Befestigungseinrichtung für ein faserverstärktes Kunststoffprofil

Die Erfindung betrifft eine Befestigungseinrichtung für ein faserverstärktes Kunststoffprofil, insbesondere zum Einsatz in einem Kraftwagen, gemäß dem Oberbegriff des

Patentanspruchs 1.

Allgemein sind bereits eine Vielzahl von Profilelementen bekannt, welche beispielsweise im Serienfahrzeugbau von Personenkraftwagen zum Einsatz kommen. Derartige

Profilelemente, welche beispielsweise durch Strangpressen hergestellt sind, umfassen dabei üblicherweise einen wenigstens einen Hohlraum begrenzenden Hohlquerschnitt. Wird ein derartiges Profilelement an einem Anschlussbauteil befestigt, so erfolgt dies beispielsweise durch Befestigungselemente wie Schrauben.

Neuerdings werden beispielsweise im Serienfahrzeugbau von Personenkraftwagen häufig faserverstärkte Kunststoffprofile eingesetzt, da diese bezogen auf ihr Gewicht äußerst steif und stabil sind. Allerdings ist bislang die Verbindung des faserverstärkten

Kunststoffprofil mit einem Anschlussbauteil kritisch.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Befestigungseinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welchem sich eine verbesserte Verbindung zu dem Anschlussbauteil realisieren lässt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Befestigungseinrichtung mit den

Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit

zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Patentansprüchen angegeben.

Um eine verbesserte Festlegung des Anschlussbauteils an dem faserverstärktem

Kunststoffprofil zu erreichen, ist es bei der erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung vorgesehen, dass im Befestigungsbereich wenigstens ein faserverstärktes

Kunststoffeinsatzteil vorgesehen ist, welches in den korrespondierenden Hohlraum des Hohlquerschnitts des faserverstärkten Kunststoffprofils eingesetzt ist. Somit kann auf besonders günstige Art und Weise eine Festlegung des Anschlussbauteils an dem faserverstärktem Kunststoffprofil erreicht werden, ohne dass dieses infolge der

Kraftbeaufschlagung bei der Befestigung des Anschlussbauteils beschädigt werden kann. Mit anderen Worten kann somit eine besonders günstige Festlegung des

Anschlussbauteils im Befestigungsbereich an dem faserverstärktem Kunststoffprofil erzielt werden, ohne dass es hierbei zu Beschädigungen des Profils kommen kann. Somit kann einerseits eine besonders gewichtsgünstige Befestigungseinrichtung geschaffen werden, welche andererseits eine besonders stabile Festlegung des Anschlussbauteils am

Befestigungsbereich des Kunststoffprofils erlaubt.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es dabei vorgesehen, dass das Kunststoffeinsatzteil zumindest im Wesentlichen unidirektionale Fasern aufweist, wobei sich die Fasern des Kunststoffeinsatzteils zumindest im Wesentlichen in der

Kraftbeaufschlagungsrichtung eines Befestigungselements des Anschlussbauteils erstrecken. Werden somit beispielsweise als Befestigungselemente Schrauben eingesetzt, so hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, dass sich die unidirektional ausgerichteten Fasern des Kunststoffeinsatzteils so erstrecken, dass diese in optimaler Weise die Vorspannkraft bzw. Haltekraft der Schrauben aufnehmen können. Außerdem ist ein derartiges Kunststoffeinsatzteil besonders gewichtsgünstig, was insgesamt der Leichtbaucharakteristik der Befestigungseinrichtung zugute kommt.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass das Kunststoffprofil zumindest im Wesentlichen unidirektionale Fasern aufweist, welche in Erstreckungsrichtung des Kunststoffprofils verlaufen. Somit eignet sich das faserverstärkte Kunststoffprofil besonders günstig zum Einsatz als Strebe, welche in Erstreckungsrichtung besonders hohe Kräfte aufnehmen kann.

In weiterer vorteilhafter Ausführungsform der Erfindung ist das Kunststoffeinsatzteil aus demselben Profil gebildet wie das Kunststoffprofil. Somit kann für das faserverstärkte Kunststoffprofil und das Kunststoffeinsatzteil dasselbe Halbzeug eingesetzt werden.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass das Kunststoffprofil eine Positionsnut für das Kunststoffeinsatzteil aufweist. Somit ist das Kunststoffeinsatzteil besonders günstig innerhalb des korrespondierenden Hohlraums des Hohlquerschnitts des Kunststoffprofils zu positionieren, um optimal die bei der Befestigung des

Anschlussbauteils erzeugten Kräfte aufnehmen zu können.

Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn das Kunststoffeinsatzteil im korrespondierenden Hohlraum des Hohlquerschnitts des Kunststoffprofils vorfixierbar ist. Diese Vorfixierung ermöglicht nicht nur eine besonders günstige Montage des

Anschlussbauteils, sondern gewährt darüber hinaus auch eine optimale und

reproduzierbare Positionierung des Kunststoffeinsatzteils innerhalb des faserverstärkten Kunststoffprofils.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:

Fig. 1 eine ausschnittsweise und schematische Perspektivansicht auf einen Teil eines unteren Windschutzscheibenquerträgers und auf einen Teil eines Federbeindoms oberhalb eines Vorderrades eines Personenkraftwagens, welche über ein faserverstärktes Kunststoffprofil miteinander verbunden sind, wobei das Kunststoffprofil einen wenigstens einen Hohlraum begrenzenden Hohlquerschnitt aufweist, an welchem in einem Befestigungsbereich ein Anschlussbauteil in Form einer weiteren Strebe befestigbar bzw. befestigt ist;

Fig. 2 eine vergrößerte Perspektivansicht auf den Befestigungsbereich des

faserverstärkten Kunststoffprofils, welches zwischen dem Federbeindom und dem Anschlussbauteil mittels von zwei Befestigungselementen in Form von zwei Schrauben befestigt ist;

Fig. 3 eine Perspektivansicht auf ein im Befestigungsbereich des faserverstärkten

Kunststoffprofils in den korrespondierenden Hohlraum des Hohlquerschnitts eingesetzten Kunststoffeinsatzteils, wobei das

Kunststoffeinsatzteil aus demselben Profil gebildet ist wie das faserverstärkte Kunststoffprofil; Fig. 4 eine Perspektivansicht auf den Befestigungsbereich des faserverstärkten

Kunststoffprofils mit den in den korrespondierenden Hohlraum des

Hohlquerschnitts eingesetzten Kunststoffeinsatzteil; und

Fig. 5 eine gegenüber Fig. 4 vergrößerte Perspektivansicht des faserverstärkten

Kunststoffprofils mit dem im Befestigungsbereich innerhalb des Hohlraums des Hohlquerschnitts eingesetzten Kunststoffeinsatzteil, wobei zusätzlich die beiden Befestigungselemente in Form der Schrauben erkennbar sind, mittels welchen das Anschlussbauteil und das faserverstärkte Kunststoffprofil an dem Federbeindom festgelegt sind.

In Fig. 1 ist in einer ausschnittsweisen Perspektivansicht von einem Personenkraftwagen ein mittlerer Teil 10 eines unteren Windschutzscheibenquerträgers 12 dargestellt, welcher vorliegend - in Fahrzeuglängsrichtung betrachtet - etwa auf Höhe einer nicht

erkennbaren vorderen Stirnwand zwischen einer Fahrgastzelle und einer Vorbaustruktur des Kraftwagens verläuft.

Des Weiteren ist von der Karosserie des Personenkraftwagens ein Federbeindom 14 für Fahrwerksglieder im Bereich eines linken Vorderrades dargestellt, der sich bis etwa auf Höhe des Windschutzscheibenquerträgers 12 erstreckt.

Zwischen dem Teil 10 des Windschutzscheibenquerträgers 12 und dem Federbeindom 14 verläuft vorliegend ein faserverstärktes Kunststoffprofil 16, welches mit einem an dem Teil 10 und mit dem anderen Ende auf im weiteren noch näher beschriebene Weise am Federbeindom 14 befestigt ist. Das Kunststoffprofil 16 dient im vorliegenden Fall somit als so genannte Domstrebe, über welche der Federbeindom 14 zusätzlich abgestützt ist. Eine solche Domstrebe dient üblicherweise zur Aufnahme von Fahrwerkskräften, welche über das korrespondierende Federbein in den Federbeindom 14 eingeleitet werden. Zudem ist aus Fig. 1 erkennbar, dass am Teil 10 neben einer Aufnahme 18 für das Kunststoffprofil 16 eine weitere Aufnahme 20 vorgesehen ist, an welchem ein weiteres Kunststoffprofil 16 zur Verbindung mit dem nicht dargestellten rechten Federbeindom vorgesehen ist.

Fig. 2 zeigt in einer gegenüber Fig. 1 ausschnittsweise vergrößerten Perspektivansicht die Befestigung des Kunststoffprofils 6 im Bereich des Federbeindoms 14. Dabei ist erkennbar, dass das faserverstärkte Kunststoffprofil 16 einen Befestigungsbereich 22 aufweist, welcher auf einer Konsole 24 des Federbeindoms 14 aufliegt und an welchem sich oberseitig ein Anschlussbauteil 26 in Form einer weiteren Strebe bzw. in Form eines Halters abstützt. Der Verbund aus Anschlussbauteil 26, Kunststoffprofil 16 und Konsole 24 des Federbeindoms 14 ist dabei über zwei Befestigungselemente in Form von

Schrauben 28 auf im Weiteren noch näher beschriebene Weise miteinander fest verbunden.

In Fig. 3 ist in einer Perspektivansicht ein Kunststoffeinsatzteil 30 dargestellt, welches in Fig. 4 in seiner verbauten Lage erkennbar ist. Fig. 4 zeigt dabei den Befestigungsbereich 22 des faserverstärkten Kunststoffprofils 16 in einer ausschnittsweisen Perspektivansicht, wobei das Kunststoffeinsatzteil 30 innerhalb des Kunststoffprofils 16 auf im Weiteren noch näher beschriebene Weise angeordnet ist.

Fig. 5 zeigt dabei in einer ausschnittsweise vergrößerten Perspektivansicht ebenfalls die Anordnung des Kunststoffeinsatzteils 30 innerhalb des Kunststoffprofils 16, wobei zusätzlich die beiden Schrauben 28 erkennbar sind, über welche einerseits das

Anschlussbauteil 26 oberseitig des Kunststoffprofils 16 befestigt ist und über welche andererseits das Anschlussbauteil 26 gemeinsam mit dem Kunststoffprofil 16 an der korrespondierenden Konsole 24 des Federbeindoms 14 verschraubt ist.

Wie nun insbesondere aus den Fig. 4 und 5 erkennbar ist, weist das faserverstärkte Kunststoffprofil 16 im Befestigungsbereich 22 einen Hohlquerschnitt 32 auf, welcher einen Hohlraum 34 begrenzt. Das faserverstärkte Kunststoffprofil 16 ist dabei als

Pultrusionsprofil mit zumindest im Wesentlichen unidirektionalen Fasern ausgebildet, wobei mit einem Pfeil 36 in Fig. 4 der Faserverlauf der Fasern eingezeichnet ist. Dabei ist erkennbar, dass die Fasern im Wesentlichen in Erstreckungsrichtung des Kunststoffprofils 16 verlaufen. Es ist klar, dass das Kunststoffprofil 16 neben unidirektionalen Fasern auch einen Anteil anderer Fasern umfassen kann. Damit weist das faserverstärkte

Kunststoffprofil 16 mechanische Eigenschaften auf, welche in Erstreckungsrichtung der Strebe eine größere Kraftbeaufschlagung zulassen als quer zur Strebe bzw. zum

Kunststoffprofil 16. Da die Kraftbeaufschlagung der Schrauben 28 jedoch quer zur Erstreckungsrichtung des Kunststoffprofils 16 erfolgt, ist vorliegend das

Kunststoffeinsatzteil 30 notwendig.

Insbesondere aus den Fig. 3 und 4 ist dabei in Zusammenschau mit Fig. 3 erkennbar, dass das Kunststoffeinsatzteil 30 in einer Höhe h so bemessen ist, dass sich dieses an den entsprechenden Wänden des Hohlquerschnitts 30 abstützen kann. Außerdem ist aus den Fig. 4 und 5 erkennbar, dass das Kunststoffprofil 16 eine Nut 38 umfasst, welche auf eine Breite b des Kunststoffeinsatzteil 30 angepasst ist. Somit kann das Kunststoffeinsatzteil 30 - durch die Nut 38 geführt - in den Hohlraum 34 des

Hohlquerschnitts 32 des Kunststoffprofils 16 eingeschoben werden und ist optimal platziert. Die Einschubtiefe des Kunststoffeinsatzteils 30 kann dabei durch

Zusammenwirken der Rastelemente 40 zwischen dem Kunststoffeinsatzteil 30 und dem Hohlquerschnitt 32 begrenzt werden, so dass sich eine Vorfixierung bzw. automatische, optimale Vorfixierung ergibt.

Eine weitere Besonderheit ist dadurch gegeben, dass das Kunststoffeinsatzteil 30 vorliegend aus demselben Profil bzw. Halbzeug geschaffen ist wie das Kunststoffprofil 16. Es ist aus Fig. 3 erkennbar, dass das Kunststoffeinsatzteil 30 denselben Querschnitt aufweist wie das Kunststoffprofil 16. Einhergehend damit ergibt sich ein mit dem Pfeil 42 in Fig. 3 angedeuteter Faserverlauf der unidirektionalen Fasern des Kunststoffeinsatzteils 30.

Aus den Fig. 4 und 5 ist somit erkennbar, dass das Kunststoffeinsatzteil 30 so in den Hohlquerschnitt 32 des Kunststoffprofils 16 eingesetzt ist, dass der Faserverlauf (Pfeil 42) des Kunststoffeinsatzteils 30 quer bzw. senkrecht zu demjenigen (Pfeil 36) des

Kunststoffprofils 16 ist. Außerdem ist somit aus Fig. 5 erkennbar, dass der Faserverlauf (Pfeil 42) des Kunststoffeinsatzteils 30 so gewählt ist, dass sich die Fasern des

Kunststoffeinsatzteils 30 zumindest im Wesentlichen in der Kraftbeaufschlagungsrichtung in der Schrauben 28 erstrecken. Die Schrauben 28, welche über entsprechende

Durchgangsöffnungen das Kunststoffprofil 16 durchsetzen, können somit mit einer entsprechenden Vorspannung bzw. Haltekraft angezogen werden, ohne dass dies zu einer Beschädigung des Kunststoffprofils 16 führt. Vielmehr werden diese quer zur Erstreckungsrichtung der Fasern des Kunststoffprofils 16 wirkenden Kräfte zumindest im Wesentlichen durch das Kunststoffeinsatzteil 30 aufgenommen, dessen Fasern in

Erstreckungsrichtung der Schrauben 28 verlaufen und welches demzufolge geeignet ist, in dieser Richtung hohe Kräfte aufzunehmen. Da vorliegend das Kunststoffeinsatzteil 30 den identischen Hohlquerschnitt 32 wie das Kunststoffprofil 16 aufweist, sind für die Schrauben 28 keine Durchgangslöcher erforderlich.

Insgesamt ist somit erkennbar, dass durch das Kunststoffeinsatzteil 30 eine

Befestigungseinrichtung für das faserverstärkte Kunststoffprofil 16 geschaffen ist, so dass das Anschlussbauteil 26 in einfacher Weise an dem Kunststoffprofil 16 bzw. an der Konsole 24 des Federbeindoms 14 befestigt werden kann, ohne dass die durch die Schrauben 28 erzeugten Kräfte zu einem Faserbruch der quer zu der Schraubrichtung verlaufenden Fasern führen würde. Dabei ist eine besonders kostengünstige Aufsteifung der Verschraubungsstellen erreicht, wenn das Kunststoffeinsatzteil 30 aus demselben Halbzeug gebildet ist wie das Kunststoffprofil 16. Dabei ist die Nut 38 des Kunststoffprofils 16 so angepasst, dass sich eine optimale Breitenpositionierung des Kunststoffeinsatzteils 30 ergibt. Durch die zusammenwirkenden Rastelemente 40 kann dabei auf eine

Positionierung des Kunststoffeinsatzteils 30 mittels eines Klebers verzichtet werden. Vielmehr ergibt sich eine Längenpositionierung durch die Rastelemente 40 und eine Breitenpositionierung durch die Nut 38.