專利名稱：具有可變轉向柱傾角的駕駛艙橫梁的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于機動車的駕駛艙橫梁，其具有設置在駕駛者側的至少一個結 構化金屬型材，其中該金屬型材的橫截面區沿著軸向呈現出變化，并且金屬型材具有用于 將該金屬型材連接到機動車車體的其它結構件上的連接元件。另外，本發明涉及一種帶有 根據本發明的駕駛艙橫梁的駕駛艙結構。
背景技術：
從現有技術已知由多個中空型材構成的用于機動車的駕駛艙橫梁，其中，因為轉 向柱連接部設置在駕駛者側從而在發生事故的情況下較大的力作用在駕駛艙橫梁上，所以 一般在駕駛者側設置尺寸較大的中空型材。例如，從德國已公開的專利申請DE 198 45 146 已知一種相應的駕駛艙橫梁。該駕駛艙橫梁由設置在駕駛者側的金屬型材和設置在前排乘 員側的金屬型材構成。此駕駛艙橫梁的問題在于它僅僅可以用于一種特定的機動車類型。 這與轉向柱連接區域內的駕駛艙橫梁的設計尤其相關，這是因為每種機動車類型具有不同 的轉向柱傾角的緣故。根據機動車類型，轉向柱相對于水平面的傾角會在10°與50°之間 變化。因此，位于駕駛者側的駕駛艙橫梁被特別地設計成提供轉向柱傾角。因此每種機動 車類型均需要特定的駕駛艙橫梁及相應的制造工具。為每種機動車類型特別設計的轉向柱 連接部的情況同樣如此。目前的橫梁、轉向柱連接部以及用于制造這些構件的工具不可能 應用于超過一種機動車類型。
發明內容
因此本發明的基本目的是提出如下一種駕駛艙橫梁其容許同一轉向柱連接部提 供可變轉向柱傾角。按照本發明的第一教導，利用如下駕駛艙橫梁實現此目的，設置在駕駛者側的金 屬型材的端部在任何情況下都具有作為連接元件的旋轉對稱橫截面區并且各端部的旋轉 對稱橫截面區具有共同的旋轉軸線。金屬型材的端部的設置在共同的軸線上的旋轉對稱橫截面區使得設置在駕駛者 側的金屬型材可以安裝在不同位置，在任何情況下都圍繞該金屬型材的旋轉軸線轉動，從 而使得在僅將一個金屬型材設置在駕駛者側就容許轉向柱連接部角度相對于水平面可變。 由于該旋轉對稱的結構，無需改變車體或如駕駛艙橫梁的豎直支架等其它結構件來獲得可 變的角度位置。顯著降低了制造駕駛艙橫梁和轉向柱連接部的成本，因為現在能將這些構 件用于多種機動車類型。還可以用多邊形表面作為例如旋轉對稱橫截面區，允許該金屬型 材旋轉固定的限定角度。通過使設置在駕駛者側的金屬型材的端部在任何情況下均具有作為連接元件的 圓形橫截面區且將各端部的圓形橫截面區設置成彼此同心，不但獲得設計特別簡單的根據 本發明的駕駛艙橫梁，而且獲得能夠特別精確地調整布置方式的駕駛艙橫梁。圓形橫截面 區在提供與例如駕駛艙橫梁的A柱或豎直支架等機動車的其它構件的連接的同時，還使設置在駕駛者側的金屬型材能夠安裝至或分別地對準圍繞旋轉軸線做一定旋轉之后的任何 隨機角度位置。如果使用圓形橫截面區，則無需限定圍繞金屬型材的旋轉軸線做一定旋轉 之后的特定角度位置。能夠設定任意角度。根據本發明的又一實施例的駕駛艙橫梁，旋轉對稱橫截面區借助于軸向延伸連接 區域設置在該金屬型材的端部。結果，可以實現的是，該金屬型材的端部可以具有特別設計 的橫截面區，其中能夠在不使用突變的成形工序的情況下制造如下的形狀過渡部即，從位 于駕駛者側的金屬型材的用來支撐例如轉向柱連接部的區域過渡到連接元件的形狀過渡 部。這不僅簡化了金屬型材的制造，而且提高了它的強度。如果該金屬型材的連接區域在各端部處具有在軸向上恒定的橫截面區，則根據本 發明的又一實施例的駕駛艙橫梁可以使用僅一套工具來制造設置在駕駛者側的具有可變 長度的金屬型材。由于連接區域內的橫截面區在軸向上恒定，從而可以將被切割為不同長 度的板用于制造該金屬型材的成套工具。這進一步降低了制造駕駛艙橫梁的成本。優選地，該金屬型材是閉合的結構化中空型材，因此可以以最小的重量提供最大 的剛度。根據本發明的另一實施例的駕駛艙橫梁，該金屬型材具有橫截面沿軸向延伸成錐 體的區域，從而能夠更簡單地將例如該金屬型材的轉向柱連接區域制造為具有較大的橫截 面面積。另外，該金屬型材由于橫截面延伸成錐體的上述區域而具有較大的剛度。如果該金屬型材至少在轉向柱連接區域內具有平行(coplanar)的側面，則能夠 簡單地實現轉向柱與設置在駕駛者側的金屬型材的連接。此外，還簡化了該金屬型材相對 于所提供的轉向柱連接角度的對準。最后，根據本發明的駕駛艙橫梁進一步的改進之處在于設置在駕駛者側的金屬型 材具有支架的連接區域，在該連接區域中該金屬型材的上側和/或下側具有至少部分呈圓 形的輪廓。該金屬型材的連接區域內的圓形輪廓確保如下情況即，當使金屬型材圍繞其旋 轉軸線轉動以提供另一轉向柱傾角時，不論金屬型材的位置如何都保持足夠的連接面積以 用于例如將所設置的支架焊接在該金屬型材上。按照本發明的第二教導，利用包括根據本發明的駕駛艙橫梁的駕駛艙結構實現上 述目的。在使用根據本發明的駕駛艙橫梁時，駕駛艙結構能夠在不必替換駕駛艙橫梁的金 屬型材的情況下提供角度范圍為+/-20。的轉向柱傾角。因此顯著減少了制造具有可變轉 向柱傾角的駕駛艙結構所需的構件數目。這同樣適用于根據本發明的又一實施例的駕駛艙結構。在此駕駛艙結構中，提供 至少一個豎直支架，該豎直支架將設置在駕駛者側的金屬型材連接到車體的基部區域或通 道(tunnel)區域和/或外殼(cowl)上，并且該豎直支架具有用于對金屬型材的一端提供 支撐的旋轉對稱座。該旋轉對稱座容許設置在駕駛者側的金屬型材相對于金屬型材的旋轉 軸線對準至各種角度位置。優選地，該底座是圓形的以允許金屬型材處于任意角度位置。還 能將該豎直支架作為各種機動車類型的通用零件。此外，這提高了駕駛艙結構的剛度。如果設置由金屬型材構成的第一支架以將駕駛艙橫梁的金屬型材連接到車體的 艙壁或外殼上，其中該第一支架具有用于將第一支架連接到金屬型材上的連接區域，則能 夠實現駕駛艙結構的額外強化。根據本發明的又一實施例的駕駛艙結構，第一支架與設置在駕駛者側的金屬型材的可變連接是以如下方式獲得的使金屬型材至少在第一支架的連接區域內具有與金屬型 材的軸向垂直的至少部分呈圓形的輪廓并且第一支架的連接區域被調整為符合這種圓形 輪廓。金屬型材的圓形輪廓能使金屬型材分別圍繞軸向或旋轉軸線轉動，無論是否在轉動， 第一支架與設置在駕駛者側的金屬型材之間的連接區域都是設置為恒定的，而不必改變第 一支架的設計。在根據本發明的駕駛艙結構中無論是設置在駕駛者側的金屬型材還是該第 一支架都不必進行調整來提供可變的轉向柱傾角。將轉向柱連接到根據本發明的駕駛艙橫梁上的很簡單的方式是通過提供轉向柱 支座(console)實現的，該轉向柱支座被固定裝置緊固在設置于駕駛者側的金屬型材上， 該固定裝置優選地是具有襯圈的螺栓并與金屬型材的軸向垂直地延伸。根據該駕駛艙結構的可替代實施例，提供一種模塊化底板(seating plate)，該模 塊化底板用來支撐轉向柱支座并且被焊接在設置于駕駛者側的金屬型材上。兩種可替代方案均容許當使設置在駕駛者側的金屬型材圍繞金屬型材的旋轉軸 線轉動時提供可變的轉向柱傾角。如果設置第二支架以便將設置在駕駛者側的金屬型材連接到機動車的外殼或艙 壁上，則能夠根據本發明的又一實施例的駕駛艙結構實現駕駛艙結構的額外強化。為了盡可能多地降低第一支架和第二支架的成本，按照本發明的又一實施例的駕 駛艙結構，第一支架和第二支架能夠在共同的連接點連接到艙壁或外殼上。
下面結合附圖基于示例性實施例更詳細地描述本發明。在附圖中，圖1示出根據本發明的第一示例性實施例的駕駛艙橫梁的示意性剖視圖，圖2示出圖1的示例性實施例中位于駕駛者側的金屬型材的軸向剖視圖，圖3示出圖2的示例性實施例中設置在駕駛者側的金屬型材沿著軸向看到的示意 性俯視圖，圖4示出根據本發明的示例性實施例的具有轉向柱及轉向柱連接部的駕駛艙橫 梁的設置在駕駛者側的金屬型材的示意性剖視圖，圖5示出具有與外殼連接的支架的駕駛艙橫梁的另一示例性實施例的示意性剖 視圖，圖6示出圖5的駕駛艙橫梁的示意性剖視圖，該駕駛艙橫梁包括與外殼和模塊化 底板連接的兩個支架，圖7示出分別以另一可選方式與外殼或艙壁連接的圖6的根據本發明的駕駛艙橫 梁的示例性實施例，圖8示出用于制造根據本發明的駕駛艙橫梁的金屬型材的示意性地示出的工具， 以及圖9示出用于制造駕駛者側的金屬型材的各種金屬板坯的示意性俯視圖。
具體實施例方式首先，圖1示出根據本發明的駕駛艙橫梁1的第一示例性實施例，該駕駛艙橫梁1 具有設置在駕駛者側的金屬型材2，該金屬型材2是結構化的，也就是說，該金屬型材的橫截面輪廓被調整為適于其應用場合。在圖1中還示出兩個A柱3和3'、以及設置在前排乘 員側的橫梁4。此外，示意性地示出了豎直支架6，該豎直支架6將駕駛艙橫梁1連接到車 體的通道區域或基部區域(附圖未示出)上。設置在駕駛者側的金屬型材的端部具有連接 區域2a'、2b'，連接區域2a'、2b'在任何情況下都是呈圓形形狀的旋轉對稱連接元件 并擁有共同的旋轉軸線7。結果，可以分別使設置在駕駛者側的金屬型材2圍繞旋轉軸線7 轉動一定旋轉角度或將金屬型材2安裝在該轉動狀態下。圖2示出設置在駕駛者側的金屬型材2的放大圖。金屬型材2具有呈圓錐形截面 輪廓的區域2c。金屬型材的轉向柱連接區域2d的橫截面例如分別大于A柱區域內的連接 區域2a'的橫截面或豎直支架6區域內的連接區域2b'的橫截面。為了在該處吸收由轉 向柱施加在駕駛艙橫梁1上的增大的力，這是有必要的。連接區域2a'、2b'的橫截面區 2a、2b的形狀呈圓形。圖3示出設置在駕駛者側的金屬型材的示意性軸向俯視圖。能夠清楚地看到，在 此示例性實施例中金屬型材的連接區域2a'、2b'設計為圓形，并且連接區域2a'、2b' 的橫截面區2a、2b設置成彼此同心。這還能使金屬型材圍繞其旋轉軸線轉動從而能夠提供 可變的轉向柱傾角。圖4示出金屬型材2區域內的根據本發明的又一示例性實施例的駕駛艙橫梁1的 剖視圖。圖4的金屬型材2具有作為連接元件的在任何情況下都不變的圓形橫截面區2a、 2b，連接元件2b未示出。能夠清楚地看到，如圖3所示，金屬型材2在轉向柱連接區域內具 有平行的側面2e。由于平行的側面2e，特別簡單地提供了轉向柱的連接。這通過在此示意 性示出的轉向柱支座8可以看出，其中該轉向柱支座8僅經由與軸向垂直地延伸的固定裝 置9連接到金屬型材2上。如圖4中已經示出的，轉向柱傾角α能夠通過使駕駛艙橫梁中 的金屬型材2轉動來改變。如圖3和圖4中已經示出，金屬型材2不但在轉向柱連接區域2d內具有平行的側 面2e，而且在上側和下側具有至少部分呈圓形的輪廓。即使在金屬型材2已圍繞其旋轉軸 線轉動例如最大可達約40°的角度β的情況下，金屬型材的區域2d內的圓形輪廓也允許 僅僅使用用于將金屬型材2連接到外殼上的一個支架10。下面，圖6和圖7示出轉向柱連接區域內根據本發明的又一示例性實施例的駕駛 艙橫梁的剖視圖。能再次看到金屬型材2和圓形連接區2a以及焊接在金屬型材上的模塊 化底板12，該模塊化底板12用來支撐轉向柱支座(未示出)。金屬型材2借助于第一支架 10和第二支架11連接到外殼13上。優選地，第一支架10和第二支架11均使用連接點14 以將金屬型材2分別連接到外殼或艙壁13上。這種變型在圖7中示出。如圖6和圖7所示，當使金屬型材2轉動以便獲得另一轉向柱傾角時，僅需要附加 和改變第二支架11來將駕駛艙橫梁分別連接到艙壁或外殼13上。圖1和圖2已經示出連接元件的旋轉對稱橫截面區借助于橫截面恒定的區域2a' 和2b'設置在金屬型材2的端部處。這使得如下情況成為可能，即，使用同樣的工具以及在 任何情況下都僅通過切割毛坯來調整金屬型材2的長度。圖8非常示意性地示出這種情況 的透視圖并且圖9示出該金屬毛坯。因此，橫截面區恒定的連接區域2a'和2b'的布置方 式容許簡單地使用可以應用于多于一種機動車類型的金屬型材2，上述機動車類型例如為 乘員區域寬度不同的汽車制造系列。因此，能夠減少如小型車到豪華乘用車等各種機動車類型所需的零件的數目。圖8和圖9中由虛線標記的區域均示出待制造的具有較長形式的 中空型材。
權利要求
一種用于機動車的駕駛艙橫梁(1)，其具有至少一個結構化金屬型材(2)，所述金屬型材(2)的橫截面區(2c)在軸向上呈現出變化，并且所述金屬型材(2)具有用于將所述金屬型材連接到機動車車體的其它結構件(3，6)上的連接元件(2a，2b)，其特征在于，所述金屬型材(2)的端部在任何情況下都具有作為連接元件的旋轉對稱橫截面區(2a，2b)，并且所述端部的所述橫截面區(2a，2b)具有共同的旋轉軸線(7)。
2.根據權利要求1所述的駕駛艙橫梁(1)，其特征在于，所述金屬型材(2)的端部在任 何情況下都具有作為連接元件的圓形橫截面區(2a，2b)并且所述端部的所述橫截面區設 置成彼此同心。
3.根據權利要求1或2所述的駕駛艙橫梁(1)，其特征在于，所述圓形橫截面區(2a， 2b)借助于沿軸向延伸的連接區域(2a'，2b')設置在所述金屬型材的端部。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的駕駛艙橫梁(1)，其特征在于，所述金屬型材的 連接區域(2a'，2b')在對應的所述端部處具有在軸向上恒定的橫截面區(2a，2b)。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的駕駛艙橫梁(1)，其特征在于，所述金屬型材 (2)是閉合的結構化中空型材。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的駕駛艙橫梁(1)，其特征在于，所述金屬型材 (2)僅在所述駕駛艙橫梁(1)的位于駕駛者側的區域內延伸。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的駕駛艙橫梁(1)，其特征在于，所述金屬型材 (2)的橫截面沿軸向延伸成錐體。
8.根據權利要求1至7中任一項所述的駕駛艙橫梁(1)，其特征在于，所述金屬型材 (2)至少在轉向柱連接區域(2d)內具有平行的側面(2e)。
9.根據權利要求1至8中任一項所述的駕駛艙橫梁(1)，其特征在于，所述金屬型材 (2)具有用于支架(10，11)的連接區域，所述金屬型材(2)的上側和/或下側具有至少部分 呈圓形的輪廓。
10.一種駕駛艙結構，其包括根據權利要求1至9中任一項所述的駕駛艙橫梁(1)。
11.根據權利要求10所述的駕駛艙結構，其特征在于，設置有豎直支架(6)，所述豎直 支架將所述金屬型材(2)連接到車體的基部區域或通道區域和/或外殼(13)上并且具有 用于對所述金屬型材(2)的一端提供支撐的旋轉對稱座。
12.根據權利要求10或11所述的駕駛艙結構，其特征在于，設置有由金屬型材構成的 第一支架(10)以便將所述駕駛艙橫梁的金屬型材(2)連接到車體的艙壁或外殼(13)上， 所述第一支架(10)具有用于將所述第一支架(10)連接到所述金屬型材(2)上的連接區 域。
13.根據權利要求12所述的駕駛艙結構，其特征在于，所述金屬型材(2)至少在所述第 一支架(10)的連接區域(2d)處具有與所述金屬型材(2)的軸向垂直的至少部分圓形的輪 廓并且所述第一支架(10)的連接區域被調整為符合這種圓形輪廓。
14.根據權利要求10至13中任一項所述的駕駛艙結構，其特征在于，設置有經由固定 裝置(9)緊固的轉向柱支座(8)，所述固定裝置(9)優選地是具有襯圈的螺栓并且與所述金 屬型材⑵的軸向垂直地延伸。
15.根據權利要求10至13中任一項所述的駕駛艙結構，其特征在于，設置有用來支撐 所述轉向柱支座的模塊化底板(12)，并且所述模塊化底板(12)被焊接在所述金屬型材(2)上。
16.根據權利要求10至15中任一項所述的駕駛艙結構，其特征在于，設置有第二支架 (11)以將所述金屬型材(2)連接到所述外殼或所述艙壁(13)上。
17.根據權利要求16所述的駕駛艙結構，其特征在于，所述第一支架和所述第二支架 (10，11)在共同的連接點(14)連接到所述艙壁或所述外殼(13)上。
全文摘要
本發明涉及一種具有可變轉向柱傾角的駕駛艙橫梁，該用于機動車的駕駛艙橫梁具有設置在駕駛者側的至少一個結構化金屬型材，其中，該金屬型材的橫截面區在軸向上呈現出變化，并且該金屬型材具有用于將金屬型材連接到機動車車體的其它結構件上的連接元件。本發明提出一種允許同一轉向柱連接部提供可變轉向柱傾角的駕駛艙橫梁，該目的以如下方式實現即，使設置在駕駛者側的金屬型材的端部在任何情況下都具有作為連接元件的旋轉對稱橫截面區，并且端部的旋轉對稱橫截面區具有共同的旋轉軸線。
文檔編號B62D25/14GK101987635SQ20101024470
公開日2011年3月23日 申請日期2010年7月29日 優先權日2009年7月31日
發明者德特勒夫·施泰因赫費爾, 馬丁·欣茨, 馬克·希爾特 申請人:蒂森克虜伯鋼鐵歐洲股份公司