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Die Erfindung betrifft einen Halter zur Befestigung eines Anbauteils an einem Karosserieteil, einem Verbrennungsmotor oder einer anderen Komponente eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
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Zur Befestigung von Anbauteilen in Kraftfahrzeugen werden häufig durch Umformen aus Blech hergestellte Halter verwendet, die zwei zumeist im rechten Winkel zueinander ausgerichtete, zur Verringerung von Kerbspannungen durch einen gebogenen Übergang miteinander verbundene ebene Schenkel aufweisen, von denen einer zur Befestigung an der Kraftfahrzeugkomponente und der andere zur Befestigung des Anbauteils dient. Zur Befestigung des Halters an der Kraftfahrzeugkomponente und am Anbauteil sind die beiden letzteren gewöhnlich mit ebenen Montageflächen versehen, mit denen ebene äußere Breitseitenflächen der beiden Schenkel vor der Befestigung zur Anlage gebracht werden können. Die Befestigung des Halters an der Kraftfahrzeugkomponente und die Befestigung des Anbauteils am Halter erfolgt gewöhnlich mittels Schrauben oder Nieten, von denen die ersteren durch Öffnungen in den Schenkeln des Halters hindurch in Gewindebohrungen der Kraftfahrzeugkomponente bzw. des Anbauteils eingeschraubt und die letzteren in fluchtenden Öffnungen des Halters und der Kraftfahrzeugkomponente bzw. des Anbauteils verstemmt werden.
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Vor allem dann, wenn es sich bei der zur Befestigung des Halters dienenden Kraftfahrzeugkomponente um einen Verbrennungsmotor oder ein Getriebe handelt, ist die Kraftfahrzeugkomponente im Betrieb des Kraftfahrzeugs häufig Schwingungen unterworfen, die über den Halter auf das Anbauteil übertragen werden. Wenn das Anbauteil eine größere Masse aufweist, nehmen durch das in Schwingungen versetzte Anbauteil die Beanspruchungen im Halter selbst zu, so dass der Halter unter ungünstigen Umständen frühzeitig ermüden und brechen oder reißen kann. Um dies zu vermeiden, können die Halter entweder mit einer größeren Materialstärke gefertigt oder, wo sich dies aus Gewichts- und/oder Fertigungsgründen verbietet, mit eingeprägten oder eingeformten Sicken versehen werden, um die Steifigkeit des Halters zu erhöhen. Vor allem bei Haltern in Form von Blechbauteilen ist jedoch die Tiefe derartiger Sicken durch den vorhandenen Bauraum sowie durch das maximal zulässige Maß der Umformung bei der Blechbearbeitung begrenzt. Außerdem dürfen die Sicken nicht zu nah an die Montageflächen herangeführt werden, um einen festen Sitz und einen sicheren Halt des Anbauteils am Halter und einen festen Sitz des Halters an der Kraftfahrzeugkomponente nicht zu gefährden.
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Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Halter und ein Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass die Festigkeit des Halters ohne die Notwendigkeit einer Einprägung von Sicken und ohne eine Vergrößerung der Materialstärke verbessert werden kann, dass der Halter nur einen unwesentlich größeren Bauraum als ein Halter mit ebenen Oberflächen benötigt, und dass ein fester Sitz und ein sicherer Halt des Halters an ebenen Montageflächen der Kraftfahrzeugkomponente und des Anbauteils gewährleistet ist.
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Diese Aufgabe wird bei dem erfindungsgemäßen Halter dadurch gelöst, dass mindestens einer von zwei zur Befestigung des Halters an ebenen Montageflächen der Kraftfahrzeugkomponente bzw. des Anbauteils dienenden Befestigungsteilen des Halters ganz oder teilweise aus einem oder mehreren gewölbten Abschnitten besteht, die in jeder zur Montageebene senkrechten Querschnittsebene eine gekrümmte Querschnittsform besitzen, und dass mindestens einer der Befestigungsteile zur Befestigung an der ebenen Montagefläche mindestens einen Befestigungsvorsprung aufweist, der in Richtung der benachbarten Montagefläche über den Befestigungsteil übersteht und an seinem freien Ende eine zur Montagefläche parallele Anlagefläche aufweist.
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Durch die bei Blechbauteilen auch als Bombierung bezeichnete doppelte Wölbung des Befestigungsteils bzw. von Abschnitten des Befestigungsteils in sämtlichen zur Montageebene senkrechten Querschnittsebenen des Befestigungsteils kann die Festigkeit und Steifigkeit des Befestigungsteils bei gleicher Materialstärke im Vergleich zu einem ebenen Befestigungsteil beträchtlich erhöht werden, wie aus der Bionik, Architektur usw. hinlänglich bekannt ist.
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Da sich jedoch ein gewölbter Befestigungsteil nicht gut an einer ebenen Montagefläche der Kraftfahrzeugkomponente oder des Anbauteils befestigen lässt, weist der Befestigungsteil erfindungsgemäß mindestens einen in Richtung der benachbarten Montagefläche überstehenden Vorsprung auf, der an seinem freien, der Montagefläche zugewandten Ende eine ebene Anlagefläche aufweist, die nach der Montage des Halters gegen die ebene Montagefläche der Kraftfahrzeugkomponente bzw. des Anbauteils anliegt.
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Vorzugsweise besteht der Befestigungsteil ganz oder teilweise aus Abschnitten, die von der Montagefläche weg konvex gewölbt sind, um den notwendigen Bauraum zu minimieren. Jedoch ist es auch möglich, den Abschnitten des Befestigungsteils eine zur Montagefläche hin konvex gewölbte Form zu verleihen.
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Zweckmäßig besteht der Befestigungsteil vollständig oder nahezu vollständig aus einem einzigen gewölbten Abschnitt, der zum Beispiel die Form eines Mantelausschnitts einer hohlen Kugel, eines hohlen Ellipsoids oder eines hohlen Hyperboloids oder eine ähnliche Form besitzen kann und mit einem oder vorzugsweise mehreren in Richtung der Montagefläche überstehenden inselartigen Befestigungsvorsprüngen versehen ist. Dort, wo der Befestigungsteil mehr als einen gewölbten Abschnitt umfasst, grenzen diese Abschnitte vorzugsweise aneinander.
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Um eine sichere Anlage des gewölbten Befestigungsteils an der Montagefläche sicherzustellen, weist der oder jeder Befestigungsteil zweckmäßig mindestens zwei im Abstand voneinander angeordnete Befestigungsvorsprünge auf, deren ebene Anlageflächen eine Ebene aufspannen. Vorzugsweise sind jeweils drei überstehende Befestigungsvorsprünge im Abstand voneinander vorgesehen, deren ebene Anlageflächen eine Ebene aufspannen, so dass eine statisch bestimmte Anlage des Befestigungsteils am benachbarten Anbauteil bzw. an der benachbarten Kraftfahrzeugkomponente gewährleistet ist.
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Vorteilhaft weisen die Befestigungsvorsprünge Mantelflächen auf, die sich vom gewölbten Befestigungsteil aus in Richtung der Anlagefläche des Befestigungsvorsprungs verjüngen und bevorzugt im Querschnitt des Befestigungsvorsprungs mit einem ausreichenden Krümmungsradius konkav gerundet sind, um gefährliche Kerbspannungen zu vermeiden.
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Um die Konstruktion des Halters zu erleichtern, sind die Anlageflächen der Befestigungsvorsprünge zweckmäßig ringförmig und umgeben eine kreisförmige Durchgangsöffnung für eine Schraube, einen Niet oder ein anderes Befestigungselement, während zumindest die an einen äußeren Rand der Anlageflächen angrenzenden Teile von Mantelflächen der Befestigungsvorsprünge vorteilhaft allgemein rotationssymmetrisch sind.
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Um den benötigten Bauraum bei ausreichender Versteifung so gering wie möglich zu halten, werden der Krümmungsradius oder die Krümmungsradien des oder der gewölbten Abschnitte bzw. des gewölbten Befestigungsteils zweckmäßig so gewählt, dass die Höhe der Befestigungsvorsprünge in einer zur Montagefläche senkrechten Richtung nur etwa 1 bis 10% und bevorzugt nur etwa 1 bis 5% der Abmessungen des Befestigungsteils in einer zur Montagefläche parallelen Ebene beträgt.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass beide Befestigungsteile gewölbt sind und dass jeder der beiden Befestigungsteile mindestens einen überstehenden Befestigungsvorsprung mit einer ebenen Anlagefläche für die Montagefläche der Kraftfahrzeugkomponente bzw. des Anbauteils aufweist. Auf diese Weise können beide Befestigungsteile versteift werden.
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Der Halter besteht vorteilhaft aus einem umgeformten Blechteil, kann jedoch auch als dünnwandiges Gussteil ausgebildet sein.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen
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1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Halters zur Befestigung eines Anbauteils an einer Kraftfahrzeugkomponente;
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2 eine teilweise geschnittene Ansicht des Halters nach der Befestigung des Anbauteils an der Kraftfahrzeugkomponente.
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Wie am besten in 2 dargestellt, dient der in der Zeichnung dargestellte Halter 1 zur Befestigung eines nur schematisch dargestellten Anbauteils 2 an einer ebenfalls nur schematisch dargestellten Komponente 3 eines Kraftfahrzeugs, wie einem Verbrennungsmotor, einem Getriebe oder einem Karosserieteil.
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Wie in 2 dargestellt, weist sowohl das Anbauteil 2 als auch die Kraftfahrzeugkomponente 3 jeweils eine ebene Montagefläche 4 auf, gegen die jeweils einer von zwei allgemein rechtwinklig zueinander ausgerichteten Schenkeln 5, 6 des durch Umformen aus Metallblech hergestellten einstückigen Halters 1 angelegt wird, bevor der Halter 1 mittels zwei Befestigungsschrauben 7 an der Kraftfahrzeugkomponente 3 und mittels drei Befestigungsschrauben (nicht sichtbar) am Anbauteil 2 befestigt wird.
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Während der gegen die Kraftfahrzeugkomponente 3 anliegende Schenkel 6 des Halters 1 über seine gesamte Länge und Breite eben ist und zwei im Querschnitt kreisförmige Durchgangsöffnungen 8 für die Befestigungsschrauben 7 aufweist, ist der gegen das Anbauteil 2 anliegende Schenkel 5 des Halters 1 über seine gesamte Länge und Breite vom Anbauteil 2 weg konvex gewölbt, so dass er in jeder von zwei beliebigen, zur Montagefläche 4 und zueinander senkrechten Querschnittsebenen eine gekrümmte Querschnittsform besitzt, wie zum Beispiel in den zueinander senkrechten Schnittebenen A-A und B-B der 1. Die Wölbung der vom Anbauteil 2 abgewandten konvexen Oberfläche 9 des Schenkels 5 kann dabei die Form eines Ausschnitts aus einem Mantel einer Kugel, eines Ellipsoids, eines Ovoids oder eines Hyperboloids oder eine ähnliche Form besitzen. Eine solche Form wird bei umgeformten Blechbauteilen gewöhnlich als bombiert oder Bombierung bezeichnet.
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Zwischen den beiden Schenkeln 5, 6 des Halters 1 ist ein gerundeter Übergangsbereich 10 angeordnet, dessen Übergangsradius oder Übergangsradien in Längsrichtung der Schenkel 5, 6 ausreichend groß gewählt werden, um gefährliche Kerbspannungen zu vermeiden. Entlang der Breite des Halters 1 weist der Übergangsbereich 10 eine gekrümmte Form auf, die von der Form der Wölbung des Schenkels 5 abhängt.
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Wie am besten in 1 dargestellt, stehen über die konkave, dem Anbauteil 2 zugewandte Oberfläche 9 des Schenkels 5 im Abstand voneinander drei inselartige Befestigungsvorsprünge 11 über, die beim Umformen des Halters 1 in den Schenkel 5 eingeformt werden. Die drei Befestigungsvorsprünge 11 verjüngen sich jeweils in Richtung des Anbauteils 2 und weisen an ihren freien, dem Anbauteil 2 zugewandten Enden ebene ringförmige Anlageflächen 12 auf, die jeweils eine kreisförmige Durchgangsöffnung 13 für eine Befestigungsschraube umgeben. Die Anlageflächen 12 der drei Befestigungsvorsprünge 11 liegen in einer gemeinsamen Ebene, die parallel zur Montageebene 4 des Anbauteils 2 ausgerichtet werden kann, so dass nach der Montage des Anbauteils 2 am Halter 1 sämtliche Befestigungsvorsprünge 11 mit ihren freien Enden bzw. den ebenen Anlagenflächen 12 um die Befestigungsschrauben herum flächig gegen die Montagefläche 4 des Anbauteils 2 anliegen, wie in 2 für zwei der Befestigungsvorsprünge 11 dargestellt.
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Angrenzend an einen umlaufenden äußeren Rand 14 seiner ebenen ringförmigen Anlagefläche 12 weist jeder Befestigungsvorsprung 11 eine im Wesentlichen rotationssymmetrische Mantelfläche 15 auf, die eine Übergangszone zwischen der ebenen Anlagefläche 12 und der konkav gewölbten, dem Anbauteil 2 zugewandten Oberfläche 9 des Schenkels 5 bildet und sich von der Anlagefläche 12 aus in Richtung der gewölbten Oberfläche 9 allmählich erweitert. Die Übergangszone bzw. Mantelfläche 15 besitzt eine gewisse Mindestbreite, gemessen zwischen dem äußeren Rand 14 der Anlagefläche 12 und einem Fuß 16 des Befestigungsvorsprungs 11, der sich aus der konkav gewölbten Oberfläche 9 des Schenkels 5 erhebt. Die Mantelfläche 15 besitzt einen konkav gerundeten Querschnitt, der in Richtung des Fußes 16 allmählich flacher wird, wie aus 2 ersichtlich ist, so dass weder entlang der Mantelfläche 15 noch am Fuß 16 Kerben, d. h. Ecken mit einspringendem Radius, gebildet werden, welche die Festigkeit des Halters 1 beeinträchtigen könnten.
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Die Krümmungsradien der gewölbten Oberfläche 9 des Schenkels 5 sind relativ groß gewählt, so dass die Höhe der Befestigungsvorsprünge 11 weniger als 10% und vorzugsweise weniger als 5% der Breite bzw. Länge des Schenkels 5 entspricht. Da die Höhe der Befestigungsvorsprünge 11 infolge der gewölbten Form der konkaven Oberfläche 9 um den Umfang der Befestigungsvorsprünge 11 herum variiert, können die Mantelflächen 15 mathematisch gesehen recht komplizierte Flächengebilde sein. Jedoch ist ihre Darstellung mit modernen CAD-Werkzeugen leicht möglich.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Halter
- 2
- Anbauteil
- 3
- Kraftfahrzeugkomponente
- 4
- ebene Anlagefläche
- 5
- Schenkel
- 6
- Schenkel
- 7
- Befestigungsschraube
- 8
- Durchgangsöffnung
- 9
- konkave Oberfläche
- 10
- gerundeter Übergangsbereich
- 11
- Befestigungsvorsprung
- 12
- ebene Anlagefläche
- 13
- Durchgangsöffnung
- 14
- Rand Anlagefläche
- 15
- Mantelfläche
- 16
- Fuß Befestigungsvorsprung
