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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Befestigungselement zur Anbringung eines Montageträgers an einem Abschnitt einer Fahrzeugkarosserie, insbesondere an einer A-Säule der Fahrzeugkarosserie, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Befestigungselementen zur Anbringung eines Montageträgers an einem Abschnitt einer Fahrzeugkarosserie liegen Stahlkonstruktionen oder Aluminium-Gusskonstruktionen zu Grunde. Befestigungselemente aus Stahl weisen bei gegebenem Einbauraum ein zu hohes Gewicht bei einer unzureichenden Steifigkeit auf. Die Steigerung der Steifigkeit würde mit einer Erhöhung des Materialeinsatzes einhergehen, was zu einer Volumen- und Gewichtszunahme des Befestigungselements führen würde. Dies liefe den Bemühungen zuwider, das Gesamtgewicht des Fahrzeugs zu reduzieren
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Bei der Herstellung des Befestigungselements aus Aluminiumguss wird auf Grund der geringeren Dichte ein geringeres Gewicht erreicht, jedoch ist die Bruchdehnung bei herkömmlichen, kostengünstigen Aluminium-Gusswerkstoffen nicht ausreichend, um die Crashanforderungen im Fahrzeugbau zu erfüllen.
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Ein Befestigungselement der eingangs genannten Art ist aus der
DE 196 37 242 A1 bekannt. Das darin beschriebene Befestigungselement ist als Strangpressprofil aus Aluminium ausgebildet. Es weist zwei einander gegenüberliegende Montageabschnitte auf, die mit den Innenseiten eines Trägers verbunden werden können.
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Einen vergleichbaren Stand der Technik offenbart die
DE 42 35 738 A1 . Das darin beschriebene Befestigungselement ist ebenfalls als Strangpressprofil aus einer Aluminiumlegierung ausgebildet und kann im Inneren eines als Hohlprofil ausgebildeten Längsträgers befestigt werden.
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Aus der
DE 42 04 825 C2 ist ein Wagenkasten für Kraftfahrzeuge bekannt, der aus einem Träger und einer Federbeinaufnahme besteht, die als Strangpressprofile ausgebildet sind und formschlüssig miteinander verbunden werden.
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DE 40 18 592 A1 offenbart eine Kraftfahrzeugkarosserie, bei der ein Oberteil mit einem Unterteil über Knotenelemente miteinander verbunden wird. Hierbei ist sowohl dem Unterteil als auch dem Oberteil jeweils ein eigenes Knotenelement an der Verbindungsstelle zugeordnet. Das obere Knotenelement kann einen Zentrierzapfen aufweisen, der in die Aufnahme eines unteren Knotenelementes eingreift. Der Zentrierzapfen dient der kraftschlüssigen Verbindung der beiden Knotenelemente über Befestigungsschrauben.
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Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problem ist die Bereitstellung eines Befestigungselements der eingangs genannten Art, das die Anforderungen an die Steifigkeit und Bruchdehnung erfüllt und sich durch ein geringes Gewicht auszeichnet.
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Dieses Problem wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale dadurch gelöst, dass der Montageabschnitt derart gestaltet ist, dass an seiner zur Außenseite des Befestigungselements gewandten Oberfläche eine Außenseite des Montageträgers lösbar anbringbar ist, und auf dem Montageabschnitt ein Stift angeordnet ist, der im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des Montageabschnitts steht, und der Stift der Zentrierung des Befestigungselements an dem Montageträger bei der Montage dient. Die Herstellung des aus einer Leichtmetalllegierung bestehenden Befestigungselements durch Strangpressen zeichnet sich durch ein geringes Gewicht des hergestellten Befestigungselements aus, wobei zugleich die Anforderungen an die Bruchdehnung und Steifigkeit des Befestigungselements hinsichtlich der erfindungsgemäßen Aufgabenstellung erfüllt werden. Die Vorgaben hinsichtlich der Crashanforderungen sowie an die Abmessungen des Befestigungselements durch den gegebenen Einbauraum, in welchem das Befestigungselement untergebracht werden soll, können eingehalten werden. Des Weiteren stellt die Herstellung des Befestigungselements durch Strangpressen ein kostengünstiges Fertigungsverfahren dar. Zugleich bietet dieses Verfahren eine optimale konstruktive Gestaltung des Befestigungselements. Die Anbringung des Montageträgers wird insbesondere durch den Stift, der der Zentrierung dient, vereinfacht.
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Vorteilhafterweise kann das Befestigungselement einen geschlossenen Umriss aufweisen. Dies trägt zur Erhöhung der Steifigkeit des Befestigungselements bei und ermöglicht eine günstigere Verteilung der von dem Befestigungselement aufgenommenen Kräfte.
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Insbesondere kann das Befestigungselement in Fahrzeugquerrichtung stranggepresst werden, wobei das Befestigungselements vorzugsweise aus einer Aluminiumlegierung bestehen kann, insbesondere aus ALMgSiO.5 F22.
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Ein weiterer Vorteil ergibt sich auf Grund der hohen Steifigkeit des Befestigungselements, da diese die Lenksäuleneigenfrequenz erhöhen kann. Die Eigenfrequenzerhöhung der Lenksäule trägt somit zu einer Steigerung des Fahrzeugkomforts während des Fahrens bei.
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Vorteilhafterweise kann das Befestigungselement mindestens einen Befestigungsabschnitt zur Anordnung an dem Abschnitt der Fahrzeugkarosserie aufweisen. Der Befestigungsabschnitt kann im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgeführt sein und lösbar an dem Abschnitt der Fahrzeugkarosserie, beispielsweise durch Verschrauben, befestigt werden.
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Insbesondere können an dem Befestigungsabschnitt mindestens zwei sich von dem Befestigungsabschnitt in radialer Richtung erstreckende Stege angeordnet sein. Die Stege können im Wesentlichen plattenförmig ausgeführt sein. Die einfache geometrische Gestalt des Befestigungselements trägt somit zu einer Vereinfachung des Herstellungsprozesses bei. Insbesondere kann der Montageträger derart an dem Befestigungselement angeordnet sein, dass der Montageträger im Wesentlichen senkrecht zu dem Abschnitt der Fahrzeugkarosserie steht, an welchem das Befestigungselement angeordnet ist.
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Des Weiteren kann der Montageabschnitt mindestens eine Bohrung aufweisen, die mit einem Gewinde versehen ist, die der lösbaren Aufnahme des Stifts dient. Weiterhin sind an dem Montageabschnitt Schrauben, insbesondere Stiftschrauben angebracht, die die lösbare Anordnung des Montageträgers an dem Montageabschnitt des Befestigungselements ermöglichen. Die Beabstandung des Montageabschnitts von dem mindestens einen Befestigungsabschnitt durch die dazwischen befindlichen Stege ermöglicht einen guten Kraftfluss zwischen dem Montageträger und dem Abschnitt der Fahrzeugkarosserie, an dem das Befestigungselement angebracht ist. Sind mehrere Befestigungsabschnitte an dem Befestigungselement vorgesehen, so sind diese voneinander durch die Stege beabstandet angeordnet. Diese Ausführung bewirkt die Reduzierung von Verformungskräften, die über das Befestigungselements auf die Karosserie übertragen werden.
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Ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Befestigungselement ist anhand der Zeichnung näher beschrieben. Darin zeigt
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1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Befestigungselements;
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2 eine perspektivische Ansicht des Befestigungselements gemäß 1;
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3 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Befestigungselements.
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Zunächst wird auf 1 Bezug genommen. Die Darstellung zeigt ein erfindungsgemäßes Befestigungselement 1 zur Verbindung von Teilen eines Karosserierohbaus eines Kraftfahrzeugs miteinander. Das Befestigungselement 1 wird im Strangpressverfahren hergestellt und als Strangpressprofil ausgeführt. Das Befestigungselement 1 wird insbesondere in Fahrzeugquerrichtung stranggepresst. Als Herstellungsmaterial wird eine Aluminium-Legierung verwendet, beispielsweise ALMgSi0.5 F22. Weiterhin weist das Befestigungselement 1 ein geschlossenes Profil auf.
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Das Befestigungselement 1 der vorliegenden Ausführungsform umfasst drei Befestigungsabschnitte, einen ersten Befestigungsabschnitt 3, einen zweiten Befestigungsabschnitt 4 und einen dritten Befestigungsabschnitt 5. Die Befestigungsabschnitte 3, 4, 5 sind im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgeführt. An diesen Befestigungsabschnitten 3, 4, 5 sind Stege 2 angeordnet, welche die Befestigungsabschnitte 3, 4, 5 voneinander beabstanden und Kräfte in die Befestigungsabschnitte 3, 4, 5 einleiten. Die Stege 2 sind im Wesentlichen plattenförmig ausgeführt.
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Das Befestigungselement 1 weist auf der dem erstem Befestigungsabschnitt 3 gegenüberliegenden Seite einen Montageabschnitt 6 auf. Die von dem ersten Befestigungsabschnitt 3 abgewandte Oberfläche des Montageabschnitts 6 ist im Wesentlichen eben ausgeführt. Der Montageabschnitt 6 weist einen Stift 7 auf, der senkrecht zu dem Montageabschnitt 6 stehend angeordnet ist. Der Stift 7 ist im Wesentlichen zylindrisch ausgeführt. Des Weiteren sind zwei senkrecht durch den Montageabschnitt 6 verlaufende Gewindebohrungen vorgesehen. Die Bohrungen sind an den jeweils gegenüberliegenden Enden des Montageabschnitts 6 angeordnet.
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Das in der Seitenansicht dargestellte Befestigungselement 1 ist als geschlossenes Profil ausgeführt. Dieses wird durch den Montageabschnitt 6, den ersten Befestigungsabschnitt 3, den sich von dem ersten Befestigungsabschnitt 3 im Wesentlichen radial in die Richtung des Montageabschnitts 6 erstreckenden Stegen 2 und den sich an den Stegen 2 anschließenden zweiten und dritten Befestigungsabschnitten 4, 5 gebildet. Der erste Befestigungsabschnitt 3 ist durch zwei weitere sich radial in Richtung auf den Montageabschnitt 6 erstreckende Stege 2 mit diesem verbunden.
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2 stellt eine perspektivische Ansicht des Befestigungselementes 1 in montierter Position dar. Der 2 ist die abschnittsweise Darstellung einer Abstützung 8 sowie die abschnittsweise Darstellung eines Montageträgers 9 zu entnehmen. Das Befestigungselement 1 dient dazu, den Montageträger 9 am Karosserierohbau, insbesondere an der Abstützung 8, zu befestigen. Hierzu wird das Befestigungselement 1 lösbar mit der Abstützung 8 verbunden. Die Abstützung 8 kann insbesondere als A-Säule der Fahrzeugkarosserie ausgeführt sein. Der Montageträger 9 wird an dem Montageabschnitt 6 des Befestigungselementes 1 derart lösbar befestigt, dass dieser im Wesentlichen senkrecht zur Abstützung 8 angeordnet ist. Hierbei kann die Befestigung des Befestigungselementes 1 an dem Montageträger 9 beispielsweise durch Schrauben realisiert werden, insbesondere durch Stiftschrauben 10. Die Stiftschrauben 10 werden in die endseitigen Bohrungen auf dem Montageabschnitt 6 eingeschraubt. Der an dem Befestigungselement 1 angeordnete Montageträger 9 wird über die Befestigungsabschnitte 3, 4, 5 mit der Abstützung 8 lösbar verbunden.
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An dem Montageträger 9 kann ein Fahrzeugcockpit angebracht werden an diesem. Über das mit dem Fahrzeugcockpit in Verbindung stehende Lenkrad werden Lenkradvertikalschwingungen auf den Montageträger 9 übertragen. Die auftretenden Kräfte werden von dem Montageträger 9 in das Befestigungselement 1 eingeleitet und von diesem aufgenommen. Der Kraftfluss zwischen dem Montageabschnitt 6 des Befestigungselements 1 und dem daran angeordneten Montageträger 9 sowie den Befestigungsabschnitten 3, 4, 5 des Befestigungselements 1 und der an den Befestigungsabschnitten 3, 4, 5 angeordneten Abstützung 8 wird durch die zwischen den Befestigungsabschnitten 3, 4, 5 und dem Montageabschnitt 6 angeordneten Stege 2 realisiert. Die konstruktiv und fertigungstechnisch bedingte hohe Steifigkeit des Befestigungselements 1 erhöht die Eigenfrequenz des Gesamtsystems.
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Des Weiteren trägt das Befestigungselement 1 zu der Verstärkung und der Abstützung der Abstützung 8 bei. Die Verstärkung wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die zu der Anbringung des Montageträgers 9 mittels des Befestigungselementes 1 an der Abstützung 8 dienenden Befestigungsabschnitte 3, 4, 5 der vorliegenden Ausführungsform durch die Stege 2 zueinander beabstandet sind. Die Beabstandung der Befestigungsabschnitte 3, 4, 5 bewirkt eine günstigere Kräfteverteilung des durch das Befestigungselements 1 auf die Abstützung 8 übertragenen Kräfte und reduziert somit die auf die Abstützung 8 einwirkende Verformungskraft.
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Der 3 ist eine weitere Ausführungsform eines Befestigungselementes 1 zu entnehmen. Das Befestigungselement 1 weist einen ersten, im Wesentlichen hohlzylindrischen Befestigungsabschnitt 3 auf, der durch Stege 2 zu einem zweiten, im Wesentlichen hohlzylindrischen Befestigungsabschnitt 4 sowie einem Montageabschnitt 6 beabstandet angeordnet ist. Die Stege 2 erstrecken sich in radialer Richtung von dem Befestigungsabschnitt 3. Das Befestigungselement 1 weist auf seiner von dem Befestigungsabschnitt 3 abgewandten Seite des Montageabschnitts 6 einen im Wesentlichen zylindrischen Stift 7 auf, der senkrecht zur Oberfläche des Montageabschnitts 6 steht. Die im Wesentlichen ebene Oberfläche des Montageabschnitts 6 dient als Anlagefläche für den Montageträger 9.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Befestigungselement
- 2
- Steg
- 3
- erster Befestigungsabschnitt
- 4
- zweiter Befestigungsabschnitt
- 5
- dritter Befestigungsabschnitt
- 6
- Montageabschnitt
- 7
- Stift
- 8
- Abstützung
- 9
- Montageträger
- 10
- Stiftschrauben
