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Technisches
Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf Karosseriehalterungen, die beim Anbringen einer Fahrzeugkarosserie
an einen Fahrzeugrahmen oder einem Fahrwerk genutzt werden, um dabei
zu helfen, die Übertragung
von Vibrationen vom Rahmen auf die Fahrzeugkarosserrie zu eliminieren.
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Technischer
Hintergrund
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Bei der Herstellung von Fahrzeugen
wird bekanntlich eine Fahrzeugkarosserie am Fahrzeugrahmen so befestigt,
dass die Vibrationsübertragung vom
Rahmen auf die Karosserie reduziert ist. Würde die Vibration nicht reduziert,
würden
die Passagiere des Fahrzeugs durch die Vibrationsübertragung
einen hohen Geräuschpegel
und deutlichen Fahrbahnkontakt erfahren. Die gewünschte Reduzierung wird erreicht,
indem die Karosserie unter Ausnutzung federnder Karosseriehalterungen
am Rahmen befestigt wird.
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Karosseriehalterungen umfassen typischerweise
eine Lasthalterung, die, wenn sie montiert ist, sich zwischen dem
Rahmen und der Fahrzeugkarosserie befindet, und eine Rückfederungshalterung,
die unterhalb des Fahrzeugrahmens angebracht ist. Einige typische
Karosseriehalterungen sind in den US-Patenten 2,838,339, 3,479,081
und 3,809,427 veranschaulicht. Die US-Patente 2,838,339 und 3,809,427
offenbaren zweiteilige Halterungen, während 3,479,081 eine Einkomponentenhalterung
für den
Fall offenbart, wenn ein Ende der Halterung unzugänglich ist.
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Um die Montagezeit des Fahrzeugs
zu reduzieren, schließt
eine moderne Fertigung den Schritt ein, bei dem die Karosseriehalterung
auf dem Rahmen vormontiert oder vorher angebracht wird. Bei vormontierten
Karosseriehalterungen müssen
die Arbeiter am Fließband
nur die Befestigungsmittel in die Fahrzeugkarosserie und die Halterung
einsetzen.
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Es wurden verschiedene Verfahren
entwickelt, um die gewünschte
Vormontage der Karosseriehalterung auszuführen. Das US-Patent 3,622,194, das
den nächsten
Stand der Technik gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 bildet, offenbart eine Karosseriehalterung mit Verbindungsgliedern
mit „Schnappwirkung", um die Karosseriehalterung
in einer ineinandergreifend verriegelten Vormontagestellung zu halten.
Das US-Patent 4,720,075 offenbart ein Vorsehen einer Scheibe mit
Zungen im Innern eines Ausrichtungsrohres, wobei, wenn das nach
außen
erweiterte Ende eines Führungs-
bzw. Fingerhutrohres in das Ausrichtungsrohr eingesetzt ist, die Zungen
das Fingerhutrohr in eine Vormontagestellung verriegeln. Das US-Patent
5,170,985 offenbart ein Vorsehen einer mit dem Fingerhutrohr einstöckigen Scheibe
mit Zungen, die mit der verengten Breite des Ausrichtungsrohres
verriegelt, um einen vorbereitenden Zusammenbau der Karosseriehalterung
zu schaffen.
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Die Vormontagemittel mit Zungen der
oben angegebenen Patente sorgen für ein ausreichendes Halten
der beiden Komponenten der Karosseriehalterung; jedoch addieren
sich die Fertigung und Montage der separaten Komponenten erheblich
zu den Kosten der Halterung. Außerdem
können
die Zungen während
einer Fertigung leicht beschädigt
werden, was während
der Fertigung einen beträchtlichen
Produkt- und Zeitverlust zur Folge hat. Auf Grund der erforderlichen
entsprechenden Konfiguration und Bemaßung der Fingerhut- und Abstandsrohre
sind die Halterungen nach dem Stand der Technik für Vormontagen
nicht verwendbar, die auf Grund einer möglichen Fehljustierung der
Aperturen des Rahmens und der Fahrzeugkarosserie einen verhältnismäßig hohen
Grad an radialem Spiel zwischen dem Fingerhut- und Abstandsrohr
zulassen müssen.
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Da viele Fahrzeughersteller mit vormontierten
Komponenten nach maximaler Effizienz streben, kann es überdies
erforderlich sein, dass die vormontierten Fahrzeugkomponenten vom
Ort der Vormontage über
eine erhebliche Distanz zum Ort der Endmontage transportiert werden.
Folglich muss die vormontierte Anordnung sehr robust sein und darf
während
eines Transportes nicht leicht auseinanderfallen.
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Die vorliegende Erfindung liefert
eine Karosseriehalterung, die einfacher zu fertigen und zusammenzubauen
ist, was ein kostengünstigeres
Produkt ergibt. Die erfindungsgemäße Karosseriehalterung hat
weniger Teile, die während
einer Fertigung, Montage und eines Transportes möglicherweise beschädigt werden
können,
was zur Folge hat, dass während
einer Fertigung weniger Zeit und Material verschwendet werden. Die
Karosseriehalterung gestattet einen hohen Grad an radialer Fehljustierung
der Aperturen des Rahmens und der Fahrzeugkarosserie. Außerdem ist
die erfindungsgemäße Karosseriehalterung
robust, billig herzustellen und erfordert keine speziellen Werkzeuge
oder schwierigen Prozeduren, um einen Eingriff entweder herzustellen,
zu lösen
oder erneut herzustellen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung liefert
ein Mittel, um in Vorbereitung auf eine Anpassung einer radial exzentrischen
Fehlanpassung von Rahmen und Lasthalterung an das Karosseriebefestigungsmittel, meist
im allgemeinen eine Mutter, eine Rückfederungshalterung an einer
Lasthalterung zu befestigen. Während
die Funktion einer ineinandergreifenden Verriegelung kontinuierlich
aufrechterhalten wird, erlaubt das Merkmal einer integralen Rückfederungshalterung
und biegsamen Verriegelung während
einer Montage der Karosserie am Rahmen ein radiales Spiel der Rückfederungshalterung,
bis die Befestigungsschraube die an der Karosserie angebrachte Mutter
sucht, mit ihr in Eingriff kommt und ausgerichtet ist.
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Ein erster Gesichtspunkt der Erfindung
ist eine Karosseriehalterung für
ein Fahrzeug mit einer oberen Lasthalterung und einer unteren Rückfederungshalterung.
Die Lasthalterung weist eine langgestreckte zentrale Öffnung mit
einem Schulterabschnitt auf. Die Rückfederungshalterung weist
eine hohle, langgestreckte Verriegelung auf. Zumindest der obere
Abschnitt der hohlen, langgestreckten Verriegelung ist elastisch
verformbar. Der obere Abschnitt der Verriegelung hat, wenn er in
einem entspannten Zustand ist, eine maximale Dimension DF, die geringer als die entsprechenden Dimensionen DO, DI der langgestreckten
zentralen Öffnung
ist. Der obere Abschnitt kann sich zum Festhalten der Rückfederungshalterung
in der Lasthalterung bis zu einer maximalen Dimension dehnen.
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Ein weiterer Gesichtspunkt der Erfindung
ist eine Karosseriehalterung für
ein Fahrzeug mit einer oberen Lasthalterung und einer unteren Rückfede rungshalterung,
wobei die Rückfederungshalterung durch
eine hohle, langgestreckte Verriegelung definierbar ist. Wenn der
obere Abschnitt der Verriegelung elastisch verformt ist, ist die
maximale Dimension der hohlen, langgestreckten Verriegelung größer als
die minimale Dimension DI der langgestreckten zentralen Öffnung.
Ein weiterer Gesichtspunkt ist eine Verriegelung, die so dimensioniert
ist, dass, wenn der obere Abschnitt elastisch verformt ist, die maximale
Dimension ebenfalls geringer als die oder gleich der maximalen Dimension
DO der langgestreckten zentralen Öffnung ist.
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Ein weiterer Gesichtspunkt der Endung
ist eine Karosseriehalterung für
ein Fahrzeug, worin die Rückfederungshalterung
mehrere Flügel
aufweist, die um den oberen Abschnitt einer hohlen, langgestreckten
Verriegelung beabstandet sind. Die Rückfederungshalterung weist
vorzugsweise drei bis acht Flügel
auf.
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Ein weiterer Gesichtspunkt der Erfindung verwendet
eine Rückfederungshalterung,
wo der obere Abschnitt einer langgestreckten Verriegelung durch
mehrere Flügel
definiert ist, wobei die Flügel aus
mehreren Seitenflächen
bestehen. Die Seitenflächen
sind die radial äußeren Seiten
der Flügel,
und mindestens eine der Seitenflächen
berührt
die langgestreckte zentrale Öffnung
der Lasthalterung, wenn der obere Abschnitt der hohlen, langgestreckten
Verriegelung gedehnt wird.
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Ein weiterer Gesichtspunkt der Endung
ist eine Karosseriehalterung für
ein Fahrzeug mit einem Betätigungsmittel,
das in die hohle Verriegelung eingesetzt wird, nachdem die Rückfederungshalterung in
die Lasthalterung eingesetzt ist. Das Betätigungsmittel kann entweder
eine Schraube, die für
den letzten Sicherungsschritt verwendet werden kann oder auch nicht,
bei dem der Fahrzeugrahmen an der Fahrzeugkarosserie angebracht
wird, oder ein Betätigungsrohr
sein.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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Die Erfindung wird beispielhaft und
mit Verweis auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1 ein
Querschnitt der vormontierten Karosseriehalterung für ein Fahrzeug
ist;
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2 eine
perspektivische Ansicht der Rückfederungshalterung
ist;
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3 ein
Querschnitt der Rückfederungshalterung
entlang einer Linie 3-3 ist;
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4 ein
Querschnitt der teilweise zusammengebauten Karosseriehalterung ist;
und
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5 ein
Querschnitt einer alternativen Vormontage der Karosseriehalterung
ist.
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Ausführliche
Beschreibung der Erfindung
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1 veranschaulicht
eine Karosseriehalterung 10 in einer provisorischen ineinandergreifenden Konfiguration.
Die Konfiguration gestattet der Ka rosseriehalterung 10,
eine zeitweilige Verbindung der oberen Lasthalterung 12 und
der unteren Rückfederungshalterung 14 auf
einem Fahrzeugrahmen 16 aufrechtzuerhalten. Kurz gesagt
weist die Lasthalterung eine zentrale, langgestreckte Öffnung 18 auf,
in die die langgestreckte Verriegelung 20 der Rückfederungshalterung 14 eingesetzt
wird. Die langgestreckte Verriegelung 20 der Rückfederungshalterung 14 weist
mehrere Spreizflügel 22 auf.
Wenn ein beliebiges Betätigungsmittel
wie zum Beispiel die veranschaulichte Rahmen-Karosserie-Schraube 24 oder ein
Betätigungsrohr 54 (siehe 5) in einen Wulst der Flügel 22 eingesetzt
wird, dehnt sich der obere Abschnitt der langgestreckten Verriegelung 20 radial nach
außen,
was bewirkt, dass die Flügel 22 mit
der Öffnung 18 zusammenwirken.
Diese Ausdehnung hält
die Karosseriehalterung 10 in der veranschaulichten ineinandergreifenden
Konfiguration.
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Der Einsatz der Rückfederungshalterung 14 in
die Lasthalterung 12 vor einer Verriegelung erfordert nur
eine minimale Kraft, die gleich dem Gewicht der Rückfederungshalterung 14 ist.
Für eine
typische bemessene Halterung 10 beträgt diese Einsetzkraft nicht
mehr als 22 N (5 lbsf) . Sind die Flügel 22 einmal gespreizt,
wird eine Haltekraft erzeugt, die zehnmal größer als das Gewicht von entweder
der Lasthalterung 12 oder der Rückfederungshalterung 14 ist.
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Die in 2 und 3 veranschaulichte Rückfederungshalterung 14 ist überwiegend
ein federndes Element, das sich elastisch verformen kann. Entlang der
Basis der Halterung 14 erstreckt sich eine steife Verstärkungsplatte 26.
Die Verstärkungsplatte 26 in ihrer
primären
Ausführungsform
hat eine kreisförmige
Gestaltung mit einer zentralen Öffnung.
Die Platte 26 ist vorzugsweise ein steifes Material, z.
B. eine Stahlplatte. Der untere Abschnitt der langgestreckten Verriegelung 20 kann
ebenfalls aus einem steifen Material gebildet sein, solange der
obere Abschnitt der Verriegelung 20, der die Flügel 22 enthält, aus
einem federnden Material geschaffen ist, das sich elastisch verformen
kann.
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Die langgestreckte Verriegelung 20 geht
vom zentralen Abschnitt der Rückfederungshalterung 14 aus.
Die langgestreckte Verriegelung 20 hat einen hohlen zentralen
Abschnitt 28, durch den das Betätigungsmittel, hier die Schraube 24,
verläuft.
Der oberste Abschnitt der langgestreckten Verriegelung 20 ist
durch die Mehrzahl von Spreizflügeln 22 definiert.
Vor einer Vormontage sind die Flügel 22 durch drei
Oberflächenseiten
definiert, wie man, in 2 und 4 sieht. Die erste Seite 30 ist vom Hauptabschnitt 36 der
langgestreckten Verriegelung 20 weg geneigt, wobei die
zweite Seite 32 von der ersten Seite 30 ausgeht. Die erste Seite
30 hat in Bezug auf den Hauptabschnitt 36 der langgestreckten
Verriegelung 20 einen Neigungswinkel. Die zweite Seite
32 in ihrer primären
Ausführungsform
ist namentlich parallel zum Hauptwellenabschnitt 36. Die
dritte Seite 34 ist von der zweiten Seite 32 unter einem Winkel β weg geneigt.
Der Neigungswinkel der ersten Seite legte innerhalb des Bereichs
von 90° bis
150°, mit
einem bevorzugten Bereich von 120° bis
150°; der
Neigungswinkel β der
dritten Seite liegt innerhalb des Bereichs von 15° bis 40°, mit einem
bevorzugten Bereich von 20° bis
30°.
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Die langgestreckte Verriegelung 20 ist
mit fünf
Spreizflügeln 22 veranschaulicht;
die Anzahl der Flügel 22 kann
jedoch von mindestens drei aus variieren und kann sogar mehr als
acht Flügel
umfassen. Die primären
Beschränkungen
der Anzahl der Flügel 22 sind
die Rückfederung
des Materials, das den oberen Abschnitt der langgestreckten Verriegelung 20 bildet,
und die Fähigkeit
einer minimalen Anzahl von Flügeln 22,
mit der langgestreckten Öffnung
zusammenzuwirken, um die vormontierte Stellung aufrechtzuerhalten.
Vor einer Spreizung der Flügel 22 ist die
größte Dimension
des obersten Abschnitts der langgestreckten Verriegelung DF.
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Der hohle zentrale Abschnitt 28 der
langgestreckten Verriegelung 20 hat einen unterschiedlichen
Innendurchmesser, siehe 4. Der untere Verriegelungsabschnitt
hat einen festen Innendurchmesser DL. Der
Innendurchmesser nimmt zusammenfallend mit dem Anfang der Neigung
der ersten Seite 30 der Flügel 22 ab.
Die Abnahme des Durchmessers endet oberhalb der axialen Lage der
Verbindungsstelle der zweiten 32 und dritten 34 Flügelseite. Die
Abnahme des Durchmessers ergibt einen Neigungswinkel μ in Bezug
auf den unteren Verriegelungsabschnitt. Der obere Innendurchmesser
Du der langgestreckten Verriegelung 20 ist ungefähr 40% bis
70% von DL. Die Flügel 22 haben eine
radiale Dicke t, siehe 3, die variabel
ist und als Folge des Ergebnisses der quantitativen Beschreibungen
von DF, DU, μ und β quantifiziert
wird.
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Die in 4 veranschaulichte
Lasthalterung 12 ist ein Verbund aus steifen und federnden
Abschnitten. Der steife Abschnitt 38 hat einen becherförmigen Abschnitt,
der an dem Flansch 40 beginnt, welcher axial und dann radial
verläuft,
um die Oberseite 42 der Halterung 12 zu bilden.
Der steife Abschnitt 38 erstreckt sich dann in den Lastgummi 13, der
die zentrale, langgestreckte Öffnung 18 bildet. Während sich
die Öffnung 18 durch
die Lasthalterung 12 erstreckt, nimmt der Durchmesser der Öffnung 18 ab.
Die Abnahme des Durchmessers tritt über eine begrenzte Länge auf,
die eine Schulter 44 bildet. Der untere Abschnitt 46 der
zentralen Öffnung 18 verläuft über den
Lastgummi 13 hinaus. Den Lastgummi
13 kann wie
veranschaulicht ein steifer Ring 47 verstärken. Sowohl
der Ring 47 als auch der steife Abschnitt 38 sind
vorzugsweise aus einem steifen Material, z. B. Stahl, gebildet.
Der äußere Abschnitt
der Öffnung 18 hat
einen Durchmesser DO, und der innere Abschnitt
weist einen Durchmesser DI auf. Der Innendurchmesser
DI ist 80–95% von DO.
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4 veranschaulicht
die Karosseriehalterung 10 vor einer Vormontage. Die Lasthalterung 12 wird über der
Apertur 48 des Fahrzeugrahmens 16 angeordnet,
wobei der untere Abschnitt 46 der zentralen Öffnung 18 so
ausgerichtet ist, dass er sich in die Apertur 48 erstreckt.
Die Rückfederungshalterung 14 wird
unter dem Fahrzeugrahmen 16 platziert und mit der zentralen
Apertur 48 und dem unteren Abschnitt 46 der zentralen Öffnung 18 ausgerichtet. Die
Last- und Rückfederungshalterungen 12, 14 werden
zusammengebracht, bis der Lastgummi 13 und der Rückfederungsgummi 15 der
jeweiligen Halterungen 12, 14 den Fahrzeugrahmen 16 berühren und das
Ende des unteren Abschnitts 46 an einer funktionsbestimmten
Distanz vom zentralen Abschnitt der Rückfederungshalterung 14 ist,
wie in 1 und 5 ersichtlich ist. Jederzeit nachdem die
Flügel 22 der Rückfederungshalterung 14 sich über der
Schulter 44 der zentralen Öffnung 18 axial gespreizt
haben, kann die Schraube 24 in die Öffnung 28 geschoben werden,
um die radiale Spreizung der Flügel 22 zu
erzwingen.
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Da die Schraube 24 einen
größeren Durchmesser
als der Abschnitt mit abnehmendem Durchmesser der Verriegelung 20 und
der Durchmesser Du des oberen Schaftabschnitts hat und die Verriegelung 20 aus
einem federnden Material geschaffen ist, dehnen sich der obere Abschnitt
der Verriegelung 20 und die Flügel 22 radial nach
außen,
siehe 1. Zumindest eine
der Oberflächenseiten 30, 32, 34,
die den Flügel 22 definiert, berührt die
Wand der Öffnung 18.
Der letzte äußerste Durchmesser
der Flügel
ist größer als
der Innendurchmesser DI der zentralen Öffnung 18,
aber kleiner oder gleich dem Außendurchmesser
DO der Öffnung 18,
und die Differenz der Durchmesser kann als das Maß x definiert
werden. Dies und die radiale Verformbarkeit der Flügel 22 erzeugt
einen Biegung-Spiel-Betrag
y (engl. flex-float amount. Der Biegung-Spiel-Betrag y ist auch
die Differenz zwischen dem Schaftdurchmesser DS und
dem Innendurchmesser DI. Der Biegung-Spiel-Betrag
y gestattet, dass sich die Rückfederungshalterung 14 und
das Befestigungsmittel 24 in Bezug auf die Rückfederungshalterung 14 und
den Fahrwerkrahmen 16 lateral bewegen können. Der Biegung-Spiel-Betrag
y ermöglicht,
dass die Rückfederungshalterung 14 und
das Befestigungsmittel 24 zum fixierten oder lockeren Karosseriebefestigungsmittel 50 nachgerichtet
werden.
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Die Fehljustierung z der Rahmenapertur 48 zum
Karosseriebefestigungsmittel 50 ist eine Funktion der Toleranzen,
die mit jedem unabhängigen
Teilaufbau des Rahmens oder der Karosserie verbunden sind, und kann
sich meist im allgemeinen auf bis zu 3 oder mehr Millimeter an radialer
Fehljustierung an jeder von bis zu 10 spezifischen Stellen addieren, die
erforderlich sind, um die Fahrzeugkarosserie 52 am Fahrzeugrahmen 16 anzubringen.
Wenn das Befestigungsmittel 24 aufwärts in die Rückfederungshalterung 14 getrieben
wird, gelangt das Befestigungsmittel 24 durch die langgestreckte
Verriegelung 20 der Rückfederungshalterung 14 und
sucht das versetzte Karosseriebefestigungsmittel 50. Die Biegsamkeit
der Flügel 22 sorgt
für eine
minimale Seitenbelastung auf dem Befestigungsmittel 24.
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5.
veranschaulicht die unter Verwendung eines anderen Verfahrens zur
Vormontage für die
ineinandergreifende Halterung 10 zusammengebaute Halterung.
Statt die Schraube 24 zu verwenden, um die Flügel 22 zu
spreizen, wird ein provisorisches Betätigungsrohr 54 verwendet.
Das Betätigungsrohr
hat einen Durchmesser, der dem Durchmesser DL,
des Innenschafts im wesentlichen äquivalent ist. Das Rohr 54 ist
mit einer sich verjüngenden
Spitze 56 veranschaulicht, um eine sanfte gegenseitige
Beeinflussung zwischen dem Rohr 54 und der langgestreckten
Verriegelung 20 zu liefern. Das Rohr 54 kann eine
Höhe haben,
die größer als
die langgestreckte Verriegelung 20, länger als die veranschaulichte
Länge ist.
Das provisorische Rohr 54 wird in der gleichen Weise wie
die Schraube 24 verwendet, außer dass vor einer Endmontage
der Fahrzeugkarosserie 52 an den Fahrzeugrahmen 16 die Schraube 24 in
das Rohr 54 getrieben wird und die fragile Rohrspitze 56 durchdringt,
bevor die Schraube 24 das versetzte Karosseriebefestigungsmittel 50 findet.
Als eine Alternative kann das Rohr 54 vor einem Einsatz
der Schraube 24 entfernt werden. Das Rohr 54 ist
aus einem dünnen
Material hergestellt, das fragile Kerbverzahnungen oder Kerben aufweist, die
bei Anwendung eines geringen Betrags einer aufwärts gerichteten Kraft vom Befestigungsmittel,
die meist im allgemeinen 44 N (10 lbsf)
nicht übertrifft, leicht
brechen.