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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, insbesondere am Vorder- oder Hinterwagen eines Kraftfahrzeugs, zum Verbinden des Endbereichs eines ersten, ein Hohlprofil aufweisenden Trägers mittels einer Schottplatte mit einem Anschlussbereich, insbesondere einen Anschlussflansch, eines zweiten Trägers.
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Vorrichtungen zum Verbinden von zwei Hohlprofil-Trägern mittels einer Schottplatte sind bekannt. Bei den bekannten Vorrichtungen kommt eine Schottplatte zum Einsatz, die einen, eine Öffnung begrenzenden kragenförmigen Fortsatz aufweist, welcher in ein Hohlprofil eines Längsträgers hineinragt. Der Kragen ist fertigungstechnisch aufwändig im Tiefziehverfahren hergestellt und bildet zumindest einen teilweisen Formschluss zwischen der Schottplatte einerseits und dem Hohlprofil des ersten Trägers andererseits. Bei den bekannten Vorrichtung erfolgt die Endmontage durch eine Schweißverbindung zwischen der Schottplatte und dem kragenförmigen Fortsatz des Längsträgers.
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Nachteilig bei einer solchen Vorrichtungen ist zum einen die relativ aufwändige Konstruktion der Schottplatte. So ist für die Herstellung des Kragens, welcher in das Hohlprofil des ersten Trägers hineinragen soll, nicht nur ein hoher Materialaufwand, sondern darüberhinaus auch in hoher Fertigungsaufwand notwendig, da der kragenförmige Fortsatz möglichst exakt in das Hohlprofil des Trägers eingepasst sein muss. Aufgrund der hohen Stabilität des kragenförmigen Fortsatzes ist ein nachträgliches Korrigieren der Position des kragenförmigen Fortsatzes nur schwer oder überhaupt nicht möglich. Die Stabilität des kragenförmigen Fortsatzes ist jedoch notwendig, um Kräfte in die Schottplatte einzuleiten. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die Position der Schweißverbindungen zwischen dem kragenförmigen Fortsatz und dem Träger nicht ideal liegen. So werden diese Schweißverbindungen bei einem Kraftfluss in den Längsträger in Querrichtung bzw. auf Scherung belastet.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die in einfacher und kostengünstiger Weise eine Kraftübertragung mit hohem Kraftniveau von einem ersten Träger, insbesondere auf einem Längsträger, auf die Schottplatte ermöglicht.
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Die voranstehende Aufgabe wird gelöst mit Hilfe eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich unter anderem aus den Unteransprüchen.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung, insbesondere am Vorder- oder Hinterwagen eines Kraftfahrzeuges, dient zum Verbinden des Endbereichs eines ersten, ein Hohlprofil aufweisenden Trägers mittels einer Schottplatte mit einem Anschlussbereich, insbesondere einem Anschlussflansch eines zweiten Trägers. Dabei handelt es sich insbesondere um die Verbindung zwischen dem Längs- und dem Querträger eines Kraftfahrzeuges. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Schottplatte Vorfixiermittel aufweist, die sich zumindest abschnittsweise in das Hohlprofil des ersten Trägers hinein an diesem anliegend erstrecken. Dies dient dazu, den ersten Träger relativ zur Schottplatte zu positionieren. Weiter wird die Schottplatte mit dem ersten Träger stoffschlüssig über wenigstens eine Stumpfschweißnaht verbunden. Die Vorfixiermittel der vorliegenden Erfindung unterscheiden sich von dem umlaufenden Kragen bekannter Vorrichtungen dadurch, dass sie nicht durch aufwändiges Tiefziehen, sondern fertigungstechnisch einfach in einem Biegeprozess herstellbar sind. Insbesondere sind sie nicht umlaufend, sondern können zum Beispiel als einzelne Laschen ausgebildet sein, um in das Hohlprofil des ersten Trägers hineinzuragen. Die Blechlaschen können fertigungstechnisch einfach aus einem Blech-Ausschnitt der Schottplatte herausgehoben werden, und zwar ohne aufwändigen Tiefziehvorgang.
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Diese Vorfixiermittel dienen ausschließlich der Vorfixierung, also dem Einhalten der vordefinierten Position des ersten Trägers mit Bezug zur Schottplatte. Die endgültige Fixierung des ersten Trägers an der Schottplatte erfolgt unabhängig von den Vorfixiermitteln, nämlich durch das Vorsehen von Stumpfschweißnähten direkt zwischen der Schottplatte einerseits und dem ersten Träger andererseits. Auf diese Weise wird ein direkter Kraftschluss von dem ersten Träger in die Schottplatte hinein erzielt, so dass im Vergleich zu bekannten Vorrichtungen ein deutlich höheres Kraftniveau für die Übertragung von Kräften zwischen dem ersten Träger und der Schottplatte erzielt wird. Bei einem Träger einer erfindungsgemäßen Vorrichtung um einen Träger mit Hohlprofil. Dieser kann sowohl ein vollständig geschlossenes, sowie auch ein zumindest zum Teil geöffnetes Hohlprofil aufweisen. Insbesondere ein Hohlprofil, welches zu einer Seite geöffnet ist, also ein sogenanntes U-Profil, oder auch komplexere Geometrien, wie zum Beispiel C-, T- oder TT-Profile, sind selbstverständlich im Rahmen der vorliegenden Erfindung denkbar.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann es von Vorteil sein, wenn es sich bei dem Vorfixiermittel um zumindest zwei Laschen handelt, die sich von der Schottplatte abgewinkelt, insbesondere entlang des Hohlprofils des ersten Trägers, wegerstrecken. Die Vorfixiermittel sind dementsprechend klein ausgebildet, was neben der Materialeinsparung eine Gewichtsreduktion mit sich bringt, die hinsichtlich dem Leichtbauerfordernis bei Kraftfahrzeugen von großem Vorteil ist. Die Vorfixiermittel dienen also der Fixierung der Position des ersten Trägers relativ zur Schottplatte, so dass durch die Erstreckung der Laschen entlang des Hohlprofils eine Relativbewegung zwischen diesen beiden Komponenten bis auf die Positionierachse ausgeschlossen ist. Mit anderen Worten kann durch die Vorfixiermittel sozusagen ein Muster vorgegeben werden, so dass das Risiko einer falschen Positionierung des ersten Trägers relativ zur Schottplatte auf ein Minimum reduziert werden.
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Bevorzugt können die oben erwähnten Blechlaschen aus einem Blech-Ausschnitt der Schottplatte herausgebogen sein. Die Blechlaschen können hierbei entlang eines Öffnungsrands des Blech-Ausschnittes über Freiräume voneinander beabstandet sein. Die Blechlaschen sind somit im Vergleich zum umlaufenden Kragen-Fortsatz einer aus dem Stand der Technik bekannten Schottplatte elastisch nachgiebig schwenkbar, wodurch eine Vorfixierung vereinfacht wird. Die Biegekanten dieser Blechlaschen begrenzen somit den Blech-Ausschnitt der Schottplatte. Die Blechlaschen können zudem zusammen mit einer Seitenwand des ersten Trägers eine stabile Doppelwandstruktur bilden, die im Hinterwagen als eine Anschraubbasis für zum Beispiel eine Distanzhalterung einer Anhängervorrichtung dient.
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Das Hohlprofil des ersten Trägers, insbesondere Längsträger, kann an seiner, der Schottplatte zugewandten Träger-Stirnseite durch eine stirnseitige Randkante begrenzt sein. Um eine einwandfreie Krafteinleitung in die Fahrzeug-Karosserie in der Längsrichtung zu erzielen, ist es bevorzugt, wenn die stirnseitige Randkante des ersten Trägers unmittelbar in Anlage mit der Schottplatte ist. Die oben bereits erwähnte Stumpschweißnaht kann hierbei bevorzugt in der Verbindungsfuge zwischen der Schottplatte und der stirnseitigen Randkante des Trägers vorgesehen werden.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann es ebenfalls von Vorteil sein, wenn der erste Träger und die Vorfixiermittel miteinander stoffschlüssig, insbesondere durch eine Schweißverbindung, zur Vorfixierung des ersten Trägers an der Schottplatte verbunden sind. Das Verwenden einer solchen Schweißverbindung, zum Beispiel durch Widerstandspunktschweißen, aber auch durch Kleben oder andere Vorfixierverfahren, hat den Vorteil, dass die Vorfixiermittel noch kompakter und damit kleiner ausgestaltet werden können. Sie dienen ausschließlich der Positionierung und wirken hinsichtlich der gewünschten Vorfixierung vollständig erst nach Anbringung der Schweißverbindung. Die damit erzielbare Materialeinsparung bringt wiederum neben den eingesparten eine Gewichtsreduktion mit sich.
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Der Zusammenbau des ersten Trägers, insbesondere Längsträger, mit der Schottplatte kann wie folgt durchgeführt werden:
- – Vorsehen einer Schottplatte mit Vorfixiermitteln,
- – Vorsehen eines ein Hohlprofil aufweisenden ersten Trägers,
- – Positionieren des ersten Trägers in der gewünschten Position relativ zur Schottplatte,
- – Vorfixieren des ersten Trägers mit Hilfe der Vorfixiermittel in der gewünschten Position relativ zur Schottplatte,
- – Fixieren des ersten Trägers in der gewünschten Position relativ zur Schottplatte mittels einer stoffschlüssigen Verbindung über wenigstens eine Stumpfschweißnaht.
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Mit Hilfe eines erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Vorteile einer erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie eines solchen Verfahrens noch augenscheinlicher. So kann mit einer material- und damit gewichtsreduzierten Schottplatte, die mit erfindungsgemäßen Vorfixiermitteln versehen ist, eine Verbindung zu dem ersten Träger erzeugt werden. In einem ersten Schritt werden dabei sowohl die Schottplatte, als auch der erste Träger vorgesehen. Der erste Träger wird anschließend in der gewünschten Position relativ zur Schottplatte positioniert, wobei die Vorfixiermittel bei der Positionierung bereits unterstützend wirken. In der finalen Position lassen die Vorfixiermittel einer Relativbewegung zwischen dem ersten Träger und der Schottplatte nur noch eingeschränkt beziehungsweise überhaupt nicht mehr zu. Das Vorfixieren kann dahingehend verbessert werden, dass es durch eine feste Verbindung zwischen dem ersten Träger und den Vorfixiermitteln verbessert werden. Dieses Verbinden kann zum Beispiel durch eine Schweißverbindung, insbesondere eine Widerstandspunktschweißverbindung erzielt werden. Auch andere Verbindungsverfahren, wie zum Beispiel Kleben, Klammern, Nieten oder Schrauben sind jedoch denkbar. Anschließend wird der erste Träger nicht über die Vorfixiermittel, sondern vielmehr direkt in der gewünschten Position an der Schottplatte mit wenigstens einer Stumpfschweißnaht befestigt. Die direkte Verbindung zwischen dem ersten Träger und der Schottplatte unabhängig von den Vorfixiermitteln hat zur Folge, dass über die Stumpfschweißnaht ein direkter Kraftfluss in den Längsträger und damit eine Energieaufnahme mit höherem Energieniveau erzielbar ist.
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Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben.
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Es zeigen:
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1 eine Vorrichtung zur Verbindung eines Längsträgers über ein Schottblech mit einem Querträger im Hinterwagen-Bereich eines Kraftfahrzeugs;
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2 in einer vergrößerten Darstellung die Verbindung zwischen dem Längsträger und dem Schottblech; und
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3 eine Schnittdarstellung entlang der Schnittebene II-II aus der 2.
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In der 1 ist ein Hinterwagenbereich eines Kraftfahrzeuges in einer stark vergrößerten Teilansicht gezeigt, bei der ein, ein Hohlprofil aufweisender Längsträger 1 mit einem heckseitigen Querträger 3 verbunden ist. Der Hinterwagen weist zwei zueinander parallel sowie in Fahrzeuglängsrichtung x verlaufende Längsträger 1 auf, die mit dem Querträger 3 miteinander verbunden sind. Der Querträger 3 weist dabei zwei in der Fahrzeuglängsrichtung x nach vorne abgewinkelte Deformationselemente 5 auf, die jeweils ein Hohlprofil aufweisen. An den beiden Deformationselementen 5 schließen sich in der Fahrzeuglängsrichtung x nach vorne hochkant ausgerichtete Anschlussflansche 7 an, die an korrespondierende, mit den Längsträgern 1 fest verbundene, flanschartige Schottbleche bzw. Winkelbleche 9 angeschraubt sind.
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In der 2 ist die Verbindung des Winkelbleches 9 mit dem Längsträger 1 dargestellt. Demzufolge weist das Schottblech 9 einen zentralen Blech-Ausschnitt 11 auf, aus dem heraus zwei einander gegenüberliegende Blechlaschen 13, 15 herausgebogen sind. Die beiden Blechlaschen 13, 15 sind unterschiedlich konturiert sowie jeweils in etwa rechtwinklig aus dem Blech-Ausschnitt 11 herausgebogen. Beide Blechlaschen 13, 15 sind innenseitig in Anlage mit Seitenwänden 17, 19 des Längsträgers 1. Der Längsträger 1 ist in der 2 in etwa U-profilförmig ausgeführt. Zudem ist die dem Schottblech 9 zugewandte stirnseitige Randkante 21 des Längsträgers 1 unmittelbar in Stoßverbindung mit dem Schottblech 9 gesetzt. Die beiden Blechlaschen 13, 15 sind entlang des Öffnungsrandes des Blech-Ausschnittes 11 über größere Freiräume 24 voneinander beabstandet. Dadurch können sich die beiden Blechlaschen 13, 15 beim Vorpositionieren des Längsträgers 1 auf dem Schottblech 9 elastisch nachgiebig bewegen.
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Zudem ist die stirnseitige Randkante 21 des Längsträgers 1 über eine Stumpfschweißnaht 27 mit dem Schottblech 9 verschweißt. Die beiden Blechlaschen 13, 15 sind über Widerstandsschweißpunkte 16 aneinander geheftet. Die Schweißverbindungen 16, 27 sind lediglich in der 3 angedeutet.
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Kleinere Fertigungstoleranzen können daher ohne weiteres ausgeglichen werden. Wie aus der 2 weiter hervorgeht, bilden die Seitenwand 19 des Längsträgers 1 und die innenseitig angeordnete Blechlasche 15 eine Materialdoppelung bzw. eine Doppelwandstruktur, die als eine Anschraubbasis für zum Beispiel eine Distanzhalterung einer Anhängervorrichtung dient.
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Beim Zusammenfügen des Längsträgers 1 mit dem Schottblech 9 wird zunächst der Längsträger 1 mit seiner Stirnseite in die Nähe des Schottbleches 9 verbracht.
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Das Hohlprofil des Längsträgers 1 wird dann über die beiden Vorfixiermittel 13, 15, also über die beiden Laschen, geschoben. Dies erfolgt in einer Art und Weise, dass die beiden Laschen 13, 15 an den Innenseiten des Hohlprofils des Längsträgers 1 zum Anliegen kommen. Kleinere Fertigungstoleranzen können ohne weiteres ausgeglichen werden, indem man die Laschen 13, 15 hinsichtlich ihres Winkels zur Schottplatte 9 durch Biegen verändert. Anschließend können die beiden Laschen 13, 15 zum Anliegen an der Innenseite des Hohlprofils des ersten Längsträgers 1 gebracht werden. Nach diesem Anliegen kann der Längsträger 1 bis zum Schottblech 9 vorgeschoben werden, also bis der Längsträger 1 mit seiner stirnseitigen Randkante 21 an dem Schottblech 9 anstößt. Dabei kann für eine verbesserte Schweißnaht ein vollständiges Anstoßen auch unterbleiben, so dass ein geringfügiger Schweißspalt für die anschließend zu erzeugenden Stumpfschweißnähte 27 verbleibt. Um sicherzustellen, dass während des anschließenden Schweißvorganges ein Verrutschen des Längsträgers 1 relativ zum Schottblech 9 unterbleibt, ist bei dieser Ausführungsform eine Verbindung zwischen den Vorfixiermitteln 13, 15 und dem ersten Längsträger 1 durchgeführt worden. Eine solche Verbindung ist zum Beispiel in dem schematischen Querschnitt der 3 dargestellt. Sie kann zum Beispiel als Klebeverbindung oder aber auch als Widerstandspunktschweißverbindung ausgebildet sein. Diese ist nicht in der Lage die Kräfte im Einsatz einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zu übertragen und ist dementsprechend einfach und klein ausgebildet. Sie dient ausschließlich der Vorfixierung, so dass anschließend in sicherer Art und Weise die vollständige Verbindung zwischen dem Längsträger 1 und dem Schottblech 9 über eine Vielzahl von Stumpfschweißnähten 27 hergestellt werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Längsträger
- 3
- Querträger
- 5
- Deformationselement
- 7
- Anschlussflansch
- 9
- Schottblech bzw. Winkelblech
- 12
- Blech-Ausschnitt
- 13, 15
- Blechlaschen
- 17, 19
- Längsträger-Seitenwände
- 21
- stirnseitige Randkante
- 24
- Freiräume
- 27
- Stumpfschweißnaht
