DE102009032603A1

DE102009032603A1 - Karosserieteil für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102009032603A1
Application number: DE102009032603A
Authority: DE
Inventors: Udo Mildner; Jürgen HULBERT; Lothar Teske; Lutz Uhlenbruch
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-07-10
Filing date: 2009-07-10
Publication date: 2011-01-13
Also published as: RU2010128599A; US20110006561A1; CN101947979A; CN101947979B; US8398138B2

Abstract

Ein Karosserieteil (1) eines Vorderrahmens eines Kraftfahrzeuges hat ein in einem Rahmenteil (3) angeordnetes Strukturbauteil (4) aus Kunststoff. Das Strukturbauteil (4) ist stoffschlüssig mit einer Käfigmutter (5) verbunden. Über die Käfigmutter (5) wird eine Vorderachse (2) mit dem Karosserieteil (1) verschraubt. Ein Tragteil (6) zur Halterung der Käfigmutter (5) ist hierfür mit dem Rahmenteil (3) verschweißt und über eine Umspritzung (19) mit dem Strukturbauteil (4) verbunden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Karosserieteil für ein Kraftfahrzeug mit einem Rahmenteil aus Metall und einem in dem Rahmenteil angeordneten Strukturbauteil aus Kunststoff und mit einer Schraubverbindung zur Befestigung eines weiteren Bauteils an dem Rahmenteil.
Ein solches Karosserieteil ist beispielsweise aus der DE 198 58 903 A1 als Dachholm bekannt und dient zur partiellen Verstärkung des Rahmenteils im Bereich von Säulen der Karosserie des Kraftfahrzeuges. Das Strukturbauteil ist als steife Masse ausgebildet und weist mehrere Vorsprünge auf, mit denen es sich an der inneren Wandung des Dachholms abstützt. Die Positionierung der steifen Masse erfolgt über in den Säulen abstützende Höcker. Weiterhin hat die steife Masse im Bereich von Schraubverbindungen des Rahmenteils Vertiefungen. Die Befestigung eines weiteren Bauteils erfolgt damit ausschließlich am Rahmenteil.
Nachteilig bei dem bekannten Karosserieteil ist, dass das Strukturbauteil nur eine geringfügige Versteifung des Rahmenteils bewirkt, da beispielsweise sämtliche Kräfte des mit dem Karosserieteil verschraubten Bauteils unmittelbar in das Rahmenteil eingeleitet werden. Weiterhin behindern die Vorsprünge und die Höcker eine Beschichtung des Dachholms in einem Tauchbecken.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Karosserieteil der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass es eine hohe Steifigkeit aufweist und hohe Kräfte abzustützen vermag.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Schraubverbindung eine in einem Tragteil unverdrehbar geführte Käfigmutter hat und dass das Tragteil mit dem Strukturbauteil und mit dem Rahmenteil verbunden ist.
Durch diese Gestaltung erfolgt die Befestigung des Strukturbauteils unmittelbar an der Verschraubung. Die Verschraubung wird hierdurch zusätzlich von dem Strukturbauteil abgestützt. Das erfindungsgemäße Karosserieteil weist hierdurch eine besonders hohe Steifigkeit auf. Damit eignet sich das erfindungsgemäße Karosserieteil bevorzugt als Längsträger eines Vorderrahmens zur Befestigung einer Vorderachse als weiteres Bauteil. Weiterhin benötigt das erfindungsgemäße Karosserieteil keine Höcker oder dergleichen, da die Positionierung des Strukturbauteils in dem Rahmenteil über das Tragteil und die Käfigmutter erfolgt. Damit ist das erfindungsgemäße Karosserieteil zudem besonders einfach aufgebaut.
Die Fertigung des erfindungsgemäßen Karosserieteils gestaltet sich besonders einfach, wenn das Tragteil durch eine Umspritzung mit Kunststoff stoffschlüssig mit dem Strukturbauteil verbunden ist. Hierdurch lässt sich zunächst eine bauliche Einheit aus Tragteil und Strukturbauteil herstellen. Das Strukturbauteil aus Kunststoff wird anschließend mit der Montage der Käfigmutter an dem Rahmenteil montiert. Die Umspritzung des Tragteils mit Kunststoff erfolgt vorzugsweise durch Einlegen des Tragteils in eine Spritzgussform des Strukturbauteils und gewährleistet eine besonders hohe Stabilität der Anbindung des Tragteils an das Strukturbauteil.
Eine besonders hohe Stabilität der Anbindung des Tragteils der Käfigmutter an das Rahmenteil lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sicherstellen, wenn das Tragteil an dem Rahmenteil anliegende Flansche aufweist und wenn die Flansche und das Rahmenteil über Strukturverbindungen miteinander verbunden sind. Die Strukturverbindungen werden vorzugsweise durch Schweißen, Nieten, Kleben und/oder Clinchen erzeugt.
Die Befestigung des Tragteils an dem Rahmenteil ist gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung von beiden Seiten her zugänglich, wenn das Strukturbauteil aus Kunststoff Ausnehmungen für die Flansche des Tragteils der Käfigmutter hat. Durch diese Gestaltung lässt sich die Befestigung des Tragteils an dem Rahmenteil besonders kostengünstig mittels Schweißzangen erzeugen.
Die Käfigmutter lässt sich in Querrichtung des erfindungsgemäßen Karosserieteils gegen hohe Belastungen stabilisieren, wenn zwei vom seitlichen Rand des Strukturbauteils entfernte und unmittelbar neben der Käfigmutter angeordnete Rippen aus Kunststoff in Längsrichtung des Strukturbauteils angeordnet sind.
Eine besonders hohe Stabilität der Schraubverbindung mit dem weiteren Bauteil lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach sicherstellen, wenn das Tragteil eine Hülse hat, welche konzentrisch zu der vorgesehenen Schraubachse der Käfigmutter angeordnet ist und wenn sich die Hülse an dem Rahmenteil abstützt.
Die Flansche zur Verbindung des Tragteils mit dem Rahmenteil könnten beispielsweise von der Hülse abgewinkelt sein. Das Tragteil weist jedoch gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung eine große Haftfläche für den Kunststoff des Strukturbauteils auf, wenn die Hülse über Laschen mit den Flanschen des Tragteils verbunden ist.
Zur weiteren Vergrößerung der Haftfläche für den Kunststoff des Strukturbauteils an dem Tragteil trägt es gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn die Laschen an dem der Käfigmutter zugewandten Ende an der Hülse befestigt sind.
Das vollständig mit Rahmenteil, Strukturbauteil und Käfigmutter montierte Karosserieteil lässt sich einfach in einem Tauchbad lackieren oder gegen Korrosion schützen, wenn das Strukturbauteil von dem Rahmenteil beabstandet ist. Für die Beabstandung des Strukturbauteils von dem Rahmenteil genügt häufig ein Spalt.
Im Bereich der Käfigmuttern ist das Strukturbauteil zuverlässig an dem Rahmenteil abgestützt und kann damit Kräfte abstützen. Man könnte daran denken, an Enden des Strukturbauteils, an denen keine Schraubverbindungen vorgesehen sind, dennoch weitere Käfigmuttern zur Abstützung des Strukturbauteils an dem Rahmenteil anzuordnen. Dies führt jedoch zu hohen Fertigungskosten und zu einem hohen Gewicht des erfindungsgemäßen Karosserieteils. Das erfindungsgemäße Karosserieteil weist jedoch gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ein geringes Gewicht auf und lässt sich kostengünstig fertigen, wenn das Strukturbauteil in einem von der Käfigmutter entfernten Bereich mit bei Wärme expandierendem Schaum gegenüber dem Rahmenteil abgestützt ist. Der durch Wärme expandierende Schaum wird vorzugsweise vor dem Einführen des Karosserieteils in das Tauchbad aufgetragen und kann anschließend in einem Trockenofen expandieren.
Das Strukturbauteil weist gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung eine besonders hohe Stabilität auf, wenn das Strukturbauteil wannenförmig mit einer Vielzahl von quer angeordneten Rippen gestaltet ist.
Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind mehrere davon in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Die Zeichnung zeigt in
1 perspektivisch einen Vorderrahmen für ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Karosserieteil und einer daran angrenzenden Vorderachse,
2 einen Längsschnitt durch das Karosserieteil aus 1,
3 ein Strukturbauteil des Karosserieteils aus 1,
4 vergrößert einen Längsschnitt durch eine Schraubverbindung des Karosserieteils aus 1,
5 eine weitere Schnittdarstellung durch die Schraubverbindung des Karosserieteils aus 4 entlang der Linie V–V.
1 zeigt einen Teilbereich eines Vorderrahmens eines Kraftfahrzeuges mit einer an einem als Längsträger ausgebildeten Karosserieteil 1 verschraubten Vorderachse 2. Das Karosserieteil 1 hat ein wannenförmiges Rahmenteil 3 aus Blech und ein darin eingesetztes Strukturbauteil 4 aus Kunststoff.
2 zeigt einen Längsschnitt durch das Karosserieteil 1 aus 1 mit dem Strukturbauteil 4 und einer Käfigmutter 5 bei der Montage. Die Käfigmutter 5 ist in einem Tragteil 6 unverdrehbar, aber geringfügig beweglich gehalten. Das Tragteil 6 ist mit dem Strukturbauteil 4 durch Umspritzung mit Kunststoff formschlüssig verbunden. Weiterhin sind in 2 gestrichelt Schweißzangen 7 zur Verschweißung des Tragteils 6 mit dem Rahmenteil 3 dargestellt. Das Strukturbauteil 4 hat zur Durchführung der Schweißzangen 7 zu dem Tragteil 6 Ausnehmungen 8.
3 zeigt perspektivisch das Strukturbauteil 4 mit der Käfigmutter 5 vor der Montage an dem Rahmenteil 3. Das Strukturbauteil 4 bildet mit der Käfigmutter 5 und dem Tragteil 6 eine bauliche Einheit, welche bei der Endmontage in das wannenförmige Rahmenteil 3 eingesetzt und wie zu 2 beschrieben befestigt wird. Das Strukturbauteil 4 ist ebenfalls wannenförmig gestaltet und hat eine Vielzahl von in der Draufsicht rautenförmig und quer zu seiner Längsrichtung angeordneten Rippen 9. Nahe an der Käfigmutter 5 hat das Strukturbauteil 4 von der seitlichen Begrenzung beabstandet in Längsrichtung weisende Rippen 10. Das Strukturbauteil 4 ist an seinen Enden mit durch Wärme expandierendem Schaum 11 versehen. Im montierten Zustand stützt sich das Strukturbauteil 4 an diesen Stellen über den Schaum 11 an dem Rahmenteil 3 ab.
4 zeigt vergrößert eine Schnittdarstellung durch eine Schraubverbindung 12 zur Verschraubung des Karosserieteils 1 aus 1 mit der Vorderachse 2. Hierbei ist zu erkennen, dass eine Schraube 13 durch das Rahmenteil 3 hindurchgeführt und in die Käfigmutter 5 eingedreht ist. Das Tragteil 6 weist eine konzentrisch zur Schraube 13 der Schraubverbindung 12 angeordnete Hülse 14 und mit dem Rahmenteil 3 verschweißte Flansche 15, 16 auf. Die Flansche 15, 16 sind über Laschen 17, 18 mit dem dem Rahmenteil 3 abgewandten Ende der Hülse 14 verbunden. Die Befestigung der Flansche 15, 16 an dem Rahmenteil 3 hat als Schweißpunkte ausgebildete Strukturverbindungen 21, 22. Deutlich ist in 4 zudem zu erkennen, dass der Kunststoff des Strukturbauteils 4 eine die Laschen 17, 18 des Tragteils 6 umschließende Umspritzung 19 hat. Zwischen dem Strukturbauteil 4 und dem Rahmenteil 3 ist ein kleiner Spalt 20 angeordnet, welcher die Leitung eines Korrosionsschutzes im Tauchbecken zu dem Rahmenteil 3 ermöglicht.
5 zeigt zur Verdeutlichtung eine weitere Schnittdarstellung der Schraubverbindung 12 aus 4 entlang der Linie V–V. Hierbei ist deutlich die Wannenform des Rahmenteils 3 zu erkennen.
Bezugszeichenliste

1: Karosserieteil
2: Vorderachse
3: Rahmenteil
4: Strukturbauteil
5: Käfigmutter
6: Tragteil
7: Schweißzange
8: Ausnehmung
9, 10: Rippe
11: Schaum
12: Schraubverbindung
13: Schraube
14: Hülse
15, 16: Flansch
17, 18: Lasche
19: Umspritzung
20: Spalt
21, 22: Strukturverbindung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 19858903 A1 [0002]

Claims

Karosserieteil (1) für ein Kraftfahrzeug mit einem Rahmenteil (3) aus Metall und einem in dem Rahmenteil (3) angeordneten Strukturbauteil (4) aus Kunststoff und mit einer Schraubverbindung (12) zur Befestigung eines weiteren Bauteils an dem Rahmenteil (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubverbindung (12) eine in einem Tragteil (6) unverdrehbar geführte Käfigmutter (5) hat und dass das Tragteil (6) mit dem Strukturbauteil (4) und mit dem Rahmenteil (3) verbunden ist.
Karosserieteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragteil (6) durch eine Umspritzung (19) mit Kunststoff stoffschlüssig mit dem Strukturbauteil (4) verbunden ist.
Karosserieteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragteil (6) an dem Rahmenteil (3) anliegende Flansche (15, 16) aufweist und dass die Flansche (15, 16) und das Rahmenteil (3) über Strukturverbindungen (21, 22) miteinander verbunden sind.
Karosserieteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturbauteil (4) aus Kunststoff Ausnehmungen (8) für die Flansche (15, 16) des Tragteils (6) der Käfigmutter (5) hat.
Karosserieteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei vom seitlichen Rand des Strukturbauteils (4) entfernte und unmittelbar neben der Käfigmutter (5) angeordnete Rippen (10) aus Kunststoff in Längsrichtung des Strukturbauteils (4) angeordnet sind.
Karosserieteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragteil (6) eine Hülse (14) hat, welche konzentrisch zu der vorgesehenen Schraubachse der Käfigmutter (5) angeordnet ist und dass sich die Hülse (14) an dem Rahmenteil (3) abstützt.
Karosserieteil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (14) über Laschen (17, 18) mit den Flanschen (15, 16) des Tragteils (6) verbunden ist.
Karosserieteil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Laschen (17, 18) an dem der Käfigmutter (5) zugewandten Ende an der Hülse (14) befestigt sind.
Karosserieteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturbauteil (4) von dem Rahmenteil (3) beabstandet ist.
Karosserieteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturbauteil (4) in einem von der Käfigmutter (5) entfernten Bereich mit bei Wärme expandierendem Schaum (11) gegenüber dem Rahmenteil (3) abgestützt ist.
Karosserieteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturbauteil (4) wannenförmig mit einer Vielzahl von quer angeordneten Rippen (9) gestaltet ist.