DE102010007755B4

DE102010007755B4 - Kopplungsverbindungselement für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102010007755B4
Application number: DE102010007755.0A
Authority: DE
Inventors: Soo A. Tan; Bradley E. 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: 2015-12-03
Anticipated expiration: 2030-02-13
Also published as: US20100213726A1; DE102010007755A1; US7900984B2

Abstract

Kopplungsverbindungselement (10, 100) für ein Kraftfahrzeug mit einer länglichen Rahmenschiene (16), einer Crashbox (14) und einem Maschinenträger (18), welches umfasst: eine einstückige Komponente mit einem Plattenabschnitt (20); einem ersten Flanschabschnitt (22), der sich längs von dem Plattenabschnitt (20) weg erstreckt und zum Eingriff mit der Crashbox (14) geeignet ist; einem zweiten Flanschabschnitt (24), der sich von dem Plattenabschnitt (20) dem ersten Flansch (22) entgegengesetzt längs weg erstreckt und zum Eingriff mit der Rahmenschiene (16) geeignet ist; und einem Maschinenträgerbefestigungsabschnitt (26), der sich zwischen den Flanschabschnitten (22, 24) erstreckt und zur Befestigung an dem Maschinenträger (18) geeignet ist.

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 Schweißverbindungen wird/werden typischerweise verwendet, um die Energie absorbierende Vorrichtung mit der Crashbox und/oder mit der Schiene zu verbinden.
Beispielsweise beschreibt die DE 10 2005 051 764 A1 eine Crashbox zur Eingliederung zwischen einem Stoßfängerquerträger und Längsträgern eines Kraftfahrzeugs, wobei die Crashbox einen in den Längsträger eingreifenden Befestigungsabschnitt aufweist, der über wenigstens einen die sich in Längsrichtung des Längsträgers erstreckende Wandung des Längsträgers durchsetzenden Schaubbolzen mit dem Längsträger verbunden ist.
Ferner wird in der DE 10 2006 038 674 A1 ein Kraftfahrzeug beschrieben, das zumindest einen hohlen Längsträger aufweist, an dessen Ende ein Stoßfänger, ein Front- oder ein Heckmodul angebracht ist. Der Stoßfänger, das Front- oder das Heckmodul weisen einen als Deformationskörper ausgebildeten Befestigungsabschnitt auf, der formschlüssig in den Endbereich des hohlen Längsträgers eingeschoben ist. Der Überlappungsbereich von Befestigungsabschnitt und Längsträger ist dabei von zumindest einer Schraube in Fahrzeugquerrichtung durchsetzt.
Ein über Schrauben an einem Fahrzeuglängsträger befestigtes Deformationselement wird außerdem auch in der JP 2001-301 649 A beschrieben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zumindest eine Realisierung anzugeben, mit der sich in eine Crashbox eingeleitete Stoßbelastungen in eine Rahmenschiene und einen Motorträger ableiten lassen.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Aufgabe wird mit einem Kopplungsverbindungselement gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 11 aufweist. Gleichermaßen wird die Aufgabe durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.
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 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 keine Schweißverbindungen 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 den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen zu entnehmen.
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 einstückiges 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 einstückige Kopplungsverbindungselement 10 eine einstückige Komponente, die vorzugsweise aus einer Alumi-nium-, 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 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 einstückige 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 Kopplungsverbindungselements 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 einstückige Kopplungsverbindungselement 10 die Crashbox 14 und die Rahmenschiene 16 aneinander und an dem Maschinenträger 18. Stoßkräfte, die 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, Schweißverbindungen oder Kleber. In weiteren Ausführungsformen können Schweißverbindungen, ein Klebeverbindung 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 Kleben in das Verbindungselement 10 einzupressen. Die geometrischen Flächen 40, 42 sind unregelmäßig geformt, um sich 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 Maschinenträgerbefestigungsabschnitt 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 äußeren Ende 52 des Maschinenträgerbefestigungsabschnitts 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 äußere Ende 54 der Crashbox 14 auf den Plattenabschnitt 20 stößt, um Energie über das Verbindungselement 10 abzuführen. Die verformte Crashbox ist als gestrichelte Linie bei 14A in 3 veranschaulicht.
Das Verbindungselement 10 ist mit Flanschabschnitten 22, 24 konstruiert, die Umfangsflächen 40, 42 mit identischen Formen aufweisen, um die 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 rechteckigen Form) aufzunehmen und abzustützen.
Durch Einbeziehung der Verbindungsfunktionen für die Crashbox 14, die Rahmenschiene 16 und den Maschinenträgerbefestigungsabschnitt 26 in ein einziges einstückiges Verbindungselement werden Toleranzsummierungen, denen man bei der Montage von Mehrkomponentenanordnungen begegnet, vermieden.

Claims

Kopplungsverbindungselement (10, 100) für ein Kraftfahrzeug mit einer länglichen Rahmenschiene (16), einer Crashbox (14) und einem Maschinenträger (18), welches umfasst: eine einstückige Komponente mit einem Plattenabschnitt (20); einem ersten Flanschabschnitt (22), der sich längs von dem Plattenabschnitt (20) weg erstreckt und zum Eingriff mit der Crashbox (14) geeignet ist; einem zweiten Flanschabschnitt (24), der sich von dem Plattenabschnitt (20) dem ersten Flansch (22) entgegengesetzt längs weg erstreckt und zum Eingriff mit der Rahmenschiene (16) geeignet ist; und einem Maschinenträgerbefestigungsabschnitt (26), der sich zwischen den Flanschabschnitten (22, 24) erstreckt und zur Befestigung an dem Maschinenträger (18) geeignet ist.
Kopplungsverbindungselement nach Anspruch 1, wobei der Plattenabschnitt (20) und die Abschnitte (22, 24) mit geschlossenen Flanschen einen Hohlraum (30) definieren und ferner umfassen: einen Befestigungselementstützabschnitt (28) innerhalb des Hohlraumes (30), der mit dem Maschinenträgerbefestigungsabschnitt (26) ausgerichtet ist; und wobei insbesondere der Maschinenträgerbefestigungsabschnitt (26) und der Befestigungselementstützabschnitt (28) eine innere Öffnung (36) aufweisen, die sich von einem äußeren Ende des Maschinenträgerbefestigungsabschnitts (26) weg erstreckt.
Kopplungsverbindungselement nach Anspruch 2, welches ferner umfasst: Stegabschnitte (32), welche den Befestigungselementstützabschnitt (28) innerhalb des Hohlraums mit einer inneren Fläche (43) des Kopplungsverbindungselements (10, 100) verbinden.
Kopplungsverbindungselement nach Anspruch 2, wobei die innere Öffnung (36) ein Gewinde aufweist.
Kopplungsverbindungselement nach Anspruch 1, wobei der erste Flanschabschnitt (22) eine erste Geometrie aufweist, und der zweite Flanschabschnitt (24) eine zweite Geometrie aufweist, und/oder wobei der erste und der zweite Flanschabschnitt (22, 24) zur Aufnahme innerhalb der Crashbox (14) bzw. der Rahmenschiene (16) ausgebildet sind, wobei sich der Plattenabschnitt (20) zwischen der Crashbox (14) und der Rahmenschiene (16) erstreckt, und/oder wobei jeder der ersten und zweiten Flanschabschnitte (22, 24) eine geschlossene Umfangsfläche aufweist.
Kopplungsverbindungselement nach Anspruch 1, wobei das Kopplungsverbindungselement (10, 100) aus einem Aluminiumguss, einem Eisenguss oder einem Magnesiumguss besteht.
Anordnung für ein Kraftfahrzeug, welche umfasst: eine längs verlaufende Rahmenschiene (16); eine Crashbox (14); einen Maschinenträger (18); und ein einstückiges Kopplungsverbindungselement (10, 100), welches für eine Verbindung mit der Rahmenschiene (16), der Crashbox (14) und dem Maschinenträger (18) ausgebildet ist und ausgebildet ist, um Stoßbelastungen, die auf die Crashbox (14) aufgebracht werden, abzustützen; wobei das Kopplungsverbindungselement (10, 100) einen Plattenabschnitt (20) mit einem ersten und einem zweiten Flanschabschnitt (22, 24) aufweist, die sich rechtwinklig davon weg in entgegengesetzten Längsrichtungen erstrecken; und wobei der erste Flanschabschnitt (22) zur Aufnahme innerhalb der Crashbox (14) ausgebildet ist, und der zweite Flanschabschnitt (24) zur Aufnahme innerhalb der Rahmenschiene (16) ausgebildet ist.
Anordnung nach Anspruch 7, wobei der erste Flanschabschnitt (22) eine erste Umfangsfläche aufweist, die einer inneren Oberfläche (41) der Crashbox (14) für einen Stecksitz darin folgt; und wobei der zweite Flanschabschnitt (24) eine zweite Umfangsfläche aufweist, die einer inneren Oberfläche (43) der Rahmenschiene (16) für einen Stecksitz darin folgt.
Anordnung nach Anspruch 7, wobei sich der Plattenabschnitt (20) zwischen den Anschlussenden der Rahmenschiene (16) und der Crashbox (14) erstreckt, um Stoßbelastungen aufzunehmen.
Anordnung nach Anspruch 7, wobei das Kopplungsverbindungselement (10, 100) einen Maschinenträgerbefestigungsabschnitt (26) aufweist, der sich zwischen dem ersten und dem zweiten Flanschabschnitt (22, 24) erstreckt; und wobei der Maschinenträger (18) eine Durchbrechung (46) aufweist, die dimensioniert ist, um den Maschinenträgerbefestigungsabschnitt aufzunehmen; und wobei der Maschinenträgerbefestigungsabschnitt (26) insbesondere eine Gewindeöffnung (36) aufweist, die sich parallel zu der Durchbrechung (46) erstreckt, um ein Befestigungselement (50) aufzunehmen, um das Kopplungsverbindungselement (10, 100) an dem Maschinenträger (18) zu befestigen.
Kopplungsverbindungselement (10, 100) für ein Kraftfahrzeug mit einer länglichen Rahmenschiene (16), einer Crashbox (14) und einem Maschinenträger (18), welche umfasst: eine einstückige Komponente mit einem Plattenabschnitt (20); einem ersten geschlossenen Flanschabschnitt (22), der sich längs von dem Plattenabschnitt (20) weg erstreckt und geeignet ist, um die Crashbox (14) um eine Umfangsfläche des ersten geschlossenen Flanschabschnitts (22) herum abzustützen, einem zweiten geschlossenen Flanschabschnitt (24), der sich längs von dem Plattenabschnitt (20) entgegengesetzt zu dem ersten geschlossenen Flansch (22) weg erstreckt und geeignet ist, um die Rahmenschiene (16) um eine Umfangsfläche des zweiten geschlossenen Flanschabschnitts (24) herum abzustützen; und einem Maschinenträgerbefestigungsabschnitt (26), der sich rechtwinklig zu den Flanschabschnitten (22, 24) erstreckt und zur Befestigung an dem Maschinenträger (18) geeignet ist, wobei die Crashbox (14) und die längliche Rahmenschiene somit durch die einstückige Komponente an dem Maschinenträger abgestützt sind.