DE102022208729A1

DE102022208729A1 - Modulquerträgersystem, Verfahren zum Einstellen einer Eigenfrequenz einer Lenksäule und Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102022208729A1
Application number: DE102022208729.1A
Authority: DE
Inventors: Axel Bergemann
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2022-08-23
Filing date: 2022-08-23
Publication date: 2024-02-29
Also published as: WO2024041764A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Modulquerträgersystem (200) für ein Kraftfahrzeug (300), umfassend einen Basisträger (10), welcher dazu ausgeführt ist, an je einem Basisträgerendbereich (11) mit einer A-Säule des Kraftfahrzeuges (300) verbunden zu werden, eine Lenksäulenaufnahme (20), welche mit dem Basisträger (10) verbunden und dazu ausgeführt ist, mit einer Lenksäule verbunden zu werden, sowie zumindest eine Verstärkungsstrebenaufnahme (150), welche dazu ausgeführt ist, eine Verstärkungsstrebe (100) aufzunehmen, welche zwischen dem Basisträger (10) und der Lenksäulenaufnahme (20) anordenbar ist. In einem freien Zustand (I) bleibt die Verstärkungsstrebenaufnahme (150) frei, wodurch sich eine erste Eigenfrequenz der mit der Lenksäulenaufnahme (20) verbundenen Lenksäule ergibt, und in einem verstärkten Zustand (II) ist die Verstärkungsstrebe (100) in der Verstärkungsstrebenaufnahme (150) aufgenommen, wodurch sich eine zweite Eigenfrequenz der mit der Lenksäulenaufnahme (20) verbundenen Lenksäule ergibt. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Einstellen einer Eigenfrequenz einer Lenksäule sowie ein Kraftfahrzeug.

Description

Die Erfindung betrifft ein Modulquerträgersystem, ein Verfahren, sowie ein Kraftfahrzeug.
Beim Aufbau eines sogenannten Fahrgestells bzw. Rahmens eines Kraftfahrzeuges werden tragende Teile insbesondere durch Querträger miteinander verbunden. Am Vorderwagen bilden beispielsweise Stoßfänger, ein oberer Frontquerträger sowie der Querträger der Scheibenauflage wesentliche Querverbindungen des Fahrzeugrahmens.
Neben der Verbindung der einzelnen Teile des Fahrzeugrahmens haben die Querträger in der Regel die Aufgabe, dass weitere Module an ihnen befestigt werden können. Insbesondere die Komponenten des Cockpits können an einem Querträger befestigt sein.
Oft werden zumindest einzelne Teile des Fahrgestells bzw. Rahmens nicht nur für einen einzelnen Kraftfahrzeugtyp, sondern im Rahmen einer Plattform- bzw. Baukastenlösung entwickelt und verwendet, um Entwicklungskosten und Herstellungskosten zu sparen. Ein Beispiel für eine derartige Baukastenlösung ist der modulare Querbaukasten, kurz MQB, für Autos mit quer eingebauten Motoren und Getrieben. Dieser wird bei Volkswagen z. B. mit dem Audi A3 8V, Golf VII, Seat Leon III und dem Skoda Octavia III genutzt.
Es kann jedoch vorkommen, dass für einzelne Kraftfahrzeugmodelle unterschiedliche Anforderungen an das Fahrgestell gestellt werden. So kann es zum Beispiel erforderlich sein, dass für eine bestimmte Produktlinie eine erhöhte Anforderung an den Lärmschutz oder Haptik gestellt wird.
Das kann dazu führen, dass für diese Produktlinien bzw. Kraftfahrzeugmodelle gesondert Fahrgestelle entworfen werden müssen, welche nicht aus der Plattform- bzw. Baukastenlösung entnommen werden können. Hierdurch können erhöhte Kosten bei der Entwicklung sowie der Herstellung des Kraftfahrzeuges entstehen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, voranstehende, aus dem Stand der Technik bekannte Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Modulquerträgersystem, ein Verfahren zum Einstellen einer Eigenfrequenz einer Lenksäule sowie ein Fahrzeug bereitzustellen, bei dem die Eigenfrequenz einer Lenksäule flexibel und gleichzeitig kostengünstig einstellbar ist.
Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Modulquerträgersystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8, sowie ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Modulquerträgersystem beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und/oder dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein Modulquerträgersystem für ein Kraftfahrzeug vorgesehen, umfassend:

- einen Basisträger, welcher dazu ausgeführt ist, an je einem Basisträgerendbereich mit einer A-Säule des Kraftfahrzeuges verbunden zu werden,
- eine Lenksäulenaufnahme, welche mit dem Basisträger verbunden und dazu ausgeführt ist, mit einer Lenksäule verbunden zu werden, sowie
- zumindest eine Verstärkungsstrebenaufnahme, welche dazu ausgeführt ist, eine Verstärkungsstrebe aufzunehmen, welche zwischen dem Basisträger und der Lenksäulenaufnahme anordenbar ist,

Mit anderen Worten kann gemäß der Erfindung eine Baugruppe vorgesehen sein, welche ein Tragelement mit zumindest zwei Enden aufweist, wobei die Enden mit einer A-Säule eines Kraftfahrzeuges verbindbar sind. Ferner weist die Baugruppe eine Verbindungsbaugruppe auf, welche dazu vorgesehen ist, eine Lenksäule aufzunehmen, wobei die Verbindungsbaugruppe am Basisträger angeordnet ist. Außerdem an der Baugruppe vorgesehen ist eine Aufnahmebaugruppe, welche dazu ausgeführt ist, mit einem Verstärkungselement verbunden zu werden, wobei die Aufnahmebaugruppe zwischen dem Tragelement und der Verbindungsbaugruppe vorgesehen ist. Diese erfindungsgemäße Baugruppe kann in zumindest zwei unterschiedliche Zustände versetzt werden, wobei in einem bestückten Zustand das Verstärkungselement in der Verbindungsbaugruppe aufgenommen und in einem unbestückten Zustand die Verbindungsbaugruppe frei bleibt, wodurch sich unterschiedliche Eigenfrequenzen einer einbaubaren Lenksäule ergeben.
Unter einem Kraftfahrzeug soll in diesem Zusammenhang prinzipiell jedwedes Kraftfahrzeug, insbesondere Land-, Wasser- und Luftfahrzeug verstanden werden, welches durch einen Motor angetrieben wird. Insbesondere kann es sich bei dem Kraftfahrzeug um ein Personenkraftfahrzeug (PKW) und/oder ein Lastkraftfahrzeug (LWK) handeln.
Bei dem Basisträger kann es sich um einen Querträger eines Fahrzeugrahmens des Kraftfahrzeuges handeln. Insbesondere kann der Querträger am Vorderwagen anordenbar sein. Der Querträger kann als im Wesentlichen längliches, insbesondere rohrförmiges, Bauteil ausgebildet sein.
Der Basisträger weist zwei Basisträgerendbereiche auf. Mit anderen Worten hat der Basisträger zumindest zwei Enden. Die Enden können dazu geeignet sein, mit einer A-Säule des Kraftfahrzeuges verbunden zu sein. Hierzu können spezielle Aufnahmen, insbesondere als eigenständige Bauteile, vorgesehen sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass an den Basisträgerendbereichen Schweißbereiche vorgesehen sind, in denen eine Verschweißung stattfinden kann.
Im Zusammenhang der Erfindung soll unter einer A-Säule eine tragende Fahrzeugsäule verstanden werden, welche einen Dachbereich mit einem Karosserieunterbau miteinander verbindet. Mit anderen Worten kann eine A-Säule einer Verbindung zwischen dem Fahrzeugdach und einer vorderen Spritzwand des Kraftfahrzeugs dienen.
Eine Lenksäulenaufnahme kann einen Lenksäulenaufnahmebereich umfassen, in dem die Lenksäule eingebracht und mit der Lenksäulenaufnahme verbunden werden kann. Mit anderen Worten bildet die Lenksäulenaufnahme zumindest ein Volumen, in welches die Lenksäule zumindest teilweise eingebracht werden kann, wenn diese mit der Lenksäulenaufnahme verbunden ist. Es kann vorgesehen sein, dass die Lenksäulenaufnahme als ein räumlich körperlicher ausgebildeter Gegenstand ausgeführt ist. Insbesondere kann die Lenksäulenaufnahme zumindest einen Vorsprung und/oder eine Ausnehmung aufweisen, welche(r) die Lenksäule umgibt, wenn diese mit der Lenksäulenaufnahme verbunden ist.
Eine Verstärkungsstrebenaufnahme kann im Zusammenhang mit der Erfindung ein räumlich körperlicher ausgebildeter Gegenstand sein, welcher dazu ausgeführt ist, eine Verstärkungsstrebe aufzunehmen. Insbesondere kann die Verstärkungsstrebenaufnahme in Form zumindest eines Vorsprungs und/oder einer Aufnahme ausgebildet sein. Es kann ferner vorgesehen sein, dass Löcher für Schrauben oder ähnliche Verbindungsmittel in der Verstärkungsstrebenaufnahme vorgesehen sind. Hierdurch wird die Verbindung zwischen Verstärkungsstrebe und Verstärkungsstrebenaufnahme bei der Montage vereinfacht.
Es kann ebenfalls vorgegeben sein, dass die Verstärkungsstrebenaufnahme als Bauraum ausgeführt ist, welcher von der Verstärkungsstrebe einnehmbar ist. Mit anderen Worten kann im Modulquerträgersystem ein freigehaltenes Volumen vorgesehen sein, welches einer Verstärkungsstrebe entspricht. Dies stellt eine besonders kostengünstige Variante dar, falls in der Regel keine Verstärkungsstrebe eingebaut werden muss.
Es kann vorgesehen sein, dass die Verstärkungsstrebe eine viereckige, insbesondere im Wesentlichen trapezförmige, Grundflächenform aufweist. Hierdurch lässt sich auf besonders kostengünstige Weise eine Verbindung mit der Verstärkungsstrebenaufnahme erreichen.
Unter einem freien Zustand soll im Rahmen der Erfindung verstanden werden, dass keine Verstärkungsstrebe in der Verstärkungsstrebenaufnahme angeordnet ist und/oder keine Verstärkungsstrebe mit dem Basisträger oder einem anderen Bauteil des Modulquerträgersystem verbunden ist. In diesem freien Zustand ist die Funktion des Modulquerträgersystems, eine Verbindung der entsprechenden Teile des Fahrzeugrahmens sowie die Verbindung mit Modulen, die an Querträger befestigbar sind, bereitzustellen, weiterhin gegeben.
Der freie Zustand unterscheidet sich vom verstärkten Zustand durch die in der zumindest einen Verstärkungsstrebenaufnahme angeordnete Verstärkungsstrebe. Es kann vorgesehen sein, dass neben der zumindest einen Verstärkungsstrebenaufnahme noch weitere Verstärkungsstrebenaufnahmen vorgesehen sind. Diese können dazu ausgeführt sein, weitere Verstärkungsstreben aufzunehmen.
Eine Verstärkungsstrebe im Zusammenhang mit der Erfindung kann ein räumlich körperlich ausgebildeter Gegenstand sein. Dieser kann dazu ausgeführt sein, die mechanischen Eigenschaften der mit der Verstärkungsstrebe verbundenen Bauteile zu ändern, insbesondere deren Steifigkeit zu erhöhen.
Unter einer Eigenfrequenz soll eine Eigenmode bzw. eine Normalmode eines schwingungsfähigen Systems verstanden werden. Durch die Verbindung der Lenksäule mit der Lenksäulenaufnahme bzw. indirekt dem Modulquerträgersystem ergibt sich eine Eigenfrequenz der mit der Lenksäulenaufnahme verbundenen Lenksäule. Diese Eigenfrequenz der mit der Lenksäulenaufnahme verbundenen Lenksäule kann von den mechanischen Eigenschaften, insbesondere der Steifigkeit der Lenksäulenaufnahme, des Basisträgers, sowie weiterer mechanisch mit diesen Bauteilen verbundenen weiteren Bauteilen, insbesondere der Verstärkungsstrebe, abhängen.
Insgesamt ergibt sich durch das erfindungsgemäße Modulquerträgersystem der Vorteil, dass sich die Eigenfrequenz der mit der Lenksäulenaufnahme verbundenen Lenksäule durch das Verbinden bzw. Nicht-Verbinden der Verstärkungsstrebe je nach den Anforderungen an das Modulquerträgersystem bzw. Kraftfahrzeug flexibel einstellen lässt. Sind die Anforderungen an die Steifigkeit bzw. Eigenfrequenz der Lenksäule nicht besonders hoch, kann die Verstärkungsstrebe fortgelassen werden. Sind jedoch erhöhte Anforderungen an die Steifigkeit bzw. Eigenfrequenz gestellt, so können eine oder mehrere Verstärkungsstreben in die Verstärkungsstrebenaufnahme eingesetzt werden. Es können also mit ein und demselben Modulquerträgersystem verschiedene Kraftfahrzeugmodelle bzw. Produktlinien aufgebaut werden, welche unterschiedliche Eigenfrequenzen der Lenksäulen aufweisen. Hierdurch werden der Entwicklungsaufwand für die Kraftfahrzeuge sowie die Kosten der Herstellung des entsprechenden Kraftfahrzeuges reduziert.
Im Rahmen der Erfindung ist es weiterhin denkbar, dass die Verstärkungsstrebe einen Schaum und/oder eine zumindest teilweise erhöhte Wandstärke und/oder ein Verstärkungsblech aufweist. Mit anderen Worten können bei den Verstärkungsstreben verschiedene Maßnahmen vorgesehen sein, durch welche die Steifigkeit der Verstärkungsstrebe einstellbar ist.
Es kann vorgesehen sein, dass das Modulquerträgersystem mit einer Vielzahl von Verstärkungsstreben kompatibel ist, wobei zumindest zwei Verstärkungsstreben unterschiedliche Maßnahmen zur Erhöhung der Steifigkeit aufweisen. Insbesondere kann es sich bei den Maßnahmen zur Erhöhung der Steifigkeit um die genannten Varianten (Schaum, erhöhte Wandstärke, Verstärkungsblech) handeln.
Es kann vorgesehen sein, dass die Verstärkungsstrebe, insbesondere ein in der Verstärkungsstrebe vorhandener Hohlraum, ausgeschäumt ist. Hierdurch lässt sich die Steifigkeit der Verstärkungsstrebe erhöhen, wobei gleichzeitig nur eine geringe Erhöhung des Gewichtes des Bauteils verursacht wird. Hierdurch können die Kosten des Fahrzeuges sowohl bei der Herstellung als auch im Betrieb reduziert werden.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Wandstärke der Verstärkungsstrebe zumindest teilweise erhöht ist. Hierdurch kann ebenfalls der Vorteil erreicht werden, dass die Steifigkeit der Verstärkungsstrebe selbst und damit auch der Lenksäule erhöht wird, wodurch sich eine geringere Eigenfrequenz gibt.
Als weitere Möglichkeit zur Reduktion der Eigenfrequenz kann das Vorsehen eines Verstärkungsbleches an und/oder in der Verstärkungsstrebe vorgesehen sein.
Weiterhin ist es bei einem erfindungsgemäßen Modulquerträgersystem denkbar, dass die Verstärkungsstrebe eine Tunnelstützfläche aufweist, welche in Anlage an einer Tunnelstütze bringbar ist, wobei die Tunnelstütze mit dem Basisträger verbindbar ist, und/oder dass die Verstärkungsstrebe eine Basisträgerfläche aufweist, welche in Anlage an dem Basisträger bringbar ist, und/oder dass die Verstärkungsstrebe eine Lenksäulenaufnahmefläche aufweist, welche in Anlage an die Lenksäulenaufnahme bringbar ist. Mit anderen Worten können zur Abstützung der Verstärkungsstrebe am Basisträger, der Lenksäulenaufnahme und/oder einer Tunnelstützfläche Flächen vorgesehen sein, welche insbesondere plan an den Bauteilen, die an der Verstärkungsstrebe angeordnet sind, aufliegen. Dies stellt eine besonders einfache und zugleich kostengünstige Möglichkeit dar, eine mechanische Verbindung dieser Bauteile herzustellen und gleichzeitig die Steifigkeit des Systems zu erhöhen.
Es kann vorgesehen sein, dass das Modulquerträgersystem eine Tunnelstütze aufweist, welche insbesondere eine fahrerseitige und oder eine beifahrerseitige Tunnelstütze aufweist. Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Tunnelstützfläche der Verstärkungsstrebe an der fahrerseitigen Tunnelstütze in Anlage bringbar ist. Hierdurch wird der Vorteil erreicht, dass durch eine verhältnismäßig kleine (im Vergleich zu einer Abstützung an der beifahrerseitigen Tunnelstütze) Verstärkungsstrebe eine Verbindung mit der Tunnelstütze erreicht werden kann, wodurch sich dennoch eine Verbesserung der Eigenfrequenz der Lenksäule ergibt.
Vorzugsweise kann bei einem erfindungsgemäßen Modulquerträgersystem vorgesehen sein, dass zumindest eine weitere Verstärkungsstrebe vorgesehen ist, insbesondere wobei die weitere Verstärkungsstrebe sich in ihrer Geometrie und/oder ihren mechanischen Eigenschaften von der Verstärkungsstrebe unterscheidet. Mit anderen Worten kann vorgesehen sein, dass weitere, unterschiedliche Verstärkungsstreben vorgesehen sind, welche sich in ihren mechanischen Eigenschaften derart voneinander unterscheiden, dass sich für die verbundenen Lenksäulen entsprechend unterschiedliche Eigenfrequenzen ergeben. Die Verstärkungsstreben können sich in den Maßnahmen zur Erhöhung der mechanischen Stabilität voneinander unterscheiden. Beispielsweise können sich die Wandstärken der Verstärkungsstreben voneinander unterscheiden. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass neben dem Fortlassen oder Einbauen einer oder mehrerer Verstärkungsstreben ferner noch eine Variabilität durch eine Auswahl zwischen verschiedenen Verstärkungsstreben ergibt. Hierdurch kann das Modulquerträgersystem für eine Vielzahl von Kraftfahrzeugen auch mit unterschiedlichen Anforderungen an die Eigenfrequenz der Lenksäule verwendet werden, ohne dass hierzu eigene Modulquerträgersysteme für jedes Kraftfahrzeug entwickelt werden müssten.
Weiterhin ist es bei einem erfindungsgemäßen Modulquerträgersystem denkbar, dass die erste Eigenfrequenz und/oder zweite Eigenfrequenz der mit der Lenksäulenaufnahme verbundenen Lenksäule zwischen 50 Hz und 20 Hz, insbesondere zwischen 40 Hz und 25 Hz liegt. Mit anderen Worten lässt sich durch das Modulquerträgersystem in den beiden Zuständen eine Eigenfrequenz im niedrigen zweistelligen Hertzbereich erreichen. In diesen Frequenzbereichen wird die mechanische Stabilität der Lenksäule als besonders angenehm von den meisten Benutzern wahrgenommen. Es kann vorgesehen sein, dass die Verstärkungsstrebe und/oder weitere Verstärkungsstreben derart ausgeführt ist/sind, dass eine Aufnahme der Verstärkungsstrebe(n) in der zumindest einen Verstärkungsstrebenaufnahme eine Reduktion der Eigenfrequenz um den Faktor zwei bewirkt. Hierdurch wird eine spürbare Verbesserung der mechanischen Eigenschaften der Lenksäule erreicht.
Weiterhin ist es bei einem erfindungsgemäßen Modulquerträgersystem denkbar, dass die Verstärkungsstrebe einen Anbindungsbereich aufweist, der dazu ausgeführt ist, mit einem Karosserieteil, insbesondere einer A-Säule des Kraftfahrzeuges, verbunden zu werden. Hierdurch wird der Vorteil erreicht, dass auf einen gesonderten Verbindungsbereich des Basisträgers oder einem weiteren Bauteil, welches lediglich dem Zweck dient, die A-Säule des Kraftfahrzeuges mit dem Basisträger zu verbinden, verzichtet werden kann. Hierdurch lässt sich eine weitere Kostenreduktion durch die Vermeidung von Entwicklungskosten eines entsprechenden Bauteils bzw. bei der Herstellung des Kraftfahrzeuges erreichen.
Weiterhin kann bei einem erfindungsgemäßen Modulquerträgersystem vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass an zumindest einem Ende des Basisträgers ein Anbindungsendstück vorgesehen ist, welches dazu ausgeführt ist, mit einem Karosserieteil, insbesondere einer A-Säule des Kraftfahrzeuges, verbunden zu werden. Durch das Anbindungsendstück kann der Vorteil erreicht werden, dass der Basisträger einfach mit der A-Säule verbindbar ist. Darüber hinaus kann die Verbindung mit der A-Säule unabhängig von dem Vorsehen bzw. Nicht-Vorsehen der Verstärkungsstrebe erfolgen. Es kann vorgesehen sein, dass lediglich an dem Ende des Basisträgers, an dem keine Verstärkungsstrebe vorgesehen ist, ein Anbindungsendstück vorgesehen ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Einstellen einer Eigenfrequenz einer Lenksäule, insbesondere mit dem erfindungsgemäßen Modulquerträgersystem, vorgesehen, umfassend:

- Bereitstellen eines Basisträgers, welcher dazu ausgeführt ist, an je einem Basisträgerendbereich mit einer A-Säule des Kraftfahrzeuges verbunden zu werden,
- Bereitstellen einer Lenksäulenaufnahme und Verbinden mit dem Basisträger, wobei die Lenksäulenaufnahme dazu ausgeführt ist, mit einer Lenksäule verbunden zu werden,
- Bereitstellen zumindest einer Verstärkungsstrebenaufnahme, welche dazu ausgeführt ist, eine Verstärkungsstrebe aufzunehmen, welche zwischen dem Basisträger und der Lenksäulenaufnahme anordenbar ist,
- Auswählen zwischen einem freien Zustand, in dem die Verstärkungsstrebenaufnahme frei bleibt, wodurch sich eine erste Eigenfrequenz der mit der Lenksäulenaufnahme verbundenen Lenksäule ergibt, und einem verstärkten Zustand, in dem die Verstärkungsstrebe in der Verstärkungsstrebenaufnahme aufgenommen ist, wodurch sich eine zweite Eigenfrequenz der mit der Lenksäulenaufnahme verbundenen Lenksäule ergibt.

Somit bringt ein erfindungsgemäßes Verfahren die gleichen Vorteile mit sich, wie sie bereits ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßen Modulquerträgersystem beschrieben worden sind.
Ferner kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass beim verstärkten Zustand ferner aus zumindest zwei Verstärkungsstreben gewählt wird, welche sich derart in ihren mechanischen Eigenschaften unterscheiden, dass sich unterschiedliche Eigenfrequenzen der mit der Lenksäulenaufnahme verbundenen Lenksäule ergeben.
Mit anderen Worten kann vorgesehen sein, dass bei dem Verfahren im Zusammenhang mit der Herstellung unterschiedlicher Kraftfahrzeuge eine Auswahl zwischen unterschiedlichen Verstärkungsstreben vorgesehen ist, deren Einbau unterschiedliche Eigenfrequenzen der Lenksäule verursachen. Hierdurch wird der Vorteil erreicht, dass neben dem Einbau bzw. Nicht-Einbau einer oder mehrerer Verstärkungsstreben auch bei einem immer vorgesehenen Einbau von zumindest einer Verstärkungsstrebe noch die Freiheit besteht, unterschiedliche Eigenfrequenzen der Lenksäule zu erreichen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Kraftfahrzeug vorgesehen, insbesondere aufweisend ein erfindungsgemäßes Modulquerträgersystem, umfassend:

Insbesondere weist das Kraftfahrzeug eine Lenksäule auf, die mit der Lenksäulenaufnahme verbunden ist.
Somit bringt ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug die gleichen Vorteile mit sich, wie sie bereits ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Modulquerträgersystem und/oder ein erfindungsgemäßes Verfahren beschrieben worden sind.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen schematisch:

1: eine schematische Ansicht eines Modulquerträgersystems in einem freien Zustand ohne den Einbau einer Verstärkungsstrebe,
2: eine schematische Ansicht eines Modulquerträgersystems in einem verstärkten Zustand, bei dem eine Verstärkungsstrebe in der Verstärkungsstrebenaufnahme aufgenommen ist,
3: eine weitere schematische Ansicht eines Modulquerträgersystems in einem verstärkten Zustand,
4: eine perspektivische Ansicht eines Modulquerträgersystems für ein Kraftfahrzeug in einem verstärkten Zustand, und
5: eine Ansicht zweier erfindungsgemäßer Kraftfahrzeuge mit einem Modulquerträgersystem, wobei sich die Eigenfrequenzen der Lenksäulen der Kraftfahrzeuge unterscheiden.

In der nachfolgenden Beschreibung zu einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung werden für die gleichen technischen Merkmale auch in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen die identischen Bezugszeichen verwendet.
1 zeigt ein Modulquerträgersystem 200 für ein Kraftfahrzeug 300 (in 1 nicht gezeigt, siehe hierzu 5). Das Modulquerträgersystem 200 umfasst einen Basisträger 10, welcher dazu ausgeführt ist, an je einem Basisträgerendbereich 11 mit einer A-Säule des Kraftfahrzeuges 300 verbunden zu werden, eine Lenksäulenaufnahme 20, welche mit dem Basisträger 10 verbunden und dazu ausgeführt ist, mit einer Lenksäule verbunden zu werden, sowie zumindest eine Verstärkungsstrebenaufnahme 150, welche dazu ausgeführt ist, eine Verstärkungsstrebe 100 aufzunehmen, welche zwischen dem Basisträger 10 und der Lenksäulenaufnahme 20 anordenbar ist.
Die gezeigte Lenksäulenaufnahme 20 umfasst einen Lenksäulenaufnahmebereich 21, in dem die Lenksäule eingebracht und mit der Lenksäulenaufnahme 20 verbunden werden kann.
Daneben hat das Modulquerträgersystem 200 in dem Beispiel der 1 noch eine Tunnelstütze 30, die jeweils eine fahrerseitige Tunnelstütze 31 und eine beifahrerseitige Tunnelstütze 32 aufweist. Zwischen der fahrerseitigen Tunnelstütze 31 und der beifahrerseitigen Tunnelstütze 32 wird ein Tunnelstützenbereich 33 gebildet. Die Tunnelstütze 30 ist mit dem Basisträger 10 verbunden und zwischen den Basisträgerendbereichen 11 angeordnet. Ebenfalls an dem Basisträgerendbereichen 11 vorgesehen sind Aufnahmenausnehmungen 12, in welche Schrauben oder ähnliche Befestigungsmittel eingeführt werden können, um die A-Säule mit dem Basisträger 10 zu verbinden. Ferner weisen im Beispiel der 1 die Basisträgerendbereiche 11 jeweils eine Lasche 50 auf, an welchen weitere Bauteile des Kraftfahrzeuges 300 befestigbar sind und zudem die mechanische Stabilität des Modulquerträgersystems 200 erhöhen.
In der 1 ist das Modulquerträgersystem 200 in einem freien Zustand I gezeigt, wobei in dem freien Zustand I die Verstärkungsstrebenaufnahme 150 frei bleibt, wodurch sich eine erste Eigenfrequenz der mit der Lenksäulenaufnahme 20 verbundenen Lenksäule ergibt.
Insgesamt ergibt sich durch das erfindungsgemäße Modulquerträgersystem 200 der Vorteil, dass sich die Eigenfrequenz der mit der Lenksäulenaufnahme 20 verbundenen Lenksäule durch das Verbinden bzw. Nicht-Verbinden der Verstärkungsstrebe 100 je nach den Anforderungen an das Modulquerträgersystem 200 bzw. Kraftfahrzeug 300 flexibel einstellen lässt. Sind die Anforderungen an die Steifigkeit bzw. Eigenfrequenz der Lenksäule nicht besonders hoch, kann die Verstärkungsstrebe 100 fortgelassen werden. Sind jedoch erhöhte Anforderungen an die Steifigkeit bzw. Eigenfrequenz gestellt, so können eine oder mehrere Verstärkungsstreben 100 in die Verstärkungsstrebenaufnahme 150 eingesetzt werden. Es können also mit ein und demselben Modulquerträgersystem 200 verschiedene Kraftfahrzeugmodelle bzw. Produktlinien aufgebaut werden, welche unterschiedliche Eigenfrequenzen der Lenksäule aufweisen. Hierdurch werden der Entwicklungsaufwand für die Kraftfahrzeuge 300 sowie die Kosten der Herstellung des entsprechenden Kraftfahrzeuges 300 reduziert.
Die 2 zeigt ein Modulquerträgersystem 200 in einem verstärkten Zustand II, wobei in dem verstärkten Zustand II die Verstärkungsstrebe 100 in der Verstärkungsstrebenaufnahme 150 aufgenommen ist, wodurch sich eine zweite Eigenfrequenz der mit der Lenksäulenaufnahme 20 verbundenen Lenksäule ergibt.
Es können mehrere, sich unterscheidende Varianten der Verstärkungsstrebe 100 vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Verstärkungsstrebe 100 einen Schaum und/oder eine zumindest teilweise erhöhte Wandstärke und/oder ein Verstärkungsblech aufweisen. Wie der 2 ebenfalls zu entnehmen ist, kann zumindest eine weitere Verstärkungsstrebe 160 vorgesehen ist, insbesondere wobei die weitere Verstärkungsstrebe 160 sich in ihrer Geometrie von der Verstärkungsstrebe 100 unterscheidet. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die weitere Verstärkungsstrebe 160 der Verstärkungsstrebe 100 gleicht oder zu dieser spiegelsymmetrisch ausgeführt ist. Hierdurch wird die Menge an Gleichteilen erhöht, wodurch sich weitere Kosten einsparen lassen.
In der 2 weist die Verstärkungsstrebe 100 zudem einen Anbindungsbereich 110 auf, der dazu ausgeführt ist, mit einem Karosserieteil, insbesondere einer A-Säule des Kraftfahrzeuges 300, verbunden zu werden. Der Anbindungsbereich kann eine Anbindungsausnehmung 111 aufweisen, in der Schrauben oder ähnliche Verbindungselemente anordenbar sind, die eine Verbindung mit der A-Säule des Kraftfahrzeuges 300 herstellen.
In der 3 ist eine weitere Ausführungsform des Modulquerträgersystems 200 zu erkennen. Dieses ist wie in der 2 in einem verstärkten Zustand II. Allerdings unterscheidet es sich von dem Beispiel in 2 in der Art, wie eine Verbindung mit der A-Säule ermöglicht wird.
Wie in der 3 dargestellt ist, kann vorgesehen sein, dass an zumindest einem Ende des Basisträgers 10 ein Anbindungsendstück 40 vorgesehen ist, welches dazu ausgeführt ist, mit einem Karosserieteil, insbesondere einer A-Säule des Kraftfahrzeuges 300, verbunden zu werden. Ein solches Anbindungsendstück 40 kann eine Anbindungsausnehmung 41 aufweisen, in der Schrauben oder ähnliche Verbindungselemente das Anbindungsendstück 40 mit der A-Säule verbinden können. Ferner kann an dem Anbindungsendstück 40 eine Anbindungslasche 42 vorgesehen sein, an der weitere Bauteile befestigt werden können.
Die 4 zeigt das Modulquerträgersystem 200 in einer perspektivischen Ansicht, ebenfalls in einem verstärkten Zustand II. In dieser 4 ist auch zu erkennen, dass die Lenksäulenaufnahme 20 ferner eine Stirnwandabstützung 22 aufweisen kann, welche dazu ausgeführt ist, die Lenksäulenaufnahme 20 an der Stirnwand des Kraftfahrzeuges 300 abzustützen, um eine erhöhte mechanische Stabilität der Lenksäulenaufnahme 20 und der Lenksäule zu erhalten.
Wie in der 4 zu erkennen ist, kann ferner vorgesehen sein, dass die Verstärkungsstrebe 100 eine Tunnelstützfläche 120 aufweist, welche in Anlage an einer Tunnelstütze 30 bringbar ist, wobei die Tunnelstütze 30 mit dem Basisträger 10 verbindbar ist, und/oder dass die Verstärkungsstrebe 100 eine Basisträgerfläche 130 aufweist, welche in Anlage an dem Basisträger 10 bringbar ist, und/oder dass die Verstärkungsstrebe 100 eine Lenksäulenaufnahmefläche 140 aufweist, welche in Anlage an die Lenksäulenaufnahme 20 bringbar ist.
In der 5 sind schließlich zwei Kraftfahrzeuge 300 gezeigt, welche jeweils ein Modulquerträgersystem 200 aufweisen. Durch die unterschiedlichen Zustände I, II ergeben sich jeweils unterschiedliche Eigenfrequenzen der in den Kraftfahrzeugen 300 verbauten Lenksäulen, obwohl diese mit demselben Querträgersystem aufgebaut sind.
Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

10: Basisträger
11: Basisträgerendbereich
12: Aufnahmenausnehmung
20: Lenksäulenaufnahme
21: Lenksäulenaufnahmebereich
22: Stirnwandabstützung
30: Tunnelstütze
31: Tunnelstütze Fahrerseite
32: Tunnelstütze Beifahrerseite
33: Tunnelstützenbereich
40: Anbindungsendstück
41: Anbindungsausnehmung
42: Anbindungslasche
50: Lasche
100: Verstärkungsstrebe
110: Anbindungsbereich
111: Anbindungsausnehmung
120: Tunnelstützfläche
130: Basisträgerfläche
140: Lenksäulenaufnahmefläche
150: Verstärkungsstrebenaufnahme
160: weitere Verstärkungsstrebe
200: Modulquerträgersystem
300: Kraftfahrzeug
I: freier Zustand
II: verstärkter Zustand

Claims

Modulquerträgersystem (200) für ein Kraftfahrzeug (300), umfassend: - einen Basisträger (10), welcher dazu ausgeführt ist, an je einem Basisträgerendbereich (11) mit einer A-Säule des Kraftfahrzeuges (300) verbunden zu werden, - eine Lenksäulenaufnahme (20), welche mit dem Basisträger (10) verbunden und dazu ausgeführt ist, mit einer Lenksäule verbunden zu werden, sowie - zumindest eine Verstärkungsstrebenaufnahme (150), welche dazu ausgeführt ist, eine Verstärkungsstrebe (100) aufzunehmen, welche zwischen dem Basisträger (10) und der Lenksäulenaufnahme (20) anordenbar ist, wobei in einem freien Zustand (I) die Verstärkungsstrebenaufnahme (150) frei bleibt, wodurch sich eine erste Eigenfrequenz der mit der Lenksäulenaufnahme (20) verbundenen Lenksäule ergibt, und in einem verstärkten Zustand (II) die Verstärkungsstrebe (100) in der Verstärkungsstrebenaufnahme (150) aufgenommen ist, wodurch sich eine zweite Eigenfrequenz der mit der Lenksäulenaufnahme (20) verbundenen Lenksäule ergibt.
Modulquerträgersystem (200) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsstrebe (100) einen Schaum und/oder eine zumindest teilweise erhöhte Wandstärke und/oder ein Verstärkungsblech aufweist.
Modulquerträgersystem (200) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsstrebe (100) eine Tunnelstützfläche (120) aufweist, welche in Anlage an eine Tunnelstütze (30) bringbar ist, wobei die Tunnelstütze (30) mit dem Basisträger (10) verbindbar ist, und/oder dass die Verstärkungsstrebe (100) eine Basisträgerfläche (130) aufweist, welche in Anlage an dem Basisträger (10) bringbar ist, und/oder dass die Verstärkungsstrebe (100) eine Lenksäulenaufnahmefläche (140) aufweist, welche in Anlage an die Lenksäulenaufnahme (20) bringbar ist.
Modulquerträgersystem (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine weitere Verstärkungsstrebe (160) vorgesehen ist, insbesondere wobei die weitere Verstärkungsstrebe (160) sich in ihrer Geometrie von der Verstärkungsstrebe (100) unterscheidet.
Modulquerträgersystem (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Eigenfrequenz und/oder zweite Eigenfrequenz der mit der Lenksäulenaufnahme (20) verbundenen Lenksäule zwischen 50 Hz und 20 Hz, insbesondere zwischen 40 Hz und 25 Hz liegt.
Modulquerträgersystem (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsstrebe (100) einen Anbindungsbereich (110) aufweist, der dazu ausgeführt ist, mit einem Karosserieteil, insbesondere einer A-Säule des Kraftfahrzeuges (300), verbunden zu werden.
Modulquerträgersystem (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an zumindest einem Ende des Basisträgers (10) ein Anbindungsendstück (40) vorgesehen ist, welches dazu ausgeführt ist, mit einem Karosserieteil, insbesondere einer A-Säule des Kraftfahrzeuges (300), verbunden zu werden.
Verfahren zum Einstellen einer Eigenfrequenz einer Lenksäule, insbesondere mit dem Modulquerträgersystem (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend: - Bereitstellen eines Basisträgers (10), welcher dazu ausgeführt ist, an je einem Basisträgerendbereich (11) mit einer A-Säule des Kraftfahrzeuges (300) verbunden zu werden, - Bereitstellen einer Lenksäulenaufnahme (20) und Verbinden mit dem Basisträger (10), wobei die Lenksäulenaufnahme (20) dazu ausgeführt ist, mit einer Lenksäule verbunden zu werden, - Bereitstellen zumindest einer Verstärkungsstrebenaufnahme (160), welche dazu ausgeführt ist, eine Verstärkungsstrebe (100) aufzunehmen, welche zwischen dem Basisträger (10) und der Lenksäulenaufnahme (20) anordenbar ist, - Auswählen zwischen einem freien Zustand (I), in dem die Verstärkungsstrebenaufnahme (160) frei bleibt, wodurch sich eine erste Eigenfrequenz der mit der Lenksäulenaufnahme (20) verbundenen Lenksäule ergibt, und einem verstärkten Zustand (II), in dem die Verstärkungsstrebe (100) in der Verstärkungsstrebenaufnahme (150) aufgenommen ist, wodurch sich eine zweite Eigenfrequenz der mit der Lenksäulenaufnahme (20) verbundenen Lenksäule ergibt.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass beim verstärkten Zustand (II) ferner aus zumindest zwei Verstärkungsstreben (100) gewählt wird, welche sich derart in ihren mechanischen Eigenschaften unterscheiden, dass sich unterschiedliche Eigenfrequenzen der mit der Lenksäulenaufnahme (20) verbundenen Lenksäule ergeben.
Kraftfahrzeug (300), aufweisend ein Modulquerträgersystem (200) insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend: - einen Basisträger (10), welcher dazu ausgeführt ist, an je einem Basisträgerendbereich (11) mit einer A-Säule des Kraftfahrzeuges (300) verbunden zu werden, - eine Lenksäulenaufnahme (20), welche mit dem Basisträger (10) verbunden und dazu ausgeführt ist, mit einer Lenksäule verbunden zu werden, sowie - zumindest eine Verstärkungsstrebenaufnahme (150), welche dazu ausgeführt ist, eine Verstärkungsstrebe (100) aufzunehmen, welche zwischen dem Basisträger (10) und der Lenksäulenaufnahme (20) anordenbar ist, wobei in einem freien Zustand (I) die Verstärkungsstrebenaufnahme (150) frei bleibt, wodurch sich eine erste Eigenfrequenz der mit der Lenksäulenaufnahme (20) verbundenen Lenksäule ergibt, und in einem verstärkten Zustand (II) die Verstärkungsstrebe (100) in der Verstärkungsstrebenaufnahme (150) angeordnet ist, wodurch sich eine zweite Eigenfrequenz der mit der Lenksäulenaufnahme (20) verbundenen Lenksäule ergibt.