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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Armaturenbrettstruktur eines Kraftfahrzeugs der Bauart, die einen Armaturenbrettquerträger, der vorgesehen ist, sich quer zwischen zwei seitlichen Säulen einer Kraftfahrzeugkarosserie zu erstrecken, und Elemente zur Befestigung der Enden des Querträgers an den seitlichen Säulen umfasst, wobei jedes Element zur Befestigung mindestens eine Befestigungsöffnung für den Durchgang eines länglichen Befestigungsorgans umfasst.
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Armaturenbrettstrukturen sind dazu bestimmt, die Karosserie des Kraftfahrzeugs zu versteifen und Ausstattungselemente des Kraftfahrzeugs zu tragen, insbesondere eine Lenksäule, ein Heizungs- und/oder Klimatisierungssystem für die Fahrgastzelle, ein Armaturenbrett oder ein Handschuhfach.
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Sie umfassen im Allgemeinen einen Armaturenbrettquerträger, der dazu bestimmt ist, quer zwischen den vorderen seitlichen Säulen der Karosserie eines Kraftfahrzeugs angeordnet zu sein, die im Allgemeinen als „A-Säulen” bezeichnet werden, und Elemente zur Befestigung des Armaturenbrettquerträgers an den seitlichen Säulen.
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Eine Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, eine Armaturenbrettstruktur eines Kraftfahrzeugs anzubieten, die stabil und kostengünstig herstellbar ist.
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Zu diesem Zweck schlägt die Erfindung eine Armaturenbrettstruktur des gattungsgemäßen Typs vor, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Querträger mindestens einen rohrförmigen Abschnitt umfasst, der als selbsthaltende Einheit ausgeführt ist und einen laufenden Teil, der sich zwischen den Enden des Querträgers erstreckt, und einen Querträgerendteil umfasst, in den ein Element zur Befestigung an der seitlichen Säule eingearbeitet ist.
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Gemäß anderen Ausführungsformen umfasst die Armaturenbrettstruktur eines oder mehrere der folgenden Merkmale, das/die allein oder gemäß allen technisch möglichen Kombinationen herangezogen wird/werden:
- – der Querträgerendteil definiert ein Element zur Längsbefestigung des Querträgers,
- – der Abschnitt besitzt einen variablen Profilschnitt, wobei der Querträgerendteil einen Profilschnitt besitzt, der sich von dem des laufenden Teils des Abschnitts unterscheidet,
- – der Profilschnitt des Abschnitts ändert sich gleichmäßig in Querrichtung des Abschnitts,
- – der Querträgerendteil umfasst mindestens zwei parallele Flächen, die mit Befestigungsöffnungen ausgestattet sind,
- – der Querträgerendteil hat einen rechteckigen Profilschnitt,
- – der laufende Teil umfasst ein erstes Teilstück mit kreisrundem Profilschnitt und ein zweites Teilstück mit sich gleichmäßig änderndem Profilschnitt,
- – die Struktur umfasst ein Verstärkungsorgan, das im Inneren des Querträgerendteils eingesetzt ist,
- – das Verstärkungsorgan ist eine gefaltete Blechtafel,
- – die Blechtafel ist S-förmig gefaltet,
- – der Querträgers umfasst ein Element zur Befestigung, das auf einem Ende des Querträgers angebracht ist, das dem Querträgerendteil gegenüberliegt.
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Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Kraftfahrzeug, das eine Karosserie und eine wie oben definierte Armaturenbrettstruktur umfasst.
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Die Erfindung und ihre Vorteile werden beim Lesen der folgenden Beschreibung besser verständlich, die nur als Beispiel gegeben wird und sich auf die im Anhang ersichtlichen Zeichnungen bezieht, von denen:
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die 1 und 2 jeweils Vorder- und Draufsichten einer erfindungsgemäßen Armaturenbrettstruktur sind,
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die 3 und 4 jeweils eine perspektivische montierte Ansicht und eine Explosionsansicht eines Endteilstücks der Armaturenbrettstruktur der 1 und 2 sind.
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In der folgenden Beschreibung sind die Begriffe „längs”, „quer”, „vorn”, „hinten”, „rechts”, „links”, „oben”, „unten”, „horizontal” und „vertikal” in Bezug auf das orthogonale Bezugssystem, das bei Kraftfahrzeugen üblich ist, zu verstehen, das auf den 1 bis 4 dargestellt ist, und umfasst:
- – eine horizontale Längsachse X-X, die von hinten nach vorn ausgerichtet ist,
- – eine horizontale Querachse Y-Y, die von rechts nach links ausgerichtet ist, und
- – eine vertikale Achse Z-Z, die von unten nach oben ausgerichtet ist.
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Wie auf den 1 und 2 dargestellt, umfasst die Kraftfahrzeug-Armaturenbrettstruktur 2 einen Armaturenbrett-Querträger 4, der dazu bestimmt ist, sich quer zwischen zwei vorderen seitlichen Säulen 5 der Kraftfahrzeugkarosserie zu erstrecken und Vorrichtungen 6, 8 zur Befestigung der Enden des Querträgers 4 an den Säulen 5.
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Die seitlichen Säulen 5 sind typischerweise rohrförmig mit einem beispielsweise rechteckigen Querschnitt, erstrecken sich im Wesentlichen vertikal auf der einen und der anderen Seite des Armaturenbretts und verlaufen nach oben entlang der einen und anderen Seite der Windschutzscheibe.
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In dem abgebildeten Beispiel umfasst die Armaturenbrettstruktur 2 ferner Stützstreben 10, um den Querträger 4 mit dem Boden des Kraftfahrzeugs zu verbinden und/oder ein Verbindungsorgan 12, um den Querträger 4 mit einem unteren Querträger eines (nicht dargestellten) Ausschnitts der Kraftfahrzeugkarosserie zu verbinden. Dieses Verbindungsorgan 12 wird im Allgemeinen als TIB-Verbindung (Traverse Inférieure de Baie – Querträger Stirnwand) bezeichnet.
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Die Armaturenbrettstruktur 2 umfasst hier zwei Stützstreben, die entlang des Querträgers 4 voneinander beabstandet sind.
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Die Armaturenbrettstruktur 2 kann ebenfalls eine Befestigungsplatte 14 für die Lenksäule des Fahrzeugs umfassen sowie verschiedene Laschen 16, die zur Befestigung verschiedener Elemente des Armaturenbretts am Querträger 4 vorgesehen sind. Diese Elemente sind beispielsweise das Handschuhfach, die Lüftungsleitungen, ein Autoradio usw.
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Der Querträger 4 umfasst hier einen ersten Abschnitt 18 und einen zweiten Abschnitt 20, die jeweils Einzelteile sind und starr miteinander verbunden sind. Der erste Abschnitt 18 und der zweite Abschnitt 20 verlängern sich gegenseitig quer.
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Sowohl der erste 18 als auch der zweite 20 Abschnitt erstrecken sich über ein Teilstück der Länge des Querträgers 4 zwischen einem Ende des Querträgers 4 und dem anderen Abschnitt. Der erste Abschnitt 18 befindet sich beifahrerseitig (rechts auf den 1 und 2), und der zweite Abschnitt 20 befindet sich fahrerseitig (links auf den 1 und 2).
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In dem dargestellten Beispiel dient eine Stützstrebe 10 als Befestigungsschnittstelle zwischen dem ersten 18 und zweiten 20 Abschnitt. Sowohl der erste 18 als auch der zweite 20 Abschnitt sind an der Stützstrebe 10 befestigt, die eine Schnittstelle bildet. Der erste 18 und zweite 20 Abschnitt können auf der einen und der anderen Seite der Stützstrebe 10 im Verhältnis zueinander versetzt sein (2). Als Variante befinden sie sich auf der einen und der anderen Seite der Stützstrebe 10 gegenüber.
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Die schnittstellenbildende Stützstrebe 10 ist hier die linke Stützstrebe 10. Der erste Abschnitt erstreckt sich zwischen dem rechten Ende des Querträgers 4 und der linken Stützstrebe 10, und der zweite Abschnitt 20 erstreckt sich zwischen der linken Stützstrebe 10 und dem linken Ende des Querträgers 4.
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Der erste Abschnitt 18 wird von einem geraden Rohr 22 mit einem konstanten Profilschnitt über die gesamte Länge des Rohrs 22 gebildet. Das Rohr 22 weist hier einen kreisförmigen Profilschnitt auf. Das Ende 23 des Rohrs 22, das dem zweiten Abschnitt 20 gegenüberliegt, definiert das rechte Ende des Querträgers 4.
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Ein Vorrichtung zur Befestigung 6 ist am Ende 23 des Rohrs 22 für die Befestigung des Rohrs 22 an der rechten seitlichen Säule 5 angebracht. Die Vorrichtung zur Befestigung 6 umfasst ein Element zur Längsbefestigung in Form eines Bügels 24 und ein Element zur Querbefestigung in Form einer Platte 26.
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Der Bügel 24 umfasst Befestigungsöffnungen 28 (1) für den Durchgang von Befestigungsorganen vom Typ Bolzen, Schrauben oder Nieten durch den Bügel 24 gemäß der Längsrichtung des Fahrzeugs.
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Die Platte 26 erstreckt sich in einer Längsebene und umfasst (nicht sichtbare) Befestigungsöffnungen, die die Platte 26 für den Durchgang von Befestigungsorganen vom Typ Bolzen, Schraube oder Nieten durch die Platte 26 gemäß der Querrichtung des Kraftfahrzeugs durchqueren.
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Der zweite Abschnitt 20 umfasst einen laufenden Teil 32 und einen Querträgerendteil 34. Jedes der Teile des zweiten Abschnitts 20 ist rohrförmig und erstreckt sich über einen Teil der Länge des zweiten Abschnitts 20. Der zweite Abschnitt 20 ist als eine selbsthaltende Einheit ausgeführt, d. h. aus einem einzigen Materialteil. Der laufende Teil 32 und der Querträgerendteil 34 sind also aus dem gleichen Material gefertigt.
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Der laufende Teil 32 erstreckt sich zwischen den Enden des Querträgers 4. Der laufende Teil 32 erstreckt sich über mindestens 10% der Länge des Querträgers 4 zwischen den seitlichen Säulen, insbesondere über mindestens 20% der Länge des Querträgers 4.
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Der laufende Teil 32 erstreckt sich hier zwischen der linken seitlichen Säule 5 und der linken Stützstrebe 10. Die Befestigungsplatte 14 der Lenksäule ist auf dem laufenden Teil 32 befestigt. Das TIB-Verbindungsorgan 12 ist auf dem laufenden Teil 32 befestigt.
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Der Querträgerendteil 34 definiert das linke Ende des Querträgers 4. Der Querträgerendteil 34 definiert ein Element zur Längsbefestigung des Querträgers 4 an der linken seitlichen Säule 5. Der Querträgerendteil 34 ist mit Befestigungsöffnungen 36 (1) für den Durchgang von Befestigungsorganen vom Typ Bolzen, Schrauben oder Nieten durch den Querträgerendteil 34 gemäß der Längsrichtung des Fahrzeugs ausgestattet.
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Die Vorrichtung 8 zur Befestigung des Querträgers 4 an der linken seitlichen Säule 5 wird von dem Querträgerendteil 34 gebildet und umfasst ferner ein Element zur Querbefestigung in Form einer Platte 38, die an dem Querträgerendteil 34 angebracht und befestigt ist.
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Wie auf den 3 und 4 dargestellt, erstreckt sich die Platte 38 in einer Längsebene und umfasst Befestigungsöffnungen 40, die die Platte 38 für den Durchgang von Befestigungsorganen vom Typ Bolzen, Schrauben oder Nieten durch die Platte 38 gemäß der Querrichtung des Kraftfahrzeugs durchqueren.
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Der zweite Abschnitt 20 besitzt einen Profilschnitt, der sich gleichmäßig in Querrichtung des Abschnitts 20 ändert.
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Genauer besitzt der laufende Teil 32 ein erstes rohrförmiges Teilstück 42 mit einem konstanten Profilschnitt, der sich von dem des Querträgerendteils 34 unterscheidet, der von einem zweiten rohrförmigen Übergangsteilstück 44 verlängert wird, das sich zwischen dem ersten Teilstück 42 und dem Querträgerendteil 34 erstreckt und einen Profilschnitt besitzt, der sich vom Profilschnitt des ersten Teilstücks 42 bis zum Profilschnitt des Querträgerendteils 34 kontinuierlich und gleichmäßig ändert.
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Der Querträgerendteil 34 besitzt einen größeren Profilschnitt als das erste Teilstück 42, und das zweite Teilstück 44 des laufenden Teils 32 besitzt einen Profilschnitt, der gleichmäßig in Richtung des Querträgerendteils 34 zunimmt.
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Der Querträgerendteil 34 besitzt zwei parallele Quer-Flächen 46. Die Befestigungsöffnungen 38 sind in die Flächen 46 für den Durchgang eines Befestigungsorgans 48 (auf den 3 und 4 durch Punkt-Strich-Linien dargestellt) eingearbeitet und erstrecken sich längs für die Befestigung an der entsprechenden seitlichen Säule.
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Konkret besitzt der Endteil 34 einen rechteckigen Profilschnitt, wobei die zwei Flächen 46 zwei gegenüberliegende Flächen der vier Flächen des rechteckigen Profilschnitts sind.
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Die Armaturenbrettstruktur 2 umfasst ein Verstärkungsorgan 50, das im Inneren des Querträgerendteils 34 angeordnet ist, um das Zusammendrücken des Querträgerendteils 34 zu verhindern. Das Verstärkungsorgan 50 ist konfiguriert, um den Durchgang der Befestigungsorgane 48 durch den Querträgerendteil 34 zu erlauben und dabei die Annäherung der gegenüberliegenden Flächen 46 gemäß der Spannlängsrichtung der Befestigungsorgane 48 zu verhindern.
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In dem dargestellten Beispiel besteht das Verstärkungsorgan 50 aus einer S-förmig gefalteten Blechtafel. Es ist in den Querträgerendteil 34 derart eingesetzt, dass sich das Blech quer zwischen den gegenüberliegenden Flächen 46 erstreckt, wobei die Bögen des S gegenüber den Öffnungen 36 sind, um den Durchgang der Befestigungsorgane 48 durch diese Bögen zu erlauben.
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Die S-Form erleichtert die Montage des Verstärkungsorgans 50, erlaubt den Durchgang eines Befestigungsorgans 48 durch das Verstärkungsorgan 50 und erlaubt die Verstärkung des Querträgerendteils 34 über seine gesamte Ausdehnung gemäß der Spannrichtung der Befestigungsorgane 48.
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Der zweite Abschnitt 20 ist in eine Öffnung 51 der Platte 38 derart eingeführt, dass sich der Querträgerendteil 34 durch die Platte 38 erstreckt.
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Die Platte 38 ist am zweiten Abschnitt 20 mit Hilfe jedes geeigneten Mittels befestigt, beispielsweise durch Schweißen.
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Die Platte 38 umfasst hier Versteifungskanten 52 auf der einen und der anderen Seite der Öffnung 51 und mehrere zusätzliche Befestigungslaschen 54.
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Zur Befestigung des Querträgers 4 an der seitlichen Säule ist die Platte 38 quer auf der seitlichen Säule mit Hilfe eines Befestigungsorgans befestigt, das sich durch Befestigungsöffnungen 40 erstreckt, und der Querträgerendteil 34 ist in Längsrichtung mit Hilfe eines Befestigungsorgans befestigt, das sich durch Befestigungsöffnungen 36 erstreckt.
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Die Vorrichtung 8 zur Befestigung umfasst also den Querträgerendteil 34, der ein Element zur Längsbefestigung definiert, und die Platte 38, die ein Element zur Quer-Befestigung definiert.
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Der zweite Abschnitt 20 wird beispielsweise durch Verformen eines rohrförmigen Rohlings in einem Formungsverfahren durch Tiefziehen hergestellt, das aufeinanderfolgende Formgebungsschritte des rohrförmigen Rohlings durch Verformung zwischen einem Kern, der in den Rohling eingesetzt ist, und Matrizen, die außen am Rohling angesetzt werden, umfasst.
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Der rohrförmige Rohling umfasst beispielsweise aufeinanderfolgend einen ersten zylindrischen Längenteil, der zur Bildung des ersten Teilstücks 42 des laufenden Teils 32 bestimmt ist, einen zweiten kegelstumpfförmigen Längenteil, der zur Bildung des zweiten Übergangsteilstücks 44 des laufenden Teils 32 bestimmt ist und einen dritten zylindrischen Längenteil, der zur Bildung des Querträgerendteils 34 bestimmt ist, wobei die drei Teile des Rohlings eine gemeinsame Mantellinie aufweisen.
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Die Formgebung erfolgt beispielsweise in aufeinänderfolgenden Schritten, um die verschiedenen Teilstücke der Konturen des Übergangsteils und des Endteils zu bilden.
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In einer Variante wird der zweite Abschnitt 20 beispielsweise durch Verformen eines rohrförmigen Rohlings gemäß einem Hydroforming-Formgebungsverfahren hergestellt, bei dem der rohrförmige Rohling in einem Hohlraum angeordnet wird, der eine Innenwand mit der gewünschten Außenform des zweiten Abschnitts 20 aufweist, wobei in den Rohling ein Fluid unter Druck eingespritzt wird, um ihn zu verformen.
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Die oben beschriebene Armaturenbrettstruktur weist viele Vorteile auf.
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Der Querträgerendteil 34, der ein Element zur Befestigung des Querträgers 4 an einer seitlichen Säule 5 definiert, ermöglicht es, die Herstellungskosten der Armaturenbrettstruktur 2 zu reduzieren. Schließlich ermöglicht er es, die Anzahl der Teile und die Anzahl der durchzuführenden Montageschritte zu reduzieren.
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Der Querträgerendteil 34 erlaubt, einen Querträger mit zufriedenstellender Leistungsfähigkeit zu erhalten. Schließlich sichert seine Herstellung als eine selbsthaltende Einheit mit einem laufenden Teil 32 des Querträgers 4 eine starre Befestigung des Querträgers 4 an der seitlichen Säule. Das Gesamtteil ist aufgrund der begrenzten Anzahl an Teilen leicht.
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Der variable Profilschnitt des zweiten Abschnitts 20 erlaubt, die Trägheit des zweiten Abschnitts 20 derart anzupassen, dass sein Gewicht und seine Masse gering gehalten werden und dabei eine ausreichende Stabilität geboten wird. Die Trägheit erhöht sich zunehmend in Richtung des Querträgerendteils 34 und erreicht in dieser Zone, die starken mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt ist, eine hohe Stabilität.
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Der gleichmäßig zunehmende Profilschnitt erlaubt, den zweiten Endabschnitt 20 des Querträgers durch Verformen eines rohrförmigen Rohlings durch Tiefziehen oder Hydroforming problemlos zu verformen.
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Die oben beschriebene Armaturenbrettstruktur weist viele Varianten auf.
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So kann der Querträger einen einzigen Abschnitt umfassen, der ein laufendes Teil und ein Querträgerendteil umfasst, die als eine selbsthaltende Einheit ausgeführt sind, der ein Element zur Befestigung an einer seitlichen Säule definiert. Im Ausführungsbeispiel der 1 bis 4 befindet sich dieser Abschnitt auf der Fahrerseite. In einer Variante könnte er sich auf der Beifahrerseite befinden. Alternativ könnte der Querträger an jedem Ende einen Abschnitt umfassen, der ein laufendes Teil und ein Querträgerendteil umfasst, der ein Element zur Befestigung auf einer seitlichen Säule definiert.
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Der Querträger kann mehrere einzelne rohrförmige Abschnitte umfassen, die sich in Querrichtung aneinanderreihen und starr miteinander verbunden sind. In einer Variante wird der Querträger von einem einzigen Einblock-Rohr gebildet, das sich über die gesamte Länge des Querträgers erstreckt. Hier umfasst mindestens ein oder jeder Endabschnitt des Rohrs ein laufendes Teil und ein Querträgerendteil, das ein Element zur Befestigung des Querträgers an einer seitlichen Säule definiert.
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In vorteilhafter Weise kann der Querträgerendteil 34 eines Abschnitts eine größere Wanddicke aufweisen als der laufende Teil 32 des Abschnitts. Der Querträgerendteil 34 weist beispielsweise eine Wanddicke von 2 mm und der laufende Teil 32 eine Wanddicke von 1,2 mm auf. In diesem Fall ist der zweite Abschnitt 20 des Querträgers 4 aus einem rohrförmigen Rohling mit einer variablen Wanddicke geformt.
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Die Ausrichtung der Platte 38 zur Querbefestigung des Querträgerendteils 34 auf der seitlichen Säule ist nicht notwendigerweise längs. Die Platte 38 kann im Verhältnis zur Längsrichtung leicht geneigt sein.
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Der Profilschnitt des Querträgerendteils 34 weist nicht notwendigerweise die Form auf, die auf den 1 bis 4 dargestellt ist. Sie kann alle Arten von Formen aufweisen, und insbesondere eine unregelmäßige Form, wenn dies notwendig ist, um die Implementierung weiterer Armaturenbrettausrüstungen zu erlauben.
