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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stoßfängeranordnung für ein Kraftfahrzeug gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Aus dem Stand der Technik ist es bekannt Kraftfahrzeuge front- oder endseitig mit Stoßfängeranordnungen auszustatten. Diese weisen üblicherweise einen Querträger auf, der sich annähernd über die gesamte Kraftfahrzeugbreite erstreckt. Der Querträger selbst ist mit der Karosserie und/oder Längsträgern gekoppelt über Crashboxen. Im Falle eines Aufpralls werden die Crashboxen deformiert und bauen dabei Crashenergie durch Umformarbeit ab.
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Nunmehr muss ein Kraftfahrzeug sowohl front- als auch rückseitig über die Möglichkeit verfügen eine Abschleppöse lagefixiert anzuordnen. Der Querträger selbst ist zumeist das Bauteil, das sowohl mit der Kraftfahrzeugstruktur fest verbunden ist und front- oder heckseitig am Kraftfahrzeug am weitesten über die Kraftfahrzeugkarosserie hinausragend ist. Dabei hat es sich im Stand der Technik durchgesetzt, die Abschleppöse am Querträger selbst und/oder durch eine den Querträger durchgreifende Öffnung zu montieren. Ebenfalls ist es aus dem Stand der Technik bekannt, die Kraftfahrzeugöse mit einer Hülse- oder Aufnahmeöffnung zu koppeln, die im Bereich einer Crashbox angeordnet ist.
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Eine solche Anordnung ist beispielsweise aus der gattungsbildenden
DE 10 2008 057 379 A1 bekannt. Hierzu wird ein Tragteil zwischen Crashbox und Querträger schraubtechnisch gekoppelt. In dem Tragteil wird eine das Tragteil durchgreifende Hülse angeordnet.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ausgehend vom Stand der Technik eine Stoßfängeranordnung für ein Kraftfahrzeug aufzuzeigen, die besonders einfach montierbar ist und kostengünstig produzierbar ist, eine gute Crashperformance aufweist und die Möglichkeit bietet einfach und effektiv eine Abschleppöse an dieser anzuordnen.
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Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Stoßfängeranordnung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen im Patentanspruch 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
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Die erfindungsgemäße Stoßfängeranordnung für ein Kraftfahrzeug weist einen Querträger sowie im Bereich der Enden des Querträgers angeordnete Crashboxen zur Koppelung der Stoßfängeranordnung mit dem Kraftfahrzeug auf. Die Crashboxen werden bevorzugt in Verlängerung eines Längsträgers an der Kraftfahrzeugkarosserie gekoppelt. Der Querträger selbst ist aus einer Leichtmetalllegierung als Hohlprofil ausgebildet. Insbesondere als stranggepresstes Hohlprofil. Eine jeweils im Endbereich des Querträgers angeordnete Crashbox weist einen oberseitig und unterseitig überstehenden Flansch auf, wobei der Flansch den Querträger in Kraftfahrzeuglängsrichtung zumindest abschnittsweise übergreift. Ferner ist mindestens eine Schraubverbindung vorgesehen, die in Kraftfahrzeugvertikalrichtung die Flansche und den Querträger durchgreifend angeordnet ist. Durch die Schraubverbindung ist der Querträger an den Crashboxen festgelegt.
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Erfindungsgemäß zeichnet sich die Stoßfängeranordnung dadurch aus, dass in dem Querträger, insbesondere in dem Innenraum des Querträgers, bereichsweise mindestens ein Abstandhalter angeordnet ist, wobei der Abstandhalter von der Schraubverbindung durchgriffen ist. Ferner ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein Obergurt und/oder ein Untergurt des Querträgers eine Ausnehmung zur Durchführung des Schraubbolzens aufweist, wobei ein Rand der Ausnehmung als Stanzkragen in den Innenraum des Querträgers orientiert ausgebildet ist, wobei der Stanzkragen formschlüssig in eine Fase des Abstandhalters greift.
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Dies bietet erfindungsgemäß zwei Vorteile. Zum einen ist es möglich den Abstandhalter in dem Querträger zu positionieren und durch den Stanzkragen lagezufixieren, so dass im Anschluss daran, auch in eventuell erforderlichen Zwischenschritten, die Crashboxen an dem Querträger angeordnet werden können und die Schraubverbindung durch den Flansch und den Querträger sowie den darin angeordneten Abstandhalter führbar ist. Somit können Querträger und Crashboxen besonders einfach montiert werden. Ein zweiter wesentlicher Vorteil liegt in einer besseren Aussteifung des Systems. Dadurch, dass der Abstandhalter nicht nur von dem Schraubbolzen der Schraubverbindung durchgriffen ist, sondern auch zusätzlich formschlüssig aufgrund des Stanzkragens lagefixiert ist, ergibt sich eine bessere Verliersicherung sowie Dauerhaltbarkeit des Systems, was zu einer besseren Crashperformance bei gleichzeitiger Möglichkeit der Montage einer Abschleppöse führt.
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Insbesondere kann erfindungsgemäß der Abstandhalter ein Innengewinde aufweisen, so dass eine Abschleppöse in diesen einschraubbar ist. Insbesondere muss somit nicht in der Crashbox und/oder dem Querträger selbst eine zusätzliche Montage einer Gewindeöse erfolgen. Der Querträger selbst kann eine Öffnung, beispielsweise ein Loch aufweisen, wobei der Abstandhalter innerhalb des Querträgers angeordnet ist und somit die Abschleppöse eine Vorderwand des Querträgers durchgreifend besonders einfach in den Abstandhalter einschraubbar ist. Der Abstandhalter, welcher insbesondere aufgrund des Stanzkragens zusätzlich formschlüssig gekoppelt ist, weist eine bessere Lastführung auf, im Falle eines Abschleppens mithin eine Lastaufnahme in Kraftfahrzeuglängsrichtung und indirekt eine Kraftleitung in den Obergurt und den Untergurt des Querträgers.
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Gerade bei Überseetransporten werden jedoch auch die Abschleppösen dazu verwendet, das Kraftfahrzeug auf einem Transportmittel, beispielsweise einem Schiff zu verzurren. Hierbei wird eine Belastung, nicht in Kraftfahrzeuglängsrichtung sondern in einem Winkel, insbesondere mehr als 45° auf die Abschleppöse aufgebracht. Mithin ist die Abschleppöse schräg nach unten verzurrt. Auch hier bietet der Abstandhalter als Aufnahme der Abschleppöse eine bessere Möglichkeit der Kraftleitung aufgrund des Stanzkragens.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltungsvariante ist der Querträger als Mehrkammerhohlprofil ausgebildet, wobei insbesondere mindestens zwei Kammern in Kraftfahrzeugvertikalrichtung übereinander angeordnet sind. In jeder Kammer ist besonders bevorzugt ein Abstandhalter angeordnet. Der Stanzkragen ist jedoch dann insbesondere nur an einem Obergurt und einem Untergurt ausgebildet. Ein Mittelsteg weist insbesondere keinen Stanzkragen auf.
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Weiterhin besonders bevorzugt ist der Abstandhalter selbst aus einer Aluminiumlegierung stranggepresst, wobei der Abstandhalter bevorzugt mit einer Extrusionsrichtung in der Hohlkammer des Querträgers in Kraftfahrzeugvertikalrichtung orientiert angeordnet ist. Dies bietet beim Längsextrudieren insbesondere die Möglichkeit eine entsprechend den Abstandhalter durchgreifende Ausnehmung zur Durchführung des Schraubbolzens mit strangzupressen. Im Falle eines Innengewindes zur Aufnahme einer Abschleppöse ist diese dann den Abstandhalter quer zur Extrusionsrichtung durchgreifend zumindest abschnittsweise orientiert. Alternativ ist es möglich, dass der Abstandhalter mit seiner Extrusionsrichtung in der Hohlkammer in Kraftfahrzeuglängsrichtung orientiert angeordnet ist. Hier ist es dann möglich, eine entsprechende Öffnung und/oder Gewindebohrung zur Aufnahme der Abschleppöse in der Extrusionsrichtung mit zu extrudieren. Eine entsprechende Öffnung zum Durchgreifen des Abstandhalters mit dem Schraubbolzen kann dann wiederum quer zur Extrusionsrichtung, beispielsweise durch Bohren oder ein spanabhebendes Verfahren eingebracht werden. Der Abstandhalter ist im Übrigen massiv ausgebildet.
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Die Fase des Abstandhalters kann bevorzugt nach dem Extrudieren durch ein spanabhebendes Verfahren eingebracht werden. Der Stanzkragen wird insbesondere durch einen Stanzvorgang oder Prägevorgang eingebracht. Das Loch der Ausnehmung kann dabei mit eingebracht werden oder in einem vorgeschalteten Lochvorgang eingebracht werden.
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Der Stanzkragen ist insbesondere in einem Winkel zwischen 5 und 60°, bevorzugt zwischen 6 und 50°, insbesondere von 10 bis 45° zu dem Obergurt bzw. dem Untergurt in die Hohlkammer orientiert verlaufend ausgebildet. Besonders bevorzugt wird der Stanzkragen in einem Winkel von ca. 45° eingestanzt.
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Im montierten Zustand zeichnet sich die Stoßfängeranordnung weiterhin dadurch aus, dass der Stanzkragen an einer Innenmantelfläche der Fase zumindest bereichsweise formschlüssig zur Anlage kommend ist. Hierdurch wird eine bessere Aussteifung ermöglicht, da die Öffnung des Abstandhalters zur Durchführung des Schraubbolzens in der Regel als Spielpassung ausgebildet ist, so dass der Schraubbolzen auch bei Produktionstoleranzen leicht einführbar ist. Durch den formschlüssigen Kontakt zwischen Außenmantelfläche des Schraubbolzens, Stanzkragen und Innenmantelfläche der Fase wird hier eine zusätzliche Versteifung hergestellt.
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Die Fase selbst kann im Falle des vorherigen Einbringens durch spanabhebendes Verfahren einen Winkel zwischen 5 und 60°, bevorzugt zwischen 10 und 50°, insbesondere von 40 bis 50° und ganz besonders bevorzugt von 45° aufweisen. Insbesondere ist es im Rahmen der Erfindung vorgesehen, dass durch das Einstanzen des Stanzkragens sich der Winkel der Fase selbst nochmals beim Einstanzen des Stanzkragens geringfügig ändert, insbesondere vergrößert. Somit ist eine sichere formschlüssige Anlage zwischen Stanzkragen und Fase gewährleistet.
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Weiterhin weist die Fase besonders bevorzugt eine Höhe in Kraftfahrzeugvertikalrichtung auf, die größer gleich der Wanddicke des Obergurtes und/oder des Untergurtes ist.
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Weiterhin ist vorgesehen, dass der Flansch der Crashbox zumindest abschnittsweise doppellagig ausgebildet ist. Zur Herstellung der doppelten Lage ist insbesondere die Crashbox selbst als Strangpressprofil ausgebildet und an ihrer Oberseite und/oder an ihrer Unterseite als Hohlprofil somit insbesondere im Gesamtquerschnitt als Mehrkammerhohlprofil ausgebildet, bevorzugt mindestens als Dreikammerhohlprofil. Zumindest eine obere und/oder untere Kammer wird dann zur Ausbildung des Flansches abgeflacht, so dass die beiden Lagen der Kammer platt aneinander gedrückt werden.
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Weiterhin besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass an der Crashbox an einer Oberseite und/oder Unterseite mindestens zwei nebeneinander liegende Kammern angeordnet sind, wobei bevorzugt die nebeneinanderliegenden Kammern durch einen in Kraftfahrzeugvertikalrichtung orientierten Steg getrennt sind und zur Ausbildung des Flansches die Kammern zumindest bereichsweise abgeflacht sind, so dass im Querschnitt des Stegs ein Dreieck ausgebildet ist. Dieses Hohlkammerprofil mit einer im Querschnitt Dreieckkonfiguration erstreckt sich dann wiederum in Längsrichtung und bietet bereits hier im Falle eines Kraftfahrzeugcrashes die Möglichkeit Crashenergie in Umformarbeit zu wandeln.
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Weiterhin besonders bevorzugt weist eine Vorderwand des Querträgers in Kraftfahrzeugvertikalrichtung orientiert zumindest einen Seitenflansch abstehend angeordnet auf. Bevorzugt ist weiterhin der Flansch der Crashbox sich in Kraftfahrzeuglängsrichtung orientiert bis an eine Hinterseite des Seitenflansches erstreckend ausgebildet. Insbesondere bei der zuvor beschriebenen Dreieckskonfiguration, jedoch auch bei einer annähernd formschlüssigen Anlage des Flansches, kommt es hier zu einer besseren Aussteifung und im Crashfalle bereits zur Ausführung von Umformarbeit, so dass die Crashenergie wiederum verbessert durch Umformarbeit abgebaut werden kann.
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Weitere Vorteile, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung. Bevorzugte Ausgestaltungsvarianten werden in den schematischen Figuren dargestellt. Diese dienen dem einfachen Verständnis der Erfindung. Es zeigen:
- 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Stoßfängeranordnung;
- 2 einen Längsschnitt gemäß Schnittlinie II-II aus Figur;
- 3 eine Detailansicht im Längsschnitt;
- 4 eine alternative erfindungsgemäße Stoßfängeranordnung mit eingesetzter Abschleppöse in Draufsicht;
- 5 eine Längsschnittansicht der Crashbox gemäß Schnittlinie V-V aus 4 und
- 6 eine Frontansicht auf eine erfindungsgemäße Stoßfängeranordnung gemäß 4.
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In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet, auch wenn eine wiederholte Beschreibung aus Vereinfachungsgründen entfällt.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Stoßfängeranordnung 1 in Draufsicht. Die Stoßfängeranordnung 1 weist einen sich in Kraftfahrzeugquerrichtung Y erstreckenden Querträger 2 auf, wobei im Bereich der Enden 3 des Querträgers 2 jeweils Crashboxen 4 angeordnet sind. Die Crashboxen 4 weisen, jeweils hier dargestellt, an ihrer Oberseite einen Flansch 5 auf, welcher den Querträger 2 in Kraftfahrzeuglängsrichtung X zumindest abschnittsweise übergreift. Auch an einer nicht dargestellten Unterseite der Crashbox 4 ist ein Flansch 5 ausgebildet. Insbesondere der Flansch 5 liegt an einem Obergurt 6 des Querträgers 2 auf und es sind Schraubverbindungen mit Schraubbolzen 7 vorgesehen, die den Querträger 2 in Kraftfahrzeugvertikalrichtung Z durchgreifend mit den Crashboxen 4 koppeln. Die Crashboxen 4 selbst weisen noch eine rückseitige Koppelplatte 8 auf, um an nicht näher dargestellten Längsträgern festgelegt zu werden.
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2 zeigt eine Längsschnittansicht durch eine Crashbox 4 gemäß Schnittlinie II-II von 1, jedoch ohne Schraubbolzen 7. Zu erkennen ist die Crashbox 4, welche den Querträger 2 oberseitig und unterseitig in Kraftfahrzeuglängsrichtung X übergreift. Ein jeweiliger Flansch 5 der Crashbox 4 ist doppellagig ausgebildet. Nicht nur der Obergurt 6, sondern auch der Untergurt 9 des Querträgers 2 sind von jeweils einem Flansch 5 zumindest abschnittsweise übergriffen. Der Querträger 2 selbst ist als Zweikammerhohlprofil ausgebildet und weist einen die zwei Hohlkammern 15 trennenden Mittelsteg 10 auf. Erfindungsgemäß kann in jeder Hohlkammer 15 ein Abstandhalter 14 angeordnet sein, wobei der obere Abstandhalter 14a im Bereich des Obergurtes 6 eine Fase 11 aufweist und der untere Abstandhalter 14b im Bereich des Untergurtes 9 eine Fase 11 aufweist. Erfindungsgemäß ist nunmehr vorgesehen, dass sowohl am Obergurt 6 als auch am Untergurt 9 jeweils ein Stanzkragen 12 ausgebildet ist. Der Stanzkragen 12 schließt eine Ausnehmung 13 zur Durchführung eines nicht näher dargestellten Schraubbolzens umfangsseitig umgreifend ein. Nähere Details hierzu sind dargestellt in 3.
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In 3 ist wiederum die erfindungsgemäße Stoßfängeranordnung 1 dargestellt in einem vergrößerten Ausschnitt. Zu erkennen ist der Obergurt 6 des Querträgers 2 sowie der darauf aufliegende doppellagige Flansch 5. Dieser ist von dem Schraubbolzen 7 zur Ausbildung der Schraubverbindung durchgriffen. Der Abstandhalter 14 ist dabei im Innenraum 30 bzw. in der Hohlkammer 15 angeordnet. Ein eventueller dargestellter Spalt zwischen Obergurt 6 und Oberseite 23 des Abstandhalters 14 kann ausgebildet sein, bevorzugt liegt jedoch der Abstandhalter 14 formschlüssig an dem Obergurt 6 aufgrund der aufgebrachten Kraft der Schraubverbindung in Kraftfahrzeugvertikalrichtung Z auf. Nunmehr ist gut zu erkennen, dass der Stanzkragen 12 in die Hohlkammer 15 des Querträgers 2 hinein orientiert ausgebildet ist. Der Stanzkragen 12 ist dabei mit einem Winkel β in die Hohlkammer 15 hinein zu dem Obergurt 6 verlaufend ausgebildet, insbesondere beträgt dieser Winkel β 45°. Die an dem Abstandhalter 14 ausgebildete Fase 11 weist einen Winkel α auf, mit welcher sie zum Obergurt 6 bzw. der durch die Kraftfahrzeuglängsrichtung X und Kraftfahrzeugquerrichtung Y ausgebildeten Ebene verläuft, wobei dieser Winkel α bevorzugt ebenfalls mit 45° ausgebildet ist. Ferner dargestellt ist, dass der Stanzkragen 12 an der Außenmantelfläche 27 des Schraubbolzens 7 sowie an der Innenmantelfläche 28 der Fase 11 zumindest bereichsweise formschlüssig zur Anlage kommt.
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Ferner ist eine Höhe h dargestellt, welche die Fase 11 bezogen auf die Kraftfahrzeugvertikalrichtung Z aufweist. Diese Höhe h ist besonders bevorzugt größer gleich der Wanddicke d des Obergurtes 6 ausgebildet. Im Falle des Untergurtes 9 ist entsprechend die Höhe h der dortigen Fase 11 entsprechend auch größer oder gleich der Wanddicke d des Untergurtes 9 ausgebildet. Ferner ist eine Weite w dargestellt mit welcher die Fase 11 in Richtung zu dem Abstandhalter 14 zeigend in Kraftfahrzeuglängsrichtung X bzw. Kraftfahrzeugquerrichtung Y orientiert ausgebildet ist. Diese ist besonders bevorzugt gleich der Höhe h ausgebildet im Falle der Fase 11 von 45°.
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In 4 ist nunmehr die erfindungsgemäße Stoßfängeranordnung 1 mit eingesetzter Abschleppöse 16 dargestellt. Ferner sind die Flansche 5 in modifizierter Ausgestaltung mit einem im Querschnitt des Flansches 5 ausgebildeten Dreieck 17 dargestellt. Ein Übergangsbereich 18 zur Ausbildung der Abplattung des Flansches 5 verläuft insbesondere in einem Winkel ɤ zur Kraftfahrzeugquerrichtung Y.
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5 zeigt eine Längsschnittansicht durch eine Crashbox 4 gemäß Schnittlinie V-V. Hier gut zu erkennen ist, dass der auf die Bildebene bezogene untere Abstandhalter 14b bevorzugt ein Innengewinde 19 zum Einschrauben der Abschleppöse 16, auch als Abschlepphaken bezeichnet, aufweist. Der obere Abstandhalter 14a weist dieses nicht auf. Ferner gut zu erkennen ist, dass der jeweilige Flansch 5 nicht doppellagig formschlüssig direkt aneinander liegend ausgebildet ist. Die Crashbox 4 weist eine untere Kammer 25 und eine obere Kammer 26 und eine dazwischen liegende mittlere Kammer 29 auf. Die untere Kammer 25 sowie die obere Kammer 26 sind jeweils zur Ausbildung des Flansches 5 abgeflacht. Dies kann auch ohne mittleren Steg 20 erfolgen, so dass keine Dreieckstruktur ausgebildet wird.
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Dies ist gut erkennbar dargestellt in 6, welche eine Frontansicht auf eine erfindungsgemäße Stoßfängeranordnung 1 gemäß 4 darstellt. Gut zu erkennen ist wiederum die Abschleppöse 16. Ferner sind an den Flanschen 5 im Querschnitt eine links- und rechtsseitige nicht näher dargestellte Kammer des Flansches 5 abgeplattet worden, wobei diese Kammern durch einen in Kraftfahrzeugvertikalrichtung Z orientierten Steg 20 getrennt sind, so dass sich im Querschnitt eine dreieckförmige Struktur ausbildet. Diese erstreckt sich insbesondere bis zu einer Vorderwand 21 des Querträgers 2. Weiterhin besonders bevorzugt sind von der Vorderwand 21 in Kraftfahrzeugvertikalrichtung Z orientiert abstehende Seitenflansche 22 ausgebildet. Die Vorderwand 21 weist ferner eine Öffnung 24 auf, um die Abschleppöse hindurchzuführen.
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Bezugszeichenliste
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- 1 -
- Stoßfängeranordnung
- 2 -
- Querträger
- 3 -
- Ende zu 2
- 4 -
- Crashbox
- 5 -
- Flansch
- 6 -
- Obergurt zu 2
- 7 -
- Schraubbolzen
- 8 -
- Koppelplatte zu 4
- 9 -
- Untergurt zu 2
- 10-
- Mittelsteg zu 2
- 11 -
- Fase
- 12 -
- Stanzkragen
- 13 -
- Ausnehmung
- 14 -
- Abstandhalter
- 15-
- Hohlkammer
- 16 -
- Abschleppöse
- 17 -
- Dreieck
- 18-
- Übergangsbereich
- 19-
- Innengewinde
- 20 -
- Steg
- 21-
- Vorderwand
- 22 -
- Seitenflansch
- 23-
- Oberseite zu 14
- 24 -
- Öffnung
- 25 -
- untere Kammer
- 26 -
- obere Kammer
- 27 -
- Außenmantelfläche
- 28 -
- Innenmantelfläche
- 29 -
- mittlere Kammer
- 30 -
- Innenraum zu 2
- α -
- Winkel
- β -
- Winkel
- γ -
- Winkel
- d -
- Wanddicke
- h -
- Höhe
- w -
- Weite
- X -
- Kraftfahrzeuglängsrichtung
- Y -
- Kraftfahrzeugquerrichtung
- Z -
- Kraftfahrzeugvertikalrichtung