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Die
Erfindung betrifft einen Querträger
oder ein Strukturbauteil für
ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Aus
der
DE 102 21 654
A1 ist ein Querträger für ein Kraftfahrzeug
bekannt, der aus einer oberen Halbschale und einer unteren Halbschale
besteht, die an ihren einander zugewandten Enden Laschen aufweisen,
die durch einen Klebstoff miteinander verklebt sind. Zur Befestigung
von Elementen, wie beispielsweise der Lenksäule, ist am Querträger ein
Halter mittels mehrerer Schrauben befestigt. Die Schrauben sind
nach dem Verschrauben verklebt.
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Am
Querträger
kann eine als Rohr ausgebildete Verstärkung angebracht sein, wobei
das Rohr an seinen Enden zwecks Vereinfachung der Anbringung am
Querträger
in seinem Querschnitt verändert sein
kann.
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Ferner
sind Querträger
oder andere Strukturbauteile bekannt, an denen Halter angeschweißt oder
auf sonstige Weise angebracht sind. In Folge der Materialverdoppelung
wird das Gewicht erhöht und
der zusätzliche
Arbeitsgang führt
zu einer Erhöhung
der Herstellungskosten.
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Derartige
Querträger
lassen jedoch noch Wünsche
offen.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Querträger zur
Verfügung
zu stellen.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch einen Querträger
oder ein Strukturbauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte
Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Der Einfachheit halber
wird hierauf im Folgenden lediglich als auf einen Querträger Bezug
genommen, jedoch kann ein entsprechend ausgebildetes Element auch
an anderen Stellen als sonstiges Strukturbauteil verwendet werden.
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Erfindungsgemäß ist ein
Querträger
vorgesehen, mit einem sich in seiner Längsrichtung erstreckenden Hohlraum,
der leer oder ganz oder teilweise mit Elementen, wie Versteifungen,
gefüllt
ist, wobei der Querträger
mindestens einen sich zumindest teilweise entlang seiner Längserstreckung
erstreckenden, einstückig
mit dem Material des Querträgers ausgebildeten
und sich nach außen
erstreckenden Bereich aufweist, wobei der sich nach außen erstreckende
Bereich einen zweiten, sich in Längserstreckung
des Querträgers
erstreckenden Hohlraum aufweist. Dieser zweite Hohlraum ist insbesondere
mit einem deutlich kleineren Querschnitt ausgebildet.
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Bevorzugt
sind mindestens zwei, insbesondere genau zwei, sich nach außen erstreckende
Bereiche vorgesehen, die bevorzugt an gegenüberliegenden Seiten des ersten
Hohlraums angeordnet sind.
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Der
Querträger
ist vorzugsweise im Bereich seines ersten Hohlraums hohlzylindrisch,
U-förmig oder
polygonal, insbesondere rechteckförmig, ausgebildet. Beliebige
andere Ausgestaltungen sind möglich.
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Bevorzugt
ist der Querträger
im Bereich seines zweiten Hohlraums im Wesentlichen hohlzylindrisch
oder rechteckförmig
ausgebildet, so dass gute An bringungsmöglichkeiten für Anbauten
oder zur Befestigung des Querträgers
seinerseits vorgesehen sind. Ferner wirkt der zweite Hohlraum zusätzlich versteifend,
so dass der Querträger
leichter ausgebildet sein kann.
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Der
zweite Hohlraum weist vorzugsweise mindestens eine seitliche Öffnung zur
Anbringung von Anbauten auf. Diese kann bevorzugt als Bohrung oder
Gewindebohrung ausgebildet sein, welche zur Aufnahme einer Schraube
geeignet ist, oder als Öffnung
für eine
Clipsverbindung, ein Einhängen
oder eine sonstige Spreizverbindung. Dies ermöglicht eine einfache Anbringung
von Anbauten, so dass die Herstellungskosten gesenkt werden können.
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Der
Querträger
besteht insbesondere aus einem Strangpress- oder Walzprofil, vorzugsweise
aus einem Aluminium-, Magnesium- oder Stahlprofil. Stahlprofile
werden vorzugsweise gewalzt, rollgeformt oder aus mehreren Einzelteilen
verbunden. Im Idealfall ist lediglich ein Ablängen des Querträgers und
das Vorsehen von Öffnungen
erforderlich, so dass er sehr kostengünstig hergestellt werden kann.
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Zur
Erhöhung
der Anbindungssteifigkeit des Querträgers sind seine Enden bevorzugt
verstärkt ausgebildet.
Hierfür
sind vorzugsweise Strangpressprofil-Abschnitte in den zweiten Hohlraum eingeführt und
hierin befestigt. Das verstärkende
Element kann eine beliebige Form aufweisen, jedoch entsprechen bevorzugt
die Außenabmessungen
des verstärkenden
Elements, zumindest in so weit es in den zweiten Hohlraum eingeführt wird,
den Innenabmessungen des zweiten Hohlraums. Sind zwei oder mehr zweite
Hohlräume
vorgesehen, so kann auch ein einziges verstärkendes Element vorgesehen
sein, das mit entsprechend ausgebildeten Armen versehen ist, die
in die einzelnen Hohlräume
ragen.
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Der
Querträger
weist vorzugsweise mindestens einen Hohlraum zum Durchführen eines
Mediums auf, insbesondere von dem Fahrzeuginnenraum zu zuführender
Luft. Ferner kann der Hohlraum auch als Kabelkanal verwendet werden.
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Der
Querträger
kann versteifende Elemente aufweisen, insbesondere in Längsrichtung
verlaufende, sich in radialer Richtung erstreckende Rippen. Diese
sind bevorzugt Teil des Profils des Querträgers, müssen also nicht nachträglich an
demselben angebracht werden. Auch können diese versteifenden Elemente
bereichsweise versetzt zueinander ausgebildet sein. Als Formen kommen
insbesondere Rippen, L-, C-, T-Profile, Schraubkanal-Profile, schwalbenschwanzartige
Profile oder Profile mit einem durchgehenden Hohlraum, insbesondere
mit kreis- oder rechteckförmigem
Querschnitt, in Frage, wobei mehrere der genannten Profile nebeneinander angeordnet
sein können.
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Zur
Erhöhung
der Steifigkeit kann der Querträger
versteifende Elemente aufweisen, wobei es sich beispielsweise um
eine Kunststoffstruktur, vorzugsweise mit kreuzförmig verlaufenden Rippen oder einer
wabenartigen Struktur, handelt. Diese kann relativ einfach, insbesondere
außen
und/oder in den Endbereichen, angespritzt werden und erhöht die Steifigkeit
deutlich bei relativ geringem Gewicht. Trotz der versteifenden Elemente
können
im Innenraum des Querträgers
Kanäle
für ein
durchzuführendes
Medium vorgesehen sein.
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Der
oder die zweiten sich in Längsrichtung erstreckenden
Hohlräume
des Querträgers
können bereichsweise
entfernt sein, insbesondere um Bauraum einzusparen.
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Ferner
sind die zweiten sich in Längsrichtung erstreckenden
Hohlräume
des Querträgers
bevorzugt geschlossen, jedoch können
sie auch durchgehen oder bereichsweise offen ausgebildet sein.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von mehreren Ausführungsbeispielen,
teilweise mit Varianten, unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen
erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
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1 einen
Schnitt durch einen Querträger gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
ohne Anbauten,
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2 eine
perspektivische Ansicht des Querträgers von 1 ohne
Anbauten,
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3 eine
erste Variante des ersten Ausführungsbeispiels,
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4 eine
zweite Variante des ersten Ausführungsbeispiels,
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5 eine
perspektivische Ansicht eines Querträgers gemäß einer dritten Variante des
ersten Ausführungsbeispiels,
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6 eine
andere perspektivische Ansicht eines Querträgers gemäß der dritten Variante des ersten
Ausführungsbeispiels,
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7 einen
Schnitt durch einen Querträger gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
ohne Anbauten,
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8 eine
perspektivische Ansicht des Querträgers von 7,
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9 eine
andere perspektivische Ansicht des Querträgers von 7,
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10 bis 13 verschiedene
Möglichkeiten
zur Anbringung von Anbauten,
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14 bis 21 verschiedene
Querträger ohne
Anbauten,
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22 einen
schematisch dargestellten Querträger
mit einem damit verbundenen Element gemäß einem ersten Anwendungsfall,
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23 eine
Detailansicht des oberen Bereichs von 22,
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24 einen
weiteren schematisch dargestellten Querträger mit einem damit verbundenen Element
gemäß einem
zweiten Anwendungsfall,
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25 eine
Detailansicht des oberen Bereichs von 24.
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Eine
Querträger 1 eines
Kraftfahrzeugs mit integrierter Luftführung wird gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
durch ein Strangpressprofil gebildet, das mittels Strangpressen
und nachfolgendem Bearbeiten, wobei unter anderem die Enden umgeformt
werden, hergestellt ist. Vorliegend handelt es sich um eine Aluminium-Profil,
jedoch sind auch andere Materialien, insbesondere Magnesium oder Stahl,
möglich.
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Das
Profil weist einen zentralen, ersten Hohlraum 2 sowie,
getrennt von diesem ausgebildet, zwei an den Längsseiten entlang der Längserstreckung des
Querträgers 1 angeordnete,
seitliche zweite Hohlräume 3 auf,
die einander diametral gegenüberliegen.
Der erste Hohlraum 2 weist einen kreisförmigen Querschnitt und die
beiden zweiten Hohlräume 3 einen
im Wesentlichen rechteckförmigen
Querschnitt auf.
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In
dem ersten Hohlraum 2 ist gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
die Durchführung
von Luft vorgesehen, so dass der Querträger 1 neben seiner
tragenden Funktion auch einen Teil des Kraftfahrzeug-Belüftungssystems
bildet. Zur Vermeidung von Temperaturänderungen der durchzuführenden Luft ist
im ersten Hohlraum 2 eine Isolation vorgesehen, die jedoch
nicht dargestellt ist. Die Isolation kann beispielsweise mittels
Koextrusion ausgebildet werden. Der Querträger 1 weist quer zu
seiner Längserstreckung
angeordnete Öffnungen 4 zum
Ein- und Ausleiten der Luft auf. Anstelle oder neben Luft können auch
andere Medien durch den Querträger 1 geleitet werden.
Die beiden zweiten Hohlräume 3 dienen
als Elemente für
die Anbindung von Anbauten, worauf an späterer Stelle näher eingegangen
wird.
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Die 3 zeigt
eine Variante des ersten Ausführungsbeispiels
mit etwas größer ausgebildeten
zweiten Hohlräumen 3.
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Die
Enden des Querträgers 1 sind
in Folge des Umformvorgangs verbreitert ausgebildet (nicht dargestellt),
so dass sie als versteifendes Element dienen. Dadurch ergibt sich,
dass das Verhältnis
einer ersten Fläche
und einem ersten Umfang in einem mittleren Querschnitt kleiner als
das Verhältnis
einer zweiten Fläche
und einem zweiten Umfang in den beiden Endbereichen ist. Die verbreiterte
Ausgestaltung der Endbereiche ermöglicht eine momentensteife
Anbindung. Im Idealfall sind jedoch durchgehende Profile vorgesehen
und werden beispielsweise in ihren Endbereichen beschnitten, beispielsweise
mittels Laser- oder Wasserstrahl, Sägen, Fräsen oder Stanzen.
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Eine
zweite Variante des ersten Ausführungsbeispiels
ist in 4 dargestellt. Hierbei ist der erste Hohlraum 2 von
einer sich in Längsrichtung
des Querträgers 1 erstreckenden
Trennwand 5 unterteilt, welche sich in Verlängerung
einer der beiden Seitenwände
der zweiten Hohlräume 3 außermittig
quer durch den ersten Hohlraum 2 erstreckt. Weitere Rippen
können
nach Bedarf angebracht sein. Eine derartige Ausgestaltung ermöglicht beispielsweise
die Durchleitung zweier unterschiedlicher Medien, oder ein Teil
des Hohlraums 2 dient als Kabelkanal und der andere der
Luftdurchleitung. Die Trennwand 5 kann an einer beliebigen
Stelle angeordnet sein und auch einen Verlauf haben, der vom geraden
Verlauf abweicht.
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Gemäß einer
dritten Variante des ersten Ausführungsbeispiels
sind beidseitig der zweiten Hohlräume 3 zwei sich senkrecht
zu den beiden Seitenflächen
derselben erstreckende Flächen 6 vorgesehen,
welche als Anlagefläche
oder Anschlag für am
Querträger 1 angebrachte
Elemente sowie der zusätzlichen
Versteifung des Querträgers 1 dienen. Zwischen
den Flächen 6 können auf
der Außenseite des
Querträgers 1 auch
weitere versteifende Strukturen angebracht sein, beispielsweise
kann eine wabenartige oder mit sich kreuzenden Rippen ausgebildete
Kunststoffstruktur vorgesehen sein.
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Die 7 bis 9 zeigen
ein zweites Ausführungsbeispiel
eines Querträgers 1,
welcher eine eben ausgebildete Längsseite
mit einer zentral angeordneten, etwa rechteckförmigen Öffnung 4 für die Lufteinleitung
aufweist. Im mittleren Bereich des Querträgers 1 ist ein erster,
großer
Hohlraum 2 mit einem U-förmigen Querschnitt ausgebildet.
Benachbart hierzu sind auf beiden äußeren Schenkelseiten im Bereich
der äußeren Enden
jeweils kleine zweite Hohlräume 3 mit
rechteckförmigem
Querschnitt ausgebildet. Im Bereich des ersten Hohlraums 2 sind
vier Öffnungen 4 mit
etwa kreisförmiger
Gestalt zur Luftausleitung vorgesehen (nicht dargestellt).
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Im
Folgenden wird auf verschiedene Möglichkeiten der Anbindung von
Anbauten oder der Anbringung des Querträger 1 an der A-Säule näher eingegangen.
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Gemäß einer
ersten Ausführungsform,
die nicht in der Zeichnung dargestellt ist, weisen die äußeren Hohlräume, auf
die im Folgenden teilweise auch als äußere Profile Bezug genommen
wird, einen kreisförmigen
Querschnitt auf, so dass eine axiale Befestigung des Querträgers vereinfacht
wird.
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10 zeigt
eine seitlich offene Variante zur axialen Befestigung.
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11 zeigt
eine Ausführungsform
gemäß der in
Richtung auf den ersten Hohlraum ein Schraubprofil in den zweiten
Hohlräumen
vorgesehen ist, so dass eine seitliche Befestigung des Querträgers oder
eine direkte oder indirekte Befestigung von Anbauten am Querträger ermöglicht wird.
Insbesondere kann das Profil als Schraubkanal-Profil (z.B. DIN 7513)
ausgebildet sein. Das Schraubkanal-Profil kann auch um 90° gedreht
sein gegenüber
der Darstellung von 11. Alternativ können auch
Bohrungen vorgesehen sein, in die Schrauben mit einem selbstschneidenden
Gewinde eingeschraubt werden können.
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Gemäß einer
in 12 dargestellten Ausführungsform ist ein in Längsrichtung
verlaufender Schlitz vorgesehen, in welchen beispielsweise Elemente
eingehängt,
eingeclipst oder auf sonstige Weise befestigt werden können.
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13 zeigt
eine Ausführungsform
gemäß der eine
Schwalbenschwanznut in Längsrichtung
des Querträgers
an einer Seite eines äußeren Profils
vorgesehen ist. In diese Nut kann ein Element seitlich eingeführt und
beispielsweise mittels Umformen oder Festklemmen durch sich spreizende
Schenkel nach dem Positionieren befestigt werden.
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Beliebige
andere Ausgestaltungen der äußeren Profile
sind möglich,
die eine gute Anbindung für Anbauten
o.ä. zur
Verfügung
stellen. So können
auch für
ein Kalt-Press-Schweißen,
Kaltformen, Prägen, Einstecken,
Einrenken, Eindrehen, Einclipsen geeignete Ausgestaltung vorgesehen
sein. Die äußeren Profile
können
dabei auch bereichsweise geöffnet sein.
Beispielsweise kann in eine in einem der äußeren Profile vorgesehene langlochartige Öffnung ein Befestigungselement
eines Airbags eingehängt
sein. Ferner können
die äußeren Profile über den
gesamten Querträger
vorgesehen oder aber in gewissen Bereichen desselben entfernt sein.
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Ebenfalls
können
zusätzliche
Verstärkungselemente
am Querträger
vorgesehen sein, die beispielsweise mittels Prägen, Hämmern, Innenhochdruckumformen,
Außenhochdruckumformen, Schweißen, Löten, Eingießen, Kleben,
Clinchen, Magnet-Umformen am Querträger angebracht oder hieran
vorgesehen werden können.
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Die
Endbereiche des Querträgers
können verstärkt sein,
insbesondere durch hierin angeordnete, insbesondere eingesteckte
U- oder andere Strangpressprofile. Eine Verstärkung ist ebenfalls durch ein
Umformen der Endbereiche möglich.
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In
den 14 bis 21 sind
verschiedene Profile von verstärkenden,
sich in Längsrichtung
des nur angedeuteten Querträgers
erstreckenden und zumindest teilweise und/oder bereichsweise als
Anbindungsbereich zur Anbringung von Elementen am Querträger dienenden
Bereichen beispielhaft dargestellt, wobei 14 ein
offenes Einschraub-Profil, 15 zwei
mit ihren Schenkeln zueinander zeigende L-Profile, 16 ein
Schwalbenschwanz-Profil, 17 ein
Profil mit durchgehender kreisförmiger Öffnung, 18 ein
Profil mit durchgehender quadratischer Öffnung, 19 ein
einzelnes L-Profil, 20 zwei
mit ihren Schenkeln zu entgegengesetzten Seiten zeigende L-Profile
und 21 ein T-Profil zeigt.
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22 und 23 zeigen
einen ersten Anwendungsfall, gemäß dem an
einem nur schematisch dargestellten Querträger 1 mit Hilfe einer Schraube
ein ebenfalls schematisch dargestelltes Element 10 angebracht
ist, wobei der Querträger 1 einen
ersten Anbindungsbereich 11 und einen zweiten Anbindungsbereich 12 aufweist.
Der erste Anbindungsbereich 11 ist als Hohlprofil mit rechteckförmiger durchgehender Öffnung ausgebildet,
wobei auf der dem Querträger 1 gegenüberliegenden
Seite zumindest bereichsweise ein Schlitz vorgesehen ist, durch
den ein Teilbereich des Elements 10 ragt. Der Teil ist
mit Hilfe einer Schraube 13 befestigt, die durch eine Öffnung auf
einer Seite des Hohlprofils und durch eine Öffnung im Teilbereich des Elements 10 gesteckt
und in eine Gewindebohrung auf der anderen Seite des Hohlprofils
eingeschraubt ist (siehe 23). Andere
Befestigungsmöglichkeiten,
beispielsweise mit einer Schraube und Mutter, sind möglich. Das
Element 10 ist mit einem anderen Teilbereich in einer nutartigen
Aufnahme, welche den zweiten Anbindungsbereich 12 bildet
und durch ein sich in Längsrichtung
des Querträgers 1 erstreckendes L-Profil
gebildet ist. Auf Grund der zu erwartenden Belastungen des Elements 10 ist
im Bereich des zweiten Anbindungsbereichs 12 keine zusätzliche
Fixierung vorgesehen, eine solche ist aber auf beliebige Weise möglich, beispielsweise
auch mittels einer Klebe- oder
Schweißverbindung.
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Alternativ
zum Vorsehen des L-förmigen
Profils kann auch ein zumindest bereichsweise auf einer Seite offenes
Hohlprofil verwendet werden.
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24 und 25 zeigen
einen zweiten Anwendungsfall, gemäß dem an einem nur schematisch
dargestellten Querträger 1 mit
Hilfe einer Schraube 13 ein ebenfalls schematisch dargestelltes Element 10 angebracht
ist, wobei der Querträger 1 wiederum
einen ersten Anbindungsbereich 11 und einen zweiten Anbindungsbereich 12 aufweist.
Diesmal erfolgt das Einschrauben der Schraube 13 in den ersten
Anbindungsbereich in radialer Richtung bezüglich des Querträgers, wobei
die Schraube 13 fest im entsprechenden von der Seite her
in den ersten Anbindungsbereich 11 eingesteckten Teilbereich
des Elements 10 eingeschraubt ist. Der zweite Anbindungsbereich 12 wird
durch zwei parallel zueinander in Längsrichtung des Querträgers 1 verlaufenden, eine
Nut bildenden Rippen gebildet, in welche der zweite Teilbereich
des Elements 10 eingeschoben ist.
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Alternativ
zum Vorsehen von Rippen kann auch ein zumindest bereichsweise seitlich
offenes Hohlprofil verwendet werden.
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- 1
- Querträger
- 2
- erster
Hohlraum
- 3
- zweiter
Hohlraum
- 4
- Öffnung
- 5
- Trennwand
- 10
- Element
- 11
- erster
Anbindungsbereich
- 12
- zweiter
Anbindungsbereich
- 13
- Schraube
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