DE202014000948U1

DE202014000948U1 - Verbindungselement zum Verbinden eines Anbauteils mit einer Fahrzeugkarosserie

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Publication number: DE202014000948U1
Application number: DE202014000948.1U
Authority: DE
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2014-01-31
Filing date: 2014-01-31
Publication date: 2015-05-05
Anticipated expiration: 2024-02-01

Abstract

Verbindungselement (1) zum Verbinden eines Anbauteils (100) mit einer Fahrzeugkarosserie (200), aufweisend – einen Gewindeabschnitt (2), in welchen ein das Anbauteil (100) durchsetzendes Gewindeelement (300) in Gewindeingriff bringbar ist, und – einen Verformungsabschnitt (3), durch welchen beim Eindrehen des Gewindeelementes (300) in den Gewindeabschnitt (2) eine Verdickung (4) ausformbar ist oder ausgeformt wird, die als Anlage und/oder Anschlag für ein Karosseriebauteil (210) dient, gekennzeichnet durch einen Flanschabschnitt (5) zum Befestigen an einem zusätzlichen Karosseriebauteil (220) derart, dass das Verbindungselement (1) gegenüber dem zusätzlichen Karosseriebauteil (220) momentensteif gehalten ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement zum Verbinden eines Anbauteils mit einer Fahrzeugkarosserie, aufweisend einen Gewindeabschnitt, in welchen ein das Anbauteil durchsetzendes Gewindeelement in Gewindeeingriff bringbar ist, und aufweisend einen Verformungsabschnitt, durch welchen beim Eindrehen des Gewindeelementes in den Gewindeabschnitt eine Verdickung ausformbar ist oder ausgeformt wird, die als Anlage für ein Karosseriebauteil dient.
Ein derartiges Verbindungselement ist aus der DE 10 2009 041 693 A1 bekannt. Bei dem Verbindungselement sind der Gewindeabschnitt und der Verformungsabschnitt als Längenabschnitte einer hülsenförmigen Aufnahme für ein Gewindeelement ausgebildet. Das Verbindungselement beruht auf dem Prinzip, dass durch Einschrauben des Gewindeelementes in den Gewindeabschnitt ein Anbauteil an dem Verbindungselement angebunden wird, wobei das Verbindungselement im Zuge des Einschraubens zugleich eine zweischnittige Nietverbindung zu einem Karosserieteil herstellt.
Um bei dem Einschraubvorgang ein Mitdrehen des Verbindungselementes mit dem Gewindeelement zu verhindern, ist das Verbindungselement momentensteif mit dem Karosseriebauteil verbunden. Dazu weist das Verbindungselement eine die hülsenförmige Aufnahme umgebende Flächenstruktur als integralen Bestandteil auf. Die Flächenstruktur ist topfförmig ausgebildet und ragt damit bis an das Karosserieteil, so dass das Verbindungselement über die Flächenstruktur bereits vor dem Einschrauben des Gewindeelementes an dem Karosseriebauteil angeschweißt werden kann. Es ist auf diese Art und Weise eine momentensteife Verbindung hergestellt und damit ein Mitdrehen des Verbindungselementes mit dem Gewindeelement beim Einschraubvorgang verhindert.
Das Verbindungselement ist aufgrund der vorgegebenen Geometrie der Flächenstruktur in seinen Einsatzmöglichkeiten eingeschränkt, da das Verbindungselement nur mit solchen Karosseriebauteilen zusammenwirken kann, deren Geometrie die Anlage der Flächenstruktur ermöglicht, um mittels der Flächenstruktur eine momentensteife Verbindung zwischen dem Verbindungselement und dem Karosseriebauteil herzustellen. Auch ist das Verbindungselement selbst aufgrund der relativ komplexen Geometrie seiner Flächenstruktur nur mit relativ hohem Aufwand herstellbar und damit relativ teuer.
Einer Ausführungsform der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verbindungselement mit den eingangs genannten Merkmalen bereit zu stellen, durch welches eine momentensteife Verbindung zu einem Karosseriebauteil flexibler als bisher hinsichtlich etwaiger geometrischer Gegebenheiten hergestellt werden kann und welches zugleich konstruktiv einfach und damit relativ kostengünstig zu realisieren ist.
Diese Aufgabe wird mit einem Verbindungselement gelöst, welches die Merkmale des Anspruches 1 aufweist. Zur Lösung der Aufgabe wird ferner eine Verbindungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruches 8 vorgeschlagen. Auch wird zur Lösung der Aufgabe eine Fahrzeugkarosserie mit den Merkmalen des Anspruches 10 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren.
Ein Verbindungselement zum Verbinden eines Anbauteiles mit einer Fahrzeugkarosserie, beispielsweise mittels Schraubverbindung, hat einen Gewindeabschnitt, in welchen ein das Anbauteil durchsetzendes bzw. durchdringendes Gewindeelement in Gewindeeingriff bringbar ist. Das Verbindungselement hat ferner einen Verformungsabschnitt, durch welchen beim Eindrehen des Gewindeelementes in den Gewindeabschnitt eine Verdickung ausformbar ist oder ausgeformt wird, die als Anlage und/oder Anschlag für ein Karosseriebauteil dient.
Das Verbindungselement hat darüber hinaus einen Flanschabschnitt zum Befestigen an einem zusätzlichen Karosseriebauteil derart, dass das Verbindungselement gegenüber dem zusätzlichen Karosseriebauteil momentensteif gehalten ist. Dadurch nutzt das Verbindungselement ein weiteres Karosseriebauteil, nämlich das zusätzliche Karosseriebauteil, um das Verbindungselement beim Einschrauben des Gewindeelementes momentensteif zu halten und ein Mitdrehen des Verbindungselementes mit dem Gewindeelement zu vermeiden. Es ist dadurch die Voraussetzung geschaffen, dass der Flanschabschnitt selbst in geometrisch einfacher Form ausgebildet wird. Sofern erforderlich, kann eine komplexe Geometrie dennoch realisiert werden, wobei diese Geometrie dann durch das zusätzliche Karosseriebauteil bereit gestellt wird. Auf diese Art und Weise ist das Verbindungselement in technisch einfacher Weise und kostengünstig zu realisieren.
Es bietet sich an, dass der Flanschabschnitt zum stoffschlüssigen Verbinden mit dem zusätzlichen Karosserieteil ausgebildet ist. Dadurch ist mittels des Flanschabschnittes eine momentensteife Anbindung des Verbindungselementes an das zusätzliche Karosseriebauteil in technisch einfacher Weise und mit ausreichender Haltbarkeit möglich, insbesondere wenn das zusätzliche Karosseriebauteil ein Metallteil, wie beispielsweise Blechteil, oder ein Kunststoffbauteil ist.
Nach einer Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass der Flanschabschnitt eine gegen das zusätzliche Karosseriebauteil verschweißbare Schweißseite aufweist, insbesondere eine mit wenigstens einer, vorzugsweise mehreren Schweißwarzen versehene Schweißseite aufweist. Unter Schweißwarzen ist jeweils eine Materialverdickung zu verstehen, welche im Zuge des Schweißvorganges aufschmilzt und die Schweißverbindung zwischen dem Flanschabschnitt und dem Karosseriebauteil herstellt; Dadurch ist das Verbindungselement geeignet, dass sein Flanschabschnitt an dem zusätzlichen Karosserieteil mittels Widerstandsschweißen angeschweißt wird.
Alternativ zu dem Schweißen ist es selbstverständlich auch möglich, dass der Flanschabschnitt zum Löten, Kleben oder dergleichen ausgebildet ist, um mit dem zusätzlichen Karosseriebauteil verbunden zu werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist ein Distanzabschnitt vorgesehen, welcher eine Anlagefläche für das eine Karosseriebauteil aufweist, so dass bei verformtem Verformungsabschnitt das Karosseriebauteil zwischen der ausgeformten Verdickung und der Anlagefläche zu liegen kommt, wobei durch den Distanzabschnitt der Flächenabschnitt in einen Abstand zu der Anlagefläche gebracht ist. Im montierten Zustand des Verbindungselementes liegen dann das Karosseriebauteil und das zusätzliche Karosseriebauteil im Verbindungsbereich zueinander beabstandet. Durch den Distanzabschnitt ist eine Maßnahme ergriffen, durch welche im montierten Zustand des Verbindungselementes an dem Karosserieteil eine stabile und haltbare Versteifung im Verbindungsbereich realisiert ist. Die Versteifung bzw. Verstärkung wird durch die sich ergebende Kontur des Karosseriebauteils und/oder des zusätzlichen Karosseriebauteils bewirkt, um im Verbindungsbereich in den Abstand zueinander zu gelangen, welcher durch den Distanzabschnitt vorgegeben ist.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist eine Aufnahme, insbesondere Einsteckaufnahme, für das Gewindeelement vorgesehen, welcher der Gewindeabschnitt zugeordnet ist. Die Aufnahme bzw. Einsteckaufnahme weist eine Einführöffnung für das Gewindeelement auf.
Eine weitere Ausgestaltung besteht nunmehr darin, dass im Bereich der Berandung der Einführöffnung eine Verdickung ausgebildet ist, welche den Flanschabschnitt aufweist oder bildet. Dadurch ist der Flanschabschnitt in technisch einfacher Weise realisiert. Dies ist insbesondere der Fall, wenn die Verdickung aus der Berandung gebildet ist, beispielsweise an der die Aufnahme bzw. Einsteckaufnahme bildenden Wandung angeformt ist.
Es bietet sich an, dass die Verdickung von der Einsteckaufnahme nach außen wegsteht. Dadurch ist das Anbinden eines Karosseriebauteils an dem Flanschabschnitt erleichtert, da der Flanschabschnitt von außen gut zugänglich ist, um beispielsweise ein Verschweißen oder dergleichen stoffschlüssige Anbindung mit dem Karosseriebauteil durchzuführen.
Der Flanschabschnitt ist besonders robust und stabil, wenn nach einer weiteren Ausgestaltung die Verdickung um die Einführöffnung umlaufend ausgebildet ist. Beispielsweise kann die Verdickung als Bund, insbesondere ringförmiger Bund, ausgebildet sein. Der Bund kann an einer Wandung, insbesondere der die Aufnahme bzw. Einsteckaufnahme bildenden Wandung, angeformt sein. Es ist dadurch der Bund in technisch einfacher Weise zu realisieren. Denkbar ist es auch, dass der Bund bzw. die Verdickung an der Wandung strukturell angebunden sind, beispielsweise stoffschlüssig, insbesondere mittels Schweißen, mit der Wandung verbunden sind.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass der Gewindeabschnitt, der Verformungsabschnitt und/oder der Distanzabschnitt durch einen Wandungsabschnitt der Aufnahme bzw. Einsteckaufnahme gebildet sind. Insbesondere sind der Gewindeabschnitt, der Verformungsabschnitt und/oder der Distanzabschnitt durch jeweils einen Wandungsabschnitt der Aufnahme bzw. Einsteckaufnahme gebildet. Auch diese Maßnahmen zielen darauf ab, das Verbindungselement in technisch einfacher Weise herstellen zu können.
Eine hohe Stabilität und Haltbarkeit ist erreicht, wenn nach einer weiteren Ausgestaltung der Gewindeabschnitt, der Verformungsabschnitt und/oder der Distanzabschnitt durch einen umlaufenden Wandungsabschnitt, insbesondere jeweils einen umlaufenden Wandungsabschnitt, der Aufnahme bzw. Einsteckaufnahme gebildet sind.
Ferner bietet es sich an, wenn der Gewindeabschnitt, der Verformungsabschnitt und/oder der Distanzabschnitt koaxial bezüglich der Mittelachse der Aufnahme bzw. Einsteckaufnahme angeordnet sind. Dadurch ist in technisch einfacher Weise die Funktion des Verbindungselementes als Verbindungsmittel zum Anbinden eines Anbauteiles an ein Karosseriebauteil unter Ausbildung einer Schraubverbindung gewährleistet, da die Mittelachse der Aufnahme bzw. Einsteckaufnahme im Wesentlichen der Drehachse des Gewindeelementes entspricht.
Um im Zuge des Einschraubens des Gewindeelementes in den Gewindeabschnitt des Verbindungselementes das Ausformen der Verdickung sicher herbeizuführen, bietet es sich an, dass der Verformungsabschnitt zwischen dem Gewindeabschnitt und dem Flanschabschnitt angeordnet ist.
Sofern das Verbindungselement den vorstehend beschriebenen Distanzabschnitt aufweist, sollte der Verformungsabschnitt sich an den Distanzabschnitt anschließen, insbesondere indem dann der Verformungsabschnitt zwischen dem Distanzabschnitt und dem Gewindeabschnitt angeordnet ist. Es ist dadurch gewährleistet, dass durch den Distanzabschnitt im montierten Zustand das Karosseriebauteil und das zusätzliche Karosseriebauteil dauerhaft sicher zueinander beabstandet gehalten werden und zugleich der Verformungsabschnitt seine Funktion erhält, nämlich im Zuge des Einschraubvorganges des Gewindeelementes sich zu verformen und die Verdickung auszuformen.
Es bietet sich ferner an, dass der den Verformungsabschnitt bildende Wandungsabschnitt gegenüber dem den Distanzabschnitt bildenden Wandungsabschnitt in seiner Wandstärke reduziert ist. Dadurch ist sichergestellt, dass beim Aufbringen einer axialen Kraft durch das Gewindeelement der Verformungsabschnitt auch tatsächlich kollabiert und die Verdickung ausgeformt wird, welche dann als Anlage und/oder Anschlag für das Karosseriebauteil dient.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die Anlagefläche des Distanzabschnittes an einer Verdickung der den Distanzabschnitt bildenden Wandung ausgebildet ist und insbesondere von der Wandung nach außen wegsteht. Zur einfachen Herstellung bietet es sich an, dass die Verdickung an der Wandung angeformt ist. Denkbar ist es auch, dass die Verdickung beispielsweise mittels stoffschlüssiger Verbindungstechnik an der Wandung angebunden ist, beispielsweise an der Wandung angeschweißt ist.
Die Verdickung des Distanzabschnittes kann als eine um die Aufnahme umlaufende Verdickung ausgebildet sein. Dadurch kommt der Verdickung eine hohe Stabilität zu, so dass bei einer Anlage eines Karosseriebauteiles gegen die Verdickung hohe Verbindungskräfte aufgenommen werden können. Beispielsweise kann die Verdickung als Bund, insbesondere um die Aufnahme umlaufender Bund, ausgebildet sein.
Das Verbindungselement ist in technisch einfacher Weise herzustellen, wenn nach einer weiteren Ausgestaltung die Aufnahme durch ein Rohr, eine Hülse oder dergleichen hohlzylinderförmigen Körper gebildet ist. Beispielsweise kann einem Endbereich des hohlzylinderförmigen Körpers der Gewindeabschnitt gebildet sein, welcher sich beispielsweise über einen Längenabschnitt des hohlzylinderförmigen Körpers erstreckt. Daran kann sich über einen weiteren in axialer Richtung des hohlzylinderförmigen Körpers erstreckender Längenabschnitt der Verformungsabschnitt anschließen. An den Verformungsabschnitt kann sich der vorstehend beschriebene Distanzabschnitt anschließen, welcher einen weiteren Längenabschnitt in axialer Richtung des hohlzylinderförmigen Körpers bildet, an dessen Ende sich der Flanschabschnitt anschließt, gegen welchen das zusätzliche Karosseriebauteil angebunden werden kann.
Die Erfindung umfasst auch eine Verbindungsanordnung mit einem Karosseriebauteil, an welchem unter Nutzung eines zusätzlichen Karosseriebauteils ein Anbauteil mittels eines Verbindungselementes und eines Gewindeelementes angebunden ist. Das Verbindungselement kann ein Verbindungselement der vorstehend beschriebenen Art sein. Auch kann das Karosseriebauteil ein Karosseriebauteil der vorstehend beschriebenen Art sein. Ebenso kann das zusätzliche Karosseriebauteil ein zusätzliches Karosseriebauteil der vorstehend beschriebenen Art sein.
Eine Ausgestaltung besteht darin, dass das Verbindungselement durch Verschweißen, insbesondere Widerstandsschweißen, an dem zusätzlichen Karosseriebauteil befestigt ist und das Gewindeelement gegen das Verbindungselement unter Zwischenlage des Anbauteils und Ausbildung einer Formschlussverbindung des Verbindungselementes mit dem Karosseriebauteil verschraubt ist. Dadurch ist das Anbauteil an der Fahrzeugkarosserie mittels Schraubverbindung befestigt, wobei die Art und Weise der Verbindung dauerhaft hohen Lasten standhält.
Das Karosseriebauteil kann ein Bauteil des Vorderrahmens eines Fahrzeuges sein. Durch das Verbindungselement und die Nutzung des zusätzlichen Karosseriebauteils ist es möglich, dass das Karosseriebauteil gewichtsoptimiert realisiert wird. Beispielsweise kann das Karosseriebauteil ein Rohrprofil aufweisen. Insbesondere kann das Karosseriebauteil ein mittels Innenhochdruckverfahren hergestelltes Rohrprofil aufweisen oder daraus gebildet sein. Das zusätzliche Karosseriebauteil dient dann der Verstärkung und Versteifung des Karosseriebauteils im Verbindungsbereich mit dem Verbindungselement und dem Anbauteil. Insbesondere ist das Karosseriebauteil mit dem zusätzlichen Karosseriebauteil strukturell verbunden, beispielsweise stoffschlüssig verbunden, beispielsweise verschweißt und/oder verklebt.
Durch das Verbindungselement und das zusätzliche Karosseriebauteil ist es möglich, hochbelastete Komponenten an dem Karosseriebauteil zu befestigen. Das Anbauteil kann beispielsweise ein Motorträger eines Kraftfahrzeuges sein.
Das Karosseriebauteil kann ein Metallteil, beispielsweise ein Blechteil sein. Ebenso kann das zusätzliche Karosseriebauteil ein Metallteil, insbesondere Blechteil sein. Grundsätzlich ist es auch möglich, dass das Karosseriebauteil und/oder das zusätzliche Karosseriebauteil durch ein Kunststoffteil gebildet sind, beispielsweise durch ein Verbundmaterial, insbesondere Carbonfasern oder dergleichen.
Durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist eine Fahrzeugkarosserie mit einem Karosseriebauteil umfasst, welches einen Anbindungsbereich zum Anbinden eines Anbauteils aufweist. Die Fahrzeugkarosserie hat ferner ein den Anbindungsbereich zumindest teilweise überdeckendes zusätzliches Karosseriebauteil, an welchem ein Verbindungselement der vorstehend beschriebenen Art durch Verschweißen, insbesondere Widerstandsschweißen, befestigt ist, um im Anbindungsbereich mit dem Karosseriebauteil zusammenzuwirken.
Das Karosseriebauteil kann ein Karosseriebauteil der vorstehend beschriebenen Art sein. Ebenso kann das zusätzliche Karosseriebauteil ein zusätzliches Karosseriebauteil der vorstehend beschriebenen Art sein.
Das zusätzliche Karosseriebauteil kann mit dem Karosseriebauteil strukturell verbunden sein, beispielsweise verschweißt sein. Dadurch ist eine momentensteife Verbindung zwischen dem Verbindungselement, dem zusätzlichen Karosseriebauteil und dem Karosseriebauteil hergestellt, so dass beim Einschrauben des Gewindeelementes ein Mitdrehen des Verbindungselementes sicher vermieden ist. Indem das zusätzliche Karosseriebauteil gegen das Karosseriebauteil befestigt ist, ist vermieden, dass es beim Einschraubvorgang zu einem ungewollten Mitdrehen des mit dem Verbindungselement verbundenen zusätzlichen Karosseriebauteils kommt und dadurch die angestrebte Ausformung der Verdickung aus dem Verformungsabschnitt nur unzureichend stattfindet.
Weiterhin umfasst die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem Verbindungselement der vorstehend beschriebenen Art, insbesondere in einer Verbindungsanordnung der vorstehend beschriebenen Art. Das Kraftfahrzeug kann ferner eine Fahrzeugkarosserie der vorstehend beschriebenen Art aufweisen.
Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung.
Es zeigen:
1 eine mögliche Ausführungsform eines Verbindungselementes zum Verbinden eines Anbauteiles mit einer Fahrzeugkarosserie mittels Schraubverbindung in perspektivischer Ansicht,
2 das Verbindungselement gemäß der 1 in Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie A-A gemäß der 1,
3 das Verbindungselement gemäß der 1, befestigt an einem zusätzlichen Karosseriebauteil, in perspektivischer Darstellung,
4 das Verbindungselement und das zusätzliche Karosseriebauteil gemäß der 3 in Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie B-B gemäß der 3,
5 das Verbindungselement und das zusätzliche Karosseriebauteil gemäß der 3 in Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie C-C gemäß der 4, wobei sich das Verbindungselement in Montageposition an einem Karosseriebauteil befindet, an welchem ein Anbauteil mittels des Verbindungselementes anbindbar ist und
6 die Verbindungsanordnung gemäß der 5, mit einem daran mittels eines Gewindeelementes montierten Anbauteil.
1 und 2 zeigen – in schematischer Darstellung – ein Verbindungselement 1, welches zum Verbinden eines Anbauteils mit einer Fahrzeugkarosserie mittels Schraubverbindung dient, in perspektivischer Ansicht (1) sowie als Längsschnitt (2). Das Verbindungselement 1 weist einen Gewindeabschnitt 2 auf, in welchen ein (in den 1 und 2 nicht dargestelltes) Gewindeelement in Gewindeeingriff bringbar ist.
Das Verbindungselement 1 weist ferner einen Verformungsabschnitt 3 auf, durch welchen beim Eindrehen des (in den 1 und 2 nicht dargestellten) Gewindeelementes in den Gewindeabschnitt 2 eine Materialverformung im Bereich des Verformungsabschnittes 3 ausformbar ist bzw. ausgeformt wird, welche als Anlage und/oder Anschlag für ein (in den 1 und 2 nicht dargestelltes) Karosseriebauteil dient.
Weiterhin weist das Verbindungselement 1 einen Flanschabschnitt 5 auf, welcher an einem (in den 1 und 2 nicht dargestellten) Karosseriebauteil derart befestig bar ist, dass das Verbindungselement 1 gegenüber dem Karosseriebauteil momentensteif gehalten ist.
Ergänzend kann das Verbindungselement 1 einen Distanzabschnitt 8 aufweisen, welcher zwischen dem Verformungsabschnitt 3 und dem Flanschabschnitt 5 angeordnet ist, so dass eine durch den Verformungsabschnitt 3 gebildete Ausformung durch die Abmaße des Distanzabschnittes 8 in einem vorgegeben Abstand zu dem Flanschabschnitt 5 liegt.
Bevorzugt sind der Verformungsabschnitt 3, der Distanzabschnitt 8 und der Flanschabschnitt 5 durch einen sich axial erstreckenden Umfangsabschnitt einer Einsteckaufnahme 10 für das (in den 1 und 2 nicht dargestellte) Gewindeelement gebildet, wobei an einem Ende der Einsteckaufnahme 10 sich der Gewindeabschnitt 2 anschließt, in welchen das Gewindeelement einschraubbar ist.
Bevorzugt bilden der Gewindeabschnitt 2, der Verformungsabschnitt 3 und der Distanzabschnitt 8 einen gemeinsamen hohlzylindrischen Grundkörper 20, wobei der Gewindeabschnitt 2 durch einen Wandungsabschnitt 14, der Verformungsabschnitt 3 durch einen Wandungsabschnitt 15 und der Distanzabschnitt 8 durch einen Wandungsabschnitt 16 gebildet sind. Die Wandungsabschnitte 14, 15 und 16 sind bevorzugt umlaufend ausgebildet.
Die Wandungsabschnitte 14, 15 und 16 bzw. der Gewindeabschnitt 2, der Verformungsabschnitt 3 und der Distanzabschnitt 8 sind ferner bevorzugt koaxial bezüglich der Mittelachse 17 der Einsteckaufnahme 10, insbesondere des hohlzylindrischen Grundkörpers 20, angeordnet. Bevorzugt weist die Einsteckaufnahme 10 in axialer Richtung über den Distanzabschnitt 8 und den Verformungsabschnitt 3 einen gleichen Durchmesser auf, welcher den Innendurchmesser des hohlzylinderförmigen Grundkörpers 20 bildet.
Der hohlzylinderförmige Grundkörper 20 weist zwei Längenabschnitte 50, 51 mit zueinander unterschiedlichem Außendurchmesser 18, 19 auf. Der eine Längenabschnitt 50 ist durch den Distanzabschnitt 8 gebildet und der andere Längenabschnitt 51 durch den Gewindeabschnitt 2 und den sich daran anschließenden Verformungsabschnitt 3. Der Längenabschnitt 50 mit dem Distanzabschnitt 8 ist in seinem Außendurchmesser 18 bevorzugt größer als der Außendurchmesser 19 des anderen Längenabschnittes 51.
Maßgeblich ist es, dass der den Verformungsabschnitt 3 bildende Wandungsabschnitt gegenüber dem den Distanzabschnitt 8 bildenden Wandungsabschnitt 16 in seiner Wandstärke reduziert ist, um möglichst bereits bei einer geringen aufgebrachten axialen Kraft durch das (in den 1 und 2 nicht dargestellte) Gewindeelement bereits eine Verformung des Verformungsabschnittes 3 herbeizuführen.
Der Flanschabschnitt 5 ist bevorzugt im Bereich der Berandung 12 der Einführöffnung 12 der Einsteckaufnahme 10 angeordnet und durch eine nach außen ragende, um die Einführöffnung 11 umlaufende Verdickung 13 gebildet. Die Verdickung 13 kann ein Bund sein, welcher an dem hohlzylinderförmigen Grundkörper 20 angeformt ist.
Der Flanschabschnitt 5 ist zum stoffschlüssigen Verbinden mit einem (in den 1 und 2 nicht dargestellten) Karosserieteil ausgebildet. Beispielsweise kann der Flanschabschnitt 5 gegen ein Karosseriebauteil verschweißbar ausgebildet sein. Der Flanschabschnitt 5 weist dann eine schweißbare Schweißseite 6 auf, an welcher hierzu mehrere verteilt angeordnete Schweißwarzen 7 vorgesehen sein können. Der Flanschabschnitt 5 ist dadurch beispielsweise mittels Widerstandsschweißen mit dem Karosseriebauteil momentensteif verbindbar. Die Schweißseite 6 ist bevorzugt im Wesentlichen planar ausgebildet.
Der hohlzylinderförmige Grundkörper 20 des Verbindungselementes 1 weist einen nach außen stehenden Vorsprung, insbesondere eine Verdickung 53 auf, welche bevorzugt umlaufend ist, beispielsweise als Bund ausgebildet ist. Die Verdickung 53 ist in Einführrichtung 52 in die Einsteckaufnahme 10 gesehen, vor dem Verformungsabschnitt 3 angeordnet, beispielsweise im Endbereich des Distanzabschnittes 8 vorgesehen. Bevorzugt ist die Verdickung 53 im Bereich des Überganges zwischen dem Längenabschnitt 51 und dem Längenabschnitt 50 angeordnet. Der Längenabschnitt 51 des Verbindungselementes 1 wirkt in Art eines Schaftes und wird bei der Montage durch eine Durchgangsöffnung eines (in den 1 und 2 nicht dargestellten Karosseriebauteils) eingeschoben, bis das Karosseriebauteil mit der Berandung seiner Durchgangsöffnung gegen eine durch die Verdickung 53 gebildete Anlagefläche 9 zur Anlage gelangt.
Bevorzugt weist das Verbindungselement 1 an dem freien Ende des Längenabschnittes 51 eine Schrägfläche bzw. Fase auf, welche als Einführhilfe zum Einführen bzw. Einstecken in die Durchgangsöffnung des (in den 1 und 2 nicht dargestellten) Karosseriebauteils dient.
In 3 ist das Verbindungselement 1 mit seinem Flanschabschnitt 5 an einem zusätzlichen Karosseriebauteil 220 befestigt, insbesondere angeschweißt. Bevorzugt ist an dem zusätzlichen Karosseriebauteil 220 eine Befestigungsfläche 230, insbesondere ebene Befestigungsfläche 230, ausgebildet, auf welcher der Flanschabschnitt 5 mit seiner Anlageseite, insbesondere Schweißseite 6 zur Anlage gebracht ist.
Das zusätzliche Karosseriebauteil 220 kann ein geformtes Blechteil sein. Beispielsweise kann das zusätzliche Karosseriebauteil 220 Aufnahmelöcher 240 für den Produktionsdurchlauf aufweisen. Die Aufnahmelöcher 240 können beispielsweise quer zur Fahrtrichtung, insbesondere Vorwärtsfahrtrichtung 250, eines (in der 3 nicht dargestellten) Fahrzeuges angeordnet sein.
4 zeigt das zusätzliche Karosseriebauteil 220 mit dem daran befestigten Verbindungselement 1 in Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie B-B der 3.
Wie daraus ersichtlich ist, weist das zusätzliche Karosseriebauteil 220 eine Durchgangsöffnung 260 auf. Das Verbindungselement 1 ist mit seinem Flanschabschnitt 5 derart an dem zusätzlichen Karosseriebauteil 220 befestigt, dass die Einführöffnung 11 der Einsteckaufnahme 10 des Verbindungselementes 1 durch die Durchgangsöffnung 260 des zusätzlichen Karosseriebauteiles 220 zugänglich ist, so dass durch die Durchgangsöffnung 260 und die Einführöffnung 11 ein (in der 4 nicht dargestelltes) Gewindeelement einsteckbar ist.
5 zeigt das Verbindungselement 1 zusammen mit dem zusätzlichen Karosseriebauteil 220 in einer Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie C-C gemäß der 4. Das Verbindungselement 1 ist mittels seiner Flanschabschnittes 5 an dem zusätzlichen Karosseriebauteil 220 in entsprechender Weise wie in den 3 und 4 befestigt; insofern wird auf die Beschreibung zu den 3 und 4 verwiesen.
In der 5 ist die aus dem Verbindungselement 1 und dem zusätzlichen Karosseriebauteil 220 gebildete Einheit in Montageposition an eine Fahrzeugkarosserie 200, insbesondere an ein Karosseriebauteil 210, gebracht. Dazu ist das Verbindungselement 1 mit seinem vorderen Längenabschnitt 51 in eine Durchgangsöffnung 270 der Fahrzeugkarosserie 200 bzw. des Karosseriebauteils 210 eingeschoben und zwar soweit bis die Berandung der Durchgangsöffnung 270 in Anlage gegen die Anlagefläche 9 der Verdickung 53 des Verbindungselementes 1 gelangt oder zumindest eine Anlage kurz bevor steht. In diesem eingeschobenen Zustand ist das zusätzliche Karosseriebauteil 220 in Anlage gegen die Fahrzeugkarosserie 200 bzw. das Karosseriebauteil 210 gebracht. Bevorzugt ist das zusätzliche Karosseriebauteil 220 an der Fahrzeugkarosserie 200 bzw. dem Karosseriebauteil 210 momentensteif angebunden, beispielsweise angeschweißt, so dass das Verbindungselement 1 nicht nur gegenüber dem zusätzlichen Karosseriebauteil 220, sondern zusätzlich auch gegenüber der Fahrzeugkarosserie 200 bzw. dem Karosseriebauteil 210 momentensteif gehalten ist.
Das Karosseriebauteil 210 kann ein Bauteil des Vorderrahmens der Fahrzeugkarosserie 200 sein. Das Karosseriebauteil 210 kann ein Rohrprofil aufweisen. Insbesondere kann das Karosseriebauteil 210 ein mittels Innenhochdruckverfahren hergestelltes Rohrprofil aufweisen oder daraus gebildet sein.
6 zeigt die Anordnung gemäß der 5, in der das Verbindungselement 1 zusammen mit dem zusätzlichen Karosserieteil 220 in die Montageposition an die Fahrzeugkarosserie 200 bzw. das Karosseriebauteil 210 gebracht sind. In das Verbindungselement 1 ist ein Gewindeelement 300 unter Zwischenlage eines Anbauteiles 100 eingeschraubt. Bevorzugt durchgreift dazu das Gewindeelement 300 eine Durchgangsöffnung 110 des Anbauteiles 100 und eine Anlagefläche 310 des Gewindeelementes 300, insbesondere eines Schraubenkopfes 320, wirkt gegen die Berandung der Durchgangsöffnung 110.
Im Zuge des Einschraubens des Gewindeelementes 300 in das Verbindungselement 1 bzw. den Gewindeabschnitt 2 hat sich im Bereich des Verformungsabschnittes 3 ein Materialverdickung 4 ausgeformt, welche als Anlage für das Karosseriebauteil 210 dient, so dass das Verbindungselement 1 eingeführt in der Durchgangsöffnung 270 gegen Lösen gesichert ist. Insbesondere ist durch die Verdickung 4 und die Verdickung 53 das Verbindungselement 1 in Art einer zweischnittigen Nietverbindung an der Fahrzeugkarosserie 200 bzw. dem Karosseriebauteil 210 formschlüssig gehalten.
Obwohl die Erfindung anhand wenigstens einer beispielhaften Ausführungsform beschrieben worden ist, versteht es sich, dass eine Vielzahl von Varianten existiert. Auch sollte beachtet werden, dass die beispielhafte Ausführungsform oder die beispielhaften Ausführungsformen nur Beispiele sind und nicht dazu gedacht sind, den Schutzumfang, die Anwendbarkeit bzw. Ausführbarkeit oder den Aufbau in irgendeiner Weise einzuschränken. Die vorstehende Beschreibung gibt dem Fachmann eine geeignete Anleitung zur Umsetzung bzw. Ausführung von wenigstens einer Ausführungsform; es versteht sich, dass verschiedene Änderungen in der Funktion und Anordnung von Elementen oder Komponenten, welche vorstehend in wenigstens einer beispielhaften Ausführungsform beschrieben sind, gemacht werden können, ohne vom Schutzumfang der nachstehenden Ansprüche und ihren rechtlichen Äquivalenzen abzuweichen.
Bezugszeichenliste

1: Verbindungselement
2: Gewindeabschnitt
3: Verformungsabschnitt
4: Verdickung
5: Flanschabschnitt
6: Schweißseite
7: Schweißwarze
8: Distanzabschnitt
9: Anlagefläche
10: Einsteckaufnahme
11: Einführöffnung
12: Berandung
13: Verdickung
14: Wandungsabschnitt
15: Wandungsabschnitt
16: Wandungsabschnitt
17: Mittelachse
18: Außendurchmesser
19: Außendurchmesser
20: Grundkörper
50: Längenabschnitt
51: Längenabschnitt
52: Einführrichtung
53: Verdickung
54: Fase
100: Anbauteil
110: Durchgangsöffnung
200: Fahrzeugkarosserie
210: Karosseriebauteil
220: zusätzliches Karosseriebauteil
230: Befestigungsflansch
240: Aufnahmelöcher
250: Vorwärtsfahrtrichtung
260: Durchgangsöffnung
270: Durchgangsöffnung
300: Gewindeelement
310: Anlagefläche
320: Schraubenkopf

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009041693 A1 [0002]

Claims

Verbindungselement (1) zum Verbinden eines Anbauteils (100) mit einer Fahrzeugkarosserie (200), aufweisend – einen Gewindeabschnitt (2), in welchen ein das Anbauteil (100) durchsetzendes Gewindeelement (300) in Gewindeingriff bringbar ist, und – einen Verformungsabschnitt (3), durch welchen beim Eindrehen des Gewindeelementes (300) in den Gewindeabschnitt (2) eine Verdickung (4) ausformbar ist oder ausgeformt wird, die als Anlage und/oder Anschlag für ein Karosseriebauteil (210) dient, gekennzeichnet durch einen Flanschabschnitt (5) zum Befestigen an einem zusätzlichen Karosseriebauteil (220) derart, dass das Verbindungselement (1) gegenüber dem zusätzlichen Karosseriebauteil (220) momentensteif gehalten ist.
Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Flanschabschnitt (5) zum stoffschlüssigen Verbinden mit dem zusätzlichen Karosseriebauteil (220) ausgebildet ist.
Verbindungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Flanschabschnitt (5) eine gegen das zusätzliche Karosseriebauteil (220) verschweißbare Schweißseite (6) aufweist, insbesondere eine mit wenigstens einer, vorzugsweise mehreren Schweißwarzen (7) versehene Schweißseite (6) aufweist.
Verbindungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Distanzabschnitt (8) vorgesehen ist, welcher eine Anlagefläche (9) für das eine Karosseriebauteil (210) aufweist, so dass bei verformtem Verformungsabschnitt (3) das Karosseriebauteil (210) zwischen der ausgeformten Verdickung (4) und der Anlagefläche (9) zu liegen kommt, wobei durch den Distanzabschnitt (8) der Flanschabschnitt (5) in einen Abstand zu der Anlagefläche (9) gebracht ist.
Verbindungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einsteckaufnahme (10) für das Gewindeelement (300) vorgesehen ist, welcher der Gewindeabschnitt (2) zugeordnet ist.
Verbindungselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsteckaufnahme (10) eine Einführöffnung (11) für das Gewindeelement (300) aufweist, wobei im Bereich der Berandung (12) der Einführöffnung (11) eine Verdickung (13), insbesondere eine um die Einführöffnung (11) umlaufende Verdickung (13), ausgebildet ist, welche den Flanschabschnitt (5) aufweist oder bildet.
Verbindungselement nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindeabschnitt (2), der Verformungsabschnitt (3) und/oder der Distanzabschnitt (8) durch einen Wandungsabschnitt (14, 15, 16) der Einsteckaufnahme (10), insbesondere einen umlaufenden Wandungsabschnitt (14, 15, 16), gebildet sind.
Verbindungsanordnung mit einem Karosseriebauteil (210), an welchem unter Nutzung eines zusätzlichen Karosseriebauteils (220) ein Anbauteil (100) mittels eines Verbindungselementes (1) nach einem der vorherigen Ansprüche und eines Gewindeelementes (300) angebunden ist.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (1) durch Verschweißen, insbesondere Widerstandsschweißen, an dem zusätzlichen Karosseriebauteil (220) befestigt ist und das Gewindeelement (300) gegen das Verbindungselement (1) unter Zwischenlage des Anbauteils (100) und Ausbildung einer Formschlussverbindung des Verbindungselementes (1) mit dem Karosseriebauteil (210) verschraubt ist.
Fahrzeugkarosserie (200) mit einem Karosseriebauteil (210), welches einen Anbindungsbereich zum Anbinden eines Anbauteils (100) aufweist, und mit einem den Anbindungsbereich zumindest teilweise überdeckenden zusätzlichen Karosseriebauteil (220), an welchem ein Verbindungselement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durch Verschweißen, insbesondere Widerstandsschweißen, befestigt ist, um im Anbindungsbereich mit dem Karosseriebauteil (210) zusammen zu wirken.