DE102006029351B3

DE102006029351B3 - Befestigungssystem und Befestigungsverfahren zur Befestigung eines Karosserieelements an einem Chassis

Info

Publication number: DE102006029351B3
Application number: DE200610029351
Authority: DE
Inventors: Manfred Stahl; Franz-Josef Kern; Bernhard Beer; Tobias Krosely
Original assignee: Montaplast GmbH
Current assignee: Montaplast GmbH
Priority date: 2006-06-27
Filing date: 2006-06-27
Publication date: 2007-09-06
Anticipated expiration: 2026-06-28

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Befestigungssystem und ein Befestigungsverfahren zur Befestigung eines Karosserieelementes aus Kunststoff an einem Chassis eines Kraftfahrzeugs. Erfindungsgemäß wird eine besonders ausgebildete Klammer 2 vorgeschlagen, die eine Karosserieaufnahme 22 und eine Chassisaufnahme 40 aufweist und mittels zweier Bundschrauben mit dem Karosserieelement und dem Chassis verschraubbar ist. Diese Klammer 2 ist so ausgebildet, dass beim Anziehen der Bundschrauben nur das Chassis durch die Klammer 2 eingeklemmt wird, das Karosserieelement aber immer in Längsrichtung beweglich bleibt, um für die im Betrieb auftretenden Wärmeausdehnungen ein Freimaß bereitzustellen (Fig. 3).

Description

Die Erfindung betrifft ein Befestigungssystem und ein Befestigungsverfahren zur Befestigung eines Karosserieelementes an einem Chassis (Rohbau) eines Kraftfahrzeugs mittels einer Schraube. Das Karosserieelement weist eine Karosseriefläche mit einem Langloch und einer Karosserieprofilstärke auf; das Chassis eine Chassisfläche mit einer Chassisprofilstärke. Vorzugsweise wird ein solches Befestigungssystem zur Befestigung eines Kotflügels an dem Rahmen eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Pkw's, eingesetzt.

Aus der DE 102 31 099 A1 ist ein Befestigungssystem zur Befestigung eines Karosserieelements, das eine Karosseriefläche mit einem Langloch und einer Karosserieprofilstärke aufweist, an einem Chassis eines Kraftfahrzeugs, das eine Chassisfläche mit einer Chassisprofilstärke aufweist, mittels einer Schraube bekannt. Durch den Einsatz einer Bundbuchse, deren Bundhöhe größer ist als die Karosserieprofilstärke kann sich das Karosserieelement bei Temperaturschwankungen relativ zum Chassis verlagern. Ein ähnliches Befestigungssystem ist auch aus der DE 102 13 168 A1 bekannt.

Aus 1 der DE 198 21 160 C1 ist ein Befestigungssystem mittels einer Klammer bekannt, die eine zwischen einem oberen, und einem mittleren Schenkel ausgebildete Karosserieaufnahme zur Aufnahme der Karosserieelementmontagefläche, eine zwischen dem mittleren Schenkel und einem unteren Schenkel ausgebildete Chassisaufnahme zur Aufnahme der Chassisfläche und ein erstes und ein zweites Gewinde im unteren Schenkel aufweist. Vorfixierung und Endfixierung erfolgt dabei mit derselben Schraube, ein erstes Gewinde ist dabei im Chassis vorhanden, ein zweites Gewinde im unteren Schenkel.

Schließlich offenbart die DE 102 52 992 A1 rein Montageverfahren zur Befestigung eines Karosserieelements mit einem Langloch an einem Chassis eines Kraftfahrzeugs.

Bislang werden Kotflügel in den meisten Fällen als Blechstanz- oder Blechtiefziehteile ausgebildet und im Rahmen der Vor- und Endmontage mit dem Rahmen des Kraftfahrzeuges verschraubt. Ästhetische Anforderungen und bauliche Vorgaben neuer Kraftfahrzeuge erfordern jedoch komplex ausgebildete Karosserieelemente mit Ausbuchtungen, Senken, Verdickungen und dergleichen. Im Rahmen des Fußgängerschutzes wird zudem verlangt, dass die Karosserieelemente Energie absorbierende Strukturen bilden, die beim Aufprall definiert auf einen einschlagenden Körper nachgeben.

Es ist deshalb zunehmend von Interesse, komplex ausgebildete Kotflügel mit komplizierten Geometrien als Kunststoffteile, insbesondere Kunststoffspritzgussteile auszubilden. Diese Kunststoffteile bieten eine höhere Designfreiheit, sind leichter (Leichtbau) als vergleichbare Blechteile und ermöglichen es, Energie absorbierende Strukturen in das Profil zu integrieren. Im Gegensatz zu komplexen Blechprofilen (Blechprofile mit komplexen Geometrien), die nur in mehreren Fertigungsschritten mit getrennten Werkzeugen herstellbar sind, lassen sich vergleichbare komplexe Kunststoffteile in einem Arbeitsschritt in einem Spritzgusswerkzeug fertigen und sind deshalb wesentlich kostengünstiger zu fertigen. Dies gilt insbesondere für Kleinserien.

Kunststoff ist andererseits mit dem Nachteil verbunden, dass dieser im Vergleich zu Stahl einen etwa 6 bis 7 mal so hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, was zu ungewünschten Wärmespannungen im Rahmen der Montage und im Betrieb führen kann. Zur Vermeidung dieser Wärmespannungen muss ein Kunststoffprofil an einem Stahlrahmen immer so fixiert sein, dass eine Relativbewegung zwischen dem Karosserieelement und dem Rahmen (Chassis) während der Montage und im Betrieb realisierbar ist.

Bisherige Lösungen sehen vor, dass die Karosserieelemente aus Kunststoff in der Vormontage zunächst mit einer Schraube an dem Chassis in zwei Achsen in einem kartesischen Koordinatensystem so vorfixiert werden, dass eine Kompensation von Wärmeausdehnungen in der dritten Achse noch möglich ist; vorzugsweise wird das Karosserieelement in Y- und in Z-Richtung fixiert, wohingegen ein Freiraum in X-Richtung verbleibt. Nach einer Wärmebehandlung, z.B. beim Einbrennen des Lacks, wird das Karosserieelement dann im Rahmen der Endmontage durch eine zweite Schraube auch in X-Richtung endfixiert, um das Karosserieelement endgültig an dem Chassis auszurichten.

Die Bewegung des Karosserieelementes im Verhältnis zu dem Chassis ist somit zumindest in einem Freiheitsgrad, vorzugsweise in der X-Richtung zur Kompensation von Wärmespannungen notwendig.

Zur Realisierung dieses Freigangs zur Kompensation von Wärmeausdehnungen sieht eine andere aus dem Stand der Technik be kannte Lösung die Verwendung von an dem Karosserieelement angeschraubten zylindrischen Hülsen mit in der Mantelfläche ausgebildeter Ringnut vor. Diese Hülsen sind in Öffnungen in dem Karosserieelement eingesetzt, die einen größeren Durchmesser als der Innenrand der Ringnut aufweisen, so dass das Karosserieelement zur Realisierung des Freigangs in einem gewissen Maß im Verhältnis zu der Hülse in der Ringnut beweglich ist.

Eine dritte Lösung im Stand der Technik vor, dass das Karosserieelement eine inhärente Elastizität zum Ausgleich von Wärmespannungen aufweist. Beispielsweise können so genannte „Bombierungen" in dem Karosserieelement ausgebildet sein, die sich im Falle von Wärmespannungen entsprechend aus- oder einbeulen.

Zunehmend werden geringe Fugenmaße und geringe Fertigungstoleranzen verlangt, die sich mit den vorhandenen Montageverfahren nicht oder nur schwer einhalten lassen. Die bestehenden Systeme und Verfahren erfordern ferner eine umfangreiche Ausrichtung des Karosserieteiles im Rahmen der Endmontage und sind deshalb sehr arbeitsintensiv. Die bekannten Lösungen ermöglichen somit zwar einen gewissen Freigang für den Wärmeausgleich, sind aber gleichzeitig zum Einhalten moderner Fertigungstoleranzen zu ungenau. Schließlich können keine der bekannten Systeme eine Nachschwindung des Kunststoffs kompensieren, welche z.B. bei der Erhitzung der Kunststoff-Karosserieteile im KTL-Bad auftreten und eine Größenreduzierung von bis zu 2% bewirken können.

Ausgehend von den zitierten Nachteilen liegt der Erfindung die. Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zumindest teilweise zu vermeiden und ein Befestigungssystem zur Befestigung eines Karosserieteiles an einem Chassis vorzusehen, das eine ausreichende Fixierung in der Vormontage gewährleistet, gleichzeitig aber den erforderlichen Freigang zur Kompensation von Wärmespannungen bereitstellt und zudem einfach montierbar ist.

Das erfindungsgemäße Befestigungssystem umfasst zur Lösung dieser Aufgabe:

• Eine Klammer, die eine zwischen einem oberen und einem mittleren Schenkel ausgebildete Karosserieaufnahme zur Aufnahme der Karosserieelementmontagefläche, eine zwischen dem mittleren Schenkel und einem unteren Schenkel ausgebildete Chassisaufnahme zur Aufnahme der Chassisfläche, und ein erstes und ein zweites Gewinde im unteren Schenkel aufweist;
• eine als Bundschraube ausgebildete Vorfixierungsschraube, die einen Bunddurchmesser und eine Bundhöhe aufweist, die höher oder gleich hoch ist wie die Karosserieprofilstärke, und sich für eine Vorfixierung durch das Langloch der Karosseriefläche und durch ein Loch in der Chassisfläche erstreckend mit dem ersten Gewinde verbinden lässt; und
• eine als Bundschraube ausgebildete Endfixierungsschraube, die einen Bunddurchmesser und eine Bundhöhe aufweist, die höher oder gleich hoch ist wie die Karosserieprofilstärke, und sich für eine Endfixierung durch das Langloch der Karosseriefläche und durch ein Loch in der Chassisfläche erstreckend mit dem zweiten Gewinde verbinden lässt;

Der obere Schenkel weist einen Oberdurchgang für die Vorfixierungs- und die Endfixierungsschraube auf, der geringfügig größer ist als die Bunddurchmesser. Der mittlere Schenkel weist einen Mittendurchgang für die Vorfixierungs- und Endfixierungsschraube auf, der kleiner ist als der Bunddurchmesser, und das Langloch ist um so viel länger als der Außenabstand zwischen dem Bund der Vorfixierungsschraube und dem Bund der Endfixierungsschraube ausgebildet, als die maximal auftretende Längenausdehnung des Karosserieelements im Betrieb.

Die erfindungsgemäße Ausbildung gewährleistet, dass nach dem Anziehen der Vorfixierungsschraube der untere Rand des Bundes der Vorfixierungsschraube die Rahmenaufnahme zur Fixierung der Rahmenfläche in 2 Achsen zusammendrückt, das Karosserieelement aufgrund des Bundes in der Karosserieaufnahme aber noch entlang einer Achse (vorzugsweise der Längsachse) zur Realisierung des Freigangs beweglich ist. Folglich ist der Bund der Vorfixierungsschraube so hoch oder höher als die Materialstärke des Karosserieelements, zumindest im Befestigungsbereich.

Die Klammer wird zur Vormontage mit der Rahmenaufnahme zunächst auf eine Rahmenfläche oder eine an dieser ausgebildeten Fläche, z.B. einen Montagebügel, aufgeschoben. Die Klammer ist nun in dem entsprechend ausgebildeten Langloch verschieblich. Sodann wird das Karosserieelement in die Karosserieaufnahme der Klammer eingeschoben oder eingesetzt und die Vorfixierungsschraube wird angezogen. Nunmehr kann das Karosserieelement vorausgerichtet werden. Nach der Vorausrichtung kann die Karosserie eine Wärmebehandlung durchlaufen, bei der das Karosserieelement auch eine eventuelle Längenausdehnung erfährt. Nach der Abkühlung wird sodann im Rahmen der Endfixierung die Endfixierungsschraube in das zweite Gewinde eingeschraubt und angezogen, bis das Karosserieelement endfixiert ist. Nach der Endfixierung kann eine Bewegung nur noch in einem zuvor genau definierten Bereich in einer vorgegebenen Achse erfolgen, vorzugsweise ist noch eine Bewegung im Bereich von 2 bis 4 mm in x-Richtung möglich, um Wärmeausdehnungen während des Normalbetriebs ohne Beschädigungen des Karosserieelements zu kompensieren.

Das Langloch ist so dimensioniert, dass sich die Klammer nach dem Aufsetzen auf das Karosserieelement zur Kompensation von Wärmausdehnungen mit Freigang in diesem bewegen kann. Nach der Endfixierung kann sich die Klammer nur noch begrenzt in einer Achse bewegen kann; bei einem üblichen Kotflügel mit einer Länge von 1000 bis 1300 mm beträgt dieser Freigang in x-Richtung ca. 3–4 mm zur Kompensation von Wärmespannungen bei üblichen Betriebstemperaturen.

Das Karosserieelement wird so vorfixiert, dass es am Rahmen ausgerichtet fixiert in 2 Achsen und „belastungsfest" ist, aber noch einen Freigang zur Kompensation von Längenausdehnungen in einer Richtung hat, vorzugsweise der x-Richtung. Durch diesen Freigang lassen sich Toleranzen aufgrund von Wärmespannungen kompensieren. Erst durch die im Rahmen der Endfixierung eingedrehte Endfixierungsschraube wird das Karosserieelement endgültig unter Wahrung des zuvor definierten Freigangs am Chassis fixiert. Vereinfacht gesagt ist eine Endfixierung in einer Achse vom Montageaufwand zulässig, aber keine Endausrichtung in verschiedenen Achsen.

Die zu berücksichtigenden Toleranzen sind natürlich abhängig von der Werkstückgeometrie. Im Falle eines üblichen Kotflügels mit einer Länge von 1000 mm bis 1300 mm ist ein Toleranzausgleichsbereich von 3 mm bis 4 mm erfindungsgemäß realisierbar.

Das erfindungsgemäße Befestigungssystem ermöglicht somit die Kompensation von Kälteschrumpfung und Wärmeausdehnung ohne Spannungsaufwürfe am Karosserieelement. In gleicher Weise wie die Wärmeausdehnungen kompensiert das Erfindungsgemäße Befestigungssystem aber auch die bei der Erhitzung des Kunststoff-Karosserieelements auftretende Nachschwindung des Kunststoffs.

Erfindungswesentlich ist, dass nunmehr die Klammer die Befestigungsgewinde zur Aufnahme der Vorfixierungsschraube und der Endfixierungsschraube aufweist. Im Gegensatz zum Stand der Technik sind die Gewinde zur Aufnahme der Befestigungsschrauben somit nicht mehr an dem ortsfesten Chassis (Rahmen) ausgebildet, sondern als Teil der Klammer Teil des relativ beweglichen Befestigungssystems. Der Rahmen bestimmt somit erstmalig nicht mehr die Toleranz.

In der bevorzugten Ausführungsform ist die Klammer – in der Seitenansicht – als S-Profil mit einem oberen und einem unteren Bogen ausgebildet. Der obere Bogen bildet vorzugsweise die Karosserieaufnahme und der untere Bogen vorzugsweise die Chassisaufnahme. Die Bögen werden auch hier definiert durch drei Schenkel: einem oberen, einem mittleren und einem unteren, die sich in Einbaulage im Wesentlichen horizontal erstrecken. Im oberen Schenkel ist der Oberdurchgang für die Fixierungsschrauben vorgesehen. Dieser Oberdurchgang ist so dimensioniert, dass der Bund der Schrauben, aber nicht die Schraubenköpfe durchtreten können. Im mittleren Schenkel ist der Mittendurchgang für die Fixierungsschrauben vorgesehen, die einen geringeren Durchmesser als die Außendurchmesser der Schraubenbünde aufweisen. Im unteren Schenkel der Rahmenaufnahme sind schließlich die Gewinde für die Fixierungsschrauben ausgebildet.

Bei einer alternativen Ausführungsform kann die Klammer als E-Profil ausgebildet sein. Die geometrische Ausbildung der Klammer ist unerheblich, solange gewährleistet ist, dass zumindest die Chassisaufnahme der Klammer in sich federnd ausgebildet ist und ferner eine Karosserieaufnahme vorgesehen ist. Durch diese in sich federnde Ausbildung wird gewährleistet, dass die Chassisfläche durch Anziehen der Schrauben in der Chassisaufnahme in zwei Achsen vorfixiert wird und erst durch Anziehen der Endfixierungsschraube in der dritten Achse unter Wahrung eines geringen Freigangs endfixiert wird. Die Bünde der Vorfixierungs- und Endfixierungsschraube gewährleisten, dass das Karosserieelement auch beim vollständigen Anziehen dieser Schrauben nicht in der Karosserieaufnahme der Klammer eingeklemmt wird. Gleichzeitig gewährleistet das Befestigungssystem auch nach der Endfixierung aufgrund des Zusammenspiels der Länge des Langlochs in der Karosseriefläche und dem axialen Abstand zwischen den Mantelflächen der Bünde der Vorfixierungs- und Endfixierungsschraube, dass noch ein begrenzter Freigang in einer Achse (vorzugsweise in der Längsachse (x-Achse)) zur Kompensation von Wärmeausdehnungen möglich ist, die im üblichen Betrieb auftreten. Diese kann z.B. aufgrund von Sonneneinstrahlung auf das Karosserieelement erfolgen.

Zur Vereinfachung der Montage und exakten Positionierung der Klammer am Rahmen können bei der bevorzugten Ausbildung zwischen der Chassisfläche und der Chassisaufnahme Positionierungsmittel ausgebildet sein, z.B. eine Nut-/Feder-Verbindung.

Die Klammer besteht vorzugsweise vollständig aus Stahlblech mit federnden Eigenschaften, besonders vorteilhaft aus rostfreiem Federstahl. Die Ausbildung aus glasfaserverstärktem Kunststoff oder anderen zähen Kunststoffen liegt jedoch ebenfalls im Rahmen der Erfindung.

Zur Vermeidung der eingangs zitierten Probleme beim Stand der Technik und zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe schlägt die Erfindung ferner ein Montageverfahren zur Befestigung eines Karosserieelements an einem Chassis eines Kraftfahrzeugs vor. Das Karosserieelement weist eine Karosseriefläche mit einem Langloch und einer Karosserieprofilstärke auf; das Chassis weist eine Chassisfläche mit einer Chassisprofilstärke auf. Erfindungsgemäß wird zur Realisierung eines Freigangs in einer Achse, vorzugsweise in Längsrichtung, eine Klammer verwendet, die eine zwischen einem oberen und einem mittleren Schenkel ausgebildete Karosserieaufnahme zur Aufnahme der Karosserieelementmontagefläche, eine zwischen dem mittleren Schenkel und einem unteren Schenkel ausgebildete Chassisaufnahme zur Aufnahme der Chassisfläche und ein erstes und ein zweites Gewinde im unteren Schenkel aufweist. Zur Verbindung dieser Klammer mit dem Karosserieelement und dem Chassiselement werden eine als Bundschraube ausgebildete Vorfixierungsschraube, die einen Bunddurchmesser und eine Bundhöhe aufweist, die höher oder gleich hoch ist wie die Karosserieprofilstärke, und eine als Bundschraube ausgebildete Endfixierungsschraube eingesetzt, die einen Bunddurchmesser und eine Bundhöhe aufweist, die höher oder gleich hoch ist wie die Karosserieprofilstärke.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst dabei die Verfahrensschritte:

– Aufschieben der Karosserieaufnahme der Klammer auf die Karosseriefläche,
– Aufschieben der Chassisaufnahme der Klammer auf die Chassisfläche,
– Eindrehen der Vorfixierungsschraube durch das Langloch und die Chassisfläche in das erste Gewinde,
– Ausrichten des Karosserieelements am Chassis,
– Vorfixieren des Karosserieelements durch Anziehen der Vorfixierungsschraube und
– Endfixieren des Karosserieelements durch Eindrehen der Endfixierungsschraube in das zweite Gewinde.

Für den Fachmann ist ersichtlich, dass es zur Erzielung der erfindungsgemäßen Vorteile nicht erforderlich ist, dass die Klammer tatsächlich auf die Karosseriefläche und die Chassisfläche aufgeschoben wird; entscheidend ist, dass die entsprechenden Flächen in der Karosserieaufnahme und der Chassisaufnahme der Klammer aufgenommen bzw. eingeführt werden.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung lassen sich dem nachfolgenden Teil der Beschreibung entnehmen, in dem ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung an Hand von drei Zeichnungen näher erläutert wird. Die Zeichnungen zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Kotflügels und der erfindungsgemäßen Klammer;
2 eine perspektivische Ansicht des Kotflügels gemäß 1 mit befestigter Klammer;
3 eine perspektivische Ansicht des Kotflügels bei der Befestigung am Chassis;
4 eine perspektivische Ansicht des am Chassis befestigten Kotflügels;
5 eine vergrößerte perspektivische Draufsicht der Klammer nach Einsetzen der Vorfixierungsschraube;
6 eine vergrößerte Draufsicht des an dem Chassis mon tierten Kotflügels nach der Endfixierung; und
7 einen vergrößerten Querschnitt entlang der Linie VII-VII gemäß 5.
Gleiche oder gleich wirkende Teile sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
Demnach umfasst das erfindungsgemäße Befestigungssystem im Wesentlichen eine Klammer 2, eine Vorfixierungsschraube 4 sowie eine Endfixierungsschraube 6. Die Klammer 2 wird in dem vorliegenden Beispiel zur Befestigung eines Kotflügels 8 am Chassis (Rahmen) eines Pkw's mittels eines Haltebügels 32 eingesetzt. Von dem Kotflügel 8 sind zur besseren Verdeutlichung der Erfindung nur Ausschnitte dargestellt.
Die Vorfixierungsschraube 4 und die Endfixierungsschraube 6 sind jeweils als gleiche Bundschrauben mit einem gleichen Nenn- und einem gleichem Bunddurchmesser ausgebildet. Solche Bundschrauben bestehen aus einem sich axial erstreckenden Gewindeschaft mit dem Nenndurchmesser, einem oberhalb des Gewindeschaftes ausgebildeten zylindrischen Bund, der einen größer als der Nenndurchmesser ausgebildeten Bunddurchmesser und eine Bundhöhe aufweist, die höher ist als die Profildicke des Karosserieelementes. Oberhalb des Bundes ist ein Schraubenkopf ausgebildet, dessen Durchmesser größer ist als der Bunddurchmesser.
Die Klammer 2 ist – in der Seitenansicht – als S-Profil mit einer Karosserieaufnahme 22 (oberer Bogen) und einer Chassisaufnahme 40 (unteren Bogen) ausgebildet. Die Aufnahmen werden gebildet durch drei Schenkel: einem oberen Schenkel 12, einem mittleren Schenkel 14 und einem unteren Schenkel 16. Der obere Schenkel 12, der mittlere Schenkel 14 und der untere Schenkel 16 verlaufen im Wesentlichen parallel zueinander und sind durch die Bögen miteinander verbunden. Die Klammer 2 ist als einteiliges Biegeteil aus Federstahl mit einer bevorzugten Materialstärke von 1 mm gefertigt. In dem oberen Schenkel 12 sind ein als Oberdurchgang fungierendes vorderes Durchgangsloch 18 für die Vorfixierungsschraube 4 und ein hinteres Durchgangsloch 20 für die Endfixierungsschraube 6 vorgesehen. Die Durchmesser des vorderen Durchgangsloches 18 und des hinteren Durchgangsloches 20 sind kleiner als der Schraubenkopf der Vorfixierungsschraube 4 und der Endfixierungsschraube 6, aber größer als die Bünde dieser Schrauben. Fluchtend mit dem vorderen Durchgangsloch 18 und dem hinteren Durchgangsloch 20 sind Mittendurchgänge in dem mittleren Schenkel 14 ausgebildet, durch welche die Vorfixierungsschraube 4 und die Endfixierungsschraube 6 bei der Montage durchtreten können. Die Durchmesser dieser Mittendurchgänge in dem mittleren Schenkel 14 sind allerdings kleiner als der Bunddurchmesser der Vorfixierungsschraube 4 und der Endfixierungsschraube 6, sodass die Vorfixierungsschraube 4 und die Endfixierungsschraube 6 mit der Unterseite ihrer Bünde auf den mittleren Schenkel der Klammer 2 in Einbaulage aufliegen. Der untere Schenkel 16 weist ebenfalls fluchtend mit dem vorderen Durchgangsloch 18 und dem hinteren Durchgangsloch 20 ein vorderes Gewindeloch und ein hinteres Gewindeloch auf. Die Gewindelöcher des vorderen Gewindeloches und des hinteren Gewindeloches entsprechen den Nenndurchmessern der Vorfixierungsschraube 4 und der Endfixierungsschraube 6, um diese aufzunehmen. Die Gewinde können entweder direkt in den unteren Schenkel 16 eingeschnitten oder durch unterseitig an der Klammer befestigte Muttern ausgebildet sein.
Bei der Montage wird die Karosserieaufnahme 22 der Klammer 2 auf eine Montagefläche 24 des Kotflügels 8 aufgeschoben. Im Montagebereich weist diese Montagefläche 24 ein Langloch 26 für den Durchtritt der Vorfixierungsschraube 4 und der Endfixierungsschraube 6 auf. Ferner ist quer verlaufend zum Langloch 26 an der Unterseite der Montagefläche 24 eine nicht dargestellte Führungsrippe ausgebildet. Korrespondierend zu dieser Führungsrippe ist an dem oberen Schenkel der Klammer 2 eine quer zur Längsrichtung der Klammer 2 verlaufende Führungsnut ausgebildet, in welche diese Führungsrippe des Kotflügels 8 in Einbau lage eingreift, um die Klammer 2 im Verhältnis zum Kotflügel 8 exakt und definiert zu positionieren.
Für eine genauere Justierung im Rahmen der Vormontage kann in dem Langloch 26 ferner ein Gleitplättchen 27 angeordnet sein. Diese Gleitplättchen 27 mit einem Durchgangsloch für die Vorfixierungsschraube 4 löst sich beim Anschrauben und ermöglicht nach der Vorfixierung eine Bewegung des Kotflügels 8 innerhalb voreingestellter Abmessungen.
Die 2 zeigt die Klammer 2 nach dem Aufschieben auf die Montagefläche 24 des Kotflügels 8.
Der Kotflügel 8 wird nunmehr zusammen mit der Klammer 2 gemäß 3 auf eine Befestigungsfläche des Haltebügels 32, der mit einem nicht dargestellten Chassis verschraubt ist. Der Haltebügel 32 besteht aus einem gekanteten Blechprofil mit einem die Befestigungsfläche bildenden Horizontalabschnitt 34, zwei sich beidseitig quer von dem Horizontalabschnitt nach unten erstreckenden Vertikalabschnitten 36 und sich wiederum quer zu den Vertikalabschnitten 36 nach außen erstreckenden Befestigungslaschen 38 mit Durchgangsbohrungen für Befestigungsschrauben am Chassis. Alternativ kann die Klammer 2 auch unmittelbar auf eine Befestigungsfläche am Chassis aufgeschoben werden.
Sodann wird die Vorfixierungsschraube 4 in die Klammer 2 eingeschraubt. Beim Anziehen der Vorfixierungsschraube 4 quetscht der Bund der Vorfixierungsschraube 4 den mittleren Schenkel 14 gegen den unteren Schenkel 16 und klemmt dabei den Horizontalabschnitt 34 des Haltebügels 32 zwischen der durch den mittleren Schenkel 14 und den unteren Schenkel 16 ausgebildeten Chassisaufnahme 40 ein zur Vorfixierung des Kotflügels 8 am Chassis. Aufgrund des Langloches 26 in der Montagefläche 24 des Kotflügels 8 ist dieser jedoch noch in x-Richtung beweglich. Da der Bund der Vorfixierungsschraube 4 seitlich an den Innenflächen des Langloches 26 anliegt, ist ein Versatz des Kotflügels 8 im Verhältnis zu dem Chassis in y-Richtung sowie in z- Richtung nicht mehr möglich. Der Kotflügel 8 ist mithin vorfixiert.
Nach dieser Vorfixierung kann das Chassis eine Wärmebehandlung durchlaufen, bei welcher höhere Temperaturen, z.B. zum Fixieren des Lackes auf den Karosserieteilen, auch eine Wärmeausdehnung des Karosserieteiles in Längsrichtung (x-Richtung) hervorrufen können. Eine derartige Wärmeausdehnung kann durch das erfindungsgemäße Befestigungssystem kompensiert werden. Um den gewünschten und begrenzten Freigang des Kotflügels 8 im Verhältnis zum Chassis bereit zu stellen, ist der Bund der Vorfixierungsschraube 4 so dimensioniert, dass die Karosserieaufnahme 22 und der Schraubenkopf der Vorfixierungsschraube 4 den Kotflügel 8 auch im vollständig angezogenen Zustand nicht einquetschen.
Nach dem Abkühlen des Kotflügels 8 erfolgt die Endfixierung. Hierzu muss lediglich die Endfixierungsschraube 6 in das Endfixierungsgewinde an der Klammer 2 eingeschraubt werden. Somit wird die Beweglichkeit des Kotflügels 8 im Verhältnis zum Chassis so eingeschränkt, dass eine begrenzte Bewegung nur noch in der Längsrichtung im vorbestimmten Maß möglich ist. Dieses vorbestimmte Maß wird definiert durch die Länge des Langlochs 26 im Verhältnis zum Abstand zwischen dem weitesten Abstand der Außendurchmesser der Bünde der Fixierungsschrauben 4, 6. Üblicherweise ist das Langloch etwa 2 bis 4 mm länger als der Außenabstand der Bünde der Fixierungsschrauben 4, 6 zur Realisierung eines begrenzten Freimaßes von ca. 2 mm in beiden Richtungen in Längsrichtung.
Bei der beschriebenen bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform sind die Vorfixierungsschraube 4 und die Endfixierungsschraube 6 gleich, was bewirkt, dass auch die Durchgangsöffnungen und die Gewinde in der Klammer 2 gleich sind. Es liegt jedoch auch im Rahmen der Erfindung, dass die Vorfixierungsschraube 4 und die Endfixierungsschraube 6 unterschiedlich ausgebildet sein können, was unterschiedlich ausgebildete Durchgangsöffnungen und Gewinde in der Klammer 2 mit sich bringt.
Das erfindungsgemäße Befestigungssystem und insbesondere die erfindungsgemäße Klammer stellen somit ein Befestigungssystem für die Befestigung eines als Kunststoffspritzgussteil ausgebildeten Karosserieteils an einem Chassis bereit, welches auf einfache Weise eine exakte Vormontage des Karosserieteils im Verhältnis zu dem Chassis zur belastungsfesten Erstausrichtung des Karosserieteils am Chassis ermöglicht. Nach einer Wärmebehandlung des Kotflügels und einer damit verbundenen Wärmeausdehnung ermöglicht das Befestigungssystem eine einfache und schnelle Endfixierung durch Einsetzen der Endfixierungsschraube. Das System ermöglicht somit eine belastungsfeste Vormontage, die aber Wärmeausdehnungen ohne Aufwürfe im Material kompensiert.
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander. Alle in den Unterlagen – einschließlich der Zusammenfassung – offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.

2: Klammer
4: Vorfixierungsschraube
6: Endfixierungsschraube
8: Kotflügel
12: oberer Schenkel
14: mittlerer Schenkel
16: unterer Schenkel
18: vorderes Durchgangsloch
20: hinteres Durchgangsloch
22: Karosserieaufnahme
24: Montagefläche
26: Langloch
27: Gleitplättchen
32: Haltebügel
34: Horizontalabschnitt
36: Vertikalabschnitt
38: Befestigungslasche
40: Chassisaufnahme

Claims

Befestigungssystem zur Befestigung eines Karosserieelements, das eine Karosseriefläche mit einem Langloch (26) und eine Karosserieprofilstärke aufweist, an einem Chassis eines Kraftfahrzeugs, das eine Chassisfläche mit einer Chassisprofilstärke aufweist, mittels einer Schraube, GEKENNZEICHNET DURCH eine Klammer (2), die eine zwischen einem oberen und einem mittleren Schenkel (12, 14) ausgebildete Karosserieaufnahme (22) zur Aufnahme der Karosserieelementmontagefläche, eine zwischen dem mittleren Schenkel (14) und einem unteren Schenkel (16) ausgebildete Chassisaufnahme (40) zur Aufnahme der Chassisfläche, und ein erstes und ein zweites Gewinde im unteren Schenkel (16) aufweist, eine als Bundschraube ausgebildete Vorfixierungsschraube (4), die einen Bunddurchmesser und eine Bundhöhe aufweist, die höher oder gleich hoch ist wie die Karosserieprofilstärke, und sich für eine Vorfixierung durch das Langloch (26) der Karosseriefläche und durch ein Loch in der Chassisfläche erstreckend mit dem ersten Gewinde verbindbar ist, eine als Bundschraube ausgebildete Endfixierungsschraube (6), die einen Bunddurchmesser und eine Bundhöhe aufweist, die höher oder gleich hoch ist wie die Karosserieprofilstärke, und sich für eine Endfixierung durch das Langloch (26) der Karosseriefläche und durch ein Loch in der Chas sisfläche erstreckend mit dem zweiten Gewinde verbindbar ist, wobei der obere Schenkel (12) einen Oberdurchgang für die Vorfixierungs- und die Endfixierungsschraube (4, 6) aufweist, der geringfügig größer ist als die Bunddurchmesser, wobei der mittlere Schenkel (14) einen Mittendurchgang für die Vorfixierungs- und Endfixierungsschraube (4, 6) aufweist, der kleiner ist als der Bunddurchmesser, und wobei das Langloch (26) um so viel länger als ein Außenabstand zwischen dem Bund der Vorfixierungsschraube (4) und dem Bund der Endfixierungsschraube (6) ist, als die maximal auftretende Längenausdehnung des Karosserieelements im Betrieb.
Befestigungssystem nach Anspruch 1, DADURCH GEKENNZEICHNET, dass die Klammer (2) als S-Profil mit einem oberen und einem unteren Bogen ausgebildet ist, und dass der obere Bogen die Karosserieaufnahme (22) und der untere Bogen die Chassisaufnahme (40) bildet.
Befestigungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, DADURCH GEKENNZEICHNET, dass die Karosserieaufnahme (22) und/oder die Chassisaufnahme (40) als Einschübe ausgebildet sind.
Befestigungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, DADURCH GEKENNZEICHNET, dass zwischen der Klammer (2) und der Chassisaufnahme (40) Positionierungsmittel ausgebildet sind.
Befestigungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, DADURCH GEKENNZEICHNET, dass die Klammer (2) Stahl aufweist.
Befestigungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, DADURCH GEKENNZEICHNET, dass der Oberdurchgang und/oder der Mittendurchgang für die Vorfixierungsschraube (4) und die Endfixierungsschraube (6) einlöchig oder zweilöchig ausgebildet sind.
Montageverfahren zur Befestigung eines Karosserieelements, das eine Karosseriefläche mit einem Langloch und einer Karosserieprofilstärke aufweist, an einem Chassis eines Kraftfahrzeugs, das eine Chassisfläche mit einer Chassisprofilstärke aufweist, unter Verwendung einer Klammer (2), die eine zwischen einem oberen und einem mittleren Schenkel (12, 14) ausgebildete Karosserieaufnahme (22) zur Aufnahme der Karosserieelementmontagefläche, eine zwischen dem mittleren Schenkel (14) und einem unteren Schenkel (16) ausgebildeten Chassisaufnahme (40) zur Aufnahme der Chassisfläche, sowie ein erstes und ein zweites Gewinde im unteren Schenkel (16) aufweist, einer als Bundschraube ausgebildeten Vorfixierungsschraube (4), die einen Bunddurchmesser und eine Bundhöhe aufweist, die höher oder gleich hoch ist wie die Karosserieprofilstärke, und einer als Bundschraube ausgebildeten Endfixierungsschraube (6), die einen Bunddurchmesser und eine Bundhöhe aufweist, die höher oder gleich hoch ist wie die Karosserieprofilstärke, umfassend die Verfahrensschritte: – Aufschieben der Klammer (2) auf die Karosseriefläche, – Aufschieben der Klammer auf die Chassisfläche, – Eindrehen der Vorfixierungsschraube (4) durch das Langloch und die Chassisfläche in das erste Gewinde, – Ausrichten des Karosserieelements am Chassis, – Vorfixieren des Karosserieelements durch Anziehen der Vorfixierungsschraube (4) und – Endfixieren des Karosserieelements durch Eindrehen der Endfixierungsschraube (6) in das zweite Gewinde.