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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anbindungsvorrichtung zur Anbindung einer Stoßfängeranordnung oder eines Pralldämpfers an eine Fahrzeugstruktur, die ein erstes Anbindungselement, das mit der Stoßfängeranordnung oder dem Pralldämpfer verbindbar ist, und ein zweites Anbindungselement, das mit der Fahrzeugstruktur verbindbar ist, aufweist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Anbindungsvorrichtung sowie ein Fahrzeug aufweisend eine Fahrzeugstruktur und eine Stoßfängeranordnung oder einen Pralldämpfer, wobei die Stoßfängeranordnung über wenigstens zwei derartige Anbindungsvorrichtungen oder über wenigstens zwei Anbindungsvorrichtungen hergestellt mit einem derartigen Verfahren an die Fahrzeugstruktur angebunden ist Stoßfängeranordnungen oder Pralldämpfer werden bei Fahrzeugen im Vorderwagen oder Hinterwagen verbaut. Die Anbindung einer Stoßfängeranordnung oder eines Pralldämpfers an eine Fahrzeugstruktur, beispielsweise einem Trägerteil einer Fahrzeugkarosserie, eines Vorderwagens oder eines Hinterwagens erfolgt zumeist über eine Stoßfängerplatte, die auch als Aufprallplatte oder Prallplatte bezeichnet werden kann. Üblicherweise weist eine Stoßfängerplatte eine Platte, die mit der Stoßfängeranordnung oder dem Pralldämpfer verbunden ist, und ein Hohlprofil in Form eines Einschubprofils beziehungsweise eine Inlaykomponente, das in einen Hohlraum der Fahrzeugstruktur, insbesondere den Längsträger, eingeschoben ist, auf.
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DE 10 2020 127 736 A1 zeigt eine Stoßfängerplatte, die zur Befestigung eines Querträgers einer Stoßfängeranordnung an einem Längsträger eines Fahrzeugs dient. Die Stoßfängerplatte weist eine Flanschplatte zur Fixierung an dem Längsträger und ein Hülsenelement auf, das mit dem Querträger verbunden ist und gleichzeitig im Crashfall Energie durch Deformation aufnimmt. Die Flanschplatte und das Hülsenelement sind stoffschlüssig miteinander verbunden.
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Zum stoffschlüssigen Verbinden der Platte mit dem als Hohlprofil ausgebildeten Einschubprofil ist es bekannt, die Platte an das Hohlprofil zu schweißen oder zu lasern. Nachteilig hierbei ist, dass eine warme Fügetechnik mit Schweiß- oder Lasernähten viele Qualitätsherausforderungen, wie beispielsweise prozesssichere Einbrenntiefe, Spaltbildung, hohen Anlageninvest oder hohen Energieverbrauch, mit sich bringt. Zudem verursacht eine warme Fügetechnik mit Schweiß- oder Lasernähten aufgrund des sehr hohen Energieverbrauchs beim Schweißen oder Lasern hohe Fertigungskosten.
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Neben dem Schweißen oder Lasern der Platte an das Hohlprofil ist es auch bekannt, die Stoßfängeranordnung durch einen Tiefziehvorgang herzustellen. Aufgrund der gestiegenen Anforderungen an Crash- und andere Funktionen und den daraus resultierenden höheren Materialstärken und Festigkeiten ist die Herstellung einer Aufprallplatte durch Tiefziehen nicht umsetzbar.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anbindungsvorrichtung, ein Verfahren und ein Fahrzeug zu schaffen, die eine einfache, robuste und kostengünstige Anbindung einer Stoßfängeranordnung oder eines Pralldämpfers an eine Fahrzeugstruktur ermöglichen und gleichzeitig die hohen Crashanforderungen erfüllen.
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Zur Lösung der Aufgabe wird eine Anbindungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9 und ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 10 vorgeschlagen.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Anbindungsvorrichtung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Anbindungsvorrichtung zur Anbindung einer Stoßfängeranordnung oder eines Pralldämpfers an eine Fahrzeugstruktur vorgeschlagen. Die Anbindungsvorrichtung weist ein erstes Anbindungselement, das mit der Fahrzeugstruktur verbindbar ist, und ein zweites Anbindungselement, das mit der Stoßfängeranordnung oder einem Pralldämpfer verbindbar ist, auf, wobei die beiden Anbindungselemente form- und kraftschlüssig miteinander verbunden sind.
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Eine form- und kraftschlüssige Verbindung der beiden Anbindungselemente schafft eine einfache, robuste und kostengünstige Anbindung einer Stoßfängeranordnung oder eines Pralldämpfers, da die form- und kraftschlüssige Verbindung mittels einer mechanischen Umformung realisiert werden kann. Die mechanische Umformung kann in einer einfachen, robusten und kostengünstigen Vorrichtung, beispielsweise einer Presse und einer Aufnahme, durchgeführt werden. Aufgrund der zum Verbinden der beiden Anbindungselemente eingesetzten mechanischen Umformung können die beiden Anbindungselemente aus unterschiedlichen Materialien und/oder Materialstärken sein, so dass die Anbindungsvorrichtung die hohen Crashanforderungen erfüllt.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung dient die Anbindungsvorrichtung zur Anbindung einer Stoßfängeranordnung oder eines Pralldämpfers an ein karosserieseitiges Trägerteil einer Fahrzeugstruktur, wie beispielsweise einen Längsträger einer Fahrzeugkarosserie. Zur Anbindung des ersten Anbindungselementes an den Längsträger kann das erste Anbindungselement als ein Hohlprofil ausgebildet sein, das in einen Hohlraum des Längsträgers einschiebbar ist. Das zweite Anbindungselement kann mit dem Stoßdämpfer, insbesondere einem Querträger einer Stoßfängeranordnung, oder einem Pralldämpfer verbunden sein. Vorteilhaft weist der Querträger endseitig eine Flanschplatte auf, welche mit dem ersten Anbindungselement verbunden ist.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das erste Anbindungselement eine Verzahnungskontur auf, die in eine korrespondierende Gegenkontur des zweiten Anbindungselementes formschlüssig eingesetzt und umgeformt ist. Dadurch wird eine ausreichend feste Verbindung zwischen den beiden Anbindungselementen realisiert. Durch das Umformen eine kraftschlüssige Verbindung erzeugt.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Verzahnungskontur verquetscht und/oder geclincht. Das Verquetschen und/oder Clinchen schafft eine kraftschlüssige Verbindung. Zudem kann das Verquetschen und/oder Clinchen auf einer einfachen, robusten und kostengünstigen Vorrichtung, beispielsweise einer Presse und einer Aufnahme, durchgeführt werden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Verzahnungskontur als von dem ersten Anbindungselement abragende Zähne ausgebildet, und die Gegenkontur ist als in das zweite Anbindungselement eingebrachte Ausnehmungen ausgebildet. Vorteilhaft sind die Zähne des ersten Anbindungselements formschlüssig in die Ausnehmungen des zweiten Anbindungselements eingesetzt, wobei Abschnitte der Zähne, die in die Ausnehmungen eingesetzt sind, umgeformt sind. Vorteilhaft sind die Ausnehmungen als Durchgangsöffnungen ausgebildet, wobei die aus den Durchgangsöffnungen herausragenden Abschnitte der Zähne ungeformt, insbesondere verquetscht und/oder verclincht sind. Die Ausnehmungen können als in das zweite Anbindungselement eingebrachte rechteckförmige Durchlässe ausgebildet sein. Ferner können die Ausnehmungen als in das zweite Anbindungselement eingebrachte Nuten ausgebildet sein.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung erweitern sich die Ausnehmungen konisch. Im verbundenen Zustand erweitern sich die Ausnehmungen zu einer dem zweiten Anbindungselement abgewandten Seite hin konisch. Die konische Erweiterung ermöglicht, dass sich beim Umformen der Zähne, insbesondere beim Verquetschen und/oder Clinchen der Zähne, das Material der Zähne in Längs- und Querrichtung ausbreiten kann. Darüber hinaus dient die konische Erweiterung als Einführhilfe der Zähne in die Ausnehmungen.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das erste Anbindungselement zwischen sechs und zwölf Zähne, und das zweite Anbindungselement weist zwischen sechs und zwölf korrespondierende Ausnehmungen auf. Dadurch wird eine feste Verbindung zwischen den beiden Anbindungselementen geschaffen. Vorteilhaft ist die Anzahl und/oder die Größe der Zähne skalierbar.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das erste Anbindungselement als ein Hohlprofil ausgebildet, wobei die Verzahnungskontur endseitig von dem Hohlprofil abragt. Das Hohlprofil dient als Inlay zum Einsetzen in einen Hohlraum einer Fahrzeugstruktur, insbesondere einem Hohlraum eines Längsträgers der Fahrzeugkarosserie. Vorteilhaft wird das erste Anbindungselement samt seiner Verzahnungskontur aus einer Platine ausgestanzt und zu dem Hohlprofil umgeformt.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das zweite Anbindungselement als eine Platte mit einer zentralen Durchgangsöffnung ausgebildet, wobei in die Platte die Gegenkontur eingebracht ist. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Platte mit ihrer zentralen Durchgangsöffnung und der Gegenkontur aus einer Platine ausgestanzt. Vorteilhaft liegt eine Flanschplatte eines Querträgers der Stoßfängeranordnung an der Platte an.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das zweite Anbindungselement Befestigungsmittel zum Befestigen der Anbindungsvorrichtung an der Stoßfängeranordnung auf. Die Befestigungsmittel können als Öffnungen zum Hindurchführen von Befestigungselementen, wie beispielsweise Schrauben oder Nieten, ausgebildet sein. Vorteilhaft schließen sich an die Öffnungen Gewindebuchsen an, in die Schrauben einschraubbar sind. Die Gewindebuchsen können mit der Platte stoffschlüssig verbunden, insbesondere verschweißt sein.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Platte Löcher auf, wobei in eines der Löcher ein Zentrierstift eingesetzt sein kann.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Anbindungsvorrichtung vorgeschlagen. Bei dem Verfahren wird eine Grundform eines ersten Anbindungselementes mit einer Verzahnungskontur aus einer ersten Platine ausgestanzt, und ein zweites Anbindungselement mit einer zu der Verzahnungskontur korrespondierenden Gegenkontur wird aus der ersten Platine oder einer zweiten Platine ausgestanzt. Anschließend wird die Grundform zu dem als Hohlprofil ausgebildeten ersten Anbindungselement umgeformt. Danach wird die Verzahnungskontur des ersten Anbindungselementes in die Gegenkontur des zweiten Anbindungselementes eingesetzt, und die in die Gegenkontur eingesetzte Verzahnungskontur wird umgeformt, um die beiden Anbindungselemente form- und kraftschlüssig miteinander zu verbinden.
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Vorteilhaft wird die Verzahnungskontur verquetscht und/oder verclincht. Weiterhin vorteilhaft werden die aus den Ausnehmungen herausragenden Abschnitte der Zähne der Verzahnungskontur mechanisch in einer Presse umgeformt, beispielsweise verquetscht und/oder verclincht. Vorteilhaft weisne die Ausnehmungen einen konischen Verlauf auf. Durch den konischen Verlauf der Ausnehmungen kann sich das Material der Zähne beim Verquetschen und/oder Verclinchen in Längs- und Querrichtung ausbreiten. Infolgedessen sind die beiden Anbindungselemente form- und kraftschlüssig miteinander verbunden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeug vorgeschlagen, das eine Fahrzeugstruktur und eine Stoßfängeranordnung oder einen Pralldämpfer aufweist, wobei die Stoßfängeranordnung oder der Pralldämpfer über wenigstens zwei erfindungsgemäße Anbindungsvorrichtungen oder über wenigstens zwei Anbindungsvorrichtungen hergestellt mit einem erfindungsgemäßen Verfahren an die Fahrzeugstruktur angebunden ist.
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Vorteilhaft weist die Fahrzeugstruktur einen Längsträger und die Stoßfängeranordnung weist einen Querträger auf, wobei die Anbindungsvorrichtungen zwischen dem Längsträger und dem Querträger angeordnet sind, um den Querträger der Stoßfängeranordnung an den Längsträger der Fahrzeugstruktur anzubinden. Der Querträger kann eine endseitige Flanschplatte aufweisen, die mit der Anbindungsvorrichtung verschraubt ist. Ferner kann die Anbindungsvorrichtung ein als Hohlprofil ausgebildetes Anbindungselement aufweisen, das in einen Hohlraum des Längsträgers eingesetzt ist.
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Nachfolgend werden ein Fahrzeug, eine Anbindungsvorrichtung, ein Verfahren zur Herstellung der Anbindungsvorrichtung sowie weitere Merkmale und Vorteile anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in den Figuren schematisch dargestellt ist. Hierbei zeigen:
- 1 ein Fahrzeug mit einer Stoßfängeranordnung;
- 2 einen vergrößerten perspektivischen Ausschnitt eines Querträgers der Stoßfängeranordnung, der über eine Anbindungsvorrichtung an einen Längsträger einer Karosserie angebunden ist;
- 3 eine vergrößerte perspektivische Darstellung der Anbindungsvorrichtung;
- 4 eine vergrößerte perspektivische Unteransicht der Anbindungsvorrichtung;
- 5 eine perspektivische Schnittdarstellung der Anbindungsvorrichtung entlang der Linie V-V in 4;
- 6 eine vergrößerte Darstellung des Schnitts durch eine Verzahnungskontur und Gegenkontur von 5;
- 7 eine perspektivische Schnittdarstellung der Anbindungsvorrichtung entlang der Linie VII-VII in 4; und
- 8 eine vergrößerte Darstellung des Schnitts durch die Verzahnungs- und Gegenkontur in 7.
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In 1 ist ein Fahrzeug 10 gezeigt, das eine Stoßfängeranordnung 12, einen Hinterwagen 13 und eine Fahrzeugstruktur 14, beispielsweise eine Fahrzeugkarosserie, aufweist. Das Fahrzeug 10 kann ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und/oder mit einer als Elektromotor ausgebildeten Antriebsmaschine sein.
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Wie in 2 ersichtlich ist, weist die Stoßfängeranordnung 12 einen Querträger 16 auf, der an einem Längsträger 18 der Fahrzeugstruktur 14 mittels einer Anbindungsvorrichtung 20 angebunden ist, wie dies im Folgenden noch näher erläutert wird.
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Wie in den 3 und 4 ersichtlich ist, weist die Anbindungsvorrichtung 20 ein erstes Anbindungselement 22 aus einem Metall, das mit dem Querträger 16 verbunden ist, und ein zweites Anbindungselement 24 aus einem Metall, das mit dem Längsträger 18 verbunden ist, auf. Beide Anbindungselemente 22, 24 sind form- und kraftschlüssig miteinander verbunden, wie dies im Folgenden noch näher erläutert wird.
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Das erste Anbindungselement 22 ist als ein Hohlprofil 26 ausgebildet und weist eine Verzahnungskontur 27 auf, die endseitig von dem Hohlprofil 26 abragende Zähne 28 aufweist. Die Verzahnungskontur 27 weist vorliegend zwölf Zähne 28 auf, die endseitig von dem Hohlprofil 26 abragen, wobei vier Zähne 28 um die Ecke verlaufen, wie in den 3, 4, 5 und 7 ersichtlich ist. Die Größe sowie die Anzahl der Zähne 28 können je nach Anwendungsfall variieren. So ist es auch denkbar, dass die Verzahnungskontur 27 sechs Zähne 28 aufweist, wobei keiner der Zähne 28 ums Eck verläuft.
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Das zweite Anbindungselement 24 ist als eine Platte 30 mit einer Durchgangsöffnung 32 ausgebildet. Die Platte 30 weist eine zu der Verzahnungskontur 27 korrespondierende Gegenkontur 34 auf, die als Ausnehmungen 36 ausgebildet sind, in die die Zähne 28 formschlüssig eingesetzt sind. Wie insbesondere in den 6 und 8 ersichtlich ist, weisen die Ausnehmungen 36 einen konischen Verlauf 48 auf.
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Die Platte 30 weist zudem Befestigungsmittel 38 zum Befestigen der Anbindungsvorrichtung 20 an dem Querträger 16 auf. Die Befestigungsmittel 38 sind vorliegend als Öffnungen 40 mit daran anschließenden Gewindebuchsen 42 ausgebildet. Die Gewindebuchsen 42 sind stoffschlüssig mit der Platte 30 verbunden. Beispielsweise sind die Gewindebuchsen 42 mit der Platte 30 verschweißt.
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Ferner weist die Platte 30 Löcher 44 auf, wobei in eines der Löcher 44 ein Zentrierstift 46 eingesetzt ist, wie in den 3 und 4 zu sehen ist.
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Im Folgenden wird ein mögliches Verfahren zur Herstellung der Anbindungsvorrichtung 20 erläutert. Bei dem Verfahren wird aus einer nicht dargestellten Platine eine Grundform des ersten Anbindungselements 22 mit der als Zähne 28 ausgebildeten Verzahnungskontur 27 ausgestanzt. Anschließend wird die aus der Platine ausgestanzte Grundform zu dem Hohlprofil 26 gebogen, wobei die einander zugewandten freien Enden beispielsweise mittels einer nicht dargestellten Schwalbenschwanzverbindung form- und kraftschlüssig miteinander verbunden sind. Danach oder parallel zum Ausstanzen der Grundform des ersten Anbindungselementes 22 wird aus derselben oder einer weiteren Platine das zweite Anbindungselement 24 sowie die Durchgangsöffnung 32, die als Ausnehmungen 36 gebildete Gegenkontur 34, die Öffnungen 40 und die Löcher 44 ausgestanzt.
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Nach der Herstellung der beiden Anbindungselemente 22, 24 werden die Zähne 28 des ersten Anbindungselements 22 in die Ausnehmungen 36 des zweiten Anbindungselements 24 formschlüssig eingesetzt. Zum Verbinden der beiden Anbindungselemente 22, 24 werden die aus den Ausnehmungen 36 herausragenden Abschnitte 50 der Zähne 28 mechanisch in einer Presse umgeformt, beispielsweise verquetscht und/oder verclincht. Durch den konischen Verlauf 48 der Ausnehmungen 36 kann sich das Material der Zähne 28 beim Verquetschen und/oder Verclinchen in Längs- und Querrichtung ausbreiten. Infolgedessen sind die beiden Anbindungselemente 22, 24 form- und kraftschlüssig miteinander verbunden.
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Nach der mechanischen Umformung werden die Gewindebuchsen 42 derart an die Platte 30 angeschweißt, dass diese mit den Öffnungen 40 korrespondieren. Abschließend wird der Zentrierstift 46 in eines der Löcher 44 eingesetzt.
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Zum Anbinden der Stoßfängeranordnung 12 an die Anbindungsvorrichtung 20 weist der Querträger 16 endseitig eine Flanschplatte 52 mit Durchgängen 54 in Form von Löchern auf, die mit den Öffnungen 40 der Platte 30 korrespondieren und durch die Schrauben in die Gewindebuchsen 42 einsetzbar und einschraubbar sind. Das Hohlprofil 26 ist in einen Hohlraum 56 des Längsträgers 18 eingesetzt, wie in 2 dargestellt ist.
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Die Anbindungsvorrichtung 20 zeichnet sich dadurch aus, dass die beiden Anbindungselemente 22, 24 form- und kraftschlüssig durch eine mechanische Umformung miteinander verbunden sind. Die mechanische Umformung kann in einer einfachen, robusten und kostengünstigen Vorrichtung, wie beispielsweise einer Presse und einer entsprechenden Aufnahme realisiert werden. Infolgedessen können für die Anbindungselemente 22, 24 Stähle mit unterschiedlichen Dicken und Güten oder Stahl mit Aluminium kombiniert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Fahrzeug
- 12
- Stoßfängeranordnung
- 13
- Hinterwagen
- 14
- Fahrzeugstruktur
- 16
- Querträger
- 18
- Längsträger
- 20
- Anbindungsvorrichtung
- 22
- erstes Anbindungselement
- 24
- zweites Anbindungselement
- 26
- Hohlprofil
- 27
- Verzahnungskontur
- 28
- Zahn
- 30
- Platte
- 32
- Durchgangsöffnung
- 34
- Gegenkontur
- 36
- Ausnehmung
- 38
- Befestigungsmittel
- 40
- Öffnung
- 42
- Gewindebuchse
- 44
- Loch
- 46
- Zentrierstift
- 48
- konischer Verlauf
- 50
- herausragender Abschnitt
- 52
- Flanschplatte
- 54
- Durchgang
- 56
- Hohlraum
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102020127736 A1 [0002]
