DE102016208103B4

DE102016208103B4 - Kraftfahrzeug mit einer Anordnung zur Aufnahme eines Dachträgers

Info

Publication number: DE102016208103B4
Application number: DE102016208103.9A
Authority: DE
Inventors: Lukasz Goldyn; Andre Koch
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2016-05-11
Filing date: 2016-05-11
Publication date: 2023-05-04
Anticipated expiration: 2036-05-12
Also published as: DE102016208103A1

Abstract

Kraftfahrzeug mit einer Anordnung zur Aufnahme eines Dachträgers, umfassend ein Blechbauteil (16) im Dachbereich mit einer Ausnehmung, in die eine Einpressmutter (18) eingepresst ist, die zur Befestigung des Dachträgers am Kraftfahrzeug dient, wobei die Einpressmutter (18) einen Gewindeabschnitt (20) aufweist, der in axialer Richtung wesentlich länger ist, als das Blechbauteil (16) dick ist, und der außen zylinderförmig ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechbauteil (16) eine Beschichtung aus Zink oder Nickel aufweist, und die Einpressmutter (18) aus Edelstahl besteht und am Gewindeabschnitt (20) im Einpressbereich umlaufend einen nach außen abstehenden, dünnen Ringsteg (26) aufweist, der beim Einpressen an den Gewindeabschnitt (20) im Einpressbereich gepresst wird, was beim Einpressen zu einer Materialanhäufung im Bereich des Presssitzes führt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Anordnung zur Aufnahme eines Dachträgers nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE 10 2005 009 257 B3 ist bereits ein Kraftfahrzeug mit einer Anordnung zur Aufnahme eines Dachträgers bekannt, die ein Blechbauteil im Dachbereich mit einer Ausnehmung umfasst, in die eine Einpressmutter eingepresst ist, die zur Befestigung des Dachträgers am Kraftfahrzeug dient.
Ferner ist aus der DE 10 2008 017 689 A1 eine Einpressmutter mit einem Ringkorpus bekannt, die in ein Blechbauteil einpressbar ist.
Als weiterer Stand der Technik sind die DE 101 19 100 A1 und die DE 43 22 565 C2 zu nennen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kraftfahrzeug mit einer einfachen Anordnung zur Aufnahme eines Dachträgers zu schaffen.
Diese Aufgabe wird mit einem Kraftfahrzeug mit einer Anordnung zur Aufnahme eines Dachträgers mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß weist ein Kraftfahrzeug im Dachbereich ein Blechbauteil mit einer Ausnehmung auf, in die eine Einpressmutter aus Edelstahl eingepresst ist, die zur Befestigung eines Dachträgers am Kraftfahrzeug dient. Edelstahl ist nach EN 10020 eine Bezeichnung für legierte oder unlegierte Stähle mit besonderem Reinheitsgrad, zum Beispiel Stähle, deren Schwefel- und Phosphorgehalt 0,025 % nicht überschreitet. Es hat sich herausgestellt, dass eine Einpressmutter aus Edelstahl, die in ein Blechbauteil eingepresst ist, außerordentlich fest sitzt und sogar besser gegen ein Lösen durch Erschütterungen gesichert ist, als eine Aufnahme, die mit einer Schraubverbindung mit dem Blechbauteil verbunden ist.
Eine besonders hochfeste Verankerung der Einpressmutter im Blechbauteil wir dadurch erreicht, dass die Einpressmutter im Einpressbereich am Außenumfang einen umlaufenden Ringsteg aufweist, der beim Einpressen zu einer Materialanhäufung im Bereich des Presssitzes führt.
Die Einpressmutter weist einen Gewindeabschnitt auf, der in axialer Richtung wesentlich länger ist, als das Blechbauteil dick ist. Für eine sichere Schraubverbindung eines Dachträgers mit der Einpressmutter ist eine gewisse Gewindelänge erforderlich, damit das Gewinde nicht versehentlich ausreißen kann. Diese erforderliche Gewindelänge ist deutlich länger, als das Blechbauteil typischerweise dick ist. Entsprechend ist die Einpressmutter so gestaltet, dass der Gewindeabschnitt zumindest auf einer Seite des Blechbauteils übersteht. Idealerweise steht der Gewindeabschnitt auf der dem Kopf der Einpressmutter gegenüberliegenden Seite des Blechbauteils über.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Einpressmutter einen Kopf auf, der auf der dem Dachträger abgewandten Unterseite des Blechbauteils anliegt. Beim Anschrauben eines Dachträgers wirken hohe Zugkräfte auf die Einpressmutter. Durch den formschlüssig unten am Blechbauteil anliegenden Kopf der Einpressmutter ist gewährleistet, dass sich selbst bei sehr hohen Zugkräften die Einpressmutter nicht vom Blechbauteil lösen kann. Je großflächiger dabei der Kopf am Blechbauteil anliegt, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit, dass sich das Blechbauteil lokal im Einpressbereich bei übermäßigen Zugkräften unerwünschterweise deformiert. Der Kopf sichert also die Einpressmutter gegen ein unerwünschtes Lösen des Presssitzes bei übermäßigen Belastungen und verteilt die Zugkräfte auf eine größere Fläche im Blechbauteil.
Günstigerweise weist der Kopf der Einpressmutter auf der dem Blechbauteil zugewandten Seite umlaufend gleichmäßig verteilt radial verlaufende Eingriffsrippen auf. Beim Einpressen der Einpressmutter pressen sich idealerweise die Eingriffsrippen in das Blechbauteil hinein und verdrängen dabei lokal geringfügig Material des Blechbauteils. Die so gebildeten Vertiefungen im Blechbauteil gewährleisten eine wirkungsvolle Verdrehsicherung für die Einpressmutter, sodass diese auch beim Einschrauben einer Schraube des Dachträgers fest mit dem Blechbauteil verbunden ist und sich nicht unerwünschterweise im Blechbauteil drehen kann.
Die Einpressmutter liegt zumindest mit ihrem einen Ende im sogenannten Nassbereich des Kraftfahrzeugs, also in dem Bereich, der beispielsweise bei Regen oder sonstiger Umgebungsfeuchtigkeit nass werden kann. Damit ist insbesondere der Kontaktbereich zwischen der Einpressmutter und dem Blechbauteil korrosionsgefährdet. Idealerweise ist die Einpressmutter auf der dem Dachträger zugewandten Seite gegenüber dem umgebenden Blechbauteil umlaufend mit einer Dichtmasse, wie beispielsweise PVC, abgedichtet. Auf diese Weise kann keine Nässe mehr in den Kontaktbereich gelangen, sodass dieser korrosionsgeschützt ist.
Zwischen der „edleren“ Einpressmutter aus Edelstahl und dem „unedleren“ Blechbauteil besteht zudem die Gefahr einer elektrochemischen Korrosion sowie einer Delamination von Oberflächenbeschichtungen des Blechbauteils. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Blechbauteil eine Beschichtung aus Zink oder Nickel auf, um den Potenzialunterschied zwischen der Einpressmutter und dem Blechbauteil herabzusetzen, und somit die elektrochemische Korrosion auf ein im Praxisbetrieb hinnehmbares Maß zu reduzieren.
Bevorzugt besteht die Einpressmutter aus einem Edelstahl der Güte 1.4301, 1.4016, 1.4404 oder 1.4539. 1.4301 ist der erste kommerzielle nichtrostende Stahl und ist heute mit einem Produktionsanteil von 33 % der am häufigsten eingesetzte rostfreie Stahl. Es ist ein austenitischer, säurebeständiger 18/10 Cr-Ni-Stahl. 1.4016 ist ein ferritischer, 17-prozentiger Chromstahl mit guter Korrosionsbeständigkeit, dessen Anteil an der Produktion von nichtrostenden Stählen bei ca. 14 % liegt. Die Polierfähigkeit ist sehr gut, ebenso die Tiefziehfähigkeit und die Biegefähigkeit. 1.4404 ist ein austenitischer, rostfreier Stahl, der besonders geeignet ist für Komponenten mit erhöhten Anforderungen an die Korrosionsbeständigkeit. 1.4539 ist ein hochkorrosionsbeständiger austenitischer Stahl mit hoher Resistenz gegenüber zahlreichen organischen und anorganischen Säuren. Weiterhin zeichnet er sich durch einen hohen Lochfraß- und weitgehend Spannungsrisskorrosionswiderstand aus.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, anhand dessen die Erfindung im Folgenden näher beschrieben wird. Die einzelnen Figuren zeigen in schematischer Darstellungsweise:

1 ein Schnitt durch eine Karosserie eines Personenkraftfahrzeugs im Seitlichen Dachbereich und
2 eine perspektivische Ansicht einer Einpressmutter.

In der 1 ist ein Querschnitt durch einen Dachseitenrahmen 2 einer Karosserie eines Personenkraftfahrzeugs zu sehen. Der Dachseitenrahmen 2 erstreckt sich im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung x und bildet die seitliche Begrenzung des Fahrzeugdachs. Er wird gebildet aus einer äußeren Blechschale 4 und einer inneren Blechschale 6 aus Stahlblech, die über einen oberen Flansch 8 und einen unteren Flansch 10 miteinander verbunden sind, und im Querschnitt gesehen einen gemeinsamen Hohlraum umschließen. Zusätzlich wird der Dachseitenrahmen 2 durch eine Verstärkungsschale 12 versteift, die in dem Hohlraum angeordnet ist, und über die beiden Flansche 8 und 10 mit der äußeren und inneren Blechschale 4 und 6 verbunden ist.
Zwischen dem Dachseitenrahmen 2 und der eigentlichen Dachaußenhaut befindet sich ein Dachkanal 14, der sich ebenfalls in Fahrzeuglängsrichtung x erstreckt. Dieser Dachkanal 14 dient primär dazu, bei Regen das von der Dachhaut ablaufende Wasser in Fahrzeuglängsrichtung x nach vorne oder hinten abzuleiten, sodass es nicht über die Fahrzeugseite abläuft, wo beispielsweise ein- oder aussteigende Passagiere durch dieses ablaufende Wasser nass werden könnten. Bei vielen heutigen Personenkraftfahrzeugen ist der Dachkanal 14 mit einer Zierleiste verkleidet, sodass sie optisch wenig hervortritt. Die Befestigung eines Dachträgers erfolgt üblicherweise im Bereich dieses Dachkanals 14.
Bei der gezeigten Karosserie ist dazu die äußere Blechschale 4 im Bereich der Wasserrinne 14 mit einem Verstärkungsblech 16 aus Stahl zusätzlich verstärkt, um die hohen Kräfte eines Dachträgers aufnehmen zu können, ohne sich zu verbiegen. Die äußere Blechschale 4 und das Verstärkungsblech 16 weisen jeweils eine kreisrunde Ausnehmung auf. In die wird das Verstärkungsblech 16 mit einer Einpressmutter 18 aus Edelstahl gefügt und mittels Verbindungstechnik (Schweißpunkte) befestigt. Die Einpressmutter 18 besteht im Wesentlichen aus einem Gewindeabschnitt 20 und einem Kopf 22. Der Gewindeabschnitt 20 ist im Wesentlichen zylindrisch und weist einen Innengewinde zur Aufnahme einer Schraube zur Befestigung des Dachträgers auf. Der Kopf 22 der eingepressten Einpressmutter liegt flächig am Verstärkungsblech 16 an. Er ist ebenfalls kreisrund, weist aber einen Durchmesser auf, der wesentlich größer ist, als der Durchmesser des Gewindeabschnitts 20. Der Kopf 22 bildet bei auf die Einpressmutter 18 einwirkenden Zugkräften in Fahrzeughöhenrichtung z einen Formschluss, sodass die Zugkräfte nicht nur durch den Presssitz des Gewindeabschnitts 20 in der Ausnehmung im Verstärkungsblech 16 aufgenommen werden müssen. Zudem werden die Zugkräfte durch den Kopf 22 flächig in das Verstärkungsblech 16 eingeleitet, sodass dieses sich nicht unerwünschterweise bei übermäßigen Kräften im Einpressbereich verformt.
Die Einpressmutter 18 besteht aus Edelstahl, der korrosionsbeständig ist und eine hohe Festigkeit aufweist. Auf diese Weise kann die Einpressmutter 18 hohe über den Dachträger eingeleitete Kräfte aufnehmen. Zudem entsteht beim Einpressen in das Verstärkungsbauteil ein außerordentlich robuster Presssitz. Dieser Presssitz wird unter anderem erreicht durch die spezielle Gestaltung der Einpressmutter 18.
In 2 ist in einer perspektivischen Ansicht die Einpressmutter 18 vor dem Einpressen dargestellt. Die Einpressmutter 18 weist auf ihrer dem Verstärkungsblech 16 zugewandten Seite des Kopfes 22 umlaufend gleichmäßig verteilt radial verlaufende Eingriffsrippen 24 auf. Beim Einpressen der Einpressmutter 18 in das Verstärkungsblech 16 drücken sich die Eingriffsrippen 24 in das Verstärkungsblech 16 hinein und verdrängen dabei lokal minimal das Material des Verstärkungsblechs 16. So entsteht ein kleiner Formschluss zwischen den Eingriffsrippen 24 und dem Verstärkungsblech 16, sodass die Einpressmutter 18 gut gegen ein unerwünschtes Verdrehen gesichert ist.
Zudem weist die Einpressmutter 18 am Gewindeabschnitt 20 im Einpressbereich umlaufend einen nach außen abstehenden, dünnen Ringsteg 26 auf. Beim Einpressen der Einpressmutter 18 wird der dünne Ringsteg 26 an den Gewindeabschnitt 20 im eigentlichen Einpressbereich gepresst. Dadurch kommt es zu einer Materialanhäufung im eigentlichen Einpressbereich, sodass die Einpressmutter 18 einen besonders festen Presssitz in der Ausnehmung im Verstärkungsblech 16 hat. Der Ringsteg 26 verbessert also den Presssitz.

Claims

Kraftfahrzeug mit einer Anordnung zur Aufnahme eines Dachträgers, umfassend ein Blechbauteil (16) im Dachbereich mit einer Ausnehmung, in die eine Einpressmutter (18) eingepresst ist, die zur Befestigung des Dachträgers am Kraftfahrzeug dient, wobei die Einpressmutter (18) einen Gewindeabschnitt (20) aufweist, der in axialer Richtung wesentlich länger ist, als das Blechbauteil (16) dick ist, und der außen zylinderförmig ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechbauteil (16) eine Beschichtung aus Zink oder Nickel aufweist, und die Einpressmutter (18) aus Edelstahl besteht und am Gewindeabschnitt (20) im Einpressbereich umlaufend einen nach außen abstehenden, dünnen Ringsteg (26) aufweist, der beim Einpressen an den Gewindeabschnitt (20) im Einpressbereich gepresst wird, was beim Einpressen zu einer Materialanhäufung im Bereich des Presssitzes führt.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einpressmutter (18) einen Kopf (22) aufweist, der auf der dem Dachträger abgewandten Unterseite des Blechbauteils (16) anliegt.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopf (22) auf der dem Blechbauteil (16) zugewandten Seite umlaufend gleichmäßig verteilt radial verlaufende Eingriffsrippen (24) aufweist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einpressmutter (18) auf der dem Dachträger zugewandten Seite gegenüber dem umgebenden Blechbauteil (16) umlaufend mit einer Dichtmasse abgedichtet ist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einpressmutter (18) aus einem Edelstahl der Güte 1.4301, 1.4016, 1.4404 oder 1.4539 besteht.
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einpressmutter (18) in zumindest ein Blechbauteil (16) eingepresst ist, das zumindest einen Teil eines sich in Fahrzeuglängsrichtung (x) erstreckenden Dachkanals (14) zwischen einem Dachseitenrahmen (2) und einer sichtbaren Dachhaut eines Personenkraftfahrzeugs bildet.