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Die Erfindung betrifft einen Rohbau eines Kraftfahrzeugs mit einer ersten Rohbaukomponente, und einer zweiten Rohbaukomponente, welche über eine Befestigungsvorrichtung an der ersten Rohbaukomponente befestigt ist, wobei die Befestigungsvorrichtung eine Schraubenmutter, einen an der ersten Rohbaukomponente vorgesehen Käfig und ein Schraubenelement aufweist, wobei die Schraubenmutter drehfest und quer zur Einschraubrichtung des Schraubenelements translatorisch bewegbar in dem Käfig angeordnet ist und das Schraubenelement sich durch eine an der ersten Rohbaukomponente und durch eine an der zweiten Rohbaukomponente vorgesehene Öffnung erstreckt und in die Schraubenmutter eingeschraubt ist.
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Ein Rohbau eines Kraftfahrzeugs weist üblicherweise mehrere tragende Rohbaukomponenten, nämlich einen Vorderwagen, ein Boden-Mitte-Element und einen Hinterwagen, auf. Die Rohbaukomponenten sind separate Baugruppen, welche über jeweils eine Befestigungsvorrichtung miteinander verbunden sind. Die Befestigungsvorrichtung weist üblicherweise mindestens ein Schraubenelement und eine dazugehörige Schraubenmutter auf, wobei das Schraubenelement durch eine an einer ersten Rohbaukomponente vorgesehene Öffnung und durch eine an einer zweiten Rohbaukomponente vorgesehene und die Öffnung der ersten Rohbaukomponente überlagernde Öffnung durchgesteckt wird und in die Schraubenmutter eingeschraubt wird. Auf diese Weise werden die Rohbaukomponenten miteinander verschraubt.
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Beim Herstellen der Rohbaukomponenten können Maßabweichungen und Verzüge nicht vollständig vermieden werden, so dass die Maße der Rohbaukomponenten innerhalb ihrer Toleranzen vom Sollmaß abweichen. Derartige Maßabweichungen der Rohbaukomponenten erschweren die Befestigung der beiden Rohbaukomponenten miteinander, wobei die zum Verschrauben der Rohbaukomponenten vorgesehenen Öffnungen, durch welche das Schraubenelement durchgesteckt wird, sich nicht oder nicht ausreichend überlagern. Aus diesem Grund werden die Öffnungen größer ausgeführt und eine Käfigmutter vorgesehen. Eine derartige Käfigmutter ist im Karosseriebau allgemein bekannt. Die
DE 198 30 026 A1 betrifft eine Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs, die aus einem Trägerverbund besteht, der bei einem Fahrzeugaufprall zur Aufprallenergieabsorption wenigstens teilweise verformbar ist, und einem Fahrzeugteil, das an einem Träger des Trägerverbunds mit einem Anschlussteil über eine Verbindung aus einem Schraubenbolzen und einer zugeordneten Gewindeplatte befestigt und bei einem Fahrzeugaufprall verlagerbar ist. Zur Reduzierung der Gefahr von Blockbildungen bei aufprallbedingten Verformungen ist in der Trägerwand ausgehend von der Durchgangsbohrung eine Verschiebenut vorgesehen mit reduzierter Trägerwandstärke und einer Breite etwa entsprechend dem Durchmesser des Schraubenbolzens, die in eine vorgegebene Verlagerungsrichtung des bei einem Fahrzeugaufprall verlagerbaren Fahrzeugteils verläuft, wobei durch eine aufprallbedingte Kraftwirkung auf den Schraubenbolzen dieser unter Aufgabe des Formschlusses und durch Überwindung des Verbindungsreibschlusses in und entlang der aufreißbaren und durchpflügbaren Verschiebenut zusammen mit dem angeschlossenen Fahrzeugteil geführt verlagerbar ist.
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US 5409289 A offenbart beispielsweise eine derartige Verschraubung mit einer Käfigmutter. Die Käfigmutter setzt sich aus einer Schraubenmutter und einem an der Rohbaukomponente vorgesehenen Käfig zusammen, wobei die Schraubenmutter in einem an der ersten Rohbaukomponente befestigten Käfig drehfest und translatorisch bewegbar angeordnet ist. Die translatorische Verschiebbarkeit der Schraubenmutter dient beim Verschrauben der Rohbaukomponenten zum Ausgleich von Maßabweichungen der Rohbaukomponenten in eine Richtung quer zur Einschraubrichtung. Die drehfeste Anordnung der Schraubenmutter in dem Käfig dient dazu, dass beim Einschrauben des Schraubenelements in die Schraubenmutter ein Festhalten der Schraubenmutter durch einen Werker nicht erforderlich ist, wodurch der Einschraubvorgang vereinfacht wird.
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Nachteilig an einer derartigen Käfigmutter ist, dass der Herstellungsaufwand der ersten Rohbaukomponente durch die Käfigmutter und insbesondere durch den dazugehörigen Käfig hoch ist, wobei der Käfig zunächst in einem separaten Herstellungsprozess hergestellt wird und anschließend an die Rohbaukomponente angeschweißt wird. Des Weiteren besteht beim Anschweißen des Käfigs die Gefahr, dass der beim Schweißvorgang bewirkte Wärmeeintrag in die Rohbaukomponente eine Gefügeumwandlung der Rohbaukomponente verursacht und dadurch die mechanischen Eigenschaften der Rohbaukomponenten in diesem Bereich unerwünscht verändert werden.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Rohbau bereitzustellen, welcher einen reduzierten Herstellungsaufwand aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch einen Rohbau für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.
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Dadurch, dass der Käfig an der ersten Rohbaukomponente einstückig angeformt ist, wird der Herstellungsaufwand der Befestigungsvorrichtung und damit des Rohbaus reduziert, indem der an der ersten Rohbaukomponente vorgesehene Käfig bereits in dem ursprünglichen Herstellungsprozess der ersten Rohbaukomponente mithergestellt wird. Dadurch entfallen ein zusätzlicher Herstellungsprozess zum Herstellen eines separat hergestellten Käfigs und ein an den Herstellungsprozess anschließendes Fügen des separaten Käfigs an die Rohbaukomponente. Außerdem wird durch den angeformten Käfig eine Gefügeumwandlung und damit verbundene Veränderung der mechanischen Eigenschaften der Rohbaukomponente im Bereich des Käfigs vermieden.
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Erfindungsgemäß weist der Käfig eine erste Wandung und eine zweite Wandung auf, wobei die zweite Wandung parallel und beabstandet zu der ersten Wandung angeordnet ist, wobei der Abstand zwischen den beiden Wandungen der Breite der Schraubenmutter entspricht. Dadurch, dass der Abstand zwischen den Wandungen der Breite der Schraubenmutter entspricht, liegt die Schraubenmutter an den Innenflächen der Wandungen an, so dass die Schraubenmutter sich nicht verdrehen kann und das Einschrauben des Schraubenelements vereinfacht wird. Weiterhin dienen die Wandungen als Führung für die Schraubenmutter, wodurch bei einer translatorischen Bewegung der Schraubenmutter ein Verkanten der Schraubenmutter innerhalb des Käfigs zuverlässig verhindert wird.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung weisen die Wandungen eine Haupterstreckungsrichtung quer zur Fahrzeuglängsrichtung auf, wodurch die Schraubenmutter in Kraftfahrzeuglängsrichtung sowohl kraftschlüssig als auch formschlüssig in dem Käfig befestigt ist. Dadurch können die Belastungen in Fahrzeuglängsrichtung, beispielsweise bei einem Frontalcrash, zuverlässig durch die Befestigungsvorrichtung geleitet werden.
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Erfindungsgemäß weist die erste Wandung an ihrem freien Ende einen zur zweiten Wandung gerichteten Vorsprung auf und/oder die zweite Wandung weist an ihrem freien Ende einen zur ersten Wandung gerichteten Vorsprung auf. Dadurch wird die Schraubenmutter in Einschraubrichtung an der Rohbaukomponente fixiert, wobei die Vorsprünge als Verliersicherung dienen und den Einschraubvorgang des Schraubenelements vereinfachen, indem die Schraubenmutter während dem Einschraubvorgang nicht in Einschraubrichtung durch einen Werker festgehalten werden muss.
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Erfindungsgemäß weist der Käfig zwei, an der ersten Rohbaukomponente angeformte Anschläge auf, wobei die Anschläge quer zur Einschraubrichtung des Schraubenelements beabstandet zueinander angeordnet sind, wobei die Anschläge die Schraubenmutter in ihrer Bewegung quer zur Einschraubrichtung des Schraubenelements begrenzen. Die Anschläge bilden damit eine Verliersicherung der Schraubenmutter.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Schraubenmutter mindesten ein Innengewinde auf, wobei das Innengewinde beidseitig eine Fase aufweist, wodurch das Schraubenelement von beiden Seiten in das Innengewinde eingeschraubt werden kann. Dadurch kann die Schraubenmutter unabhängig von ihrer Ausrichtung in dem Käfig angeordnet werden.
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Vorzugsweise weist die Schraubenmutter zwei, separate Innengewinde auf, wobei die Mittelachse eines ersten Innengewindes parallel und beabstandet von der Mittelachse eines zweiten Innengewindes angeordnet ist. Dadurch liegt die Schraubenmutter auch bei großen auszugleichenden Maßabweichungen über eine ausreichend große Anlagefläche auf der ersten Rohbaukomponente auf, wodurch die Zuverlässigkeit der Befestigungsvorrichtung erhöht wird.
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Vorzugsweise ist die zweite oder die erste Rohbaukomponente ein Frontendmodul. Das Fronendmodul wird an dem Boden-Mittel-Modul befestigt und dient beispielsweise zur Aufnahme eines Antriebsmotors, einer Vorderachse und unterschiedlichster Nebenaggregate.
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Damit wird ein Rohbau mit einer ersten Rohbaukomponente und einer zweiten Rohbaukomponente geschaffen, wobei die beiden Rohbaukomponenten durch eine einfach und kostengünstig herzustellende Befestigungsvorrichtung miteinander verbunden sind.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert.
- 1 zeigt schematisch einen Ausschnitt eines Rohbaus eines Kraftfahrzeugs,
- 2 zeigt einen Längsschnitt des Rohbaus aus 1, und
- 3 zeigt einen Querschnitt des Rohbaus aus 1.
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1 zeigt schematisch einen Rohbau 10 eines Kraftfahrzeugs. Der Rohbau 10 weist eine erste Rohbaukomponente 12 und eine zweite Rohbaukomponente 14 auf. Die erste Rohbaukomponente 12 ist ein Frontendmodul, welches im Frontbereich des Kraftfahrzeugs angeordnet ist und zur Aufnahme unterschiedlichster Komponenten des Kraftfahrzeugs dient. Die zweite Rohbaukomponente 14 ist ein Boden-Mitte-Modul, welches unterhalb einer Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs angeordnet ist und endseitig mit dem Frontendmodul 12 und mit einem in den Figuren nicht gezeigten Hinterwagen verbunden ist, wobei der Hinterwagen eine weitere Rohbaukomponente ist. In 1 ist jeweils ein Ausschnitt des Frontendmoduls 12 und des Boden-Mitte-Moduls 14 gezeigt.
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Die Befestigung der Rohbaukomponenten 12, 14 miteinander erfolgt durch eine Befestigungsvorrichtung 20, wobei in den Figuren exemplarisch die Befestigungsvorrichtung 20 zum Befestigen der ersten Rohbaukomponente 12, nämlich des Frontendmoduls, mit der zweiten Rohbaukomponente 14, nämlich des Boden-Mitte-Moduls, gezeigt ist. Die 2 zeigt einen Längsschnitt des Rohbaus 10 bzw. der Befestigungsvorrichtung 20 und die 3 zeigt einen Querschnitt des Rohbaus 10 bzw. der Befestigungsvorrichtung 20.
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Die Befestigungsvorrichtung 20 umfasst eine Käfigmutter 21 und ein Schraubenelement 24. Die Käfigmutter 21 weist eine Schraubenmutter 22 und einen Käfig 26 auf.
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Der Käfig 26 ist erfindungsgemäß an der ersten Rohbaukomponente 12 einstückig angeformt und wird beim Herstellen der ersten Rohbaukomponente 12 direkt mithergestellt. Der Käfig 26 weist eine erste Wandung 32 und eine zweite Wandung 34 auf, wobei die beiden Wandungen 32, 34 parallel zueinander angeordnet sind und einen Raum 36 in Fahrzeuglängsrichtung 2 begrenzen. Beide Wandungen 32, 34 weisen an ihren in Fahrzeughochrichtung ausgerichteten, freien Enden jeweils einen zur anderen Wandung 32, 34 zugewandten Vorsprung 40, 42 auf, durch welche der Raum 36 in Fahrzeughochrichtung teilweise begrenzt ist.
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Weiterhin weist der Käfig 26 einen ersten Anschlag 37 und einen zweiten Anschlag 38 auf, welche an der ersten Rohbaukomponente 12 einstückig angeformt sind und derart angeordnet sind, dass der Raum 36 in Fahrzeugquerrichtung durch die Anschläge 37, 38 begrenzt ist.
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Die Schraubenmutter 22 weist einen rechteckigen Querschnitt auf und ist in dem durch den Käfig 26 eingegrenzten Raum 36 angeordnet. Die Schraubenmutter 22 weist eine Breite B auf, welche dem Abstand A1 zwischen den beiden Wandungen 32, 34 entspricht. Dadurch liegt die Schraubenmutter 22 mit ihren parallel zueinander angeordneten und den Wandungen 32, 34 zugewandten Außenflächen an jeweils einer Wandung 32, 34 an, wodurch die Schraubenmutter 22 in Fahrzeugquerrichtung durch die Wandungen 32, 34 geführt wird. Die Schraubenmutter 22 weist eine Länge L auf, welche geringer als der Abstand A2 zwischen den beiden Anschlägen 37, 38 ist, so dass die Schraubenmutter 22 in Fahrzeugquerrichtung zwischen den beiden Anschlägen 37, 38 bewegbar ist. Die Vorsprünge 40, 42 dienen der Fixierung der Schraubenmutter 22 in Fahrzeughochrichtung, wobei die Höhe H der Schraubenmutter 22 dem Abstand A3 zwischen der Auflagefläche 39 der Schraubenmutter 22 und der Innenfläche der Vorsprünge 40, 42 entspricht.
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Des Weiteren umfasst die Schraubenmutter 22 zwei, in Fahrzeugquerrichtung betrachtet nebeneinander angeordnete und zu einem Außengewinde des Schraubenelements 24 komplementäre Innengewinde 44, 46, wobei die Mittelachse des ersten Innengewindes 44 parallel zu der Mittelachse des zweiten Innengewindes 46 angeordnet ist. Die Innengewinde 44, 46 weisen an beiden Enden jeweils eine Fase 48, 50 auf, so dass das Schraubenelement 24 von beiden Seiten in die Innengewinde 44, 46 eingeschraubt werden kann.
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Im Montagevorgang des Rohbaus 10 werden die beiden Rohbaukomponenten 12, 14 derart relativ zueinander positioniert, dass eine an der ersten Rohbaukomponente 12 vorgesehene Öffnung 28 und eine an der zweiten Rohbaukomponente 14 vorgesehene Öffnung 30 sich überlagern. Hierbei ist die an der ersten Rohbaukomponente 12 vorgesehene Öffnung 28 als Langloch ausgeführt, wobei das Langloch 28 eine Erstreckungsrichtung quer zur Einschraubrichtung des Schraubenelements 24 aufweist. Abschließend wird das Schraubenelement 24 in die Schraubenmutter 22 eingeschraubt, wobei die Schraubenmutter 22 durch ihre verschiebbare Lagerung in dem Käfig 26 derart positioniert wird, dass ein Einschrauben des Schraubenelements 24 in eines der beiden Innengewinde 44, 46 der Schraubenmutter 22 möglich ist. Die als Langloch ausgeführte Öffnung 28 und die verschiebbare Anordnung der Schraubenmutter 22 in dem Käfig 26 dienen dem Ausgleich von Maßabweichungen der beiden Rohbaukomponenten 12, 14 bei der Befestigung der Rohbaukomponenten 12, 14 miteinander.
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Es sind auch andere konstruktive Ausführungsformen als die beschriebenen Ausführungsformen möglich, die in den Schutzbereich des Hauptanspruchs fallen.
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Beispielsweise könnten die Schraubenmutter 22 oder der Käfig 26 anders ausgeführt sein.
