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Die Erfindung betrifft eine Verbindung eines Fahrzeugquermoduls mit einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Cabriolet-Fahrzeugs, nach der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
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Beispielsweise aus der
DE 196 42 821 A1 und der
EP 1 084 914 A2 ist es bekannt, bei Cabriolet-Fahrzeugen ein Fahrzeugquermodul mit einer Fahrzeugquerwand und einer Überrollschutz-Vorrichtung außerhalb des Fahrzeugs zu konfigurieren und als eine vorgefertigte Baueinheit an karosseriefesten Aufnahmen hinter Fahrzeugsitzen anzuordnen.
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Eine solches vorgefertigtes Fahrzeugquermodul kann gemäß der
DE 10 2004 016 362 A1 und
DE 10 2005 028 929 A1 mit Zusatzaggregaten ausgerüstet sein. So wird vorgeschlagen, an der vorgefertigten Trennwand Sicherheitsgurt-Automaten, Sitzelemente und Verdeckelemente anzubringen.
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Die Verbindung dieser bekannten Fahrzeugquermodule mit der Karosserie des Fahrzeugs erfolgt üblicherweise mittels Schraubverbindungen, wobei die miteinander zu verbindenden Schraubflächen bündig aneinander liegen müssen, um eine sichere Verbindung von Fahrzeugquermodul und Karosserie, welche bei einer Verunfallung des Fahrzeugs zusätzliche große Kräfte aufnehmen soll, zu gewährleisten.
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Aufgrund üblicher Fertigungstoleranzen ist eine solche Verbindung meist nicht ohne Ausgleichselemente wie Distanzscheiben, welche Abstände zwischen dem Fahrzeugquermodul und der Fahrzeugkarosserie überbrücken, möglich, wobei eine definierte Positionierung des Fahrzeugquermoduls in der Karosserie eine aufwändige Montage mit individuellen Ausgleichselementen erfordert.
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Der Einbau des Fahrzeugquermoduls in das Fahrzeug gestaltet sich mithin kosten- und zeitintensiv, wobei die Durchlaufzeit von Fahrzeugen in der Endmontage erheblich beeinträchtigt wird.
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Des Weiteren ist aus der
DE 43 37 467 A1 eine Armaturenbrettanbindung mittels Keilen bekannt. Die Keile dienen der Erzielung eines ordnungsgemäßen Sitzes des Armaturenbrettes, um ein wiederholtes Ein- und Ausbauen bei der Montage zu vermeiden. Die Keile werden hierzu in ihre Einbaulage gebracht, in dem diese auf Grund ihres Eigengewichts aus einer Vorhalteposition in ihre Endlage rutschen. Eine definierte Position der Keilelemente und eine Bereitstellung einer exakten Anlagefläche für die Schraubverbindung, welche zur Erzielung einer hochfesten Schraubverbindung erforderlich ist, ist mit der Lösung der
DE 43 37 467 C2 nicht zu erreichen.
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Gleiches gilt für die
DE 197 15 873 C1 , welche einen Cockpitträger mit einem Keilelement offenbart, wobei das Keilelement aufwändig mit einer Schraube gesichert werden muss und keine Selbstklemmung aufweist.
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Weiterhin ist aus der
US 2003/0168883 A1 ein Keilsystem zur Stabilisierung einer Heckklappe eines Kraftfahrzeugs bekannt, wobei die Keile zur seitlichen Justierung der Fahrzeugklappe dienen und sich nicht weiter auf die an der fahrzeugdachseitigen Kante der Fahrzeugklappe vorgesehenen Schraubverbindung der Heckklappe mit der Karosserie auswirken.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verbindung eines Fahrzeugquermoduls mit einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Cabriolet-Fahrzeugs, der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der auch bei größeren Fertigungstoleranzen ein schneller und präziser Einbau des Fahrzeugquermoduls im Fahrzeug möglich ist.
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Diese Aufgabe wird mit einer Verbindung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
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Es ist somit eine Verbindung eines Fahrzeugquermoduls mit einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Cabriolet-Fahrzeugs, vorgesehen mit wenigstens einer Befestigungseinrichtung an zueinander gewandten Flächen des Fahrzeugquermoduls und der Karosserie, wobei erfindungsgemäß die zueinander gewandten Flächen des Fahrzeugquermoduls und der Karosserie wenigstens einen Keilwinkel ausbilden, in welchen im Einbauzustand des Fahrzeugquermoduls ein mit wenigstens einer angrenzenden Fläche eine Verrastung bildendes Keilelement eingesetzt ist.
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Durch die Verrastung wird eine definierte Lage beim Einbau des Fahrzeugquermoduls hergestellt.
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Die erfindungsgemäße Verbindung mit einem verrastenden Keilelement ermöglicht vorteilhafterweise eine schnelle und sichere Anbindung des Fahrzeugquermoduls an die Fahrzeugkarosserie mit einer exakten Positionierung ohne großen messtechnischen Aufwand.
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Auf diese Weise kann die Endmontage eines Fahrzeugs erheblich beschleunigt und damit der Durchlauf an zu komplettierenden Fahrzeugen erhöht werden.
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Bei einer einfachen Ausführung der Erfindung weist das Keilelement zur Ausbildung der Verrastung an wenigstens einer den Keilwinkel bildenden Fläche ein Zahnprofil auf.
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Dieses Zahnprofil kann mit Zähnen ausgebildet sein, welche bei einer Kraftbeaufschlagung entgegen der Einschubrichtung des Keilelementes in das Material der angrenzenden Fläche der Karosserie und/oder des Fahrzeugquermoduls eindringen und durch einen solchen Formschluss gegenüber diesen Bauteilen verrasten.
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Bei einer derartigen Ausführung der Erfindung können die Zähne des Zahnprofils des Keilelementes mit spitz zulaufenden, messerartigen Enden ausgebildet und das Material für das Zahnprofil gegenüber dem Material der angrenzenden Fläche der Karosserie und/oder des Fahrzeugquermoduls härter sein, um eine zuverlässige Verrastung zu gewährleisten.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung können die Zähne des Zahnprofils des Keilelementes mit entsprechend geformten Gegenelementen, vorzugsweise Zähnen, an der Karosserie und/oder dem Fahrzeugquermodul verhaken.
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Entsprechend kann die dem Keilelement zugewandte Fläche der Karosserie und/oder des Fahrzeugquermoduls zur Ausbildung der Verrastung ein Zahnprofil aufweisen. Dabei ist es vorteilhaft, wenn das Zahnprofil der Karosserie und das Zahnprofil des Keilelementes derart korrespondierend ausgebildet sind, dass die Zahnprofile eine Bewegung des Keilelementes unter definiertem Druck in Richtung einer Schnittlinie des Keilwinkels zulassen und bei einer Krafteinleitung in die entgegengesetzte Richtung verrasten.
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Grundsätzlich kann eine Keilwinkel-Keilelement-Anordnung gemäß der Erfindung zur Positionierung des Fahrzeugquermoduls sowohl in Fahrzeuglängsrichtung als auch in Fahrzeughöhenrichtung Anwendung finden, so dass sowohl sich in Fahrzeuglängsrichtung als auch sich in Fahrzeughöhenrichtung öffnende Keilwinkel denkbar sind.
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Zur Fixierung der Position des Fahrzeugquermoduls in Fahrzeuglängsrichtung können bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verbindung in Fahrzeuglängsrichtung auch zwei sich in die entgegengesetzte Richtung öffnende Keilwinkel mit jeweils wenigstens einem zugeordneten Keilelement vorgesehen sein.
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Das Fahrzeugquermodul kann in an sich bekannter Weise mittels wenigstens einer Schraubverbindung mit der angrenzenden Fläche der Karosserie verbunden sein, wobei es hinsichtlich einer exakten Positionierung des Fahrzeugquermoduls im Bereich der Schraubverbindungen vorteilhaft ist, wenn eine Schraubverbindung im Bereich des Keilelements angeordnet ist und das Keilelement wenigstens eine Durchtrittsöffnung für wenigstens eine Schraube aufweist.
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Um ein Einfügen eines Keilelementes in den zugeordneten Keilwinkel nach einer groben Positionierung des Fahrzeugquermoduls mit bereits platzierten, aber noch nicht festgezogenen Schrauben zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, wenn die wenigstens eine Durchtrittsöffnung an dem Keilelement als eine in Richtung einer Schnittlinie des Keilwinkels offene Ausnehmung ausgebildet ist.
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Prinzipiell kann für jede Schraubverbindung ein separates Keilelement vorgesehen sein, jedoch kann ein Keilelement auch mehreren Schraubverbindungen zugeordnet sein und entsprechend groß, insbesondere plattenartig, ausgebildet sein.
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Die Verbindung nach der Erfindung ist für Fahrzeugquermodule jeglicher Ausgestaltung geeignet, wobei ein Fahrzeugquermodul lediglich eine Trennwand zwischen einem Fahrgastraum und einem heckseitigen Fahrzeugbereich oder eine komplexe Einheit mit Funktionselementen eines Überrollschutzsystems und/oder einer Sitzanlage und/oder einer Insassenrückhalteeinrichtung und/oder eines Verdecks sein kann.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.
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Mehrere Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäß ausgestalteten Verbindung eines Fahrzeugquermoduls mit einer Karosserie eines als Cabriolet-Fahrzeug ausgebildeten Kraftfahrzeugs sind in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei der Übersichtlichkeit halber für bau- und funktionsgleiche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
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Es zeigt:
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1 eine vereinfachte perspektivische Ansicht eines Fahrzeugquermoduls für ein Cabriolet-Fahrzeug in Alleinstellung;
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2 eine ausschnittsweise perspektivische Ansicht einer Verbindung des Fahrzeugmoduls der 1 mit einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs;
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3 einen Bereich des Fahrzeugmoduls der 2 mit dem das Fahrzeugquermodul an die Fahrzeugkarosserie angebunden wird, in Alleinstellung;
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4 eine vereinfachte perspektivische Darstellung einer weiteren Verbindung eines Fahrzeugquermoduls mit einer Fahrzeugkarosserie; und
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5 ein, einen Keilwinkel bildendes Verbindungselement mit hieran angeordneten Keilelementen zur Ausbildung der Verbindung nach 4.
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Bezug nehmend auf 1 ist ein Fahrzeugquermodul 1 für ein Cabrioletfahrzeug gezeigt, welches im Einbauzustand in einer in 2 ansatzweise gezeigten Karosserie 2 des Cabriolet-Fahrzeugs einen hinsichtlich seiner Lage in 1 symbolisch angedeuteten Insassenraum 3 von einem heckseitigen Aufnahmeraum 4 trennt.
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Das Fahrzeugquermodul 1 ist dabei integral mit einem Überrollschutzsystem 5, von dem in 1 ein die Fahrzeugbreite überspannender Überrollbügel dargestellt ist, mit Elementen eines Insassenrückhaltesystems, von denen Sicherheitsgurtsautomaten 6 und Führungen 7 für einen Sicherheitsgurt 8 dargestellt sind, und mit Elementen einer Sitzanlage, von der Kopfstützen 9 dargestellt sind, ausgebildet.
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Des Weiteren weist das im Wesentlichen als Hohlprofil ausgebildete Fahrzeugquermodul 1 seitlich sich in Fahrzeugfrontrichtung erstreckende Wangen 10 auf, welche die Fahrzeugstruktur versteifende Verbindungselemente darstellen, mittels denen das Fahrzeugquermodul 1 seitlich auf in 2 näher dargestellte Art und Weise an die Karosserie 2 anbindbar ist.
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Zur Verbindung des außerhalb des Fahrzeugs vorgefertigten Fahrzeugquermoduls 1 mit der Fahrzeugkarosserie 2 wird das Fahrzeugquermodul 1 auf einen Boden 22 der Fahrzeugkarosserie 2 an bestimmten nicht näher dargestellten Referenzbohrungen gesetzt und mittels Schrauben festgelegt.
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Zur seitlichen Verbindung des Fahrzeugquermoduls 1 mit der Fahrzeugkarosserie 2 sind als Befestigungseinrichtungen Schraubverbindungen 11, 12, 32 und 33 vorgesehen, wie sie in den 2 bis 5 gezeigt sind.
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Die in den 2 und 3 gezeigten Schraubverbindungen 11, 12 sind dabei zwischen der jeweils seitlich in Fahrzeugfrontrichtung vorkragenden Wange 10 des Fahrzeugquermoduls 1 und einem Halteblech 13 an der Innenwandung der Fahrzeugkarosserie 2 vorgesehen.
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Zwischen einer der Fahrzeugkarosserie 2 zugewandten Fläche 14 der Wange 10 des Fahrzeugquermoduls 1 und einer dem Fahrzeugquermodul 1 zugewandten Fläche 15 des Halteblechs 13 ist ein sich in Fahrzeugfrontrichtung öffnender erster Keilwinkel 16 und ein sich in Fahrzeugheckrichtung öffnender zweiter Keilwinkel 17 ausgebildet, in die jeweils im Bereich der Schraubverbindungen 11, 12 ein Keilelement 18 bzw. 19 eingesetzt ist, welches im Einbauzustand des Fahrzeugquermoduls 1 in dem jeweils zugeordneten Keilwinkel 16 bzw. 17 verrastet ist.
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Zur Herstellung der Verrastung des Keilelementes 18 bzw. 19 weisen die Keilelemente 18, 19 an einer Keilflanke, welche mit zwei senkrecht zueinander stehende Seiten einen dreieckigen Querschnitt des Keilelementes 18 bzw. 19 bildet, ein Zahnprofil 20 aus, welches vorliegend mit einem korrespondierenden, an der der Fahrzeugkarosserie 2 zugewandten Fläche 14 des Fahrzeugquermoduls 1 ausgebildeten Zahnprofil 21 zusammenwirkt, wobei die Zahnprofile 20, 21 eine Bewegung des betreffenden Keilelementes 18 bzw. 19 unter definiertem Druck in Richtung einer Schnittlinie 23 des Keilwinkels 18 bzw. 19 zulassen und bei einer Krafteinleitung in die entgegengesetzte Richtung verrasten.
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Die Keilelemente 18, 19 sind jeweils im Bereich der Schraubverbindungen 11, 12 angeordnet, wobei die Keilelemente 18, 19 jeweils eine Durchtrittsöffnung 24 für eine Schraube 25 bzw. 26 der jeweiligen Schraubverbindung 11 bzw. 12 aufweisen. Da die Schrauben 25, 26 bereits positioniert werden, bevor das Fahrzeugquermodul durch die Keilelemente 18, 19 seine definierte Position einnimmt, ist die Durchtrittsöffnung 24 der Keilelemente 18 bzw. 19 jeweils in Richtung der Schnittlinie 23 des Keilwinkels offen.
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Erst nach einem Einrasten der Keilelemente 18, 19 in ihrer tiefstmöglichen Endlage und einem Verhaken der Zahnprofile 20, 21 wird auf die Schrauben 25, 26 das zur Herstellung der Verbindung erforderliche Anzugsdrehmoment aufgebracht, da nach einem Verhaken der Keilelemente 18, 19 keine Lageveränderung des Fahrzeugquermoduls 1 gegenüber der Karosserie 2 möglich ist.
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Die 4 und 5 zeigen eine weitere Befestigung des Fahrzeugquermoduls 1 an der Fahrzeugkarosserie 2 mittels Schraubverbindungen 32, 33 mit jeweils einer Schraube 37 bzw. 38, wobei das Fahrzeugquermodul 1 mittels weiterer Keilelemente 27, 28 gegenüber der Fahrzeugkarosserie 2 in Fahrzeughöhenrichtung positioniert wird.
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Bei dieser Verbindung wird der Keilwinkel 36 zur Einbringung der Keilelemente 27, 28 durch eine Fläche 35 eines an der Fahrzeugkarosserie 2 befestigten Montagebleches 29 und eine Fläche 34 eines an dem Fahrzeugquermodul 1 angeschweißten Halteprofils 30 gebildet, wobei die Keilelemente 27, 28 baugleich zu den in den 2 und 3 gezeigten Keilelementen 18, 19 ausgeführt sind und hier mit einem Zahnprofil 31 an dem Halteprofil 30 zusammenwirken.
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Die gezeigten Verbindungen sind beispielhaft für andere analog aufgebaute Verbindungen beschrieben, welche das Fahrzeugquermodul 1 sowohl in Fahrzeuglängsrichtung als auch in Fahrzeughöhenrichtung fixieren, wobei die einzelnen Verbindungen in Einzelheiten auch abweichend von den gezeigten Verbindungen ausgeführt sein können.