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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Befestigungseinrichtung für die Karosserie eines Kraftfahrzeugs, die im Besonderen eine Befestigung von Kraftfahrzeugkomponenten an der Kraftfahrzeugkarosserie oder der Kraftfahrzeug-Tragstruktur ermöglichen soll.
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Im Karosseriebau existieren unterschiedlichste Füge- und Montageverfahren für einzelne Karosseriebauteile als auch für die Befestigung von Kraftfahrzeugkomponenten an tragenden Strukturbauteilen der Karosserie. Hierbei kommen zumeist Schweißmuttern oder dergleichen Befestigungsmittel zum Einsatz, die eine Verschraubung von Bauteilen, insbesondere an schwer zugängigen Stellen der Kraftfahrzeugkarosserie ermöglichen. Zur Bildung einer Schweißmutter wird bspw. eine Gewindemutter mit dem entsprechenden Karosseriebauteil direkt verschweißt. Somit kann ein Gegenhalten der Mutter beim Anziehen einer Schraube in vorteilhafter Weise entfallen.
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Diese vergleichsweise einfach zu realisierende und kostengünstige Art der Befestigung von Kraftfahrzeug- und Karosseriebauteilen geht jedoch mit dem Nachteil einher, dass der Kraftfluss zwischen den mittels der Schweißmutter miteinander verbundenen Komponenten vollständig über die Schweißmutter abgeleitet wird.
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Dient die Schweißmutter beispielsweise der Befestigung eines vergleichsweise länglich ausgebildeten Bauteils, so können gerade im Bereich der Schweißmutter mitunter beträchtliche Hebelkräfte auftreten, die schlimmstenfalls zu einer Verformung oder Beschädigung der Schweißmutterunterlage, mithin des Karosseriebauteils selbst führen können.
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Auch ist die Verbindungsstelle zwischen den Komponenten im Wesentlichen durch die Größe der Schweißmutter vorgegeben und dementsprechend begrenzt. Etwaige, auf die miteinander verbundenen Komponenten quer zur Verbindung einwirkenden Kräfte können insbesondere durch die bereits angesprochene Hebelwirkung beträchtliche Kräfte in den Verbindungsbereich einleiten. Demgemäß sind Anbindungspunkte oder Unterlagen für Schweißmuttern vornehmlich verstärkt auszubilden, oder aber es sind Schweißmuttern mit einem vergleichsweise großen Durchmesser, mithin mit einer entsprechend großen Bauteilgröße zu verwenden.
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Solche Befestigungskonzepte gehen jedoch mit einem erhöhten Material-, Kosten- und Fertigungsaufwand einher.
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Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Befestigungseinrichtung für die Karosserie von Kraftfahrzeugen zur Verfügung zu stellen, die sich durch eine besonders hohe Belastbarkeit, Stabilität, durch einfache und kostengünstige Montage sowie durch ein vergleichsweise geringes Bauteilgewicht auszeichnet.
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Diese Aufgabe wird mittels einer Befestigungseinrichtung gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1, einer Fahrzeugkarosserie gemäß Patentanspruch 9 sowie mit Hilfe eines Verfahrens zur Bildung einer Befestigungseinrichtung nach Patentanspruch 12 gelöst. Einzelne vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Die erfindungsgemäße Befestigungseinrichtung ist für eine Kraftfahrzeugkarosserie ausgelegt. Sie weist hierfür zumindest einen Befestigungsabschnitt auf, mit welchem die Befestigungseinrichtung selbst an einem Karosseriebauteil befestigt werden kann. Im Montagezustand am Karosseriebauteil liegt die Befestigungseinrichtung zumindest mit ihrem Befestigungsabschnitt an jenem Karosseriebauteil an. Die Befestigungseinrichtung weist ferner zumindest eine Aufnahme für ein Gewindemittel sowie einen Aufnahmeabschnitt auf.
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Der Aufnahmeabschnitt ist dadurch gekennzeichnet, dass er in Montagestellung der Befestigungseinrichtung am Karosseriebauteil zu diesem beabstandet zu liegen kommt. Das heißt, die Befestigungseinrichtung weist eine derartige Formgebung und geometrische Ausgestaltung auf, dass bei einem am Karosseriebauteil anliegenden Befestigungsabschnitt zwischen dem Karosseriebauteil und dem Aufnahmeabschnitt ein Zwischenraum gebildet ist.
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Dabei erstreckt sich die Aufnahme für das Gewindemittel vom Aufnahmeabschnitt zum Karosseriebauteil hin. Es ist ferner vorgesehen, dass sich die Aufnahme mit einem Endabschnitt am Karosseriebauteil abstützt. Auf diese Art und Weise wird eine Befestigungseinrichtung geschaffen, die sich an mehreren voneinander beabstandeten Stellen, nämlich mit dem zumindest einen Befestigungsabschnitt und mit einem Endabschnitt zumindest einer Gewindemittelaufnahme am Karosseriebauteil abstützt. Durch das voneinander beabstandete und separate Abstützen der Befestigungseinrichtung an mehreren Stellen kann ein effektiver Anlage- oder Abstützbereich der Befestigungseinrichtung am Karosseriebauteil im Vergleich zu einer herkömmlichen Schweißmutterbefestigung deutlich vergrößert werden.
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Etwaige auf die Befestigungseinrichtung einwirkende Querkräfte können somit besser in das Karosseriebauteil abgeleitet werden. Durch die erfindungsgemäße effektive Vergrößerung der karosserieseitigen Krafteinleitungsfläche kann selbst mit geringen Materialstärken und vergleichsweise geringen Blechdicken eine ausreichend formstabile und strukturversteifende Befestigung der Befestigungseinrichtung am Karosseriebauteil bzw. an der Kraftfahrzeugkarosserie erfolgen.
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Nach einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Aufnahme und der Aufnahmeabschnitt einstückig ausgebildet. Bevorzugt ist hierbei vorgesehen, dass die Aufnahme mittels zumindest einer Umformoperation in den Aufnahmeabschnitt eingebracht ist. Mittels Warmumformung, aber auch mittels Kaltumformung kann die Aufnahme als integraler Bestandteil der Befestigungseinrichtung bzw. deren Aufnahmeabschnitts ausgebildet sein. Durch die einstückige Ausgestaltung von Aufnahme und Aufnahmeabschnitt kann eine gesonderte Montage der Aufnahme an der Befestigungseinrichtung entfallen.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist insbesondere vorgesehen, dass die Aufnahme mittels Tiefziehen in den Aufnahmeabschnitt eingebracht ist. Bei dieser, aber auch bei sämtlichen anderen vorzusehenden Umformoperationen kann ferner vorgesehen werden, dass die Aufnahme im Zuge jenes Umformprozesses mit einem Innengewinde versehen wird, welches zur Aufnahme einer Schraube oder eines Schraubbolzens zur Befestigung einer Kraftfahrzeugkomponente an der karosserieseitig anzubringenden erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung ausgebildet ist.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Aufnahme nach Art eines Sacklochs ausgebildet. Die Aufnahme weist somit an ihrem dem Karosseriebauteil zugewandten Endabschnitt einen geschlossenen Boden oder Bodenabschnitt auf, mit welchem die Aufnahme, bzw. ihr Bodenabschnitt nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung mit dem Karosseriebauteil verbunden ist.
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Von Vorteil ist diese Verbindung des Bodenabschnitts der Aufnahme mit dem Karosseriebauteil als stoffschlüssige Verbindung, etwa als Schweiß- oder Klebeverbindung ausgebildet. Auf diese Art und Weise kann die Befestigungseinrichtung an mehreren Stellen, nämlich im Bereich des zumindest einen Befestigungsabschnitts als auch mit dem aufnahmeseitigen Bodenabschnitt mit dem Karosseriebauteil oder mit mehreren Karosseriebauteilen einerseits über eine vergleichsweise große Fläche, andererseits unlösbar und dauerhaft verbunden werden.
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Bevorzugt ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der zumindest eine Befestigungsabschnitt als Befestigungsflansch ausgebildet ist, der sich zumindest bereichsweise parallel zur Ebene des Karosseriebauteils erstreckt und in diesem Bereich mit dem Karosseriebauteil, etwa durch Schweißen, insbesondere mittels einer Widerstands- und/oder Punktschweißoperation verbunden ist.
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Es erweist sich für die Erfindung als besonders vorteilhaft, wenn nicht nur ein einziger, sondern wenn mehrere Befestigungsabschnitte an gegenüberliegenden Randabschnitten der Befestigungseinrichtung als Befestigungsflansch ausgebildet sind, wobei die Aufnahme für das Gewindemittel bevorzugt mittig oder flächenzentriet zu den randseitigen Befestigungsabschnitten im Aufnahmeabschnitt der Befestigungseinrichtung angeordnet ist.
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Der oder die Befestigungsabschnitte sind nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung mittels Widerstands- und/oder Punktschweißen am Karosseriebauteil befestigbar. Zudem oder alternativ hierzu ist vorgesehen, dass der Bodenabschnitt der Aufnahme mittels Lichtbogenschweißen, insbesondere mittels MIG/MAG-Schweißen oder mittels Kleben am Karosseriebauteil befestigbar ist. Für die Befestigung des Bodenabschnitts der Aufnahme am Karosseriebauteil kommen insbesondere MIG/MAG-Schweißoperationen infrage, bei welchen der Boden der Aufnahme bzw. das Karosseriebauteil lediglich von einer Seite her zugänglich sein muss.
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Nach einem weiteren unabhängigen Aspekt betrifft die Erfindung ferner eine Fahrzeugkarosserie, an welcher eine zuvor beschriebene erfindungsgemäße Befestigungseinrichtung angeordnet ist.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist für jene Fahrzeugkarosserie vorgesehen, dass die Befestigungseinrichtung als Befestigung für einen Instrumententafelträger, für ein Motorlager, für eine Sitzbefestigung und/oder eine Achsaufhängung des Kraftfahrzeuges ausgebildet ist. Diese Aufzählung geeigneter Verwendungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung ist keinesfalls als abschließend zu betrachten. So ist die erfindungsgemäße Befestigungseinrichtung universell zur Substitution jeglicher im Karosseriebereich eines Kraftfahrzeuges verwendeter Schweißmuttern geeignet und auch hierfür vorgesehen.
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Neben einer Fahrzeugkarosserie und einer daran vorzusehenden erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung betrifft die Erfindung gleichermaßen ein mit einer solchen Karosserie bzw. mit der genannten Befestigungseinrichtung versehenes Kraftfahrzeug.
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Daneben betrifft die Erfindung ferner ein Verfahren zur Bildung einer erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung. Das Verfahren ist hierbei durch die Schritte gekennzeichnet, dass zunächst ein Metallblechzuschnitt bereitgestellt wird, und dass in einem nachfolgenden Bearbeitungsschritt in den Metallblechzuschnitt eine mit einem Innengewindemittel versehene Aufnahme mit Hilfe einer oder mehrerer Umformoperationen eingearbeitet wird.
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Hiernach ist schließlich vorgesehen, den mit der Aufnahme versehenen und vorzugsweise auch mit zumindest einem flanschartig ausgebildeten Befestigungsabschnitt vorkonfigurierten umgeformten Metallblechzuschnitt stoffschlüssig an zumindest einem Karosseriebauteil zu befestigen. Die stoffschlüssige Befestigung erfolgt dabei vorzugsweise mittels einer Schweißoperation.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass der Metallblechzuschnitt mit zumindest einem randseitigen Befestigungsabschnitt und/oder mit einem Bodenabschnitt der Aufnahme an einem oder an mehreren Karosseriebauteilen mittels Schweißen oder Kleben vorzugsweise dauerhaft und unlösbar befestigt wird.
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Auf diese Art und Weise kann ein karosserieseitiger Befestigungsabschnitt bereitgestellt werden, in welchen eine Schraube oder ein Schraubbolzen zur Befestigung von Kraftfahrzeugbauteilen an der Fahrzeugkarosserie eingeschraubt werden kann.
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Weitere Ziele, Merkmale sowie vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in der nachfolgenden Darstellung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen dargestellt. Hierbei bilden sämtliche im Text beschriebenen als auch in den Figuren bildlich dargestellten Merkmale den Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Darstellung eines mit einer erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung versehenen Karosseriebauteils und
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2 einen Querschnitt durch das Karosseriebauteil gemäß 1.
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In 1 ist in perspektivischer Darstellung ein Karosseriebauteil 10 dargestellt, an welchem eine Befestigungseinrichtung 12 angeordnet ist. Die als Halter ausgebildete Befestigungseinrichtung 12 weist hierbei zwei voneinander beabstandete Schraubenlöcher oder Aufnahmen 15 zum Einschrauben einer nicht explizit gezeigten Schraube oder eines Schraubbolzens auf. Aus der Querschnittsdarstellung gemäß 2 geht hervor, dass jene Schraubenaufnahme 15 mit einem Innengewinde 14 versehen ist und einstückig in die, vorzugsweise aus Stahlblech gebildete Befestigungseinrichtung 12 integriert ist.
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Die Befestigungseinrichtung 12 ist beispielsweise als Halter für einen Motorblock ausgebildet und stellt einen Sockel sowie ein Auflager für an der Karosserie 10 zu befestigende, in den Figuren nicht näher dargestellte Fahrzeugkomponenten zur Verfügung.
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Wie in 1 dargestellt, weist die Befestigungseinrichtung 12 an ihren Seitenrändern einen nahezu umlaufenden Flanschabschnitt 18, 22 auf, mit welchem die Befestigungseinrichtung 12 weitgehend vollflächig an der Außenkontur des Karosseriebauteils bzw. der Fahrzeugkarosserie 10 anliegt. Bevorzugt ist die Befestigungseinrichtung 12 im Bereich der als Befestigungsabschnitte 18, 22 fungierenden randseitigen Flanschabschnitte unlösbar mit der Karosserie 10 verbunden. Hierzu ist vorzugsweise eine Schweißoperation, wie etwa ein Punktschweißen vorgesehen.
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Die Aufnahme 15 für eine Schraube oder einen Schraubbolzen erstreckt sich zwischen einem Aufnahmeabschnitt 20 und dem darunterliegenden Karosserieabschnitt 26. Die Aufnahme 15 ist vorzugsweise durch eine Umformoperation, insbesondere durch ein Kaltumformen in den Halter 12 eingearbeitet. Die Aufnahme 15 weist ein Innengewinde 14 auf. Sie ist zudem nach unten, das heißt dem Aufnahmeabschnitt 20 abgewandt und dem Karosseriebauteil 26 zugewandt, weitgehend geschlossen ausgebildet.
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Der geschlossene Bodenabschnitt 16 ist dabei vorzugsweise ebenfalls mit dem Karosseriebauteil 26 verschweißt. Auf diese Art und Weise kann der erfindungsgemäße Halter 12 an mehreren Stellen, nämlich an den beiden randseitigen Flanschabschnitten 18, 22 als auch im Bereich des Bodenabschnitts 16 der Schraubenaufnahme 15 mit dem oder mit den darunterliegenden Karosseriebauteilen 26, 24 verbunden werden.
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So kann der Halter 12 eine im Vergleich zu einer Schweißmutter deutlich erhöhte Struktursteifigkeit und Festigkeit zur Verfügung stellen. Auf ansonsten übliche strukturverstärkende Maßnahmen im Bereich der Karosseriekomponenten 26, 24 kann in vorteilhafter Weise verzichtet werden. Auch kann der die Befestigungseinrichtung 12 bildende Blechzuschnitt vergleichsweise dünnwandig ausgebildet werden.
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Durch die mehrfache und räumlich voneinander beabstandete Verbindung einzelner Befestigungspunkte 18, 16, 22 der Befestigungseinrichtung 12 an der Fahrzeugkarosserie 10 kann auch ohne nennenswerte Gewichtszunahme eine vergleichsweise, stabile, dauerhafte und strukturversteifende Karosserieanbindung für Kraftfahrzeugkomponenten zur Verfügung gestellt werden.
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Im vorliegenden Beispiel ist die Befestigungseinrichtung 12 als Halter für ein Motorlager ausgebildet. Wie anhand des Querschnitts gemäß 2 verdeutlicht, weist die Fahrzeugkarosserie 10 einen Vorderrahmen 26 sowie eine Radeinbaukomponente 24 auf. Ferner ist zum Radkasten hin ein Schließblech 28 vorgesehen, welches das Profil des Vorderrahmens 26 nach außen hin verschließt.
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Zur Befestigung des Halters 12 an der gezeigten Fahrzeugkarosserie 10 ist vorgesehen, die Befestigungseinrichtung oder den Halter 12 zunächst von außen über den Bodenabschnitt 16 der Schraubenaufnahme 15 mit dem Vorderrahmen 26 zu verschweißen. Hiernach erst erfolgt ein Verschließen des Vorderrahmens 26 mit Hilfe des Schließbleches 28.
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Zuvor oder hiernach ist vorgesehen, den Halter 12 mittels seiner Befestigungsflanschabschnitte 18, 22 an den zugeordneten Karosseriekomponenten, nämlich dem Vorderrahmen 26 und dem Radeinbau 24 mittels einer weiteren Schweißoperation, etwa mittels Widerstands-Punktschweißen zu verbinden.
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Abweichend von der Darstellung gemäß 2 kann hierbei insbesondere vorgesehen werden, dass der in 2 unten liegende Endabschnitt des Radeinbaus 24 nicht außen, sondern zwischen einander korrespondierenden oberen Befestigungsflanschabschnitten des Schließblechs 28 und des Vorderrahmens 26 angeordnet und mit diesen Komponenten im wechselseitigen Überlappungsbereich verbunden wird.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Fahrzeugkarosserie
- 12
- Befestigungseinrichtung
- 14
- Innengewinde
- 15
- Aufnahme
- 16
- Bodenabschnitt
- 18
- Randabschnitt
- 20
- Aufnahmeabschnitt
- 22
- Befestigungsflansch
- 24
- Radeinbau
- 26
- Vorderrahmen
- 28
- Schließblech
