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Die Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung für zwei Bauteile gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Aus der
US 5,338,080 ist eine Rahmenstruktur für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei der ein Hohlprofil zur Befestigung mittig an seinen zwei Stirnflächen einerseits an einen Verbindungsträger und andererseits an eine Hülse mittels Klebung befestigt ist. Hierbei ist das Hohlprofil an einer ersten Verbindungsstelle mit dem Verbindungsträger und an einer zweiten Verbindungsstelle mit der Hülse verbunden.
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Die
EP 1 927 533 A1 offenbart eine Verbindungsanordnung für zwei Bauteile mit einem ein Hohlprofil umfassendes Befestigungsbauteil, welches an einer ersten Verbindungsstelle mit einem ersten Bauteil und an einer zweiten Verbindungsstelle mit einem zweiten Bauteil verbunden ist. Das Befestigungsbauteil weist einen mit dem Hohlprofil verbundenen seitlichen Flansch auf, an welchem die erste Verbindungsstelle mit dem ersten Bauteil angeordnet ist. Die zweite Verbindungsstelle mit dem zweiten Bauteil ist an einer dem Flansch gegenüberliegenden Wand des Hohlprofils angeordnet.
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Die
DE 10 2004 049 034 A1 offenbart eine Verbindungsanordnung für zwei Bauteile mit einem ein Hohlprofil umfassendes Befestigungsbauteil, welches an einer ersten Verbindungsstelle mit einem ersten Bauteil und an einer zweiten Verbindungsstelle mit einem zweiten Bauteil verbunden ist. Das Befestigungsbauteil weist einen mit dem Hohlprofil verbundenen seitlichen Flansch auf, welcher als Verlängerung einer ersten Wand des Hohlprofils ausgeführt ist, und an welchem die erste Verbindungsstelle mit dem ersten Bauteil angeordnet ist. Die zweite Verbindungsstelle mit dem zweiten Bauteil ist an einer dem Flansch gegenüberliegenden Wand des Hohlprofils angeordnet.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verbindungsanordnung für zwei Bauteile zu schaffen, die bei einer Krafteinleitung in Bauteilrichtung ein weicheres Deformationsverhalten und quer zur Bauteilrichtung ein steiferes Deformationsverhalten aufweist, um so das Crashverhalten gezielt gestalten zu können.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch Bereitstellung einer Verbindungsanordnung für zwei Bauteile mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen eine Verbindungsanordnung für zwei Bauteile zur Verfügung, welche ein Befestigungsbauteil mit einem Hohlprofil umfasst. Das Befestigungsbauteil ist an einer ersten Verbindungsstelle mit einem ersten Bauteil und an einer zweiten Verbindungsstelle mit einem zweiten Bauteil verbunden. Das Befestigungsbauteil weist einen mit dem Hohlprofil verbundenen seitlichen Flansch auf, an welchem die erste Verbindungsstelle mit dem ersten Bauteil angeordnet ist, wobei die zweite Verbindungsstelle mit dem zweiten Bauteil an einer dem Flansch gegenüberliegenden Stützwand des Hohlprofils angeordnet ist. Durch die Befestigung kann ein unterschiedliches Deformationsverhalten erreicht werden, so dass bei einer Krafteinleitung in Bauteilrichtung ein weicheres Deformationsverhalten und quer zur Bauteilrichtung ein steiferes Deformationsverhalten vorliegt. Damit ist es möglich, das Crashverhalten entsprechend unterschiedlichen Anforderungen zu modellieren.
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Der seitliche Flansch ist als Verlängerung einer ersten Stützwand des Hohlprofils ausgeführt, welche das erste Bauteil erfindungsgemäß gegen eine erste Kraft abstützt, welche im Wesentlichen senkrecht zur ersten Stützwand in eine erste Raumrichtung wirksam ist. Das bedeutet, dass die erste Kraft vom zweiten Bauteil über das Befestigungsbauteil auf das erste Bauteil wirkt. Die Anformung des Flansches an die erste Stützwand des Hohlprofils ermöglicht in vorteilhafter Weise eine einfache Herstellung des Befestigungsbauteils. Zudem wird durch die Verlängerung der ersten Stützwand die Auflagefläche bzw. die Abstützfläche des zweiten Bauteils am Befestigungsbauteil bei Auftreten der senkrechten Kraft vergrößert. Des Weiteren stützt die der ersten Stützwand gegenüberliegende und parallel verlaufende zweite Stützwand des Hohlprofils das zweite Bauteil gegen die in die erste Raumrichtung wirksame erste Kraft ab.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung bildet das Befestigungsbauteil an der ersten Verbindungsstelle eine Drehachse aus, um welche sich das Hohlprofil mit der ersten Stützwand weg vom ersten Bauteil und mit der ersten Seitenwand hin zum Flansch dreht, wenn eine Belastung mit einer parallel zu Bauteilverbindungsebenen in eine zweite Raumrichtung wirksamen Kraft erfolgt, welche im Wesentlichen senkrecht zur ersten Kraft wirkt. Durch die erzwungene Drehbewegung wird die erste Stützwand des Hohlkörpers im Bereich des Übergangs zum seitlichen Flansch deformiert. Durch das deformierbare Befestigungsbauteil kann in vorteilhafter Weise ein Abreißen der Verbindungsstellen zwischen dem Befestigungsbauteil und den Bauteilen verhindert werden. Die Bauteile sind beispielsweise als Karosseriestrukturbauteile ausgeführt.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung ist die zweite Verbindungsstelle des zweiten Bauteils etwa in der Mitte der zweiten Stützwand des Hohlprofils vorgesehen.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung liegt eine gute Deformationswirkung bzw. Kraftaufnahme in das Bauteil vor, wenn das Hohlprofil einen quadratischen Querschnitt aufweist. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn ein seitlicher Abstand der ersten Verbindungsstelle am Flansch von der ersten Seitenwand des Hohlprofils etwa die Hälfte der Flanschlänge beträgt.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung wird eine gute Verbindung des Flansches und/oder des Hohlprofils mit den beiden Bauteilen erzielt, wenn die erste und/oder zweite Verbindungsstelle als Formschluss und/oder Kraftschluss und/oder Stoffschluss lösbar oder unlösbar ausgeführt sind.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.
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Dabei zeigen:
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1 in schematisch vereinfachter Darstellung einen Querschnitt eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung für zwei Bauteile, welche über ein Befestigungsbauteil mit einem Hohlprofil miteinander verbunden sind, wobei ein Fall einer Krafteinleitung quer zur Bauteilausrichtung exemplarisch aufgezeigt ist, und
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2 in schematisch vereinfachter Darstellung einen Querschnitt des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung für zwei Bauteile nach 1, wobei ein Fall einer Krafteinleitung in Bauteilausrichtung exemplarisch aufgezeigt ist und in gestrichelter Darstellung eine mögliche Deformation des Befestigungsbauteils zeigt.
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1 und 2 zeigen schematisch im Querschnitt eine erfindungsgemäße Verbindungsanordnung 1 für zwei Bauteile 3, 5, welche über ein Befestigungsbauteil 7 mit einem Hohlprofil 10 miteinander verbunden sind. Das Hohlprofil 10 ist eckig ausgeführt und weist vorzugsweise einen quadratischen Querschnitt mit einer ersten Stützwand 14, einer im Wesentlichen parallel zur ersten Stützwand 14 verlaufende zweite Stützwand 16 sowie zwei im Wesentlichen senkrecht zu den Stützwänden 14, 16 verlaufende Seitenwände 17, 19 auf. Eine erste Bauteilverbindungsebene mit einer ersten Verbindungsstelle 22 zwischen dem Befestigungsbauteil 7 und dem ersten Bauteil 3 ist mit E1 und eine zweite Bauteilverbindungsebene mit einer zweiten Verbindungsstelle 24 zwischen dem Befestigungsbauteil 7 und dem zweiten Bauteil 5 ist entsprechend mit E2 bezeichnet. Die beiden Bauteile 3, 5 und das Hohlprofil 10 des Befestigungsbauteils 7 erstrecken sich senkrecht zur Zeichnungsebene entlang einer ersten Raumrichtung z und stellen zum Beispiel Bauteile einer Fahrzeugkarosserie dar. Erfindungsgemäß weist das Befestigungsbauteil 7 einen mit dem Hohlprofil 10 verbundenen seitlichen Flansch 12 auf, an welchem die erste Verbindungsstelle 22 mit dem ersten Bauteil 3 angeordnet ist. Die zweite Verbindungsstelle 24 mit dem zweiten Bauteil 5 ist an einer dem Flansch 12 gegenüberliegenden Stützwand 16 des Hohlprofils 10 angeordnet.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der seitliche Flansch 12 als Verlängerung der ersten Stützwand 14 des Hohlprofils 10 ausgeführt. Dadurch wird in vorteilhafter Weise die Anlagefläche des ersten Bauteils 3 am Befestigungsbauteil 7 vergrößert. Über eine beliebige Verbindungstechnik ist der Flansch 12 an der ersten Verbindungsstelle 22 mit dem ersten Bauteil 3 verbunden.
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Gegenüberliegend ist das Hohlprofil 10 anliegend mit seiner zweiten Stützwand 16 am zweiten Bauteil 5 über die zweite Verbindungsstelle 24 verbunden. Die beiden Verbindungsstellen 22, 24 sind somit in den parallel verlaufenden Bauteilverbindungsebenen E1, E2 zueinander versetzt angeordnet.
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Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, kommt es bei einer im Wesentlichen senkrecht zu den Bauteilverbindungsebenen E1, E2 verlaufenden Einleitung einer ersten Kraft F1 an der zweiten Verbindungsstelle 24 in einer zweiten Raumrichtung y zu einer flächigen Abstützung der Kraft F1 über die beiden parallel verlaufenden Stützwände 14, 16 des Hohlprofils 10 vom zweiten Bauteil 5 zum ersten Bauteil 3. Hierbei stützt die erste Stützwand 14 das erste Bauteil 3 gegen die erste Kraft F1 ab, welche im Wesentlichen senkrecht zur ersten Stützwand 14 wirksam ist, und die der ersten Stützwand 14 gegenüberliegende und parallel verlaufende zweite Stützwand 16 des Hohlprofils 10 stützt das zweite Bauteil 5 gegen die erste Kraft F1 ab. Gegebenenfalls erfolgt dabei eine nicht dargestellte Verformung des Hohlprofils 10, insbesondere der Seitenwände 17, 19, im Wesentlichen in die zweite Raumrichtung y. Das Deformationsverhalten ist insgesamt als steif zu bezeichnen und ermöglicht so die Übertagung der ersten Kraft F1 von einem Bauteil zum anderen. Die Befestigung der beiden Bauteile 3, 5 ist somit bei einer Krafteinleitung quer zu den Bauteilverbindungsebenen E1, E2 im Wesentlichen nicht deformierbar. Zur Befestigung des Flansches 12 und des Hohlprofils 10 an den beiden Bauteilen 3, 5 an ihren Verbindungsstellen 22, 24 können alle Arten von Verbindungstechniken eingesetzt werden. Dies kann durch Formschluss und/oder Kraftschluss und/oder Stoffschluss lösbar oder unlösbar erfolgen, zum Beispiel mittels Schraubverbindungen, Nietverbindungen und/oder Klebeverbindungen.
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Wie aus 2 weiter ersichtlich ist, kommt es bei einer im Wesentlichen in Richtung der Bauteilverbindungsebenen E1, E2 verlaufenden Einleitung einer zweiten Kraft F2, welche zum Beispiel am zweiten Bauteil 5 angreift, zu einer starken Deformation des Befestigungsbauteils 7. Hierbei bildet das Befestigungsbauteil 7 an der ersten Verbindungsstelle 22 eine Drehachse D aus, um welche sich das Hohlprofil 10, wie gestrichelt dargestellt ist, dann mit der ersten Stützwand 14 weg vom ersten Bauteil 3 und mit der ersten Seitenwand 17 hin zum Flansch 12 entgegen dem Uhrzeigersinn dreht. Das bedeutet, dass die zweite Kraft F2 im Wesentlichen senkrecht zur ersten Kraft F1 in eine dritte Raumrichtung x wirkt. Das Deformationsverhalten des Hohlprofils 3 ist dabei insgesamt als weich zu bezeichnen.
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Es liegt somit ein Deformationshebel vor, der durch einen Teil des Flansches 12 am Hohlprofil 10 und die erste Stützwand 14 des Hohlprofils 10 gebildet wird. Es ergibt sich eine Länge des Deformationshebels, welche die Erstreckung B der ersten Stützwand 14 und den Abstand A der ersten Verbindungsstelle 22 von der ersten Seitenwand 17 umfasst. Der Deformationshebel ermöglicht die Kraftaufnahme am zweiten Bauteil 5 im Wesentlichen zu resorbieren, so dass das erste Bauteil 3 von der Krafteinleitung F2 am zweiten Bauteil 5 nur unwesentlich betroffen ist. Das Befestigungsbauteil 7 der beiden Bauteile 3, 5 ist somit bei einer Krafteinleitung F2 in Richtung der Bauteilverbindungsebenen E1 E2 gut deformierbar.
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Eine gute Deformationswirkung liegt vor, wenn die zweite Verbindungsstelle 24 des zweiten Bauteils 2 etwa in der Mitte der zweiten Stützwand 16 des Hohlprofils 10 vorgesehen ist. Als eine gute Lösung hat sich herausgestellt, wenn der seitliche Abstand A der ersten Verbindungsstelle 22 am Flansch 12 von der ersten Seitenwand 17 des Hohlprofils 10 etwa der Hälfte der Flanschlänge beträgt.
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Insgesamt ergibt sich durch die erfindungsgemäße Verbindungsanordnung 1 die Möglichkeit, dass das Befestigungsbauteil 10 bei einer senkrecht zu den Bauteilverbindungsebenen E1, E2 wirksamen ersten Kraft F1, diese von Bauteil 5 zu Bauteil 3 und umgekehrt weiterleiten kann. Bei einer in Richtung der Bauteilverbindungsebenen E1, E2 wirksamen zweiten Kraft F2, ist es möglich, dass das Befestigungsbauteil 7 durch Deformation Kraft aufnehmen kann. Somit ist es möglich, das Crashverhalten entsprechend unterschiedlichen Anforderungen zu modellieren.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verbindungsanordnung
- 3
- erstes Bauteil
- 5
- zweites Bauteil
- 7
- Befestigungsbauteil
- 10
- Hohlprofil
- 12
- Flansch
- 14, 16
- Hohlprofilstützwand
- 17, 19
- Hohlprofilseitenwand
- 22, 24
- Verbindungsstelle
- F1, F2
- wirksame Kraft
- E1, E2
- Bauteilverbindungsebene
- x, y, z
- Raumrichtung
- A
- Abstand
- B
- Erstreckung
- D
- Drehachse
