DE102005039467B3

DE102005039467B3 - Flanschverbindung zur Verschraubung einer Crashbox und eines Montageträgers mit einem Fahrzeuglängsträger

Info

Publication number: DE102005039467B3
Application number: DE200510039467
Authority: DE
Inventors: Andreas Fischer
Original assignee: HBPO GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH; HBPO GmbH
Priority date: 2005-08-20
Filing date: 2005-08-20
Publication date: 2007-03-01
Anticipated expiration: 2025-08-21
Also published as: EP1754654A2; EP1754654A3; DE502006005385D1; EP1754654B1

Abstract

Eine solche Flanschverbindung weist jeweils eine Flanschplatte an der Crashbox und am Fahrzeuglängsträger auf, die Durchgangslöcher für die Verschraubung aufweisen. Zwischen diesen Flanschplatten ist ein plattenförmiger Befestigungsansatz eines Montageträgers verspannbar, der wenigstens eine Durchgangsöffnung für den Schraubendurchgang aufweist. An dem mit dieser Durchgangsöffnung fluchtend anzuordnenden Durchgangsloch der Flanschplatte der Crashbox ist der Rand zu einem an der von der Crashbox abgewandten Seite vorstehenden Kragen umgeformt. Dieser Kragen fungiert als Distanzelement zwischen den beiden Flanschplatten und hat einen Überstand, welcher der Dicke des plattenförmigen Befestigungsansatzes am Montageträger vermindert um einen zu dessen Klemmung erforderlichen Bruchteil entspricht.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Flanschverbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruches 1.

Solche Flanschverbindungen, wie sie in ihrem Grundaufbau aus dem Dokument EP 1 211 163 A2 bekannt sind, werden für den Anbau eines Frontends für Personen- oder Kleinlastkraftwagen eingesetzt, um die zentrale Montageeinheit des Frontends, den Montageträger, sicher mit der Fahrzeugstruktur zu verbinden. Der Montageträger wird in einer Vormontage außerhalb des Fahrzeugs mit Bauteilen, wie Kühlkomponenten, Scheinwerfern, Stoßfängerquerträgern mit Crashelementen, einem Haubenschloß und weiteren Bauteilen versehen.

Die wichtigsten Befestigungspunkte am Fahrzeug für das Frontend sind die Schnittstellen zwischen den Frontenden der Fahrzeuglängsträger und dem Crashelement, wie der hierfür üblicherweise verwendeten Crashbox. Die Schnittstelle ist als leicht lösbare Schraubverbindung mit jeweils einer Flanschplatte am Längsträger und am Crashelement ausgeführt. Derartige Schraubverbindungen sind aus den Dokumenten DE 198 54 050 A1 und JP 2002012109 A bekannt. Wie aus dem Dokument EP 1 211 163 A2 hervorgeht, ermöglichen die Schraubverbindungen zugleich die Befestigung des Montageträgers mit einem plattenförmigen Befestigungsansatz zwischen den beiden Flanschplatten am rückwärtigen Ende des Crashelementes sowie am Stirnende des betreffenden Fahrzeuglängsträgers. Bei der bekannten Ausführung besteht der Befestigungsansatz am Montageträger aus einer Metallplatte, die das gleiche Lochbild wie die Flanschplatten am Längsträger und am Crashelement für den Durchtritt der Verbindungsschrauben aufweist. Die Metallplatte ist ein Teil der Metallverstärkungen des Montageträgers, der im übrigen als Kunststoffspritzgießteil ausgeführt ist.

In anderer, durch öffentliche Vorbenutzung bekannter Ausbildung weisen die Montageträger als Kunststoffspritzgießteile angeformte Befestigungsansätze mit Metallverstärkungen auf. Ein solcher Befestigungsansatz wird zwischen den Flanschplatten der in Rede stehenden Flanschverbindung verspannt, deren Funktion nicht beeinträchtigt werden darf, denn es handelt sich um eine hochbelastete Sicherheitsverbindung. Deshalb sieht man als Metallverstärkungen im Bereich des Befestigungsansatzes des Montageträgers metallene Distanzhülsen vor, die entweder bereits im Spritzgießprozeß oder im nachhinein in das Kunststoffmaterial des Montageträgers eingebracht werden. Die Distanzhülsen sind so angeordnet, daß durch sie die Schraubbolzen der Schraubverbindung zwischen den Flanschplatten hindurchtreten. So besteht nach dem Verspannen der beiden Flanschplatten gegeneinander mit dem dazwischen eingefügten Befestigungsansatz des Montageträgers eine durchgängige Metallverbindung zwischen der Crashbox und dem Stirnende des betreffenden Fahrzeuglängsträgers, über die im Crashfall ausreichend hohe Stoßkräfte sicher übertragen werden können.

Problematisch bei den vorgenannten Flanschverbindungen ist die exakte Anordnung der metallenen Distanzhülsen im Kunststoffmaterial des Befestigungsansatzes des Montageträgers, denn jedes Kunststoffmaterial hat Fließeigenschaften, die für eine exakte Positionierung der metallenen Distanzhülsen nachteilig sind. Zudem handelt es sich bei diesen Distanzhülsen um separat zu fertigende und zu bevorratende Teile, deren Plazierung in der Spritzgußform oder deren nachträgliche Anbringung besondere Aufmerksamkeit erfordert. Dies gilt auch hinsichtlich der Abstimmung der axialen Längen der Distanzhülsen und der Dicke des Befestigungsansatzes am Montageträger.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flanschverbindung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Ausbildung und Anordnung der zwischen den Flanschplatten der Flanschverbindung notwendigen Distanzelemente nicht vom Fertigungsprozeß des Montageträgers abhängig ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Flanschverbindung der vorgenannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Für die Erfindung ist wesentlich, daß die Distanzelemente fest an der Flanschplatte der Crashbox angeordnet sind und somit das Abstandsmaß zwischen den Flanschplatten der Flanschverbindung nicht von einem zwischen die Flanschplatten einzufügenden Bauteil abhängig ist. Das Maß des Abstandes zwischen den miteinander verspannten Flanschplatten kann unmittelbar an der Flanschplatte der Crashbox kontrolliert werden. Außerdem erleichtern die an der Flanschplatte der Crashbox vorstehenden Kragen das Zusammenfügen der Crashboxen und der damit zusammenhängenden Teile mit dem Montageträger mittels einer Hilfsverschraubung, die für den Transport des Frontends von seinem Vormontageort zur Bandmontage des Fahrzeugs vorgesehen wird. Des weiteren kann sich bei der Anbringung des Frontends bei der Verschraubung der Flanschplatten an den Crashboxen und den Flanschplatten an den Frontenden der Fahrzeuglängsträger unter Zwischenfügung der Befestigungsansätze des Montageträgers nicht durch die Verspannung verdrängter Kunststoff des Befestigungsansatzes zwischen die Stirnseiten der Distanzelemente und ihren Anlageflächen drängen, denn es kann ein genügender Abstand zwischen den Lochlaibungen der Durchgangsöffnungen am Befestigungsansatz des Montageträgers und dem Außenumfang der Kragen an den Flanschplatten der Crashboxen vorgesehen werden, was bei Einbettung von Distanzhülsen in das Kunststoffmaterial nicht möglich ist.

Grundsätzlich können die Distanzelemente statt an den Flanschplatten der Crashboxen an den Flanschplatten an den Frontenden der Fahrzeuglängsträger angeordnet sein, der gewünschte Stützeffekt beim Verspannen der Flanschplatten gegeneinander tritt dann in gleicher Weise ein. Da die Fahrzeuglängsträger keine Anbauteile an der Karosseriestruktur darstellen sondern deren tragende Elemente sind, werden die Distanzelemente bevorzugt an den Flanschplatten der Crashboxen vorgesehen, die mit dem Montageträger zusammen mit der Karosseriestruktur verbunden werden.

Für eine sichere Klemmung können an den Befestigungsansätzen des Montageträgers ein- oder beidseitig Strukturen miteinander benachbarten Bergen und Tälern vorgesehen werden, wofür eine geeignete Verrippung in Betracht kommen kann. Hierdurch kann das elastische Verhalten des Kunststoffs im Bereich des Befestigungsansatzes des Montageträgers zwischen den Flanschplatten der Crashboxen und der fahrzeugseitigen Längsträger verbessert werden. Man erzielt dadurch einen genaueren Anpreßdruck und man kann des weiteren die zulässigen Toleranzmaße für das Fügen des Befestigungsansatzes zwischen den Flanschplatten erhöhen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel noch näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung einer Flanschverbindung zwischen einer Crashbox und einem Fahrzeuglängsträger mit zwischengefügtem Befestigungsansatz eines Montageträgers,
2 einen Längsschnitt durch die Flanschverbindung nach 1 im Bereich einer der Verschraubungen und
3 eine Einzelheit der Flanschverbindung mit Darstellung der Verschraubung von 2 in vergrößerter Wiedergabe.
Im einzelnen zeigt 1 das frontseitige Ende eines Längsträgers 1 der Karosseriestruktur eines Personen- oder Kleinlastkraftwagens. Mit dem Stirnende des Längsträgers 1 wird eine Crashbox 2 verschraubt, die sich mit ihrer Längsrichtung in der Längsrichtung des Längsträgers 1 erstreckt. Dazu dient eine Flanschverbindung mit einer ersten Flanschplatte 3 am vorderen Stirnende des Längsträgers 1 und einer zweiten Flanschplatte 4 am rückwärtigen Ende der Crashbox 2. Für die Verschraubung sind in den beiden Flanschplatten 3, 4 Durchgangslöcher 5 vorgesehen, die bei beiden Flanschplatten 3, 4 mit gleichem Lochbild angeordnet sind. Mit der Verschraubung der beiden Flanschplatten 3, 4 wird zugleich ein Montageträger 6 an dem Längsträger 1 befestigt, dazu wird er mit einem plattenförmigen Befestigungsansatz 6.1 zwischen den beiden Flanschplatten 3, 4 verspannt.
Die 2 und 3 zeigen Einzelheiten jeder der Verschraubung 7 im Bereich der in 1 gezeigten Durchgangslöcher 5, von denen in 3 das der Flanschplatte 3 am Längsträger 1 mit 5.1 und das der Flanschplatte 4 der Crashbox mit 5.2 bezeichnet ist. Die Verschraubung 7 besteht aus einem Schraubbolzen 8 und einer darauf aufgesetzten Mutter 9, welche die voneinander abliegenden Außenseiten der beiden Flanschplatten 3, 4 beaufschlagen.
Das Durchgangsloch 5.2 in der Flanschplatte 4 der Crashbox 2 ist derart in das Material der Flanschplatte 4 eingearbeitet, daß durch Umformung des Lochrandes ein Kragen 11 gebildet ist, der an der von der Crashbox 2 abgewandten Seite der Flanschplatte 4 in koaxialer Richtung vorsteht. In zusammengefügter Anordnung sitzt dieser Kragen 11 mit seiner ringförmigen Stirnseite auf dem das Durchgangsloch 5.1 der Flanschplatte 3 am Längsträger 1 umgebenden Randbereich 3.1 auf. So besteht über die Verschraubung 7 eine feste metallische Verbindung zwischen den miteinander verspannten Flanschplatten 3 und 4.
Die Länge des axialen Überstandes des Kragens 11 am Durchgangsloch 5.2 der Flanschplatte 4 ist etwas geringer als die Dicke des Befestigungsansatzes 6.1 am Montageträger 6. Dadurch kann der Befestigungsansatz 6.1 zwischen den beiden Flanschplatten 3.4 reibschlüssig verspannt werden, wobei sich der aus einem Kunststoff oder einem Metall-Kunststoff-Verbund bestehende Befestigungsansatz 6.1 verformt. Mit Rücksicht auf eine bleibende Klemmkraft wird eine möglichst elastische Verformung des Befestigungsansatzes 6.1 angestrebt. Hierzu ist an zumindest einer Seite des Befestigungsansatzes 6.1 eine Struktur mit einander benachbarten Bergen und Tälern vorgesehen, die in praktischer Ausführung als Verrippung ausgebildet ist.
Für den Durchtritt des Kragens 11 an der der Flanschplatte 3 am Längsträger 1 zuzukehrenden Seite der Flanschplatte 4 der Crashbox 2 weist der Befestigungsansatz 6.1 des Montageträgers 6 eine Durchgangsöffnung 10 auf, deren Durchmesser größer als der Aussendurchmesser des Kragens 11 ist. Das hierdurch bestehende Spiel erleichtert bei der Montage die Ausrichtung des Montageträgers 6, außerdem kann das Material des Befestigungsansatzes 6 beim Verspannen der beiden Flanschplatten 3, 4 miteinander nicht bis zu der auf dem Randbereich 3 der Flanschplatte 3 aufzusetzenden Stirnfläche des Kragens 11 vordringen.

Claims

Flanschverbindung für eine mit dem Stirnende eines Fahrzeuglängsträgers (1) zu verbindende Crashbox (2) mit einer ersten stählernen Flanschplatte (3) an dem Längsträger (1) und einer zweiten stählernen Flanschplatte (4) an der Crashbox (2), die Durchgangslöcher (5) für eine Verschraubung (7) aufweisen, wobei zwischen den beiden Flanschplatten (3, 4) ein plattenförmiger Befestigungsansatz (6.1) eines aus einem relativ zu Stahl weicheren Werkstoff bestehenden Montageträgers (6) verspannbar ist, der wenigstens eine Durchgangsöffnung (10) zur axial fluchtenden Anordnung mit zwei in der Verbindungslage miteinander korrespondierenden Durchgangslöchern (5.1, 5.2) der beiden Flanschplatten (3, 4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand des Durchgangslochs (5.2) der Flanschplatte (4) der Crashbox (2), welches in die axiale Flucht mit der Durchgangsöffnung (10) im Befestigungsansatz (6.1) des Montageträgers (6) zu bringen ist, zu einem an der von der Crashbox (2) abgewandten Seite vorstehenden Kragen (11) umgeformt ist, an dessen Durchtritt die Durchgangsöffnung (10) des Montageträgers (6) angepaßt ist und der stirnseitig auf dem Randbereich des betreffenden Durchgangslochs (5.1) der Flanschplatte (3) des Längsträgers (1) aufsetzbar ist und dessen Überstand der Dicke des plattenförmigen Befestigungsansatzes (6.1) am Montageträger (6) vermindert um einen zu dessen Klemmung erforderlichen Bruchteil entspricht.
Flanschverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der plattenförmige Befestigungsansatz (6.1) am Montageträger (6) an zumindest einer Seite eine Struktur (6.2) mit einander benachbarten Bergen und Tälern aufweist.
Flanschverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Durchgangsöffnung (10) im Befestigungsansatz (6.1) des Montageträgers (6) größer als der Außenumfang des Kragens (11) an der Flanschplatte (4) der Crashbox (2) ist.