DE10220025A1

DE10220025A1 - Querträger

Info

Publication number: DE10220025A1
Application number: DE10220025A
Authority: DE
Inventors: Walter Wolf
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 2002-05-04
Filing date: 2002-05-04
Publication date: 2003-11-20
Also published as: WO2003104061A2; AU2003266227A1; WO2003104061A3; US7284789B2; AU2003266227A8; JP2005524578A; US20050253423A1; EP1503927A2

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Querträger für ein Kraftfahrzeug, wobei der Querträger (1) aus einem Grundkörper (2) und einer Verstärkung (3) gebildet ist, wobei der Querträger (1) mindestens eine quer zum Querträger (1) verlaufende Wand (22) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Querträger für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Es ist ein Ziel der Kraftfahrzeughersteller, das Gewicht der Kraftfahrzeuge zu verringern. Aus diesem Grund wird in der DE 100 46 120 A1 ein Bauteil in Hybridbauweise für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Querträger für den Cockpitbereich beschrieben, das als Leichtbauteil ausgebildet ist mit einem schalenförmigen Grundkörper und mit aus angespritztem Kunststoff bestehenden Verstärkungsrippen. Dabei wird zusammen mit den Verstärkungsrippen wenigstens ein Kanal ganz oder teilweise im Innenraum des Grundkörpers eingespritzt. Der Kanal dient beispielsweise zur Führung von Luft einer Klimaanlage. Ein derartiges Bauteil lässt jedoch noch Wünsche offen.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Querträger bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Querträger für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß wird ein Querträger für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für den Cockpitbereich, zur Verfügung gestellt, bei dem mindestens eine quer zum Querträger verlaufende Wand vorgesehen ist. Insbesondere ist eine Wand an den Enden des Querträgers (A-Säulenanbindung), im Bereich der Airbag-, Lenkungs-, Tunnelstrebenanbindung und wo sonst noch Halter benötigt werden, vorgesehen.

Vorzugsweise ist ein Durchlass zwischen der Wand und Grundkörper vorgesehen. Durch den Durchlass kann insbesondere ein Luftkanal, der Teil einer Klimaanlage ist, verlaufen, jedoch kann auch ein Kanal für das Wischwasser der Scheinwerfer oder der Windschutzscheibe, Kühlwasser, Öl, Druckluft oder dergleichen, ggf. auch zur geschützten Verlegung von Kabeln, Benzinleitungen, Ölleitungen, Druckluftleitungen oder dergleichen vorgesehen sein. Der Luftkanal kann z. B. eingelegt oder eingespritzt werden. Das Einlegen bzw. Einspritzen des Luftkanals bietet den Vorteil, dass preiswertere Kunststoffe verwendet werden können, da die Statik von den anderen Elementen, insbesondere durch den Grundkörper, die Wände und ggf. vorhandene Verstärkungen, welche insbesondere aus Metall gefertigt sind, übernommen wird.

Vorzugsweise besteht die Wand aus einem Blech, insbesondere aus Stahl, Aluminium oder Magnesium und weist Anbindungen auf, an denen der Querträger an einer A-Säule o. ä. angebracht oder an denen andere Elemente an dem Querträger angebracht werden können. Alternativ können auch andere Metalle, insbesondere hochfeste Metalle, verwendet werden.

Vorzugsweise bildet die Wand einen Teil der am Querträger anzubringenden Elemente, wie bspw. die A-Säulenanbindung, die Lenkung, die Stirnwandabstützung, den Halter für Schaltung, Elektronikbox, Handschuhkasten, Airbag, Kniebag, I-Tafel, die Tunnelstrebe, den Pedalblock, die Mittelkonsole. Hierbei werden die Wände oder deren Funktionen direkt in die Anbauelemente integriert oder die Wand übernimmt ganz oder teilweise die Funktionen der Anbauelemente, bspw. bildet Teile eines Airbag-Gehäuses. Dabei können die Anbauelemente und die Wände jedoch auch mehrteilig ausgebildet sein. Auf diese Weise lässt sich eine weitere Gewichtsreduzierung erreichen.

Vorzugsweise weist der Querträger zur Verstärkung Rippen, Rippenelemente und/oder Zugelemente und/oder Druckelemente auf, die am Grundkörper angebracht sind. Dabei ist die Verstärkung vorzugsweise ein Guss-, Sinter- oder Schmiedeteil, welches insbesondere aus Stahl, Aluminium oder Magnesium gefertigt ist. Die Wand kann beispielsweise auch direkt in die Verstärkung integriert, also Teil der Verstärkung sein. Insbesondere sind die Verstärkungselemente in einem Winkel von 45° +/- 10° zur Längsrichtung des Querträgers angeordnet, wenn der Querträger auf Biegung und Torsion belastet wird.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform für eine reine Biegebelastung weist der Querträger zur Verstärkung Rippen, Rippenelemente und/oder Zugelemente auf, die am Grundkörper angebracht sind, die in einem Winkel von 0° bzw. 90° zur Längsrichtung des Querträgers angeordnet sind.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Rippenelemente eine V-förmige Gestalt auf und sind vorzugsweise derart aneinander angebracht, dass sie mit den Enden ihrer Schenkel am Grundköper und mit ihren mittleren Bereichen an einander fixiert sind. Alternativ können jedoch auch derartige Elemente vorgesehen sein, die mehreren derartig verbunden Rippenelementen entsprechen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 einen perspektivisch dargestellten Querträger gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 2 eine Darstellung einer Wand in einem Grundkörper gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 3 eine Darstellung einer Variante zu Fig. 2,
Fig. 4 eine Darstellung eines Rippenelements gemäß Fig. 1,
Fig. 5 eine Darstellung einer ersten Variante eines Rippenelements,
Fig. 6 eine Darstellung einer zweiten Variante der Verrippung,
Fig. 7 eine Darstellung einer dritten Variante der Verrippung,
Fig. 8 eine Darstellung eines Teils der Verrippung von Fig. 7,
Fig. 9 eine Darstellung einer vierten Variante der Verrippung,
Fig. 10 eine Darstellung einer fünften Variante der Verrippung, und
Fig. 11 eine Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels.
Die Fig. 1 zeigt einen Querträger 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, der als Querträger für ein Kraftfahrzeug ausgebildet ist. Der Querträger 1weist einen Grundkörper 2, der aus einem Blechbiegeteil gebildet wird, und eine an diesen Grundkörper 2 angefügte Verrippung 3, die ebenfalls aus Blechbiegeteilen, im folgenden als V-förmige Rippenelemente 4 bezeichnet, gefertigt ist, auf. Die Verbindung zwischen der Verrippung 3 und dem Grundkörper 2 erfolgt bspw. mittels Stanznieten. Ein Rippenelement 4 ist vereinfacht in Fig. 4 dargestellt. Die Rippenelemente 4 sind derart im Grundköper 2 angeordnet, dass sie mit den Enden ihrer Schenkel am Grundköper 2 und mit ihren mittleren Bereichen an einander fixiert sind. Dabei bilden die Rippenelemente 4 ein Muster, dessen einzelne durch die Verrippung 3 gebildete Linien einen Winkel von ca. 45° bezüglich der Längsrichtung des Querträgers 1 aufweisen. Gemäß einer in Fig. 5 dargestellten ersten Variante der Verrippung 3 sind mehrere einzelne Rippenelemente einstückig oder fest miteinander verbunden ausgebildet, so dass größere Rippenelemente 104 vorgesehen sind, die jedoch im wesentlichen entsprechend den Rippenelementen 4 zusammengefügt werden und deren Funktion jener der Rippenelemente 4 entspricht.
Der Grundkörper 2 weist, wie insbesondere in Fig. 2 ersichtlich ist, ein im wesentlichen U-förmiges Profil auf, wobei die beiden Enden nach außen gebogen sind und einen Randbereich 5 bilden. Zur Verstärkung des nach außen zeigenden Randbereichs 5 können die Enden auch zuerst nach außen und dann ein Teilbereich der Enden wieder zurück gebogen sein, so dass im Randbereich 5 zwei parallel zueinander verlaufende Blechlagen vorgesehen sind. Der untere Bereich des Grundkörpers 2 weist eine rinnenförmige Vertiefung 10 auf, die zum Einlegen eines Luftkanals 11 dient. Die V-förmigen Rippenelemente 4 weisen, zum Grundkörper 2 zeigend, entsprechende Aussparungen 12 auf, so dass der Luftkanal 11 einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen kann.
An den Enden 20 des Grundköpers 2 sowie im Bereich der Lenkungsanbindung 21 sind Wände 22 vorgesehen, die durch Bleche gebildet werden, welche quer zur Längsrichtung des Grundkörpers 2 verlaufen. Eine Wand 22 ist vereinfacht in Fig. 2 und 3 dargestellt. Auch die Wände 22 weisen, entsprechend den Rippenelementen 4, Aussparungen 23 auf, so dass der Luftkanal 11 problemlos in den Querträger 1 eingeschoben werden kann.
An den Wänden 22 sind Anbindungen 24 vorgesehen. Diese Anbindungen 24 dienen der Anbringung der Querträgers 1 an den A-Säulen des Kraftfahrzeugs bzw. zur Anbringung der Lenkung des Kraftfahrzeugs (vgl. Fig. 2).
Wie in Fig. 1 und 3 dargestellt, können auch mehrere Wände 22 parallel zueinander angeordnet sein.
Die Befestigung der Rippenelemente 4 kann auf beliebige Weise erfolgen, bspw. mittels Druckfügen, Schweißen, Kleben, Druckknöpfen, Einklemmen, Einschäumen.
Gemäß einer nicht in der Zeichnung dargestellten alternativen Ausführungsform besteht der Grundkörper aus einem profilierten, U-förmig umgeformten Blech, welches entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel mit Rippenelementen versehen ist.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 6 ein zweites Ausführungsbeispiel kurz beschrieben, bei dem gleiche oder gleichwirkende Teile um 200 höhere Bezugzeichen als beim ersten Ausführungsbeispiel tragen.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind im Querträger 201 anstelle der V- förmigen Rippenelemente 4 gerade Rippenelemente 204 vorgesehen, die jeweils in einem Winkel von ca. 45° quer über den Querträger 201 verlaufen und sich nicht kreuzen. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Funktion einer Wand durch ein Rippenelement 204 übernommen. Die Anordnung der Wände kann jedoch auch entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel erfolgen. So ist gemäß dem Ausführungsbeispiel eine Anbindung 224 direkt an einem als Wand dienenden Rippenelement 204 vorgesehen.
Fig. 7 und 8 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel mit senkrecht zur Längsachse des Querträgers 301 verlaufenden Rippenelementen 304, wobei diese Anordnung insbesondere für reine Beigebelastungen geeignet ist. In diesem Fall können die Rippenelemente 304 gleichzeitig auch die Funktion der Wände erfüllen.
Gemäß dem in Fig. 9 dargestellten vierten Ausführungsbeispiel sind als Verrippung 403 für den Querträger 401 Rippenelemente 404 vorgesehen, die denen des vorhergehenden Ausführungsbeispiels entsprechen und außerdem Drähte 404' gespannt, wobei sich zwei Drähte 404' kreuzen. Die Umlenkung der Drähte 404' am Randbereich 405 des Grundkörpers 402 erfolgt mittels Bolzen 430. Alternativ können Zinnen, hakenförmige Elemente oder beliebige andere Befestigungs- oder Umlenkvorrichtungen vorgesehen sein. Anstelle von Drähten können auch Seile oder andere Zugmittel verwendet werden. Ferner ist die Verwendung von Druckübertragungsmitteln, bspw. von Stäben, möglich. In diesem Fall kann auf die Rippenelemente 404 verzichtet werden, um bspw. Gewicht und Kosten einzusparen.
Der Winkel, in dem die Drähte 404' bezüglich der Längsrichtung des Querträgers 401 gespannt sind, beträgt ca. 45°, insbesondere 45° +/- 10°.
Unter den Drähten 404' sind in den zu verstärkenden Bereichen, d. h. insbesondere in den Bereichen, in denen Anbindung vorzusehen sind, entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel Wände mit Anbindungen (nicht dargestellt) vorgesehen. Dabei können die Wände auch über die Drähte 404' hinausragen. Beispielsweise können die Drähte 404' auch im Bereich der Wände oder an den Wänden befestigt sein. Die Gestalt der Wände entspricht im wesentlichen der Gestalt der Wände 4 des ersten Ausführungsbeispiels, so dass wiederum ein Luftkanal 411 im Querträger 401 aufgenommen werden kann. Beim Luftkanal 411 kann es sich beispielsweise um ein Kunststoff-Blasteil handeln, das vor dem Zusammenbau eingelegt wird, jedoch kann es auch nachträglich eingeschoben werden.
Fig. 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß dem die Verrippung 503 durch Rippenelemente 504 in Art eines Deckels gebildet wird, welcher auf den Grundkörper 502 gesetzt wird und schräg zur Längsrichtung des Querträgers 501 verlaufende Streben mit verstärktem Randbereichen aufweist, welche die Funktion der Rippen übernehmen. In diesem Fall sind am Grundkörper 502 keine Wände vorgesehen, an denen mit dem Querträger 501 zu verbindende Elemente angebracht werden können oder mit deren Hilfe der Querträger 501 fixiert werden kann, da den Wänden entsprechende Vorrichtungen, d. h. Anbindungen 524, direkt an den Rippenelementen 504 vorgesehen sind. Alternativ können den Wänden entsprechende Vorrichtungen an den Rippenelementen 504 angefügt sein. Im Prinzip ist es auch möglich zusätzliche Wände vorzusehen. Die in Fig. 10 nach oben gebogenen verstärkten Randbereiche können auch nach innen gebogen sein, was den erforderlichen Bauraum verringert.
Fig. 11 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, gemäß dem im Querträger 601 zwei Wände 622 vorgesehen sind, welche miteinander in Längsrichtung des Querträgers 601 derart verbunden sind, dass sie die Funktion eines Gehäuses, im vorliegenden Fall die Funktion des Airbag-Gehäuses übernehmen. Bezugszeichenliste 1, 201, 301, 401, 501, 601 Querträger
2, 402; 502 Grundkörper
3, 403, 503 Verrippung
4, 104, 204, 304, 404; 504 Rippenelement
5, 405 Randbereich
10 Vertiefung
11 Luftkanal
12 Aussparung
20 Ende
21 Lenkungsanbindung
22, 622 Wand
23 Aussparung
24, 224, 524 Anbindung
104 Draht
130 Bolzen
404' Draht

Claims

1. Querträger für ein Kraftfahrzeug, wobei der Querträger (1; 201; 301; 401; 501; 601) aus einem Grundkörper (2; 402; 502) und einer Verstärkung (3; 403; 503) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (1; 201; 301; 401; 501; 601) mindestens eine quer zum Querträger (1; 201; 301; 401; 501; 601) verlaufende Wand (22; 622) aufweist.

2. Querträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchlass (10, 23) zwischen der Wand (22; 622) und Grundkörper (2; 402; 502) vorgesehen ist.

3. Querträger gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand (22; 622) aus einem Blech, insbesondere aus Stahl, Aluminium, Magnesium, gefertigt ist.

4. Querträger gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand (22) Anbindungen (24; 224; 524) aufweist.

5. Querträger gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand (622) ein Teil der am Querträger angebrachten Elemente ist oder selbst ein wesentliches Teil hiervon bildet.

6. Querträger gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkung (3; 403; 503) Rippen, Rippenelemente (4; 104; 204; 304; 404; 504) und/oder Zugelemente (404') und/oder Druckelemente aufweist.

7. Querträger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkung aus einem Blech, insbesondere aus Stahl, Aluminium, Magnesium, gefertigt ist.

8. Querträger nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand ein Teil der Verstärkung ist.

9. Querträger nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen, Rippenelemente (4; 104; 204; 504) und/oder Zugelemente (404') sich kreuzend in einem Winkel von 45° +/- 10° zur Längsrichtung des Querträgers (1; 201; 301; 401; 501; 601) angeordnet sind und/oder entsprechend ausgerichtete Bereiche aufweisen.

10. Querträger nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippenelemente (4; 104) eine V-förmige Gestalt aufweisen.

11. Querträger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die V- förmigen Rippenelemente (4; 104) mit den Enden ihrer Schenkel am Grundköper (2) und mit ihren mittleren Bereichen an einander fixiert sind.

12. Querträger nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (301; 401) zur Verstärkung Rippen, Rippenelemente (304; 404) und/oder Zugelemente und/oder Druckelemente aufweist, die in einem Winkel von 0° bzw. 90° zur Längsrichtung des Querträgers (301; 401) angeordnet sind.

13. Querträger nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippenelemente (4; 104; 204; 304; 404; 504) eine Aussparung (23) aufweisen.

14. Querträger nach einem der Ansprüche 6, 7 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugelemente durch Drähte (404') oder Seile gebildet werden.

15. Querträger nach einem der Ansprüche 6, 7 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckelemente durch Stäbe, Rohre oder Profile gebildet werden.

16. Querträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Grundkörper (2; 402; 502) und der Wand (22) und der Verstärkung (3; 403; 503) ein Luftkanal (11) angeordnet ist.