DE10001444A1 - Verbindungselement und Verbindungssystem - Google Patents
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Abstract
Diese Erfindung betrifft ein Verbindungselement zur Verbindung eines Kraftfahrzeugbauteils, insbesondere einer Säulenverkleidung, mit einem Befestigungselement, das mit der Karosserie eines Kraftfahrzeugs verbindbar ist, wobei das Verbindungselement eine Sollbruchstelle aufweist. Dadurch wird ein definiertes Versagen der Verbindung ermöglicht.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und
ein Verbindungssystem nach Anspruch 9.
Im Kraftfahrzeugbau ist es erforderlich, Kraftfahrzeugbauteile, wie z. B.
Säulenverkleidungen, Türverkleidungen oder Armaturenbretter, mit der Karosserie des
Kraftfahrzeugs zu verbinden. Grundsätzlich sollen diese Verbindungen lösbar sein, so daß
eine Demontage möglich ist.
Aus der DE 197 21 314 A1 ist ein Befestigungselement bekannt, bei dem ein erstes Teil mit
der Karosserie, ein zweites Teil mit dem Kraftfahrzeugbauteil verbindbar ist. Diese beiden
Teile sind aus relativ harn Kunststoff gefertigt. Als Verbindungsteil zwischen diesen beiden
Teilen des Befestigungselementes ist ein aus weicherem, verformbaren Kunststoff
gefertigtes Teil angeordnet. Die Verbindung dieser Teile untereinander erfolgt über eine
Kugel-Pfanne-Verbindung, die aufgrund der leichten Verformbarkeit des Verbindungsteils
immer einfach zu lösen und einzurasten ist.
In manchen Fällen ist es im Kraftfahrzeugbau unerwünscht, daß eine Verbindung auf
einfache Weise wiederherstellbar ist. So muß in manchen Fällen sichergestellt sein, daß die
Demontage nicht in einer beliebigen Weise, z. B. durch ungeschultes Personal,
vorgenommen wird. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn die
Kraftfahrzeugbauteile nach einer Auslösung eines Airbags abgesprengt worden sind. Die
Kraftfahrzeugbauteile dürfen erst dann wieder montiert werden, wenn ein neuer Airbag
fachgerecht zwischen Kraftfahrzeugbauteil und Karosserie angebracht worden ist.
So ist aus der DE 43 26 554 A1 ein Verbindungselement bekannt, das eine Sollbruchstelle
aufweist, so daß dieses nach einem Versagen nicht einfach wieder zusammengesetzt
werden kann. Nachteilig ist dabei, daß dieses Verbindungselement eine direkte Verbindung
zwischen einem Kraftfahrzeugbauteil und der Karosserie herstellt, so daß das
Befestigungsteil nach dem Bruch aus der Karosserie entfernt werden muß; dies ist u. U. sehr
aufwendig.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verbindungselement und ein
Verbindungssystem zu schaffen, bei dem ein definiertes Versagen der Verbindung
sichergestellt und eine leichte Montage bzw. Demontage durch Fachpersonal ermöglicht
wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verbindungselement mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 gelöst.
Das erfindungsgemäße Verbindungselement ist zwischen einem Kraftfahrzeugbauteil,
insbesondere einer Säulenverkleidung, und einem mit der Karosserie verbindbaren
Befestigungselement angeordnet. Durch eine Sollbruchstelle des Verbindungselementes
wird verhindert, daß eine Verbindung zwischen dem Kraftfahrzeugbauteil und der Karosserie
wieder verbunden werden kann, nachdem es zu einem Lösen der Verbindung gekommen ist.
Das erfindungsgemäße Verbindungselement dient dabei als ein Zwischenstück zwischen
dem Befestigungselement an der Karosserie und dem Kraftfahrzeugbauteil.
Nach dem Versagen des Verbindungselementes muß das Verbindungselement gegen ein
neues ausgetauscht werden, wobei das Befestigungselement aus der Karosserie nicht
entfernt werden muß. Zur Wiedermontage, z. B. nach der Auslösung eines Airbags hinter der
Säulenverkleidung, ist dadurch ein fabrikneues Verbindungselement notwendig, das aber
billig herstellbar ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das erfindungsgemäße Verbindungselement ein
erstes Aufnahmemittel zur Verbindung mit einem Haltemittel des Befestigungselementes
auf, wobei die Sollbruchstelle am ersten Aufnahmemittel angeordnet ist. Die Sollbruchstelle
wird dadurch in den Verbindungsbereich zwischen Befestigungselement (mit der Karosserie)
und dem Verbindungselement gelegt, so daß die Stelle und die Art des strukturellen
Versagens genau bestimmbar ist.
Alternativ ist es vorteilhaft, die Sollbruchstelle in den Verbindungsbereich zwischen
Kraftfahrzeugbauteil und Verbindungsteil zu legen, indem das Verbindungselement ein
zweites Aufnahmemittel zur Verbindung mit einem Haltemittel des Kraftfahrzeugbauteils
aufweist, wobei die Sollbruchstelle am zweiten Aufnahmeelement angeordnet ist.
Mit Vorteil ist das Verbindungselement als Profilteil ausgebildet, bei dem die Sollbruchstelle
durch eine Querschnittsverminderung, insbesondere eine Kerbe oder einen dünnwandigen
Absatz gebildet ist. Eine solche Ausbildung läßt sich einfach herstellen und ergibt ein
definiertes Versagen des Verbindungsteils.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Verbindungselement im wesentlichen als ein
U-förmiges Profil ausgebildet ist, wobei das erste Aufnahmemittel als Absatz an der
Innenseite des Profils ausgebildet ist. Ein so geformtes Verbindungselement ist leicht
herstellbar und ermöglicht eine leichte Montage.
In einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verbindungselements
ist die Sollbruchstelle so angeordnet, daß sie bei einer nach Betrag und/oder Richtung
vordefinierten Krafteinwirkung bricht. Dadurch kann die Sollbruchstelle gezielt an bestimmte
Belastungen angepaßt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das erfindungsgemäße
Verbindungselement ein Anschlußmittel zur formschlüssigen Verbindung mit dem
Kraftfahrzeugbauteil oder dem Befestigungselement auf, so daß eine einfache Verbindung
ermöglicht wird.
Vorteilhafterweise ist das erfindungsgemäße Verbindungselement aus Kunststoff gefertigt,
da hier eine Sollbruchstelle in einfacher Weise anbringbar ist.
Ein erfindungsgemäßes Verbindungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 9 sorgt
durch das Zusammenwirken zwischen einem Verbindungselement mit einer Sollbruchstelle
und einem Befestigungselement oder einem Aufnahmeelement eines Kraftfahrzeugbauteils
dafür, daß ein definiertes Versagen im Verbindungselement ermöglicht wird.
Dies ist besonders vorteilhaft, wenn zwischen Kraftfahrzeugteil und der Karosserie ein
Airbag angeordnet ist, da es hier nicht erwünscht ist, daß das Kraftfahrzeugbauteil einfach
wieder mit der Karosserie verbindbar sein soll.
Vorteilhafterweise wird das erfindungsgemäße Verbindungssystem im Bereich der A-Säule
und/oder der D-Säule des Kraftfahrzeugs oder im Bereich des Armaturenbretts und/oder
der Türverkleidung des Kraftfahrzeugs angeordnet.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnungen an
mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines Verbindungselementes im Zusammenwirken
mit einem Innenverkleidungselement und einem Befestigungselement;
Fig. 2 eine Schnittansicht des Verbindungselementes entlang der Linie A-A in der Fig. 1.
In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Verbindungselement 1 dargestellt, das ein
Kraftfahrzeugbauteil 5 mit einem Befestigungselement 2 verbindet.
Das Befestigungselement 2 ist in der vorliegenden Ausgestaltung ein Befestigungsclip, der
mit der Karosserie 3 des Kraftfahrzeuges verbunden ist.
Das Kraftfahrzeugbauteil 5 ist hier ein Innenverkleidungselement, nämlich eine
Säulenverkleidung. In anderen Ausführungsformen ist das Kraftfahrzeugbauteil 5, das mit
dem erfindungsgemäßen Verbindungselement 1 verbunden ist, ein Teil eines
Armaturenbretts, eine Türverkleidung oder ein anderes Kraftfahrzeugbauteil, das mit der
Karosserie verbindbar ist.
Die Säulenverkleidung 5 weist auf der Seite, die der Karosserie 3 zugewandt ist, ein
Anschlußmittel 4 auf, das im vorliegenden Fall als eine Nut ausgebildet ist, in die ein
entsprechend geformter Teil des Verbindungselementes 1 formschlüssig eingreift.
Grundsätzlich sind aber auch kraftschlüssige Verbindungen oder anders ausgebildete
formschlüssige Anschlußmittel 4 zwischen der Säulenverkleidung 5 und dem
Verbindungselement 1 denkbar.
Auf der Seife der Karosserie 3 ist ein Haltemittel 2a des Befestigungsclips 2 formschlüssig
mit einem ersten Aufnahmemittel 6 des Verbindungselements 1 verbunden.
Der Befestigungsclip 2 ist hier ein im wesentlichen längliches Element, an dessen einem
Ende das Haltemittel 2a angeordnet ist. Das Haltemittel 2a wird durch zwei parallel
zueinander liegende Vorsprünge gebildet, die sich radial zur Längsachse des
Befestigungsclips 2 erstrecken.
Am anderen Ende weist der Befestigungsclip 2 ein federndes Rückhaltemittel 7 auf, das
durch eine Öffnung der Karosserie 3 gesteckt wird. Durch das Rückhaltemittel 7 wird nach
dem Durchstecken eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Befestigungselement 2
und der Karosserie 3 hergestellt, die verhindert, daß der Befestigungsclip 2 sich aus der
Karosserie 3 löst. Grundsätzlich ist es möglich, daß der Befestigungsclip 2 als
Befestigungselement eine andere Form aufweist.
Die Verbindung zwischen dem Verbindungselement 1 und dem Befestigungsclip 2 wird
durch einen Formschluß zwischen dem Haltemittel 2a und einem ersten Aufnahmemittel 6
des Verbindungselementes 1 hergestellt.
In der vorliegenden Ausführungsform ist das Verbindungselement 1 als Profilteil ausgebildet,
das einen U-förmigen Schaft aufweist (siehe Fig. 2). Im Inneren des U-Profils ist das erste
Aufnahmemittel 6 als ein vorspringender Absatz ausgebildet, der mittig einen Schlitz 8 zur
Aufnahme des Haltemittel 2a aufweist.
Zur Verbindung wird das Haltemittel 2a des Befestigungsclips 2 so in den Schlitz 8
geschoben, daß der als erstes Aufnahmemittel 6 fungierende Absatz zwischen den beiden
radialen Vorsprüngen des Haltemittels 2a liegt.
In Fig. 2 ist eine Schnittansicht des Verbindungselementes 1 dargestellt, in der der obere Teil
des Haltemittel 2a im Schlitz 8 eingeführt sichtbar ist. Das erste Aufnahmemittel 6 erstreckt
sich in das Innere des U-förmigen Verbindungselementes 1.
Bei einer Zugbelastung des Befestigungsclips 2 in die Zeichnungsebene hinein, liegt das
Haltemittel 2a auf dem ersten Aufnahmemittel 6 auf.
Es ist in vielen Fällen gewünscht, daß die Verbindung zwischen einem Kraftfahrzeugbauteil
und der Karosserie in definierter Weise versagt. Dies ist z. B. der Fall, wenn hinter einer
Säulenverkleidung 5 ein Airbag angeordnet ist, der im Auslösungsfall die Säulenverkleidung
5 absprengen muß. Dabei muß vermieden werden, daß die Säulenverkleidung 5 unbefugt
wieder zusammengesetzt wird; d. h. durch den definierten Bruch eines Bauteils muß
sichergestellt werden, daß nur ein Fachmann, der über ein intaktes Ersatzteil verfügt, die
Säulenverkleidung 5 wieder mit der Karosserie 3 verbinden kann.
In der dargestellten Ausführungsform bildet das erste Aufnahmemittel 6 eine Sollbruchstelle
des Verbindungselementes 1. Der Querschnitt des ersten Aufnahmemittels 6 ist so
bemessen, daß ab einer vorbestimmten Kraft, die durch den Befestigungsclip 2 über das
Haltemittel 2a übertragen wird, das erste Aufnahmemittel 6 (d. h. der Absatz im U-Profil des
Verbindungselementes 1) bricht und die Verbindung zwischen dem Befestigungsclip 2 und
Verbindungselement 1 gelöst wird.
Bei einer Demontage der Säulenverkleidung 5 muß eine Demontagekraft aufgewandt
werden, die größer ist, als die Tragkraft der Sollbruchstelle.
In einer alternativen Ausgestaltung des Verbindungselementes 1 wird die Sollbruchstelle
durch eine Kerbe im Verbindungselement 1 gebildet.
Die gesamte Verbindung ist dabei so ausgelegt, daß das Versagen an der Sollbruchstelle
des Verbindungselementes 1 erfolgt und nicht am Anschlußmittel 4 oder im
Befestigungselement 2. Dadurch bleiben diese komplex geformten und damit teuren Bauteile
bei einem Versagen intakt.
In einer hier nicht dargestellten alternativen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verbindungselementes 1 weist dieses ein zweites Aufnahmemittel mit einer Sollbruchstelle
auf, das mit einem Haltemittel des Kraftfahrzeugbauteils in Verbindung steht. Im Unterschied
zum dargestellten Fall ist die Stelle des definierten Versagens hierbei im Bereich der
Verbindung zwischen Kraftfahrzeugbauteil 5 und Verbindungselement 1 angeordnet und
nicht im Bereich Verbindungselement 1 und Befestigungselement 2; das Funktionsprinzip
des definierten Versagens ist jedoch in beiden Fällen gleich.
Die Bruchkraft an der Sollbruchstelle im Bereich des erstem Aufnahmemittels 6 wird in der
hier dargestellten Ausführungsform im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des
Verbindungselementes 1 und des Befestigungsclips 2 übertragen. Grundsätzlich ist es aber
möglich, das erste Aufnahmemittel 6 und/oder das Haltemittel 2a so zu gestalten, daß ein
definierter Bruch nur bei einer bestimmten Kraftrichtung auftritt.
Das erfindungsgemäße Verbindungselement 1 dient hier als kostengünstig herstellbares
Zwischenteil zwischen der Säulenverkleidung 5 und der Karosserie 3. Nach einem
definierten Versagen an der Sollbruchstelle kann es einfach ersetzt werden, um wieder eine
intakte Verbindung herzustellen.
Somit wird ein erfindungsgemäßes Verbindungssystem gebildet, bei dem das
erfindungsgemäße Verbindungselement eine Sollbruchstelle zur Verfügung stellt, die bei
einer vordefinierbaren Belastung versagt.
Grundsätzlich ist ein solches Verbindungselement 1 mit einer definierten Sollbruchstelle
auch in Verbindungen mit anderen Kraftfahrzeugbauteilen 5, wie z. B. Teilen des
Armaturenbretts oder Türverkleidungen verwendbar.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen
bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, die von
dem erfindungsgemäßen Verbindungselement und dem erfindungsgemäßen
Verbindungssystem auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch
machen.
Claims (12)
1. Verbindungselement zur Verbindung eines Kraftfahrzeugbauteils, insbesondere einer
Säulenverkleidung, mit einem Befestigungselement, das mit der Karosserie eines
Kraftfahrzeugs verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement
(1) eine Sollbruchstelle aufweist.
2. Verbindungselement nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein erstes
Aufnahmemittel (6) zur Verbindung mit einem Haltemittel (2a) des
Befestigungselementes (2), wobei die Sollbruchstelle am ersten Aufnahmemittel (6)
angeordnet ist.
3. Verbindungselement nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein zweites
Aufnahmemittel zur Verbindung mit einem Haltemittel des Kraftfahrzeugbauteils (5),
wobei die Sollbruchstelle am zweiten Aufnahmeelement angeordnet ist.
4. Verbindungselement nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (1) als Profilteil ausgebildet ist, bei dem
die Sollbruchstelle durch eine Querschnittsverminderung, insbesondere eine Kerbe oder
ein dünnwandiger Absatz, gebildet ist.
5. Verbindungselement nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (1) im wesentlichen als ein U-förmiges
Profil ausgebildet ist, wobei das erste Aufnahmemittel (6) als Absatz an der Innenseite
des Profils ausgebildet ist.
6. Verbindungselement nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Sollbruchstelle des Verbindungselementes (1) bei einer nach
Betrag und/oder Richtung vordefinierten Krafteinwirkung bricht.
7. Verbindungselement nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch ein Anschlußmittel (4) zur formschlüssigen Verbindung mit dem
Kraftfahrzeugbauteil (5) oder dem Befestigungselement (2).
8. Verbindungselement nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß es aus Kunststoff hergestellt ist.
9. Verbindungssystem zur Verbindung eines Kraftfahrzeugbauteils (5), insbesondere einer
Säulenverkleidung, mit der Karosserie (3) des Kraftfahrzeugs mit,
- a) einem Verbindungselement (1) mit einer Sollbruchstelle, und
- b) einem mit der Karosserie verbindbaren Befestigungselement (2) mit einem Haltemittel (2a) zur Verbindung mit dem Verbindungselement (1), oder
10. Verbindungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem
Kraftfahrzeugbauteil (5) und der Karosserie (3) ein Airbag angeordnet ist.
11. Verbindungssystem nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß es im
Bereich der A-Säule und/oder der D-Säule des Kraftfahrzeugs angeordnet ist.
12. Verbindungssystem nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß es im
Bereich des Armaturenbretts und/oder der Türverkleidung des Kraftfahrzeugs
angeordnet ist.
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