-
Die Erfindung betrifft eine Verbindung zwischen einer Prallplatte und einem Längsträger gemäß der Gattung des Patentanspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Crashstruktur für ein Fahrzeug gemäß der Gattung des Patentanspruchs 7 mit mindestens einer solchen Verbindung.
-
Verbindungen zwischen einer Prallplatte und einem Längsträger sowie korrespondierende Crashstrukturen für Fahrzeuge mit mindestens einer solchen Verbindung sind in zahlreichen Variationen bekannt. Eine solche Crashstruktur für ein Fahrzeug umfasst in der Regel einen Querträger, welcher an beiden Endbereichen jeweils über einen Aufpralldämpfer mit korrespondierenden Längsträger verbunden ist. Die Aufpralldämpfer weisen an den den Längsträgern zugewandten Enden jeweils eine erste Prallplatte auf, welche jeweils mit einer zweiten Prallplatte eines korrespondierenden Längsträgers verschraubt ist. Bei einem zentralen Frontcrash, insbesondere bei einem Pfahlcrash, wird der Querträger als Aufprallschutz genutzt, um Energie abzubauen und das Fahrzeug zu bremsen.
-
Aus der
DE 10 2012 221 629 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Aufprallgröße für ein Fahrzeug bekannt, welche in Verbindung mit einer gattungsgemäßen Crashstruktur verwendet werden. Die Crashstruktur an einer Vorderseite des Fahrzeugs umfasst einen quer zur Fahrtrichtung angeordneten Querträger. An den Seiten des Fahrzeugs sind in Fahrtrichtung rechts und links je ein Längsträger angeordnet. Jeder Längsträger ist über einen Aufpralldämpfer mit dem Querträger verbunden. Der Längsträger weist auf der dem Aufpralldämpfer zugewandten Seite eine erste Prallplatte auf. Der Aufpralldämpfer weist auf der dem Längsträger zugewandten Seite eine zweite Prallplatte auf. Der Aufpralldämpfer ist mit vier Befestigungsmitteln mit dem Längsträger verbunden. Bei den Befestigungsmitteln kann es sich beispielsweise um Schraubverbindungen handeln.
-
Aus der
DE 10 2008 041 373 A1 ist ein Absorberelement zur Absorption bei einem Aufprall auftretender Energie bekannt, welches zwischen einem zu schützenden Objekt und einem Prallelement anzuordnen ist und mindestens aus einer Flanschplatte und einem Verformungskörper besteht.
-
Aus der
DE 101 35 158 A1 ist ein Verfahren zur Montage von Schottplatten an Längsträgern eines Fahrzeugs bekannt, bei dem an den auf einer Fahrzeugseite liegenden Längsträgern jeweils eine als Pralldämpferplatte ausgebildete Schottplatte mit einem Längsträgerende der Längsträger verbunden wird.
-
Aus der
DE 10 2013 000 269 A1 ist ein Stoßfängersystem für ein Kraftfahrzeug, mit einer Crashbox zur Eingliederung zwischen einem Stoßfängerquerträger und einer längsträgerseitigen Flanschplatte, wobei die Crashbox aus einem rohrförmigen Längsprofil aus zwei U-förmig konfigurierten Schalenkörpern gebildet ist, und am Längsprofil die Flanschplatte mit einer Öffnung versehen ist, wobei am längsträgerseitigem Ende des Längsprofils ein nach außen umgeformter Kragen vorgesehen ist, und der Kragen an der Flanschplatte anliegt und mit der Flanschplatte gefügt ist. Hierbei ist dem Längsprofil ein Verstärkungsprofil zugeordnet, welches das Längsprofil umfangseitig auf dessen Außenseite wenigstens teilweise umschließt und das Verstärkungsprofil sich wenigstens abschnittsweise an der Flanschplatte abstützt.
-
Aus der
DE 10 2009 014 822 A1 ist eine Verbindungsstruktur mit Toleranzausgleich bekannt, welche aus einer Prallplatte mit einem als Hohlprofilträger ausgebildeten Längsträger in einer Fahrzeugstruktur besteht, bei der die Prallplatte als Strangpressprofil auf der längsträgerzugewandten Seite einen Anschlussflansch aufweist, der an Innenflächen oder Außenflächen des Längsträgers anliegt.
-
Aus der
DE 10 2009 049 872 A1 ist eine Pralldämpferaufnahme für eine Karosseriestruktur eines Kraftfahrzeugs, mit einer gattungsgemäßen Verbindung zwischen einer Prallplatte und einem als Hohlprofil ausgeführten Längsträger bekannt. Die Pralldämpferaufnahme besteht aus der Prallplatte, die über eine als Flansch ausgeführte Längsträgeraufnahme mit einem hohlprofilartigen Längsträger der Karosseriestruktur verbunden ist. Hierbei ist wenigstens ein Adapterteil als Flansch vorgesehen, welches mit einer ersten und zweiten Adapterfläche L-förmig ausgebildet ist, wobei die Adapterflächen an zwei Außenflächen des Längsträgers anliegen. Zur Verbindung mit der Prallplatte weisen die beiden Adapterflächen des Adapterteils jeweils eine rechtwinklig angeformte Flanschfläche auf. Alternativ ist die erste Adapterfläche einstückig mit der Prallplatte verbunden, und die zweite Adapterfläche weist zur Verbindung mit der Prallplatte eine im Wesentlichen rechtwinklig angeformte Flanschfläche auf. Vorzugsweise sind zwei Adapterteile vorgesehen, welche einen umlaufenden an zwei Ecken offenen Kragen ausbilden.
-
Als nachteilig kann bei den bekannten Verbindungen zwischen einem Längsträger und einer Prallplatte angesehen werden, dass bei einem zentralen Pfahlfrontcrash, bei welchem ein beteiligter Längsträger um eine Fahrzeughochachse in Fahrzeugquerrichtung nach innen knicken soll, sehr große Zugkräfte auf der Außenseite des Längsträger entstehen können, welche zu einem Versagen der hochbelasteten Verbindung führen kann.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Verbindung zwischen einer Prallplatte und einem Längsträger sowie eine Crashstruktur für ein Fahrzeug mit mindestens einer solchen Verbindung bereitzustellen, welche das Risiko eines Versagens der Verbindung bei einem zentralen Pfahlfrontcrash, bei welchem ein beteiligter Längsträger um eine Fahrzeughochachse in Fahrzeugquerrichtung nach innen knicken soll, zumindest reduziert oder vollständig beseitigt sowie einfach und kostengünstig zu realisieren ist.
-
Diese Aufgabe wird durch eine Verbindung zwischen einer Prallplatte und einem Längsträger mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine Crashstruktur für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
-
Um eine Verbindung zwischen einer Prallplatte und einem Längsträger bereitzustellen, welche das Risiko eines Versagens der Verbindung bei einem zentralen Pfahlfrontcrash, bei welchem ein beteiligter Längsträger um eine Fahrzeughochachse in Fahrzeugquerrichtung nach innen knicken soll, zumindest reduziert oder vollständig beseitigt sowie einfach und kostengünstig zu realisieren ist, umfasst die Prallplatte eine Längsträgeraufnahme, auf welche ein Endbereich des Längsträgers zumindest teilweise aufgeschoben und verbunden ist. Hierbei weist die Prallplatte einen abstehenden Auflageflansch auf, welcher parallel zu einer äußeren Seitenwand der Längsträgeraufnahme und zu einer äußeren Seitenwand des Längsträgers verläuft. Zudem ist der Auflageflansch formschlüssig und stoffschlüssig mit der äußeren Seitenwand der Längsträgeraufnahme und der äußeren Seitenwand des Längsträgers verbunden und wirkt bei einem zentralen Pfahlfrontcrashfall als Zuglasche.
-
Zudem wird eine Crashstruktur für ein Fahrzeug, mit einem als Hohlprofil ausgeführten Querträger, welcher an beiden Endbereichen jeweils über einen Aufpralldämpfer mit korrespondierenden als Hohlprofile ausgeführten Längsträgern verbunden ist. Die Aufpralldämpfer weisen an den den Längsträgern zugewandten Enden jeweils eine erste Prallplatte auf, welche jeweils mit einer zweiten Prallplatte eines korrespondierenden Längsträgers verschraubt ist. Hierbei sind die zweiten Prallplatten und die Längsträger jeweils über erfindungsgemäße Verbindungen miteinander verbunden.
-
Durch die bei einem zentralen Pfahlfrontcrash als Zuglaschen wirkenden Auflageflansche, welche jeweils formschlüssig und stoffschlüssig mit der äußeren Seitenwand der betroffenen Längsträgeraufnahme und der äußeren Seitenwand des betroffenen Längsträgers verbunden sind, kann die wirkende Zuglast besser auf die Längsträger übertragen und verteilt werden. Dadurch können bei einem zentralen Pfahlfrontcrash auch die Längsträger zum Verzehren der Crashenergie einbezogen werden und in Querrichtung deformieren bzw. eingezogen werden, so dass die Verbindung zwischen Längsträger und Prallplatte sowie die Verbindung zwischen Längsträger und Querträger in vorteilhafter Weise intakt bleiben.
-
In vorteilhafter Ausgestaltung der Verbindung kann die Längsträgeraufnahme als umlaufender Kragen ausgeführt werden. Stirnseitige Kanten eines Bodens, einer inneren Seitenwand und eines Deckels der Längsträgeraufnahme können jeweils an die Prallplatte angeschweißt werden, wobei die Schweißnähte vorzugsweise durch ein Metall-Aktivgas-Schweißverfahren aufgebracht sind. Dies ermöglicht eine einfache und kostengünstige Herstellung der Prallplatte mit Längsträgeraufnahme in Massenproduktion.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Verbindung kann eine Außenfläche der äußeren Seitenwand der Längsträgeraufnahme am Auflageflansch anliegen und der Längsträger kann so auf die Längsträgeraufnahme aufgeschoben werden, dass die äußere Seitenwand des Längsträgers im Endbereich an einer Innenfläche der äußeren Seitenwand der Längsträgeraufnahme anliegen kann. Hierbei kann der Auflageflansch durch dreifache Schweißpunkte mit der äußeren Seitenwand der Längsträgeraufnahme und der äußeren Seitenwand des Längsträgers verschweißt werden. Dadurch ergibt sich die formschlüssige und stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Auflageflansch, der Längsträgeraufnahme und dem Längsträger, so dass die Zugbelastung besser verteilt bzw. übertragen werden kann.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Verbindung kann der Längsträger im Endbereich einen ersten Längsschlitz, welcher einen Boden des Längsträgers von der äußeren Seitenwand partiell abtrennt, und einen zweiten Längsschlitz aufweisen, welcher einen Deckel des Längsträgers von der äußeren Seitenwand partiell abtrennt. Dadurch können Innenflächen des Bodens, des Deckels und einer inneren Seitenwand im Endbereich des Längsträgers jeweils auf korrespondierenden Außenflächen des Bodens, des Deckels und der inneren Seitenwand der Längsträgeraufnahme aufliegen. Zudem können der Boden, der Deckel und die innere Seitenwand im Endbereich des Längsträgers jeweils durch zweifache Schweißpunkte mit dem Boden, dem Deckel und der inneren Seitenwand der Längsträgeraufnahme verschweißt werden. Dadurch kann die Verbindung zwischen der Längsträgeraufnahme bzw. der Prallplatte und dem Längsträger weiter verbessert werden.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Crashstruktur können die ersten Prallplatten der Aufpralldämpfer und die zweiten Prallplatten der Längsträger in den vier Eckbereichen jeweils eine durchgehende Befestigungsöffnung aufweisen, durch welche jeweils ein Befestigungselement geführt und verschraubt werden kann. Dadurch kann eine einfache und kostengünstige Verbindung zwischen den Aufpralldämpfern und den Längsträgern realisiert werden.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Crashstruktur können bei einem zentralen Pfahlfrontcrashfall der Querträger deformiert und die Längsträger in Querrichtung deformieren und eingezogen werden, wobei die Auflageflansche der zweiten Prallplatten der Längsträger jeweils als Zuglaschen wirken und die wirkenden Zuglast übertragen. Zudem kann im Bereich des Auflageflansches der zweiten Prallplatte mindestens eine zusätzliche durchgehende Befestigungsöffnung angeordnet werden, durch welche mindestens ein zusätzliches Befestigungselement geführt und verschraubt werden kann, welches eine homogenere Zuglastverteilung bewirkt. Zudem verhindert das mindestens eine zusätzliche Befestigungselement ein Aufklaffen zwischen den beiden Prallplatten.
-
Die für die erfindungsgemäße Verbindung zwischen einer Prallplatte und einem Längsträger beschriebenen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen gelten auch für die erfindungsgemäße Crashstruktur für ein Fahrzeug.
-
Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen als von der Erfindung umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt oder erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen. Hierbei zeigen:
- 1 eine schematische Draufsicht auf einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Crashstruktur, welche ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verbindung zwischen einer Prallplatte und einem Längsträger umfasst;
- 2 eine schematische perspektivische Darstellung einer Prallplatte und einer Längsträgeraufnahme während der Herstellung der erfindungsgemäßen Verbindung zwischen einer Prallplatte und einem Längsträger aus 1;
- 3 eine schematische perspektivische Darstellung einer Prallplatte mit verbundener Längsträgeraufnahme und eines Längsträgers während der Herstellung der erfindungsgemäßen Verbindung zwischen einer Prallplatte und einem Längsträger aus 1; und
- 4 eine schematische perspektivische Darstellung der erfindungsgemäße Verbindung zwischen einer Prallplatte und einem Längsträger aus 1.
-
Wie aus 1 bis 4 ersichtlich ist, weist das dargestellte Ausführungsbeispiel der Crashstruktur 1 für ein Fahrzeug einen als Hohlprofil ausgeführten Querträger 3 auf, welcher an beiden Endbereichen jeweils über einen Aufpralldämpfer 5 mit korrespondierenden als Hohlprofile ausgeführten Längsträgern 12 verbunden ist. Die Crashstruktur 1 ist spiegelsymmetrisch zu einer Fahrzeugmittelängsachse ausgeführt, wobei in 1 nur die in Fahrzeuglängsrichtung x links angeordneten Komponenten dargestellt sind. Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, weist der dargestellte Aufpralldämpfer 5 an seinem dem Längsträger 12 zugewandten Ende eine erste Prallplatte 7 auf, welche mit einer zweiten Prallplatte 14 des korrespondierenden Längsträgers 12 verschraubt ist.
-
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verbindung 10 zwischen der zweiten Prallplatte 14 und dem als Hohlprofil ausgeführten Längsträger 12 umfasst die Prallplatte 14 eine Längsträgeraufnahme 16, auf welche ein Endbereich 12A des Längsträgers 12 zumindest teilweise aufgeschoben und verbunden ist. Wie aus 2 bis 4 weiter ersichtlich ist, weist die Prallplatte 14 einen abstehenden Auflageflansch 14.1 auf, welcher parallel zu einer äußeren Seitenwand 16.1 der Längsträgeraufnahme 16 und zu einer äußeren Seitenwand 12.1 des Längsträgers 12 verläuft. Hierbei ist der Auflageflansch 14.1 formschlüssig und stoffschlüssig mit der äußeren Seitenwand 16.1 der Längsträgeraufnahme 16 und der äußeren Seitenwand 12.1 des Längsträgers 12 verbunden und wirkt bei einem zentralen Pfahlfrontcrashfall als Zuglasche.
-
Wie aus 1 bis 4 weiter ersichtlich ist, weisen die erste Prallplatte 7 des Aufpralldämpfers 5 und die zweite Prallplatte 14 des Längsträger 12 in den vier Eckbereichen jeweils eine durchgehende Befestigungsöffnung 14.2 auf, durch welche jeweils ein Befestigungselement 9 geführt und verschraubt ist.
-
Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, wird bei einem zentralen Pfahlfrontcrashfall der Querträger 3 deformiert, und der dargestellte Längsträger 12 wird in Querrichtung y deformieren und eingezogen, wobei der Auflageflansch 14.1 der zweiten Prallplatte 14 des Längsträgers 12 als Zuglasche wirkt und die wirkenden Zuglast überträgt. Im Bereich des Auflageflansches 14.1 der zweiten Prallplatte 14 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel eine zusätzliche durchgehende Befestigungsöffnung 14.2A eingebracht. Durch welche im montierten Zustand ein zusätzliches Befestigungselement 9 geführt und verschraubt ist, welche eine homogenere Zuglastverteilung bewirkt.
-
Wie aus 2 bis 4 weiter ersichtlich ist, ist die Längsträgeraufnahme 16 im dargestellten Ausführungsbeispiel als umlaufender Kragen 16A ausgeführt. Hierbei sind stirnseitige Kanten eines Bodens 16.2, einer inneren Seitenwand 16.3 und eines Deckels 16.4 der Längsträgeraufnahme 16 jeweils an die Prallplatte 14 angeschweißt. Die durchgehenden Schweißnähte 17, von denen in 3 und 4 jeweils eine am Deckel 16.4 sichtbar ist, werden vorzugsweise durch ein Metall-Aktivgas-Schweißverfahren aufgebracht. Hierbei zeigt 2 die Prallplatte 14 und die Längsträgeraufnahme 16 vor dem Schweißvorgang und 3 zeigt die Prallplatte 14 mit der Längsträgeraufnahme 16 nach dem Schweißvorgang vor dem Aufschieben des Längsträgers 12. 4 zeigt die fertige erfindungsgemäße Verbindung 10 zwischen einer Prallplatte 14 und einem Längsträger 12.
-
Wie aus 3 weiter ersichtlich ist, liegt eine Außenfläche der äußeren Seitenwand 16.1 der Längsträgeraufnahme 16 am Auflageflansch 14.1 an. Wie aus 4 weiter ersichtlich ist, ist der Längsträger 12 so auf die Längsträgeraufnahme 16 aufgeschoben, dass die äußere Seitenwand 12.1 des Längsträgers 12 im Endbereich 12A an einer Innenfläche der äußeren Seitenwand 16.1 der Längsträgeraufnahme 16 anliegt.
-
Wie aus 3 und 4 weiter ersichtlich ist, weist der Längsträger 12 im dargestellten Ausführungsbeispiel im Endbereich 12A einen ersten Längsschlitz 13.1 auf, welcher einen Boden 12.2 des Längsträgers 12 von der äußeren Seitenwand 12.1 partiell abtrennt. Zudem weist der Längsträger 12 im Endbereich 12A einen zweiten Längsschlitz 13.2 auf, welcher einen Deckel 12.4 des Längsträgers 12 von der äußeren Seitenwand 12.1 partiell abtrennt. Dadurch ist es möglich, dass Innenflächen des Bodens 12.2, des Deckels 12.4 und einer inneren Seitenwand 12.3 im Endbereich 12A des Längsträgers 12 jeweils auf korrespondierenden Außenflächen des Bodens 16.2, des Deckels 16.4 und der inneren Seitenwand 16.3 der Längsträgeraufnahme 16 aufliegen, während die äußere Seitenwand 12.1 des Längsträgers 12 an der Innenfläche der äußeren Seitenwand der Längsträgeraufnahme 16 anliegt.
-
Wie aus 4 weiter ersichtlich ist, sind der Boden 12.2, der Deckel 12.4 und die innere Seitenwand 12.3 im Endbereich 12A des Längsträgers 12 jeweils durch zweifache Schweißpunkte 18 mit dem Boden 16.2, dem Deckel 16.4 und der inneren Seitenwand 16.3 der Längsträgeraufnahme 16 verschweißt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Boden 12.2 des Längsträgers 12 beispielhaft über vier zweifache Schweißpunkte 18 mit dem Boden 16.2 der Längsträgeraufnahme 16 verschweißt. Analog ist der Deckel 12.4 des Längsträgers 12 beispielhaft über vier zweifache Schweißpunkte 18 mit dem Deckel 16.4 der Längsträgeraufnahme 16 verschweißt. Zudem ist die innere Seitenwand 12.3 des Längsträgers 12 beispielhaft über acht zweifache Schweißpunkte 18 mit der inneren Seitenwand 16.3 der Längsträgeraufnahme 16 verschweißt. In 4 sind allerdings nur die vier zweifachen Schweißpunkte 18 im Deckel 12.4 des Längsträgers 12 sichtbar. Selbstverständlich können auch mehr oder weniger zweifache Schweißpunkte 18 oder eine andere als die dargestellte zweireihige Anordnung verwendet werden, um den Längsträger 12 mit der Längsträgeraufnahme 16 zu verschweißen.
-
Wie aus 4 weiter ersichtlich ist, ist der Auflageflansch 14.1 durch dreifache Schweißpunkte 19 mit der äußeren Seitenwand 16.1 der Längsträgeraufnahme 16 und der äußeren Seitenwand 12.1 des Längsträgers 12 verschweißt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Auflageflansch 14.1 durch acht dreifache Schweißpunkte 19 mit der äußeren Seitenwand 16.1 der Längsträgeraufnahme 16 und der äußeren Seitenwand 12.1 des Längsträgers 12 verschweißt. Selbstverständlich können auch mehr oder weniger dreifache Schweißpunkte 19 oder eine andere als die dargestellte zweireihige Anordnung verwendet werden, um den Auflageflansch 14.1 durch dreifache Schweißpunkte 19 mit der äußeren Seitenwand 16.1 der Längsträgeraufnahme 16 und der äußeren Seitenwand 12.1 des Längsträgers 12 zu verschweißen.
-
BEZUGSZEICHENLISTE
-
- 1
- Crashstruktur
- 2
- Pfahl
- 3
- Querträger
- 3A
- Stoßfängerquerträger
- 5
- Aufpralldämpfer
- 7
- Prallplatte
- 9
- Befestigungselement
- 10
- Verbindung
- 12
- Längsträger
- 12.1
- äußere Seitenwand
- 12.2
- Boden
- 12.3
- innere Seitenwand
- 12.4
- Deckel
- 12A
- Endbereich
- 13.1, 13.2
- Längsschlitz
- 14
- Prallplatte
- 14.1
- Auflageflansch
- 14.2
- Befestigungsöffnung
- 16
- Längsträgeraufnahme
- 16.1
- äußere Seitenwand
- 16.2
- Boden
- 16.3
- innere Seitenwand
- 16.4
- Deckel
- 16A
- Kragen
- 17
- Schweißnaht
- 18
- zweifacher Schweißpunkt
- 19
- dreifacher Schweißpunkt
- x
- Fahrzeuglängsrichtung
- y
- Fahrzeugquerrichtung
- z
- Fahrzeughochrichtung