-
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Verstärkung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
-
Aus der
US 5,472,290 A ist eine Eckverbindung zwischen zwei Karosseriebauteilen mit sich verjüngenden Kanten bekannt.
-
Aus der
DE 197 13 760 A1 ist eine selbsttragende Fahrzeugkarosserie mit angefügten Verstärkungselementen bekannt. Hierbei wird ein in einem Guss-, Spritzguss-, Schmiede-Press- oder Laminier-/Einlegeprozess einteilig hergestelltes Verstärkungselement innen an eine zuvor montierte und lackierte Karosserietragstruktur, welche beispielsweise ein B-Säulenblech ist, geklebt und bei Bedarf formschlüssig, insbesondere durch Nieten oder Schrauben, verbunden. Als mögliche Verstärkungselemente können neben Stahl auch Leichtmetalllegierungen aus Aluminium, Magnesium oder Titan, aber auch Kunststoffe, faserverstärkte Kunststoffe und andere Kompositwerkstoffe vorgesehen werden.
-
Aus der
DE 196 16 959 A1 ist ein Tragelement für Kraftfahrzeugkarosserien bekannt, welches aus einem Stahlblechprofil besteht, das mindestens auf einem Teil seiner Länge mit einem Einsatz aus Leitmetall oder einem anderen Leichtbauwerkstoff versehen ist. Hierbei ist das Stahlblechprofil aus mindestens einer Halbschale aufgebaut, und der Einsatz ist als Profilträger ausgebildet, der an der Halbschale befestigt ist. Als Leichtbauwerkstoff für den Profilträger kann beispielsweise eine Magnesiumlegierung oder ein faserverstärkter Kunststoff verwendet werden. Der Profilträger liegt mit mindestens einem Teil seiner Seitenwand an einer Wand der Halbschale an, die in diesem Bereich eine Öffnung aufweist, die mit einer im Profilträger ausgebildeten Gewindebohrung fluchtet, so dass der Profilträger mit der Halbschale verschraubt werden kann. Zudem kann zwischen der Profilträgerwand und der Halbschalenwand ein Spalt ausgebildet werden, welcher mit einer Klebstoffschicht aufgefüllt werden kann.
-
Aus der
DE 10 2006 053 000 A1 ist eine gattungsgemäße Anordnung zur Verstärkung zumindest eines aus einem Faserverbundwerkstoff bestehenden Karosseriebauteils mit einer aus einem metallischen Werkstoff bestehenden Verstärkungseinheit bekannt. Die Verstärkungseinheit ist als Metalleinleger stoffschlüssig mit dem Karosseriebauteil verbunden und von außen weder sichtbar noch zugänglich.
-
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zur Verstärkung eines aus einem Faserverbundwerkstoff bestehenden Karosseriebauteils mit einer aus einem metallischen Werkstoff bestehenden Verstärkungseinheit zu schaffen, welche bei einfacher und kostengünstiger Konstruktion eine stabile Verbindung der beiden Bauteile ermöglicht.
-
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch Bereitstellung einer Anordnung zur Verstärkung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
-
Um eine Anordnung zur Verstärkung eines Karosseriebauteils mit einer Verstärkungseinheit zu schaffen, welche bei einfacher und kostengünstiger Konstruktion eine stabile Verbindung der beiden Bauteile ermöglicht, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass eine zusätzliche kraftschlüssige Verbindung der Verstärkungseinheit mit dem Karosseriebauteil vorgesehen ist. Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass eine aus mindestens zwei Bauteilen bestehende Anordnung dauerhaft und stabil verbunden und bei Bedarf gelöst werden kann. In vorteilhafter Weise ermöglicht die erfindungsgemäße Anordnung, dass zum Verbinden des Karosseriebauteils mit der korrespondierenden Verstärkungseinheit keine aufwändigen Montageschritte oder kostenintensive Verbindungsbauteile erforderlich sind und insbesondere die Materialkosten und Montagekosten gering sein können. Dadurch können mehrere komplexe Bauteile aus unterschiedlichen Werkstoffen auf eine einfache und kostengünstige Weise auch in schwer zugänglichen Bereichen schnell und somit wirtschaftlich miteinander verbunden und versteift werden.
-
Zudem ist die kraftschlüssige Verbindung als mindestens eine Schraubverbindung ausgeführt. In vorteilhafter Weise ermöglicht die erfindungsgemäße Anordnung eine schnelle dauerhafte Montage mit einem kostengünstigen Verbindungsmittel, welches im Reparaturfall oder Wartungsfall lösbar ist, wodurch im Schadensfall Einzelteile austauschbar sind. Zur Herstellung der Schraubverbindung weist die Verstärkungseinheit mindestens einen gewindeaufweisenden Schraubdom zum Einschrauben einer Verbindungsschraube auf. Dadurch wird erreicht, dass die Karosseriebauteile in einer optimalen und definierten Position zueinander dauerhaft verbunden werden können.
-
Besonders vorteilhaft ist, dass der mindestens eine Schraubdom der Verstärkungseinheit eine formschlüssige Verbindung mit einer Ausnehmung des Karosseriebauteils eingeht. In vorteilhafter Weise ist dadurch eine Vergrößerung der Auflagefläche bzw. Verbindungsfläche zwischen den zu verbindenden Bauteilen möglich. Zudem ermöglicht der Schraubdom bei der Montage auf eine einfache Art und mit einfachen Mitteln eine erste Vorpositionierung bzw. Vorjustierung des Karosseriebauteils zur Verstärkungseinheit, bevor eine endgültige Befestigung der beiden Bauteile stattfindet. Dadurch kann das Karosseriebauteil exakt zur Verstärkungseinheit ausgerichtet und in einer definierten Lage verwindungssteif verbunden werden. Ferner kann die formschlüssige Verbindung der Verstärkungseinheit als Ergänzung oder als zusätzliche Sicherung zu der stoffschlüssigen Verbindung dienen und die Verbindung der beiden Bauteile wesentlich optimieren.
-
In vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung kann die Verstärkungseinheit zumindest teilweise an einer Außenfläche des Karosseriebauteils anliegen. In vorteilhafter Weise kann durch die großflächige Verbindung der Verstärkungseinheit mit dem Karosseriebauteil eine besonders verwindungssteife und dennoch sehr leichte Anordnung zur Verstärkung hergestellt werden. Im Gegensatz zum Stand der Technik kann die erfindungsgemäße Anordnung zur Verstärkung von außen sichtbar bzw. gut zugänglich sein und dadurch bei Beschädigung ohne großen Aufwand ausgetauscht werden.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung kann die stoffschlüssige Verbindung als mindestens eine Klebeverbindung ausgeführt werden. Das hat den Vorteil, dass die Verstärkungseinheit optimal mit dem Karosseriebauteil verbunden werden kann und, dass eine gleichmäßige und kontinuierliche Abstützung bzw. Auflage der Verstärkungseinheit auf dem Karosseriebauteil erfolgen kann. Dadurch kann eine hohe Belastung gleichmäßig auf das Karosseriebauteil verteilt sowie insgesamt die Verwindungssteifigkeit und die Festigkeit der miteinander verbundenen Karosseriebauteile verbessert werden. Dadurch kann in vorteilhafter Weise eine großflächige Verbindung der Bauteile mit einfachen und kostengünstigen Mitteln realisiert werden, da zur Ausführung der Verbindung auf eine beispielsweise spanende Bearbeitung der Oberfläche verzichtet werden kann und keine hohen Anforderungen an die Fertigungstoleranzen der Karosserieteile gestellt werden müssen. Da die Oberfläche der zu verbindenden Bauteile unverändert und unbeschädigt verklebt werden kann, kann eine schnelle und kostengünstige Montage bzw. Fertigung eines entsprechenden Karosserieteils des Fahrzeugs aus unterschiedlichen Werkstoffen und/oder unterschiedlichen Werkstoffkombinationen erfolgen, wodurch ein leichtes Bauteil im Sinne eines Leichtbaugedankens mit unterschiedlichen Festigkeitseigenschaften konzipiert werden kann. Durch Verwendung eines leichten chemischen Mittels werden unter Beibehaltung des Fahrzeuggewichts nur sehr geringe Materialkosten und Herstellungskosten verursacht.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung ist die Verstärkungseinheit zur Verbindung von mindestens zwei Karosseriebauteilen vorgesehen. Dadurch können wirtschaftlich mehrere Bauteile besonders einfach miteinander verbunden werden. Abhängig von der Belastung der Karosseriebauteile, können einzelne oder mehrere Verstärkungseinheiten nebeneinander bzw. hintereinander an die Karosseriebauteile montiert werden.
-
Die Verstärkungseinheit kann beispielsweise als planes Profil oder als Eckprofil ausgeführt werden. Dadurch kann in vorteilhafter Weise mit einfachen und kostengünstigen Herstellungsmitteln ein komplexer Körper geschaffen werden, indem mehrere Karosseriebauteile in unterschiedlichsten Anordnungen zueinander miteinander verbunden werden können. Dadurch können sowohl kostenintensive großvolumige Bauteile ersetzt als auch die Werkzeuge zu deren Herstellung eingespart werden. Die am Rand der Karosseriebauteile befestigte Verstärkungseinheit kann im Verbindungsbereich bzw. im Eckbereich eine versteifende Wirkung aufweisen, wodurch der aus mehreren Karosseriebauteilen hergestellte Körper eine besonders hohe Formstabilität aufweisen kann. Die Verstärkungseinheit ist dadurch auf vielfältigste Art als Versteifungselement im Bereich eines Kraftfahrzeugs verwendbar, welches sowohl innerhalb einer Tragstruktur einer Karosserie des Kraftfahrzeugs als auch im sichtbaren Bereich eines Laderaums oder Motorraums integriert werden kann.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung kann die Verstärkungseinheit mindestens ein Verstärkungselement aufweisen, welches in vorteilhafter Weise die Steifigkeit der Verstärkungseinheit weiter erhöht, so dass ein extrem leichtes und kostengünstiges Bauteil mit einer besonders hohen Belastbarkeit entsteht.
-
Zur Anbindung eines Anbauteils kann die Verstärkungseinheit mindestens eine Befestigungseinrichtung aufweisen. Dadurch kann ein Anbauteil, wie beispielsweise ein Federbein, mit dem aus mehreren Karosseriebauteilen hergestellten Körper sicher fixiert werden, wodurch mit einfachen Befestigungsmitteln wirkungsvoll eine zusätzliche Verbesserung der Lagestabilität der Karosseriebauteile gewährleistet werden kann. Gleichzeitig ist im Reparaturfall oder bei Wartungsarbeiten ein schnelles Lösen einzelner Karosseriebauteile möglich.
-
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.
-
Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Verstärkung von zwei Karosseriebauteilen mit einer als Eckprofil ausgebildeten Verstärkungseinheit,
- 2 eine schematische Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Anordnung zur Verstärkung eines Eckbereichs eines Karosseriebauteils mit einer als Eckprofil ausgeführten Verstärkungseinheit,
- 3 eine schematische Schnittdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Anordnung zur Verstärkung eines flachen Karosseriebauteils mit einer als planes Profil ausgeführten Verstärkungseinheit mit zwei Schraubdomen,
- 4 eine schematische Schnittdarstellung eines vierten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Anordnung zur Verstärkung mit einer Verstärkungseinheit ohne Schraubdom,
- 5 eine schematische Schnittdarstellung eines fünften Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Anordnung zur Verstärkung von zwei in einer Ebene angeordneten Karosseriebauteilen mit einer verschraubbaren Verstärkungseinheit.
-
Wie aus 1 bis 5 ersichtlich ist, umfassen die dargestellten Ausführungsbeispiele einer Anordnung zur Verstärkung im Wesentlichen ein aus einem Faserverbundwerkstoff bestehendes Karosseriebauteil 10, 10', 10'', 10''', 10.1, 10.2 und eine aus einem metallischen Werkstoff bestehende Verstärkungseinheit 12, 12', 12", 12'''. Die Verstärkungseinheit 12, 12', 12'', 12''' ist zumindest teilweise mit dem Karosseriebauteil 10, 10', 10", 10''', 10.1, 10.2 stoffschlüssig verbunden, wobei die stoffschlüssige Verbindung vorzugsweise als mindestens eine Klebeverbindung 24, 24', 24'', 24''' ausgeführt ist, wobei auch andere einem Fachmann als sinnvoll erscheinende stoffschlüssige Verbindungstechniken eingesetzt werden können. Als Klebetechniken zum Verbinden unterschiedlichster Materialien wären beispielsweise Einkomponentensysteme, Zweikomponentensysteme, Kontaktkleber, Epoxydharzklebstoffe, Schmelzkleber oder Sekundenkleber vorstellbar. Das Karosseriebauteil 10, 10', 10'', 10''', 10.1, 10.2 kann als monolithische bzw. als einstückige oder als sandwichartig aufgebaute ebene Platte oder als ein geformtes bzw. gewölbtes Bauteil oder als Eckelement ausgeführt werden. Vorzugsweise ist das Karosseriebauteil 10, 10', 10", 10''', 10.1, 10.2 aus einem CFK-Faserverbundwerkstoff hergestellt. Dadurch kann in vorteilhafter Weise ein extrem leichtes Bauteil entstehen, welches somit ganz im Sinne eines Leichtbaugedankens konzipierbar ist.
-
Um eine Anordnung zur Verstärkung eines Karosseriebauteils 10, 10', 10", 10''', 10.1, 10.2 mit einer Verstärkungseinheit 12, 12', 12", 12''' zu schaffen, welche bei einfacher und kostengünstiger Konstruktion eine stabile Verbindung der beiden Bauteile ermöglicht, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass eine zusätzliche kraftschlüssige Verbindung der Verstärkungseinheit 12, 12', 12", 12''' mit dem Karosseriebauteil 10, 10', 10", 10''', 10.1, 10.2 vorgesehen ist. Vorzugsweise ist die kraftschlüssige Verbindung als mindestens eine Schraubverbindung 16, 16', 16''' ausgeführt, wobei jedoch auch andere einem Fachmann als sinnvoll erscheinende kraftschlüssige Verbindungstechniken denkbar sind. Die Verstärkungseinheit 12, 12', 12'', 12''' ist vorzugsweise als kostengünstiges und einfach herstellbares Gussbauteil hergestellt.
-
Wie aus 1 bis 3 weiter ersichtlich ist, kann die Verstärkungseinheit 12, 12' zur Herstellung der kraftschlüssigen Verbindung zwischen der Verstärkungseinheit 12, 12' und dem Karosseriebauteil 10, 10', 10.1, 10.2 mindestens einen Schraubdom aufweisen, welcher eine formschlüssige Verbindung mit einer Ausnehmung 22, 22' des Karosseriebauteils 10, 10', 10.1, 10.2 eingeht. Der mindestens eine Schraubdom 18, 18' ist vorzugsweise kegelstumpfförmig ausgebildet und weist montagefördernde Zentriereigenschaften zur korrespondierenden Ausnehmung 22, 22' auf. Damit eine dauerhafte Verbindung zwischen der Verstärkungseinheit 12, 12' und dem Karosseriebauteil 10, 10', 10.1, 10.2 hergestellt werden kann, weist der mindestens eine Schraubdom 18, 18' eine Bohrung mit einem Innengewinde zum Einschrauben einer Verbindungsschraube 20, 20' auf.
-
Bei allen dargestellten Ausführungsbeispielen weist die Verstärkungseinheit 12, 12', 12", 12''' mindestens ein Verstärkungselement 26, 26', 26'', 26''' auf, welches die Stabilität der Verstärkungseinheit 12, 12', 12", 12''' verbessert. Außerdem weist die Verstärkungseinheit 12, 12', 12", 12''' mindestens eine Befestigungseinrichtung 28, 28', 28", 28''' zur Anbindung eines Anbauteils 30 auf, wodurch das Anbauteil 30 sicher am Karosseriebauteil 10, 10', 10", 10''', 10.1, 10.2 fixiert werden kann. Vorzugsweise ist die Befestigungseinrichtung 28, 28', 28", 28''' als Bohrung ausgeführt und ermöglicht eine solide und lösbare Verbindung mit einem Anbauteil 30.
-
Generell kann die Verstärkungseinheit 12, 12', 12", 12''' als planes Profil oder als Eckprofil ausgeführt werden. Wie aus 1 und 2 weiter ersichtlich ist, ist die Verstärkungseinheit 12 im ersten und im zweiten Ausführungsbeispiel jeweils als Eckprofil ausgeführt. Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, sind die Karosseriebauteile 10.1, 10.2 im ersten Ausführungsbeispiel plan ausgeführt und über die als Eckprofil ausgeführte Verstärkungseinheit 12 miteinander verbunden. Wie aus 2 weiter ersichtlich ist, weist das dargestellte Karosseriebauteil 10 einen 90°-Winkel auf und wird innen von der als Eckprofil ausgeführten Verstärkungseinheit 12 verstärkt. Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, liegt die Verstärkungseinheit 12 im ersten Ausführungsbeispiel nur teilweise an Außenflächen 14.1, 14.2 der beiden Karosseriebauteile 10.1, 10.2 an und verbindet diese miteinander. Wie aus 2 weiter ersichtlich ist, liegt im dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel die gesamte Außenfläche 12.1, 12.2 der Verstärkungseinheit 12 an der Außenfläche 14 des Karosseriebauteils 10 an, wobei die Verstärkungseinheit 12 den Eckbereich des Karosseriebauteils 10 nicht verbindet, sondern zusätzlich verstärkt.
-
Wie aus 3 und 4 ersichtlich ist, sind die Verstärkungseinheit 12', 12" und das Karosseriebauteil 10', 10" im dritten und viertem Ausführungsbeispiel jeweils als plane Profile ausgeführt. Hierbei liegt die Verstärkungseinheit 12', 12" bei beiden Ausführungsbeispielen bündig an einer jeweiligen Außenfläche 14', 14" der Karosseriebauteile 10', 10" an. Wie aus 3 weiter ersichtlich ist, weist die Verstärkungseinheit 12' im dritten Ausführungsbeispiel zusätzlich zwei Schraubdome 18' zur kraftschlüssigen Verbindung der Verstärkungseinheit 12' mit dem Karosseriebauteil 10' auf. Wie aus 4 weiter ersichtlich ist, weist die Verstärkungseinheit 12" im viertem Ausführungsbeispiel im Unterschied zum dritten Ausführungsbeispiel keine zusätzlichen Schraubdome auf, so dass die zusätzliche kraftschlüssigen Verbindung zwischen der Verstärkungseinheit 12" und dem Karosseriebauteil 10" ohne Schraubdome hergestellt ist.
-
Wie aus 1 und 5 weiter ersichtlich ist, ist die Verstärkungseinheit 12, 12''' in den dargestellten Ausführungsbeispielen zur Verbindung von mindestens zwei Karosseriebauteilen 10''', 10.1, 10.2 vorgesehen. Die Karosseriebauteile 10''', 10.1, 10.2 können in einer Ebene oder senkrecht zueinander angeordnet sein. Selbstverständlich sind weitere hier nicht dargestellte Verstärkungseinheiten denkbar, deren Schenkel einen Winkel zwischen 0° und 180° einnehmen können, um dadurch alle Montagewinkel zwischen den zu verbindenden Karosseriebauteilen 10''', 10.1, 10.2 zu ermöglichen.
-
Wie 5 weiter ersichtlich ist, sind die kraftschlüssigen Verbindungen zwischen der U-förmig ausgebildeten Verstärkungseinheit 12''' und den Karosseriebauteilen 10''' jeweils als Schraubverbindung 16''' ohne Schraubdom ausgeführt. Im dargestellten fünften Ausführungsbeispiel liegt die Verstärkungseinheit 12''' an den Außenflächen 14''' der Karosseriebauteile 10''' an, wobei das Verstärkungselement 26''' mit der Befestigungseinrichtung 28''' eine Lücke zwischen den beiden Karosseriebauteilen 10''' durchgreift.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10, 10', 10", 10''', 10.1, 10.2
- Karosseriebauteil
- 12, 12', 12", 12'''
- Verstärkungseinheit
- 12.1, 12.2
- Außenfläche (Verstärkungseinheit)
- 14, 14', 14", 14''', 14.1, 14.2
- Außenfläche (Karosseriebauteil)
- 16, 16', 16'''
- Schraubverbindung
- 18, 18'
- Schraubdom
- 20, 20', 20'''
- Verbindungsschraube
- 22, 22'
- Ausnehmung
- 24, 24', 24", 24'''
- Klebeverbindung
- 26, 26', 26", 26'''
- Verstärkungselement
- 28, 28', 28", 28'''
- Befestigungseinrichtung
- 30
- Anbauteil
