-
Die Erfindung betrifft eine Verbindunganordnung zwischen einem Längsträger mit Hohlprofil und einer Karosseriestruktur eines Kraftfahrzeugs gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
-
Im Fahrzeugbau werden Crashstrukturen, Deformationselemente und Energieabsorber zur Erhöhung der Sicherheit in vielfältigen Bauformen und an verschiedenen Stellen eingesetzt. Diese energieabsorbierenden Bauteile bestehen beispielsweise aus Stahl, Aluminiumblech oder Alu-Strangpressprofilen.
-
Dabei stellt insbesondere die Anbindung von Crashenergie aufnehmenden Längsträgern an Crashstrukturen oder Deformationselemente der Karosseriestruktur hohe Anforderungen hinsichtlich der Aufnahme der in einem Crash entstehenden Energie.
-
Aus der
DE 2004 803 A ist ein Energiedämpfungsmittel zum Absorbieren von Stoßenergie bekannt, welches aus zwei Profilelementen besteht, die jeweils aus sich gegenseitig in einer gitterförmigen Struktur durchdringenden Flächenelementen bestehen. Diese beiden Profilelemente weisen somit jeweils eine gitterförmige Struktur auf und liegen quer zur deren Profilrichtung derart versetzt aneinander, dass die Kanten der einzelnen Flächenelemente als Schnittkanten wirken und sich die Flächenelemente der beiden Profilelemente aufgrund eines in Profilrichtung gerichteten Stoßes gegenseitig in stoßabsorbierender Weise durchdringen. So ist bspw. aus der
DE 600 06 015 T2 ein Stoßdämpfer bekannt, der aus zwei ineinandergeschobenen Blöcken aufgebaut ist, wobei die Blöcke jeweils mit einem Netz von senkrecht aufeinander stehenden Zwischenwänden bestehen, so dass in Querrichtung eine wabenartige Struktur entsteht. Um die beiden Blöcke teleskopartig ineinander schieben zu können, sind die Zwischenwände jedes Blockes über ihre Hälfte in Längsrichtung geschlitzt, um eine Verzahnung mit denjenigen Zwischenwänden des anderen Blocks zu ermöglichen.
-
Derartige Stoßdämpfer werden bspw. eingesetzt, um Stoßstangenträger an einer Karosserie anzubringen oder werden direkt mit der Karosserie verbunden.
-
Die beiden Blöcke des bekannten Stoßdämpfer gemäß der
DE 600 06 015 T2 werden im allgemeinen mittels eines Umformverfahren, also durch Extrudieren bei Verwendung von Kunststoff oder durch Strangpressen bei Verwendung von bspw. Aluminium hergestellt. Die komplizierte Struktur dieser Blöcke aufgrund der Zwischenwände und deren gegenseitigen Verzahnung bedingt ein aufwendiges und damit kostspieliges Herstellungsverfahren.
-
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine einfach und kostengünstig herzustellende Verbindungsanordnung zwischen einem Längsträger mit Hohlprofil und einer Karosseriestruktur eines Kraftfahrzeugs anzugeben, ohne auf eine optimale Energievernichtung in der Verbindungsstruktur im Crashfall verzichten zu müssen
-
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Verbindungsanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
-
Für eine solche erfindungsgemäße Verbindungsanordnung ist zur Verbindung des Längsträgers mit der Karosseriestruktur ein Abstützteil mit einem U-förmigen Profilabschnitt derart vorgesehen, dass der Profilabschnitt den Endbereich des Längsträgers flächenbündig umschließt, wobei wenigstens ein der die U-Form bildender Flächenabschnitt des Profilabschnittes innenseitig eine quer zur Längsrichtung verlaufende Abstützrippe sowie wenigstens eine in Längsrichtung des Längsträgers verlaufende Halterippe aufweist, ferner die Halterippe an die Abstützrippe und an die die Abstützrippe tragenden Fläche angeformt ist und teilweise in dem von dem Profilabschnitt umschlossenen Endbereich des Längsträgers verläuft, und der Endbereich des Längsträgers derart mit der Halterippe verzahnt ist, dass der Längsträger stirnseitig an der Abstützrippe anliegt. Vorzugsweise sind auf einem die Abstützrippe tragender Flächenabschnitt mehrere Halterippen angeformt.
-
Eine solche Anordnung nimmt im Fall eines Crashs die Energie optimal auf, da sich der Längsträger in das Abstützteil, insbesondere in die Halterippen „einarbeitet” und dadurch mit diesen einen Formschluss bildet.
-
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der die Verzahnung bildende Teil der Halterippe rechteck- oder trapezförmig ausgebildet, so dass sich eine einfache Herstellung ergibt.
-
Besonders vorteilhaft ist es, gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die Halterippe auf der der Verzahnung gegenüberliegenden Seite der Abstützrippe zu verlängern, wodurch die Übertragung von im Rahmen eines Crashs entstehende Stoßenergie auf das Abstützteil verbessert wird; dies wird vorzugsweise noch dadurch unterstützt, dass das der Abstützrippe gegenüberliegende freie Ende der verlängerten Halterippe auf die Oberfläche des die Halterippe tragenden Flächenabschnitts ausläuft.
-
In vorteilhafter Weise gibt es zur Realisierung der Verzahnung zwischen dem Endbereich des Längsträgers und der Halterippe mehrere Möglichkeiten. So kann zur Bildung der Verzahnung die Halterippe geschlitzt sein, alternativ ist es auch möglich, zur Bildung der Verzahnung den Endbereich des Längsträgers entsprechend der Anzahl der Halterippen zu schlitzen. Ein besonderes guter Formschluss ergibt sich, wenn zur Bildung der Verzahnung sowohl die Halterippe als auch der Endbereich des Längsträgers geschlitzt ist.
-
Besonders wirksam ist es natürlich, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die die U-Form bildenden Flächenabschnitte des Profilabschnitts jeweils eine Abstützrippe mit zugehörigen Halterippen aufweisen.
-
Eine weitere Verbesserung der Übertragung von im Rahmen eines Crashs entstehenden Stoßenergie auf das Abstützteil wird dadurch erzielt, dass gemäß einer Weiterbildung der Erfindung das U-förmige Profilteil zu einem rechteckförmigen Profilteil ergänzt wird.
-
Schließlich kann das Abstützteil als halboffenes oder geschlossenes Hohlprofil ausgebildet werden, das mit dem erfindungsgemäßen Profilabschnitt versehen ist, so dass die Seitenflächen des Hohlprofils bei einem halboffenen Profil gleichzeitig die Flächenabschnitte des U-förmigen Profilabschnittes bilden, bzw. bei Verwendung eines geschlossenen Profils drei zusammenhängende Seitenteile gleichzeitig die Flächenabschnitte des U-förmigen Profilabschnittes bilden.
-
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ausführlich beschrieben. Es zeigen:
-
1 eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung,
-
2 eine Schnittdarstellung gemäß des Schnitts I-I der Verbindungsanordnung nach 1,
-
3 eine Schnittdarstellung gemäß des Schnitts II-II der Verbindungsanordnung nach 1,
-
4 eine Schnittdarstellung gemäß des Schnitts III-III der Verbindungsanordnung nach 1,
-
5 Teildarstellungen der Schnittdarstellung nach 2, und
-
6 weitere Teildarstellungen der Schnittdarstellung nach 2 mit alternativer Ausführungsform.
-
1 zeigt eine erfindungsgemäße Verbindungsanordnung aus einem Längsträger 1 mit Hohlprofil, bestehend aus Seitenteilen 1a, 1b, 1c und 1d zur Bildung eines rechteckförmigen Querschnittes, und einem Abstützteil 2, das mit einer nicht dargestellten Karosseriestruktur verbunden ist.
-
Das Abstützteil 2 stellt ebenfalls ein Hohlprofil mit rechteckförmigen Querschnitt dar, das stirnseitig einen Profilabschnitt 3 mit Flächenabschnitten 5a, 5b und 5c aufweist, wobei diese Flächenabschnitte 5a, 5b und 5c in Seitenteile 2a, 2b und 2c des Abstützteils 2 übergehen. Der Profilabschnitt 3 umschließt mit diesen Flächenabschnitten 5a, 5b und 5c einen stirnseitigen Endbereich 4 des Längsträgers 1 flächenbündig, so dass die äußeren Flächen der Seitenteile 1a, 1b und 1c im Endbereich 4 des Längsträgers 1 an den Innenflächen der den Profilabschnitt 3 bildenden Flächenabschnitten 5a, 5b und 5c anliegen. Der Profilabschnitt 3 umschließt damit die Seitenteile 2a, 2b und 2c im Endbereich 4 des Längsträgers 1 unter Ausbildung eines Verbindungsbereichs 10 U-förmig, wobei bzgl. des vierten Seitenteils 2d des Abstützteils 2 mit dem vierten Seitenteil 1d fluchten kann, wie 1 zeigt, oder in Querrichtung überstehen kann, d. h. dass dann in Querrichtung des Längsträgers 1 das Abstützteil 2 breiter wäre als der Längsträger.
-
Auf den Flächenabschnitten 5a, 5b und 5c des Profilabschnitts 3 ist innenseitig jeweils eine quer zur Längsrichtung es Längsträgers 1 verlaufende Abstützrippe 6 angeordnet, wie dies zusätzlich auch die Schnittdarstellungen gemäß den 2, 3 und 4 mit den Schnitten I-I, II-II und III-III aus 1 zeigen. Diese drei Abstützrippen 6 ragen auf den drei Seitenteilen 2a, 2b und 2c umlaufend teilweise in den Innenraum des Abstützteils 2. Zusätzlich sind an eine Abstützrippe 6 und der diese Abstützrippe 6 tragender Flächenabschnitt 5a, 5b oder 5c Halterippen 7 angeformt. Die 1 bis 3 zeigen jeweils beispielhaft vier derart angeformte Halterippen 7. Diese Halterippen 7 ragen in den Verbindungsbereich 10 und sind dort mit den jeweiligen Seitenteile 2a, 2b und 2c im Endbereich 4 des Längsträgers 1 verzahnt.
-
So zeigt die Schnittdarstellung nach 2 gegenüberliegende Flächenabschnitte 5a und 5c, die in die Seitenteile 2a bzw. 2c des Abstützteils 2 übergehen und jeweils eine Abstützrippe 6 aufweisen, an die jeweils Halterippen 7 angeformt ist, die mit der Seitenfläche 1a bzw. 1c des Längsträgers 1 unter Ausbildung eines Verzahnung 8 verzahnt sind. Auf der gegenüberliegenden Seite der Abstützrippe 6 sind die Halterippen 7 als deren Fortsetzungsteil 7a weitergeführt, wobei deren freien Enden 9 auf die innere Oberfläche der Seitenteile 2a bzw. 2c hin konisch auslaufen.
-
Die Schnittdarstellung nach 3 zeigt eine Innensicht auf den Verbindungsbereich 10 und die jenseits der Verzahnung 8 bzgl. der Abstützrippe 6 liegende Fortsetzungsteile 7a der Halterippen 7, wobei das Seitenteil 1b des Längsträgers 1 mit den Halterippen 7 verzahnt ist.
-
Die Schnittdarstellung nach 4 zeigt eine Ansicht auf den Verbindungsbereich 10 in Längsrichtung des Längsträgers 1. Dabei sind die auf den Flächenabschnitten 5a, 5b und 5c umlaufenden drei Abstützrippen 6 mit jeweils drei Halterippen 7 zu erkennen, die mit den Seitenteilen 1a, 1b und 1c verzahnt sind. Das vierte Seitenteil 1d des Längsträgers 1 fluchtet mit dem vierten Seitenteil 2d des Abstützteils 2.
-
Die Schnittdarstellung gemäß den 5 und 6 zeigen mögliche Realisierungen von Verzahnungen 8 der Seitenteile 1a, 1b und 1c des Längsträgers 1 mit den Halterippen 7. Diese 5 und 6 zeigen den in 2 mit einem Kreis A bezeichneten Ausschnitt der Verzahnung 8.
-
So zeigt 5a einen in das Seitenteil 2a des Abstützteils 2 übergehenden Flächenabschnitt 5a, an den eine Abstützrippe 6 sowie eine trapezförmige Halterippe 7 mit Fortsetzungsteil 7a angeformt ist. Die Verzahnung 8 der Halterippe 7 mit dem Seitenteil 1a der Längsträgers 1 wird durch eine rechteckförmige Aussparung 11 gebildet, wie dies in 5b dargestellt ist.
-
Die 6a zeigt ebenfalls einen in das Seitenteil 2a des Abstützteils 2 übergehenden Flächenabschnitt 5a, an den eine Abstützrippe 6 sowie eine rechteckförmige Halterippe 7 mit Fortsetzungsteil 7a angeformt ist. Im Gegensatz zu der Verzahnung 8 gemäß den 5a und 5b ist die Verzahnung 8 in diesen 6a und 6b mit einer rechteckförmigen Aussparung 12 in dem Seitenteil 1a des Längsträgers 1 realisiert, wie dies in 6b dargestellt ist, die den Schnitt IV-IV nach 6a zeigt.
-
Schließlich ist es auch möglich, dass zur Bildung einer Verzahnung sowohl eine Halterippe als auch das mit dieser Halterippe die Verzahnung bildendende Seitenteil des Längsträgers 1 eine rechteckförmige Aussparung aufweist.
-
Die die jeweilige Verzahnung bildenden Aussparungen bzw. Schlitze 11 oder 12 weisen eine solche Breite auf, die der Dicke des jeweils aufnehmenden Teils, also entweder des Seitenteils des Längsträgers 1 oder der Halterippe 7 entspricht.
-
Die kraftschlüssige Verbindung des Längsträgers 1 mit dem Abstützteil 2 kann mittels Verschweißen, Verkleben, Verschrauben oder Vernieten erfolgen.
-
Das Abstützteil 2 mit den Abstützrippen 6 und den Halterippen 7 und 7a können als Gussteil, als Blechteil oder als Strangpressprofil hergestellt werden. Ebenso kann der Längsträger 1 Gussteil, als Blechteil oder als Strangpressprofil hergestellt sein.
-
Im Falle eines Crashs wird in den Längsträger 1 eine dem Crash entsprechende Energie in Längsrichtung des Längsträgers 1 eingeleitet, wobei sich der Längsträger 1 gegen das erfindungsgemäße Abstützteil 2 abstützt, indem der Endbereich 4 des Längsträgers 1, also die Stirnseiten der Seitenflächen 1a, 1b und 1c in die Halterippen 7 einarbeitet bzw. einarbeiten und dabei einen Formschluss bildet. Dabei kann der Längsträger 1 in keiner der Richtungen senkrecht zu einer seiner Seitenteile 1a, 1b oder 1c ausweichen, da in jeder dieser Richtungen die Halterippen 7 eine solche Bewegung verhindern.
-
In den Ausführungsbeispielen gemäß den 1 bis 6 wird der Endbereich 4 des Längsträgers 1 nur an drei Seitenteilen 1a, 1b und 1c von den drei Flächenabschnitten 5a, 5b und 5c des Profilabschnitts 3 umschlossen. Natürlich ist es auch möglich, dass ein weiterer Flächenabschnitt vorgesehen wird, der mit dem vierten Seitenteil 2d des Abstützteils 2 fluchtet und der in gleicher Weise wie die anderen Flächenabschnitte eine Abstützrippe 6 mit zugehörigen Halterippen 7 aufweist, so dass diese Halterippen 7 mit dem vierten Seitenteil 1d des Längsträgers 1 verzahnt werden.
-
Das Abstützteil 2 kann daher mit unterschiedlichen Profilen hergestellt werden. So bspw. mit einem U-förmigen Profil, wobei die beiden freien Schenkel eines solchen Profils in Querrichtung breiter als die Seitenteile 1a und 1c ausgebildet sein können. Auch ist es möglich, dass die beiden Profile des Längsträgers 1 und des Abstützteils 2 mit rechteckförmigen oder quadratischen Querschnitt ausgebildet sind und der Längsträger vollständig zur Ausbildung des Verbindungsbereichs 10 in das Abstützteil 2 teleskopartig eingeschoben werden kann.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Längsträger
- 1a
- Seitenteil von Längsträger 1
- 1b
- Seitenteil von Längsträger 1
- 1c
- Seitenteil von Längsträger 1
- 1d
- Seitenteil von Längsträger 1
- 2
- Abstützteil
- 2a
- Seitenteil von Abstützteil 2
- 2b
- Seitenteil von Abstützteil 2
- 2c
- Seitenteil von Abstützteil 2
- 2d
- Seitenteil von Abstützteil 2
- 3
- Profilabschnitt des Abstützteils 2
- 4
- Endbereich des Längsträgers 1
- 5a
- Flächenabschnitt des Profilabschnitt 3
- 5b
- Flächenabschnitt des Profilabschnitt 3
- 5c
- Flächenabschnitt des Profilabschnitt 3
- 6
- Abstützrippe
- 7
- Halterippe
- 7a
- Fortsetzungsteil von Halterippe 7
- 8
- Verzahnung
- 9
- freie Ende der verlängerten Halterippe 7
- 10
- Verbindungsbereich
- 11
- Aussparung in der Halterippe 7
- 12
- Aussparung in dem Seitenteil 1a des Längsträgers 1
