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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugtragstruktur mit einem Aufnahmeraum zur Aufnahme eines Strukturschäumlings, sowie eine Rastverbindung mit einer entsprechenden Fahrzeugtragstruktur und einem Strukturschäumling und ein Verfahren zum Montieren eines Strukturschäumlings an einer Fahrzeugtragstruktur.
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Strukturschäumlinge werden in Fahrzeugtragstrukturen beispielsweise verwendet, um die Steifigkeit der Fahrzeugtragstruktur zu erhöhen. Bei einer solchen Fahrzeugtragstruktur handelt es sich insbesondere um Rahmen- oder Karosserieteile, beispielsweise an einer Kraftfahrzeugseite, insbesondere im Bereich der sogenannten Säulen (A-, B-, C-Säule), zwischen diesen, in einem Fahrzeugdach oder auch an anderen Bereichen einer Fahrzeugtragstruktur.
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Neben stoffschlüssigen Verbindungen von Trägern mit einem aufschäumbaren Material in einem Karosseriehohlraum, wie beispielsweise in
DE 10 2006 032 480 A1 offenbart wird, sind Steck- oder Rastverbindungen von Strukturschäumlingen in Fahrzeugtragstrukturen in der Praxis bekannt geworden. Solche Strukturschäumlinge werden wegen der hohen Bauteilkosten in der Regel jedoch nur in sehr hochpreisigen Kraftfahrzeugen eingesetzt. Bei preisgünstigeren Kraftfahrzeugen greift man hingegen meist auf andere Verstärkungen ohne eingesetzte Strukturschäumlinge zurück.
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Solche Strukturschäumlinge, wie sie die vorliegende Erfindung betrifft, können beispielsweise eine Tragwerkstruktur aufweisen, die durch Aufschäumen hergestellt ist. Der Strukturschäumling wird dann mittels eines Roboterarms gegriffen und an die vorgesehene Stelle bzw. in den vorgesehenen Aufnahmeraum in der Fahrzeugtragstruktur eingesetzt und dort bei seinem Einfügen in den Aufnahmeraum gleichzeitig verrastet. Bei schnellen Roboterbewegungen kann es jedoch vorkommen, dass sich der Schäumling in der Produktion aus seiner Befestigung in der Fahrzeugtragstruktur löst und aus dieser herausfällt, nämlich dann, wenn die Rastverbindung, die in Richtung des Eintauchens des Strukturschäumlings in den Aufnahmehohlraum ausgebildet ist, versehentlich gelöst wird. Diese Gefahr ist besonders bei schnellen Roboterbewegungen groß.
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Obwohl grundsätzlich die Möglichkeit einer zusätzlichen stoffschlüssigen Verbindung des Strukturschäumlings an der Fahrzeugtragstruktur besteht, sind hiermit die Nachteile von zusätzlichen Montageschritten verbunden. Außerdem lässt sich der Strukturschäumling nicht mehr zerstörungsfrei aus der Fahrzeugtragstruktur lösen, wie dies bei einer einfachen Rastverbindung möglich ist.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Fahrzeugtragstruktur mit einem Aufnahmeraum zur Aufnahme eines Strukturschäumlings anzugeben, in welche der Strukturschäumling in einer vorzugsweise lösbaren Rastverbindung einsetzbar ist, ohne dass die Gefahr eines versehentlichen Lösens besteht. Darüber hinaus soll eine entsprechende Rastverbindung sowie ein Montageverfahren hierfür angegeben werden.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch eine Fahrzeugtragstruktur mit den Merkmalen von Anspruch 1, eine Rastverbindung mit den Merkmalen von Anspruch 6 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 8 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte und besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
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Eine erfindungsgemäße Fahrzeugtragstruktur weist einen Aufnahmeraum zur Aufnahme eines Strukturschäumlings auf. Bei einer solchen Fahrzeugtragstruktur handelt es sich beispielsweise um eine der eingangs beispielhaft beschriebenen Tragstrukturen in Kraftfahrzeugen. Die Fahrzeugtragstruktur weist wenigstens zwei Befestigungsaufnahmen zum Einführen jeweils eines laschenförmigen Befestigungselementes des Strukturschäumlings und zur im eingeführten Zustand formschlüssigen Verriegelung des Strukturschäumlings an der Fahrzeugtragstruktur auf.
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Erfindungsgemäß wird wenigstens eine der beiden Befestigungsaufnahmen, insbesondere eine einzige der beiden Befestigungsaufnahmen durch eine Aussparung in der Fahrzeugtragstruktur gebildet, die einen Aufnahmebereich zum Durchführen des Befestigungselementes im Wesentlichen senkrecht zu der Ebene der Aussparung aufweist, und ferner einen sich seitlich hieran anschließenden Verriegelungsbereich mit gegenüber dem Aufnahmebereich reduziertem Öffnungsquerschnitt.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Aussparung ist es nun möglich, das entsprechend zugeordnete Befestigungselement des Strukturschäumlings, vorliegend als zweites Befestigungselement bezeichnet, frei durch den Aufnahmebereich der Aussparung hindurchzuführen, weil der freie Querschnitt des Aufnahmebereiches größer ist als der zugeordnete Querschnitt des eintauchenden Teils des Befestigungselementes. Anschließend kann das Befestigungselement in den vergleichsweise kleineren Verriegelungsbereich verschoben werden, wobei der Verriegelungsbereich im Verhältnis zu dem durchgetauchten Teil des Befestigungselementes einen derart reduzierten freien Öffnungsquerschnitt aufweist, dass zwischen der Fahrzeugtragstruktur und dem Befestigungselement und damit dem Strukturschäumling eine verriegelnde Hinterschneidung gebildet wird.
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Besonders vorteilhaft ist zwischen dem Aufnahmebereich und dem Verriegelungsbereich eine Einschnürung mit einer Rastnase im freien Öffnungsquerschnitt der Aussparung vorgesehen, sodass das Befestigungselement beim Verschieben aus dem Aufnahmebereich in den Verriegelungsbereich über die Rastnase hinweg und somit gegen die Rastkraft der elastisch verdrängten Rastnase und/oder des elastisch verformten Befestigungselementes gleiten muss und, sobald sich das Befestigungselement vollständig im Verriegelungsbereich befindet, die Rastnase dieses gegen ein Zurückschieben in den Aufnahmebereich blockiert. Somit wird im eingerasteten Zustand das Befestigungselement gehalten, gegen ein Zurückschieben innerhalb der Ebene der Aussparung und aufgrund der Hinterschneidung mit der Fahrzeugtragstruktur zugleich auch gegen einem Verschieben senkrecht zur Ebene der Aussparung. Der Strukturschäumling wird demnach sicher in der Fahrzeugtragstruktur gehalten und kann nicht mehr herausfallen.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Aussparung die Form eines U mit einem vergleichsweise längeren Schenkel zur Ausbildung des Aufnahmebereiches und einem vergleichsweise kürzeren Schenkel zur Ausbildung des Verriegelungsbereiches auf. Die Rastnase kann dann in einer Basis des U zwischen den Schenkeln vorgesehen sein, insbesondere unmittelbar zwischen den Schenkeln, das heißt, dass sich beide Schenkel ausgehend vom freien Ende der Rastnase aus mehr oder minder weit insbesondere parallel zueinander erstrecken. Die Rastnase ist dann gegenüber einer Grundlinie des U (Linie, die den Boden des U ausbildet) angeordnet.
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Die zweite Befestigungsaufnahme kann eine von der ersten Befestigungsaufnahme abweichende Form aufweisen. Insbesondere weist sie eine im Querschnitt gegenüber dem Befestigungselement (dem ersten Befestigungselement) derart reduzierte Aussparung auf, dass im eingesetzten Zustand des Befestigungselementes eine Hinterschneidung zwischen der Fahrzeugtragstruktur und dem Befestigungselement gebildet wird. Beispielsweise kann das erste Befestigungselement, das insbesondere die Form eines Winkels aufweist, mit seinem freien Ende in die zweite Aussparung, das heißt die Aussparung der zweiten Befestigungsaufnahme eingetaucht und durch diese hindurchgeführt werden und anschließend über den Winkel hinweg umgeklappt werden, durch Anklappen des Strukturschäumlings an die Fahrzeugtragstruktur, sodass die gewünschte Hinterschneidung gebildet wird. Beim Anklappen des Strukturschäumlings an die Fahrzeugtragstruktur kann dieser in den vorgesehenen Aufnahmeraum eingeführt werden und das zweite Befestigungselement durch den Aufnahmebereich der Aussparung der ersten Befestigungsaufnahme hindurchgeführt werden und anschließend im angeklappten Zustand entlang der Fahrzeugtragstruktur verschoben werden, sodass das zweite Befestigungselement seitlich in den Verriegelungsbereich verschoben wird.
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Eine erfindungsgemäße Rastverbindung weist eine Fahrzeugtragstruktur der zuvor dargestellten Art sowie einen Strukturschäumling mit wenigstens zwei laschenförmigen Befestigungselementen auf. Wenigstens eines der beiden Befestigungselemente, insbesondere das zweite Befestigungselement, greift in einer ersten Position – vorliegend Einfügeposition genannt – frei durch den Aufnahmebereich der Aussparung der ersten Befestigungsaufnahme der Fahrzeugtragstruktur hindurch und greift in einer zweiten Position – vorliegend Verriegelungsposition genannt –, die gegenüber der ersten Eingriffsposition seitlich verschoben ist, durch den Verriegelungsbereich unter Ausbildung einer Hinterschneidung mit der Fahrzeugtragstruktur hindurch.
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Wenigstens eines der beiden Befestigungselemente, insbesondere beide Befestigungselemente, wobei auch mehr als zwei entsprechende Befestigungselemente vorgesehen sein können, weisen vorteilhaft eine Winkelform, insbesondere mit einem Winkel von 90° auf. Eine solche Winkelform kann besonders leicht hergestellt werden und eignet sich gut zur Verwendung bei der Montage des Strukturschäumlings an der Fahrzeugtragstruktur.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Montieren eines Strukturschäumlings an einer Fahrzeugtragstruktur mit einer Rastverbindung der vorliegend dargestellten Art sieht die folgenden Schritte vor:
- – Einführen oder Durchführen des ersten Befestigungselementes in die zweite Befestigungsaufnahme;
- – Durchführen des zweiten Befestigungselementes durch den Aufnahmebereich der Aussparung der ersten Befestigungsaufnahme;
- – anschließendes Verschieben des zweiten Befestigungselementes aus dem Aufnahmebereich in den Verriegelungsbereich der Aussparung der ersten Befestigungsaufnahme, um dadurch eine Hinterschneidung zwischen dem zweiten Befestigungselement und der Fahrzeugtragstruktur herzustellen.
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Bei dem genannten Verschieben wird insbesondere, wie zuvor dargestellt, die Rastnase zur Herstellung einer Rastverbindung, die ein Zurückschieben des zweiten Befestigungselementes aus dem Verriegelungsbereich in den Aufnahmebereich verhindert, überwunden, indem die Rastnase und/oder das Befestigungselement elastisch zurückgedrückt wird und, nachdem das zweite Befestigungselement in dem Verriegelungsbereich seine endgültige Position eingenommen hat, sich zurückbewegt, um das zweite Befestigungselement zu blockieren.
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Der Strukturschäumling wird vorteilhaft mit seinem ersten Befestigungselement in einer gegenüber der Fahrzeugtragstruktur angewinkelten Ausrichtung in die zweite Befestigungsaufnahme eingeführt bzw. durchgeführt und zum Durchführen des zweiten Befestigungselementes in den Aufnahmebereich gegen die Fahrzeugtragstruktur angeklappt.
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Besonders vorteilhaft werden alle Schritte mittels eines Greifroboters durchgeführt.
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Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und den Figuren exemplarisch beschrieben werden.
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Es zeigen:
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1 ein Beispiel für den Anbau eines Strukturschäumlings an einer Fahrzeugtragstruktur;
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2 ein Detail der ersten Befestigungsaufnahme der Fahrzeugtragstruktur und eingesetztem zweiten Befestigungselements des Strukturschäumlings;
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3 die erfindungsgemäß gestaltete Befestigungsaufnahme aus der 2, jedoch ohne Befestigungselement.
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In der 1 ist beispielhaft eine Fahrzeugtragstruktur 1 dargestellt, die einen Aufnahmeraum mit einem aufgenommenen Strukturschäumling 2 aufweist. Der Strukturschäumling 2 weist ein erstes Befestigungselement 4 und ein zweites Befestigungselement 3 auf, die durch Befestigungsaufnahmen der Fahrzeugtragstruktur 1 hindurchgeführt sind, um den Strukturschäumling 2 formschlüssig an der Fahrzeugtragstruktur 1 zu verriegeln. In der 1 ist die zweite Befestigungsaufnahme mit 5 beziffert und wird durch eine kreisrunde Bohrung in der Fahrzeugtragstruktur 1 gebildet, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Die erste Befestigungsaufnahme 6 ist in den 2 und 3 in einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung dargestellt. Wie man aus der 3 erkennen kann, wird diese durch eine Aussparung in der Fahrzeugtragstruktur 1 mit einem Aufnahmebereich 6.1 und einem sich seitlich hieran anschließenden Verriegelungsbereich 6.2 gebildet. Der Aufnahmebereich 6.1 und der Verriegelungsbereich 6.2 bilden gemeinsam den freien Querschnitt der Aussparung. Zwischen dem Aufnahmebereich 6.1 und dem Verriegelungsbereich 6.2 ist ferner eine Einschürung in dem freien Querschnitt der Aussparung vorgesehen, da am Rand der Aussparung eine Rastnase 7 ausgeführt ist, die in die Aussparung hineinragt.
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In der 2 ist nun das zweite Befestigungselement 3 gezeigt, wie dieses durch den Verriegelungsbereich (in der 2 nicht beziffert) der Aussparung hindurchgreift und mit der Fahrzeugtragstruktur 1 eine Hinterschneidung ausbildet. Zugleich verhindert die in der 3 bezifferte Rastnase 7, dass das zweite Befestigungselement 3 sich ungewollt zurück in den Aufnahmebereich (6.1 in der 3) verschiebt.
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Um das zweite Befestigungselement 3 aus dem Aufnahmebereich 6.1 in den Verriegelungsbereich 6.2 zu verschieben, muss die Rastkraft der Rastnase 7 überwunden werden. Hierzu kann die Rastnase 7 derart ausgeführt sein, dass sie elastisch weggedrückt werden kann. Zusätzlich oder alternativ kann auch das erste Befestigungselement 3 eine entsprechende elastische Ausweichbewegung durchführen.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der ersten Befestigungsaufnahme 6 kann der Strukturschäumling 2 mit seinem zweiten Befestigungselement 3 leicht in die erste Befestigungsaufnahme 6 eingesetzt werden und anschließend einfach durch Verschieben in der ersten Befestigungsaufnahme 6 gegen ungewolltes Herausfallen gesichert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006032480 A1 [0003]
