DE102007054535A1

DE102007054535A1 - Tragstruktur einer Instrumententafel eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102007054535A1
Application number: DE102007054535A
Authority: DE
Inventors: Norbert Stemp
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2007-11-15
Filing date: 2007-11-15
Publication date: 2009-05-20
Also published as: WO2009062591A1

Abstract

Es ist eine Tragstruktur einer Instrumententafel eines Kraftfahrzeugs bekannt, die aus einem hohlen Leichtmetall-Gußkörper besteht. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Tragstruktur einer Instrumententafel eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, das eine hohe Steifigkeit bei einem geringen Gewicht und bei wenig benötigtem Bauraum aufweist. Erfindungsgemäß besteht die Tragstruktur (1) zumindest in einem Abschnitt (2') aus einem Metallschaum oder aus einem mit Metallschaum ausgefüllten Hohlkörper. Bei Metallschäumen bilden Material und Struktur eine Einheit. Sie vereinen bei geringem Gewicht hohe mechanische Festigkeit. Die hohe Stabilität und extreme Leichtigkeit ergibt sich, indem das dreidimensional vernetzte Gefüge wie ein Ganzes reagiert. Die Belastung wird wie bei den Speichen eines Fahrrades über eine große Fläche verteilt. Der Abschnitt (2') der Tragstruktur (1) aus dem Metallschaum oder aus dem mit Metallschaum ausgefüllten Hohlkörper ist somit bei gleicher Steifigkeit deutlich leichter als ein konventioneller Abschnitt einer Tragstruktur.

Description

Die Erfindung betrifft eine Tragstruktur einer Instrumententafel eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE 100 26 981 A1 ist eine Tragstruktur einer Instrumententafel eines Kraftfahrzeugs bekannt, die aus einem hohlen Leichtmetall-Gußkörper besteht.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Tragstruktur einer Instrumententafel eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, das eine hohe Steifigkeit bei einem geringen Gewicht und bei wenig benötigtem Bauraum aufweist.
Diese Aufgabe wird mit einer Tragstruktur einer Instrumententafel eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß besteht die Tragstruktur zumindest in einem Abschnitt aus einem Metallschaum oder aus einem mit Metallschaum ausgefüllten Hohlkörper. Der Abschnitt kann beispielsweise ein Tragrohr, ein Teil eines Tragrohrs, ein Halter zur Anbindung einer Lenksäule oder eine Abstützung der Tragstruktur an einer Stirnwand oder an einer Bodenbaugruppe sein. Metallschäume sind vom Konstruktionsprinzip natürlichem Knochengewebe nachempfunden. Material und Struktur bilden eine Einheit. Sie vereinen bei geringem Gewicht hohe mechanische Festigkeit. Die Dichte von Metallschaum liegt bei ca. 10% des Ausgangsmaterials. Die hohe Stabilität und extreme Leichtigkeit ergibt sich, indem das dreidimensional vernetzte Gefüge wie ein Ganzes reagiert. Die Belastung wird wie bei den Speichen eines Fahrra des über eine große Fläche verteilt. Der Abschnitt der Tragstruktur aus dem Metallschaum oder aus dem mit Metallschaum ausgefüllten Hohlkörper ist somit bei gleicher Steifigkeit deutlich leichter als ein konventioneller Abschnitt einer Tragstruktur. Die hohe Steifigkeit wird dabei erzielt, ohne dass die Querschnitte der Tragstruktur besonders groß gewählt wären. Im Gegenteil lassen sich durch den Einsatz von Metallschäumen bei vergleichbaren Steifigkeiten besonders kleine Querschnitte realisieren, sodass der benötigte Bauraum gering ist.
Derartige Metallschäume werden meist in einem modifizierten Feingussverfahren hergestellt. Dabei entsteht an den Außenflächen des Abschnitts der Tragstruktur eine größtenteils geschlossene Oberfläche. Allerdings bildet diese Oberfläche nur eine Art Haut, die keine hohen Beanspruchungen aufnehmen kann, wie sie beispielsweise an Krafteinleitungsstellen entstehen können. Wenn dagegen der Abschnitt der Tragstruktur aus einem Hohlkörper, wie beispielsweise aus einem Rohr, besteht, der mit dem Metallschaum gefüllt ist, können auch lokal hohe Beanspruchungen in den Abschnitt eingeleitet werden. Das Gewicht dieses Abschnitts ist zwar etwas höher, als wenn der Abschnitt nur aus Metallschaum bestehen würde, aber es ist immer noch deutlich geringer, als ein konventioneller Abschnitt beispielsweise aus einem Gussteil.
Bei dem erfindungsgemäßen Abschnitt kann vorteilhafterweise zumindest ein weiteres Bauteil teilweise in den Metallschaum eingegossen werden, sodass dieses kraft- und/oder formschlüssig in dem Metallschaum gehalten ist. Dieses zumindest eine weitere Bauteil kann beispielsweise eine Abstützung der Tragstruktur oder eine Verbindung zu einem anderen Abschnitt der Tragstruktur bilden. Beispielsweise kann die Tragstruktur auf der Fahrerseite des Kraftfahrzeugs aus einem Aluminiumrohr gebildet sein, das mit Metallschaum aus Aluminium ausgeschäumt ist. In den Metallschaum kann ein Träger eingegossen sein, der mit einem Ende aus dem Metallschaum herausragt, sodass über diesen Träger der Abschnitt der Tragstruktur auf der Beifahrerseite angebunden werden kann.
Bevorzugt ist der zumindest eine Abschnitt mit einem anderen Bauteil verschraubt. Auf diese Weise kann der Abschnitt auch mit einem Bauteil oder einer Baugruppe aus Stahl oder sonstigen anderen Werkstoff verbunden sein. Das andere Bauteil kann ebenfalls ein Bestandteil der Tragstruktur sein.
Günstigerweise kann an einen Abschnitt aus einem Metallschaum zumindest eine Lasche und/oder zumindest ein Halter einteilig angeformt sein. Es müssen also keine separaten Laschen und/oder Halter an den Abschnitt angebracht werden. Diese sind einteilig mit dem Abschnitt ausgeführt. Dadurch entstehen für die Laschen und/oder Halter praktisch keine Mehrkosten. Die Laschen oder Halter können zur Aufnahme von Anbauteilen wie Befestigungselemente für eine Lenksäule, Teile von Airbagsystemen, Komponenten von Lüftungs- und/oder Klimatisierungseinrichtungen, oder als Schraubpunkte, zur Befestigung der Instrumententafel, etc. dienen.
Bevorzugt ist der zumindest eine Abschnitt der Tragstruktur ein Tragrohr, das sich zwischen den beiden A-Säulen des Kraftfahrzeugs erstreckt. Dieses Tragrohr bildet die Basis der Tragstruktur, so wird die Instrumententafel über Halter an dem Tragrohr befestigt. Damit sich das Tragrohr nicht unerwünschterweise im mittleren Bereich durchbiegt, weist die Tragstruktur meist mehrere Abstützungen auf, die das Tragrohr gegenüber einer Stirnwand oder einer Bodenbaugruppe des Kraftfahrzeugs abstützen. Günstigerweise besteht zumindest eine dieser Abstützungen aus Metallschaum oder aus einem mit Metallschaum gefüllten Hohlkörper, um das Gewicht der Tragstruktur zu reduzieren.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, anhand dessen die Erfindung im Folgenden näher beschrieben wird. Die einzige Figur zeigt in schematischer Darstellungsweise eine perspektivische Ansicht einer Tragstruktur einer Instrumententafel eines Kraftfahrzeugs.
In der Figur ist eine Tragstruktur 1 einer Instrumententafel eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Die Tragstruktur 1 erstreckt sich in Fahrzeugquerrichtung über die gesamte Breite des Kraftfahrzeugs zwischen den A-Säulen der Karosserie des Kraftfahrzeugs. Sie besteht aus einem Tragrohr 2, mehreren Abstützungen 3 und 4, seitlichen Befestigungselementen 5 und mehreren Haltern 6 und 7. Die am linken und am rechten Ende des Tragrohrs 2 angebrachten Befestigungselemente 5 dienen zur Befestigung der Tragstruktur 1 an den A-Säulen der Karosserie. Auf der Fahrerseite F weist die Tragstruktur 1 zwei Halter 6 zur Anbindung der Lenksäule auf, durch die hohe Kräfte in die Tragstruktur 1 eingeleitet werden können. Um eine starke Durch biegung des Tragrohrs 2 aufgrund dieser Kräfte zu vermeiden, weist die Tragstruktur 1 im Bereich der Halter 6 zur Anbindung der Lenksäule eine Abstützung 3 zur Stirnwand der Karosserie des Kraftfahrzeugs auf. Zusätzlich sind noch zwei weitere Abstützungen 4 zur Bodenbaugruppe der Karosserie im Bereich des Kardantunnels vorgesehen, die ebenfalls in das Tragrohr 2 eingeleitete Kräfte in die Karosserie ableiten können. Auf der dem Fahrzeugsinnenraum zugewandten Seite der Tragstruktur 1 weist diese zudem vier Halter 7 zur Aufnahme einer Instrumententafel auf.
Aufgrund der Lenksäulenanbindung sind die auf das Tragrohr 2 wirkenden Kräfte auf der Fahrerseite F deutlich höher als auf Beifahrerseite B. Entsprechend muss das Tragrohr 2 auf der Fahrerseite F eine höhere Steifigkeit aufweisen als auf der Beifahrerseite B. Daher besteht das Tragrohr 2 aus einem ersten Abschnitt 2' auf der Fahrerseite F und einem zweiten Abschnitt 2'' auf der Beifahrerseite. Der erste Abschnitt 2' besteht aus einem stranggepressten Rohr aus Aluminium, das mit einem Aluminiumschaum ausgefüllt ist. Der Aluminiumschaum erhöht die Steifigkeit des Rohres erheblich, während die damit verbundene Gewichtserhöhung nur geringfügig ist. Der zweite Abschnitt 2'' besteht ebenfalls aus einem Rohr aus Aluminium, das aber nicht gefüllt ist. Um die beiden Abschnitte 2' und 2'' miteinander verbinden zu können, ist in den Metallschaum im ersten Abschnitt 2' ein Verbindungselement kraft- und formschlüssig eingeschäumt worden, das axial aus dem ersten Abschnitt 2' herausragt. Dieses Verbindungselement ragt axial in den zweiten Abschnitt 2'' hinein und ist mit diesem verbunden.
Auf diese Weise weist die Tragstruktur 1 auf der Fahrerseite F die erforderliche hohe Steifigkeit auf, wobei das damit verbundene Gewicht für die Steifigkeit aufgrund des Metallschaums gering ist. Auf der Beifahrerseite B dagegen ist die Tragstruktur 1 bewusst weniger steif und damit leichter ausgelegt. Insgesamt weist die Tragstruktur 1 so überall die erforderliche Steifigkeit auf und ist besonders leicht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10026981 A1 [0002]

Claims

Tragstruktur (1) einer Instrumententafel eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragstruktur (1) zumindest in einem Abschnitt (2') aus einem Metallschaum oder aus einem mit Metallschaum ausgefüllten Hohlkörper besteht.
Tragstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Abschnitt (2') der Tragstruktur ein Tragrohr (2) oder ein Teil eines Tragrohrs (2) ist, das sich zwischen den beiden A-Säulen des Kraftfahrzeugs erstreckt.
Tragstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Abschnitt der Tragstruktur (1) eine Abstützung (3, 4) ist, die ein Tragrohr (2) der Tragstruktur (1) gegenüber einer Stirnwand oder einer Bodenbaugruppe des Kraftfahrzeugs abstützt.
Tragstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Abschnitt in einem Feingussverfahren hergestellt wurde.
Tragstruktur nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in den zumindest einen Abschnitt (2') ein weiteres Bauteil zumindest teilweise eingegossen ist.
Tragstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Abschnitt (2') mit einem weiteren Bauteil verschraubt ist.
Tragstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den zumindest einen Abschnitt zumindest eine Lasche und/oder zumindest ein Halter einteilig angeformt ist.
Tragstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallschaum ein Aluminiumschaum ist.
Tragstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Abschnitt (2') aus einem mit Metallschaum gefüllten Rohr besteht.
Tragstruktur nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr aus Aluminium besteht.