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Die Erfindung betrifft ein Energieabsorptionsbauteil für ein Fahrzeug mit einem aus einer Leichtmetalllegierung, etwa einer Aluminiumlegierung hergestellten Energieabsorptionsprofil und mit Mitteln zum Anschließen des einen Endes des Energieabsorptionsprofils an das Chassis eines Fahrzeuges und mit Mitteln zum Anschließen desselben mit seinem anderen Ende an einen Stoßfängerquerträger. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Stoßfängerbaugruppe umfassend zumindest ein solches Energieabsorptionsbauteil und einen Stoßfängerquerträger, an den das Energieabsorptionsbauteil angeschlossen ist.
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Zum Absorbieren von kinetischer Energie, die auf den Stoßfänger eines Fahrzeuges im Falle eines Unfalles wirken, werden Energieabsorptionsbauteile – sogenannte Crashboxen – zwischen dem Stoßfänger und dem Chassis eines Fahrzeuges angeordnet. Ein solches Energieabsorptionsbauteil umfasst ein Energieabsorptionsprofil, von dem die Aufprallenergie absorbiert wird. Bei einem solchen Energieabsorptionsprofil handelt es sich typischerweise um ein Metallprofil. Eingesetzt werden beispielsweise stranggepresste, kastenförmige, auch mehrkammerig ausgeführte Extrusionsprofile aus einer entsprechend geeigneten Aluminiumlegierung. Im Falle einer Energieabsorption werden diese Energieabsorptionsprofile in Richtung ihrer Längsachse ziehharmonikaähnlich bzw. nach Art eines Balges zusammengefaltet, durch welchen Umformprozess die Aufprallenergie absorbiert wird.
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Zum Anordnen eines solchen Energieabsorptionsprofils zwischen dem Chassis des Fahrzeuges und dem Stoßfänger umfasst das Energieabsorptionsbauteil neben dem eigentlichen Energieabsorptionsprofil Mittel zum Anschließen des einen Endes desselben an das Chassis und an dem anderen Ende zum Anschließen desselben an einen Stoßfängerquerträger. Zum Anschließen des jeweiligen Energieabsorptionsprofils bzw. einer Stoßfängerbaugruppe an ein Chassis dient eine typischerweise mit dem Energieabsorptionsprofil verschweißte Montageplatte, die beim Anschließen des Energieabsorptionsbauteils an das Chassis mit dessen Fahrzeuglängsträger verschraubt wird. Ein Anschluss des Energieabsorptionsbauteils, wenn aus einem Aluminiumwerkstoff hergestellt, an den Stoßfängerquerträger erfolgt in aller Regel ebenfalls über Schraubverbindungen. Handelt es sich bei dem Energieabsorptionsprofil um ein solches aus einem Aluminiumwerkstoff, kann dieses in eine Aufnahme des Stoßfängerquerträgers eingesetzt und mit dieser durch in die Seitenwände des Energieabsorptionsbauteils eingreifende Schrauben verbunden werden. Wenn das Energieabsorptionsprofil ein Stahlprofil ist, kann dieses mit dem ebenfalls aus Stahl gefertigten Stoßfängerquerträger verschweißt werden. Insofern bilden bei einer Ausgestaltung des Energieabsorptionsprofils aus einem Aluminiumwerkstoff die darin eingebrachten Bohrungen und Verstärkungshülsen, in die die Schrauben eingreifen, oftmals die Mittel zum Anschließen des Energieabsorptionsbauteils an den Stoßfängerquerträger.
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Bei derartigen Hybridstoßfängersystemen, bei denen das Energieabsorptionsbauteil aus einem zu dem Material des Stoßfängerquerträgers unterschiedlichen Material gefertigt ist, hat sich gezeigt, dass mitunter die eingesetzten Verschraubungen zum Anschließen der Energieabsorptionsbauteile an den Stoßfängerquerträger zum Ausscheren neigen. Dieses ist unerwünscht, da dieses zu einer Verschlechterung der Crashperformance führt.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Energieabsorptionsbauteil sowie eine eingangs genannte Stoßfängerbaugruppe umfassend zumindest ein solches Energieabsorptionsbauteil und einen Stoßfängerquerträger dergestalt weiterzubilden, dass prinzipiell auch höhere Aufprallkräfte in das Energieabsorptionsprofil eingeleitet werden können und hierbei die Gefahr eines Ausscherens eliminiert ist.
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Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein eingangs genanntes, gattungsgemäßes Energieabsorptionsbauteil, bei dem zum Anschließen des Energieabsorptionsbauteils an einen Stoßfängerquerträger das Energieabsorptionsprofil ein die Profilkopffläche abdeckendes Verbindungsstück trägt, das an wenigstens einer seiner parallel oder zumindest weitgehend parallel zu dem Abschluss des Energieabsorptionsprofils verlaufenden Seite einen an der angrenzenden Seitenfläche des Energieabsorptionsprofils anliegenden Anbindungsflansch sowie eine zu dem an das Verbindungsstück anzuschließenden Stoßfängerquerträger weisende und zum Anschließen des Energieabsorptionsbauteils daran mittels einer Klebeverbindung dienende Klebefläche aufweist.
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Bei diesem Energieabsorptionsbauteil wird das Energieabsorptionsprofil unter Zwischenschaltung eines Verbindungsstückes an den Stoßfängerquerträger angeschlossen. Das Verbindungsstück ist ausgeführt, um die Profilkopffläche des Energieabsorptionsprofils abzudecken. Durch das Verbindungsstück wird somit eine, verglichen mit der allein durch die Stirnseiten der Profilwände des Energieabsorptionsprofils bereitgestellten Fläche große Anbindungsfläche zum Anbinden eines Stoßfängerquerträgers bereitgestellt. Die nutzbare Anbindungsfläche entspricht einem Vielfachen der lediglich durch die Wandstirnflächen des Energieabsorptionsprofils bereit gestellten Fläche. Das Abdecken der Profilkopffläche dient zugleich dem Zweck, zu verhindern, dass Verschmutzungen in die eine oder die mehreren Kammern des Energieabsorptionsprofils eindringen. Das Verbindungsstück, typischerweise nach Art einer Platte ausgeführt, oder zumindest eine solche umfassend, trägt an wenigstens einer parallel zu dem seitlichen Abschluss des Energieabsorptionsprofils verlaufenden Seite einen aus der Ebene der die Profilkopffläche abdeckenden Platte abgestellten Anbindungsflansch. Vorzugsweise verfügt das Verbindungsstück über zwei einander gegenüberliegende derartige Anbindungsflansche, zwischen die sodann das Energieabsorptionsprofil mit einem Endabschnitt angeordnet ist. Durch die Anbindungsflansche ist die Anbindungsfläche zwischen dem Verbindungsstück und dem Energieabsorptionsprofil vergrößert. Bei einem aus einer Aluminiumlegierung hergestellten Energieabsorptionsprofil ist das Verbindungsstück typischerweise ebenfalls ein Aluminiumwerkstück, vorzugsweise im Wege eines Strangpressverfahrens hergestellt. Bei einer solchen Ausgestaltung können die beiden Bauteile – Energieabsorptionsprofil und Verbindungsstück – miteinander verschweißt werden. Von besonderem Vorteil ist hierbei, dass durch den oder die aus der Ebene der Profilkopffläche abgestellten Anbindungsflansche ein Überlappungsstoß gegenüber der angrenzenden Außenseite des Energieabsorptionsprofils gebildet ist und somit an diesen Seiten des Verbindungsstückes die Fügeverbindung in Form einer besonders widerstandsfähigen Überlappschweißung ausgeführt werden kann. Es versteht sich, dass an dieser Stelle eine Fügeverbindung auch anders ausgeführt sein kann, beispielsweise durch eine seitliche Laserschweißung.
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Zusätzlich oder auch an Stelle einer Fügeverbindung an dem Überlappstoß des oder der Anbindungsflansche kann das Energieabsorptionsprofil mit seiner Außenseite auch mittels eines Klebers an die zu der oder den Außenseiten des Energieabsorptionsprofils weisenden Flächen des oder der Anbindungsflansche angeschlossen sein.
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Da das Verbindungsstück die Kopffläche des Energieabsorptionsprofils abdeckt und die stirnseitige Querschnittsfläche eines solchen Energieabsorptionsprofils eine gewisse Größe aufweist, wird dieses bei dem beschriebenen Energieabsorptionsbauteil genutzt, um eine Klebefläche bereitzustellen. Mithin ist bei diesem Energieabsorptionsbauteil vorgesehen, dieses mittels einer Klebeverbindung an Stoßfängerquerträger anzuschließen. Die durch die übliche Querschnittsfläche eines Energieabsorptionsprofils bereitgestellte Fläche ist hinreichend groß, um das Erstellen einer solchen Klebeverbindung zu ermöglichen. In vielen Fällen wird die bereitgestellte Fläche nicht unerheblich größer sein als die für die Klebeverbindung benötigte. Aus diesem Grunde kann die zu dem Stoßfängerquerträger weisende Klebefläche des Verbindungsstückes des Energieabsorptionsbauteils als Träger für ein oder mehrere weitere Bauteile genutzt werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist diesbezüglich vorgesehen, das Verbindungsstück zu nutzen, um daran ein Abschlepphakenanschlussbauteil anzuordnen und dennoch eine hinreichende Klebefläche für den bestimmungsgemäßen Anschluss des Energieabsorptionsbauteils an den Stoßfängerquerträger zur Verfügung zu haben. Ein solches zusätzliches Bauteil, beispielsweise ein Abschlepphakenanschlussbauteil ist seinerseits zweckmäßigerweise mit dem Verbindungsstück verschweißt. Anstelle oder auch zusätzlich zu einem solchen Abschlepphakenanschlussbauteil kann das Verbindungsstück auch seitliche Einfassungen aufweisen und/oder eine Halterung etwa für den unteren Lastpfad beinhalten. Die zueinander weisenden Seiten der seitlichen Einfassungen können als zusätzliche Klebeflächen genutzt werden, um das Energieabsorptionsbauteil mit seinem Verbindungsstück mit einem Stoßfängerquerträger zu verbinden.
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Zum Erzielen einer bestimmungsgemäßen Positionierung des Energieabsorptionsbauteils an dem Stoßfängerquerträger in z-Richtung des Fahrzeuges ist vorgesehen, dass das Verbindungsstück über zwei einander gegenüberliegend angeordnete, von der Klebefläche abragende und diese begrenzende Einfassungen verfügt. Auf diese Weise ist eine U-förmige Aufnahme gebildet, wobei die Klebefläche die Basisfläche bildet, in welche Aufnahme ein komplementär ausgeführter Abschnitt des Stoßfängerquerträgers eingreift. Dieser an das Verbindungsstück des Energieabsorptionsbauteils anzuschließende Abschnitt des Stoßfängerquerträgers ist im Rahmen dieser Ausführungen auch als Anschlussabschnitt angesprochen.
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Die durch das Verbindungsstück bereitgestellte Klebefläche trägt in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel hiervon abragende Vorsprünge und/oder Wülste, und zwar in einer Höhe, die der Höhe der zu erstellenden Klebeschicht zum Verbinden von Energieabsorptionsbauteil und Stoßfängerquerträger gewünscht oder benötigt wird. Mithin bilden derartige Vorsprünge oder Wülste eine Lehre für die Stärke der auszubildenden Klebeschicht. Somit ist durch diese Vorsprünge und/oder Wülste sichergestellt, dass die Klebeschicht nicht dünner ausfällt als die Höhe der Vorsprünge und/oder Wülste. Die Höhe der Vorsprünge und/oder Wülste entspricht daher der gewünschten Minimalstärke der Klebeschicht. Die Stärke der Klebeschicht kann daher auf einen minimalen Klebereinsatz konzipiert werden.
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In die Prozesskette zum Herstellen einer Stoßfängerbaugruppe, umfassend einen Stoßfängerquerträger und zwei daran angeschlossene Energieabsorptionsbauteile, ist typischerweise ein Lackierprozess integriert, in der Regel ausgeführt im Wege eines kathodischen Tauchlackierungsverfahrens. Teil eines solchen Lackierprozesses ist die Aushärtung des Lackes in einem Ofen. Während dieses Prozesses kann ebenfalls der Kleber zum Verbinden der Energieabsorptionsbauteile mit dem Stoßfängerquerträger aushärten, so dass für das Aushärten des Klebers unter Wärmeeinwirkung grundsätzlich kein eigener Prozessschritt benötigt wird. Zum mechanischen Fixieren der Energieabsorptionsbauteile an dem Stoßfängerquerträger bis zur Aushärtung des Klebers ist gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, die beiden Bauteile mittels einer selbstfurchenden Schraube zu fixieren. Diese braucht keinen nennenswerten mechanischen Beanspruchungen zu genügen und kann daher relativ klein dimensioniert sein.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
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1: eine perspektivische Darstellung nach Art einer Explosionsdarstellung einer Stoßfängerbaugruppe umfassend einen Stoßfängerquerträger sowie zwei daran anzuschließende Energieabsorptionsbauteile,
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2: eine Seitenansicht des vorderen Abschnittes des in 1 gezeigten rechten Energieabsorptionsbauteils,
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3: die Stoßfängerbaugruppe der 1 mit den an den Stoßfängerquerträger angeschlossenen beiden Energieabsorptionsbauteilen und
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4: eine Seitenansicht des vorderen Abschnittes des in 3 gezeigten rechten Energieabsorptionsbauteils mit dem daran angeschlossenen Anschlussabschnitt des Stoßfängerquerträgers.
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Eine Stoßfängerbaugruppe 1 für ein Fahrzeug umfasst einen Stoßfängerquerträger 2 sowie zwei Energieabsorptionsbauteile 3, 3.1. Bei dem Stoßfängerquerträger 2 handelt es sich um ein Stahlblechbauteil. Der Stoßfängerquerträger 2 verfügt über zwei Anschlussabschnitte 4, 4.1 zum Anschließen des Stoßfängerquerträgers 2 an die beiden Energieabsorptionsbauteile 3, 3.1.
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Die beiden Energieabsorptionsbauteile 3, 3.1 sind prinzipiell gleich ausgebildet. Im Folgenden ist das Energieabsorptionsbauteil 3 beschrieben. Dieselben Ausführungen gelten gleichermaßen für das Energieabsorptionsbauteil 3.1. Das Energieabsorptionsbauteil 3 umfasst ein aus einer geeigneten Aluminiumlegierung im Wege eines Strangpressverfahrens hergestelltes Energieabsorptionsprofil 5. Dieses ist typischerweise mehrkammerig ausgebildet. Das Energieabsorptionsprofil 5 trägt an seiner zu dem Chassis eines Fahrzeuges weisenden Seite eine Montageplatte 6, mit der die Stoßfängerbaugruppe 1 über Schraubverbindungen an das Chassis, typischerweise einen Fahrzeuglängsträger angeschlossen werden kann. Mit der Montageplatte 6, die ebenfalls aus einem Aluminiumwerkstoff hergestellt worden ist, ist das Energieabsorptionsprofil 5 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel verschweißt. Es versteht sich, dass an dieser Stelle auch andere Verbindungstechniken, beispielsweise etwa ein Kleben, einsetzbar sind.
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Die zu dem Stoßfängerquerträger 2 weisende Stirnfläche des Energieabsorptionsprofils 5 ist durch ein Verbindungsstück 7 abgedeckt. Bei dem Verbindungsstück 7 handelt es sich ebenfalls um ein im Wege eines Strangpressverfahrens hergestelltes Bauteil. Das Verbindungsstück 7 umfasst eine Grundplatte 8, mit der die Profilkopffläche des Energieabsorptionsprofils 5 abgedeckt ist. Angeformt an die Grundplatte 8 sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Einfassungen 9, 9.1, die von der Ebene der Grundplatte 8 in Richtung zum Stoßfängerquerträger 2 vorspringen. Die Einfassungen 8 wirken in z-Richtung und bilden eine U-förmige Aufnahme 10 zur Aufnahme des komplementär geformten Anschlussabschnittes 4 des Stoßfängerquerträgers 2. Die Einfassungen 9, 9.1 sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als geschlossene Profilteile, also als Kammern ausgeführt, wodurch das Verbindungsstück 7 eine besondere Steifigkeit erhält. Angeformt an die von dem Stoßfängerquerträger 2 wegweisende Seite der Grundplatte 8 sind zwei Anbindungsflansche 11, 11.1, die an der jeweils angrenzenden Außenseite des Energieabsorptionsprofils 5 anliegen, wie dieses aus der Seitenansicht der 2 deutlich zu erkennen ist. Die Außenseiten des Energieabsorptionsprofils 5, an denen die Anbindungsflansche 11, 11.1 anliegen, sind darin mit dem Bezugszeichen 12 bzw. 12.1 gekennzeichnet. Die Anbindungsflansche 11, 11.1 bilden einen in Richtung zur Montageplatte 6 des Energieabsorptionsbauteils 3 gerichteten Stoß. Dieses wird genutzt, um diesen Stoß mit der jeweiligen Außenseite 12 bzw. 12.1 des Energieabsorptionsprofils 5 durch eine Überlappschweißnaht 13, 13.1 zu verschweißen. Zusätzlich wird das Verbindungsstück 7 mit seinen Stirnflächen 14 (auf Grund der Darstellung in den Figuren ist nur eine Stirnfläche 14 erkennbar) mit der daran angrenzenden Wand des Energieabsorptionsprofils 5 verschweißt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Stirnflächen 14 bündig mit der angrenzenden Wandaußenseite des Energieabsorptionsprofils 5 ausgeführt. Soll auch an dieser Stelle eine Kehlnaht gesetzt werden, überkragt das Verbindungsstück 7 die diesbezüglich angrenzende Außenwand des Energieabsorptionsprofils, typischerweise um einige Millimeter.
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Die Einfassungen 9, 9.1 begrenzen mit ihrem von der Grundplatte 8 winklig abragenden Schenkel eine durch die Grundplatte gebildete, in Richtung zu dem Anschlussabschnitt 4 des Stoßfängerquerträgers 2 weisende Klebefläche 15. Von der Klebefläche 15 abragend sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwei der Längserstreckung der Einfassungen 9, 9.1 folgende Wülste 16, 16.1 vorgesehen. Die Wülste 16, 16.1 dienen als Lehre zur Bemessung der Dicke der zwischen der Klebefläche 15 und der zu dieser weisenden Fläche des Anschlussabschnittes 4 auszubildenden Klebeschicht. Es versteht sich, dass, wenn der Anschlussabschnitt 4 auf den Scheiteln der Wülste 16, 16.1 anliegt, die Stärke der Klebeschicht der Höhe der Wülste 16, 16.1 entspricht.
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In Ergänzung zu den vorstehenden Ausführungen zu dem Energieabsorptionsbauteil 3 trägt das Energieabsorptionsbauteil 3.1 zusätzlich ein Abschlepphakenanschlussbauteil 17, welches mit dem Verbindungsstück 7 verschweißt ist. Das Abschlepphakenanschlussbauteil ist zum Ermöglichen einer solchen Verbindung ebenfalls aus einem Aluminiumwerkstoff hergestellt. Das Abschlepphakenanschlussbauteil verfügt über eine darin eingebrachte Gewindebohrung 18, in die bei Bedarf ein Abschlepphaken eingeschraubt werden kann.
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Zum Verkleben der Energieabsorptionsbauteile 3, 3.1 mit dem Stoßfängerquerträger 2 wird ein geeigneter Strukturklebstoff verwendet, der auf die Klebeflächen 15 der beiden Energieabsorptionsbauteile aufgetragen wird, typischerweise vollflächig. Hierdurch wird nicht nur eine hochbelastbare Verbindung hergestellt, bei der auftretende Kräfte großflächig von dem Stoßfängerquerträger 2 in das jeweilige Energieabsorptionsbauteil 3 bzw. 3.1 eingeleitet werden, sondern es erfolgt hierdurch auch eine galvanische Trennung zwischen dem aus Stahl gefertigten Stoßfängerquerträger 2 und dem aus einer Aluminiumlegierung gefertigten Verbindungsstück 7. Auf diese Weise ist gleichzeitig auch einer Kontaktkorrosion zwischen den beiden unterschiedlichen, miteinander verklebten Werkstoffen vorgebeugt. Die Klebeverbindung zwischen dem Anschlussabschnitt 4 des Stoßfängerquerträgers 2 und dem Energieabsorptionsbauteil 3 ist aus 4 ersichtlich. Die Klebeschicht ist darin mit dem Bezugszeichen K gekennzeichnet. Aus der Darstellung der 4 ist ersichtlich, dass das Energieabsorptionsbauteil 3 an den Anschlussabschnitt 4 des Stoßfängerquerträgers 2 nicht nur über die Klebefläche 15 verklebt ist, sondern dass auch die zueinander weisenden Flächen der Einfassungen 9, 9.1 mit dem Anschlussabschnitt 4 verklebt sind. Die Abstützung der zu dem Verbindungsstück 7 weisenden Fläche des Anschlussabschnittes 4 des Stoßfängerquerträgers 2 an der Klebefläche 15 ist in dem vergrößerten Ausschnitt der 4 gezeigt.
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Die Energieabsorptionsbauteile 3, 3.1 befinden sich zweckmäßigerweise in einer entsprechenden Lehre, wenn der Stoßfängerquerträger mit seinen Anschlussabschnitten 4, 4.1 mit den Verbindungsstücken der Energieabsorptionsbauteile 3, 3.1 verklebt wird. Von Vorteil bei einem solchen Verkleben ist zudem, dass die miteinander verbundenen Teile keinerlei Verzug erfahren, wie dieses bei einem Schweißen zu erwarten ist. Zur Fixierung der Bauteile 2, 3, 3.1 miteinander wird eine selbstfurchende Schraube in die Grundplatte 8 der Verbindungsstücke 7 eingeschraubt. Zu diesem Zweck ist in die Anschlussabschnitte 4, 4.1 des Stoßfängerquerträgers 2 jeweils eine Schraubenöffnung 19 eingebracht, durch die die selbstfurchende Schraube hindurchgreift. Ausgenutzt wird hierbei, dass eine solche selbstfurchende Schraube ohne weiteres in die Grundplatte 8 des aus einer Aluminiumlegierung hergestellten Verbindungsstückes 7 eingeschraubt werden kann und dass es sich bei dem Energieabsorptionsprofil 3, 3.1 um ein Hohlkammerprofil handelt. Es versteht sich, dass man die Schraubenöffnung 19 an einer Position vorsieht, an der das Energieabsorptionsprofil keine Wand hat. Diese in den Figuren nicht gezeigte selbstfurchende Schraube dient allein dem Zweck einer mechanischen Fixierung der Bauteile zueinander, bis der Kleber ausgehärtet worden ist. Dieses erfolgt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel innerhalb eines einer Lackierung nachgeschalteten Ofens. Eine Fixierung mit jeweils einer Schraube ist ausreichend, da jeder Verbindungsabschnitt 4 bzw. 4.1 des Stoßfängerquerträgers in den U-förmigen Aufnahmen der Verbindungsstücke 7 der Energieabsorptionsbauteile 3, 3.1 verdrehsicher gehalten ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stoßfängerbaugruppe
- 2
- Stoßfängerquerträger
- 3, 3.1
- Energieabsorptionsbauteil
- 4, 4.1
- Anschlussabschnitt
- 5
- Energieabsorptionsprofil
- 6
- Montageplatte
- 7
- Verbindungsstück
- 8
- Grundplatte
- 9, 9.1
- Einfassung
- 10
- Aufnahme
- 11, 11.1
- Anbindungsflansch
- 12, 12.1
- Außenseite
- 13, 13.1
- Überlappschweißnaht
- 14
- Stirnfläche
- 15
- Klebefläche
- 16, 16.1
- Wulst
- 17
- Abschlepphakenanschlussstück
- 18
- Gewindebohrung
- 19
- Schraubenöffnung
- K
- Klebeschicht
