DE19728557A1 - Befestigungsanordnung für einen Querträger in einem Fahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Befestigungsanordnung für einen Querträger in einem Fahrzeug, insbesondere den Querträger im Bereich des Armaturenbrettes, der als zentrales Montage­ und Tragelement für das Cockpit des Kraftfahrzeuges dient und mit der Karosserie im Be­ reich der A-Säulen verschraubt ist.

Vielfach wird das Armaturenbrett auf einem Montageträger vormontiert und als Einheit in die Karosserie eingebracht, dort mittels einer entsprechenden Vorrichtung zentrisch ausgerichtet und seitlich mit den A-Säulen der Karosserie verschraubt. So hat die DE 42 32 846 A1 einen Querträger für das Armaturenbrett eines Kraftfahrzeuges zum Gegenstand, der aus Leichtmetall-Strangpreßteilen gebildet ist und der beidendig angeschweißte Endplatten zur Befestigung an den A-Säulen aufweist. An diesen sind waagerechte Flansche zur Verbindung mit an den A-Säulen der Karosserie angebrachte Konsolen angeordnet.

Beim Einbau der Querträger bzw. der vormontierten Einheiten sind die insbesondere beim Karosserie-Rohbau anfallenden, oft erheblichen Fertigungstoleranzen zu berücksichtigen und auszugleichen, damit ein spannungsfreier Sitz im Fahrzeug sichergestellt ist. Um einen solchen, beim Zusammenbau erforderlichen Toleranzausgleich ohne Einlegen von Distanz­ scheiben oder sonstigen Elementen quasi automatisch zu erreichen, wird beim Gegenstand der DE 43 37 467 A1 vorgeschlagen, den Querträger bzw. die einzubauende Einheit unter Bildung von seitlichen, sich nach unten verjüngenden (keilförmigen) Spalten zwischen den A-Säulen und den beidendig angeordneten Endplatten anzuordnen und in die keilförmigen Spalte Keile mit dem gleichen vorbestimmten Keilwinkel einzubringen und zu fixieren.

Gegenstand der EP O 694 465 A1 ist eine Fahrzeugkarosserie mit einem Querträger, der im Bereich der A-Säulen mit dieser verschraubt ist, wobei in Korosserielängsrichtung orientierte Zentrierelemente zum Erleichtern des Positionierens des Querträgers bei dessen Einbau vorgesehen sind. Der Querträger weist beidendig in Längsrichtung der Karosserie orientierte Stirnplatten als Halterungs- oder Anordnungselement auf, in denen mehrere Bohrungen zur Aufnahme von mit der Karosserie verbundenen Schrauben angeordnet sind. Die Bohrungen sind dabei zum Ausgleich der in Längsrichtung auftretenden Toleranzen auf mindestens einer Seite desselben als Langlöcher ausgebildet. Zusätzlich zu den Befestigungen an den A-Säulen ist der Querträger mittels eines auf Druck und/oder Zug beanspruchbaren Stütz­ elementes (Stützstrebe) am Längstunnel des Fahrzeuges abgestützt. Das Stützelement ist zum Ausgleich der Fertigungs- und Montagetoleranzen über eine elastische Gummibuchse mit einem Distanzelement am Querträger elastisch und schwenkbar gelagert und am Längstunnel ebenso oder mittels Schraubmittel fest angeordnet. Zum Ausgleich der in Längsrichtung des Stützelementes auftretenden Toleranzen kann bei dieser Anordnung am Stützelement oder am Längstunnel ein Langloch vorgesehen sein.

Ferner beschreibt die EP 0 378 314 B1 eine Airbag-Befestigungsstruktur mit einem mit den A-Säulen verbundenen Querträger, der in seinem mittleren Bereich eine fest mit diesem und dem Fahrzeugboden verbundene Verstärkungsstruktur aufweist, die aus zwei quer zur Fahrzeuglängsachse ausgerichteten und im Abstand angeordneten Stützstreben gebildet ist.

Schließlich sei die US 4 943 107 erwähnt, in der eine Armaturenbrettanordnung beschrieben ist. Diese weist zwischen dem Armaturenbrett und der Fahrzeugkarosserie beidendig im A-Säulen-Bereich angeordnete balgartige Elemente zum Überbrücken von infolge Toleranzab­ weichungen gegebenen Spalten auf.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Befestigungsanordnung für einen Querträger in einem Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs zu schaffen, durch die eine Anordnung des Querträgers unter Ausgleich von Abweichungen von den Fertigungstoleranzen und ein spannungsfreier Sitz in der vorbestimmten Position ermöglicht werden.

Diese Aufgabe wird bei einer Befestigungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des An­ spruchs 1, bei der der Querträger beidendig über ein in einer zur Längsseite der Fahrzeug­ karosserie parallelen Ebene angeordnetes Halterungselement mit der Karosserie verbunden ist, wobei dieses Bohrungen für mit der Karosserie verbundene Schrauben aufweist, mittels einer ersten Erfindungsvariante dadurch gelöst, daß die Halterungselemente als separate Halterungsböcke und die Bohrungen für die Schrauben mit einem wesentlich größeren Durchmesser als der Schraubendurchmesser ausgebildet sind, so daß in deren Anord­ nungsebene in X- und in Z-Richtung auftretende Fertigungstoleranzen ausgleichbar sind, und daß der Querträger beidendig eine Traverse für die Befestigung an den Halterungs­ böcken aufweist, und an den Traversen in Richtung der Längsachse des Querträgers ausgebildete Langlöcher für mit den Halterungsböcken verbundene Schrauben angeordnet sind, so daß quer zur Fahrzeuglängsachse auftretende Toleranzen, d. h. in Y-Richtung des Fahrzeuges, ausgeglichen werden können.

An den Halterungsböcken kann als Montagehilfe ein Zentrierstift und an den Traversen ein in Richtung der Längsachse des Querträgers ausgebildetes Langloch für diesen ausgebildet sein.

Der Querträger kann zusätzlich auch mit der Stirnwand über mindesten eine Stirnwand­ strebe verbunden sein, die ein in Richtung der Fahrzeuglängsachse ausgerichtetes Langloch für eine an der Stirnwand angeordnete Schraubenverbindung aufweist, die quer zur Fahr­ zeuglängsachse elastisch verformbar ist und die am Querträger an einem Anbindungs­ element mittels einer Schraubenverbindung befestigt ist, wobei die Anbindung wiederum mittels einer Bohrung für die Schraubenverbindung gestaltet ist, die einen größeren Durch­ messer als die Schraube aufweist, so daß auch in Z-Richtung auftretende Toieranzab­ weichungen ausgeglichen werden.

Bei einer zweiten Erfindungsvariante werden im mittleren Bereich des Querträgers zusätzlich zwei auf Zug und Druck beanspruchbare Stützstreben angeordnet, die mit dem Fahr­ zeugboden oder mit dem Längstunnel formschlüssig verbunden sind, und die ebenfalls durch ihre Gestaltung Toleranzabweichungen ausgleichend anordbar sind. Diese Stützstreben können den durch die Anordnung der Lenksäule, eines Beifahrerairbags, der Lüftungsrohre für die Scheiben- und Insassenluftausströmer, durch Kabelstränge und sonstige Armaturen belasteten Querträger zusätzlich stützend halten und überdies bei einem Crashfall bei dem der Querträger durch die Insassen nach vorn-oben geschoben wird, Zugkräfte aufnehmen.

Für die Halterung am Längstunnel können die Stützstreben an einem an diesem angeordneten Tunnelbock befestigt sein und am Querträger an jeweils einer Befestigungsplatte.

Die Stützstreben können am Querträger an jeweils einem Ausleger mit Schrauben ver­ bunden sein, wobei die Stützstreben zum Ausgleich von Toleranzabweichungen in X- und Z-Richtung, d. h. in Richtung der Fahrzeuglängsachse und in vertikaler Richtung, Bohrungen aufweisen, deren Durchmesser größer als der Schraubendurchmesser ist. Am Längstunnel kann die Befestigung der Stützstreben vorteilhaft an einem auf diesem angeordneten Tunnelbock erfolgen. Dieser kann M-förmig gestaltet und derart auf dem Längstunnel ange­ ordnet sein, daß er mit seinen äußeren Schenkeln an den Seitenflächen des Längstunnels und mit dem Bereich zwischen den inneren Schenkeln an der oberen Tunnelfläche ange­ ordnet, vorzugsweise angeschweißt ist. Der Ausgleich von in Y-Richtung, d. h. quer zur Fahrzeuglängsachse auftretenden Toleranzabweichungen, erfolgt durch elastische Ver­ formung der Stützstreben.

Zur Aufnahme von in den Stützstreben auftretenden Zugkräften können diese am Tunnel­ bock mittels mehrerer Schraubenverbindungen oder durch eine Schraubenverbindung und formschlüssig ineinandergreifende und Zugkräfte aufnehmende Elemente befestigt sein. Zur Aufnahme von Druckkräften und damit zur Sicherstellung der Stützfunktion genügt jeweils eine einzige Schraubenverbindung. Der Formschluß der ineinandergreifenden Elemente und damit auch der Formschluß der Stützstreben mit dem Tunnelbock erfolgt dabei automatisch bei der Montage. Die ineinandergreifenden Elemente können dreieckförmig gestaltet und mit einer Spitze in Richtung der auftretenden Zugkräfte angeordnet sein, wobei die Elemente in der Tunnelstrebe Ausnehmungen und die Elemente am Tunnelbock nasenförmige Ausbuchtungen sein können, die bei einer Zugbelastung von der (Nasen-) Wurzel her belastet werden. Die Anordnung der formschlüssig ineinandergreifenden Ele­ mente ist mit dem Vorteil einer Gewichtseinsparung und einer Materialkosten- und Montage­ kostenreduzierung sowie einer Erhöhung der Prozeßsicherheit verbunden, da eine nicht anzuordnende Schraube nicht vergessen werden kann.

Mit der erfindungsgemäßen Befestigungsanordnung ist ein Ausgleich von Abweichungen von den Fertigungstoleranzen in allen Fahrzeugrichtungen und damit eine räumliche Ein­ stellung des Querträgers auf die Kontur von Schalttafel und Türverkleidung zuverlässig sichergestellt und damit auch ein spannungsfreier Sitz des Querträgers im Fahrzeugkörper gegeben.

Ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vereinigt die beiden Lösungsvarianten zu einem Befestigungssystem, das montagefreundlich ist und gute Beiträge zur Erhöhung der Fahrzeugsicherheit liefert. Diese Vereinigung liefert außerdem Ansatzpunkte zur Gewichts­ ersparnis.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1: eine beide Lösungsvarianten vereinigende Befestigungsanordnung für einen Quer­ träger mit Stützstreben im Längstunnelbereich, schematisch in Explosionsdar­ stellung,

Fig. 2: einen erfindungsgemäßen Halterungsbock für die Anordnung des Querträgers im A-Säulenbereich,

Fig. 3: eine am Querträger angeordnete Traverse,

Fig. 4: die Befestigungsanordnung im Bereich der Stützstreben in Explosionsdarstellung und

Fig. 5: einen erfindungsgemäßen Tunnelbock.

Fig. 1 zeigt in Gesamtansicht eine Befestigungsanordnung mit einem Querträger 1 mit an diesem angeordneten Traversen 2 und im mittleren Bereich desselben angeordneten Auslegern 3 zur Befestigung an der Karosserie eines Kraftfahrzeuges. Die Befestigung des Querträgers 1 im Bereich von A-Säulen 4 erfolgt beidendig über die Traversen 2 und über separate Halterungsböcke 5, die in einer zur Längsseite der Karosserie parallelen Ebene ausgerichtet mit der Karosserie verschraubt werden, wobei die Halterungsböcke 5 Bohrungen 6 mit einem wesentlich größeren Durchmesser (14,4mm) als die Schrauben (M8) aufweisen, mit denen die Verbindung erfolgt. Die Traversen 2 weisen in Richtung der Längs­ achse des Querträgers 1 ausgerichtete Langlöcher 7 (auch Fig. 3) für mit den Halterungs­ böcken 5 verbindbare Schrauben auf, so daß bei der Anordnung des Querträgers 1 ein Aus­ gleich von Toleranzabweichungen in Y-Richtung erfolgen kann. An den Halterungsböcken 5 ist ein Zentrierstift 8 angeordnet, der jeweils mit einem in der entsprechenden Traverse 2 angeordneten weiteren Langloch 8a korrespondiert.

Der Querträger 1 ist mit den Auslegern 3 über Stützstreben 9 mit dem Längstunnel 10 des Fahrzeuges verbindbar. Dazu ist am Längstunnel 10 ein M-förmiger Tunnelbock 11 ange­ schweißt, derart, daß die Schweißverbindungsstellen (24, Fig. 5) an den äußeren Schenkeln 12 mit den Seitenflächen des Längstunnels 10 und im Bereich zwischen den inneren Schenkeln 13 mit der oberen Tunnelfläche 14 gegeben sind. Die Verbindung der Stütz­ streben 9 erfolgt an den Auslegern 3 über mit diesen verbindbare Schrauben (15, Fig. 4). Dazu weisen die Stützstreben 9 zwei Bohrungen 16 auf, deren Durchmesser von 14,4 mm wesentlich größer als der der Schrauben (M5 - M8) ist, so daß ein Ausgleich von Toleranz­ abweichungen in X- und in Z-Richtung ermöglicht ist.

Der Tunnelbock 11 weist an seinen äußeren Schenkeln 12 eine Schnappmutter 17 und zwei dreieckförmige, nasenartige Ausbuchtungen 18 (auch Fig. 5) für die Anordnung der je­ weiligen Stützstrebe 9 auf. Diese hat eine Bohrung 19 für eine Befestigungsschraube (20, Fig. 4) und zwei dreieckförmige Ausnehmungen 21 für einen formschlüssigen Eingriff mit den Ausbuchtungen 18. Die dreieckförmigen, formschlüssig ineinandergreifenden Elemente 18 und 21 weisen mit einer Spitze in Richtung der Längsachse der Stützstreben 9 und damit in Richtung eventuell auftretender Zugkräfte, wobei die nasenartigen Ausbuchtungen 18 ihren Ansatz in dieser Spitze haben und sich bei größerwerdendem Abstand von dieser Spitze weiter vorwölben. Die Eingriffstellung der Elemente 18 und 21 wird durch die Befestigungs­ schraube 20 (Fig. 4) fixiert.

Fig. 2 zeigt in vergrößerter Darstellung gegenüber Fig. 1 einen Halterungsbock 5 mit drei Bohrungen 6 zur Anordnung an der Karosserie und einer Fläche 22 zur Anlage der ent­ sprechenden Traverse 2. An der Fläche 22 sind zwei Bohrungen 23 für Befestigungs­ schrauben zur Anordnung der Traverse 2 ausgebildet und ein Zentrierstift 8 angeordnet.

Fig. 3 zeigt in vergrößerter Darstellung gegenüber Fig. 1 eine Traverse 2 mit zwei in Y-Rich­ tung ausgerichteten Langlöchern 7 für die Befestigung am entsprechenden Halterungs­ bock 5 und ein Langloch 8a für den Zentrierstift.

Fig. 4 zeigt die Stützstreben 9 mit den traversenseitig angeordneten Bohrungen 16 und Schrauben 15 und den tunnelseitigen Bohrungen 19 und Ausnehmungen 21 und den am Längstunnel angeschweißten Tunnelbock 11, der in Fig. 5 vergrößert dargestellt ist. Dort sind die Schweißverbindungsstellen 24, die angedeuteten Schnappmuttern 17 und die Ausbuch­ tungen 18 gezeigt.

Claims (9)

1. Befestigungsanordnung für einen Querträger in einem Fahrzeug, bei der der Querträger über Halterungselemente mit der Karosserie verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß

• - zur beidendigen Befestigung des Querträgers die Halterungselemente als separate Halterungsböcke (5) ausgebildet sind, die in einer zur Längsseite der Karosserie parallelen Ebene angeordnet sind und Bohrungen für mit der Karosserie verbundene Schrauben aufweisen,
• - die Bohrungen (6) einen wesentlich größeren Durchmesser als die Schrauben aufweisen,
• - am Querträger (1) beidendig eine Traverse (2) zur Anordnung an dem entsprechenden Halterungsbock (5) angeordnet ist, die in Richtung der Längsachse des Querträgers (1) ausgebildete Langlöcher (7) für mit dem Halterungsbock (5) verbundene Schrauben aufweist.

2. Befestigungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halte­ rungsböcke (5) einen Zentrierstift (8) und die Traversen (2) ein in Richtung der Längs­ achse des Querträgers (1) ausgebildetes Langloch (8a) zum Positionieren des Quer­ trägers (1) aufweisen.

3. Befestigungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querträger (1) zusätzlich mit der Stirnwand des Fahrzeuges über mindestens eine Stirnwandstrebe verbunden ist, die ein in Richtung der Fahrzeuglängsachse ausgerichtetes Langloch für eine an der Stirnwand angeordnete Schraubverbindung aufweist, die quer zur Fahrzeug­ längsachse elastisch verformbar ist und die am Querträger (1) an einem Anbindungs­ element, Toleranzabweichungen in vertikaler Richtung ausgleichend, befestigbar ist.

4. Befestigungsanordnung für einen Querträger in einem Fahrzeug, bei der der Querträger über Halterungselemente mit der Karosserie verbunden ist, insbesondere nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Halterungselement wenigstens eine Stützstrebe (9) vorgesehen ist, die

• - an dem Querträger (1) in einem mittleren Bereich angebunden und
• - zur Übertragung von Zug- und Druckkräften formschlüssig mit der Karosserie, vor­ zugsweise einem Längstunnel (10) des Fahrzeuges, verbunden ist.

5. Befestigungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Stütz­ streben (9) an einem am Längstunnel (10) befestigten Tunnelbock (11) und am Quer­ träger (1) an jeweils einem Ausleger (3) mittels Schrauben (15) angeordnet sind, und daß die Stützstreben (9) querträgerseitig Bohrungen (16) aufweisen, die einen größeren Durchmesser als die Schrauben aufweisen.

6. Befestigungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Tunnel­ bock (11) M-förmig gestaltet und derart auf dem Längstunnel (10) angeordnet ist, daß er mit seinen äußeren Schenkeln (12) an den Seitenflächen des Längstunnels (10) und mit dem Bereich zwischen den inneren Schenkeln (13) auf der oberen Tunnelfläche (14) angeordnet, vorzugsweise angeschweißt ist.

7. Befestigungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stütz­ streben (9) mit dem Tunnelbock (11) durch eine Schraubenverbindung (17; 20) und durch formschlüssig ineinandergreifende und Zugkräfte aufnehmende Elemente (18; 21) verbunden sind.

8. Befestigungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (18; 21) in der Stützstrebe (9) angeordnete dreieckförmige Ausnehmungen (21) und am Tunnelbock (11) dreieckförmige nasenartige Ausbuchtungen (18) sind, und daß diese Elemente (18; 21) mit einer Spitze in Richtung der in einer Unfallsituation auftretenden Zugkräfte angeordnet sind.

9. Befestigungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützstrebe (9) dreieckförmige Ausnehmungen (21) mit einer in Richtung der Zugkräfte weisenden Spitze und die Halterung (11) dreieckförmige nasenartige Ausbuchtungen (18), oder umgekehrt, für einen Formschluß mit diesen aufweist.