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Die Erfindung betrifft ein Cockpit
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Cockpits für Kraftfahrzeuge nach dem heutigen
Stand der Technik weisen einen in 5 dargestellten
Querträger
auf, der aus einem Trägerrohr 41, Instrumententafel-Stützen 43,
Seitenbefestigungen 42, Gebläseaufhängungen 44, einem
Lenksäulenträger 45 und
einer Lagerung eines Airbag-Moduls 46 für den Beifahrer besteht. Bei
dieser Anordnung ist die Instrumententafel der eigentliche Träger der meisten
Funktionselemente (Luftführungen,
Kabel, Schalter, Heizgebläse
und dergleichen) und muß daher
verhältnismäßig stabil
(selbsttragend) ausgebildet sein. Sie besteht daher aus einem stabilen
Trägerteil
(Kunststoff-Spritzguß, Holzfaserwerkstoff), das
kaschiert oder beschäumt
ist. Unvermeidliche Abweichungen der Rohkarosseriemaße werden
bei diesem Vorgehen dadurch be rücksichtigt,
daß der rohrförmige Querträger durch
Zentrierelemente (Beilagen, Abstandsschrauben) an seinen Enden auf
die gewünschte
Position ausgerichtet wird.
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Mit diesem bekannten Querträger sind
mehrere Nachteile verbunden: die selbsttragende Instrumententafel
weist ein relativ hohes Gewicht auf, selbst dann, wenn Teile der
Luftführungsanlage
zur Versteifung genutzt werden; die zumindest teilweise mit Funktionselementen
(Heizung, Bedienelemente, Verkabelung) bestückte Instrumententafel ist
bei der Montage unhandlich; die Wartung und die Reparatur von Funktionselementen
im Bereich der Instrumententafel sind aufwendig und sie erfordern
manchmal den Ausbau der gesamten Instrumententafel (gegebenenfalls
sogar dann, wenn nur eine Instrumentenbeleuchtung auszuwechseln
ist).
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Neuerdings wurde vorgeschlagen, den
rohrförmigen
Querträger
durch eine verrippte Metall/Kunststoff-Hybridkonstruktion zu ersetzen (International
Body Engineering Conference, Oktober 31 bis November 2, 1995, Detroit,
Michigan, USA, "Plastic/Metal
Composite Cross Car Beam For Instrument Panel Beam", G. Mohiuddin u.a.,
veröffentlicht
in "Automotive Body
Interior & Safety
Systems, IBEC 1995, Vol. 16). Derartige flächig gestaltete Querträger zeichnen
sich durch ein besseres Crashverhalten (Steifigkeit vor allem gegenüber Lenksäulenverschiebungen)
aus; bezüglich
der vorstehend aufgeführten Nachteile
vor allem hinsichtlich des Gewichts, der Wartung und der Montage
bringen sie jedoch nur einen unwesentlichen Fortschritt, denn auch
bei diesem System muß "von außen nach
innen" montiert und
gewartet werden.
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In Weiterentwicklung dieses Standes
der Technik wurden eine Reihe von Vorschlägen bekannt (
DE 692 01 106 T2 ,
DE 36 11 486 2 ,
DE 34 47 185 C2 ,
DE 195 24 109 A1 ,
DE 42 04 495 C2 ,
DE-OS 2259 652 ,
DE 44 09 081 C1 ),
bei denen einem über die
Wagenbreite sich erstreckenden Querträger als verwindungs- und knicksteifem
Bauelement, das zumindest einen Teil der Funktionselemente vormontiert
und gegebenenfalls vorgeprüft
enthält,
die Instrumententafel als Sichtschale vorgeblendet ist.
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Aus der Druckschrift
DE 34 47 185 C2 ist ein Cockpit
für Kraftfahrzeuge
bekannt, bestehend aus einem Querträger, aus Funktionselementen
wie Luftführungen,
Klimaanlage, Instrumenten und Schaltern, sowie aus. einer eigentlichen
Instrumententafel, wobei der Querträger als verwindungs- und knicksteifes
Bauelement ausgeführt
ist, das zumindest einen Teil der Funktionselemente vormontiert
enthält,
und die Instrumententafel als Sichtschale ohne tragende Funktion
ausgebildet ist, wobei der Querträger modular aus standardisierten
Untergruppen besteht, der modulare Querträger Luftführungen und eine Zentraleinheit,
die mindestens Teile: der Heiz- und/oder Klimaanlage enthält, aufweist
und die Zentraleinheit kraftschlüssig
als tragender Bestandteil in die Konstruktion einbezogen ist.
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Der verwendete Querträger ist
individuell auf einen jeweiligen Fahrzeugtyp zugeschnitten. Wenn auch
die Lösung
bereits einen beachtlichen Grad an Integration aufweist, so bleibt
doch der erhebliche Nachteil, dass zwar innerhalb eines Fahrzeugtyps die "Optik" des Innenraums durch
Auswechslung der Sichtschalen mit wenig Aufwand veränderbar
ist, dass aber immer noch jeder Fahrzeugtyp einen individuellen,
aufwendig gestalteten Querträger
für das Cockpit
benötigt.
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Die Druckschrift
DE 42 32 846 A1 beschreibt, ohne
ausdrückliche
Erwähnung
der eigentlichen Instrumententafel, einen modularen Cockpitquerträger aus
rohrförmigen
Luftführungen
der, wie auch die Cockpitquerträger
aus den Druckschriften
DE
195 24 109 A1 ,
DE
42 04 495 C2 und
DE-OS
2259 652 , zur Anpassung an unterschiedliche Fahrzeuggegebenheiten
bestimmt ist. Nachteilig an der in der Druckschrift
DE 42 32 846 A1 beschriebenen
Anordnung ist, dass der die weiteren Bedienelemente haltende Querträger nicht
durch Funktionselemente ersetzt, sondern nur um diese ergänzt wird.
Das gilt insbesondere für
eine eventuell voluminöse
Zentraleinheit. Die Folge dessen sind beträchtliche Gewichts- und Platznachteile.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe
zugrunde, ein Cockpit für
Kraftfahrzeuge zu entwerfen, das eine Montageerleichterung und Gewichtsersparnis
gegenüber
den herkömmlichen
Cockpits mit sich bringt, das vereinfacht zu fertigen ist und das
es gestattet, Typenvarianten einer Fahrzeug-Baureihe mit einem Minimum
an Bauteiländerungen
des Cockpits zu berücksichtigen,
wobei der Querträger
aus Elementen besteht, die typenübergreifend
einsetzbar sind.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale. Vorteilhafte Weiterbildungen
des erfindungsgemäßen Cockpits
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Dadurch, dass die Luftführungskanäle rohrförmig sind,
und eine Zentralenheit kraftschlüssig
als tragender Bestandteil in die Konstruktion einbezogen ist, können diese
die Funktion des Querträgers
mit überneh men,
so dass ein Querträger
als gesondertes Bauelement entbehrlich wird, wodurch sich eine erhebliche
Einsparnis an Gewicht und Fertigungskosten ergibt. Damit wird auch
ein modularer Aufbau des Querträgers
aus Bauteilen möglich,
die unabhängig
vom Fahrzeugtyp standardisiert vorgefertigt werden können.
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Wenn der modulare Querträger aus
den rohrförmigen
Luftführungen
und einer Zentraleinheit, d.h. einem zentralen Gehäuse besteht,
das zumindest Teile, vorzugsweise aber alle Bauelemente einer Heiz-
und/oder Klimaanlage aufnimmt, wobei die Zentraleinheit als tragender
Bestandteil kraftschlüssig
in die Konstruktion des Querträgers
einbezogen ist und die Luftführungen
und die Zentraleinheit erfindungsgemäß zusammenwirkend teleskopartig
breitenverstellbar ausgebildet sind, so verbindet man den Vorteil
der einfachen typenübergreifenden
Verwendbarkeit mit dem Vorteil, dass gesonderte Gehäuse für Heiz-
bzw. Klimaanlagen entbehrlich werden.
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Damit wird bei zusätzlicher
Gewichts- und Platzersparnis eine Breitenanpassung an unterschiedliche
Fahrzeugtypen möglich.
Innerhalb eines Fahrzeugtyps ermöglicht
die teleskopartige Verschiebbarkeit einen vereinfachten Toleranzausgleich zur
Rohkarosserie. Die Bauelemente des modularen Querträgers können zur
Befestigung der Funktionselemente in Teilbereichen oder auch durchgehend
Befestigungsschienen, vorzugsweise direkt angeformt, aufweisen.
Auf diese Weise bleibt die Anordnungsmöglichkeit der Funktionselemente
variabel und unabhängig
vom Fahrzeugtyp.
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Ein modularer Cockpit-Aufbau gemäß der vorliegenden
Erfindung bietet die vorteilhafte Möglichkeit, Zonen unterschiedlicher
Steifigkeit und/oder Härte
in die modulare Querträger-Baueinheit
zu integrieren und so deren Verhalten bei einem Frontalzusammenstoß positiv
zu beeinflussen, beispielsweise dadurch, dass Pedale und/oder die
Lenksäule
an nachgiebigeren Bereichen der modularen Querträger-Baueinheit aufgehängt sind.
Auf diese Weise lässt
sich das Eindringen dieser Bauelemente in den "Überlebensraum" der Fahrgastzelle
gezielt beeinflussen. Ähnliches
gilt für
eine integrierte Befestigung des Beifahrer-Airbags. Durch eine Befestigung
der Rirbag-Einheit mit Hilfe von nachgiebigen Deformationselementen
lassen sich die Reakti onskräfte
und damit auch das Aufblasverhalten des Airbags so beeinflussen,
daß sowohl
Schäden
an der modularen Querträger-Baueinheit
als auch vor allem am zu schützenden
Fahrgast zumindest gemindert werden können.
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Werden Metall/Kunststoff-Hybridkonstruktionen
zur Realisierung der modularen Querträger-Baueinheit eingesetzt,
beispielsweise Konstruktionen, die Bleche oder anderweitig geformte
Metalleinlagen angespritzt, geklebt oder genietet mit der Kunststoff-Grundkonstruktion
verbunden enthalten, so ergeben sich vielfältige Möglichkeiten, die Steifigkeit und
das Crashverhalten dieser Baueinheit den Erfordernissen des jeweiliger.
Fahrzeugtyps anzupassen. Gleiches gilt für Querträger-Baueinheiten aus faserverstärkten Kunststoffen,
bei denen eine derartige Anpassung durch versteifende Längs- und
Querrippen erzielt werden kann, insbesondere dann, wenn diese Rippen
durch Knotenpunkte zu einem Netzwerk verbunden sind.
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Besitzt die Sichtschale einen Führungskanal für den Luftsack
bei dessen Entfaltung, so ergibt sich der Vorteil, daß Toleranzfehler
zwischen der Querträger-Baueinheit, die das
Airbag-Modul trägt,
und der vorgeblendeten Sichtschale nicht zu Funktionsstörungen führen. Ein
weiterer Vorteil ist es, daß auf
diese Weise ein hinreichend großer
Abstand zwischen der Sichtschale und dem Airbag-Modul verwirklicht werden
kann, ohne daß der
Luftsack des Airbag-Moduls beim Entfalten außer Kontrolle gerät. Ein großer Abstand
zwischen Sichtschale und Airbag-Modul wirkt als zusätzliche
Knautschzone beim oftmals unvermeidlichen Kopfaufprall des Beifahrers
auf die Instrumententafel vor der vollen Entfaltung des Luftsackes.
In Fachkreisen wird ein derartiger Sicherheitsabstand von 40 cm
und mehr zwischen Airbag-Modul und Instrumententafel für wünschenswert
gehalten. Mit den Cockpit-Konstruktionen nach dem Stand der Technik
ist dieser jedoch nicht zu verwirklichen. Wenn der Führungskanal
zur Sichtseite der Sichtschale bzw. Instrumententafel hin materialgleich
mit deren übriger
Oberfläche
abgedeckt ist, das heißt wenn
die Oberflächenkaschierung
markierungsfrei den Öffnungsbereich
des Führungskanals überspannt,
dann ergibt sich der aus stilistischen Gründen häufig erwünschte "unsichtbare" Airbag. Hinter der Kaschierung, das
heißt
auf deren nicht sichtbarer Rückseite,
sorgen an sich bekannte Elemente wie Reißnähte, die durch eine gezielte
Materialschwächung
erzeugbar sind, und plastische Scharniere, die durch Biegestreifen
aus Metall realisierbar sind, dafür, daß der Führungskanal des Luftsackes
sich bei dessen Entfaltung zum Fahrzeuginnenraum hin funktionsgerecht öffnet.
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Der modulare Aufbau der Querträger-Baueinheit
bietet die vorteilhafte Möglichkeit,
Befestigungsvorrichtungen für
die Lenksäule
und für
hängend
angeordnete Pedalsysteme direkt in die Querträger-Baueinheit zu integrieren.
Diese Befestigungspunkte können
dabei zusätzlich
als Sicherheitselemente ausgebildet sein, beispielsweise in Form
von Aufgleitebenen, vorgegebenen Beulzonen, Knick- und/oder Sollbruchstellen
und ähnlichen örtlichen Gestaltungen.
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Erfindungsgemäße Cockpits können sowohl im
Bereich der modularen Querträger-Baueinheit
als auch im rückseitigen
Bereich der Sichtschale mechanische und/oder akustische Dämpf- oder Dämm-Werkstoffe
zumindest in Teilbereichen enthalten. Auf diese Weise ist das Schwingungsverhalten und/oder
der Geräuschpegel
im Fahrzeuginnenraum in an sich bekannter Weise opti mierbar.
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Die Erfindung wird Im Folgenden anhand
von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es
zeigen:
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1 in
perspektivischer Darstellung eine modulare Querträger-Baueinheit,
die aus vom Fahrzeugtyp unabhängigen,
standardisierten Untergruppen zusammengefügt ist,
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2 ebenfalls
in perspektivischer Darstellung die Ausbildung einer Sichtschale
für den
Idealfall einer vollständigen
Vormontage aller Funktionselemente,
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3 in
perspektivischer Darstellung die Ansicht eines Querträgers in
gegliederter Bauweise gemäß dem Stand
der Technik,
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4 in
auseinandergezogener Darstellung die einzelnen Bauelemente nach 3, und
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5 die
Ausbildung eines Querträgers nach
einem immer noch üblichen
Stand der Technik.
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In 3 ist
eine vollständige,
mit Funktionselementen teilbestückte
Querträger-Baueinheit 1 dargestellt.
Sie setzt sich aus einer Vielzahl einzelner Elemente zusammen. Ein
Trägerblech 3 mit
einem seitlichen Befestigungsflansch 3' bildet die Montagegrundlage, auf
der Luftführungen 4 und 6 für die Seitenbelüftung und
eine Luftführung 5 für die Frontscheibenlüftung befestigt
sind. Das Trägerblech 3 ist durch
Abwinklungen versteift. Diese Abwinklungen dienen gleichzeitig der
Fixierung der übrigen
Bauelemen te. Ein Lenksäulenträger 8 ist
in die Konstruktion integriert und eine zentrale Heizungs- und Klimaeinheit 2 ist
vormontiert, hat aber noch keine festigkeitsgebende Funktion. Ein
Kabelbaum 9, ein Airbag-Modul 11 und
eine Zentralelektronik 10 vervollständigen die Vormontage, die
mit einer Luftführung 7 für die Kabinenbelüftung abgeschlossen
ist.
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In 4 sind
die aufgeführten
Bauelemente mit gleichen Bezugszeichen übersichtlich dargestellt. In
dieser Figur sind vor allem die Abwinklungen des Trägerblechs 3 und
die Montageflächen
der übrigen Bauelemente
gut sichtbar.
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Die Anwendung von dämmenden
und/oder dämpfenden
Materialien beispielsweise als Auskleidung der Lüftungskanäle oder als deren Bekleidung zur
Verbesserung des akustischen Verhaltens kann zweckmäßig sein.
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1 stellt
ein Ausführungsbeispiel
der modularen Querträger-Baueinheit
aus standardisierten Elementen, die vom Fahrzeugtyp unabhängig sind, dar,
bei der nur noch die Sichtschale fahrzeugspezifisch ist. Sie besteht
aus rohrförmigen
Luftführungen 23 und 24,
einer Zentraleinheit 26, die die Gebläse für die Heiz- bzw. Klimaanlage
und gegebenenfalls den Heizregler und dergleichen enthält, Luftaustrittsdüsen 25 und 25' für die Seitenbelüftung, 26' und 26" für die Frontscheibenbelüftung und 27 für die Innenraumbelüftung sowie
der Hutze 28 für
den Anschluß der
Fond-Belüftung.
Die Luftführungen 24 können beispielsweise
für eine
zusätzliche
Seitenscheibenbelüftung
genutzt werden. Alle Bauelemente können typenunabhängige Standardteile
sein. An den durch die Pfeile A und B gekennzeichneten Stellen können die
rohrförmigen
Luftführungen 23 und 24 gegenüber der
Zentraleinheit 26 und gegenüber den Düsen 25 und 25' teleskopartig
verschiebbar sein, um eine typenspezifische Breitenanpassung und
einen Toleranzausgleich zu erzielen. Damit ist es möglich, die
Produktion und die Vormontage entscheidend zu verbessern und zu
verbilligen, indem typenübergreifend
geplant und produziert werden kann. Auch diese Konstruktion erlaubt
die Vormontage einer Vielzahl zusätzlicher Funktionselemente.
Beispielsweise können
die Luftführungen 23 und 24 angeformte T-Schienen
besitzen, mit deren Hilfe Airbag-Modulen, Pedalaufhängungen
und andere Funktionselemente befestigbar sind; und zwar bei Bedarf
an unterschiedlichen Stellen. Damit eröffnet diese Ausbildung der
Querträger-Baueinheit
eine Vielzahl von typenspezifischen Anpassungsmöglichkeiten standardisierter,
typenunabhängiger
Bauteile mit erheblichen Vorteilen für die Planung und die Produktion und,
da die Zentraleinheit 26 kraftschlüssig in die Konstruktion einbezogen
ist und somit alle wesentlichen Elemente multifunktional verwendet
werden, auch erhebliche Gewichtsvorteile. Der Übersichtlichkeit wegen sind
diese Möglichkeiten
in 5 nicht dargestellt.
Desgleichen wird auf eine Darstellung einer Blockierungsmöglichkeit
der Teleskopbereiche A und B verzichtet.. doch es versteht sich
von selbst, daß eine
derartige Möglichkeit
(lösbare
Klemmverbindung, unlösbare
Schweißverbindung)
vorzusehen ist.
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2 demonstriert,
daß bei
konsequenter Konstruktion des erfindungsgemäßen Cockpits die Sichtschale,
das heißt
die eigentliche Instrumententafel, zu einer Art Gitterwerk reduziert
werden kann, welches die einzelnen Funktionsbereiche (mit jeweils
eigener Sichtblende nach Art des Bauteils 19 in 4) optisch ansprechend unterteilt
und zu einer Stileinheit verbindet. Dabei sind Bereiche 30, 36 und 37 für die Luftdüsen der
Klimatisierungseinheit reserviert, und ein Bereich 33 ist
dem Airbag zugeordnet. Das Handschuhfach findet Platz in einem Bereich 32, und
die üblichen
Bedieninstrumente (Schalter, Knöpfe)
können
zusammen mit der Lenksäule
einen Bereich 31 besetzen, wobei eine Knieschutzstrebe 29 vorteilhaft
demontierbar ausgebildet ist, um eine Demontage des Lenkrades zu
vermeiden. Für
das Radio (Bereich 35), die Anzeigeinstrumente (Bereich 34)
und zusätzliche
Bedieninstrumente, zum Beispiel für die Heiz- und Klimaanlage
(Bereich 31')
sind die üblichen
Stellen reserviert. Alle erwähnten
Funktionselemente können
an der Querträger-Baueinheit vormontiert
sein und sind nach der einfachen Entfernung des Sichtschalen-Gitterwerkes
gut zugänglich für Wartung
und Reparatur. Die komplett vormontierte Querträger-Baueinheit kann problemlos
vor der Anlieferung (just in time-Anlieferung) funktionsgeprüft werden.