DE102008052007A1

DE102008052007A1 - Cockpitquerträger für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102008052007A1
Application number: DE102008052007A
Authority: DE
Inventors: Dieter Jungert; Joachim Müller
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2008-10-10
Filing date: 2008-10-10
Publication date: 2010-04-15
Also published as: US8182026B2; US20100090498A1

Abstract

Ein Cockpitquerträger (1, 1', 1") für ein Kraftfahrzeug, mit einem Grundträger (2) und zumindest einer Befestigungskonsole (3) zur Anbindung des Cockpitquerträgers an die Fahrzeugkarosserie (4), ist dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper als Leichtmetall-Gussstruktur ausgeführt ist und zwischen Grundträger und Befestigungskonsole ein Justierelement (18, 19, 20, 21, 22, 23) vorgesehen ist, zur zumindest anteiligen Aufnahme der im Crashfall des Kraftfahrzeuges auf den Cockpitquerträger ausgeübten Kraft.

Description

Die Erfindung betrifft einen Cockpitquerträger für ein Kraftfahrzeug.
Ein derartiger Cockpitquerträger ist aus der gattungsgemäßen DE 199 26 636 A1 der Anmelderin bekannt. Dieser Cockpitquerträger weist einen rohrartigen Grundträger auf, auf den zwei seitliche Befestigungskonsolen aufschiebbar und festlegbar vorgesehen sind, die den Grundträger bereichsweise nahezu vollständig umschließen und die über eine jeweilige Befestigungsplatte an die Karosserie des Kraftfahrzeuges anbindbar sind.
Ein weiterer Cockpitquerträger ist aus der älteren, nicht vorveröffentlichten DE 10 2008 006 608 der Anmelderin bekannt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den gattungsgemäßen Cockpitquerträger zu verbessern.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der nebengeordneten Ansprüche 1 und 2. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, das sich bei einem herkömmlichen Cockpitquerträger mit einem Grundträger aus Stahl, durch die plastische Verformbarkeit und/oder die hohe Steifigkeit des Stahls, gute Eigenschaften des Grundträgers bzw. des Cockpitquerträgers im Crashfall des Kraftfahrzeuges ergeben. Die im Crashfall auf den Cockpitquerträger ausgeübte Kraft wird nämlich durch eine plastische Verformung des Grundträgers abgebaut bzw. durch dessen Steifigkeit abgefangen und somit die Fahrzeuginsassen zuverlässig geschützt. Nachteilig bei einem derartigen Grundträger aus Stahl ist jedoch, dass dieser relativ schwer ist. Aus Gewichtsgründen ist deshalb die Verwendung eines Grundträgers aus Leichtmetall, beispielsweise aus Aluminium oder Magnesium, zu bevorzugen. Insbesondere eine Leichtmetall-Gussstruktur ermöglicht einen flexibel auslegbaren und dabei sehr leichten Grundträger. Da Leichtmetall jedoch gegenüber Stahl ein spröderer Stoff mit niedrigem Elastizitätsmodul ist, würde ein derartiger Cockpitquerträger mit einem Grundträger als Leichtmetall-Gussstruktur im Crashfall relativ schnell brechen oder ausknicken. Ein derartiger, unkontrollierter Sprödbruch bzw. Ausknicken im Crashfall sind jedoch unerwünscht.
Deshalb ist erfindungsgemäß bei einer Ausführung des Grundträgers als Leichtmetall-Gussstruktur vorgesehen, die im Crashfall des Kraftfahrzeuges auftretenden Kräfte zumindest teilweise „abzufangen”, insbesondere beim Seitencrash im Bereich einer linken bzw. rechten Befestigungskonsole. Hierzu ist ein beim Crashfall im Kraftpfad vor dem Grundträger liegendes Justierelement vorgesehen. Als Justierelement soll dabei ein Bauteil bezeichnet werden, welches einen nicht unerheblichen Teil der im Crashfall des Kraftfahrzeuges ausgeübten Kraft durch Energieaufnahme mittels einer elastischen, plastischen und/oder kollabierende Verformung abbaut. Durch die Anordnung dieses Justierelementes im Kraftpfad vor dem Grundträger wird im Crashfall vermittels der Befestigungskonsole zuerst das Justierelement mit den auftretenden Kräften beaufschlagt. Es wird also im Crashfall zuverlässig eine definierte Kraft abgebaut und somit die Leichtmetall-Gussstruktur sicher vor Sprödbruch bzw. Ausknicken geschützt. Damit ergibt sich ein Cockpitquerträger, der besonders leicht ist und zugleich im Crashfall den Schutz der Fahrzeuginsassen zuverlässig sicherstellt. Natürlich kann ein derartiges Justierelement zusätzlich oder alternativ auch in Längsrichtung des Kraftfahrzeuges vor dem Grundträger angeordnet sein, um die beim Frontalcrash im Bereich einer vorderen Befestigungskonsole auftretenden Kräfte zumindest teilweise abzufangen.
Bei einer ersten, erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass der Grundträger als Leichtmetall-Gussstruktur ausgeführt ist und dass zwischen Grundträger und Befestigungskonsole ein Justierelement vorgesehen ist, zur zumindest anteiligen Aufnahme der im Crashfall des Kraftfahrzeuges auf den Cockpitquerträger ausgeübten Kraft. Insbesondere ist die Anbindung des Grundträgers an die linke bzw. rechte Karosserieseite des Kraftfahrzeuges vermittels der linken bzw. rechten Befestigungskonsole über wenigstens ein Justierelement an seiner linken bzw. rechten Seite vorgesehen.
Bei einer zweiten, erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass der Grundträger als Leichtmetall-Gussstruktur ausgeführt ist und dass die Befestigungskonsole integral als Justierelement ausgebildet ist, zur zumindest anteiligen Aufnahme der im Crashfall des Kraftfahrzeuges auf den Cockpitquerträger ausgeübten Kraft. Insbesondere ist die zur Anbindung des Grundträgers an die linke bzw. rechte Karosserieseite des Kraftfahrzeuges vorgesehene linke bzw. rechte Befestigungskonsole zugleich als Justierelement ausgeführt.
Besonders vorteilhaft ist es, das Justierelement derart auszulegen, dass es im Crashfall nur anteilig auf den Cockpitquerträger ausgeübte Kräfte aufnimmt. Beispielsweise kann es gerade diejenige auf den Cockpitquerträger ausgeübte Kraft aufnehmen, die der Grundträger nicht mehr aufnehmen kann, ohne zu brechen bzw. auszuknicken. Anders ausgedrückt erfolgt eine modulare Aufteilung der im Crashfall auftretenden Kräfte zwischen dem Grundträger, der beispielsweise bis an seine Bruchgrenze belastet wird, und dem in Kraftrichtung davor liegenden Justierelement, welches die restlichen Kräfte aufnimmt. Dies ermöglicht eine bedarfsgerechte Dimensionierung des Justierelementes, indem die (geringe) Verformbarkeit des als Leichtmetall-Gussstruktur ausgeführten Grundträgers berücksichtigt wird.
Ein schwingungsoptimierter Cockpitquerträger ergibt sich dann, wenn eine seitliche Befestigungskonsole in einem unteren Bereich einer A-Säule des Kraftfahrzeuges, beispielsweise in der Nähe des Fahrzeugbodens, an die Fahrzeugkarosserie angebunden ist. Denn in diesem Bereich weisen insbesondere Torsionsschwingungen nur eine relativ geringe Amplitude auf, womit die Übertragung solcher Torsionsschwingungen auf den Cockpitquerträger signifikant reduziert werden kann.
Ein besonders kompakter Cockpitquerträger ergibt sich dann, wenn das Justierelement zumindest teilweise vom Grundträger mit umfasst ist. Beispielsweise kann eine entsprechende Öffnung im Grundträger zur Aufnahme des Justierelementes vorgesehen werden, was aufgrund der Ausprägung des Grundträgers als Leichtmetall-Gussstruktur einfach darstellbar ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Justierelement ein Federelement, das im Crashfall von der auf den Cockpitquerträger ausgeübten Kraft elastisch verformt wird. Damit wird im Crashfall zuverlässig ein definierter Anteil der auftretenden Kraft abgebaut.
In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Justierelement ein Deformationselement, das im Crashfall von der auf den Cockpitquerträger ausgeübten Kraft plastisch bzw. kollabierend verformt wird. Ein derartiges Deformationselement, beispielsweise eine wabenförmige Struktur und/oder ein Aluminium-Strangpressprofil, ermöglicht ebenfalls einen zuverlässigen Abbau der im Crashfall ausgeübten Kraft.
Natürlich sind auf beliebige Kombinationen hiervon möglich. Beispielsweise kann ein rechtes bzw. linkes Justierelement unterschiedlich ausgebildet sein, oder es können mehrere Justierelemente bzw. Kombinationen von Justierelementen mit elastischer, plastischer und/oder kollabierender Verformung vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich ist die seitliche Befestigungskonsole in das Justierelement integrierbar, beispielsweise wenn die Befestigungskonsole nach Art einer Kolben-Zylinder-Anordnung über das Justierelement mit dem Grundträger verbunden ist, indem der Kolben bzw. der Zylinder als Befestigungskonsole ausgebildet ist.
Die Erfindung wird nun anhand einer Zeichnung näher dargestellt. Dabei zeigen 1, 2 und 3 beispielhaft jeweils einen seitlichen Abschnitt von drei verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung.
Entsprechend den 1 bis 3 weist ein Cockpitquerträger 1, 1', 1'' einen sich in Fahrzeugquerrichtung im Wesentlichem über die Fahrzeugbreite erstreckenden Grundträger 2 sowie jeweils eine linke und rechte, seitliche Befestigungskonsole 3 auf, von denen in diesen drei Ausführungsbeispielen jeweils nur eine linke visualisiert ist. Die seitliche Befestigungskonsole 3 ist zur Anbindung des Cockpitquerträgers 1, 1', 1'' an eine Fahrzeugkarosserie im unteren Bereich der A-Säule 4, vorgesehen. Die seitliche Befestigungskonsole 3 ist beispielsweise als Strangpressprofil aus Leichtmetall, insbesondere Aluminium, ausgebildet. Alternativ ist die seitliche Befestigungskonsole 3 als Blattfeder ausgestaltet, die in der Fahrzeugquerrichtung federelastisch nachgiebig ist. Damit stellt die seitliche Befestigungskonsole 3 bereits ein erstes Justierelement dar, das eine plastische/kollabierende bzw. eine elastische Verformung, zur zumindest anteiligen Aufnahme der im Fall eines Seitencrashs des Kraftfahrzeuges auf den Cockpitquerträger ausgeübten Kraft, bereitstellt.
Gemäß 1 ist der Grundträger 2 über eine Federeinrichtung 18, als zweites Justierelement, im unteren Bereich einer A-Säule 4 angebracht. Diese Federeinrichtung 18 ist in Fahrzeugquerrichtung, d. h. in Richtung der im Crashfall ausgeübten Kräfte, federelastisch nachgiebig. Bei entsprechender Auslegung der Federeinrichtung 18 ermöglicht dies einen zuverlässigen Abbau der im Fall eines Seitencrashes auf den Cockpitquerträger 1 ausgeübten Kraft. In diesem Ausführungsbeispiel ist diese Federeinrichtung 18 mit der als Blattfeder ausgestalteten Befestigungskonsole 3 gekoppelt. Dies ist jedoch lediglich exemplarisch zu verstehen und stellt keine Einschränkung dar. Die Federeinrichtung ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel nach Art einer Kolben-Zylinder-Anordnung ausgestaltet und weist dementsprechend einen Kolben 19 auf, der in einem Zylinder 20 in der Fahrzeugquerrichtung hubverstellbar gelagert ist.
Dabei ist eine Rückstellfeder 21 vorgesehen, gegen die der Kolben 19 in den Zylinder 20 einfährt. Der Kolben 19 kann bei der hier gezeigten Ausführungsform an der A-Säule 4 oder an der seitlichen Befestigungskonsole 3 angeordnet sein bzw. selbst die seitliche Befestigungskonsole 3 bilden, während der Zylinder 20 am Grundträger 2 ausgebildet ist. Natürlich ist jeweils auch eine umgekehrte Anordnung realisierbar.
Gemäß 2 ist nach einem weiteren Ausführungsbeispiel vorgesehen, das die Federanordnung durch ein Deformationselement 22 als zweites Justierelement ersetzt ist, welches sich an Vorsprüngen 22a, 22b abstützt. Bei dieser Anordnung ist ebenfalls eine Kolben-Zylinder-Einheit mit einem Kolben 19 und einem Zylinder 20 vorgesehen, um durch das Deformationselement 22 im Crashfall die eingeleitete Kraft durch kollabierende Verformung zumindest anteilig abzubauen.
Eine weitere, beispielhafte Ausführung gemäß 3 sieht als zweites Justierelement mehrere Nasenstrukturen 23, 23a, 23b, ... vor, welche innerhalb des Grundträgers 2 hintereinander liegend angeordnet sind. Wiederum wird die im Crashfall ausgeübte Kraft zumindest anteilig über die seitliche Befestigungskonsole 3 und den Kolben 19 in den Zylinder 20 und auf die in Kraftrichtung liegende erste Nasenstruktur 23 übertragen. Durch Zerstören bzw. Abbrechen der ersten Nasenstruktur 23 wird ein erster Anteil der im Crashfall eingeleiteten Kraft abgebaut und der Kolben 19 bewegt sich in Richtung der zweiten Nasenstruktur 23a weiter. Durch entsprechende Dimensionierung von Größe und Anzahl der Nasenstrukturen ergibt sich ein sicherer Abbau der im Crashfall eingeleiteten Kraft, ohne dass es zu einem Bruch des Grundträgers 2 kommt. Hierbei können die Nasenstrukturen insbesondere auch integral mit dem Grundträger 2 ausgeformt sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 19926636 A1 [0002]
- DE 102008006608 [0003]

Claims

Cockpitquerträger (1, 1', 1'') für ein Kraftfahrzeug, mit einem Grundträger (2) und zumindest einer Befestigungskonsole (3) zur Anbindung des Cockpitquerträgers an die Fahrzeugkarosserie (4), dadurch gekennzeichnet, dass der Grundträger als Leichtmetall-Gussstruktur ausgeführt ist und zwischen Grundträger und Befestigungskonsole ein Justierelement (18, 19, 20, 21, 22, 23) vorgesehen ist, zur zumindest anteiligen Aufnahme der im Crashfall des Kraftfahrzeuges auf den Cockpitquerträger ausgeübten Kraft.
Cockpitquerträger (1, 1', 1'') für ein Kraftfahrzeug, mit einem Grundträger (2) und zumindest einer Befestigungskonsole (3) zur Anbindung des Cockpitquerträgers an die Fahrzeugkarosserie (4), dadurch gekennzeichnet, dass der Grundträger als Leichtmetall-Gussstruktur ausgeführt ist und die Befestigungskonsole integral als Justierelement ausgebildet ist, zur zumindest anteiligen Aufnahme der im Crashfall des Kraftfahrzeuges auf den Cockpitquerträger ausgeübten Kraft.
Cockpitquerträger nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Cockpitquerträger vermittels einer seitlichen Befestigungskonsole in einem unteren Bereich einer A-Säule des Kraftfahrzeuges an die Fahrzeugkarosserie angebunden ist.
Cockpitquerträger nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, wobei die Befestigungskonsole nach Art einer Kolben-Zylinder-Anordnung mit dem Grundträger verbunden ist.
Cockpitquerträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Justierelement ein Federelement (18) umfasst, welches im Crashfall von der auf den Cockpitquerträger ausgeübten Kraft elastisch verformt wird.
Cockpitquerträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Justierelement ein Deformationselement (22, 23, 23a, 23b) umfasst, welches im Crashfall von der auf den Cockpitquerträger ausgeübten Kraft plastisch bzw. kollabierend verformt wird.
Cockpitquerträger nach Anspruch 6, wobei das Deformationselement als Aluminium-Strangpressprofil vorgesehen ist.
Cockpitquerträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Grundträger sich im Wesentlichem über die Fahrzeugbreite erstreckt und zwei seitliche Befestigungskonsolen, zur Anbindung des Cockpitquerträgers an die Fahrzeugkarosserie, vorgesehen sind.