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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Strukturbauteil für eine Kraftfahrzeugkarosserie. Derartige Strukturbauteile sind, um hohe Steifigkeit bei geringem Gewicht zu erreichen, oft als Hohlkörper ausgebildet, deren Hohlraum von zwei oder mehr aneinander befestigten Schalenteilen begrenzt ist. Ein solches Strukturbauteil ist aus
DE 100 63 509 bekannt.
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Bei diesem herkömmlichen Strukturbauteil sind zur Erhöhung von dessen Steifigkeit in dem Hohlraum jeweils in Höhe von außen an dem Strukturbauteil befestigten Teilen eines Türscharniers aus Blech geformte dreieckige Verstärkungsteile angebracht, wobei eine erste Seite des Dreiecks an einem ersten der beiden Schalenteile flächig anliegt und Gewinde aufweist, in die Befestigungsschrauben des Türscharniers eingreifen, und von der dieser ersten Seite gegenüberliegenden Ecke des Dreiecks zwei Flansche ausgehen, die zur Verankerung am zweiten Schalenteil dienen. Indem sich die zweite und dritte Seite des Dreiecks schräg durch den Hohlraum erstrecken, verleihen sie dem Strukturbauteil in seinem Innern eine Fachwerkstruktur. Die Versteifungswirkung dieser Struktur ist allerdings begrenzt, da die erste Seite nicht an ihren Ecken, sondern nur durch die Schrauben am ersten Schalenteil befestigt ist.
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Um neue gesetzliche Vorschriften zum Insassenschutz, insbesondere US-amerikanische Anforderungen bezüglich eines Frontalaufpralls mit nur 20% Überdeckung, zu erfüllen und gleichzeitig eine den Kraftstoffverbrauch erhöhende Steigerung des Fahrzeuggewichts so weit wie möglich zu vermeiden, werden Strukturbauteile, insbesondere für die Seitenwände einer Kraftfahrzeugkarosserie benötigt, die eine hohe Belastbarkeit bei geringem Gewicht erreichen.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist, solche Strukturbauteile zu schaffen.
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Die Aufgabe wird einer Ausgestaltung der Erfindung zufolge gelöst, indem bei einem Strukturbauteil für eine Kraftfahrzeugkarosserie mit einem ersten und einem zweiten Schalenteil, die unter Ausbildung eines Hohlraums aneinander befestigt sind, wobei ein Schraubloch im ersten Schalenteil gebildet ist, ein Gewindeträger, der ein auf das Schraubloch ausgerichtetes Innengewinde aufweist, am zweiten Schalenteil befestigt und vom ersten Schalenteil durch einen Spalt getrennt ist.
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Durch diesen Aufbau wird erreicht, dass wenn tatsächlich eine Schraube durch das Schraubloch in das Innengewinde eingeschraubt wird, das Strukturbauteil unter eine Vorspannung gesetzt werden kann, die dessen Steifigkeit sowohl gegenüber den im normalen Fahrbetrieb auftretenden Deformationskräften als auch gegenüber den bei einem Unfall auftretenden Belastungen erhöht und ggf. die Einleitung starker Kräfte in das Strukturbauteil auch über die Schraube selbst erlaubt.
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Wenn der Spalt durch Einschrauben einer Schraube durch das Schraubloch in das Innengewinde schließbar ist, so ist dadurch eine Grenze der Verformung des Strukturbauteils durch die Schraube festgelegt, und eine Überschreitung der Elastizitätsgrenze des Strukturbauteils kann zuverlässig vermieden werden.
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Um hohe Spannungen aufnehmen zu können, kann die Länge des Innengewindes größer als sein Durchmesser gewählt sein.
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Vorzugsweise ist durch die Schraube ein Beschlagteil an einer vom Hohlraum abgewandten Außenseite des ersten Schalenteils befestigt.
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Ein solches Beschlagteil kann insbesondere ein Teil eines Türscharniers oder eine Aufhängung für einen Sicherheitsgurt sein; generell kommt jede Art von Beschlagteil in Betracht, mit dem äußere Kräfte in die Karosserie eingeleitet werden können.
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Hauptbestandteil des Gewindeträgers kann eine Hülse sein, die sich vom zweiten Schalenteil aus durch den Hohlraum erstreckt.
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Der Gewindeträger kann einen dem ersten Schalenteil zugewandten ersten Flansch umfassen, der als Anschlag für das erste Schalenteil dienen und so die Verspannung der Schalenteile durch die Schraube begrenzen kann.
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Ein zweiter Flansch des Gewindeträgers kann am zweiten Schalenteil angreifen und insbesondere daran verschweißt sein.
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Vorzugsweise weist das zweite Schalenteil eine Öffnung auf, durch die sich der Gewindeträger erstreckt, und der zweite Flansch liegt an einer vom Hohlraum abgewandten Außenseite des zweiten Schalenteils an. So genügt unter Umständen ein rein formschlüssiger Angriff, um den Gewindeträger am zweiten Schalenteil zu fixieren; wenn darüber hinaus noch eine materialschlüssige Verbindung, insbesondere eine Schweißverbindung, zwischen dem zweiten Schalenteil und dem Gewindeträger vorgesehen ist, ist diese so vor dauernder Zugbeanspruchung und eventuellem Aufreißen geschützt.
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Der zweite Flansch kann dem zweiten Schalenteil zugewandte Vorsprünge aufweisen; zwischen diesen und dem zweiten Schalenteil kann eine Schweißverbindung schnell und effizient durch Widerstandsschweißen erzeugt werden.
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Das Strukturbauteil kann insbesondere eine Tragsäule, etwa eine A-, B- oder C-Säule einer Kraftfahrzeugkarosserie sein.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen
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1 einen Gewindeträger gemäß der Erfindung;
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2 eine seitliche Stirnwand einer Kraftfahrzeugkarosserie, die als zweites Schalenteil eines erfindungsgemäßen Strukturbauteils mit mehreren Gewindeträger vom in 1 gezeigten Typ besetzt ist;
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3 ein inneres Schalenteil einer B-Säule, bestückt mit Gewindeträgern gemäß der Erfindung;
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4 ein erstes Schalenteil, das vorgesehen ist, um mit den zweiten Schalenteilen der 2 und 3 zu erfindungsgemäßen Strukturbauteilen zusammengefügt zu werden;
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5 eine Detailansicht eines Strukturbauteils mit daran montiertem Scharnier;
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6 einen Schnitt durch das Strukturbauteil der 5 vor der Montage des Scharniers; und
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7 einen zu 6 analogen Schnitt durch das Strukturbauteil nach der Montage des Scharniers.
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1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht einen Gewindeträger 1, der in einem erfindungsgemäßen Strukturbauteil zum Einsatz kommt. Der Gewindeträger 1 ist ein einstückiges Formteil aus Stahl, Leichtmetall oder dergleichen, im Allgemeinen aus demselben Metall, aus dem auch die über den Gewindeträger 1 zu verbindenden Schalenteile gefertigt sind. Es umfasst eine zylindrische Hülse 2, deren zentraler Hohlraum 3 sich durchgehend über die gesamte Länge des Gewindeträgers 2 erstreckt, und an die Enden der Hülse 2 angeformte Flansche 4 und 5. Benachbart zum kleineren der beiden Flansche, 4, ist ein Innengewinde 6 im zentralen Hohlraum 3 geformt, z. B. durch Rollen. Der größere der beiden Flansche, 5, ist an seiner dem Flansch 4 zugewandten Seite mit Anschweißvorsprüngen 7 versehen.
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2 zeigt, gesehen von der Karosserieaußenseite, eine seitliche Stirnwand 8 einer Kraftfahrzeugkarosserie. Im fertig montierten Fahrzeug erstreckt sich ein im näherungsweise ebener zentraler Bereich 9 im Wesentlichen in der Vertikalen und der Fahrzeuglängsrichtung, und ist eine in der Fig. nicht gezeigte Stirnwand, die Fahrgastzelle und Motorraum voneinander trennt, ist an der in 2 vom Betrachter abgewandten Seite der seitlichen Stirnwand 8 verschweißt. Eine rückwärtige Kante 10 der seitlichen Stirnwand 8 begrenzt eine vordere Türöffnung. Benachbart zu dieser rückwärtigen Kante 10 sind in den zentralen Bereich 9 zwei flache Vorsprünge 11 mit je zwei Öffnungen 12 geprägt. Durch jede dieser Öffnungen 12 erstreckt sich ein Gewindeträger 1.
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Von den insgesamt vier Gewindeträgern 1 ist jeweils nur die Hülse 3 und der kleinere Flansch 4 sichtbar. Um die gezeigte Position zu erreichen, sind die Gewindeträger 1 jeweils von der betrachterabgewandten Seite her durch die Öffnungen 12 durchgeschoben, so dass je zwei der größeren Flansche 5 in einem der Vorsprünge 11 aufgenommen und mit ihren Anschweißvorsprüngen 7 an der seitlichen Stirnwand 8 widerstandsverschweißt sind.
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3 zeigt, ebenfalls von der Karosserieaußenseite her gesehen, ein Schalenteil 13 einer B-Säule. Ein verbreiterter Fußabschnitt 14 des Schalenteils 13 ist zur Befestigung an einem Türschweller des Fahrzeugs vorgesehen. Unmittelbar darüber ist ein Fenster 15 aus dem Schalenteil 13 ausgestanzt, das vorgesehen ist, um im fertig montierten Fahrzeug einen Gurtstraffer aufzunehmen. Auch hier sind in dem Schalenteil 13 zwei flache Vorsprünge 11 geprägt, durch deren je zwei Öffnungen 12 die Hülsen 2 von Gewindeträgern 1 vorspringen. Über diesen zwei Vorsprüngen 11, knapp unterhalb eines zur Verankerung an einem Dach des Fahrzeugs verbreiterten Kopfabschnitts 16, ist das Schalenteil 13 mit einem Schraubloch 17 versehen.
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4 zeigt eine Seitenwand-außen 18, die vorgesehen ist, um entlang von an ihren Rändern geformten Flanschen 19 mit den Rändern der seitlichen Stirnwand 8 und des Schalenteils 13 verschweißt zu werden. Die Seitenwand-außen 18 kann aus mehreren geformten Blechen zusammengefügt sein, insbesondere einer äußeren A-, B- und C-Säulenverstärkungen 20, 21 und 22, einer Schwellerverkleidung 23 und einer Dacheinfassung 24.
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An A- und B-Säulenverstärkung 20, 21 sind je zwei Türscharniere 25 mittels Schrauben 26 befestigt, die in die Innengewinde 6 der Gewindeträger 1 an der seitlichen Stirnwand bzw. am Schalenteil 13 eingreifen.
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Nahe ihres oberen Endes ist in die B-Säulenverstärkung 21 eine Vertiefung eingeprägt, in der der Flansch 5 eines weiteren Gewindeträger s 1 oberflächenbündig aufgenommen und verschweißt ist. Der Schaft des Gewindeträger s 1 erstreckt sich in 4 unsichtbar an der vom Betrachter abgewandten Seite der B-Säulenverstärkung 21 und ist auf das Schraubloch 17 des Schalenteils 13 ausgerichtet, um eine Befestigungsschraube eines an sich bekannten, an der der Fahrgastzelle zugewandten Seite des Schalenteils montierten Gurtumlenkers aufzunehmen.
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5 ist eine vergrößerte Ansicht der vorderen unteren Ecke der Seitenwand-außen 18 bzw. ihrer A-Säulenverstärkung 20. Man erkennt deutlich ein Stück des Flansches 19, der mit dem Rand der dahinterliegenden seitlichen Stirnwand 8 verschweißt ist. Das Scharnier 25 umfasst hier ein von den Schrauben 26 an der A-Säulenverstärkung 20 unbeweglich fixiertes Beschlagteil 27 und ein zur Befestigung an einer nicht dargestellten Tür vorgesehenes, mit dem Beschlagteil 27 um eine Achse 29 schwenkbar verbundenes Beschlagteil 28.
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6 zeigt einen Schnitt durch das Detail der 5 entlang einer durch die Längsachsen der beiden Gewindeträger 1 verlaufenden Ebene vor der Montage des Beschlagteils 27. Die Flansche 5 der Gewindeträger 1 sind mit ihren Anschweißvorsprüngen 7 an der konkaven Seite des Vorsprungs 11 verschweißt, ihre Hülsen 2 erstrecken sich durch die Öffnungen 12 des Vorsprungs 11 hindurch in einen vom Schalenteil 13 und der A-Säulenverstärkung 20 begrenzten Hohlraum 30, ohne jedoch die A-Säulenverstärkung 21 zu berühren, und sind auf Schraublöcher 17 in der A-Säulenverstärkung 20 ausgerichtet. Ein Spalt 31 zwischen den Flanschen 4 der Gewindeträger 1 und der Innenseite der A-Säulenverstärkung 20 ist klein genug bemessen, damit die A-Säulenverstärkung 20 in Kontakt mit den Flanschen 4 gebracht werden kann, ohne dass durch die damit verbundene Deformation die Elastizitätsgrenze des aus A-Säulenverstärkung 21 und seitlicher Stirnwand 8 gebildeten Strukturbauteils überschritten wird.
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7 zeigt dasselbe Detail der seitlichen Stirnwand 8 und der A-Säulenverstärkung 20 wie 6, allerdings nach der Montage des Beschlagteils 27 an der A-Säulenverstärkung 20. Das Beschlagteil 27 ist mittels zweier Schrauben 32 befestigt, die durch die Schraublöcher 17 hindurch in die Innengewinde 3 der Gewindeträger 1 so tief eingeschraubt sind, dass dadurch die der A-Säulenverstärkung 20 in Kontakt mit den Flanschen 4 der Gewindeträger 1 gezwungen ist.
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Indem das obere Scharnier 25 der vorderen Tür in entsprechender Weise montiert ist, ist über die gesamte Höhe der seitlichen Stirnwand 8 hinweg für eine versteifende Spannung zwischen ihr und der A-Säulenverstärkung 20 gesorgt.
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In entsprechender Weise ist auch die B-Säule durch die Befestigung der Scharniere 25 der hinteren Tür innerlich verspannt.
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Zur Verspannung der B-Säule kann ferner der Gurtumlenker beitragen, der am oberen Ende der B-Säule montiert ist, indem die ihn verankernde Schraube so weit in den an der B-Säulenverstärkung 21 verankerten Gewindeträger eingreift, dass dadurch das Schalenteil 13 gegen den Gewindeträger gepresst wird.
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Es versteht sich, dass die obige detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen zwar bestimmte exemplarische Ausgestaltungen der Erfindung darstellen, dass sie aber nur zur Veranschaulichung gedacht sind und nicht als den Umfang der Erfindung einschränkend ausgelegt werden sollen. Diverse Abwandlungen der beschriebenen Ausgestaltungen sind möglich, ohne den Rahmen der nachfolgenden Ansprüche und deren Äquivalenzbereich zu verlassen. Insbesondere gehen aus dieser Beschreibung und den Figuren auch Merkmale der Ausführungsbeispiele hervor, die nicht in den Ansprüchen erwähnt sind. Solche Merkmale können auch in anderen als den hier spezifisch offenbarten Kombinationen auftreten. Die Tatsache, dass mehrere solche Merkmale in einem gleichen Satz oder in einer anderen Art von Textzusammenhang miteinander erwähnt sind, rechtfertigt daher nicht den Schluss, dass sie nur in der spezifisch offenbarten Kombination auftreten können; stattdessen ist grundsätzlich davon auszugehen, dass von mehreren solchen Merkmalen auch einzelne weggelassen oder abgewandelt werden können, sofern dies die Funktionsfähigkeit der Erfindung nicht in Frage stellt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gewindeträger
- 2
- Hülse
- 3
- zentraler Hohlraum
- 4
- Flansch
- 5
- Flansch
- 6
- Innengewinde
- 7
- Anschweißvorsprung
- 8
- seitliche Stirnwand
- 9
- zentraler Bereich
- 10
- Kante
- 11
- Vorsprung
- 12
- Öffnung
- 13
- Schalenteil
- 14
- Fußabschnitt
- 15
- Fenster
- 16
- Kopfabschnitt
- 17
- Schraubloch
- 18
- Seitenwand-außen
- 19
- Flansch
- 20
- A-Säulenverstärkung
- 21
- B-Säulenverstärkung
- 22
- C-Säulenverstärkung
- 23
- Schwellerverkleidung
- 24
- Dacheinfassung
- 25
- Türscharnier
- 26
- Schraube
- 27
- Beschlagteil
- 28
- Beschlagteil
- 29
- Achse
- 30
- Hohlraum
- 31
- Spalt
- 32
- Schraube
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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