DE102010007755A1

DE102010007755A1 - Kopplungsverbindungselement für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102010007755A1
Application number: DE102010007755A
Authority: DE
Inventors: Soo A. Shelby Township Tan; Bradley E. Holly Bowers
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-02-20
Filing date: 2010-02-12
Publication date: 2011-01-05
Anticipated expiration: 2030-02-13
Also published as: US7900984B2; US20100213726A1; DE102010007755B4

Abstract

Es ist ein Kopplungsverbindungselement für ein Kraftfahrzeug vorgesehen, welches als Knotenpunkt dient, um eine längliche Motorraumrahmenschiene, eine Energie absorbierende Vorrichtung, welche als Crashbox bezeichnet wird, und einen Maschinenträger zu verbinden. Das Kopplungsverbindungselement ist eine unitäre Komponente mit einem Plattenabschnitt, einem ersten und einem zweiten Flanschabschnitt und einem Maschinenträgerbefestigungsabschnitt. Der erste Flanschabschnitt erstreckt sich längs von dem Plattenabschnitt weg und ist zum Eingriff mit der Crashbox geeignet. Der zweite Flanschabschnitt erstreckt sich längs von dem Plattenabschnitt dem ersten Flanschabschnitt entgegengesetzt weg und ist zum Eingriff mit der Rahmenschiene geeignet. Der Maschinenträgerbefestigungsabschnitt erstreckt sich zwischen den Flanschabschnitten und ist zur Befestigung an dem Maschinenträger geeignet.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Kopplungsverbindungselement für ein Kraftfahrzeug; insbesondere ein Verbindungselement zwischen einer Crashbox und einer Rahmenschiene in dem Motorraum.
Hintergrund der Erfindung
Eine Energie absorbierende Vorrichtung, die gelegentlich als Crashbox bezeichnet wird, ist manchmal an einem Fahrzeugstoßfänger befestigt, sodass sich im Fall eines Stoßereignisses bei geringer Geschwindigkeit die Energie absorbierende Vorrichtung längs verformt und den Schaden auf die Energie absorbierende Vorrichtung begrenzt. In einigen Konstruktionen überträgt die Energie absorbierende Vorrichtung die Belastung von einem Stoß über eine an das Ende der Energie absorbierenden Vorrichtung geschweißte Platte auf eine Platte, die an das Ende der Motorraumschiene geschweißt ist. Befestigungselemente und/oder Schweißen wird/werden typischerweise verwendet, um die Energie absorbierende Vorrichtung mit der Crashbox und/oder mit der Schiene zu verbinden.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist ein Kopplungsverbindungselement für ein Kraftfahrzeug vorgesehen, welches eine sich längs erstreckende Motorraumrahmenschiene, eine Energie absorbierende Vorrichtung, welche als Crashbox bezeichnet wird, und einen Maschinenträger verbindet. Das Kopplungsverbindungselement ist eine unitäre (d. h. eine einstückige) Komponente, die einen Plattenabschnitt, einen ersten und einen zweiten Flanschabschnitt und einen Maschinenträgerbefestigungsabschnitt aufweist. Der erste Flanschabschnitt erstreckt sich längs von dem Plattenabschnitt weg und ist zum Eingriff mit der Crashbox geeignet. Der zweite Flanschabschnitt erstreckt sich längs von dem Plattenabschnitt dem ersten Flanschabschnitt entgegengesetzt weg und ist zum Eingriff mit der Rahmenschiene geeignet. Der Maschinenträgerbefestigungsabschnitt erstreckt sich zwischen den Flanschabschnitten und ist zur Befestigung an dem Maschinenträger geeignet. Das Kopplungsverbindungselement stellt eine allgemeine Kopplung bereit, um Unregelmäßigkeiten in der Schienenstruktur für die Handhabung des Aufprallbelastungs- und dem Aufprallverformungsverhaltens zu minimieren.
Der erste und der zweite Flanschabschnitt können je nach den Geometrien der Crashbox und der Rahmenschiene, mit denen sie jeweils in Eingriff bringbar sind, dieselbe oder verschiedene Geometrien aufweisen, wie durch die Umfangsflächen davon definiert. In einigen Ausführungsformen erfordert die Verbindung mit der Crashbox und der Rahmenschiene unter Umständen kein Schweißen oder zusätzliche Befestigungselementkomponenten und vereinfacht somit die Montage und minimiert die hinzugefügte Masse. Überdies ist das Verbindungselement abhängig von den Belastungsanforderungen vorzugsweise aus einer Aluminium-, Eisen oder Magnesiumlegierung gegossen.
Die oben stehenden Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der besten Arten, die Erfindung auszuführen, in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen ohne weiteres verständlich.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische perspektivische Veranschaulichung einer ersten Ausführungsform eines Kopplungsverbindungselements für ein Kraftfahrzeug;
2 ist eine schematische perspektivische teilweise fragmentarische Veranschaulichung einer Anordnung, einschließlich des Kopplungsverbindungselements von 1, welches eine Crashbox, eine Motorraumschiene und einen Maschinenträger verbindet;
3 ist eine schematische teilweise fragmentarische Querschnittsveranschaulichung der Anordnung von 2 an den Linien 3-3; und
4 ist eine schematische perspektivische Veranschaulichung einer zweiten Ausführungsform eines Kopplungsverbindungselements.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugsziffern in den verschiedenen Ansichten durchweg gleiche Komponenten bezeichnen, zeigt 1 eine Komponente, die als ein unitäres Kopplungsverbindungselement 10 bezeichnet wird, welches ausgebildet ist, um als Verbindungsknoten oder Kopplung in einem Kraftfahrzeug für eine Anordnung 12 von 2 zu dienen, die eine Crashbox 14, eine längliche Rahmenschiene 16 und einen Maschinenträger 18 umfasst.
Unter Bezugnahme auf 1 ist das unitäre Kopplungsverbindungselement 10 eine unitäre Komponente, die vorzugsweise aus einer Aluminium-, Eisen- oder Magnesiumlegierung gegossen ist. Das Kopplungsverbindungselement 10 weist einen Plattenabschnitt 20 mit einem ersten geschlossenen Flanschabschnitt 22, der sich in einer ersten Längsrichtung von dem Plattenabschnitt 20 weg erstreckt, und einem zweiten geschlossenen Flanschabschnitt 24 auf, der sich in einer allgemein entgegengesetzten Längsrichtung erstreckt. Die Flanschabschnitte 22, 24 sind vorzugsweise geschlossen, d. h. sie erstrecken sich in nicht unterbrochenen Umfangsflächen, die einen Hohlraum 30 umgeben, welcher teilweise durch die Flanschabschnitte 22, 24 definiert ist, von dem Plattenabschnitt 20 nach außen.
Das unitäre Kopplungsverbindungselement 10 umfasst auch einen Maschinenträgerbefestigungsabschnitt 26, der sich allgemein rechtwinklig zu den Flanschabschnitten 22, 24 erstreckt. Ein Befestigungselementstützabschnitt 28 ist mit dem Maschinenträgerbefestigungsabschnitt 26 innerhalb eines Hohlraumes 30 ausgerichtet, der durch den Plattenabschnitt 20 und die Flanschabschnitte 22, 24 definiert ist. Stegabschnitte 32 verbinden den Befestigungselementstützabschnitt 28 innerhalb des Hohlraumes 30 mit einer inneren Fläche 34 des Verbindungselements 10. Wie am besten in 3 veranschaulicht, weisen der Maschinenträgerbefestigungsabschnitt 26 und der Befestigungselementstützabschnitt 28 eine innere Öffnung 36 auf, die zumindest teilweise mit einem Gewinde versehen ist.
Unter Bezugnahme auf 2 befestigt das unitäre Verbindungselement 10 die Crashbox 14 und die Rahmenschiene 16 aneinander und an dem Maschinenträger 18. Stoßkräfte, durch den Pfeil F dargestellt und auf einen Stoßfänger aufgebracht werden, der mit einem vordersten Ende der Crashbox (nicht gezeigt) verbunden ist, werden auf das Verbindungselement 10 übertragen. Wie in 3 veranschaulicht, sind die Crashbox 14 und die Rahmenschiene 16 an dem Kopplungsverbindungselement 10 befestigt. Die Verbindung kann ein Steck- oder ein Presssitz sein, wie gezeigt, ohne die Verwendung von Befestigungselementen, Schweißen oder Klebern. In weiteren Ausführungsformen können Schweißen, ein Klebeverfahren oder mechanische Befestigungselemente verwendet werden. Im Speziellen ist eine umfangsgeometrische Fläche 40 (siehe 1) des ersten Flanschabschnitts 22 derart ausgebildet, dass sie mit einer inneren Fläche 41 (siehe 3) der Crashbox 14 zusammenpasst, um die Crashbox 14 in das Verbindungselement 10 einzupressen. Gleichermaßen ist eine umfangsgeometrische Fläche 42 (siehe 1) des zweiten Flanschabschnitts 24 derart ausgebildet, dass sie mit einer inneren Fläche 43 der Rahmenschiene 16 zusammenpasst, um die Rahmenschiene 16 ohne die Verwendung von Befestigungselementen, Schweißen oder Klebern in das Verbindungselement 10 einzupressen. Die geometrischen Flächen 40, 42 sind unregelmäßig geformt, um sich im Wesentlichen den Formen der Crashbox 14 und der Rahmenschiene 16 anzugleichen. Alternativ müssen sich die Formen der Flanschabschnitte 22, 24 und der Flächen 40, 42 den Formen der Crashbox 14 und der Rahmenschiene 16 nicht identisch angleichen oder diesen folgen, allerdings müssen zumindest einige Abschnitte der Flächen 22, 24 an den inneren Flächen 41, 43, den äußeren Flächen oder der äußeren Fläche einer und der inneren Fläche der anderen von der Crashbox 14 bzw. der Rahmenschiene 16 anliegen.
Unter Bezugnahme auf 3 erstreckt sich der Trägerbefestigungsabschnitt 26 durch eine Durchbrechung 46 in dem Maschinenträger 18 hindurch. Die Öffnung 36 ist zumindest teilweise mit einem Gewinde versehen, um ein mit einem Gewinde versehenes Befestigungselement 50 an einem distalen Ende 52 des Trägerbefestigungsabschnitts 26 aufzunehmen, um das Verbindungselement 10 an dem Maschinenträger 18 zu befestigen.
Stoßkräfte F auf der Crashbox 14 werden durch Verformung der Crashbox 14 absorbiert, wie bekannt, und/oder es kann ein gewisser Anteil der Stoßenergie auf das Verbindungselement 10 und auf den Träger 18 und die daran befestigte Rahmenschiene 16 übertragen werden. Die Verformung der Crashbox 14 zu dem Verbindungselement 10 hin kann bewirken, dass das distale Ende 54 der Crashbox 14 auf den Plattenabschnitt 20 stößt, um Energie über das Verbindungselement 10 abzuführen. Die verformte Crashbox ist als Phantom bei 14A in 3 veranschaulicht.
Das Verbindungselement 10 ist mit Flanschabschnitten 22, 24 konstruiert, die Umfangsflächen 40, 42 mit im Wesentlichen identischen Formen aufweisen, um die im Wesentlichen identisch geformten Endabschnitte der Crashbox 14 und der Rahmenschiene 16 aufzunehmen. 4 veranschaulicht ein alternatives Verbindungselement 100, das in allen Aspekten dem Verbindungselement 10 der 1 und 2 gleicht, außer dass der erste Flanschabschnitt 122 eine Form aufweist, die von dem ersten Flanschabschnitt 22 und von dem zweiten Flanschabschnitt 24 verschieden ist, und stellt eine verschieden geformte geometrische Fläche 140 bereitstellt, um eine verschieden geformte Crashbox (nicht gezeigt, jedoch mit einer im Wesentlichen rechteckigen Form) aufzunehmen und abzustützen.
Durch Einbeziehung der Verbindungsfunktionen für die Crashbox 14, die Rahmenschiene 16 und den Maschinenträger 26 in ein einziges unitäres Verbindungselement werden Toleranzsummierungen, denen man bei der Montage von Mehrkomponentenanordnungen begegnet, vermieden.
Während die besten Arten, die Erfindung auszuführen, im Detail beschrieben wurden, wird ein Fachmann auf dem Gebiet, auf das sich diese Erfindung bezieht, verschiedene alternative Ausgestaltungen und Ausführungsformen erkennen, um die Erfindung innerhalb des Schutzumfanges der beiliegenden Ansprüche praktisch umzusetzen.

Claims

Kopplungsverbindungselement für ein Kraftfahrzeug mit einer länglichen Schiene, einer Crashbox und einem Maschinenträger, welches umfasst: eine unitäre Komponente mit einem Plattenabschnitt; einem ersten Flanschabschnitt, der sich längs von dem Plattenabschnitt weg erstreckt und zum Eingriff mit der Crashbox geeignet ist; einem zweiten Flanschabschnitt, der sich von dem Plattenabschnitt dem ersten Flansch entgegengesetzt längs weg erstreckt und zum Eingriff mit der Rahmenschiene geeignet ist; und einem Maschinenträgerbefestigungsabschnitt, der sich zwischen den Flanschabschnitten erstreckt und zur Befestigung an dem Maschinenträger geeignet ist.
Kopplungsverbindungselement nach Anspruch 1, wobei der Plattenabschnitt und die Abschnitte mit geschlossenen Flanschen einen Hohlraum definieren und ferner umfassen: einen Befestigungselementstützabschnitt innerhalb des Hohlraumes, der mit dem Maschinenträgerbefestigungsabschnitt ausgerichtet ist; und wobei insbesondere der Maschinenträgerbefestigungsabschnitt und der Befestigungselementstützabschnitt eine innere Öffnung aufweisen, die sich von einem distalen Ende des Maschinenträgerbefestigungsabschnitts weg erstreckt.
Kopplungsverbindungselement nach Anspruch 2, welches ferner umfasst: Stegabschnitte, welche den Befestigungselementstützabschnitt mit einer inneren Fläche des Verbindungselements an dem Hohlraum verbinden.
Kopplungsverbindungselement nach Anspruch 2, wobei die innere Öffnung ein Gewinde aufweist.
Kopplungsverbindungselement nach Anspruch 1, wobei der erste Flanschabschnitt eine erste Geometrie aufweist, und der zweite Flanschabschnitt eine zweite Geometrie aufweist, und/oder wobei der erste und der zweite Flanschabschnitt zur Aufnahme innerhalb der Crashbox bzw. der Schiene ausgebildet sind, wobei sich der Plattenabschnitt zwischen der Crashbox und der Schiene erstreckt, und/oder wobei jeder der ersten und zweiten Flanschabschnitte eine geschlossene Umfangsfläche aufweist.
Kopplungsverbindungselement nach Anspruch 1, wobei das Kopplungsverbindungselement aus einem Aluminiumguss, einem Eisenguss oder einem Magnesiumguss besteht.
Anordnung für ein Kraftfahrzeug, welche umfasst: eine längs verlaufende Rahmenschiene; eine Crashbox; einen Maschinenträger; und ein unitäres Kopplungsverbindungselement, welches für eine Verbindung mit der Rahmenschiene, der Crashbox und dem Maschinenträger ausgebildet ist und ausgebildet ist, um Stoßbelastungen, die auf die Crashbox aufgebracht werden, abzustützen.
Anordnung nach Anspruch 7, wobei das Kopplungsverbindungselement einen Plattenabschnitt mit einem ersten und einem zweiten Flanschabschnitt aufweist, die sich allgemein rechtwinklig davon weg in entgegengesetzten Längsrichtungen erstrecken; und wobei der erste Flanschabschnitt zur Aufnahme innerhalb der Crashbox ausgebildet ist, und der zweite Flanschabschnitt zur Aufnahme innerhalb der Rahmenschiene ausgebildet ist.
Anordnung nach Anspruch 8, wobei der erste Flanschabschnitt eine erste Umfangsfläche aufweist, die im Wesentlichen einer inneren Oberfläche der Crashbox für einen Stecksitz darin folgt; und wobei der zweite Flanschabschnitt eine zweite Umfangsfläche aufweist, die im Wesentlichen einer inneren Oberfläche der Rahmenschiene für einen Stecksitz darin folgt.
Anordnung nach Anspruch 8, wobei sich der Plattenabschnitt zwischen den Anschlussenden der Rahmenschiene und der Crashbox erstreckt, um Stoßbelastungen aufzunehmen.
Anordnung nach Anspruch 7, wobei das Kopplungsverbindungselement einen Maschinenträgerbefestigungsabschnitt aufweist, der sich zwischen dem ersten und dem zweiten Flanschabschnitt erstreckt; und wobei der Maschinenträger eine Durchbrechung aufweist, die dimensioniert ist, um den Maschinenträgerbefestigungsabschnitt aufzunehmen; und wobei der Maschinenträgerbefestigungsabschnitt insbesondere eine Gewindeöffnung aufweist, die sich parallel zu der Durchbrechung erstreckt, um ein Befestigungselement aufzunehmen, um das Verbindungselement an dem Maschinenträger zu befestigen.
Kopplungsverbindungselement für ein Kraftfahrzeug mit einer länglichen Schiene, einer Crashbox und einem Maschinenträger, welche umfasst: eine unitäre Komponente mit einem Plattenabschnitt; einem ersten geschlossenen Flanschabschnitt, der sich längs von dem Plattenabschnitt weg erstreckt und geeignet ist, um die Crashbox um eine Umfangsfläche des ersten geschlossenen Flanschabschnitts herum abzustützen, einem zweiten geschlossenen Flanschabschnitt, der sich längs von dem Plattenabschnitt entgegengesetzt zu dem ersten geschlossenen Flansch weg erstreckt und geeignet ist, um die vordere Schiene um eine Umfangsfläche des zweiten geschlossenen Flanschabschnitts herum abzustützen; und einem Maschinenträgerbefestigungsabschnitt, der sich allgemein rechtwinklig zu den Flanschabschnitten erstreckt und zur Befestigung an dem Maschinenträger geeignet ist, wobei die Crashbox und die länglichen Schiene somit durch die unitäre Komponente an dem Maschinenträger abgestützt sind.