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Die Erfindung betrifft eine Befestigungsanordnung eines Energieabsorptionselementes an einem Längsträger eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine derartige Befestigung eines Energieabsorptionselements in Form einer Crashbox an einem Hauptlängsträger eines Personenkraftwagens ist beispielsweise der
DE 10 2008 029 634 A1 als bekannt zu entnehmen. In einem Steckverbindungsbereich, über dessen Länge das Energieabsorptionselement in den Längsträger eingesteckt ist, wird hierbei mittels einer Anzahl von Hauptverbindungselementen in Form von Schrauben eine kraftschlüssige Verbindung hergestellt.
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Um eine zügige Montage des jeweiligen Energieabsorptionselements am korrespondierenden Längsträger zu gewährleisten und überdies einen Toleranzausgleich in einem bestimmten Rahmen zu ermöglichen, ist zwischen den Schraubverbindungen und dem jeweiligen Längsträger bzw. Energieabsorptionselement ein entsprechendes Spiel vorgesehen. Dies wird üblicherweise erreicht, indem die Durchgangslöcher im jeweiligen Längsträger bzw. Energieabsorptionselement größer sind als der Außendurchmesser der durchgesteckten Schrauben.
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Diese für die Schraubenverbindung nötige Toleranz kann jedoch zum Beispiel beim Abschleppen, Verladen oder bei einem Reparatur-Crash des Kraftwagens zu einer ungewünschten Relativbewegung zwischen dem Energieabsorptionselement und dem Längsträger und damit eines das Energieabsorptionselement tragenden Frontmoduls und den Bauelementen auf Seiten des Fahrzeugrohbaus führen. Insbesondere können sich dabei unerwünscht große beziehungsweise ungleichmäßige Spaltmaße zwischen Außenverkleidungsteilen des Frontmoduls und des Fahrzeugrohbaus ergeben.
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Des Weiteren können aufgrund der ungewünschten Relativbewegung zwischen dem Energieabsorptionselement und Längsträger Beschädigungen an den Metalloberflächen auftreten, was insbesondere bei beschichteten Bauteilen zu einer beschleunigten Korrosion in diesem Bereich führen kann.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Befestigungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welcher ungewünschte Relativbewegungen mit den erwähnten negativen Folgen zwischen dem Energieabsorptionselement und Längsträger vermieden werden und gleichzeitig ein gewisser Toleranzausgleich während der Montage gewährleistet bleibt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Befestigungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Das Energieabsorptionselement und der Längsträger sind hierbei unter Ausbildung einer Steckverbindung miteinander verbunden. In einem Steckverbindungsbereich ist eine Verbindungseinrichtung mit wenigstens einem Verbindungselement vorgesehen, durch deren Verbindungskraft das Energieabsorptionselement und der Längsträger relativ zueinander festgelegt sind. Die Befestigungsanordnung zeichnet sich dadurch aus, dass der Verbindungseinrichtung wenigstens ein Formschlusselement zugeordnet, welches mit dem Energieabsorptionselement und dem Längsträger eine formschlüssige Verbindung bildet.
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Durch das Vorsehen eines solchen Formschlusselementes wird somit erreicht, dass das Energieabsorptionselement und der Längsträger neben einer kraftschlüssigen Verbindung, welche durch die Verbindungseinrichtung bewerkstelligt wird, außerdem formschlüssig miteinander verbunden sind. Da im Bereich der Verbindungseinrichtung entsprechende Toleranzen erforderlich sind, welche – beispielsweise zum Toleranzausgleich im Rohbau – prinzipiell eine Relativbewegung zwischen dem Energieabsorptionselement und dem Längsträger erlauben, wird somit durch den Formschluss erreicht, dass das Energieabsorptionselement bei einer späteren Krafteinwirkung auf den Verbund aus Energieabsorptionselement und Längsträger, wie dies beispielsweise beim Abschleppen, Aufladen oder dgl. des Fahrzeugs der Fall sein kann, nicht gegen den Längsträger bewegt werden kann. Hierdurch wird unter anderem erreicht, dass keine ungewünschten Verschiebungen der Spaltmaße auftreten können zwischen den Außenhaut-Bauelementen auf Seiten des Energieabsorptionselements, insbesondere eines Frontmoduls, und den Außenhaut-Bauelementen auf Seiten des Fahrzeugrohbaus. Darüber hinaus wird erreicht, dass keine Beschädigungen an der Metalloberfläche des Energieabsorptionselements und/oder des Längsträgers infolge einer gegenseitigen Verschiebung auftreten können.
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In weitere Ausgestaltung der Erfindung wird das Formschlusselement an einer Trägerplatte gehalten, welches mit der Verbindungskraft der Verbindungseinrichtung beaufschlagt ist. durch die Trägerplatte kann dabei großformatig eine entsprechende Kraft auf das Formschlusselement ausgeübt werden.
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Eine weiter vorteilhafte Ausführung sieht vor, dass die Verbindungselemente als Schrauben und die Trägerplatte als Unterlegplatte ausgebildet ist. Der Vorteil in dieser Ausgestaltung besteht im Wesentlichen darin, dass somit die Verbindungselemente mit dem Formschlusselement zusammen montagegerecht – als Baugruppe bzw. Vormontagesatz – zugeführt werden können.
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Dabei hat es sich in weiterer Ausgestaltung als vorteilhaft erwiesen, das Formschlusselement relativ zur Trägerplatte festzulegen, Somit wird erreicht, dass eine Bewegung des Formschlusselements durch eine Bewegung der Trägerplatte initiiert werden muss. In diesem Zusammenhang hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das Formschlusselement als Dorn oder Anschnittkrone ausgebildet ist. Dies ermöglicht eine einfache und kostengünstige Lösung.
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Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass das Formschlusselement relativ zur Trägerplatte bewegbar ist. Somit wird erreicht, dass eine Bewegung des Formschlusselements unabhängig von einer Bewegung der Trägerplatte erfolgen kann. In diesem Zusammenhang hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das Formschlusselement als Schraubkegelstift oder Schraube mit Anschnittkrone ausgebildet ist. Ein derartiger Stift ist durch Drehen sehr einfach relativ zur Trägerplatte bewegbar und somit in wenigstens ein Bauteil – das Energieabsorptionselement und/oder den Längsträger – eintreibbar.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Formschlusselement zwischen zwei der Verbindungselemente angeordnet ist. Somit ergibt sich kräftemäßig eine besonders günstige Festlegung und Abstützung des Formschlusselements.
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Weist das Formschlusselement schließlich eine selbst schneidende Spitze auf, so hat dies den Vorteil, dass dieses mittels einer hinreichend großen Kraft – zumindest teilweise ohne Vorbereitung wie beispielsweise einer Vorbohrung – in das jeweilige Bauteil – das Energieabsorptionselement und/oder den Längsträger – eintreibbar ist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
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1 eine Seitenansicht auf eine Befestigungsanordnung eines Energieabsorptionselements an einem Längsträger eines Kraftwagens gemäß einer ersten Ausführungsform, bei welcher das Energieabsorptionselement und der Längsträger unter Ausbildung einer Steckverbindung miteinander verbunden sind;
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2 eine vergrößerte Schnittansicht durch die Befestigungsanordnung des Energieabsorptionselements an dem Längsträger entlang einer durch die Linie II-II in 1 repräsentierten Schnittebene;
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3 eine vergrößerte Seitenansicht auf eine Trägerplatte mit einem bei der ersten Ausführungsform der Befestigungsanordnung eingesetzten Formschlusselement in Form eines Dorns, welches mit dem Energieabsorptionselement und dem Längsträger eine formschlüssige Verbindung bildet;
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4 eine Seitenansicht auf eine Befestigungsanordnung eines Energieabsorptionselements an einem Längsträger eines Kraftwagens gemäß einer zweiten Ausführungsform, bei welcher das Energieabsorptionselement und der Längsträger unter Ausbildung einer Steckverbindung miteinander verbunden sind;
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5 eine vergrößerte Schnittansicht durch die Befestigungsanordnung des Energieabsorptionselements an dem Längsträger entlang einer durch die Linie V-V in 4 repräsentierten Schnittebene und
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6 eine vergrößerte Seitenansicht auf eine Trägerplatte mit einem bei der zweiten Ausführungsform der Befestigungsanordnung eingesetzten Formschlusselement in Form eines Schraubkegelstiftes, welcher relativ zur Trägerplatte verstellbar ist, und welcher mit dem Energieabsorptionselement und dem Längsträger eine formschlüssige Verbindung bildet.
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In 1 ist in einer Seitenansicht ausschnittsweise eine Befestigungsanordnung eines Energieabsorptionselements 10, welches üblicher Weise als Crashbox bezeichnet wird, an einem Längsträger 12 eines Personenkraftwagens gemäß einer ersten Ausführungsform dargestellt. Im vorliegenden Fall handelt es sich dabei um einen Hauptlängsträger einer vorderen Knautschzone auf Höhe einer mittleren Längsträgerebene. Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch auch möglich, das Energieabsorptionselement an anderer Stelle an einem korrespondierenden Längsträger zu befestigen.
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Gemäß 1 ist zu erkennen, dass das Energieabsorptionselement 10 unter Ausbildung einer Steckverbindung 14 in einem Steckverbindungsbereich s in den Längsträger 12 eingesteckt ist. Zur Verbindung des Energieabsorptionselements 10 mit dem Längsträger 12 sind diese hierzu in ihrem hohlen Querschnitt zumindest im Wesentlichen aufeinander abgestimmt. Dabei wäre es natürlich – im Unterschied zum hier gezeigten Beispiel – theoretisch auch denkbar, dass das Energieabsorptionselement 10 außenumfangsseitig den Längsträger 12 umgibt bzw. auf diesen aufgesteckt ist.
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Im Steckverbindungsbereich s, der die Überlappung des Energieabsorptionselements 10 und des Längsträgers 12 darstellt, befindet sich eine Verbindungseinrichtung 16, durch deren Verbindungskraft die beiden Bauelemente relativ zueinander festgelegt sind. Diese Verbindungseinrichtung 16 weist insgesamt vier Verbindungselemente 18, 20, 22 und 24 auf, die das Energieabsorptionselement 10 und den Längsträger 12 zum einen in Querrichtung auf im Weiteren noch näher erläuterte Weise durchsetzen und zum anderen parallel zueinander bzw. paarweise gegenüber angeordnet sind. Die Verbindungselemente 18, 20, 22 und 24 sind in den vorliegenden Zeichnungen als Schraubverbindungselemente dargestellt, welche im Näheren unter Bezugnahme auf 2 noch näher erläutert werden.
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In Zusammenschau von 1 mit 2, die eine leicht vergrößerte Schnittansicht durch die Befestigungsanordnung des Energieabsorptionselements 10 an dem Längsträger 12 entlang einer durch die Linie II-II in 1 repräsentierten Schnittebene zeigt, ist eine Trägerplatte 26 zu erkennen, die zwischen den Verbindungselementen 22, 24 und dem Längsträger 12 in rechteckiger Form dargestellt ist. Mithin bildet diese, in 3 außerdem in einer Seitenansicht vergrößert dargestellte Trägerplatte 26 eine Unterlegplatte für die Verbindungselemente 22, 24.
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Die beiden Verbindungselemente 22, 24 umfassen jeweilige Schrauben 28, welche von Seiten der Trägerplatte 26 her eingesteckt und mittels jeweiliger Schraubmuttern 30 von der gegenüberliegenden Seite her gekontert sind. Dabei ist aus 2 erkennbar, dass jeweilige Durchgangsöffnungen 32 in der Trägerplatte 26, jeweilige Durchgangsöffnungen 34 in dem Längsträger 12, und jeweilige Durchgangsöffnungen 33 in dem Energieabsorptionselement 10 in ihrem Durchmesser größer bemessen sind als der Durchmesser der korrespondierenden Schraube 28. Dieses Spiel zwischen der Verbindungseinrichtung 16 und den zu verbindenden Teilen – dem Längsträger 12 und dem Energieabsorptionselement 10 – ist erforderlich, um einerseits einen hinreichenden Toleranzausgleich zwischen diesen Bauteilen im Rohbau zu gewährleisten und andererseits eine schnelle und somit kostengünstige Montage zu ermöglichen. Ist das Energieabsorptionselement 10 dann in einer gewünschten Lage relativ zum Längsträger 12 positioniert, erfolgt durch Anziehen der Schrauben 28 bzw. der zugehörigen Schraubmutter 30 die kraftschlüssige Verbindung des Energieabsorptionselements 10 mit dem Längsträger 12.
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Um nun zu vermeiden, dass es trotz dieser kraftschlüssigen Verbindung – beispielsweise beim Eintrag von erheblichen Kräften in das Energieabsorptionselement 10 in Erstreckungsrichtung der Befestigungsanordnung, wie dies beispielsweise beim Abschleppen, Verladen oder dgl. passieren kann – zu einer Verschiebung der Relativposition der beiden Bauteile kommen kann, trägt die Trägerplatte 26 ein Formschlusselement 36, welches mit dem Energieabsorptionselement 10 und dem Längsträger 12 eine insbesondere in 2 erkennbare formschlüssige Verbindung bildet.
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Zu der durch die Verbindungseinrichtung 16 erzeugten kraftschlüssigen Verbindung kommt somit durch das Formschlusselement eine formschlüssige Verbindung hinzu, welche sicherstellt, dass auch beim Eintrag von erheblichen Kräften in das Energieabsorptionselement 10 in Erstreckungsrichtung der Befestigungsanordnung dieses an Ort und Stelle relativ zum Längsträger 12 bzw. zum übrigen Aufbau verbleibt.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Formschlusselement 36 als Dorn ausgebildet, der sich zwischen den Verbindungselementen 22, 24 befindet. Somit ist das Formschlusselement 36 relativ zur Trägerplatte festgelegt. Dabei erstreckt sich das Formschlusselement 36 parallel zu den Schrauben 28 über die Materialdicke der Trägerplatte 26, die Materialdicke des Längsträgers 12 und die Materialdicke des Energieabsorptionselementes 10.
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Wird demzufolge die Verbindungseinrichtung 16 bzw. werden die beiden Verbindungselemente 22, 24 montiert, so ergibt sich beim Anziehen der Schrauben 28 mit den Schraubmuttern 30 nicht nur die beschriebene kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Energieabsorptionselement 10 und dem Längsträger 12, sondern außerdem wir das Formschlusselement 36 – über die Trägerplatte 26 – mit der Verbindungskraft der Verbindungseinrichtung 16 zumindest teilweise beaufschlagt. Durch diese Kraft wird erreicht, dass sich mittels des Formschlusselements 36 die formschlüssige Verbindung zwischen diesem, dem Energieabsorptionselement 10 und dem Längsträger 12 ausbildet.
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Zur Herstellung der formschlüssigen Verbindung ist es dabei denkbar, dass das Formschlusselement 36 eine selbst schneidende Spitze aufweist, welche sich infolge der Verbindungskraft der Verbindungseinrichtung 16 in die entsprechenden Bauteile eingräbt. Sollte die Verbindungskraft zu gering sein, kann insbesondere innerhalb des äußeren Bauteils – im vorliegenden Fall des Längsträgers 12 – bereits ein Loch vorbereitet sein, welches in seiner Größe vorzugsweise zumindest etwas kleiner als der Durchmesser des Formschlusselements 36 ist.
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Die Länge der Trägerplatte 26, die in Erstreckungsrichtung der Befestigungsanordnung verläuft, ist so gewählt, dass zwischen den Schrauben 28 der Verbindungselemente 22, 24 hinreichend Platz für das Formschlusselement 36 vorhanden ist. Die Breite der Trägerplatte 26 ist derart gewählt, dass mindestens die Breite der Köpfe der Schrauben 28 erreicht ist. Somit ist sicher gestellt, dass die Köpfe der Schrauben 28 plan auf der Trägerplatte 26 aufliegen.
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Mittels der Trägerplatte 26 ist es zudem möglich, dass mindestens zwei der Verbindungselemente 22, 24 und außerdem das Formschlusselement 36 als Baueinheit vormontiert und während der Montage gleichzeitig zugeführt werden können.
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In 4 ist in einer ausschnittsweisen Seitenansicht – analog zu 1 – die Befestigungsanordnung eines Energieabsorptionselements 10 an einem Längsträger 12 gemäß einer zweiten Ausführungsform dargestellt. Diese zweite Ausführungsform unterscheidet sind von der ersten Ausführungsform in einer andersartigen Gestaltung der Trägerplatte 28 und des Formschlusselements 36.
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Die 5 und 6 zeigen dabei eine leicht vergrößerte Schnittansicht durch die Befestigungsanordnung des Energieabsorptionselements 10 an dem Längsträger 12 entlang einer durch die Linie V-V in 4 repräsentierten Schnittebene bzw. eine vergrößerte Seitenansicht auf die Trägerplatte 26 gemäß der zweiten Ausführungsform.
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Der besseren Übersichtlichkeit halber und zur Vermeidung von Wiederholungen sind die Bezugszeichen in beiden Ausführungsformen gleich, und es werden in Bezug auf die zweite Ausführungsform lediglich die Unterschiede zur ersten Ausführungsform beschrieben.
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Der wesentliche Unterschied zur ersten Ausführungsform besteht vorliegend darin, dass zwischen den beiden Verbindungselementen 22, 24 bzw. den Köpfen der Schrauben 28 ein Formschlusselement 38 in Form eines Schraubkegelstiftes, welcher – im Unterschied zum Formschlusselement 36 in Form des Dorns – relativ zur Trägerplatte 26 verstellbar ist. Diese Verstellung wird erreicht, indem an der Trägerplatte 26 eine Schraubaufnahme 40 vorgesehen ist, mittels welcher das Formschlusselement 38 in Form des Schraubkegelstiftes durch Verdrehen relativ zur Trägerplatte 26 verstellbar ist. zum Verstellen weist das Formschlusselement 38 in Form des Schraubkegelstiftes einen Sechskantkopf 42 auf.
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Der wesentliche Unterschied besteht dabei darin, dass vorliegend das Formschlusselement 38 nicht nur durch die Verbindungskraft der Verbindungseinrichtung 16 bzw. insbesondere der Verbindungselemente 22, 24 in die entsprechenden Bauteile eingetrieben werden kann, sondern dass durch die Schraubverbindung zwischen der Trägerplatte 26 und dem Formschlusselement 38 eine weitere, von der Verbindungskraft der Verbindungseinrichtung 16 bzw. insbesondere der Verbindungselemente 22, 24 unabhängige Kraft erzeugt werden kann. Außerdem kann vorliegend das Formschlusselement 38 gelöst und abgenommen werden, ohne dass die Trägerplatte 26 gelöst oder entfernt werden muss.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008029634 A1 [0002]
- DE 102006019653 A1 [0003]
