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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Tragprofil für ein Fahrzeug mit einem rohrförmigen Profilkörper, insbesondere ein Tragprofil für ein Fahrwerk eines Fahrzeugs mit einem rohrförmigen Profilkörper.
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Zur Stabilisierung von Radaufhängungen in einem Fahrwerk eines Fahrzeugs werden verschiedene Tragprofile verwendet, um eine wirksame Aufnahme von auftretenden Kräften bereitzustellen.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, ein weiteres, effizientes Tragprofil für ein Fahrzeug zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung sowie der beiliegenden Figuren.
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Die vorliegende Offenbarung basiert auf der Erkenntnis, dass die obige Aufgabe durch einen rohrförmigen Profilkörper aus einer umgeformten Metallplatine gelöst werden kann, wobei nach innen umgelegte Platinenränder der Metallplatine sich entlang der Längsachse erstrecken, und Stirnflächen der Platinenränder miteinander stoffschlüssig verbunden sind.
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Ein derart gebildeter rohrförmiger Profilkörper ist mechanisch besonders stabil und weist ein reduziertes Eigengewicht auf.
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Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Offenbarung ein Tragprofil für ein Fahrzeug, mit einem rohrförmigen Profilkörper mit einem ersten Profilkörperende und einem zweiten Profilkörperende, sowie einer Längsachse, welche sich von dem ersten Profilkörperende zu dem zweiten Profilkörperende erstreckt, wobei der rohrförmige Profilkörper aus einer umgeformten Metallplatine geformt ist, wobei die umgeformte Metallplatine Platinenränder aufweist, welche sich entlang der Längsachse des Profilkörpers erstrecken, wobei die Platinenränder in einem Längenbereich entlang der Längsachse zwischen den Profilkörperenden nach Innen umgelegt sind, wobei die Stirnflächen der umgelegten Platinenränder an dem ersten Profilkörperende und an dem zweiten Profilkörperende einander zugewandt und mittels einer stoffschlüssigen Verbindung verbunden sind, und wobei ein Querschnitt des rohrförmigen Profilkörpers entlang des Längenbereichs variiert.
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Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass ein halboffener rohrförmiger Profilkörper, dessen Querschnitt nicht kreisförmig ist, ein vorteilhaft hohes Flächenträgheitsmoment bereitstellt. Dadurch kann eine besonders hohe mechanische Stabilität des Tragprofils, insbesondere eine hohe Spur- und Sturzsteifigkeit des Tragprofils sichergestellt werden. Zudem kann durch die halboffene Ausführung des rohrförmigen Profilkörpers ein Tragprofil mit einem reduzierten Gewicht bereitgestellt werden.
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Die Platinenränder der umgeformten Metallplatine erstrecken sich entlang der Längsachse des Profilkörpers und sind in dem Längenbereich entlang der Längsachse nach Innen umgelegt. Dadurch wird zwischen den gegenüberliegenden umgelegten Platinenrändern in dem Längenbereich eine Öffnung in dem Profilkörper bereitgestellt.
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Durch die Form der Platinenränder variiert der Querschnitt des rohrförmigen Profilkörpers entlang des Längenbereichs, um die vorteilhaften mechanischen Eigenschaften des rohrförmigen Profilkörpers bereitzustellen.
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An dem von dem geöffneten Längenbereich abgewandten ersten Profilkörperende und zweiten Profilkörperende sind die Stirnflächen der umgelegten Platinenränder einander zugewandt und mittels einer stoffschlüssigen Verbindung verbunden. Dadurch wird der rohrförmige Profilkörper an dem ersten und zweiten Profilkörperende umlaufend geschlossen.
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Das Tragprofil ist insbesondere biegesteif ausgebildet, wodurch der rohrförmige Profilkörper nicht entlang der Längsachse verbogen werden kann. Das Tragprofil weist insbesondere eine begrenzte Verformbarkeit entlang einer Torsionsrichtung auf, wodurch der rohrförmige Profilkörper auftretende Kräfte durch eine begrenzte Torsion um die Längsachse aufnehmen kann.
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In einer Ausführungsform nimmt eine Höhe der umgelegten Platinenränder zum jeweiligen Profilkörperende zu.
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Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass durch die zunehmende Höhe der Platinenränder von dem Längenbereich des rohrförmigen Profilkörpers zu dem jeweiligen Profilkörperende die Stirnseiten der Platinenränder an den jeweiligen Profilkörperenden stoffschlüssig miteinander verbunden werden können. Durch die zunehmende Höhe der Platinenränder von dem Längenbereich des rohrförmigen Profilkörpers zu dem jeweiligen Profilkörperende hin kann eine vorteilhafte mechanische Stabilität des Tragprofils sichergestellt werden.
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In einer Ausführungsform nimmt der Querschnitt des rohrförmigen Profilkörpers zum jeweiligen Profilkörperende zu.
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Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass sich durch den zunehmenden Querschnitt des rohrförmigen Profilkörpers von dem Längenbereich zum jeweiligen Profilkörperende die Öffnung des Längenbereich in Richtung zu den jeweiligen Profilkörperenden schließt und an dem ersten Profilkörperende und an dem zweiten Profilkörperende der rohrförmige Profilkörper durch die stoffschlüssige Verbindung zwischen den Stirnflächen der umgelegten Platinenränder insbesondere umlaufend geschlossen ausgebildet ist.
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In einer Ausführungsform formen die Platinenränder in dem Längenbereich eine Längsmulde mit veränderlicher Muldentiefe.
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Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Längsmulde im Bereich des Längenbereichs eine Öffnung in dem halboffenen rohrförmigen Profilkörper bereitstellt.
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In einer Ausführungsform ist die Längsmulde durch Oberränder begrenzt, wobei die Oberränder der Längsmulde durch die umgelegten Platinenränder gebildet sind.
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Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die umgelegten Platinenränder eine wirksame und stabile Begrenzung der Längsmulde ermöglichen, wodurch auf den rohrförmigen Profilkörper wirkende Kräfte wirksam aufgenommen werden können.
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In einer Ausführungsform sind die Oberränder eingerollt.
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Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die eingerollten Oberränder eine besonders stabile Ausbildung der umgelegten Platinenränder sicherstellen.
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In einer Ausführungsform legen die in dem Längenbereich umgelegten Platinenränder eine Innenwandung des rohrförmigen Profilkörpers frei.
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Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass der halboffene rohrförmige Profilkörper in dem Längenbereich eine Öffnung aufweist, durch welche die Innenwandung des rohrförmigen Profilkörpers von außen zugänglich ist.
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In einer Ausführungsform weisen das erste Profilkörperende und das zweite Profilkörperende jeweils einen Übergangsbereich zu dem Längenbereich hin auf, wobei der jeweilige Übergangsbereich in der Höhe zum Längenbereich hin abnimmt.
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Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass der jeweilige Übergangsbereich den Längenbereich mit dem jeweiligen Profilkörperende verbindet. Hierbei verbindet der erste Übergangsbereich das erste Profilkörperende mit dem Längenbereich und verbindet der zweite Übergangsbereich das zweite Profilkörperende mit dem Längenbereich. Durch die abnehmende Höhe des jeweiligen Übergangsbereichs von dem jeweiligen Profilkörperende zu dem Längenbereich ist die Öffnung des halboffenen Längenbereichs in der Tiefe versetzt in dem rohrförmigen Profilkörper angeordnet.
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In einer Ausführungsform fällt der jeweilige Übergangsbereich entlang der jeweiligen stoffschlüssigen Verbindung zum Längenbereich hin zunehmend ab.
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Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass durch den abfallenden Verlauf der jeweiligen stoffschlüssigen Verbindung eine mechanisch besonders stabile Verbindung zwischen dem Längenbereich und dem jeweiligen Profilkörperende sichergestellt wird.
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In einer Ausführungsform weisen das erste Profilkörperende und das zweite Profilkörperende jeweils eine ovale Endöffnung auf.
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Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass durch die erste ovale Endöffnung an dem ersten Profilkörperende und die zweite ovale Endöffnung an dem zweiten Profilkörperende der Innenraum des rohrförmigen Profilkörpers von einem Außenbereich des Tragprofils aus zugänglich ist. Dadurch kann eine wirksame Gewichtsreduktion des Tragprofils sichergestellt werden.
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In einer Ausführungsform ist der rohrförmige Profilkörper als ein Strangpressprofil geformt.
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Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass ein Strangpressprofil eine besonders prozessoptimierte, vorteilhafte und damit kostengünstige Fertigung des Tragprofils ermöglicht.
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In einer Ausführungsform weist der rohrförmige Profilkörper eine Wandung auf, wobei an der Wandung zumindest eine Rippe, Rille und/oder Verdickung angeordnet ist.
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Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine oder mehrere Rillen, Rippen und/oder Verdickungen an der Wandung des rohrförmigen Profilkörpers die mechanische Stabilität des rohrförmigen Profilkörpers zumindest abschnittsweise erhöhen können.
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In einer Ausführungsform ist die zumindest eine Rippe, Rille und/oder Verdickung an einer Wandungsinnenseite und/oder an einer Wandungsaußenseite der Wandung angeordnet.
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Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Rillen, Rippen und/oder Verdickungen jeweils abschnittsweise an der Wandungsinnenseite und/oder an der Wandungsaußenseite angeordnet werden können, um die mechanische Stabilität des rohrförmigen Profilkörpers gezielt an den Abschnitten zu erhöhen, an denen besonders hohe mechanische Belastungen auftreten.
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In einer Ausführungsform ist die Metallplatine aus einem Leichtmetall, insbesondere Aluminium, geformt ist.
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Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass ein Leichtmetall, insbesondere Aluminium, ein besonders wirksam reduziertes Gewicht des Tragprofils ermöglicht und gleichzeitig eine ausreichende mechanische Stabilität des Tragprofils sicherstellt.
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In einer Ausführungsform beträgt die Höhe der umgelegten Platinenränder in der Mitte des Längenbereichs zwischen 10 mm und 25 mm und beträgt die Höhe der umgelegten Platinenränder an den jeweiligen dem ersten Profilkörperende und dem zweiten Profilkörperende zugewandten Ende des Längenbereichs mehr als 40 mm, insbesondere von 40 mm bis 60 mm.
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In einer Ausführungsform beträgt die Länge des rohrförmigen Profilkörpers zwischen 550 mm und 650 mm, insbesondere 600 mm.
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Die Offenbarung betrifft ferner gemäß einem zweiten Aspekt ein Verfahren zum Herstellen eines Tragprofils für ein Fahrzeug, mit Bereitstellen einer U-förmigen Metallplatine mit gegenüberliegenden Platinenrändern; Umformen der Platinenränder, um einen rohrförmigen Profilkörper mit einem ersten Profilkörperende und einem zweiten Profilkörperende, sowie einer Längsachse, welche sich von dem ersten Profilkörperende zu dem zweiten Profilkörperende erstreckt, zu erhalten, wobei die Platinenränder in einem Längenbereich entlang der Längsachse zwischen den Profilkörperenden nach Innen derart umgelegt werden, dass ein Querschnitt des rohrförmigen Profilkörpers entlang des Längenbereichs variiert, und wobei die Platinenränder an dem ersten Profilkörperende und an dem zweiten Profilkörperende derart umgelegt werden, dass die Stirnflächen der umgelegten Platinenränder an dem jeweiligen Profilkörperende einander zugewandt sind; und Stoffschlüssiges Verbinden von einander zugewandten Platinenränder an dem jeweiligen Profilkörperende.
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Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass das Verfahren eine einfache und effiziente Herstellung des Tragprofils sicherstellt.
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In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner den folgenden Verfahrensschritt, Umformen einer planaren Metallplatine mit gegenüberliegenden Platinenrändern, um die U-förmige Metallplatine mit gegenüber liegenden Platinenrändern bereitzustellen.
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In einer Ausführungsform wird das Umformen in einem Formwerkzeug durchgeführt.
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In einer Ausführungsform umfasst das stoffschlüssige Verbinden ein Schweißverfahren, insbesondere ein Laserschweißverfahren.
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Die Offenbarung betrifft ferner gemäß einem dritten Aspekt ein Tragprofil herstellbar durch ein Verfahren nach dem zweiten Aspekt.
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Weitere Ausführungsbeispiele werden Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren erläutert. Es zeigen:
- 1 Tragprofil für ein Fahrzeug gemäß einer ersten Ausführungsform in einer seitlichen Ansicht;
- 2 Tragprofil für ein Fahrzeug gemäß der ersten Ausführungsform in einer halbtransparenten Ansicht; und
- 3 schematische Ansicht eines Verfahrens zum Herstellen eines Tragprofils für ein Fahrzeug.
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1 zeigt ein Tragprofil 100 für ein Fahrzeug gemäß einer ersten Ausführungsform in einer seitlichen Ansicht. Hierbei ist das Tragprofil 100 insbesondere als ein Achsträger eines Fahrwerks des Fahrzeugs ausgebildet. Das Tragprofil 100 kann als ein längs oder quer zur Fahrzeuglängsachse verlaufender Achsträger ausgebildet sein. Das Tragprofil 100 stellt hierbei eine besonders stabile Ausbildung des Fahrwerks des Fahrzeuges bereit.
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Das Tragprofil 100 weist hierbei einen rohrförmigen Profilkörper 101 mit einem ersten Profilkörperende 103-1 und einem zweiten Profilkörperende 103-2 auf. Hierbei erstreckt sich eine Längsachse 105 von dem ersten Profilkörperende 103-1 zu dem zweiten Profilkörperende 103-2.
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Das Tragprofil 100 ist aus einer umgeformten Metallplatine gebildet, und weist einen ersten umgelegten Platinenrand 107-1 und einen zweiten umgelegten Platinenrand 107-2 auf, welche sich entlang der Längsachse 105 des Profilkörpers 101 erstrecken und einander zugewandt sind. Die Platinenränder 107-1 und 107-2 sind in einem Längenbereich 106 des rohrförmigen Profilkörpers 101 zwischen den Profilkörperenden 103-1, 103-2 nach Innen umgelegt.
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Der erste und zweite umgelegte Platinenrand 107-1 und 107-2 sind einem Bereich zwischen dem ersten Profilkörperende 103-1 und dem zweiten Profilkörperende 103-2 zumindest abschnittsweise miteinander stoffschlüssig verbunden.
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Die stoffschlüssige Verbindung 109-1, 109-2 zwischen dem ersten umgelegten Platinenrand 107-1 und dem zweiten umgelegten Platinenrand 107-2 ist insbesondere als eine Schweißnaht ausgebildet.
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Wie in der 1 dargestellt ist, sind der erste und zweite umgelegte Platinenrand 107-1, 107-2 an dem ersten Profilkörperende 103-1 durch eine erste stoffschlüssige Verbindung 109-1 und an dem zweiten Profilkörperende 103-2 durch eine zweite stoffschlüssige Verbindung 109-2 miteinander verbunden.
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Hierbei sind jeweils Stirnflächen 111 der umgelegten Platinenränder 107-1, 107-2 an dem ersten Profilkörperende 103-1 und an dem zweiten Profilkörperende 103-2 einander zugewandt und mittels einer stoffschlüssigen Verbindung 109-1, 109-2 miteinander verbunden.
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Die Platinenränder 107-1, 107-2 formen hierbei in dem Längenbereich 106 eine Längsmulde 113 mit veränderlicher Muldentiefe, wobei die Platinenränder 107-1, 107-2 die Oberränder der Längsmulde 113 bilden, und wobei die Oberränder der Längsmulde 113 eingerollt sind. In dem Längenbereich 106 ist eine Innenwandung 115 des rohrförmigen Profilkörpers 101 freigelegt.
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Zwischen dem Längenbereich 106 und dem ersten Profilkörperende 103-1 ist ein erster Übergangsbereich 117-1 gebildet, und zwischen dem Längenbereich 106 und dem zweiten Profilkörperende 103-2 ist ein zweiter Übergangsbereich 117-2 gebildet. Die Übergangsbereiche 117-1, 117-2 nehmen in der Höhe jeweils von dem ersten und zweiten Profilkörperende 103-1 und 103-2 zu dem Längenbereich 106 ab, so dass die Übergangsbereiche 117-1, 117-2 zum Längenbereich 106 hin zunehmend abfallen.
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Das erste Profilkörperende 103-1 weist eine erste ovale Endöffnung 119-1 auf und das zweite Profilkörperende 103-2 weist eine zweite ovale Endöffnung 119-2 auf.
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2 zeigt ein Tragprofil 100 für ein Fahrzeug gemäß der ersten Ausführungsform in einer halbtransparenten Ansicht. In dem in der 2 dargestellten Tragprofil 100 ist nur ein dem zweiten Profilkörperende 103-2 zugewandter Abschnitt des Tragprofils 100 gezeigt. Das erste Profilkörperende 103-1 ist in der 2 nicht dargestellt.
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Der erste und zweite umgelegte Platinenrand 107-1 und 107-2 der umgeformten Metallplatine erstrecken sich entlang der Längsachse 105 des rohrförmigen Profilkörpers 101 und sind an dem zweiten Profilkörperende 103-2 zumindest abschnittsweise miteinander stoffschlüssig verbunden, insbesondere durch eine zweite stoffschlüssige Verbindung 109-2 miteinander verbunden.
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In der 2 ist eine Vielzahl von Querschnitten 121 durch den rohrförmigen Profilkörper 101 dargestellt, insbesondere ein erster Querschnitt 121-1, ein zweiter Querschnitt 121-2, ein dritter Querschnitt 121-3, ein vierter Querschnitt 121-4, ein fünfter Querschnitt 121-5, ein sechster Querschnitt 121-6, ein siebter Querschnitt 121-7, ein achter Querschnitt 121-8, ein neunter Querschnitt 121-9 und ein zehnter Querschnitt 121-10.
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Wie in der 2 dargestellt ist, nimmt die Höhe 123-1, 123-2 der umgelegten Platinenränder 107-1, 107-2 von dem ersten Querschnitt 121-1 zu dem neuen Querschnitt 121-9 zu. Im Zentrum des Längenbereichs 106 des rohrförmigen Profilkörper 101 weisen die umgelegten Platinenränder 107-1, 107-2 eine erste Höhe 123-1 auf, welche an dem ersten Querschnitt 121-1 angeordnet ist. An einem dem zweiten Profilkörperende 103-2 zugewandten Ende des Längenbereichs 106 weisen die umgelegten Platinenränder 107-1, 107-2 eine zweite Höhe 123-2 auf, wobei die zweite Höhe 123-2 größer als die erste Höhe 123-1 ist.
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Wie anhand des zehnten Querschnittes 121-10 dargestellt ist, sind an dem zweiten Profilkörperende 103-2 der erste umgelegte Platinenrand 107-1 und der zweite umgelegte Platinenrand 107-2 miteinander stoffschlüssig verbunden.
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3 zeigt ein Verfahren 200 zum Herstellen eines Tragprofils 100 für ein Fahrzeug, insbesondere ein Verfahren 200 zum Herstellen eines Tragprofils 100 für ein Fahrwerk eines Fahrzeuges.
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Das Verfahren 200 umfasst als optionalen ersten Verfahrensschritt das Umformen 201 einer planaren Metallplatine mit gegenüber liegenden Platinenrändern 107-1, 107-2, um eine U-förmige Metallplatine mit gegenüber liegenden Platinenrändern 107-1, 107-2 bereitzustellen.
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Das Verfahren 200 umfasst als zweiten Verfahrensschritt das Bereitstellen 203 einer U-förmigen Metallplatine mit gegenüber liegenden Platinenrändern 107-1, 107-2;
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Das Verfahren 200 umfasst als dritten Verfahrensschritt das Umformen 205 der Platinenränder 107-1, 107-2, um einen rohrförmigen Profilkörper 101 mit einem ersten Profilkörperende 103-1 und einem zweiten Profilkörperende 103-2, sowie einer Längsachse 105, welche sich von dem ersten Profilkörperende 103-1 zu dem zweiten Profilkörperende 103-2 erstreckt, zu erhalten, wobei die Platinenränder 107-1, 107-2 in einem Längenbereich 106 entlang der Längsachse 105 zwischen den Profilkörperenden 103-1, 103-2 nach Innen derart umgelegt werden, dass ein Querschnitt 121 des rohrförmigen Profilkörpers entlang des Längenbereichs 106 variiert, und wobei die Platinenränder 107-1, 107-2 an dem ersten Profilkörperende 103-1 und an dem zweiten Profilkörperende 103-2 derart umgelegt werden, dass die Stirnflächen 111 der umgelegten Platinenränder 107-1, 107-2 an dem jeweiligen Profilkörperende 103-1, 103-2 einander zugewandt sind.
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Das Verfahren 200 umfasst als vierten Verfahrensschritt das stoffschlüssige Verbinden 207 von einander zugewandten Platinenrändern 107-1, 107-2 an dem jeweiligen Profilkörperende 103-1, 103-2.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Tragprofil
- 101
- Rohrförmiger Profilkörper
- 103-1
- Erstes Profilkörperende
- 103-2
- Zweites Profilkörperende
- 105
- Längsachse
- 106
- Längenbereich
- 107-1
- Erster umgelegter Platinenrand
- 107-2
- Zweiter umgelegter Platinenrand
- 109-1
- Erste stoffschlüssige Verbindung
- 109-2
- Zweite stoffschlüssige Verbindung
- 111
- Stirnfläche der umgelegten Platinenränder
- 113
- Längsmulde
- 115
- Innenwandung des rohrförmigen Profilkörpers
- 117-1
- Erster Übergangsbereich
- 117-2
- Zweiter Übergangsbereich
- 119-1
- Erste ovale Endöffnung
- 119-2
- Zweite ovale Endöffnung
- 121
- Querschnitt
- 121-1
- Erster Querschnitt
- 121-2
- Zweiter Querschnitt
- 121-3
- Dritter Querschnitt
- 121-4
- Vierter Querschnitt
- 121-5
- Fünfter Querschnitt
- 121-6
- Sechster Querschnitt
- 121-7
- Siebter Querschnitt
- 121-8
- Achter Querschnitt
- 121-9
- Neunter Querschnitt
- 121-10
- Zehnter Querschnitt
- 123-1
- Erste Höhe
- 123-2
- Zweite Höhe
- 200
- Verfahren zum Herstellen eines Tragprofils
- 201
- Umformen einer planaren Metallplatine
- 203
- Bereitstellen einer U-förmigen Metallplatine mit gegenüberliegenden Platinenrändern
- 205
- Umformen der Platinenränder
- 207
- Stoffschlüssige Verbinden von einander zugewandten Platinenrändern
