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Die Erfindung betrifft eine Befestigungsanordnung eines Frontquerträgers an einem Energieabsorptionselement eines Längsträgers einer Kraftwagenkarosserie, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1, und eine Stoßfängeranordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
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Eine gattungsgemäße Befestigungsanordnung geht aus der
DE 10 2008 057 379 A1 hervor. Diese umfasst ein in einen Hohlraum des Frontquerträgers eingesetztes Einsatzteil einer Abschleppeinheit, welches über jeweilige Schraubverbindungen mittels Laschen am vorderen Ende des Energieabsorptionselements angebunden ist. Die Laschen des Energieabsorptionselements umgreifen dabei ober- beziehungsweise unterseitig den Frontquerträger und weisen entsprechende Schraublöcher auf, so dass jeweilige Schrauben, welche eine entsprechende Wand des Frontquerträgers durchsetzen, mit dem Einsatzteil verbunden werden können.
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Aus der nicht gattungsgemäßen
DE 198 47 984 A1 geht ein Lastkraftwagen mit einem zwei Längsträger umfassenden Leiterrahmen hervor, wobei die Längsträger durch einen ein Hohlprofil aufweisenden Frontquerträger miteinander verbunden sind, an dessen Unterseite Abschlepphaken angebracht sind. Die Befestigung des direkt an den Längsträgern angebrachten Frontquerträgers erfolgt durch winkelförmige Konsolen mittels Schraubverbindungen, wobei eine außen an der jeweiligen Konsole vorgesehene Verstärkungsplatte, welche mit Gewindebohrungen versehen ist, in welche Schrauben eingedreht werden, den Anbindungsbereich zur Übertragung der über die Abschlepphaken aufgebrachten Zugkräfte verstärkt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Befestigungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche einerseits insbesondere im Hinblick auf eine unfallbedingte Kraftbeaufschlagung besonders stabil ist und andererseits eine besonders günstige Anpassung an jeweilige Toleranzen bei der Montage des Frontquerträgers ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Befestigungsanordnung und eine Stoßfängeranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die erfindungsgemäße Befestigungsanordnung zeichnet sich dadurch aus, dass der Frontquerträger und das Einsatzteil mit dem Energieabsorptionselement unter Vermittlung eines Stützelements verbunden sind, gegenüber welchem der Frontquerträger in Fahrzeugquerrichtung und/oder in Fahrzeughochrichtung einstellbar und an diesem befestigbar ist. Durch den Einsatz eines derartigen Stützelements wird demzufolge eine besonders günstige Abstützung und ein besonders stabiler Verbund einerseits zwischen dem Einsatzteil und damit auch mit dem Frontquerträger mit Stützelement und andererseits zwischen dem Stützelement und dem Energieabsorptionselement ermöglicht, so dass sich insbesondere bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung verbesserte Eigenschaften der Befestigungsanordnung ergeben. Außerdem ist es mittels des Stützelements auf einfache Weise möglich, den Frontquerträger in Fahrzeugquerrichtung und/oder in Fahrzeughochrichtung verstellbar abzustützen beziehungsweise an dem Stützelement zu befestigen.
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Durch die stabile, momentensteife Anbindung des Frontquerträgers an dem Energieabsorptionselement werden dabei nicht nur die unfallbedingten Eigenschaften verbessert, sondern auch die NVH-(Noise Vibration Harshness-)Eigenschaften, also Reduzierung der als Geräusch hörbaren oder als Vibration spürbaren Schwingungen. Des Weiteren ist eine einfache Einstellung teilaufgerüsteter Frontmodule in der Hauptlinie möglich, wobei sich ein reduzierter und minimierter Bedarf an Nacharbeit einstellt. Die Befestigungsanordnung ist dabei integrierbar und skalierbar für verschiedene Baureihen und Gewichtsklassen, wobei auch äußerst einfache Bauteile insbesondere zur Schaffung des Stützelements herangezogen werden, so beispielsweise entsprechende Strangpressprofile.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist das Stützelement eine Stützplatte oder dergleichen Stützteil auf, an welcher der Frontquerträger mit einer hinteren Längsseite abgestützt ist. Hierdurch ist eine großformatige und winkelsteife Abstützung des Frontquerträgers am dahinterliegenden Energieabsorptionselement möglich, welche auch bei erheblichen Kräften, beispielsweise infolge einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung, in ihrer Funktion erhalten bleibt.
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Zudem vorteilhaft ist es, wenn die Stützplatte oder dergleichen Stützteil - zumindest bereichsweise - an eine Krümmung des Frontquerträgers angepasst ist. Auch durch diese Gestaltung ergibt sich eine besonders günstige Abstützung des Frontquerträgers am dahinterliegenden Energieabsorptionselement unter Vermittlung des Stützelements.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind der Frontquerträger und das Einsatzteil mit dem Stützelement über jeweilige Verbindungselemente, insbesondere Schraubverbindungselemente, verbunden, welche sich zumindest im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) erstrecken. Da sich die Verbindungselemente somit vorzugsweise in einer Richtung erstrecken, in welcher unfallbedingte Aufprallkräfte bei einer Frontalkollision des Kraftwagens orientiert sind, ergibt sich somit eine besonders günstige Verbindung des Frontquerträgers mit dem dahinterliegenden Energ ieabsorptionselement.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Verbindungselemente, insbesondere die Schraubverbindungselemente, seitlich des Energieabsorptionselements verlaufen. Hierdurch ergibt sich eine gewünschte großformatige Festlegung des Frontquerträgers am Energieabsorptionselement.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Frontquerträger jeweils vergrößerte Durchgangsöffnungen für die Verbindungselemente, insbesondere die Schraubverbindungselemente, aufweist Die Verbindungselemente sind also mit Spiel in den Durchgangsöffnungen angeordnet. Hierdurch ist auf einfache Weise der gewünschte Toleranzausgleich des Frontquerträgers in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) und/oder in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) relativ zum Stützelement beziehungsweise zum zugehörigen Energieabsorptionselement möglich, wobei die Gestalt und Orientierung der Durchgangsöffnungen so gewählt ist, dass sich hierdurch der entsprechend maximale Bereich zum Toleranzausgleich begrenzen lässt.
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Bei einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel weist das Stützelement einen Einsteckbereich auf, welcher auf einen Hohlraum des Energieabsorptionselements abgestimmt ist. Somit kann das Stützelement besonders einfach am zugehörigen Energieabsorptionselement befestigt werden.
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In diesem Zusammenhang hat es sich als weiter vorteilhaft gezeigt, wenn das Stützelement - zumindest im Wesentlichen bestehend aus der Stützplatte beziehungsweise dem Stützteil einerseits und dem Einsteckbereich andererseits - im Wesentlichen T-förmig gestaltet ist. Eine derartige Form ist überdies besonders einfach als Strangpressprofil auszubilden.
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Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn in das Einsatzteil eine Abschlepphülse eingesetzt ist. Da die Befestigungsanordnung insgesamt besonders stabil ausgebildet ist, ist diese besonders günstig auch zum Abschleppen des Kraftwagens geeignet, ohne dass es hier zu einer statischen oder dynamischen Überbelastung der Befestigungsanordnung kommt.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
- 1 eine Perspektivansicht auf eine Befestigungsanordnung eines ausschnittsweise erkennbaren Frontquerträgers sowie ein Energieabsorptionselement eines Längsträgers einer Kraftwagenkarosserie, bei welcher der Frontquerträger und ein in dessen Hohlraum angeordnetes Einsatzteil einer Abschleppeinheit mit dem Energieabsorptionselement unter Vermittlung eines Stützelements verbunden sind, gegenüber welchem der Frontquerträger in Fahrzeugquerrichtung und Fahrzeughochrichtung einstellbar und an diesem befestigbar ist;
- 2 eine perspektivische Explosionsdarstellung der Befestigungsanordnung gemäß 1, wobei insbesondere die Abschleppeinheit, der Frontquerträger, das Energieabsorptionselement und das Stützelement zum Verbinden der beteiligten Bauteile erkennbar sind und in
- 3 eine ausschnittsweise Schnittansicht durch die Befestigungsanordnung gemäß den 1 und 2 entlang einer in Fahrzeuglängsrichtung beziehungsweise in Fahrzeugquerrichtung horizontal verlaufenden Schnittebene, wobei insbesondere die Anordnung des Frontquerträgers mit dem Einsatzteil unter Vermittlung des Stützelements an dem Energieabsorptionselement erkennbar ist.
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In 1 ist in perspektivischer Darstellung eine Befestigungsanordnung eines Frontquerträgers 10 an einem Energieabsorptionselement 12 eines dahinter liegenden Längsträgers einer Kraftwagenkarosserie mit Blickrichtung schräg von vorne dargestellt. Das üblicherweise auch als Crashbox bezeichnete Energieabsorptionselement 12 weist eine Mehrzahl von Befestigungsöffnungen 14 auf, über welche dieses mit dem vorderen Ende eines zugehörigen, in den Figuren nicht dargestellten Längsträgers verbunden ist.
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Auf der gegenüberliegenden Fahrzeugseite ist demzufolge ebenso ein Energieabsorptionselement 12 am seitlich zugehörigen Längsträger befestigt beziehungsweise über die beschriebene Befestigungsanordnung mit dem Frontquerträger 10 verbunden. Bei den Längsträgern handelt es sich dabei um Hauptlängsträger, so dass sich die gesamte Anordnung bestehend aus Frontquerträger 10 und Energieabsorptionselementen 12 vorliegend ebenfalls auf Höhe der Hauptlängsträgerebene erstreckt. Demzufolge fungiert vorliegend der Frontquerträger 10 als Stoßfängerquerträger, wobei im Sinne einer Modulteilung der Frontquerträger 10 insbesondere dem Frontmodul zugeordnet sein kann.
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2 zeigt die gesamte Befestigungsanordnung in einer perspektivischen Explosionsdarstellung. Erkennbar ist, dass zur Befestigungsanordnung ein Einsatzteil 16 gehört, welches beispielsweise als abgelängtes Strangpressprofil ausgebildet ist. Dieses Einsatzteil 16 weist außerdem eine Einsatzöffnung 18 zur Aufnahme einer Abschlepphülse 20 auf. Demzufolge bilden das Einsatzteil 16 und die Abschlepphülse 20 vorliegend eine durch einen gestrichelten Kreis 22 angedeutete Abschleppeinheit aus beziehungsweise sind zumindest Teil dieser Abschleppeinheit
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Wie in Zusammenschau mit 3, welche die Befestigungsanordnung gemäß den 1 und 2 in einer Schnittansicht entlang einer horizontal und in Fahrzeuglängsrichtung beziehungsweise in Fahrzeugquerrichtung verlaufenden Schnittebene zeigt, erkennbar ist, ist das Einsatzteil 16 vorliegend in einen Hohlraum 24 des Frontquerträgers 10 eingesetzt und an entsprechender Stelle positioniert. Im Bereich der Abschlepphülse 20 sind dabei vorder- und rückseitig jeweilige Durchgangsöffnungen 26 eingebracht, so dass die Abschlepphülse 20 sowohl nach vorne wie auch nach hinten hin den Frontquerträger 10 durchragt.
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Zur Befestigungsanordnung gehört außerdem ein Stützelement 28, welches ebenfalls als abgelängtes Strangpressprofil ausgebildet sein kann. Dieses Stützelement 28 umfasst ein Stützteil in Form einer Stützplatte 30, an welcher der Frontquerträger 10 mit seiner dem Energieabsorptionselement 14 zugewandten, hinteren Längsseite 32 abgestützt ist. Die Stützplatte 30 ist so auf die Krümmung des Frontquerträgers 10 abgestimmt, dass im montierten Zustand kein vollflächiger Anlagekontakt zwischen Stützplatte 30 und Frontquerträger 10 besteht, sondern lediglich ein lokaler Anlagekontakt. Bei dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel liegt die Stützplatte 30 lediglich an randseitigen Stützstellen 34 am Frontquerträger 10 an, wie dies insbesondere aus 3 erkennbar ist. In dem Bereich zwischen den Stützstellen 34, in dem auch die Abschlepphülse 20 vorgesehen ist, besteht ein Freiraum zwischen Stützplatte 30 und Frontquerträger 10. Gegebenenfalls wäre es auch denkbar, dass die Stützplatte 30 über ihre komplette, sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckende Breite mit dem Frontquerträger 10 in Anlage ist.
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Außerdem umfasst das Stützelement 28 auch einen Einsteckbereich 36, der in seiner Breite und Höhe auf eine zentrale Kammer 38 oder dergleichen Hohlraum des Energieabsorptionselements 12 abgestimmt ist, so dass - wie dies in 3 erkennbar ist - das Stützelement 28 stirnseitig in das Energieabsorptionselement 12 mit vorzugsweise nur geringem Spiel einsteckbar und mittels zweier Verbindungselemente, im vorliegenden Fall Schraubverbindungselemente 40, mit dem vorderen Ende des Energieabsorptionselements 12 verschraubt werden kann. Diese Schraubverbindungselemente 40 erstrecken sich horizontal in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) und damit quer zur Hauptlastrichtung bei einer Kollision des Fahrzeugs mit einem Hindernis. Insgesamt ist aus 3 zudem erkennbar, dass das Stützelement 28 - mit Blickrichtung in Fahrzeughochrichtung- im Wesentlichen etwa T-förmig ausgebildet ist, wobei die Stützplatte 30 und der Einsteckbereich 36 entweder einteilig ausgebildet sein können, beispielsweise durch deren Ausgestaltung als einstückiges Strangpressprofil, oder mehrteilig. Die T-Form des Stützelements 28 ergibt sich hier dadurch, dass die Stützplatte 30 eine größere Breite aufweist als der Einsteckbereich 36 des Stützelements 28.
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Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Einsteckbereich 36 des Stützelements 28 mehrkammerig, hier zweikammerig ausgebildet, was mittels einer sich im Wesentlichen parallel zu den länglichen Schraubverbindungselementen 40 verlaufenden Stützwand realisiert ist. Diese Stützwand verhindert zudem, dass beim Befestigen des Stützelements 28 am Energieabsorptionselement 12 die Schraubenkräfte nicht zu einer plastischen Deformation des Energieabsorptionselements 12 und des Einsteckbereichs 36 führen.
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Die Verbindung zwischen dem Frontquerträger 10 und dem in dessen Hohlraum 24 eingesetzten Einsatzteil 16 einerseits und dem Energieabsorptionselement 12 andererseits erfolgt vorliegend über das Stützelement 28, welches - wie dies insbesondere in 3 erkennbar ist - über jeweilige Verbindungselemente, bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sich im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung erstreckende Schraubverbindungselemente 42, mit dem Frontquerträger 10 und dem Einsatzteil 16 verbunden ist. In jedem der seitlich gegenüber dem Einsteckbereich 36 beziehungsweise dem Energieabsorptionselement 12 überstehenden Endbereiche 44 ist hierzu eine Durchgangsöffnung 48 für eine zugehörige Schraube 46 der Schraubverbindungselemente 42 eingebracht, wobei die jeweilige Schraube 46 eine korrespondierende Durchgangsöffnung 50 des Einsatzteils 16 durchsetzt sowie jeweilige Durchgangsöffnungen 52 beziehungsweise 54 in der Wand der hinteren Längsseite 32 beziehungsweise einer vorderen, einem potentiellen Kollisionspartner zugewandten Längsseite 56 des Frontquerträgers 10.
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Während die Durchgangsöffnungen 48, 50 in der Stützplatte 30 und dem Einsatzteil 16 zumindest im Wesentlichen an den Querschnitt der entsprechenden Schraube 46 angepasst sind, weisen die Durchgangsöffnungen 52, 54 an den jeweiligen Längsseiten 32, 56 des Frontquerträgers 10 einen größeren Querschnitt auf als die zugehörige Schraube 46. Zudem weisen auch die Durchgangsöffnungen 26 der Abschlepphülse 20 an der vorderen und hinteren Längsseite 32, 56 des Frontquerträgers 10 einen erheblich größeren Querschnitt auf als die Abschlepphülse 20. Hierdurch ist es insgesamt möglich, den Frontquerträger 10 in Fahrzeugquerrichtung und/oder in Fahrzeughochrichtung relativ zu dem Verbund aus Stützelement 28 und Einsatzteil 16 zu verschieben und somit Toleranzen auszugleichen, bevor jeweilige Schraubverbindungen, umfassend jeweils eine Schraubenmutter 58 und eine Schraubverbindungselement 40 beziehungsweise 42, angezogen werden. Somit ist es entlang der durch die Stützplatte 30 aufgespannten Ebene möglich, den Frontquerträger 10 in Fahrzeughochrichtung und/oder in Fahrzeugquerrichtung in den durch die Durchgangsöffnungen 52, 54 vorgegebenen Grenzen gegenüber wenigstens einem anderen Bauteil auszurichten, beispielsweise um ein gewünschtes Fugenbild zu erreichen. Gleichzeitig bilden das Einsatzteil 16 und das Stützelement 28 jedoch einen äußerst steifen Verbund, um ein ideales Unfallverhalten und - wenn das Einsatzteil 16 auch als Bauteil einer Abschleppeinheit 22 dienen soll - ein optimales beziehungsweise verzugsfreies Verhalten beim Abschleppen und Verladen des Kraftwagens, bei dem die Abschlepphülse 20 zum Einsatz kommt, zu gewährleisten.
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Aus 3 ist zudem erkennbar, dass die Abschlepphülse 20 eine Durchgangsöffnung 60 aufweist und zumindest abschnittsweise mit einem Innengewinde versehen ist, in das eine Schraube, ein Abschlepphaken oder dergleichen einschraubbar ist. Bei einem anderen, in den Figuren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das in der Stützplatte vorgesehene Loch 62 als Gewindeloch beziehungsweise -bohrung ausgebildet ist, in welche der Abschlepphaken eingeschraubt werden kann. Hierdurch kann der Verbund zwischen dem Einsatzteil 16 und dem Stützelement 28 nochmals verbessert werden.
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Das vorliegende Konzept dieser Befestigungsanordnung ermöglicht materialunabhängig einen Verbund, bei welchem verschiedenste Bauteile aus Stahl, Aluminium oder anderen Stoffen, beispielsweise auch Kunststoffe, zum Einsatz kommen können, so dass vorliegend ein äußerst steifer und stabiler Verbund zwischen dem Biegequerträger beziehungsweise Frontquerträger 10 und dem Energieabsorptionselement 12 geschaffen ist, obgleich ein Toleranzausgleich in Fahrzeughochrichtung und in Fahrzeugquerrichtung möglich ist. Dabei ist eine momentensteife Anbindung des Frontquerträgers 10 durch die doppelte Verschraubung in Fahrzeuglängsrichtung zwischen dem Frontquerträger 10, der Abschleppeinheit 22 und dem Stützelement 28 gegeben. Diese Verschraubung wird gleichzeitig zum Toleranzausgleich des Frontquerträgers 10 verwendet. Dabei ist klar, dass anstelle der hier dargestellten Verbindungselemente Fügverbindungen oder dergleichen zum Einsatz kommen könnten.
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Durch den geschaffenen Toleranzausgleich kann der Frontquerträger 10 in der Montage entsprechend nochmals angepasst werden, sodass auch eine Einstellung eines teilaufgerüsteten Frontmoduls in der Hauptlinie der Montage möglich ist. Dies reduziert und minimiert entsprechende Nacharbeiten in der Montage. Dabei ist die vorliegende Befestigungsanordnung weiter integrierbar und skalierbar für verschiedene Baureihen mit unterschiedlichen Gewichtsklassen. Außerdem ist die gesamte Befestigungsanordnung äußerst leicht und kostengünstig herstellbar, insbesondere, wenn für die jeweiligen Bauteile Strangpressprofile eingesetzt werden.
