werden. Um die Kosten, das Gewicht und den Montageaufwand zu reduzieren, wird versucht, auf einen zusätzlichen Adapter zu verzichten, zumal sich dadurch die Steifigkeitswerte des Verbindungsabschnitts verringern würden. Um die Alternative, nämlich das Verbiegen des Verbindungsabschnitts, realisieren zu können, ist es erforderlich, die Verbindungsabschnitte zumindest in ihrem unteren Bereich biegeweich auszuführen. Bei aus der Praxis bekannten Lösungen wird dies dadurch realisiert, dass der Verbindungsabschnitt in seinem oberen, der Karosseriestruktur abgewandten Bereich zweischalig, in seinem unteren, der Karosseriestruktur zugewandten Bereich jedoch nur einschalig ausgeführt ist.
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Der Nachteil dieser biegeweichen Ausführung des Verbindungsabschnitts in dem der Karosseriestruktur zugewandten Bereich ist die Tatsache, dass der Verbindungsabschnitt aufgrund seiner Steifigkeit für das Schwingungsverhalten des Lenkrads und des Head-Up-Displays verantwortlich ist. Durch die in der Praxis vorgenommene einschalige Ausführung des Verbindungsabschnitts wird demnach zumindest teilweise eine Verschlechterung des Schwingungsverhaltens von an dem Trägerelement angebrachten Bauteilen in Kauf genommen. Problematisch ist auch, dass die Blechdicke des Trägerelements in diesem Bereich nicht beliebig ausgewählt werden kann, da es bei Überschreiten einer bestimmten Blechdicke aufgrund der hohen dadurch eingebrachten Kraft zu einem Verziehen der mit dem Trägerelement verbundenen Bauteile kommen kann.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Trägerelement für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, das eine hohe Steifigkeit aufweist und dennoch in der Lage ist, Toleranzen an der Karosseriestruktur, an der es montiert wird, auszugleichen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
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Das erfindungsgemäße Trägerelement weist also an einem von der Verbindungsstelle entfernten Bereich zwei zu einem geschlossenen Profil miteinander verbundene Schalenelemente auf, wodurch der Verbindungsabschnitt in dem von der Verbindungsstelle entfernten Bereich eine sehr hohe Festigkeit aufweist. Diese hohe Festigkeit des Verbindungsabschnitts wird auch an der Verbindungsstelle aufrechterhalten, indem auch in diesem Bereich zwei Schalenelemente vorgesehen sind. Diese sind zwar zunächst voneinander getrennt, durch das Anbringen des Verbindungsabschnitts an der Karosseriestruktur mittels eines geeigneten Verbindungselements wird jedoch auch hier durch die beiden Schalenelemente ein geschlossenes Profil erzeugt, so dass der Verbindungsabschnitt auch im Bereich der Verbindungsstelle eine hohe Festigkeit aufweist. Da die Verbindung der beiden Schalenelemente im Bereich der Verbindungsstelle jedoch erst bei der Anbringung des Verbindungsabschnitts an der Karosseriestruktur erzeugt wird, kann der Verbindungsabschnitt vor dieser Anbringung noch verbogen werden, so dass ein Toleranzausgleich gegenüber der Karosseriestruktur problemlos möglich ist.
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Der zum Ausgleich der Karosserietoleranzen vorhandene Freiheitsgrad des jeweiligen Verbindungsabschnitts wird also erst bei der Verschraubung genommen.
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In einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass im Bereich der Verbindungsstelle wenigstens ein Abstandselement zwischen den Schalenelementen vorgesehen ist. Durch ein solches Abstandselement kann eine Kraftübertragung zwischen den beiden Schalenelementen erreicht werden, so dass beim Verbinden des Verbindungsabschnitts des Trägerelements mit der Karosseriestruktur eine Verformung des Verbindungsabschnitts verhindert wird. Durch das Abstandselement wird außerdem eine exakte Positionierung der beiden Schalenelemente zueinander erreicht.
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In einer sehr einfach zu realisierenden und kostengünstigen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Abstandselement durch ein Einlegeteil gebildet ist.
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Um eine einfache Verbindung des Einlegeteils mit einem der Schalenelemente zu erreichen, kann vorgesehen sein, dass das Abstandselement mit einem der Schalenelemente verschweißt ist.
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Zur Vereinfachung der Montage kann auch vorgesehen sein, dass wenigstens eines der Schalenelemente wenigstens ein Positionierelement zum Positionieren des wenigstens einen Abstandselements aufweist.
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Wenn in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung das Abstandselement durch Verformung wenigstens eines der Schalenelemente gebildet ist, so kann auf zusätzliche Bauteile verzichtet werden.
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Die Steifigkeit des Verbindungsabschnitts lässt sich erhöhen, wenn in dem von der Verbindungsstelle entfernten Bereich die Schalenelemente miteinander verschweißt sind.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen. Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt.
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Es zeigt:
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1 eine sehr schematische Darstellung eines an einer Karosseriestruktur eines Kraftfahrzeugs angebrachten, erfindungsgemäßen Trägerelements;
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2 eine Ansicht gemäß dem Pfeil II aus 1;
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3 einen Schnitt nach der Linie III-III aus 2;
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4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV aus 2;
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5 einen Schnitt nach der Linie V-V aus 2;
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6 eine alternative Ausführungsform des Trägerelements gemäß der Darstellung von 3; und
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7 eine alternative Ausführungsform des Trägerelements gemäß der Darstellung von 5.
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1 zeigt eine sehr schematische Ansicht eines Trägerelements 1 für ein in seiner Gesamtheit nicht dargestelltes Kraftfahrzeug. Das Trägerelement 1, das auch als Cockpitquerträger bzw. Modulquerträger bezeichnet werden kann, weist im vorliegenden Fall zwei Verbindungsabschnitte 2 zur Anbringung des Trägerelements 1 an einer in 1 nur teilweise dargestellten Karosseriestruktur 3 des Kraftfahrzeugs an jeweiligen Verbindungsstellen 4 auf. Die Karosseriestruktur 3 weist im vorliegenden Fall einen Mitteltunnel 3a und beiderseitige A-Säulen 3b auf, an denen das Trägerelement 1 angebracht ist. Während die Anbringung des Trägerelements 1 an den beiden A-Säulen 3b für die vorliegende Erfindung nicht relevant ist, wird die Verbindung des Trägerelements 1 an dem Mitteltunnel 3a nachfolgend näher beschrieben. Grundsätzlich wäre es auch möglich, das Trägerelement 1 an anderen Bereichen der Karosseriestruktur 3 anzubringen.
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2 zeigt eine Seitenansicht eines der Verbindungsabschnitte 2 des Trägerelements 1. Dabei sind zwei im vorliegenden Fall als Schrauben ausgebildete Verbindungselemente 5 dargestellt, mit denen der Verbindungsabschnitt 2 des Trägerelements 1 an dem Mitteltunnel 3a angeschraubt wird. Ein weiteres Verbindungselement 6 dient zur Anbringung einer Klimaanlage und/oder eines Ablagenhalters oder dergleichen. Vorzugsweise sind die beiden Verbindungsabschnitte 2 des Trägerelements 1 spiegelverkehrt zueinander ausgebildet.
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In dem Schnitt von 3 ist erkennbar, dass der Verbindungsabschnitt 2 zwei Schalenelemente 7 und 8 aufweist. Hierbei ist ein inneres Schalenelement 7 der Karosseriestruktur 3 zugewandt und ein äußeres Schalenelement 8 der Karosseriestruktur 3 abgewandt.
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Wie aus dem Schnitt von 4 hervorgeht, sind die beiden Schalenelemente 7 und 8 in einem von der Verbindungsstelle 4 entfernten Bereich zu einem im Wesentlichen geschlossenen Profil miteinander verbunden. Im vorliegenden Fall wird dies dadurch erreicht, dass die beiden Schalenelemente 7 und 8 miteinander verschweißt sind, was durch eine Schweißnaht 9 angedeutet ist.
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Im Bereich der Verbindungsstelle 4 weist der Verbindungsabschnitt 2 ebenfalls die beiden Schalenelemente 7 und 8 auf, wie aus den Schnitten gemäß den 3 und 5 hervorgeht. Allerdings sind im Bereich der Verbindungsstelle 4 die beiden Schalenelemente 7 und 8 voneinander getrennt und werden erst beim Verbinden des Verbindungsabschnitts 4 mit der Karosseriestruktur 3 bzw. im vorliegenden Fall dem Mitteltunnel 3a so miteinander verbunden, dass auch im Bereich der Verbindungsstelle 4 ein im Wesentlichen geschlossenes Profil des Verbindungsabschnitts 2 entsteht.
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Aus den 3 und 5 wird also deutlich, dass durch Verbinden des jeweiligen Verbindungsabschnitts 2 mit der Karosseriestruktur 3 mittels der Verbindungselemente 5 bzw. allgemein mittels wenigstens eines Verbindungselements 5 die beiden Schalenelemente 7 und 8 so miteinander verbunden werden, dass neben dem geschlossenen Profil des Verbindungsabschnitts 2 in dem von der Verbindungsstelle 4 entfernten Bereich auch im Bereich der Verbindungsstelle 4 ein geschlossenes Profil entsteht. Durch dieses geschlossene Profil des Verbindungsabschnitts 2 ergibt sich ein höheres Flächenträgheitsmoment und damit eine höhere Steifigkeit desselben. Im konkreten Fall ergibt sich das geschlossene Profil beim Aufbringen des Drehmoments zum Einschrauben der als Schrauben ausgeführten Verbindungselemente 5 in die Karosseriestruktur 3. Das innere Schalenelement 7 weist dabei zwei Langlöcher zum Durchführen der Verbindungselemente 5 auf, die beispielsweise viereckig ausgebildet sein können. In diesem Fall sind die Verbindungselemente 5 als sogenannte Flanschschrauben ausgebildet und weisen einen gegenüber standardmäßigen Schrauben vergrößerten Schraubenkopf auf.
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Während des Anpassens des Verbindungsabschnitts 2 an die Karosseriestruktur 3, was durch Verbiegen des entsprechenden Verbindungsabschnitts 2 durchgeführt werden kann, verhält sich der entsprechende Verbindungsabschnitt 2 jedoch wie ein einschaliges Bauteil und damit relativ biegeweich, da die beiden Schalenelemente 7 und 8 zu diesem Zeitpunkt noch unabhängig voneinander sind. Das Verbindungselement 6 zum Anschrauben der Klimaanlage stellt einen festen Punkt dar, d. h. das Verbiegen des Verbindungsabschnitts 2 findet erst unterhalb des Verbindungselements 6 statt.
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Sowohl aus dem Schnitt von 3 als auch aus demjenigen von 5 ist erkennbar, dass im Bereich der Verbindungsstelle 4 wenigstens ein Abstandselement 10 zwischen den Schalenelementen 7 und 8 vorgesehen ist. Bei der in den 3 und 5 dargestellten Ausführungsform ist das Abstandselement 10 durch ein Einlegeteil 10a gebildet. Das Abstandselement 10 legt einen Abstand zwischen den Schalenelementen 7 und 8 fest und weist zwei Durchgangsbohrungen 11 zum Durchführen der Verbindungselemente 5 auf.
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Um eine Positionierung des Abstandselements 10 während der Montage der beiden Schalenelemente 7 und 8 bzw. der Montage des Verbindungsabschnitts 2 zu erreichen, kann an einem der Schalenelemente 7 oder 8 ein nicht dargestelltes Positionierelement vorgesehen sein. Es ist jedoch auch möglich, das Abstandselement 10 mit einem der Schalenelemente 7 oder 8 zu verschweißen. Das Abstandselement 10 kann dabei so ausgeführt sein, dass es an die Innenkontur zumindest eines der beiden Schalenelemente 7 und/oder 8 angepasst ist.
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Bei der alternativen Ausführungsform der 6 und 7 ist das Abstandselement 10 durch Verformung wenigstens eines der Schalenelemente, im vorliegenden Fall des äußeren Schalenelements 8, gebildet. Auch auf diese Weise kann eine exakte Positionierung der beiden Schalenelemente 7 und 8 zueinander erreicht werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10104790 A1 [0002]
- DE 102006055736 A1 [0003]
