DE112012002726T5

DE112012002726T5 - Stoßstangenanordnung und Verfahren

Info

Publication number: DE112012002726T5
Application number: DE112012002726.4T
Authority: DE
Inventors: Thomas James Freundl; Jeffery Jay Mellis
Original assignee: Magna International Inc
Current assignee: Magna International Inc
Priority date: 2011-06-29
Filing date: 2012-06-26
Publication date: 2014-04-03
Also published as: US20130001964A1; CN103596810A; CN103596810B; CA2833906C; US8919834B2; CA2833906A1; WO2013000060A1

Abstract

Eine Stoßstangenanordnung umfasst einen Stoßfänger mit einer Stoßfängerfläche, die sich entlang einer Stoßfängerebene X erstreckt, und eine Crash-Box mit einer Crash-Box-Fläche, die sich entlang einer Crash-Box-Ebene Y erstreckt. Der Stoßfänger oder die Crash-Box umfasst einen Ausrichtungsteil zum Zusammenfügen des Stoßfängers und der Crash-Box und zum Anordnen der Flächen in einer anstoßenden und ausgerichteten Beziehung relativ zueinander, um einen linearen Lastpfad herzustellen, der sich linear entlang der Ebenen X, Y erstreckt. Ein Verfahren zum Montieren der Stoßstangenanordnung umfasst Schritte zum Zusammenfügen des Stoßfängers und der Crash-Box um den Ausrichtungsteil herum und zum Verbinden des Stoßfängers und der Crash-Box entlang des Ausrichtungsteils. Der Schritt zum Verbinden des Stoßfängers und der Crash-Box umfasst das Rührreibschweißen des Stoßfängers und der Crash-Box entlang des Ausrichtungsteils.

Description

Querverweis auf frühere Anmeldungen
Diese PCT-Patentanmeldung beansprucht den Vorteil der US-Gebrauchsmusteranmeldung mit der Seriennummer 13/527,776 vom 20. Juni 2012 und dem Titel „Bumper Assembly And Method” sowie der vorläufigen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 61/502,410 vom 29. Juni 2011 und dem Titel „Bumper Assembly and Method”, die hier vollständig unter Bezugnahme eingeschlossen sind.
Hintergrund der Erfindung
1. Erfindungsfeld
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeug-Stoßstangenanordnung, die einen Stoßfänger und eine Crash-Box umfasst. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Montieren der Stoßstangenanordnung.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Es sind Fahrzeug-Stoßstangenanordnungen mit Energie absorbierenden Eigenschaften bekannt. Teile eines Fahrzeugaufbaus sind mit so genannten Crash-Boxen versehen. Derartige Crash-Boxen sind an dem Ende eines Rahmenglieds eines Fahrzeugaufbaus angeordnet, um eine Stoßlast mit einem vorbestimmten Wert zu absorbieren und dadurch eine Verformung des Rahmenglieds des Fahrzeugaufbaus zu verhindern.
Stoßstangenanordnungen umfassen einen Stoßfänger, der sich gewöhnlich lateral entlang der Vorder- oder Rückseite eines Fahrzeugs erstreckt und allgemein dazu dient, Energie während eines Frontal- oder Heckaufpralls zu absorbieren. Derartige Stoßfänger sind unter einer Blende angeordnet und unter Verwendung von so genannten Crash-Boxen an einem Fahrzeugrahmen montiert. Die Crash-Boxen sind derart ausgebildet, dass sie sich bei Frontal- oder Heckaufprallen falten.
Die Crash-Boxen können an dem Fahrzeugrahmen und dem Stoßfänger auf verschiedene Weise wie etwa durch Schweißen, Kleben, Schrauben usw. befestigt sein. Derartige Crash-Boxen und Stoßfänger können aus verschiedenen Materialien wie etwa Stahl, Aluminium und/oder Magnesium ausgebildet sein.
Es besteht weiterhin ein Bedarf für einen einfachen Aufbau einer Crash-Box und eines Stoßfängers, die niedrige Herstellungs- und Montagekosten und gleichzeitig verbesserte Energieabsorptionseigenschaften bieten. Es besteht weiterhin ein Bedarf für ein verbessertes Verfahren zum Montieren eines Fahrzeug-Stoßfängers mit einer Crash-Box, das kosteneffektiv ist und ein montiertes Produkt mit verbesserten Energieabsorptionseigenschaften erzeugen kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung gibt einen Stoßfänger und eine Crash-Box mit einem Ausrichtungsteil zum Zusammenfügen des Stoßfängers mit der Crash-Box an. Der Ausrichtungsteil ermöglicht, dass der Stoßfänger und die Crash-Box einfach zum Beispiel mittels eines Rührreibschweißens aneinander befestigt werden. Der Stoßfänger umfasst eine Stoßfängerfläche, die sich entlang einer Stoßfängerebene X erstreckt. Die Crash-Box umfasst eine Crash-Box-Fläche, die sich entlang einer Crash-Box-Ebene Y erstreckt. Und der Ausrichtungsteil ordnet die Flächen in einer anstoßenden und ausgerichteten Beziehung relativ zueinander an, um einen linearen Lastpfad vorzusehen, der sich linear entlang der Ebenen X, Y erstreckt. Der lineare Lastpfad verbessert die Energieabsorptionseigenschaften der Stoßstangenanordnung gegenüber Stoßstangenanordnungen aus dem Stand der Technik.
Die Erfindung gibt weiterhin ein Verfahren zum derartigen Verbinden eines Stoßfängers mit einer Crash-Box an, dass die Ebene X des Stoßfängers und die Ebene Y der Crash-Box in einer ausgerichteten Beziehung angeordnet sind. Insbesondere beginnt das Verfahren mit einem Schritt zum Zusammenfügen der Crash-Box mit dem Stoßfänger um den Ausrichtungsteil herum, sodass die Stoßfängerfläche des Stoßfängers und die Crash-Box-Fläche der Crash-Box in einer anstoßenden und ausgerichteten Beziehung relativ zueinander entlang der Ebenen X, Y angeordnet werden. Das Verfahren fährt mit einem Schritt zum Verbinden des Stoßfängers und der Crash-Box entlang des Ausrichtungsteils fort, wobei der lineare Lastpfad entlang der Ebenen X, Y die Energieabsorptionsfähigkeiten der Stoßstangenanordnung gegenüber Stoßstangenanordnungen aus dem Stand der Technik verbessert. Außerdem sieht die anstoßende und ausgerichtete Beziehung der Flächen die Verwendung wenigstens eines zusätzlichen Verbindungsteils vor, der im Stand der Technik nicht vorgesehen ist dazu dient, den Stoßfänger und die Crash-Box aneinander zu befestigen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende ausführliche Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen verdeutlicht.
1 ist eine perspektivische Ansicht einer Fahrzeug-Stoßstangenanordnung aus dem Stand der Technik.
2 ist eine perspektivische Teilansicht der Fahrzeug-Stoßstangenanordnung und einer Crash-Box aus dem Stand der Technik.
3 ist eine Querschnittansicht der Stoßstangenanordnung und der Crash-Box aus dem Stand der Technik von 2.
4 ist eine Explosionsansicht im Querschnitt eines Teils von 3.
5 ist eine perspektivische Teilansicht einer Fahrzeug-Stoßstangenanordnung mit einem Stoßfänger und einer Crash-Box gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine Querschnittansicht des Stoßfängers und der Crash-Box von 5.
7 ist eine Explosionsansicht im Querschnitt eines Teils von 6.
8A ist eine Explosionsansicht im Querschnitt von 7 und zeigt einen Verbindungsteil für die Befestigung des Stoßfängers und der Crash-Box.
8B ist eine Explosionsansicht im Querschnitt von 7 und zeigt eine andere Anordnung des Verbindungsteils für die Befestigung des Stoßfängers und der Crash-Box.
9 ist eine perspektivische Teilansicht einer Fahrzeug-Stoßstangenanordnung mit einem Stoßfänger und einer Crash-Box gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
10 ist eine Querschnittansicht des Stoßfängers und der Crash-Box von 9.
11 ist eine Explosionsansicht im Querschnitt eines Teils von 10.
12 ist eine Explosionsansicht im Querschnitt eines Teils des Stoßfängers und der Crash-Box von 10 und zeigt einen Verbindungsteil für die Befestigung des Stoßfängers und der Crash-Box.
Ausführliche Beschreibung verschiedener Ausführungsformen
Im Folgenden wird auf die Figuren Bezug genommen, in denen durchgängig gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um jeweils identische Teile anzugeben. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Fahrzeug-Stoßstangenanordnung 10, die einen Stoßfänger 12 und eine an dem Stoßfänger 12 befestigte Crash-Box 14 umfasst. Derartige Fahrzeug-Stoßstangenanordnungen sind bekannt, um Energieabsorptionseigenschaften vorzusehen. Der Stoßfänger 12 erstreckt sich gewöhnlich lateral entlang der Vorder- oder Rückseite eines Fahrzeugs (nicht gezeigt) und ist an einem Fahrzeugrahmen unter Verwendung der so genannten Crash-Boxen 14 montiert.
Die Crash-Boxen sind ausgebildet, um sich bei Frontal- oder Heckaufprallen zusammen mit dem Stoßfänger zu falten oder zu kollabieren und dadurch Energieabsorptionseigenschaften vorzusehen. Die Crash-Boxen können an dem Fahrzeugrahmen und dem Stoßfänger auf verschiedene Weise wie etwa durch Schweißen, Kleben, Schrauben usw. befestigt werden. Derartige Crash-Boxen und Stoßfänger können aus verschiedenen Materialien wie etwa Stahl, Aluminium und/oder Magnesium ausgebildet sein. Es ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung auch in Verbindung mit standardmäßigen Stoßstangen-Halteklammern verwendet werden kann, die keine Quetschzonen/-merkmale bieten und vor allem für das Halten des Stoßfängers vorgesehen sind.
2 zeigt eine Fahrzeug-Stoßstangenanordnung 110 aus dem Stand der Technik, die einen Stoßfänger 112 und eine an diesem montierte Crash-Box 114 umfasst. Wie am besten in 3 zu erkennen ist, umfasst der Stoßfänger 112 eine Fläche 116, die sich in einer Stoßfängerebene X erstreckt, und umfasst die Crash-Box 114 eine Fläche 118, die sich in der Crash-Box-Ebene Y erstreckt. Bei der Stoßstangenanordnung 110 aus dem Stand der Technik ist, wie am besten in 3 zu erkennen ist, die Stoßfängerebene X nicht in einer ausgerichteten Beziehung mit der Crash-Box-Ebene Y angeordnet. Deshalb wirkt eine auf den Stoßfänger 112 entlang der Ebene X ausgeübte Last nicht in derselben linearen Ebene wie die Ebene Y der Crash-Box 114, was nachfolgend als ein versetzter Lastpfad bezeichnet wird. Und wie in 4 gezeigt, ist der Stoßfänger 112 an dem Bezugszeichen 120 an die Crash-Box 114 geschweißt.
5–7 zeigen eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 5 zeigt eine Fahrzeug-Stoßstangenanordnung 210, die einen Stoßfänger 212 und eine an diesem montierte Crash-Box 214 umfasst. Wie am besten in 6 zu erkennen ist, umfasst die Stoßstangenanordnung 210 einen Stoßfänger 212 mit einer Stoßfängerfläche 216, die sich entlang einer Stoßfängerebene X erstreckt, und eine Crash-Box 214 mit einer Crash-Box-Fläche 218, die sich entlang einer Crash-Box-Ebene Y erstreckt. Wie weiter oben beschrieben, ist die Crash-Box 214 an einem Teil eines Fahrzeugrahmens (nicht gezeigt) befestigt und ist der Stoßfänger 212 derart an der Crash-Box 214 montiert, dass er sich lateral entlang der Vorder- oder Rückseite eines Fahrzeugs erstreckt. Die Crash-Box 214 und der Stoßfänger 212 sind ausgebildet, um Energie während eines Aufpralls zu absorbieren. In dieser Ausführungsform sind die Crash-Box 214 und der Stoßfänger 212 vorzugsweise aus einem Aluminium der 6000- oder 7000-Serie ausgebildet, wobei jedoch auch andere Metalle und/oder Metalllegierungen für die Verwendung in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung gewählt werden können. Der Stoßfänger 212 oder die Crash-Box 214 umfasst einen Ausrichtungsteil 220 zum Zusammenfügen des Stoßfängers 212 mit der Crash-Box 214 und zum Anordnen der Flächen 216, 218 in einer anstoßenden und ausgerichteten Beziehung relativ zueinander, um einen linearen Lastpfad herzustellen, der sich linear entlang der Ebenen X, Y erstreckt. Es hat sich herausgestellt, dass die Energieabsorptionseigenschaften bei einer Stoßstangenanordnung mit einem linearen Lastpfad vorteilhafter als bei einer Stoßstangenanordnung mit einem versetzten Lastpfad sind. Wie am besten in 7 zu erkennen ist, definiert der Ausrichtungsteil 220 eine Ausrichtungsfläche 222 für das Eingreifen in den Stoßfänger oder die Crash-Box, um die ausgerichtete Beziehung der Flächen 216, 218 herzustellen. Dementsprechend gestattet der Ausrichtungsteil 220 auch, dass die Crash-Box-Fläche 218 der Crash-Box 214 in Nachbarschaft zu der Stoßfängerfläche 216 des Stoßfängers 212 angeordnet wird, wodurch das Verfahren zum Verbinden derselben verbessert wird.
Wie am besten in 6 zu erkennen ist, kann die Stoßstangenanordnung 210 den Stoßfänger 212 mit einer oberen Stoßfängerfläche 216, die sich entlang einer Stoßfängerebene X erstreckt, und einer unteren Stoßfängerfläche 224, die sich in einer parallelen und abstandsgleichen Beziehung zu der oberen Stoßfängerfläche 216 entlang einer zweiten Stoßfängerebene X₂ erstreckt, umfassen. Die Stoßstangenanordnung 210 kann auch die Crash-Box 214 mit einer oberen Crash-Box-Fläche 218, die sich entlang einer Crash-Box-Ebene Y erstreckt, und einer unteren Crash-Box-Fläche 226, die sich in einer parallelen und abstandsgleichen Beziehung zu der oberen Crash-Box-Fläche 218 entlang einer zweiten Crash-Box-Ebene Y₂ erstreckt, umfassen. Der Stoßfänger 212 oder die Crash-Box 214 enthält eine Vielzahl von Ausrichtungsteilen 220 zum Zusammenfügen des Stoßfängers 212 und der Crash-Box 214 und zum Anordnen der oberen Flächen 216, 218 und der unteren Flächen 224, 226 in einer anstoßenden und ausgerichteten Beziehung relativ zueinander, um lineare Lastpfade vorzusehen, die sich linear entlang der entsprechenden Ebenen X, Y und X₂, Y₂ erstrecken.
Wie am besten in 7 und 8 zu erkennen ist, enthält in der ersten Ausführungsform der Ausrichtungsteil 220 einen Flansch 228, der sich von der Stoßfängerfläche 216 zu einem Flanschende 230 erstreckt, um die Ausrichtungsfläche 222 zu definieren, die sich in einer parallelen Beziehung zu den Ebenen X, Y erstreckt, um die Crash-Box-Fläche 218 in der zusammengefügten Position des Stoßfängers und der Crash-Box zu überlappen. In der Ausführungsform von 7 und 8 enthält der Stoßfänger 212 den Flansch 228, wobei aber auch die Crash-Box 214 den Flansch 228 enthalten könnte.
Wie am besten in 7 und 8 gezeigt, sind die Stoßfängerebene X des Stoßfängers 212 und die Crash-Box-Ebene Y der Crash-Box 214 in einer ausgerichteten Beziehung angeordnet, um einen linearen Lastpfad herzustellen, der sich linear entlang der Ebenen X, Y erstreckt. In der bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich die Stoßfängerebene X des Stoßfängers 212 entlang einer horizontalen Stoßfängerebene X und erstreckt sich die Crash-Box-Ebene Y der Crash-Box 214 entlang einer horizontalen Crash-Box-Ebene Y. Dabei wirkt eine auf den Stoßfänger 212 entlang der Stoßfängerebene X ausgeübte Last in derselben horizontalen Ebene wie die Crash-Box-Ebene Y der Crash-Box 214, um einen horizontalen linearen Lastpfad herzustellen. Wie zuvor genannt, hat sich herausgestellt, dass die Energieabsorptionsfähigkeiten bei einer Stoßstangenanordnung 210 mit einem linearen Lastpfad wesentlich besser sind als bei einer Stoßstangenanordnung 110 mit einem versetzten Lastpfad aus dem Stand der Technik.
Und wenn wie in 7 gezeigt die Ausrichtungsfläche 222 des Flansches 228 in einer überlappenden Beziehung mit der Crash-Box-Fläche 218 der Crash-Box 214 angeordnet ist, ist auch das Flanschende 230 in Nachbarschaft zu der Crash-Box-Fläche 218 der Crash-Box 214 angeordnet. Wie am besten in 8A und 8B gezeigt, ist ein Verbindungsteil 232 in Nachbarschaft zu dem Flanschende 230 angeordnet und erstreckt sich durch den Flansch 228 und die Crash-Box-Fläche 218, um den Stoßfänger 212 und die Crash-Box 214 in der zusammengefügten Position zu befestigen. Wenn der Flansch 228 dagegen an der Crash-Box 214 angeordnet ist, überlappt die Ausrichtungsfläche 222 des Flansches 228 die Stoßfängerfläche 216 des Stoßfängers 212 und ist das Flanschende 230 in Nachbarschaft zu der Stoßfängerfläche 216 des Stoßfängers 212 angeordnet. In beiden Ausführungsformen kann der Verbindungsteil 232 Kleber, Befestigungselemente wie etwa Nieten oder Schrauben und Schweißungen wie etwa MIG-Schweißungen, Rührreibschweißungen oder ähnliches umfassen. In der bevorzugten Ausführungsform hat sich jedoch herausgestellt, das eine Rührreibschweißung (wie weiter unten näher erläutert) eine Verbindung mit einer hohen Qualität bei reduzierten Kosten vorsehen kann. In dieser Ausführungsform erstreckt sich die Rührreibschweißung entlang des Flansches 228 und der Stoßfängerfläche 216 des Stoßfängers 212, um den Stoßfänger 212 und die Crash-Box 214 zu befestigen. Wenn ein Kleber verwendet wird, kann der Kleber entlang der Ausrichtungsfläche 222 des Flansches 228 aufgetragen werden, um in die Crash-Box-Fläche 218 einzugreifen und den Stoßfänger 212 und die Crash-Box 214 zu befestigen. Und wenn eine Niete oder Schraube verwendet wird, kann sich die Niete oder Schraube durch die gesamte Crash-Box-Fläche erstrecken.
9–12 zeigen eine zweite Ausführungsform der Erfindung. 9 zeigt eine Fahrzeug-Stoßstangenanordnung 310. Die Stoßstangenanordnung 310 umfasst einen Stoßfänger 312 und eine an diesem montierte Crash-Box 314. Wie weiter oben beschrieben, ist die Crash-Box 314 an einem Teil eines Fahrzeugrahmens (nicht gezeigt) montiert und ist der Stoßfänger 312 derart an der Crash-Box 314 montiert, dass er sich lateral entlang der Vorder- oder Rückseite eines Fahrzeugs erstreckt. Die Crash-Box 314 und der Stoßfänger 312 sind ausgebildet, um Energie während eines Aufpralls zu absorbieren. In dieser Ausführungsform sind die Crash-Box 314 und der Stoßfänger 312 vorzugsweise aus einem Aluminium der 6000- oder 7000-Serie ausgebildet, wobei jedoch auch andere Metalle oder Metalllegierungen für die Verwendung in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung gewählt werden können.
Wie am besten in 10 zu erkennen ist, umfasst die Stoßstangenanordnung 310 den Stoßfänger 312 mit einer Stoßfängerfläche 316, die sich entlang einer Stoßfängerebene X erstreckt, und die Crash-Box 314 mit einer Crash-Box-Fläche 318, die sich entlang einer Crash-Box-Ebene Y erstreckt. Wie am besten in 10 und 11 zu erkennen ist, umfasst der Stoßfänger 312 oder die Crash-Box 314 einen Ausrichtungsteil 320 zum Zusammenfügen des Stoßfängers 312 und der Crash-Box 314 und zum Anordnen der Flächen 316, 318 in einer anstoßenden und ausgerichteten Beziehung relativ zueinander, um einen linearen Lastpfad vorzusehen, der sich entlang der Ebenen X, Y erstreckt. Wie zuvor genannt, hat sich herausgestellt, dass die Energieabsorptionseigenschaften bei einer Stoßstangenanordnung mit einem linearen Lastpfad vorteilhafter sind als bei einer Stoßstangenanordnung mit einem versetzten Lastpfad. Wie am besten in 11 zu erkennen ist, definiert der Ausrichtungsteil 320 eine Ausrichtungsfläche 322 für einen Eingriff mit entsprechend dem Stoßfänger 312 oder der Crash-Box 314, um die ausgerichtete Beziehung der Flächen 316, 318 herzustellen. Dementsprechend ermöglicht der Ausrichtungsteil 320 auch eine Anordnung der Crash-Box-Fläche 318 der Crash-Box 314 in Nachbarschaft zu der Stoßfängerfläche 316 des Stoßfängers 312, um das Verfahren zum Verbinden derselben zu verbessern.
Wie am besten in 10 zu erkennen ist, kann die Stoßstangenanordnung 310 einen Stoßfänger 312 mit einer oberen Stoßfängerfläche 316, die sich entlang einer Stoßfängerebene X erstreckt, und einer unteren Stoßfängerfläche 324, die sich in einer parallelen und abstandsgleichen Beziehung zu der oberen Stoßfängerfläche 316 entlang einer zweiten Stoßfängerebene X₂ erstreckt, umfassen. Die Stoßstangenanordnung 310 kann auch eine Crash-Box 314 mit einer oberen Crash-Box-Fläche 318 und einer unteren Crash-Box-Fläche 326, die sich in einer parallelen und abstandsgleichen Beziehung zu der oberen Crash-Box-Fläche 318 entlang einer zweiten Crash-Box-Ebene Y₂ erstreckt, umfassen. Der Stoßfänger 312 oder die Crash-Box 314 umfasst eine Vielzahl von Ausrichtungsteilen 320 zum Zusammenfügen des Stoßfängers 312 und der Crash-Box 314 und zum Anordnen der oberen Flächen 316, 318 und der unteren Flächen 324, 326 in einer anstoßenden und ausgerichteten Beziehung relativ zueinander, um lineare Lastpfade herzustellen, die sich linear entlang von entsprechenden Ebenen X, Y und X₂, Y₂ erstrecken.
Wie am besten in 9 und 10 zu erkennen ist, definiert in der zweiten Ausführungsform die Crash-Box 314 eine Innenfläche 323 und umfasst der Ausrichtungsteil 320 eine Schulter 328, die sich von der Stoßfängerfläche 316 nach innen erstreckt, um die Ausrichtungsfläche 322 zu definieren, die sich in einer parallelen Beziehung zu den Ebenen X, Y erstreckt und unter der Innenfläche 323 in der zusammengefügten Position des Stoßfängers 312 und der Crash-Box 314 angeordnet wird. In der zweiten Ausführungsform von 9–12 enthält der Stoßfänger 312 die Schulter 328, wobei jedoch alternativ hierzu auch die Crash-Box 314 die Schulter 328 enthalten könnte und in diesem Fall der Stoßfänger 312 die Innenfläche 323 definieren würde.
Wie am besten in 10 zu erkennen ist, sind die Stoßfängerebene X des Stoßfängers 312 und die Crash-Box-Ebene Y der Crash-Box 314 in einer ausgerichteten Beziehung angeordnet, um den linearen Lastpfad herzustellen, der sich linear entlang der Ebenen X, Y erstreckt. In der bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich die Stoßfängerebene X des Stoßfängers 312 entlang einer horizontalen Stoßfängerebene X und erstreckt sich die Crash-Box-Ebene Y der Crash-Box 314 entlang einer horizontalen Crash-Box-Ebene Y. Deshalb wirkt eine auf den Stoßfänger 312 entlang der Stoßfängerebene X ausgeübte Last in derselben horizontalen Ebene wie die Ebene Y der Crash-Box 314, um einen horizontalen linearen Lastpfad herzustellen. Wie zuvor genannt, hat sich herausgestellt, dass die Energieabsorptionsfähigkeiten einer Stoßstangenanordnung 310 mit einem linearen Lastpfad wesentlich besser sind als bei einer Stoßstangenanordnung 110 mit einem versetzten Lastpfad aus dem Stand der Technik.
Und wie am besten in 11 zu erkennen ist, definiert die Schulter 328 eine Naht 330, die sich entlang der anstoßenden und ausgerichteten Flächen 316, 318 derart erstreckt, das die Stoßfängerfläche 316 des Stoßfängers 312 neben der Crash-Box-Fläche 318 der Crash-Box 314 angeordnet ist. Diese Anordnung ermöglicht ein verbessertes Verfahren zum Befestigen der Crash-Box 314 an dem Stoßfänger 312. Wie am besten in 12 zu erkennen ist, ist ein Verbindungsteil 332 entlang der Naht 330 angeordnet und erstreckt sich in die Crash-Box-Fläche 318 und in die Stoßfängerfläche 316 und außerdem in die Innenfläche 323 und die Ausrichtungsfläche 322, um den Stoßfänger 312 und die Crash-Box 314 in der zusammengefügten Position zu sichern. In einer alternativen Ausführungsform (nicht gezeigt) muss sich der Verbindungsteil 332 nicht in die Stoßfängerfläche 316 erstrecken, sondern kann sich in die Crash-Box-Fläche 318, die Innenfläche 323 und die Ausrichtungsfläche 322 erstrecken, um den Stoßfänger 312 und die Crash-Box 314 zu befestigen. In beiden Ausführungsformen kann der Verbindungsteil 332 Kleber, Befestigungselemente wie etwa Nieten oder Schrauben und Schweißungen wie etwa MIG-Schweißungen oder Rührreibschweißungen umfassen. In der bevorzugten Ausführungsform hat sich jedoch herausgestellt, dass eine Rührreibschweißung (nachfolgend ausführlicher erläutert) eine Verbindung mit einer hohen Qualität bei reduzierten Kosten vorsehen kann. Und wenn ein Kleber verwendet wird, kann der Kleber zwischen der Ausrichtungsfläche 322 und der Innenfläche 323 vorgesehen werden, um den Stoßfänger 312 und die Crash-Box 314 in der zusammengefügten Position zu befestigen. Alternativ oder zusätzlich dazu kann der Kleber auch entlang der Naht 330 vorgesehen werden, um den Stoßfänger 312 und die Crash-Box 314 in der zusammengefügten Position zu befestigen. Und wenn eine Niete oder Schraube verwendet wird, kann sich die Niete oder Schraube durch die gesamten Flächen erstrecken.
Es ist zu beachten, dass in beiden vorstehenden Ausführungsformen der Erfindung ein Stoßfänger mit einer Stoßfängerfläche, die sich allgemein horizontal in Nachbarschaft zu einer Crash-Box-Fläche der Crash-Box und außerdem allgemein horizontal erstreckt, sodass (i) die Stoßfläche und die Crash-Box einfach aneinander befestigt werden können, zum Beispiel mittels einer Rührreibschweißung, und (ii) die Ebenen X, Y der Stoßfläche und der Crash-Box miteinander ausgerichtet werden, um einen linearen Lastpfad herzustellen. Weil in der vorliegenden Erfindung der Stoßfänger mit einer Stoßfängerfläche versehen ist, die sich allgemein horizontal in Nachbarschaft zu einer allgemein horizontalen Crash-Box-Fläche der Crash-Box erstreckt, kann der Stoßfänger auch dann mit der Crash-Box verbunden werden, wenn die Stoßstangenanordnung einen Aufbau mit einem versetzten Lastpfad aufweist.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist der Rührreibschweißprozess ein Kaltpressschweißprozess (ohne Schmelzen), in dem eine Maschine ein spulenförmiges Werkzeug dreht, senkt und entlang einer Naht in der Form einer Schweißung führt. Die Drehung und die spezifische Geometrie des Werkzeugs erzeugt eine Reibung und ein mechanisches Arbeiten des Materials, die wiederum die Wärme und Mischung erzeugen, die erforderlich ist, um das Material von einer Seite der Linie zu der anderen zu bewegen. Wie in 8A und 8B gezeigt, ist in der ersten Ausführungsform die Rührreibschweißverbindung an dem Bezugszeichen 232 vorgesehen. Wie in 12 gezeigt, ist in der zweiten Ausführungsform die Rührreibschweißverbindung an dem Bezugszeichen 332 vorgesehen.
Die vorliegende Erfindung gibt weiterhin ein Verfahren zum Montieren einer Stoßstangenanordnung an, die einen Stoßfänger mit einer Stoßfängerfläche, die sich entlang einer Stoßfängerebene X erstreckt, und eine Crash-Box mit einer Crash-Box-Fläche, die sich entlang einer Crash-Box-Ebene Y erstreckt, umfasst. Das Verfahren beginnt damit, den Stoßfänger und die Crash-Box um einen Ausrichtungsteil, der an dem Stoßfänger oder der Crash-Box angeordnet ist, herum zusammenzufügen, um die Flächen in einer anstoßenden und ausgerichteten Beziehung relativ zueinander entlang der Ebenen X, Y anzuordnen. In der bevorzugten Ausführungsform sind die Stoßfängerebene X und die Crash-Box-Ebene Y in den gleichen horizontalen Ebenen angeordnet, wobei der Stoßfänger konfiguriert ist, um die Stoßfängerflächen vorzusehen, sodass wenigstens ein Teil der Crash-Box in Nachbarschaft zu der horizontalen Stoßfängerfläche angeordnet werden kann. Das Verfahren fährt dann damit fort, den Stoßfänger und die Crash-Box in Nachbarschaft zu dem Ausrichtungsteil miteinander zu verbinden. In der ersten Ausführungsform, in der der Ausrichtungsteil einen Flansch aufweist, umfasst der Schritt zum Zusammenfügen des Stoßfängers und der Crash-Box das Überlagern einer Ausrichtungsfläche des Flansches über die Fläche des Stoßfängers oder der Crash-Box. Wenn dabei der Stoßfänger den Flansch aufweist, überlagert die Ausrichtungsfläche des Flansches die Crash-Box-Fläche. Wenn alternativ hierzu die Crash-Box den Flansch aufweist, dann überlagert die Ausrichtungsfläche des Flansches die Stoßfängerfläche. In der zweiten Ausführungsform, in der der Ausrichtungsteil eine Schulter aufweist, umfasst der Schritt zum Zusammenfügen des Stoßfängers und der Crash-Box das Anordnen einer Ausrichtungsfläche des Ausrichtungsteils unter einer Innenfläche der Stoßfläche oder der Crash-Box. Wenn dabei der Stoßfänger die Schulter aufweist, dann weist die Crash-Box eine Innenfläche auf und wird die Ausrichtungsfläche der Schulter unter der Innenfläche der Crash-Box angeordnet. Und wenn alternativ hierzu die Crash-Box die Schulter aufweist, dann weist der Stoßfänger eine Innenfläche auf und wird die Ausrichtungsfläche der Schulter unter der Innenfläche des Stoßfängers angeordnet.
In beiden Ausführungsformen umfasst der Schritt zum Verbinden vorzugsweise ein Rührreibschweißen des Stoßfängers und der Crash-Box in Nachbarschaft zu dem Ausrichtungsteil. In dieser bevorzugten Verbindung umfass der Schritt zum Rührreibschweißen einen Schritt zum Führen einer Schweißanordnung mit einem Winkel entlang des Ausrichtungsteils und zwischen den benachbarten Flächen des Stoßfängers und der Crash-Box. Dann fährt das Verfahren mit einem Schritt zum Schweißen des Materials des Stoßfängers in die Crash-Box oder umgekehrt zum Schweißen des Materials der Crash-Box in den Stoßfänger fort, um eine Rührreibschweißnaht zu erzeugen, die sich wenigstens zwischen dem Stoßfänger und der Crash-Box erstreckt. Die vorstehend genannte Schweißung kann unter Verwendung eines Rührreibschweißprozesses (wie weiter oben erläutert) oder eines MIG-Schweißprozesses, Laserschweißprozesses oder Hybrid-Laserschweißprozesses erzielt werden.
Die vorstehende Beschreibung der Erfindung ist beispielhaft und nicht einschränkend aufzufassen. Der Fachmann kann verschiedene Variationen und Modifikationen an der beschriebenen Ausführungsform vornehmen, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird.

Claims

Stoßstangenanordnung, die umfasst: einen Stoßfänger mit einer Stoßfängerfläche, die sich entlang einer Stoßfängerebene X erstreckt, und eine Crash-Box mit einer Crash-Box-Fläche, die sich entlang einer Crash-Box-Ebene Y erstreckt, wobei der Stoßfänger oder die Crash-Box einen Ausrichtungsteil zum Zusammenfügen des Stoßfängers und der Crash-Box und zum Anordnen der Flächen in einer anstoßenden und ausgerichteten Beziehung relativ zueinander umfasst, um einen linearen Lastpfad herzustellen, der sich linear entlang der Ebenen X, Y erstreckt.
Stoßstangenanordnung nach Anspruch 1, wobei der Ausrichtungsteil eine Ausrichtungsfläche zum Eingreifen in entsprechend den Stoßfänger oder die Crash-Box aufweist, um die ausgerichtete Beziehung der Flächen herzustellen.
Stoßstangenanordnung nach Anspruch 2, wobei der Ausrichtungsteil einen Flansch umfasst, der sich von einer der Flächen zu einem Flanschende erstreckt, um die Ausrichtungsfläche zu definieren, die sich in einer parallelen Beziehung zu den Ebenen X, Y erstreckt, um die andere der Flächen in der zusammengefügten Position des Stoßfängers und der Crash-Box zu überlappen.
Stoßstangenanordnung nach Anspruch 2, wobei der Stoßfänger den Flansch aufweist.
Stoßstangenanordnung nach Anspruch 3, die weiterhin einen Verbindungsteil umfasst, der in Nachbarschaft zu dem Flanschende angeordnet ist und sich durch den Flansch und die andere der Flächen erstreckt, um den Stoßfänger und die Crash-Box in der zusammengefügten Position zu befestigen.
Stoßstangenanordnung nach Anspruch 5, wobei der Verbindungsteil eine Rührreibschweißverbindung umfasst.
Stoßstangenanordnung nach Anspruch 2, wobei entsprechend die Crash-Box oder der Stoßfänger eine Innenfläche definiert und der Ausrichtungsteil eine Schulter umfasst, die sich von einer der Flächen nach innen erstreckt, um eine Ausrichtungsfläche zu definieren, die sich in einer parallelen Beziehung zu den Ebenen X, Y erstreckt, um unter der Innenfläche in der zusammengesetzten Position des Stoßfängers und der Crash-Box angeordnet zu werden.
Stoßstangenanordnung nach Anspruch 7, wobei der Stoßfänger die Schulter umfasst.
Stoßstangenanordnung nach Anspruch 7, die weiterhin umfasst: die Schulter, die eine Naht entlang der anstoßenden und ausgerichteten Flächen definiert, und einen Verbindungsteil, der entlang der Naht angeordnet ist und sich in jede der Flächen erstreckt, um den Stoßfänger und die Crash-Box in der zusammengefügten Position zu befestigen.
Stoßstangenanordnung nach Anspruch 9, wobei der Verbindungsteil eine Rührreibschweißverbindung umfasst.
Stoßstangenanordnung, die umfasst: einen Stoßfänger mit einer oberen Stoßfängerfläche, die sich entlang einer Stoßfängerebene X erstreckt, und mit einer unteren Stoßfängerfläche, die sich in einer parallelen und abstandsgleichen Beziehung zu der oberen Stoßfängerfläche entlang einer zweiten Stoßfängerebene X₂ erstreckt, und eine Crash-Box mit einer oberen Crash-Box-Fläche, die sich entlang einer Crash-Box-Ebene Y erstreckt, und mit einer unteren Crash-Box-Fläche, die sich in einer parallelen und abstandsgleichen Beziehung zu der oberen Crash-Box-Fläche entlang einer zweiten Crash-Box-Ebene Y₂ erstreckt, wobei der Stoßfänger oder die Crash-Box eine Vielzahl von Ausrichtungsteilen zum Zusammenfügen des Stoßfängers und der Crash-Box und zum Anordnen der oberen Flächen und der unteren Flächen in einer anstoßenden und ausgerichteten Beziehung relativ zueinander umfasst, um lineare Lastpfade herzustellen, die sich linear entlang der entsprechenden Ebenen X, Y und X₂, Y₂ erstrecken.
Stoßstangenanordnung nach Anspruch 11, wobei jeder der Ausrichtungsteile eine Ausrichtungsfläche zum Eingreifen in entsprechend den Stoßfänger oder die Crash-Box umfasst, um die ausgerichtete Beziehung der Flächen herzustellen.
Stoßstangenanordnung nach Anspruch 12, wobei jeder der Ausrichtungsteile einen Flansch umfasst, der sich von der Fläche des Stoßfängers oder der Crash-Box zu einem Flanschende erstreckt, um die Ausrichtungsflächen zu definieren, die sich in einer parallelen Beziehung zu den Ebenen X, Y und X₂, Y₂ erstrecken, um die andere der Flächen in der zusammengefügten Position des Stoßfängers und der Crash-Box zu überlagern.
Stoßstangenanordnung nach Anspruch 12, wobei entsprechend die Crash-Box oder der Stoßfänger eine Vielzahl von Innenflächen definiert und wobei jeder der Ausrichtungsteile eine Schulter aufweist, die sich von einer der Flächen nach innen erstreckt, um die Ausrichtungsfläche zu definieren, die sich in einer parallelen Beziehung zu den Ebenen X, Y und X₂, Y₂ erstreckt, um unter den Innenflächen in der zusammengefügten Position des Stoßfängers und der Crash-Box angeordnet zu werden.
Stoßstangenanordnung nach Anspruch 11, die weiterhin eine Rührreibschweißverbindung umfasst, die sich entlang der Ausrichtungsteile erstreckt, um den Stoßfänger und die Crash-Box in der zusammengefügten Position zu befestigen.
Verfahren zum Montieren einer Stoßstangenanordnung, die einen Stoßfänger mit einer Stoßfängerfläche, die sich entlang der Stoßfängerebene X erstreckt, und eine Crash-Box mit einer Crash-Box-Fläche, die sich entlang einer Crash-Box-Ebene Y erstreckt, umfasst, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Zusammenfügen des Stoßfängers und der Crash-Box um einen Ausrichtungsteil herum, der an dem Stoßfänger oder der Crash-Box angeordnet ist, um die Flächen in einer anstoßenden und ausgerichteten Beziehung relativ zueinander entlang der Ebenen X, Y anzuordnen, und Verbinden des Stoßfängers und der Crash-Box miteinander in Nachbarschaft zu dem Ausrichtungsteil.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Schritt zum Verbinden das Rührreibschweißen des Stoßfängers und der Crash-Box entlang des Ausrichtungsteils umfasst.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Schritt zum Zusammenfügen des Stoßfängers und der Crash-Box das Anordnen einer Ausrichtungsfläche des Ausrichtungsteils unter einer Innenfläche des Stoßfängers oder der Crash-Box umfasst.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Schritt zum Zusammenfügen des Stoßfängers und der Crash-Box das Überlagern einer Ausrichtungsfläche des Ausrichtungsteils über die Fläche des Stoßfängers oder der Crash-Box umfasst.