DE102016113883B4

DE102016113883B4 - Kfz-Heckanordnung mit Stoßfänger-Querträger

Info

Publication number: DE102016113883B4
Application number: DE102016113883.5A
Authority: DE
Inventors: Thomas Weiss
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2016-07-27
Filing date: 2016-07-27
Publication date: 2023-09-21
Anticipated expiration: 2036-07-28
Also published as: DE102016113883A1; CN107662651A

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kfz-Stoßfänger-Querträger (10) miteinem Querträger-Hohlprofilkörper (20), der eine fahrzeugrahmenseitige proximale Vertikalwand (22) und eine distale Vertikalwand (24) aufweist, die durch Querwände (31-35) miteinander verbunden sind,wobei die unterste abschließende Querwand (35) derart geneigt ist, dass die Unterkante (24') der distalen Vertikalwand (24) niedriger angeordnet ist als die Unterkante (22') der proximalen Vertikalwand (22).Der Querträger weist die erforderlichen Crasheigenschaften auf und ermöglicht einen vergrößerten Strömungsquerschnitt für Kühlleitungen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kfz-Heckanordnung mit einem Stoßfänger-Querträger, insbesondere für Kraftfahrzeuge (Kfz) mit Heckmotor.
Zur Vermeidung von Beschädigungen von tragenden Teilen eines Kraftfahrzeugs bei Kollisionen mit relativ geringer Kollisionsgeschwindigkeit ist im Frontbereich bzw. im Heckbereich des Kraftfahrzeugs ein Stoßfänger-Querträger vorgesehen, der beispielsweise über sogenannte Pralldosen an tragenden Teilen des Kraftfahrzeugs fixiert ist. Der Kfz-Stoßfänger-Querträger wiederum trägt Absorptionselemente, die sich über die gesamte Querträger-Länge erstrecken und die Prallenergie verteilen und teilweise absorbieren. Um sicherzustellen, dass bei einer Kollision von zwei Fahrzeugen die betreffenden Kfz-Stoßfänger-Anordnungen höhenmäßig gut miteinander fluchten, sind das Höhenniveau über der Fahrbahn und die vertikale Erstreckung des Querträgers weitgehend festgelegt bzw. normiert.
Insbesondere bei Kraftfahrzeugen mit hoher Antriebsleistung sind im Frontbereich bei Frontmotor bzw. im Heckbereich bei Heckmotor eine Vielzahl von Lufteinlässen, Luftkanälen und Luftauslässen für die Kühlluftströme der betreffenden Kühlaggregate vorzusehen, wobei der Stoßfänger-Querträger, dessen wirksame Größe und Position nicht verändert werden kann, einer optimalen Luftführung im Wege stehen kann.
US 2014 / 0 084 608 A1 offenbart eine Kfz-Frontanordnung mit einer Stoßfängeranordnung, die einen Luftdurchlass aufweist.
Aus EP 2 489 537 B1 ist ebenfalls eine Kfz-Frontanordnung bekannt, die eine Luftführung von einer Stoßfänger-Öffnung zu einem zu kühlenden Aggregat offenbart.
Aus DE 10 2004 013 713 A1 ist ein Stoßfängerträger mit trapezförmigem Querschnittsprofil bekannt.
Aus DE 10 2005 024 444 A1 ist eine Kfz-Frontanordnung bekannt, die unterhalb eines Stoßfängers einen Luftkanal für ein Kühlaggregat aufweist.
Aus DE 101 12 424 A1 ist eine weitere Kfz-Frontanordnung bekannt, bei der unterhalb eines Stoßfänger-Querträgers ein Luftkanal angeordnet ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kfz-Heckanordnung zu schaffen, bei der die Luftkühlung eines im Heckbereich des Kraftfahrzeugs angeordneten Kühlaggregats wenig behindert ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einer Kfz-Heckanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Der erfindungsgemäße Kfz-Stoßfänger-Querträger wird im Wesentlichen von einem Querträger-Hohlprofilkörper gebildet, der eine fahrzeugrahmenseitige proximale Vertikalwand und eine fahrzeugabgewandte distale Vertikalwand aufweist. Die beiden Vertikalwände sind durch Querwände miteinander verbunden, die jedoch nicht alle in einer Horizontalebene liegen. Die unterste abschließende Querwand des Hohlprofilkörpers ist derart geneigt, dass die Unterkante der distalen Vertikalwand niedriger über der Fahrbahn angeordnet ist als die Unterkante der proximalen Vertikalwand.
Die unterste abschließende Hohlprofilkörper- Querwand muss nicht notwendigerweise eben ausgebildet sein, ist bevorzugt jedoch eben ausgebildet. Der Querträger-Hohlprofilkörper weist also an seinem unteren Abschluss eine Fase auf, durch die der Hohlprofilkörper proximal, also fahrzeugseitig, bevorzugt eine geringere vertikale Erstreckung aufweist als distal. Auf der distalen Seite weist der Hohlprofilkörper dagegen die durch Vorschriften festgelegte vertikale Erstreckung und das erforderliche Höhenniveau oberhalb der Fahrbahn auf. Auf der proximalen Seite jedoch ist der Hohlprofilkörper in seiner vertikalen Erstreckung kompakter aufgebaut, so dass in diesem Bereich ein größerer Strömungsquerschnitt für Kühlluft, sei es Zuluft oder Abluft, zur Verfügung steht. Versuche haben gezeigt, dass auf diese Weise ein Stoßfänger-Querträger zur Verfügung gestellt wird, der zwar die erforderlichen Crasheigenschaften aufweist, jedoch einen vergrößerten Strömungsquerschnitt für Kühlleitungen zur Verfügung stellt.
Die erfindungsgemäße Kfz-Heckanordnung weist den Kfz- Stoßfänger- Querträger, einen Fahrzeugfront- oder Fahrzeugheck- Verkleidungskörper mit einer Lüftungsöffnung unterhalb des Stoßfänger-Querträgers, ein luftgekühltes Kühlaggregat proximal des Stoßfänger-Querträgers und einen von einem Kanalkörper gebildeten Luftkanal fluidisch zwischen dem Kühlaggregat und der Lüftungsöffnung auf. Proximal des Verkleidungskörpers sind also insbesondere der Stoßfänger-Querträger und das Kühlaggregat angeordnet, wohingegen die Lüftungsöffnung in dem Verkleidungskörper unterhalb des Stoßfänger-Querträgers angeordnet ist. Der Luftkanal verbindet fluidisch das Kühlaggregat und die Lüftungsöffnung und ist in proximaler Richtung ansteigend ausgerichtet. Ein Parallelabschnitt des Kanalkörpers ist benachbart zu der unteren geneigten Querwand des Hohlprofilkörpers angeordnet und verläuft in dem Parallelabschnitt im Wesentlichen parallel zu der unteren Querwand. Der Parallelabschnitt weist besonders bevorzugt, im Querschnitt betrachtet, die geringste Kanalhöhe h aller Längs-Abschnitte des Kanalkörpers auf. Es handelt sich also bevorzugt um die fluidisch engste Stelle des Kanalkörpers. Dennoch ist die Innen-Kanalhöhe durch den angefasten Hohlprofilkörper in diesem Bereich noch so groß, dass der fluidische Strömungswiderstand ausreichend klein ist, um das Kühlaggregat ausreichend zu kühlen. Das Kühlaggregat ist nicht notwendigerweise ein Aggregat, das als Wärmetauscher ausgebildet ist, sondern kann auch ein zu kühlendes Aggregat sein, beispielsweise ein elektronisches Steuergerät. Unter einem Kühlaggregat ist vorliegend jedes Aggregat zu verstehen, das durch Luft gekühlt werden muss.
Vorzugsweise weist der Verkleidungskörper einen Fahrzeug-Kennzeichenträger für ein Fahrzeug-Kennzeichen auf. Die Lüftungsöffnung ist unterhalb des Kennzeichenträgers bzw. des Kennzeichens angeordnet. Auf diese Weise kann in der Fahrzeugmitte ein Kühlkanal zur Verfügung gestellt werden, so dass ein in der Fahrzeugmitte angeordnetes Kühlaggregat über einen relativ kurzen Luftkanal gekühlt werden.
Im Bereich der Heckanordnung ist ein Abgasanlagen- Element vorgesehen, das im Wesentlichen unterhalb des Hohlprofilkörpers angeordnet ist. Der Parallelabschnitt des Kanalkörpers ist zwischen dem Abgasanlagen- Element und der unteren Querwand des Hohlprofilkörpers angeordnet, und füllt diesen Bereich im Wesentlichen alleine aus.
Vorzugsweise ist die vertikale Erstreckung der proximalen Vertikalwand geringer als die vertikale Erstreckung der distalen Vertikalwand. Die unterste Querwand und die oberste Querwand sind also nicht parallel zueinander angeordnet. Die oberste Querwand kann beispielsweise ungefähr in einer Horizontalebene liegen. Hierdurch wird erreicht, dass durch die Vergrößerung des zur Verfügung stehenden Strömungsquerschnitts unterhalb des Stoßfänger-Querträgers nicht entsprechender Bauraum oberhalb des Stoßfänger-Querträgers verloren geht.
Vorzugsweise nimmt die untere Querwand des im Querschnitt betrachteten Hohlprofilkörpers einen Winkel a von 20° bis 70° zur Horizontalebene ein, besonders bevorzugt einen Winkel a von 20° bis 50°. Der Neigungswinkel a der untersten Querwand wird so klein wie möglich gewählt, um die Crasheigenschaften des Stoßfänger-Querträgers nicht unnötig zu verschlechtern, jedoch so groß gewählt, wie es für den gewünschten Strömungsquerschnitt erforderlich ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung bilden die unterste abschließende Querwand, die dazu oberhalb benachbarte Querwand und ein die beiden Querwände verbindender Abschnitt der distalen Vertikalwand ein Dreieck, besonders bevorzugt ein annähernd rechtwinkliges Dreieck. Ein Dreieck und insbesondere ein rechtwinkliges Dreieck bewirkt eine hohe mechanische Steifigkeit des Querträgers, da im Crashfall insbesondere vertikale Verschiebungen der beiden Vertikalwände zueinander erschwert werden.
Vorzugsweise weist der Hohlprofilkörper mindestens vier Querwände auf, wobei besonders bevorzugt mindestens zwei Querwände ungefähr in einer Horizontalebene liegen. Die Querwände führen zu einer hohen strukturellen Steifigkeit des Hohlprofilkörpers.
Vorzugsweise weist der Hohlprofilkörper über seine gesamte horizontale Länge ein gleichbleibendes Profil auf. Besonders bevorzugt ist der Hohlprofilkörper ein Strangpressprofil, beispielsweise aus Aluminium.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

1 einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Kfz-Heckanordnung mit einem angefasten Stoßfänger-Querträger und einem Luftkanal,
2 die Außenseite eines Verkleidungskörpers einer zweiten Ausführungsform der Kfz-Heckanordnung mit zwei Lüftungsöffnungen für zwei korrespondierende Luftkanäle, und
3 den Stoßfänger-Querträger der 1 in vergrößerter Darstellung.

In der 1 ist im Längsschnitt der untere Bereich einer Kraftfahrzeug-Heckanordnung 100 dargestellt, und zwar ungefähr fahrzeugmittig. Die Heckanordnung 100 weist im Wesentlichen ein als Ladeluftkühler ausgebildetes luftgekühltes Kühlaggregat 106, ein unterhalb des Kühlaggregats 106 angeordnetes Abgasanlagen-Element 108, einen Fahrzeugheck-Verkleidungskörper 102 mit einer Lüftungsöffnung 104, einen das Kühlaggregat 106 mit der Lüftungsöffnung 104 verbindenden und geneigt verlaufenden Luftkanal 110 und einen Stoßfänger-Querträger 10 auf, der sich in Fahrzeug-Querrichtung erstreckt und vom Fahrzeugrahmen (nicht dargestellt) gehalten wird. Der Querträger 10 trägt ein Absorptionselement 12.
Der Fahrzeugheck-Verkleidungskörper 102 definiert oberhalb der Lüftungsöffnung 104 eine Kennzeichenmulde 123 mit einem Kennzeichenträger 120 und einer Kennzeichenleuchte 124, wobei an dem Kennzeichenträger 120 in der Kennzeichenmulde 123 ein Fahrzeug-Kennzeichen 122 montiert ist. Proximal des Verkleidungskörpers 102 ist auf Höhe der Kennzeichenmulde 123 der Stoßfänger-Querträger 10 angeordnet, der von einem Querträger-Hohlprofilkörper 20 gebildet ist. Der Hohlprofilkörper 20 ist ein Aluminium-Strangpressprofil, so dass der Hohlprofilkörper 20 über seine gesamte horizontale Länge ein gleichbleibendes Profil aufweist.
Der Hohlprofilkörper 20 weist eine fahrzeugrahmenseitige proximale Vertikalwand 22 und eine distale Vertikalwand 24 auf, die durch insgesamt fünf Querwände 31-35 miteinander verbunden sind. Die äußere Querschnittsform des Hohlprofilkörpers 20 ist nicht exakt rechteckig, sondern leicht trapezförmig. Die beiden Vertikalwände 22,24 stehen im eingebauten Zustand ungefähr vertikal. Die obere Querwand 31 ist leicht nach proximal abfallend um ca. 5° geneigt, und verbindet die Oberkante der proximalen Vertikalwand 22 mit der Oberkante der distalen Vertikalwand 24. Die unterste Querwand 35 ist in einem Winkel a von ca. 30° zur Horizontalebene geneigt, und verbindet auf diese Weise die Unterkante 24' der distalen Vertikalwand 24 mit der Unterkante 22' der proximalen Vertikalwand.
Die unterste Querwand 35 ist derart geneigt, dass sie in proximaler Richtung im Verhältnis zur Fahrbahn ansteigt, so dass die Unterkante 24' der distalen Vertikalwand 24 im Verhältnis zur Fahrbahn niedriger angeordnet ist als die Unterkante 22' der proximalen Vertikalwand 22. Die gesamte vertikale Erstreckung der proximalen Vertikalwand 22 ist daher geringer als die vertikale Erstreckung der distalen Vertikalwand 24.
Der Querträger 10 beziehungsweise der Hohlprofilkörper 20 weist auf diese Weise an seinem unteren Ende eine Fase auf, die den zwischen dem Querträger 10 und dem Abgasanlagen-Element 108 definierten Zwischenraum im Vergleich zu einer rechteckigen Ausführung des Hohlprofilkörpers vergrößert, so dass ein entsprechend groß dimensionierter Luftkanal 110 durch diesen Zwischenraum hindurchgeführt werden kann.
Der Hohlprofilkörper 20 weist ferner eine zu der untersten Querwand 35 oberhalb benachbarte horizontale Querwand 34 auf, die zusammen mit der untersten Querwand 35 und einem die beiden Querwände 34,35 verbindenden Abschnitt 24" der distalen Vertikalwand 24 ein nahezu rechtwinkliges Dreieck bildet. Dieses Dreieck erhöht die Formsteifigkeit des Querträgers 10.
Der Hohlprofilkörper 20 weist eine zu der obersten Querwand 31 benachbarte horizontale Querwand 32 und eine weiter unterhalb hierzu benachbarte mittige Querwand 33 auf, die jedoch nicht in der geometrischen vertikalen Mitte angeordnet ist, sondern etwas unterhalb der vertikalen geometrischen Mitte. Die mittige Querwand 33 ist in Längsrichtung leicht geknickt ausgebildet. Der Hohlprofilkörper 20 wird also von den zwei Vertikalwänden 22,24 und den fünf Querwänden 31-35 gebildet. Die distale Vertikalwand 24 weist in ihrem oberen Drittel einen Längsschlitz 25 auf, in dem ein korrespondierender Längssteg 13 des Absorptionselements 12 eingesteckt ist.
Der Luftkanal 110 wird von einem Kanalkörper 111 definiert, der aus Kunststoff oder Blech bestehen kann. Der Kanalkörper 111 weist in dem Bereich zwischen dem Hohlprofilkörper 20 und dem Abgasanlagen-Element 108 einen Parallelabschnitt 111' auf, in dem der Kanalkörper 111 annähernd spaltfrei an dem Hohlprofilkörper 20 anliegt, so dass der Parallelabschnitt 111' in diesem Bereich im Wesentlichen parallel zu der unteren Querwand 35 des Hohlprofilkörpers 20 orientiert ist. In dem Parallelabschnitt 111' weist der Kanalkörper 111, bezogen auf seine gesamte fluidische Länge, die geringste Kanalhöhe h auf, so dass der Parallelabschnitt 111' die engste Stelle des Luftkanals 110 bildet.
In dem Ausführungsbeispiel der 1 ist ein einziger Luftkanal 110 dargestellt. Es können jedoch alternativ auch zwei zueinander parallele und zur Mittel-Längsachse des Fahrzeugs symmetrisch angeordnete Luftkanäle vorgesehen sein, die in zwei Lüftungsöffnungen 104 münden, wie sie in der 2 dargestellt sind.

Claims

Kfz- Heckanordnung (100) mit einem Kfz-Stoßfänger-Querträger (10), der aufweist: einen Querträger-Hohlprofilkörper (20), der eine fahrzeugrahmenseitige proximale Vertikalwand (22) und eine distale Vertikalwand (24) aufweist, die durch Querwände (31-35) miteinander verbunden sind, wobei die unterste abschließende Querwand (35) derart geneigt ist, dass die Unterkante (24') der distalen Vertikalwand (24) niedriger angeordnet ist als die Unterkante (22') der proximalen Vertikalwand (22), einem Fahrzeugheck-Verkleidungskörper (102) mit einer Lüftungsöffnung (104) unterhalb des Kfz-Stoßfänger- Querträgers (10), einem luftgekühlten Kühlaggregat (106) proximal des Kfz-Stoßfänger- Querträgers (10), und einem von einem Kanalkörper (111) gebildeten Luftkanal (110) fluidisch zwischen dem Kühlaggregat (106) und der Lüftungsöffnung (104), wobei ein Parallelabschnitt (111') des Kanalkörpers (111) benachbart zu der unteren Querwand (35) angeordnet ist und in diesem Abschnitt (111') im Wesentlichen parallel zu der unteren Querwand (35) verläuft.
Kfz-Heckanordnung (100) nach Anspruch 1, wobei der Parallelabschnitt (111') des Kanalkörpers (111) die geringste Kanalhöhe (h) aller Abschnitte des Kanalkörpers (111) aufweist.
Kfz-Heckanordnung (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Verkleidungskörper (102) einen Fahrzeug-Kennzeichenträger (120) für ein Fahrzeug-Kennzeichen (122) aufweist, und die Lüftungsöffnung (104) unterhalb des Kennzeichenträgers (120) angeordnet ist.
Kfz-Heckanordnung (100)nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die vertikale Erstreckung der proximalen Vertikalwand (22) geringer ist als die vertikale Erstreckung der distalen Vertikalwand (24).
Kfz-Heckanordnung (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die unterste Querwand (35) einen Winkel a von 20° bis 70° zur Horizontalebene einnimmt, besonders bevorzugt von 20° bis 50°.
Kfz-Heckanordnung (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die unterste abschließende Querwand (35), die dazu oberhalb benachbarte Querwand (34) und ein die beiden Querwände (35,34) verbindender Abschnitt (24") der distalen Vertikalwand (24) ein Dreieck bilden.
Kfz-Heckanordnung (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Hohlprofilkörper (20) mindestens vier Querwände (31-35) aufweist.
Kfz-Heckanordnung (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Hohlprofilkörper (20) mindestens zwei Querwände (34,32) aufweist, die in einer Horizontalebene liegen.
Kfz-Heckanordnung (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Hohlprofilkörper (20) über seine gesamte horizontale Länge ein gleichbleibendes Profil aufweist.
Kfz-Heckanordnung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche , mit einem Abgasanlagen-Element (108), das im Wesentlichen unterhalb des Hohlprofilkörpers (20) angeordnet ist, wobei der Parallelabschnitt (111') des Kanalkörpers (111) zwischen dem Abgasanlagen-Element (108) und der unteren Hohlprofilkörper-Querwand (35) angeordnet ist und diesen Bereich alleine ausfüllt.