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Die Erfindung betrifft ein Befestigungselement zur Befestigung eines Scheinwerfers an einem Längsträger in einem Vorderwagen eines Kraftfahrzeuges sowie eine Anordnung eines solchen Befestigungselements in einem Vorderwagen eines Kraftfahrzeuges.
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Aus
DE 199 46 995 A1 sind ein Kraftfahrzeug, eine Fronteinheit und ein Montageverfahren für dieses Fahrzeug bekannt. In Verbindung mit diesem Kraftfahrzeug wird auf als optische Einheiten bezeichnete Scheinwerfer und deren Befestigung insoweit verwiesen, als Vorpositionierungsvorrichtungen und Vorrichtungen zur endgültigen Befestigung beschrieben sind. Die Befestigung eines Scheinwerfers an einem Längsträger ist in dieser Druckschrift nicht beschrieben.
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Aus
DE 10 2010 051 366 A1 ist eine Tragstruktur für einen Karosserievorderbau eines Kraftfahrzeuges bekannt, welche einen eine Aufnahme zur Befestigung eines Haubenschlosses aufweisenden Schlossquerträger und mit dem Schlossquerträger verbundene Stützstreben zur Abstützung des Schlossquerträgers umfasst, wobei beidseits der Aufnahme jeweils ein Montagehalter angebracht ist, der über eine Mehrzahl Montageeinrichtungen zur Montage von Funktionsteilen verfügt. In Verbindung mit der Tragstruktur wird auch auf Montagehalter verwiesen, welche eine gemeinsame Befestigung des Kühlmoduls und eine einzelne Befestigung von Haubenpuffer und Scheinwerfer ermöglichen. Dieser Montagehalter ist im Querschnitt u-förmig gestaltet und wird rückseitig dem Schlossträger verbunden. Die Befestigung eines Scheinwerfers an einem Längsträger ist in dieser Druckschrift nicht beschrieben.
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In
DE 10 2006 008 240 A1 ist ein als Befestigungsvorrichtung bezeichnetes Befestigungselement für einen Scheinwerfer an einem Fahrzeug beschrieben, bei welchem Halterungsteile zur Befestigung am Fahrzeugaufbau vorgesehen sind. Damit soll eine werkzeuglose Demontage und wiederholte Montage des Scheinwerfers möglich sein. Ein erstes Halterungsteil dieser Befestigungsvorrichtung dient zur Befestigung des Scheinwerfers an dem oberen Längsträger des Fahrzeuges und soll einen Toleranzausgleich in Fahrzeuglängsrichtung (X-Richtung) ermöglichen. Das erste Halterungsteil ist weist dazu eine vertikale Anlagewand und eine horizontale Anlagewand auf, die an entsprechende Wände des Längsträgers so angepasst sind, dass das Halterungsteil in den oberen Längsträger eingeschoben und mittels eines in dem Längsträger vorgesehenen Schlitzes in Fahrzeuglängsrichtung positionierbar ist. Die Befestigung des Halterungsteils an dem oberen Längsträger erfolgt über eine Befestigungsschraube, die den Schlitz durchdringt.
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In modernen Elektrofahrzeugen gibt es einige Zielkonflikte im Bereich des Vorderwagens. Aufgrund von Fußgängerschutzanforderungen und weiteren Funktionsanforderungen können mit den aus dem Stand der Technik bekannten Befestigungselementen diese Anforderungen nicht erfüllt werden. Insbesondere ist kein Befestigungselement bekannt, mit welchem eine funktionsgerechte Befestigung eines Scheinwerfers an einem Längsträger realisierbar ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein funktionsoptimiertes Befestigungselement sowie eine Anordnung zur Befestigung eines Scheinwerfers an einem Längsträger zur Verfügung zu stellen.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung sind in Verbindung mit den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Ein erfindungsgemäßes Befestigungselement zur Befestigung eines Scheinwerfers an einem Längsträger in einem Vorderwagen eines Kraftfahrzeuges umfasst einen sich in einer Längsrichtung erstreckenden Verbindungsabschnitt und einen sich in einer Richtung quer zu dem Verbindungsabschnitt erstreckenden Stützarm, wobei sich der Verbindungabschnitt von einem hinteren Bereich mit einer ersten Anlagefläche zur Anlage an einer ersten Fläche des Längsträgers bis zu einem vorderen Bereich mit einem Anbindungsabschnitt zur Befestigung des Scheinwerfers erstreckt und wobei an dem Stützarm eine zweite Anlagefläche zur Anlage mit einer zweiten, von der ersten Fläche abweichend orientierten Fläche des Längsträgers ausgebildet ist. Mit einem derartigen Befestigungselement kann eine bauraumoptimierte und funktionsgerechte Befestigung eines Scheinwerfers an einem Längsträger realisiert werden. Hinsichtlich der funktionsgerechten Befestigung wird diesbezüglich insbesondere auf den Verbindungsabschnitt und den sich quer zu dem Verbindungsabschnitt erstreckenden Stützarm verwiesen, welche eine momentensteife Anbindung an einem karosseriefesten Element, insbesondere einem Längsträger, ermöglichen.
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In einer praktischen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Befestigungselements ist an dem Verbindungsabschnitt, insbesondere oberseitig, eine Vertiefung zur Aufnahme eines Pufferelements oder ein Pufferelement ausgebildet. Als eine derartige Vertiefung werden sowohl geschlossene Vertiefungen (Sacklöcher) als auch Durchgangsöffnungen verstanden. Die Ausbildung von Durchgangsöffnungen ist insoweit bevorzugt, als ein Pufferelement in diesem Fall derart gestaltet sein kann, dass es im Versagensfall der Anbindung des Pufferelements an dem Befestigungselement durch die Durchgangsöffnung hindurchtauchen kann, ohne dass es zu einem Blockieren oder erhöhten Widerstand kommt. Dies kann insbesondere in Bezug auf den Fußgängerschutz von hoher Bedeutung sein.
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In einer weiteren praktischen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Befestigungselements ist zwischen der Vertiefung zur Aufnahme des Pufferelements und dem Anbindungsabschnitt zur Befestigung des Scheinwerfers oder zwischen dem Pufferelement und dem Anbindungsabschnitt zur Befestigung des Scheinwerfers mindestens eine Sollbruchstelle ausgebildet. Eine derartige Sollbruchstelle ist insbesondere so angeordnet, dass bei einer zu großen Krafteinwirkung auf den Scheinwerfer mit dem Anbindungsabschnitt zur Befestigung des Scheinwerfers und/oder auf das Verbindungselement in einem Bereich, der in Fahrzeuglängsrichtung betrachtet hinter der Sollbruchstelle liegt, der Anbindungsabschnitt zur Befestigung des Scheinwerfers von dem übrigen Befestigungselement separiert wird und somit vor einer weitergehenden Beschädigung geschützt wird.
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Sowohl aus Gewichtsgründen als auch zur Verringerung der Steifigkeit eines erfindungsgemäßen Befestigungselements, zumindest in einer oder mehreren Richtungen, ist es vorteilhaft, wenn der Verbindungsabschnitt und/oder der Stützarm zumindest teilweise als Hohlstruktur mit mindestens einer Vertiefung ausgebildet sind. So können beispielsweise im Bereich der Seitenwände des Verbindungsabschnitts eine oder mehrere Vertiefungen, insbesondere auf sich gegenüberliegenden Seiten einer Seitenwand des Verbindungsabschnitts ausgebildet sein. Darüber hinaus können oberseitig oder in einer Seitenwand des Stützarmes ein oder mehrere Vertiefungen ausgebildet sein. Der Vollständigkeit halber wird darauf verwiesen, dass die eine oder mehreren Vertiefungen optional auch verrippt sein können, um die Biegesteifigkeit in einer oder mehreren Belastungsrichtungen zu erhöhen. Beispielsweise können in einer Vertiefung kreuzförmig angeordnete Rippen derart angeordnet sein, dass sich diese ungefähr in der Mitte der Vertiefung schneiden. In der Mitte kann optional auch eine kreisförmige Struktur ausgebildet sein, um die Belastung der Rippen im Kreuzungspunkt zu reduzieren.
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In einer weiteren praktischen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Befestigungselements sind in einem Bereich des Verbindungsabschnitts gegenüberliegende Vertiefungen in einer Seitenwand derart vorgesehen, dass eine Mittenwand als Trennebene der Vertiefungen in dem entsprechenden Bereich in dem Verbindungsabschnitt verbleibt. Damit kann insbesondere die Biegeelastizität erhöht und die Biegesteifigkeit im Bereich einer Oberseite des Verbindungsabschnitts verringert werden, um das Bauteilverhalten in Bezug auf den Fußgängerschutz zu verbessern.
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Die Anbindung eines Stützarms kann, insbesondere in Bezug auf eine Momentenbelastung, dadurch verbessert werden, dass an dem freien Ende des Stützarms eine in Hochrichtung orientierte Materiallasche als Stützfläche ausgebildet ist. Diesbezüglich wird insbesondere auf eine dünnwandige Rippe verwiesen, welche im unteren Bereich des Stützarms ausgebildet ist und plattenartig in Hochrichtung gegenüber dem übrigen Stützarm hervorragt.
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Ein erfindungsgemäßes Befestigungselement kann besonders einfach und kostengünstig, insbesondere in Massenfertigung, hergestellt werden, wenn der Verbindungsabschnitt und der Stützarm einstückig aus Kunststoff hergestellt sind. Vorzugsweise sind alle Elemente des Befestigungselements einstückig aus Kunststoff hergestellt und erfordern daher nach der Herstellung keine weitere Montagearbeit. Auch das Handling eines solchen Befestigungselements ist sehr einfach, da nur das Element vorgehalten und montiert werden muss.
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Die Erfindung betrifft auch eine Anordnung eines Befestigungselements, insbesondere eines wie vorstehend beschriebenen Befestigungselements, in einem Vorderwagen eines Kraftfahrzeuges, gemäß welcher der Verbindungsabschnitt mit der ersten Anlagefläche mit einer Horizontalfläche des Längsträgers zur Anlage gebracht ist und der Stützarm mit der zweiten Anlagefläche mit einer Vertikalfläche des Längsträgers zur Anlage gebracht ist. Dabei ist der Anbindungsabschnitt zur Befestigung des Scheinwerfers ferner fest mit dem Scheinwerfer verbunden. Auf die vorstehend bereits in Verbindung mit dem Befestigungselement erläuterten Vorteile wird hiermit noch einmal verwiesen. Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass diese Anordnung eine hohe Momentensteifigkeit bietet und gleichzeitig bei entsprechend geeigneter Auslegung des Befestigungselements weitere Funktionen optional an dem Befestigungselement realisiert sein können. Dies gilt insbesondere für eine in Fahrzeughochrichtung weiche Auslegung in einem Bereich, der für den Fußgängerschutz (Kopfaufprall) relevant ist.
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In einer praktischen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung ist an dem Verbindungsabschnitt, insbesondere oberseitig, eine Vertiefung zur Aufnahme eines Pufferelements ausgebildet, und in dieser Aufnahme ist als separates Element ein Pufferelement eingesetzt. Ein derartiges Pufferelement kann insbesondere eingepresst, verclipst und/oder verschraubt sein. Es kann auch auf andere geeignete Weise in der Vertiefung befestigt sein. Wie bereits erwähnt, handelt es sich bei der Vertiefung vorzugsweise um eine Durchgangsöffnung, wobei das Pufferelement weiter bevorzugt derart ausgestaltet ist, dass es bei Überschreitung einer vorgegebenen Grenzlast an einer oder mehreren Sollbruchstellen ausbricht und frei in die Durchgangsöffnung eintauchen kann. Dadurch werden die auf einen Fußgänger bei einem Fußgängeraufprall wirkenden Kräfte deutlich reduziert.
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Weiter bevorzugt ist es, wenn in Fahrzeuglängsrichtung hinter dem Scheinwerfer ein als Eintauchraum dienender Freiraum vorgesehen ist. Ein derartiger Freiraum kann aufgrund der kompakten und einfachen Gestaltung eines erfindungsgemäßen Befestigungselements leicht realisiert werden. Dadurch verbessert sich auch die Versicherungseinstufung eines Kraftfahrzeuges mit einer erfindungsgemäßen Anordnung.
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Weitere praktische Ausführungsformen der Erfindung sind nachfolgend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
- 1 einen Ausschnitt eines Vorderwagens eines Kraftfahrzeuges in einer perspektivischen Ansicht von schräg vorne,
- 2 eine vergrößerte Darstellung des in 1 mit II gekennzeichneten Bereichs mit einer erfindungsgemäßen Anordnung in einer Seitenansicht mit Blick von der Mitte des Kraftfahrzeuges nach außen,
- 3 eine vergrößerte Darstellung der erfindungsgemäßen Anordnung aus 2 in einer Ansicht von oben,
- 4 die erfindungsgemäße Anordnung aus den 2 und 3 in einer Längsschnittdarstellung gemäß der Schnittlinie IV-IV in 3,
- 5 ein erfindungsgemäßes Befestigungselement in einer ersten perspektivischen Seitenansicht von fahrzeuginnen und von schräg oben,
- 6 das Befestigungselement aus 5 mit eingesetztem Pufferelement in einer Ansicht von unten gemäß dem Pfeil VI in 5 und
- 7 das Befestigungselement aus den 5 und 6 mit eingesetztem Pufferelement in einer perspektivischen Seitenansicht von fahrzeugaußen und von schräg oben.
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1 zeigt einen Vorderwagen 10 eines Kraftfahrzeuges mit einem Stoßfängerquerträger 12 und sich dahinter anschließenden Längsträgern 14a, 14b. Zwischen den Längsträgern 14a, 14b ist ein Kühlermodul 16 angeordnet, das von einem Montageträger 18 gehalten ist.
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Wie in 1 erkennbar ist, schließt sich vor einem Kotflügel 20 ein Scheinwerfer 22 an. Der Bereich des Scheinwerfers 22 und der sich dahinter anschließende, in 1 von dem Scheinwerfer 22 weitestgehend verdeckte Bereich ist mit II gekennzeichnet. Dieser Bereich II ist in 2 in einer Ansicht gemäß dem Pfeil P in 1 mit Blickrichtung von der Karosseriemitte nach außen dargestellt.
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In 2 ist gut erkennbar, dass ein erfindungsgemäßes Befestigungselement 24 vorderseitig an einer Lasche 26 des Scheinwerfers 22 befestigt ist. Rückseitig ist das Befestigungselement 24 an einem oberen Längsträger 28 befestigt. Der obere Längsträger 28 weist ein geschlossenes Hohlprofil auf. Dieses Hohlprofil ist in der gezeigten Ausführungsform durch Verschweißen eines L-Profils mit einem U-Profil gebildet. Der in 2 erkennbare Längsträger 28 erstreckt sich in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) nach hinten bis zu einer nicht dargestellten A-Säule.
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Das Befestigungselement 24 umfasst einen sich in einer Längsrichtung, welche in der gezeigten Ausführungsform in Fahrzeuglängsrichtung orientiert ist, erstreckenden Verbindungsabschnitt 30 und einen sich in einer Richtung quer zu dem Verbindungsabschnitt 30 erstreckenden Stützarm 32. Der Stützarm 32 erstreckt sich in der gezeigten Ausführungsform im Wesentlichen in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) nach unten.
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Der Verbindungsabschnitt 30 erstreckt sich von einem hinteren Bereich mit einer ersten Anlagefläche 34 zur Anlage an einer ersten Fläche 36 des Längsträgers 28. Die erste Anlagefläche 34 und die erste Fläche 36 sind in der gezeigten Ausführungsform horizontal ausgerichtet.
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Der Verbindungsabschnitt 30 weist in einem vorderen Bereich einen Anbindungsabschnitt 38 zur Befestigung des Scheinwerfers 22 auf. An dem Stützarm 32 ist eine zweite Anlagefläche 40 zur Anlage mit einer zweiten, von der ersten Fläche 36 abweichend orientierten Fläche 42 des Längsträgers 28 ausgebildet. Die zweite Fläche 42 und die zweite Anlagefläche 40 sind ebenfalls horizontal ausgerichtet. Bei der zweiten Fläche 42 handelt es sich um die untere Horizontalfläche des Längsträgers 28.
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In 2 ist ferner gut zu erkennen, dass an dem freien Ende des Stützarms 32, welches in der gezeigten Ausführungsform das untere Ende des Stützarms 32 bildet, eine Materiallasche 44 ausgebildet ist. Diese Materiallasche 44 dient als Stützfläche 46, um sich vorderseitig an der Stirnseite 48 des oberen Längsträgers 28 abzustützen. Dadurch weist die erfindungsgemäße Anordnung eine hohe Biegesteifigkeit und Momentenbelastbarkeit auf.
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An dem Verbindungsabschnitt 30 ist oberseitig eine Vertiefung 50 zur Aufnahme eines Pufferelements 52 vorgesehen.
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Zwischen der Vertiefung 50 und dem Anbindungsabschnitt 38 zur Befestigung des Scheinwerfers 22 ist eine Sollbruchstelle 54 in Form einer Perforation 56 vorgesehen.
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In 2 ist ferner gut zu erkennen, dass der Verbindungsabschnitt 30 im hinteren Bereich als Hohlstruktur mit einer Vertiefung 58 ausgebildet ist. Ferner ist der Verbindungsabschnitt 30 im Bereich der mittleren Seitenwände beidseitig mit einer Vertiefung 60a, 60b versehen.
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Wie in den 4 und 7 zu erkennen ist, ist auch der Stützarm 32 als Hohlstruktur ausgebildet und weist eine Vertiefung 62 auf.
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Die in den 5 bis 7 gezeigte Ausführungsform des Befestigungselements 24 ist im Vergleich zu der in den 2 bis 4 dargestellten Befestigungsstruktur konstruktiv geringfügig abweichend gestaltet. So sind in den Vertiefungen 58, 60a, 60b, 62 bei der in den 5 bis 7 gezeigten Ausführungsformen zusätzliche Rippen 64 vorgesehen, um die Steifigkeit der die Vertiefungen 58, 60a, 60b, 62 umgebenden Wände, insbesondere dünnwandiger Wände, zu erhöhen.
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In den 4, 5 und 7 ist eine in dem Stützarm 32 vorgesehene Öffnung 66 gut zu erkennen, die zur Befestigung des Stützarms 32 an dem oberen Längsträger 28 dient. Dies kann beispielsweise, wie in 2 gezeigt, mittels einer Blindnietmutter 68 erfolgen. In der in 2 gezeigten Anordnung ist der Stützarm 32 mit einem vertikalen Wandabschnitt des oberen Längsträgers 28 verschraubt. In einem hinteren Bereich des Verbindungsabschnitts 30 ist eine Öffnung 70 zur Verschraubung des Befestigungselements 24 mit dem oberen Längsträger 28 vorgesehen. Wie in 2 gezeigt, erfolgt die Verschraubung mit einem horizontal ausgebildeten Abschnitt des Längsträgers 28, hier mit dem oberen horizontalen Abschnitt des Längsträgers 28.
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Im vorderen Bereich des Verbindungsabschnitts 30 ist eine weitere Öffnung 72 vorgesehen, welche zur Verschraubung des Scheinwerfers 22 dient.
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Auch bei der in den 5 bis 7 gezeigten Ausführungsform des Befestigungselements 24 kann optional zwischen dem Anbindungsabschnitt 38 zur Befestigung des Scheinwerfers 22 und dem übrigen Verbindungsabschnitt 30 eine Sollbruchstelle 54 ausgebildet sein, was durch die gestrichelte Linie 74 angedeutet ist.
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Alternativ oder in Ergänzung kann das Pufferelement 52 derart in dem Befestigungselement 24 fixiert sein, dass dieses bei Überschreitung einer von oben nach unten in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) wirkenden Kraft nach unten durch das Befestigungselement 24 durchtauchen und damit Verformungsweg freigeben kann. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass im Bereich der in 4 dargestellten Punkte 74a, 74b Sollbruchstellen 54 vorgesehen sind.
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In 3 ist gut zu erkennen, dass aufgrund der Gestaltung des Befestigungselements 24, das sich im Vorderwagen 10 im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) erstreckt, für den Scheinwerfer 22 im Falle eines Versagens der Sollbruchstelle 54 ein Eintauchraum 76 geschaffen ist, über welchen sich der Scheinwerfer 22 in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten verschieben kann, ohne an ein anderes Element im Vorderwagen 10 anzustoßen. Dadurch ist die Gefahr einer Schädigung weiterer Elemente bei einem Frontalaufprall verringert, insbesondere wenn es nur zu Verschiebungen des Scheinwerfers 22 innerhalb des Eintauchraumes 76 kommt. In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, dass der Anbindungsabschnitt 38 zur Anbindung des Scheinwerfers 22 in Fahrzeugquerrichtung versetzt zu dem übrigen Verbindungsabschnitt 30 angeordnet ist, so dass im Falle eine Versagens der Sollbruchstelle 54 dieser Anbindungsabschnitt 38 gemeinsam mit dem Scheinwerfer 22 in dem Eintauchraum 76 an dem übrigen Verbindungsabschnitt 30 vorbei verschiebbar ist.
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Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Die Erfindung kann im Rahmen der Ansprüche und unter Berücksichtigung der Kenntnisse des zuständigen Fachmanns variiert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Vorderwagen
- 12
- Stoßfängerquerträger
- 14a,b
- Längsträger (des Stoßfängerquerträgers)
- 16
- Kühlermodul
- 18
- Montageträger
- 20
- Kotflügel
- 22
- Scheinwerfer
- 24
- Befestigungselement
- 26
- Lasche
- 28
- Längsträger
- 30
- Verbindungsabschnitt
- 32
- Stützarm
- 34
- erste Anlagefläche
- 36
- erste Fläche
- 38
- Anbindungsabschnitt
- 40
- zweite Anlagefläche
- 42
- zweite Fläche (Horizontalfläche)
- 44
- Materiallasche
- 46
- Stützfläche
- 48
- Stirnseite (des Längsträgers)
- 50
- Vertiefung
- 52
- Pufferelement
- 54
- Sollbruchstelle
- 56
- Perforation
- 58
- Vertiefung
- 60a, b
- Vertiefung
- 62
- Vertiefung (des Stützarms)
- 64
- Rippe
- 66
- Öffnung
- 68
- Blindnietmutter
- 70
- Öffnung (zur Verschraubung des Befestigungselements)
- 72
- Öffnung (zur Verschraubung des Scheinwerfers)
- 74/a,b
- gestrichelte Linie / Punkte
- 76
- Eintauchraum
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19946995 A1 [0002]
- DE 102010051366 A1 [0003]
- DE 102006008240 A1 [0004]
