WO2022229426A1

WO2022229426A1 - Instrumententafelträger für ein kraftfahrzeug

Info

Publication number: WO2022229426A1
Application number: PCT/EP2022/061560
Authority: WO
Inventors: Alexander GÜNTHER; Dominik Tentscher
Original assignee: Kirchhoff Automotive Deutschland Gmbh
Priority date: 2021-04-30
Filing date: 2022-04-29
Publication date: 2022-11-03
Also published as: CN117203117A; DE102021111222A1; US20240166269A1

Abstract

Beschrieben ist ein Instrumententafelträger (1) für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen sich im Wesentlichen in Querrichtung erstreckenden Querträger (2) mit einer von dem Querträger (2) abragenden Anbindungsstrebe (3), an der die Lenksäule des Kraftfahrzeugs anschließbar ist und die mit einem ersten Anbindungsabschnitt (6) an den Instrumententafelträger (1) angeschlossen und mit einem zweiten Anbindungsabschnitt (8) an eine die Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs frontseitig begrenzende Stirnwand anschließbar ist. Besonderes Kennzeichen ist, dass die Anbindungsstrebe (3) mittels eines um die Hochachse des Kraftfahrzeugs wirkendes Deformationsgelenkes (17) an den Instrumententafelträger (1) angeschlossen ist.

Description

Instrumententafelträger für ein Kraftfahrzeug

Die Erfindung betrifft einen Instrumententafelträger für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen sich im Wesentlichen in Querrichtung erstreckenden Querträger mit einer von dem Querträger abragenden, eine Grundfläche aufweisende Anbindungsstrebe, an der die Lenksäule des Kraftfahrzeugs anschließbar ist und die mit einem ersten Anbindungsabschnitt an den In strumententafelträger angeschlossen und mit einem zweiten Anbindungs abschnitt an eine die Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs frontseitig begren- zende Stirnwand anschließbar ist.

Instrumententafelträger sind als Querträger ausgeführt, die zwischen den beiden A-Säulen eines Kraftfahrzeuges angeordnet sind. An den Instru mententafelträger sind unterschiedliche Aggregate, die Pedalerie, Anzeige- geräte und die Lenksäule angeschlossen. Bezeichnet werden derartige In strumententafelträger auch als Cross Car Beam.

Die Lenksäule ist an den Querträger eines solchen Instrumententafelträgers mittels einer von dem Querträger abragenden Anbindungsstrebe ange- schlossen. An die Anbindungsstrebe sind besondere Anforderungen ge stellt: Zum einen muss die Lenksäulenanbindung ausreichend steif sein, damit ein direktes Lenkgefühl ermöglicht wird. Zum anderen sollen etwaige durch eine das Kraftfahrzeug antreibende Antriebsmaschine, etwa eine Verbrennungskraftmaschine, erzeugte Schwingungen nicht auf das Lenk- säulenmodul und somit an das Lenkrad übertragen werden. Zudem müssen Zug- und Druckkräfte sowie Biegemomente übertragen werden, wenn sich ein Fahrer an dem Lenkrad hochzieht oder in einem Crashfall abstützt.

Die Anbindungsstrebe für die Lenksäule ist, wenn in ein Kraftfahrzeug ein- gebaut, auch an eine die Fahrgastzelle vorderseitig trennende Stirnwand angeschlossen. Bei einem Fahrzeug mit Frontmotor trennt die Stirnwand die Fahrgastzelle von dem Motorraum. Auf diese Weise ist die Anbindungs strebe an dem Querträger und an der Stirnwand abgestützt, typischerweise mit ihren distalen Enden. Ein solcher Instrumententafelträger ist beispielsweise bekannt aus CN 207106645 U. Offenbart ist ein als Hohlkammerprofil ausgebildeter Quer träger, an den eine Anbindungsstrebe massiv angeschlossen ist. Die mas sive Anbindung an den Querträger zeichnet sich durch einen breiten, klam merartigen, den Umfang des Querträger fast vollständig umgreifenden An bindungsabschnitt aus. Der Anbindungsabschnitt an die Stirnwand ist ge genüber dem Anbindungsabschnitt an den Querträger wesentlich kleiner gehalten.

CN 107433970 A offenbart eine kombinierte Anbindungsstrebe, umfassend eine Strebe, an der eine Stirnwand anschließbar ist, und eine, an der eine Lenksäule anschließbar ist. Auch der Anbindungsabschnitt dieser kombi nierten Anbindungsstrebe ist massiv ausgebildet.

Ein ähnliches Konzept offenbart auch CN 202728361 U. Auch hier ist die Anbindungsstrebe massiv mit dem Querträger verbunden.

JP 2016 193680 A offenbart ein Anbindungsstrebenkomplex, durch den ein Querträger über zwei parallele Streben an die Stirnwand angeschlossen ist. Durch die massive Ausgestaltung und der doppelten Abstützung ist hier eine feste Verbindung gegeben.

Bei diesen vorbekannten Instrumententafelträgern ist die Anbindungsstrebe regelmäßig massiv mit dem Querträger verbunden, um im Falle eines Sei tencrashs in Querrichtung nicht deformiert zu werden.

DE 36 24 747 A1 offenbart eine Leitstrebe, die die Lenksäule in einem Crashfall in eine bestimmte Richtung abstützen soll und hierfür mit einer Knickstelle ausgestaltet ist. Eine ähnliche Offenbarung zeigt auch JP 2000 1808 940 und JP 2009 012 564 A.

Problematisch bei diesem Stand der Technik ist, dass diese Ausgestaltun gen zwar grundsätzlich den Seitencrashanforderungen genügen. In Kauf genommen werden muss allerdings, dass der Instrumententafelträger, res- pektive sein Querträger, durch eine seitlich eingeleitete Kraft im Beifahrer bereich in Richtung der Fahrgastzelle ausbeult bzw. einknickt. Dies ist vor allem bei solchen Instrumententafelträgern zu beobachten, bei denen der Querträger zwischen der Fahrerseite und der Beifahrerseite einen gegen über der Hauptlängserstreckung versetzten Abschnitt aufweist.

Vor diesem Hintergrund besteht der Wunsch nach einem Instrumententa felträger, bei dem eine beifahrerseitige Verformung des Querträgers im Falle eines Seitencrashs reduziert, wenn nicht gar ganz vermieden ist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch einen eingangs genannten, gattungsge mäßen Instrumententafelträger mit den weiteren Merkmalen des Anspruchs 1 . Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprü chen sowie der Beschreibung.

Für diese Ausführungen wird definiert, dass die Frontrichtung der Längs richtung (x-Richtung), die Querrichtung der Breitenrichtung (y-Richtung) und die Hochrichtung der Höhe eines Kraftfahrzeuges (z-Richtung) entspre chen.

Kern der Erfindung ist es, eine Anbindungsstrebe bereitzustellen, die den Querträger, die Stirnwand und die Lenksäule bzw. das Lenksäulenmodul miteinander verbindet. Diese ist so ausgestaltet, dass durch diese ein De formationsgelenk gebildet ist. Dieses Deformationsgelenk wirkt in Hochrich tung des Kraftfahrzeuges (z-Richtung), sodass in einem Seitencrashfall die Anbindungsstrebe bzw. ein Abschnitt derselben gegenüber dem Querträger um die Hochachse verschwenkbar ist. Diese Verschwenkbarkeit ist durch eine plastische Deformation im Bereich des ersten Anbindungsbereichs vor gesehen. So soll der Winkel zwischen der Längserstreckung des Querträ gers und einer Verbindungslinie zwischen dem querträgerseitigen und dem stirnwandseitigen Anbindungspunkt der Anbindungsstrebe durch den Sei tencrashfall veränderbar sein. Plastische Deformation setzt einen gewissen Energieeintrag durch den Seitencrash voraus. Das Deformationsgelenk stellt seine Gelenkwirkung durch plastische Ver formung bereit. Nur unter sehr hohem Krafteinfluss kann die Anbindungs strebe von dem Querträger abreißen. Bei einer typischen Seitencrashfall kraft soll das Deformationsgelenk sich entsprechend einer Sollverformungs stelle verformen.

Auf diese Weise ist der Querträger von der Anbindungsstrebe in einem Sei tencrashfall entkoppelt, sodass sich grundsätzlich Stirnwand und Querträ ger in Querrichtung (y-Richtung) gegeneinander verstellen können. Somit können Stirnwand und Querträger unabhängig voneinander deformiert wer den, wobei der Einfluss der Deformation des jeweils anderen auf die eigene Deformation minimiert wird. Ein Ausbeulen bzw. Einknicken des Querträ gers kann auf diese Weise je nach Auslegung des Instrumententafelträgers um 20 - 30 mm oder mehr reduziert werden.

Um diesen Effekt zu verstärken, kann vorgesehen sein, dass auch die Stirn wand mittels eines solchen Deformationsgelenkes an die Anbindungsstrebe angeschlossen ist.

Darüber hinaus zeigt sich eine Ausgestaltung mit zumindest einem Defor mationsgelenk auch im Fall eines Frontal-Crashs als vorteilhaft. Beim Fron tal-Crash kommt es im Cockpit-Bereich ausgehend vom Vorderwagen zu einer Verschiebung der Stirnwand in Längsrichtung des Fahrzeuges.

Das Bestreben einer hohen Insassensicherheit erfordert auch im Fall eines Frontal-Crashs eine möglichst geringe Intrusion der Cockpit-Komponenten in Längsrichtung des Fahrzeuges. In diesem Zusammenhang soll die Ver schiebung der Stirnwand nicht zu einer Verschiebung des Querträgers in Längsrichtung des Fahrzeuges führen. Die vorgesehene Ausgestaltung er reicht dieses Ziel, da sie durch das Deformationsgelenk auch einen Nach giebigkeitsbereich für Kräfte in Längsrichtung des Fahrzeuges aufweist.

Die für eine Anbindung der Lenksäule erforderliche Steifigkeit der Anbin dungsstrebe kann trotzdem gewährleistet werden. Dies kann beispiels- weise dadurch erreicht werden, dass eine Abstützung der Anbindungs strebe gegenüber der Stirnwand schwingungsoptimiert erfolgt. Dies kann durch das Vorsehen von abschnittsweisen Aussteifungen und/oder Materi alaussparungen erfolgen. Zusätzlich oder auch alternativ kann vorgesehen sein, dass die Anbindung der Anbindungsstrebe an die Stirnwand so aus gestaltet ist, dass der Anbindungsbereich selbst steif ausgelegt, an die Stirnwand jedoch mit einem Toleranzausgleichelement angebunden ist. Ist das Toleranzausgleichelement schmal mit einem kleinen Querschnitt aus gebildet, können Kräfte in alle Richtungen sowie ein Drehmoment in der Ebene der Stirnwand übertragen werden; ein Verschwenken der Anbin dungsstrebe gegenüber der Stirnwand ist in einem Crashfall in einem sol chen Fall dennoch möglich. Durch das Verschwenken werden auch weniger Schwingungen von der Stirnwand in die Anbindungsstrebe bzw. die Lenk säule eingekoppelt: durch den relativ langen Weg zwischen zweitem Anbin dungsbereich der Anbindungsstrebe und Lenkrad im Verhältnis zu der Dis tanz zwischen erstem Anbindungsbereich und Lenkrad - der für eine etwa ige, von der Stirnwand ausgehende Schwingung den Drehpunkt bildet - wird die Schwingungsamplitude am Lenkrad klein gehalten, sodass die Schwingungen nicht mehr bemerkbar sind, jedenfalls nicht unangenehm.

Um das Deformationsgelenk zwischen Querträger und Anbindungsstrebe auszubilden, kann vorgesehen sein, dass die Anbindungsstrebe im Bereich des ersten Anbindungsabschnittes ihr geringstes Querwiderstandsmoment aufweist. Erreicht werden kann dieses durch eine gezielte geometrische Entfestigung dieses Bereiches gegenüber dem sich daran anschließenden restlichen Bereich, um die gewünschte Solldeformationsstelle bereitzustel len. Durch einen verringerten Querschnitt in diesem Bereich ist dieser ge schwächt, sodass dieser bei einer seitlich einwirkenden Kraft einknickt.

Vorgesehen kann sein, dass das Hochwiderstandsmoment demgegenüber größer ist, um die erforderliche Steifigkeit bereitzustellen.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der erste Anbin dungsabschnitt wesentlich schmaler als die Länge der Anbindungsstrebe zwischen Querträger und Stirnwand ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass der Hebelarm in Richtung Stirnwand größer ist, als die Anbindung an die Querstrebe breit ist.

Eine weitere Möglichkeit ist, dass sich der Querschnitt der Anbindungs strebe in Querrichtung in von dem Querträger wegweisender Längserstre ckungsrichtung vergrößert. Auf diese Weise wird eine Anbindungsstrebe mit einer V-förmigen Basisfläche bereitgestellt, wobei der zweite Anbindungs abschnitt die breitere Seite darstellt. Über die Längserstreckungsrichtung wird so das Querwiderstandsmoment fortlaufend, bevorzugt stetig größer, um Kerbwirkungen zu vermeiden. Unmittelbar benachbart zu dem Querträ ger weist diese Anbindungsstrebe somit ihre geringste Querbelastbarkeit auf, wodurch das Deformationsgelenk bereitgestellt ist.

Von besonderem Vorteil einer solchen Anbindungsstrebe ist, dass diese großen Designfreiheiten in der Dimensionierung und Auslegung des Defor mationsgelenkes offen lässt. Diese kann daher nicht nur in Bezug auf die Seitencrashanforderungen, sondern auch im Hinblick auf die Aspekte Schwingungsdämpfung und möglichst leichtes Gewicht für den jeweiligen Fahrzeugtyp optimal ausgelegt werden.

Zur Entfestigung kann auch vorgesehen sein, den für das Deformationsge lenk vorgesehene Bereich einer Wärmebehandlung zu unterziehen.

Bei den vorbeschriebenen Ausgestaltungsmöglichkeiten zum Ausbilden des Deformationsgelenkes bildet der Querträger das erforderliche Widerla ger.

Bevorzugt ist als Anbindungsstrebe ein L- oder U-Profil vorgesehen, das jedenfalls in z-Richtung (nach oben oder nach unten) offen ist. Vorgesehen kann auch sein, dass die Anbindungsstrebe nach Art eines L-Profils ausge legt ist, jedoch die dem kurzen Schenkel des Profils gegenüberliegende Seite ebenfalls abgekantet ist, wobei dieser weitere abgekantete Schenkel eine verglichen mit der Höhe des anderen Schenkels nur geringe Höhe auf weist. Dies verbessert die Schwingungsperformance durch Aussteifung bei gleichzeitiger Materialreduktion. Auch ein solches Profil ist im Rahmen die ser Ausführungen als L-Profil anzusehen. Es kann vorgesehen sein, dass die Grundfläche der Anbindungsstrebe, mit hin die Fläche, die in Richtung der Hochachse (z-Richtung) weist, eine Fachwerkstruktur aufweist. In die Grundfläche können dreieckförmige Aus sparungen eingebracht sein, typischerweise ausgestanzt, mit dazwischen liegenden, jeweils winklig zueinander angeordneten Stegen. Die Dreiecke sind zur Vermeidung von Kerbwirkungen mit gerundeten Ecken ausgeführt. Auf diese Weise kann Material eingespart und Gewicht reduziert werden. Auch können durch diese Durchbrechungen Kabelbäume oder ähnliche Leitungen hindurchgeführt werden. Es hat sich erstaunlicherweise gezeigt, dass eine solche Fachwerkstruktur besonders sinnvoll zur Ausbildung eines Deformationsgelenkes ist, wobei gleichzeitig die Anbindungsstrebe die er forderliche Steifigkeit für die Anbindung einer Lenksäule aufweist. Auch mit einer solchen Fachwerkstruktur in der Grundfläche der Anbindungsstrebe ist das Deformationsgelenk hinsichtlich seiner Lage und seinem Verhalten im Crashfalle definierbar.

Auch in dem oder den Schenkeln der als Profil im Querschnitt ausgelegten Anbindungsstrebe können Aussparungen vorgesehen sein, auch hier vor zugsweise in einer Fachwerkstruktur. Dies ist insbesondere sinnvoll in dem Bereich, in dem das Deformationsgelenk vorgesehen ist.

Die Anbindung der Anbindungsstrebe an den Querträger kann gegenüber der Anbindung der Anbindungsstrebe an die Stirnwand in Querrichtung ver setzt sein. Eine gedachte Verbindungslinie zwischen den beiden Anbindun gen der Anbindungsstrebe gegenüber der Längserstreckung des Querträ gers ist somit unter einem Winkel von ungleich 90°. Auf diese Weise wirkt zwischen den beiden Anbindungen ein Kraftfluss, der auch eine in Quer richtung aufweisende Kraftkomponente übertragen kann. Dadurch, dass die Anbindungsstrebe den Querträger und die Stirnwand nicht auf kürzester Verbindungslinie verbindet, kann sich der Querträger bei einem Seiten crashfall an der Stirnwand abstützen und ggf. mitverformen. Durch diese Verformung wird ein etwaiger Drehpunkt an der Stirnwand, der den Quer träger ausbeulen bzw. einknicken lassen würde, mit verschoben, sodass auch auf diese Weise ein Ausbeulen bzw. Einknicken wirksam verhindert wird. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Anbindung an die Stirnwand gegenüber der Anbindung an den Querträger in Richtung der Mitte - bezogen auf die Längserstreckung - des Querträgers versetzt ist: Besonders relevant für die vorstehend aufgezeigte Problematik ist ein Seitencrashfall von der Fahrer seite. Die dabei eingeleiteten Kräfte werden unmittelbar in den Anbindungs streb eingeleitet. Sind die beiden Anbindungen so zueinander angeordnet, dass die Anbindungsstrebe einen Teil dieser von der Fahrerseite eingelei teten Seitencrashfallkraft weiterleiten kann, ist dies für die gesamte Crash performance positiv.

Zur effektiven Anbindung einer Lenksäule ist bevorzugt vorgesehen, zumin dest einen, bevorzugt zwei oder mehrere Anbindungspunkte im Bereich des zweiten Anbindungsabschnitts und somit in der Nähe der Stirnwand vorzu sehen. Bei der hier vorgeschlagenen Anbindungsstrebe ist der zu der Stirn wand weisende Teil ausgesteift, und zwar ausgesteifter als die übrigen Ab schnitte der Anbindungsstrebe.

Um die Anbindung der Lenksäule zu verbessern, kann vorgesehen sein, dass sich in Längserstreckung der Anbindungsstrebe an den zweiten An bindungsabschnitt ein Lenksäulenanbindungsbereich, in dem der zumin dest eine Anbindungspunkt für die Lenksäule vorgesehen ist, anschließt. Daran schließt sich der restliche Teil der Anbindungsstrebe an. Der zweite Anbindungsabschnitt und der Lenksäulenanbindungsbereich sind gemein sam durch eine Versteifungsstruktur gegenüber dem restlichen Teil ausge steift. Da die beiden Bereiche zueinander steif in Bezug auf alle Achsen und Drehmomente gegenüber dem restlichen Teil der Anbindungsstrebe sind, können die in die Lenksäule eingebrachten Kräfte besonders effektiv in den zweiten Anbindungsbereich übertragen werden.

Die vorstehend genannte Versteifungsstruktur kann beispielsweise durch miteinander verbundene Wände gebildet werden, die einen den zumindest einen Anbindungspunkt für die Lenksäule umgebenden Rahmen bilden. So kann auch die Stirnwand an eine der Wände dieses Rahmens bzw. dieser Rahmenstruktur anschließbar sein. Durch die Rahmenstruktur wird eine be- sonders einfach herzustellende, gleichzeitig jedoch sehr effektive Verstei fungsstruktur bereitgestellt. Die Versteifungsstruktur kann dabei Teil der Platine sein, aus der die Anbindungsstrebe geformt ist.

Bevorzugt ist zur Auslegung der Versteifungsstruktur ein separates Verstei fungsteil vorgesehen. Dieses Versteifungsteil kann auch eine höhere Mate rialdicke aufweisen als die Anbindungsstrebe selbst. Auf diese Weise kann die Aussteifung effektiv und auch in Anpassung an unterschiedliche Rand bedingungen erfolgen. Ein solches Versteifungsteil ist mit der Anbindungs strebe typischerweise durch Schweißen gefügt. Durchaus ist es möglich, einen Schenkel der Anbindungsstrebe als eine Wand zu nutzen, sodass die Versteifungsstruktur durch diesen Wandabschnitt und ein U-förmig ausge legtes Versteifungsteil gebildet ist. Für eine optimale Krafteinleitung in die Stirnwand ist zudem bevorzugt vorgesehen, dass die Wand der Rahmen struktur, die dem distalen Ende der Anbindungsstrebe entspricht, dazu ge nutzt wird, um die Stirnwand anzuschließen.

Wenngleich der Rahmen eine beliebige Anzahl an Ecken aufweisen kann, so ist besonders eine viereckige Form vorgesehen.

Ist die Anbindungsstrebe ein L-Profil (wobei auch - wie vorstehend ausge führt - ein U-Profil mit unterschiedlich hohen Schenkeln als L-Profil ange sehen wird), kann vorgesehen sein, dass eine Wand der Versteifungsstruk tur durch einen Schenkel, typischerweise den kürzeren Schenkel der An bindungsstrebe gebildet wird und die übrigen Wände durch ein separates Versteifungsteil bereitgestellt werden. Das Versteifungsteil weist dann ei nen Steg sowie zwei daran angeschlossene Schenkel auf, wobei die Stirn seiten der Schenkel zu dem Schenkel der Anbindungsstrebe weisen. Das Versteifungsteil wird stoffschlüssig, typischerweise durch Schweißen, mit der Anbindungsstrebe verbunden, um die erforderliche Steifigkeit sicherzu stellen. Sinnvoll ist es, die Schweißnaht im Wesentlichen über die gesamte Länge der Wände zu setzen. Dieses verbessert die Schwingungsperfor mance. Zudem ist die Schweißnaht vor einem Schwingungsbruch ge schützt. Der erste Anbindungsbereich der Anbindungsstrebe kann als eine Querträ geraufnahme ausgebildet sein. Auf diese Weise wird zwischen Anbindungs strebe und Querträger ein Formschluss erzeugt, der förderlich für eine et waige Kraftübertragung ist. Für eine weitere Verbesserung der Schwin gungsperformance ist vorgesehen, den Querträger mit der Querträgerauf nahme der Anbindungsstrebe zu verschweißen. Durch die Querträgerauf nahme wird der Querträger zumindest um einen Winkel von Anbindungs streblängserstreckung bis senkrecht dazu umgriffen. Bevorzugt umgreift die Querträgeraufnahme den Querträger um etwa 180°. Bei einer solchen Aus gestaltung kann die Schweißnaht entsprechend lang ausgeführt werden, was ebenfalls die Schwingungsperformance positiv beeinflusst. Durch den Umgreifungswinkel der Querträgeraufnahme kann auch die Schweißnaht länge in Anpassung an die gewünschte Schwingungsperformance gewählt werden.

Zur Abstützung der Lenksäule ist zudem vorgesehen, einen Lenksäulenan bindungspunkt auch im ersten Anbindungsabschnitt vorzusehen.

Insgesamt kann vorgesehen sein, dass im Bereich des ersten Anbindungs abschnitt ein Anbindungspunkt für eine Lenksäule und im Bereich des zwei ten Anbindungsabschnitts zwei Lenksäulenanschlusspunkte vorgesehen sind. Ein vierter Anschluss kann an einer separaten Komponente vorgese hen sein. Durch das Bereitstellen von drei Lenksäulenanbindungspunkten an ein und dem gleichen Bauteil ist eine besonders hohe Maßhaltigkeit der Anbindungspunkte bezüglich ihrer Ausrichtung zueinander möglich.

Bevorzugt ist vorgesehen, die Anbindungsstrebe aus Metall, typischerweise Stahl oder eine hierfür geeignete Aluminiumlegierung, zu fertigen. Zur Aus bildung des Deformationsgelenkes kann jedoch auch vorgesehen sein, das Bauteil aus unterschiedlichen Materialien im Sinne von Tailored Blanks her zustellen.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der beiliegenden Figuren erläutert. Es zeigen: Fig. 1 : Einen Abschnitt eines Instrumententafelträgers mit einer Anbin dungsstrebe,

Fig. 2: die Anbindungsstrebe des Instrumententafelträgers der Figur 1 in einer perspektivischen Ansicht,

Fig. 3: die Anbindungsstrebe gemäß Figur 2 in einer Draufsicht,

Fig. 4: die Anbindungsstrebe gemäß Figur 2 in einer Seitenansicht auf die linke Seite der Darstellung der Anbindungsstrebe der Figur 2,

Fig. 5: die Anbindungsstrebe gemäß den vorstehenden Figuren mit ei nem angesetzten Toleranzausgleichselement, Fig. 6: eine schematisierte Draufsicht auf den erfindungsgemäßen In strumententafelträger in einer Einbausituation,

Fig. 7: einen Ausschnitt des in Figur 6 gezeigten Instrumententafelträ gers nach einem Seitencrashfall (schwarze Linienführung) in ei- ner Gegenüberstellung mit einem Instrumententafelträger ge mäß dem Stand der Technik (graue Linienführung) und

Fig. 8: eine schematisierte Draufsicht auf den erfindungsgemäßen In strumententafelträger in einer Einbausituation (graue Linienfüh rung) in einer Gegenüberstellung mit einem Instrumententafelträ ger nach einem Frontalcrash (schwarze Linienführung).

In den Figuren ist teilweise ein Koordinatensystem eingezeichnet. Dabei entspricht die y-Richtung der Querachse, die x-Richtung der Längsachse und die z-Richtung der Hochachse eines Kraftfahrzeugs in der üblichen No menklatur.

Figur 1 zeigt einen Instrumententafelträger 1 in seinem fahrerseitigen Ab schnitt. Der Instrumententafelträger 1 umfasst einen Querträger 2 sowie eine an den Querträger 2 angeschlossene und von diesem in x-Richtung abragende Anbindungsstrebe 3. Die Anbindungsstrebe 3 dient zum An schließen einer Lenksäule bzw. eines Lenksäulenmoduls und zum Verbin den des Querträgers mit einer in den Figuren nicht dargestellten kraftfahr zeugseitigen Stirnwand als vorderseitige Begrenzung des Fahrgastraumes. Der Querträger 2 ist beidseitig mit Anschlusselementen 4 (in Figur 1 nur die linke Seite sichtbar) an nicht näher dargestellte A-Säulen eines ebenfalls nicht näher dargestellten Kraftfahrzeuges angeschlossen. Des Weiteren ist an den Instrumententafelträger 2 eine Abstützstrebe 5 angeschlossen.

Die Anbindungsstrebe 3 verfügt über einen ersten Anbindungsabschnitt 6, mit dem sie an den Querträger 2 angeschlossen ist. Der erste Anbindungs abschnitt 6 ist als eine den Querträger 2 umgreifende Querträgeraufnahme 7 ausgebildet. Die Anbindungsstrebe 3 ist mit der Querträgeraufnahme 7 folgenden Schweißnähten verschweißt. Sowohl der Querträger 2 als auch die Anbindungsstrebe 3 sind bei dem dargestellten Ausführungsbespiel als Stahlbauteile ausgeführt.

Die Anbindungsstrebe 3 verfügt ferner über einen zweiten Anbindungsab schnitt 8, mit dem sie an eine nicht näher dargestellte Stirnwand, die die Fahrgastzelle frontseitig begrenzt, angeschlossen ist. Für den Anschluss der Stirnwand an die Anbindungsstrebe 3 ist ein Anbindungspunkt 9 bereit gestellt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Anbindungs punkt 9 als Bohrung zum Einsetzen eines Anschlussbefestigers realisiert. Auch die an den Querträger 2 angeschlossene Abstützstrebe 5 weist einen Anbindungsbereich 10 auf. An diesen kann die Stirnwand angeschlossen sein. Möglich ist es auch, die Abstützstrebe 5 als Halter für Aggregate, bei spielsweise ein Display, zu nutzen.

An die Anbindungsstrebe 3 ist unterseitig eine nicht näher dargestellte Lenksäule anbindbar.

Figur 2 zeigt die Anbindungsstrebe 3 in einer perspektivischen Alleindar stellung. Diese Anbindungsstrebe 3 ist mit der in Figur 1 gezeigten quasi identisch; lediglich zwei T oleranzausgleichseinfassnasen 10, 10.1 sind zu sätzlich vorgesehen. Daher werden in dieser Figur ansonsten die gleichen Bezugszeichen wie in Figur 1 genutzt. Die Anbindungsstrebe 3 des gezeigten Ausführungsbeispiels ist im Quer schnitt betrachtet als L-Profil ausgeführt. Das L-Profil umfasst eine Grund fläche 11 sowie einen daran angeschlossenen Schenkel 12. Die dem kur zen Schenkel 12 des L-Profils gegenüberliegende Seite ist abgekantet, so- dass an dieser Seite der Anbindungsstrebe ein bezüglich seiner Höhe sehr kurzer, dem Schenkel 12 gegenüberliegender Schenkel bereitgestellt ist.

Die Grundfläche 11 weist eine Fachwerkstruktur auf, gebildet aus Ausspa rungen 13, 13.1 , 13.2 sowie dazwischen angeordneten Stegen 14, 14.1 . Die Anbindungsstrebe 3 ist V-förmig ausgebildet, indem sie an ihrem ersten An bindungsabschnitt 6 in Querrichtung schmaler ist als an ihrem zweiten An bindungsabschnitt 8. Unmittelbar benachbart zu dem Anbindungsbereich 6, mit dem diese an den Querträger 2 angeschlossen ist, weist die Anbin dungsstrebe 3 ihr geringstes Querwiderstandsmoment auf, welches Quer widerstandsmoment durch zu dem ersten Anbindungsbereich 6 benach barte Aussparung 13.2 in der Grundfläche 11 neben dem gegenüber dem zweiten Anbindungsabschnitt schmalen Ausgestaltung zusätzlich ge schwächt ist. Weiter wird dieser Bereich der Anbindungsstrebe 3 durch eine Fachwerkstruktur in dem Schenkel 12, bereitgestellt durch die Aussparun gen 15, 15.1 sowie den dazwischen liegenden Steg 16, geschwächt. Auf diese Weise ist in diesem Bereich ein Deformationsgelenk 17 bereitgestellt. Dieser Bereich der Anbindungsstrebe 3 ist in Figur 3 kenntlich gemacht. Im Bereich des Deformationsgelenkes 17 ist die Anbindungsstrebe 3 in Bezug auf eine Querbelastung schwächer ausgelegt als in den übrigen Abschnit ten. Damit kann die an den Querträger 2 angeschlossene Anbindungs strebe 3 im Falle eines Seitencrashs im Deformationsgelenk 17 plastisch deformiert werden. Die Wirkrichtung des Deformationsgelenkes 17 ist um die Hochachse vorgesehen.

Die Anbindung der Anbindungsstrebe 3 an den Querträger - hier in Form der Querträgeraufnahme 7 - ist gegenüber der Anbindung an die Stirnwand - hier den Anbindungspunkt 9 - in Querrichtung (y-Richtung) in Richtung zur Mitte des Querträgers hin versetzt (s. auch Figur 1 ). In Figur 3 ist die vorstehend beschriebene Anbindungsstrebe 3 in einer Draufsicht gezeigt. In dieser Ansicht sind insbesondere die in die Grundflä che 11 eingebrachten Lenksäulenanbindungen 18, 18.1 , 18.2 zu erkennen. Im ersten Anbindungsabschnitt 6 ist ein einzelner Lenksäulenanbindungs punkt 18 vorgesehen. An den zweiten Anbindungsbereich 8 schließt sich unmittelbar ein Lenksäulenanbindungsbereich 19 mit zwei Lenksäulenan bindungspunkten 18.1 , 18.2 an.

Der Lenksäulenanbindungsbereich 19 und der zweite Anbindungsabschnitt 8 sind von einer kastenförmigen Rahmenstruktur als Versteifungsstruktur 20 eingefasst und auf diese Weise gegenüber dem restlichen Teil 21 der Anbindungsstrebe 3 ausgesteift. Die Versteifungsstruktur 20 wird gebildet durch den Endabschnitt des Schenkels 12 als erste Wand sowie durch ein separates in der Draufsicht U-förmig ausgeführtes Verstärkungsteil 22, um fassend einen Steg 23 sowie zwei daran angeschlossene Schenkel 24, 24.1 . Der Steg 23 sowie die Schenkel 24, 24.1 weisen eine höhere Materi alstärke auf als das L-Profil der Anbindungsstrebe 3. Das Versteifungsteil 22 ist mit der Grundfläche 11 sowie über die Stirnseite des Schenkels 24.1 mit dem Schenkel 12 des L-Profils über die gesamte Länge verschweißt.

Das Versteifungsteil 22 verfügt mit seinem zu der nicht näher dargestellten Stirnwand weisenden Schenkel 24 über eine Fläche, an der eine Stirnwand abstützbar ist. In diesen Schenkel 24 ist der Anbindungspunkt 9 für die Ab stützung gegenüber einer Stirnwand vorgesehen.

Die Stirnwand grenzt nicht rechtwinklig an die Anbindungsstrebe 3, was in Figur 4 deutlich zu erkennen ist. Entsprechend der durch die Neigung be wirkten Anstellung des Schenkels 24 ist der Steg 23 ausgebildet. Dessen Höhe reduziert sich in Richtung zu dem Schenkel 24.1 hin. Durch die Ver steifungsstruktur 20 ist der zweite Anbindungsbereich 8 hinreichend ausge steift, ohne hierfür übermäßig Material einsetzen zu müssen.

Figur 5 zeigt die Anbindungsstrebe 3 mit einem an dem Anbindungspunkt 9 montierten T oleranzausgleichselement 25. Das Toleranzausgleichselement 25 verfügt über eine Halteklammer zum Halten desselben an dem Schenkel 24. Ein Halteklammerabschnitt hintergreift die Wand 24 oberseitig zwischen den beiden Toleranzausgleichselementeinfassnasen 10, 10.1 . Mit einem zweiten Klammerabschnitt ist die Wand 24 unterseitig hintergriffen. Auf grund der Anstellung des zu der Stirnwand weisenden Schenkels 24 weist die Grundfläche 11 eine Aussparung 26 auf, in die eine durch das Toleranz ausgleichselement 25 geführte Schraube 27 eingreifen kann. Mit diesem Toleranzausgleichselement 25 wird die Stirnwand an die Anbindungsstrebe 3a angeschlossen. Das Toleranzausgleichselement 25 verfügt über zwei gegeneinander verstellbare Elemente, durch die die wirksame Längserstre ckung des T oleranzausgleichselementes 25 eingerichtet werden kann. Auf diese Weise erfolgt der gewünschte Toleranzausgleich zwischen einer Stirnwand und dem zu der Stirnwand weisenden Abschluss der Anbin dungsstrebe 3.

Figur 6 und Figur 7 zeigen eine Analyse des Crashverhaltens eines erfin dungsgemäßen Instrumententafelträgers 1 , 1 '. Figur 6 zeigt dabei den Aus gangszustand und somit den intakten, undeformierten Instrumententafelträ ger 1 . In Figur 7 ist der Zustand nach einem Seitencrashfall gezeigt. Der durch den Seitencrash deformierte Instrumententafelträger ist darin mit dem Bezugszeichen 1 ' kenntlich gemacht. Mit grauer Linienführung ist in Figur 7 zum Vergleich ein Instrumententafelträger 1a gemäß dem Stand der Tech nik eingeblendet.

Figur 6 zeigt den Instrumententafelträger 1 , wobei dieser an seinen distalen Enden mit Anschlusselementen 4 an die A-Säulen eines nicht näher darge stellten Kraftfahrzeuges angeschlossen ist.

Der Querträger 2 weist aufgrund seiner Formgebung entlang seiner Längserstreckung eine potenzielle Knickstelle 28 auf. Diese wird durch die in Figur 6 erkennbare Verkröpfung des Verlaufes des Querträgers 2 in Rich tung der nicht näher dargestellten Fahrgastzelle begründet.

Figur 7 zeigt den Instrumententafelträger 1 in einem deformierten Zustand G als Folge eines Seitencrashs mit der Kraft F. Deutlich ist zu erkennen, dass sich der Winkel zwischen der Längserstreckung der Anbindungsstrebe 3' und derjenigen des Querträgers 2' verändert hat - das Deformationsge lenk 17 ist plastisch deformiert worden. Der Querträger 2' ist gegenüber der Anbindungsstrebe 3 um die Achse des Deformationsgelenkes 17' schar nierartig verstellt worden. Infolge der plastischen Deformation des Deforma tionsgelenkes 1 T ist der Querträger 2' an seiner potenziellen Knickstelle 28 nicht sonderlich eingeknickt.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Instrumententafelträgers 1 gegenüber vorbekannten werden in einem Vergleich mit einem Instrumententafelträger 1 a gemäß dem Stand der Technik deutlich. Die Anbindungsstrebe 3a die ses Vergleichsinstrumententafelträgers 1 a ist, wie dieses eingangs zu dem Stand der Technik beschrieben ist, massiv mittels zwei Stegen 29, 29.1 an eine nicht näher dargestellte Stirnwand angeschlossen ist. Durch den Steg 29.1 ist der Querträger 2a infolge eines Seitencrashs an der potenziellen Knickstelle 28a wesentlich stärker eingeknickt, da er von diesem Steg 29.1 an die Stirnwand gezogen wurde. Der Querträger 2a ist daher stärker um die Hochachse verdreht. Gut zu erkennen ist, dass bei einem Seitencrash der erfindungsgemäße Instrumententafelträger 1 ' weniger weit in den Fahr gastraum hineingedreht worden ist als der Instrumententafelträger 1 a.

Figur 8 zeigt einen Ausschnitt des Instrumententafelträgers 1 in der Einbau situation sowie in einem deformierten Zustand 1" als Folge eines Frontal crashs mit der Kraft F. Deutlich ist zu erkennen, dass sich die Anbindungs strebe 3" in dem Deformationsgelenk 17 plastisch deformiert hat und so Bewegungsenergie absorbiert. Eine Intrusion des Instrumententafelträgers in eine Fahrgastzelle wird so vermieden.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben worden. Ohne den Schutzbereich, beschrieben durch die Ansprüche, zu verlassen, ergeben sich für den Fachmann zahlreiche weitere Ausgestaltungen, den Erfindungsgedanken zu verwirklichen, ohne dass diese im Rahmen dieser Ausführungen näher erläutert werden müssten. Bezugszeichenliste

1 , 1', 1", 1a Instrumententafelträger 2, 2', 2a Querträger 3, 3', 3", 3a Anbindungsstrebe

4 Anschlusselement

5, 5' Abstützstrebe

6 erster Anbindungsabschnitt

7 Querträgeraufnahme

8 zweiter Anbindungsabschnitt

9 Anbindungspunkt für Stirnwand

10, 10.1 Toleranzausgleichselementeinfassnase

11 Grundfläche

12 Schenkel , 13.1 , 13.2 Aussparung in Grundfläche

14, 14.1 Steg in Grundfläche

15, 15.1 Aussparung in Schenkel

16 Steg in Schenkel

17 Deformationsgelenk , 18.1 , 18.2 Lenksäulenanbindungspunkt

19 Lenksäulenanbindungsbereich

20 Versteifungsstruktur 21 restlicher Teil 22 Versteifungsteil 23 Steg

24, 24.1 Schenkel

25 Toleranzausgleichelement

26 Aussparung 27 Schraube

28, 28a Knickstelle

29, 29.1 Steg

F Seitencrashkraft

Claims

Patentansprüche

1. Instrumententafelträger (1) für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen sich im Wesentlichen in Querrichtung erstreckenden Querträger (2) mit einer von dem Querträger (2) abragenden, eine Grundfläche (11 ) aufweisende Anbindungsstrebe (3), an der die Lenksäule des Kraft fahrzeugs anschließbar ist und die mit einem ersten Anbindungsab schnitt (6) an den Instrumententafelträger (1) angeschlossen und mit einem zweiten Anbindungsabschnitt (8) an eine die Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs frontseitig begrenzende Stirnwand anschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundfläche (11 ) der Anbin dungsstrebe (3) in Richtung der Hochachse weist und durch die An bindungsstrebe (3) ein um die Hochachse des Kraftfahrzeuges wir- kendes Deformationsgelenk (17) bereitgestellt ist.

2. Instrumententafelträger nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Anbindungsstrebe (3) im Bereich des ersten Anbin dungsabschnittes (6) oder benachbart zu diesem ihr geringstes Qu- erwiderstandsmoment aufweist.

3. Instrumententafelträger nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Anbindungsabschnitt (6) wesentlich schmaler als die Länge der Anbindungsstrebe (3) zwi- sehen Querträger (2) und ihrer Anbindung (9) an eine Stirnwand ist.

4. Instrumententafelträger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Querschnitt der Anbindungsstrebe (3) in Querrichtung in seiner von dem Querträger wegweisenden Richtung verbreitert.

5. Instrumententafelträger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die sich in Querrichtung erstreckende Grund fläche (11) der Anbindungsstrebe (3) eine Fachwerkstruktur auf- weist.

6. Instrumententafelträger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anbindung der Anbindungsstrebe (3) an den Querträger (2) gegenüber ihrer Anbindung (9) an die Stirnwand in Querrichtung versetzt ist.

7. Instrumententafelträger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich- net, dass die Anbindung (9) an die Stirnwand in Richtung zur Mitte des Querträgers (2) hin gegenüber ihrer Anbindung an den Querträ ger (2) versetzt ist.

8. Instrumententafelträger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des zweiten Anbindungsab schnitts (8) der Anbindungsstrebe (3) zumindest ein Anbindungs punkt (18.1 , 18.2) für die Lenksäule vorgesehen ist.

9. Instrumententafelträger nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich- net, dass sich in Längserstreckung der Anbindungsstrebe (3) an den zweiten Anbindungsabschnitt (8) ein Lenksäulenanbindungsbereich (19), in dem der zumindest eine Anbindungspunkt (18.1 , 18.2) für die Lenksäule vorgesehen ist, anschließt und sich daran der restliche Teil (21) der Anbindungsstrebe (3) anschließt und dass der zweite Anbindungsabschnitt (8) und der Lenksäulenanbindungsbereich (19) gemeinsam durch eine Versteifungsstruktur (20) gegenüber dem restlichen Teil (21) ausgesteift sind.

10. Instrumententafelträger nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich- net, dass die Versteifungsstruktur (20) durch miteinander verbun dene Wände (12, 23, 24, 24.1) gebildet ist, die einen den zumindest einen Anbindungspunkt (18.1 , 18.2) für die Lenksäule umgebenden Rahmen bilden und wobei die Stirnwand an einer der Wände (24) der Versteifungsstruktur (20) anschließbar ist.

11. Instrumententafelträger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Anbindungsstrebe (3) im Wesentlichen durch ein L- Profil gebildet ist, dass ein durch zwei Schenkel (24, 24.1) und einen Steg (23) gebildetes Versteifungsteil (22) als Teil der Versteifungs- Struktur (20) bereitgestellt ist und dass die weitere Wand der Verstei fungsstruktur (20) durch einen Abschnitt des Schenkels (12) des L- Profils bereitgestellt ist und dass das Verstärkungsteil (22) mit der Anbindungsstrebe (3) verschweißt ist.

12. Instrumententafelträger nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste Anbindungsbereich (6) als

Querträgeraufnahme (7) ausgebildet ist.

13. Instrumententafelträger nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des ersten Anbindungs abschnitts zumindest ein Anbindungspunkt (18) für die Lenksäule vorgesehen ist.