DE102005021661A1

DE102005021661A1 - Crashbox

Info

Publication number: DE102005021661A1
Application number: DE102005021661A
Authority: DE
Inventors: Diego César González; Dariusz Straznikiewicz
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2005-05-06
Filing date: 2005-05-06
Publication date: 2006-11-09
Anticipated expiration: 2025-05-07
Also published as: DE102005021661B4; FR2885340A1; US20060249962A1; ES2325347B2; US7188877B2; ES2325347A1; FR2885340B1

Abstract

Crashbox zur Eingliederung zwischen einem Stoßfängerquerträger (2) und Längsträgern (3) eines Kraftfahrzeugs, wobei die Crashbox (1) einen in den Längsträger (3) eingreifenden Befestigungsabschnitt (4) aufweist, der über wenigstens einen die sich in Längsrichtung des Längsträgers (3) erstreckende Wandung des Längsträgers (3) durchsetzenden Schraubbolzen (20) mit dem Längsträger (3) verbunden ist, die zwei Gewindeabschnitte gegenläufiger Steigung aufweist. Der Befestigungsabschnitt (4) ist verdrehfest mit einer Innengewinde aufweisenden Distanzhülse (9) verbunden, in welche Toleranzausgleichschrauben (10, 11) eingeschraubt sind, welche innenliegende Drehmitnehmer (21, 22) aufweisen, die beim Einschrauben eines die Toleranzausgleichschrauben (10, 11) und die Distanzhülse (9) durchsetzenden Schraubbolzens (20) mit einem Außengewinde des Schraubbolzens (20) in Eingriff stehen, wobei die Toleranzausgleichschrauben (10, 11) in der Einbaulage durch Drehung des Schraubbolzens (20) an den Innenseiten (8) eines Längsträgers (3) zur Anlage gelangen, während der Schraubbolzen (20) in eine außenseitig des Längsträgers (3) angeordnete Mutter (23) fasst, so dass der Befestigungsabschnitt (4) spielfrei einerseits über einen Bolzenkopf des Schraubbolzens (20) und der ersten Toleranzausgleichschraube (10) und andererseits über die zweite Toleranzausgleichschraube (11) und die Mutter (23) an dem Längsträger (3) gehalten ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Crashbox mit den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Crashboxen sind dünnwandige, in der Regel rechteckige Elemente aus Stahl, Aluminium oder Kunststoff, die zwischen einem Stoßfängerquerträger und Längsträgern eines Kraftfahrzeugs angeordnet werden, um Beschädigungen der Fahrzeugstruktur bei Front- oder Heckaufprällen mit geringen Geschwindigkeiten zu vermeiden. Crashboxen können durch Fügen aus gepressten Blechschalen oder einteilig, beispielsweise als extrudiertes Aluminiumprofil, hergestellt sein. Sie wandeln die aus einem Anprall resultierende kinetische Energie in Verformungsarbeit um und schützen dadurch den Längsträger vor bleibenden Beschädigungen, wenn ein kritisches Lastniveau überschritten wird.

Es ist bekannt, Crashboxen über Flanschplatten an den Längsträgern zu befestigen, aber auch über die Längsträger durchsetzende Querbolzen. Die Anbindung kann, wie in der DE 298 08 143 U1 vorgeschlagen, seitlich erfolgen, so dass bei dieser Bauform, ebenso wie bei der stirnseitigen Abstützung durch Flansche, erhöhter Bauraum erforderlich ist. Der Bauraum zwischen den Längsträgern ist allerdings für den Einbau des Antriebsaggregats maßgeblich. Flanschplatten reduzieren den erforderlichen Bauraum und erschweren den Einbau. Für die Befestigung mit Hilfe von Flanschplatten werden Werkzeugfreigänge benötigt, die oftmals nicht mit der technisch besten Konstruktion in Einklang zu bringen sind.

Es wurde bereits vorgeschlagen, den innerhalb der Längsträger zur Verfügung stehenden Bauraum auszunutzen, indem die Crashboxen in die Längsträger eingesteckt werden. Beispielsweise sind aus der WO 99/15364 und der US 3,633,934 teleskopierbare Dämpfer bekannt, die sich bei einem Anprall in die Längsträger schieben. Bei der DE 42 38 631 A1 werden z.B. Innen- und Außenrohr eines Dämpfers ineinander geschoben, wobei das Außenrohr allerdings wiederum über einen Flansch an dem Längsträger abgestützt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Crashbox zu schaffen, welche besonders bauraumsparend, das heißt unter optimaler Ausnutzung des vorhandenen Bauraums an den Längsträgern fixierbar ist, welche besonders einfach zu montieren ist, ein möglichst geringes Eigengewicht besitzt und einen Toleranzausgleich zwischen Crashbox und Längsträger ermöglicht.

Diese Aufgabe ist bei einer Crashbox mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand der Unteransprüche.

Wesentlich bei der erfindungsgemäßen Crashbox ist, dass der Befestigungsabschnitt verdrehfest mit einer gegenläufige Gewindeabschnitte aufweisenden Distanzhülse verbunden ist, in welche Toleranzausgleichschrauben eingeschraubt sind. Diese weisen innen liegende Drehmitnehmer auf, welche beim Einschrauben eines die Toleranzausgleichschrauben und die Distanzhülse durchsetzenden Schraubbolzens mit einem Außengewinde des Schraubbolzens in Eingriff stehen. Durch Drehung des Schraubbolzens werden die Toleranzausgleichschrauben jeweils in Richtung der Innenseite des Längsträgers verlagert, wo sie bei Fortführung der Drehung zur Anlage gelangen. Wichtig für die Funktion sind die mit dem Außengewinde des Schraubbolzens in Eingriff stehenden Drehmitnehmer. Dies können z.B. am Innenumfang der Toleranzausgleichschraube angeordnete Vorsprünge in Form von Nasen oder Nocken sein, die sich mit dem Schraubbolzen verklemmen. Ein herkömmlicher Schraubbolzen mit Rechtsgewinde würde beim Einführen in die erste Toleranzausgleichschraube in Kontakt mit dem Drehmitnehmer kommen. Die erste Toleranzausgleichschraube hat ein gegenläufiges Gewinde zu dem des Schraubbolzens, also in der Regel ein Linksgewinde. Durch Drehung des Schraubbolzens im Uhrzeigersinn wird die Toleranzausgleichschraube aus dem Linksgewinde der Distanzhülse heraus geschraubt und gelangt dadurch an der Innenseite des Längsträgers zur Anlage. Der Schraubbolzen ist unter fortgeführter Drehung und unter Aufhebung der Verdrehsicherungsfunktion des Drehmitnehmers weiter in die Distanzhülse einschraubbar, bis das eingeschraubte Ende des Schraubbolzens in Kontakt mit der zweiten Toleranzausgleichschraube bzw. deren Drehmitnehmer gelangt. Aufgrund des gegenüber der ersten Toleranzausgleichschraube gegenläufigen Gewindes, also in der Regel ein Rechtsgewinde, wird diese Toleranzausgleichschraube aus der Distanzhülse heraus geschraubt und gelangt an der gegenüber liegenden Innenseite des Längsträgers zur Anlage. Auch hier wird der Drehmitnehmer bei Fortführung der Drehung des Schraubbolzens so weit zerstört, dass sich die Toleranzausgleichschrauben nicht mehr weiter mitdrehen. Auf diese Weise werden die gegenüberliegenden Seiten des Längsträgers gegeneinander abgestützt und die vorgesehenen Montagetoleranzen ausgeglichen. Schließlich durchsetzt der Schraubbolzen den Längsträger vollständig und greift in eine außenseitig des Längsträgers angeordnete Mutter. Wenn der Schraubbolzen weiter angezogen wird, dient die Distanzhülse zusammen mit den Toleranzausgleichschrauben als Stützkörper, der die zwischen Bolzenkopf und Mutter auftretenden Schraubkräfte aufnimmt. Die Wandungen des Längsträgers sind in der Einbaulage zwischen den jeweiligen Toleranzausgleichschrauben und dem Bolzenkopf bzw. der Mutter verspannt.

Der Drehmitnehmer kann z.B. ein Kunststoffring z.B. aus Polyamid sein, der die Gewindegänge des Schraubbolzens gegenüber der Toleranzausgleichschraube zumindest auf einem Teilbereich des Umfangs blockiert. Als Verdrehsicherung sind unterschiedliche Einsätze oder geometrische Variationen denkbar, wie beispielsweise Abscherstifte, die bei Überschreiten einer Maximallast die Klemmung zwischen Toleranzausgleichschraube und Schraubbolzen freigeben, so dass der Schraubbolzen relativ zur festgesetzten Toleranzausgleichschraube weiter gedreht werden kann. Ein positiver Nebeneffekt ist, dass Drehmitnehmer aus Kunststoff auch nachträglich als Schraubensicherung dienen können, die ein unbeabsichtigtes Lösen des Schraubbolzens verhindern.

Ein wesentlicher Vorteil der Crashbox ist die Möglichkeit einer schnellen Montage, ohne dass breite Flanschplatten mit entsprechenden Werkzeugfreigängen erforderlich sind. Durch den Wegfall der bislang relativ großen Flanschplatten kann das Gesamtgewicht der Crashbox reduziert werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Montage nicht zu einer Verformung von Komponenten der Crashbox oder des Längsträgers führt. Der Toleranzausgleich wird einzig und allein durch Sonderschraubelemente und entsprechende Langlöcher in den Längsträgern realisiert, durch welche die Schraubbolzen gesteckt werden. Ein weiterer Vorteil ist, die Reduzierung der Anzahl der Schraubelemente. Ferner wird als positiv angesehen, dass seitens des Zulieferers keine Montagehilfe für die Montage in X-Richtung, das heißt in Längsrichtung des Fahrzeugs berücksichtigt werden muss. Die X-Richtung wird durch die Einstecktiefe des Befestigungsabschnitts definiert, die wiederum durch eine an einem Stirnflansch des Längsträgers anliegende Flanschplatte begrenzt ist. Der Stirnflansch bzw. die Flanschplatte dienen in diesem Zusammenhang lediglich als Anschlag, nicht aber zur schraubtechnischen Fixierung der Crashbox an dem Längsträger. Daher können die Abmessungen des Stirnflansches bzw. der Flanschplatte wesentlich geringer sein, so dass innerhalb des Motorraums mehr Bauraum zur Verfügung steht. Das hat Vorteile für das Fahrzeugdesign. Grundsätzlich ist eine Verschraubung in Y- und Z-Richtung möglich, das heißt in eine Richtung quer zur Fahrtrichtung und in Hochrichtung.

Vorteilhaft ist der Befestigungsabschnitt eine durch Tiefprägen ausgebildete Umstellung der Flanschplatte. Diese Umstellung bzw. der Befestigungsabschnitt sind deutlich kleiner bemessen als die lichte Weite des Längsträgers, in den der Befestigungsabschnitt bzw. die Umstellung eingreift. Die umlaufenden Spalte zwischen dem Befestigungsabschnitt und den Wänden des Längsträgers ermöglichen eine Positionierung des Stoßfängers bzw. der damit verbundenen Crashbox, ohne dass die Bauteile bei der Montage aneinander reiben und es zu Verklemmungen kommt. Toleranzen der Längsträger werden durch diese Spalte, die in einem Bereich von rundum ca. 3 mm liegen können, kompensiert.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht einer Crashbox, die zwischen Längsträger und Stoßfängerquerträger eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist;
2 die Crashbox der 1 in einer Explosionsdarstellung;
3 die Crashbox und Teile des Stoßfängerquerträgers in Blickrichtung des Pfeils III der 1;
4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV der 3;
5 einen Schnitt entlang der Linie V-V der 1 und
6 eine abgewandelte Form einer Flanschplatte.
1 zeigt eine Crashbox 1, die einerseits mit einem Stoßfängerquerträger 2 und andererseits mit einem Längsträger 3 eines nicht näher dargestellten Kraftfahrzeugs verbunden ist. Die Crashbox 1 gliedert sich in zwei Abschnitte, und zwar einen in den Längsträger 3 eingreifenden Befestigungsabschnitt 4 sowie einen der Stirnseite des Längsträgers 3 vorgelagerten Deformationsabschnitt 5. 2 zeigt den näheren Aufbau der Crashbox 1.
Der Deformationsabschnitt 5 ist aus einer oberen Halbschale 6a und einer unteren Halbschale 6b zusammengesetzt, die bei einer Bauweise aus Metall durch Schweißen miteinander verbunden werden. Eine weitere Komponente der Crashbox 1 ist eine Flanschplatte 7 mit einer einstückig daran ausgeprägten Umstellung, welche den in den Längsträger 3 eingreifenden Befestigungsabschnitt 4 bildet. Wie besonders gut anhand der 5 zu erkennen ist, weist der im Querschnitt im wesentlichen rechteckig konfigurierte Längsträger 3 einen größeren Innendurchmesser auf, als der ebenfalls im wesentlichen rechteckig konfigurierte Befestigungsabschnitt 4. Der Befestigungsabschnitt 4 weist stärker abgerundete Eckbereiche auf, besitzt aber im Übrigen einen im wesentlichen konstanten Abstand A von der Innenseite 8 des Längsträgers 3. Dieser Abstand A kann beispielsweise umlaufend 3 mm betragen.
Weitere Komponenten der Crashbox 1 sind eine Distanzhülse 9, die mit zwei gegenläufigen Gewindeabschnitten versehen ist und zwischen Aufnahmebohrungen 10 des Befestigungsabschnitts zentrierend eingesetzt wird und von innen mit dem Befestigungsabschnitt verschweißt wird, so dass die Distanzhülse 9 verdrehsicher gehalten ist. Von jedem Ende her werden in die Distanzhülse 9 Toleranzausgleichschrauben 10, 11 eingesetzt, die in diesem Ausführungsbeispiel einen sechseckigen Kopf 12, 13 und jeweils einen mit einem Außengewinde 14, 15 versehenen Gewindefuß 16, 17 aufweisen. Wie insbesondere anhand der 4 und 5 zu erkennen ist, weist der sechseckige flache Kopf 12, 13 einen größeren Durchmesser auf als der Gewindefuß 16, 17 der Toleranzausgleichschrauben 10, 11.
In der vormontierten Position sind die Toleranzausgleichschrauben 10, 11 mit ihrem Gewindefuß 16, 17 so tief wie möglich in die Distanzhülse 9 eingeschraubt. In dieser Position wird die vormontierte Crashbox 1 in den Längsträger 3 eingeführt, bis die Flanschplatte 7 an dem Stirnflansch 18 des Längsträgers 3 zur Anlage gelangt. Hierdurch ist die maximale Eindringtiefe in X-Richtung, das heißt in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs sowie in Längsrichtung des Längsträgers 3 definiert. Nunmehr wird durch fluchtende Aufnahme bohrungen 19 im Längsträger 3 der Schraubbolzen 20 eingesetzt, der mit seinem Außengewinde zunächst in die erste Toleranzausgleichschraube 10 eingreift und mit dieser über einen Drehmitnehmer 21 in Eingriff steht. Beim weiteren Einschrauben greift der Schraubbolzen 20 dann in einen Drehmitnehmer 22 der zweiten Toleranzausgleichschraube 11. Durch Drehen des Schraubbolzens 20 werden die Toleranzausgleichschrauben 10, 11 in entgegengesetzte Richtung zueinander bewegt, bis ihre Köpfe 12, 13 an den Innenseiten 6 des Längsträgers 3 zur Anlage gelangen. Das Außengewinde 14 der ersten Toleranzausgleichschraube 11 ist ein Linksgewinde. Das Außengewinde 15 der zweiten Toleranzausgleichschraube 10 ist ein Rechtsgewinde. Die Aufnahmebohrungen 19 sind als Langlöcher in Y-Richtung ausgeführt. Der Schraubbolzen 7 durchsetzt den Längsträger 3 vollständig und greift schließlich in eine außenseitig am Längsträger 3 lagefixierte Mutter 23 ein, die in einem Blechkäfig 24 gehalten ist. Mittels dieser Mutter 23 wird der Schraubbolzen 20 unter Eingliederung einer Unterlegscheibe 32 letztlich verspannt, wobei die Toleranzausgleichschrauben 10, 11 zusammen mit der Distanzhülse 9 als Widerlager dienen, ohne dass der Befestigungsabschnitt 4 der Crashbox 1 oder der Längsträger 3 verformt wird.
6 zeigt eine Ausführungsform einer Flanschplatte 25, die sich von der vorhergehenden dadurch unterscheidet, dass der Befestigungsabschnitt 26 nicht über seinen gesamten Umfang die gleiche Tiefe T hat, sondern sich paarweise gegenüberliegende Wandbereiche 27, 28; 29, 30 unterschiedlicher Tiefe T aufweist. Es ist ausreichend, nur für diejenigen Wandbereiche 27,28 eine größere Tiefe T vorzusehen, in denen Bohrungen 31 vorgesehen sind. Aus fertigungstechnischen Gründen, wie z.B. beim Pressen, und auch aus Gründen der Gewichtsersparnis können unterschiedliche Tiefen T sinnvoll sein.

1: Crashbox
2: Stoßfängerquerträger
3: Längsträger
4: Befestigungsabschnitt
5: Deformationsabschnitt
6a: obere Halbschale v. 5
6b: untere Halbschale v. 5
7: Flanschplatte v. 1
8: Innenseite v. 3
9: Distanzhülse
10: Toleranzausgleichschraube
11: Toleranzausgleichschraube
12: Kopf v. 10
13: Kopf v. 11
14: Außengewinde v. 11
15: Außengewinde v. 10
16: Gewindefuß v. 10
17: Gewindefuß v. 11
18: Stirnflansch v. 3
19: Aufnahmebohrung in 3
20: Schraubbolzen
21: Drehmitnehmer v. 11
22: Drehmitnehmer v. 10
23: Mutter
24: Blechkäfig
25: Flanschplatte
26: Befestigungsabschnitt
27: Wandbereich v. 26
28: Wandbereich v. 26
29: Wandbereich v. 26
30: Wandbereich v. 26
31: Bohrungen in 27, 28
32: Unterlegscheibe
A: Abstand
T: Tiefe

Claims

Crashbox zur Eingliederung zwischen einem Stoßfängerquerträger (2) und Längsträgern (3) eines Kraftfahrzeugs, wobei die Crashbox (1) einen in den Längsträger (3) eingreifenden Befestigungsabschnitt (4) aufweist, der über wenigstens einen die sich in Längsrichtung des Längsträgers (3) erstreckende Wandung des Längsträgers (3) durchsetzenden Schraubbolzen (20) mit dem Längsträger (3) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsabschnitt (4) verdrehfest mit einer Distanzhülse (9) verbunden ist, die zwei Gewindeabschnitte gegenläufiger Steigung aufweist, in welche Toleranzausgleichschrauben (10, 11) eingeschraubt sind, welche innen liegende Drehmitnehmer (21, 22) aufweisen, die beim Einschrauben eines die Toleranzausgleichschrauben (10, 11) und die Distanzhülse (9) durchsetzende Schraubbolzens (20) mit einem Außengewinde des Schraubbolzens (20) in Eingriff stehen, wobei die die Toleranzausgleichschrauben (10, 11) in der Einbaulage durch Drehung des Schraubbolzens (20) an den Innenseiten (8) eines Längsträgers (3) zu Anlage gelangen, während der Schraubbolzen (20) in eine außenseitig des Längsträgers (3) angeordnete Mutter (23) fasst, so dass der Befestigungsabschnitt (4) spielfrei einerseits über einen Bolzenkopf des Schraubbolzens (20) und der ersten Toleranzausgleichschraube (10) und andererseits über die zweite Toleranzausgleichschraube (11) und die Mutter (23) an dem Längsträger (3) gehalten ist.
Crashbox nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsabschnitt (4) einstückiger Bestandteil einer in der Einbaulage an einem Stirnflansch (18) des Längsträgers (3) anliegenden Flanschplatte (7) ist.
Crashbox nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsabschnitt (4) eine durch Tiefprägen ausgebildete Umstellung ist.
Crashbox nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsabschnitt ein stoffschlüssig mit der Flanschplatte verbundener rohrförmiger Stutzen ist.
Crashbox nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzhülse (9 zwischen Aufnahmebohrungen (19, 31) des Befestigungsabschnitts (4) zentriert ist.
Crashbox nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mutter (23) eine Käfigmutter ist.