DE3541325A1 - Verbindungselement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement für Bauteile einer, aus einer Anzahl von Bauteilen sich zusammensetzenden Karosserie für Kraftfahrzeuge, insbesondere zur Verbindung einer, der Aufnah­ me einer Fahrzeugtür dienenden Mittelsäule mit einem oberen Dach­ träger und/oder einem unteren Bodenträger.

Es liegt z. B. im ständigen Bestreben der Hersteller von Personen­ kraftfahrzeugen, alles Erdenkliche zu tun, um die Sicherheit der Fahrzeuginsassen bei Unfällen soweit als möglich zu gewährleisten. Während nun bei der Gestaltung der Fahrzeugkarosserie bei Front- oder Heckzusammenstößen durchaus Möglichkeiten offen stehen und auch verwirklicht sind, um die Fahrzeuginsassen vor Schaden zu bewahren, ist dies bei einem seitlichen Aufprall, insbesondere im Bereich des Fahrgastraumes, nur schwerlich möglich.

Gerade bei viertürigen Kraftfahrzeugen weist ja jede Seite einen sehr großen Ausschnitt auf, der lediglich durch eine nahezu senk­ recht verlaufende Mittelsäule, die einen Bodenträger mit einem Dachträger verbindet und gleichzeitig der Aufnahme einer Tür dient, unterteilt ist.

Kommt es nun zu einem seitlichem Aufprall auf ein Hindernis oder wird ein derart gestalteter Zusammenstoß von einem fremden Fahr­ zeug verursacht, so müßte diese Mittelsäule, d. h. insbesondere deren Verbindungsstellen mit dem Bodenträger bzw. mit dem Dach­ träger die gesamten auftretenden Kräfte und Energien auffangen.

Der gesonderte, d. h. nachträgliche Einbau der Mittelsäule bzw. deren lösbar gestaltete Befestigung an Boden- und Dachträger ist aber aus verschiedenen, u. a. fertigungstechnischen Gesichtspunk­ ten heraus empfehlenswert und notwendig.

Da die üblichen Verbindungsstellen (z. B. formschlüssige Steck­ verbindungen in Verbindung mit Verschraubungen) den o. g. Bela­ stungen nicht standhalten können, ist eine starke Verformung des Fahrgastraumes bzw. das Eindringen des Hindernisses in diesen die Folge.

Als Stand der Technik ist zunächst die DE-OS 21 04 454 zu nennen, die eine Verbindungsmöglichkeit zwischen einer Mittelsäule und Längsträgern aufzeigt, bei der unter anderem bei einer festigkeits­ mäßig vorteilhaften Ausgestaltung vorgesehen ist, daß die Wände von Ausprägungen mit Rundungen in den zugehörigen Bodenschwellern und Dachträgern beginnen. Dadurch soll eine besonders günstige Festigkeit in den Eckbereichen der Türausschnitte errreicht wer­ den.

Eine andere Möglichkeit der Verbindung ist in der US-PS 22 12 674 beschrieben, mit dem Ziel, das Fahrzeug gegebenenfalls umzurüsten und für einen anderen Verwendungszweck verwendbar zu machen. Auch eine Patentanmeldung (Aktenzeichen: P 34 13 228.7-21) der Anmel­ derin beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer Fahrzeugka­ rosserie bei der zum Zwecke des vereinfachten Einbaues anderer Baugruppen in den Fahrgastraum die Mittelsäule erst zu einem spä­ teren Zeitpunkt eingesetzt und mit der Fahrzeugkarosserie verbun­ den wird.

Den Verbindungseinrichtungen des vorbeschriebenen Standes der Tech­ nik haftet dabei in der Regel der Nachteil an, daß sie bei extremen Betriebsbedingungen, wie sie zum Beispiel durch einen seitlichen Aufprall geschaffen werden, nicht standhalten können.

Der Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zugrunde, eine Verbin­ dungsmöglichkeit für Bauteile einer Fahrzeugkarosserie aufzuzei­ gen, die geeignet ist, auch extremen Betriebsbedinungen d. h. Be­ lastungen Stand zu halten.

Diese Aufgabe wird nun erfindungsgemäß durch ein Verbindungsele­ ment mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Die dabei verwendete konische Zugklammer kann beispielsweise in ihrer Breite so dimensioniert werden, daß die von ihr bzw. von den entsprechenden Bereichen des Bodenträgers sowie des Dachträ­ gers aufzunehmenden Kräfte sich flächenhaft und damit material­ schonend verteilen können.

Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß durch den Pufferweg zwischen der Angriffsstelle der Zugklammer an den entsprechend zu verbindenden Bauteilen und ihren, ein entgültiges Einhaken ge­ währleistenden Haken eine gewisse Elastizität der Verbindungsein­ heit erreicht werden kann, so daß die bei einem Zusammenstoß schlag­ artig auftretenden Belastungen besser, d. h. wiederum material­ schonender aufgefangen werden können.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend beschrie­ ben und in der Zeichnung dargestellt. Dabei zeigt:

Fig. 1 einen ausschnittsweisen Querschnitt einer Fahr­ zeugkarosserie mit einer an Bodenträger und Dachträger befestigten Mittelsäule und

Fig. 2 eine jeweils ausschnittsweise Vergrößerung der oberen und unteren Verbindungsstellen.

Die Fig. 1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung einen Per­ sonenkraftwagen mit einer Fahrzeugkarosserie 1, die je einen seit­ lichen Ausschnitt 2 für zwei Türen (nicht dargestellt) aufweist, wobei dieser Ausschnitt 2 im wesentlichen durch einen länglichen, horizontalen Dachträger 3 sowie einen entsprechenden Bodenträger 4 begrenzt und durch eine etwa senkrechte Mittelsäule 5 unterteilt ist.

Diese kann beispielsweise an einer Nebenstelle komplett vormon­ tiert und anschließend zwischen Dachträger 3 und Bodenträger 4 in die Fahrzeugkarosserie 1 eingesetzt werden. Dazu wird die Mit­ telsäule 5 an ihrem oberen Ende formschlüssig in entsprechende, in Fig. 2 näher dargestellte, Aufnahmeteile eingeschoben und ihr unteres Ende in Richtung auf den Bodenträger 4 verschwenkt.

Letzterer weist zu diesem Zweck beispielsweise einen pyramiden­ stumpfförmigen hohlen Ansatz 6 auf, an dem die Mittelsäule 5 letzt­ endlich befestigt wird. Sie umschließt dabei den Ansatz 6 scha­ lenförmig an drei Seiten und zwar an der in Fahrtrichtung gesehen vorderen, hinteren und äußeren Seite. Dabei weist, wie aus Figur 1 ersichtlich, das untere Ende der Mittelsäule 5 Langlöcher 7 auf, durch welche, in Fig. 2 angedeutete Befestigungsschrauben 19 hin­ durchgeführt werden, über die dann mit dem vorgenannten pyrami­ denstumpfförmigen hohlen Ansatz 6 eine entsprechende Verbindung hergestellt wird.

Die dem Fahrgastraum 8 zugekehrte innenliegende Verbindung mit dem Bodenträger 4 sowie die Verbindung mit dem Dachträger 3 er­ folgt in der in Fig. 2 näher dargestellten Weise.

Der seitlich nach unten sich wölbende Dachträger 3, der aus ein­ zelnen Blechelementen 9, 10 sich zusammensetzt, bildet im Bereich der Anschlußstelle eine konische, nach unten sich öffnende Aufnah­ me 11. Dazu passend konisch zusammenlaufend ist das obere Ende 12 der u. a. von einem Außenblech 13 sowie einem Innenblech 14 gebildeten Mittelsäule 5.

Sowohl das innere Blechelement 10 als auch das Innenblech 14 wei­ sen Öffnungen 15, 16 auf, in die eine mit Haken 20, 21 versehene Zugklammer 22 eingreift. Die jeweils die Haken 20, 21 tragenden Klammerstege 23, 24 bilden mit einem Mittelteil 25 jeweils einen stumpfen Winkel α sodaß aufgrund der dadurch entstehenden, quer zur Spannrichtung verlaufenden Konizität beim Festziehen einer Klemmschraube 26, welche nahezu senkrecht zur Wirkungslinie L der Klemmkraft gerichtet ist und durch eine Bohrung 27 des Mit­ telteiles 25 hindurchragt sowie in ein Gewinde 28 einer lokalen Verstärkung 29 des Innenbleches 14 eingreift, der Dachträger 3 mit der Mittelsäule 5 fest verspannt wird. Dabei gleitet die Gleit­ fläche 17, 18 eines jeden Klammersteges 23, 24 an einer Kante 34, 35 der jeweiligen Öffnung 15, 16 entlang, so daß eine, je nach Konizität und Werkstoffkombination bzw. Oberflächenbeschaffenheit mehr oder weniger starke kraftschlüssige Verbindung entsteht.

Ähnlich gestaltet ist die zusätzlich zu den bereits genannten Ver­ bindungselementen (Schraubverbindungen) gestaltete Verbindung zwi­ schen Mittelsäule 5 und Bodenträger 4. Um dabei zu verhindern, daß die Zugklammer 22 zu weit in den Fahrgastraum 8 hineinragt, weisen Innenblech 14 sowie der pyramidenstumpfförmige Ansatz 6 an der entsprechenden Stelle jeweils eine Einbuchtung 30, 31 auf. Auch hier sind wiederum am Ansatz 6 des Bodenträgers 4 sowie an dem vorgenannten, mit einer Aufstandfläche 36 versehenem Innen­ blech 14 Öffnungen 15, 16 vorgesehen, in welche die mit den Ha­ ken 20, 21 ausgestatteten Klammerstege 23, 24 eingreifen. Die Schraubverbindung mittels Klemmschraube 26, welche in ein Gewin­ de 32 einer weiteren Verstärkung 33 des Innenbleches 14 eingreift, geschieht wie bereits vorstehend beschrieben.

Mit dieser Vorgehensweise ist nun eine optimale Verbindung zwi­ schen Dachträger 3 und Bodenträger 4 der Fahrzeugkarosserie 1 mit der nachträglich einzusetzenden Mittelsäule 5 möglich. Da die Zug­ klammer 22 relativ breit dimensioniert werden kann und die Öffnun­ gen 15, 16 entsprechend lang auszuführen möglich ist, wird eine optimale, für die Bauteile schonende Verteilung der auftretenden Kräfte erreicht.

Der Pufferweg der Zugklammer 22 beim Entlanggleiten der Klammer­ stege 23, 24 an den Kanten 34, 35 der Öffnungen 15, 16 im Falle einer extremen Belastung bis zu ihrem Einhaken sowie ihre werkstoff- und gestaltabhängige Eigenelastizität verleihen dem gesamten Ver­ bindungssystem die geforderten Eigenschaften.

Die Erfindung ist natürlich nicht auf den speziellen, hier aufge­ zeigten Anwendungsfall begrenzt sondern auch an anderen Verbin­ dungsstellen einer Fahrzeugkarosserie einsetzbar.

Claims (6)

1. Verbindungselement für Bauteile einer, aus einer Anzahl von Bauteilen sich zusammensetzenden Karosserie für Kraftfahrzeu­ ge, insbesondere zur Verbindung einer, der Aufnahme einer Fahr­ zeugtür dienenden Mittelsäule mit einem oberen Dachträger und/ oder einem unteren Bodenträger, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Verbindungselement als, eine kraft­ schlüssige Klemmverbindung herstellende, hakenförmige Zugklam­ mer (22) ausgebildet ist und Haken (20, 21) tragende Klammer­ stege (23, 24) aufweist, die mit einem Mittelteil (25) der Zug­ klammer (22) jeweils einen stumpfen Winkel (α) einschließen.

2. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Klammerstege (23, 24) mit, in die zu verbindenden Bauteile (3, 4, 5) eingearbeiteten Öff­ nungen (15, 16) zusammenwirken und in diese eingreifen, während über das Mittelteil (25), an dem eine Spannschraube (26) an­ greift, die zueinander konisch verlaufenden Klammerstege (23, 24) in die Öffnungen (15, 16) hineinbewegt werden.

3. Verbindungselement nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Spannschraube (26) nahezu senkrecht zur Wirkungslinie (L) der vom Mittelteil (25) über­ tragenen Klemmkraft gerichtet ist und dabei, durch eine Bohrung (27) des Mittelteiles (25) hindurchragend, in ein Gewinde (28, 32) eines der zu verbindenden Bauteile (3, 4, 5) eingreift.

4. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Zugklammer (22) alterna­ tiv oder ergänzend zu weiteren Befestigungsmitteln (19) zwi­ schen den Bauteilen (3, 4, 5) einsetzbar ist.

5. Verbindungselement nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zum Verbinden des Dachträgers (3) mit der Mittelsäule (5) die Blechelemente (9, 10) des seit­ lich nach unten sich wölbenden Dachträgers (3) eine konisch sich öffnende Aufnahme (11) bilden, in die formschlüssig, unter Zuhilfenahme der Zugklammer (22) das ebenfalls konisch ausge­ bildete obere Ende (12) der Mittelsäule (5) hineinragt und ge­ halten wird.

6. Verbindungselement nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zum Verbinden des Bodenträgers (4) mit der Mittelsäule (5) der Bodenträger (4) einen pyrami­ denstumpfförmigen Ansatz (6) aufweist, den die Mittelsäule (5) an drei Seiten schalenförmig umschließt und dabei von Befesti­ gungsschrauben (19) gehalten wird, während die Zugklammer (22) die Verbindung von Mittelsäule (5) und Bodenträger (4) an der vierten, vorzugsweise an der dem Fahrgastraum (8) zugekehrten Seite herstellt.