DE102020115184A1

DE102020115184A1 - Stoßfänger-Querträger und Fahrzeug-Heckanordnung mit Stoßfänger-Querträger

Info

Publication number: DE102020115184A1
Application number: DE102020115184.5A
Authority: DE
Inventors: Tassilo Heilmann
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2020-06-08
Filing date: 2020-06-08
Publication date: 2021-12-09
Also published as: CN113830016A; US20210380057A1; US11760286B2

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stoßfänger-Querträger (10) für ein Fahrzeug, mit einem Hohlprofilkörper (12), der eine fahrzeugrahmenseitige proximale Vertikalwand (20) und eine distale Vertikalwand (22) aufweist, die durch Querwände (24) miteinander verbunden sind und sich entlang einer Vertikalrichtung (16) erstrecken, wobei die Querwände (24) im Hohlprofilkörper (12) angeordnete Hohlkammern (26) seitlich begrenzen, wobei die Mittellängsrichtung der Hohlkammern (26) jeweils entlang der Vertikalrichtung (16) orientiert ist und die Hohlkammern (26) endseitig offen sind.Eine Fahrzeug-Heckanordnung mit einem solchen Stoßfänger-Querträger ist angegeben.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stoßfänger-Querträger für ein Fahrzeug. Zudem betrifft die Erfindung eine Fahrzeug-Heckanordnung mit einem solchen Stoßfänger-Querträger.
DE 10 2016 113 883 A1 offenbart einen Kfz-Stoßfänger-Querträger, dessen untere Querwand geneigt und somit an einen vorbeigeführten Luftkanal angepasst ist. Dies führt zu einem hohen Bauraumbedarf der Komponenten. Zudem kann im Luftkanal im Bereich des Kfz-Stoßfänger-Querträgers eine Engstelle entstehen.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen demgegenüber verbesserten Stoßfänger-Querträger bereitzustellen.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch den Stoßfänger-Querträger nach Anspruch 1 gelöst.
Der Stoßfänger-Querträger dient für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug. Der Stoßfänger-Querträger weist einen Hohlprofilkörper auf, der eine fahrzeugrahmenseitige proximale Vertikalwand und eine distale Vertikalwand aufweist, die durch Querwände miteinander verbunden sind und sich entlang einer Vertikalrichtung erstrecken. Die Querwände begrenzen im Hohlprofilkörper angeordnete Hohlkammern seitlich, d.h. zu den Seiten hin, wobei die Mittellängsrichtung der Hohlkammern jeweils entlang der Vertikalrichtung orientiert ist und die Hohlkammern endseitig, d.h. nach oben und unten, offen sind.
Auf diese Weise kann der Hohlprofilkörper zur Durchleitung einer Luftströmung durch dessen Kammern, bspw. von Abluft eines luftgekühlten Kühlaggregats, und zur strukturellen Lastabtragung genutzt werden. Dadurch lassen sich Package-Vorteile erzielen, da der Hohlprofilkörper in einen Luftkanal eingebunden werden kann und von diesem nicht umgangen werden muss.
Der Stoßfänger-Querträger bildet Bestandteil eines Crash-Management-Systems eines Fahrzeugs. Der Stoßfänger-Querträger dient bei einem Aufprall zur Einleitung von Kräften in den Fahrzeugrahmen. Der Stoßfänger-Querträger kann bspw. mittels Pralldosen („Crashboxen“) mit dem Fahrzeugrahmen, bspw. mit Längsträgern des Fahrzeugrahmens, gekoppelt sein.
Der Stoßfänger-Querträger erstreckt sich entlang einer Längsrichtung (Profillänge), die im montierten Zustand im Wesentlichen parallel zur Querachse des Fahrzeugs (y-Achse) ausgerichtet ist. Der Stoßfänger-Querträger erstreckt sich entlang der bereits erwähnten Vertikalrichtung (Profilhöhe), die im montierten Zustand im Wesentlichen parallel zur Hochachse des Fahrzeugs (z-Achse) ausgerichtet ist. Zudem erstreckt sich der Stoßfänger-Querträger entlang einer Dickenrichtung (Profildicke), die im montierten Zustand im Wesentlichen parallel zur Längsachse des Fahrzeugs (x-Achse) ausgerichtet ist.
Vorzugsweise kann der Hohlprofilkörper in einem entlang seiner Längsrichtung mittleren Bereich einen größeren Querschnitt (größere Profildicke) aufweisen als an seinen Enden. Die Vertikalwände sind im mittleren Bereich mehr voneinander beabstandet (größere Profildicke). Dies ist strukturmechanisch vorteilhaft und verbessert durch großflächigen Querschnitt die Durchströmung. Mit dem vergrößerten Querschnitt können ähnliche oder verringerte Durchbiegungs- und Spannungswerte erzielt werden wie bei konventionellen Profilen. Endseitig, d.h. zu den Längsträgern hin, kann der Querschnitt auf die Profildicke konventioneller Profile zurückgehen.
Vorzugsweise kann der Hohlprofilkörper entlang seiner Längsrichtung zumindest abschnittsweise bombiert sein, bspw. in einem entlang seiner Längsrichtung mittleren Bereich. Mittels der Bombierung kann der „Pfeilung“ eines Fahrzeughecks gefolgt werden.
Vorzugsweise kann der Hohlprofilkörper als Extrusionsprofil ausgebildet sein, bspw. als stranggepresstes Aluminium-Profil. Hiermit ist eine kostengünstige Fertigung auch von komplexen Profilformen möglich. Die Extrusionsrichtung ist entlang der Vertikalrichtung, d.h. entlang der Profilhöhe orientiert. Sofern eine Bombierung gewünscht ist, kann diese bei der Herstellung des Extrusionsprofils (vertikale Strangpressung) schon mittels der Strangpress-Matrize erfolgen. Ein separater Biegevorgang kann entfallen. Dies begünstigt die Fertigung.
Grundsätzlich ist eine einstückige Ausgestaltung des Hohlprofilkörpers denkbar. Dies reduziert die Anzahl der Komponenten eines Crash-Management-Systems.
Alternativ hierzu kann der Hohlprofilkörper aus zwei vorzugsweise symmetrischen Profilhälften gebildet sein, die an einer Trennebene miteinander verbunden sind. Somit ist die Herstellung durch eine geringere Profilgröße begünstigt, da ein kleineres Werkzeug, bspw. eine kleiner Strangpress-Matrize, eingesetzt werden kann. Der Hohlprofilkörper ist entlang seiner Längsrichtung in zwei Profilhälften unterteilt (zwei axiale Profilhälften). Die Trennebene liegt im mittleren Bereich des Hohlprofilkörpers, insbesondere mittig zu seinen Enden. Die Längsrichtung des Hohlprofilkörpers stellt den Normalenvektor der Trennebene dar. Die Trennebene muss keine Ebene im mathematischen Sinne sein, sondern kann auch eine Strukturierung aufweisen (Trennstelle).
Vorzugsweise können die Profilhälften an der Trennebene miteinander verschraubt, verschweißt, vernietet und/oder verklebt sein. Somit ist eine konstruktiv einfache und stabile Befestigung geschaffen.
Alternativ oder ergänzend können die Profilhälften an der Trennebene eine gezinkte Struktur aufweisen, worüber die Profilhälften formschlüssig miteinander verbindbar oder verbunden sind. Damit ist eine einfach herzustellende und stabile Verbindung geschaffen. Die gezinkte Struktur kann abwechselnd schwalbenschwanzförmige Erhebungen und Vertiefungen aufweisen. Diese können bei zusammengesetzten Profilhälften wechselweise ineinander eingreifen. Sind die Profilhälften zusammengesetzt, kann es zu einem Tiefenversatz kommen, d.h. die Profilhälften können entlang der Vertikalrichtung (Profilhöhe) leicht versetzt zueinander angeordnet sein.
Vorzugsweise können die Profilhälften gegen eine Relativbewegung entlang der Vertikalrichtung (Profilhöhe) aneinander gesichert sein. Dadurch kann bei einer auf den Hohlprofilkörper wirkenden Belastung, bspw. einem Aufprall, verhindert werden, dass sich die Profilhälften entlang der Vertikalrichtung bewegen. Die Profilhälften können durch eine vertikale Verschweißung oder eine Verschraubung aneinander gesichert sein.
Die eingangs genannte Aufgabe wird auch durch eine Fahrzeug-Heckanordnung mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs gelöst. Die Fahrzeug-Heckanordnung dient für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Heckmotor-Fahrzeug.
Die Fahrzeug-Heckanordnung weist einen Stoßfänger-Querträger wie oben beschrieben und einen von einem Kanalkörper gebildeten Luftkanal auf. Der Luftkanal erstreckt sich von einer Eintrittsöffnung (Fahrzeugoberseite) durch ein in den Luftkanal eingebundenes luftgekühltes Kühlaggregat (bspw. einen Ladeluftkühler) zu einer Austrittsöffnung (Öffnung am Fahrzeugheck-Verkleidungskörper). Der Stoßfänger-Querträger ist zumindest teilweise im Kanalkörper angeordnet, so dass der Luftkanal durch mehrere Kammern des Hohlprofilkörpers des Stoßfänger-Querträgers geführt ist. Somit kann im Luftkanal geführte Luft (bspw. Abluft des Kühlaggregats) Kammern des Hohlprofilkörpers durchströmen.
Somit ist ein durchströmtes Crash-Management-System bzw. ein durchströmter Stoßfänger-Querträger für ein Heck eines Heckmotor-Fahrzeugs geschaffen. Der Stoßfänger-Querträger bzw. dessen Kammern können von der Abluft des luftgekühlten Kühlaggregats (bspw. einen Ladeluftkühler) durchströmt werden. Die Mittellängsrichtung der Kammern des Stoßfänger-Querträgers entsprechen im Wesentlichen der Durchströmungsrichtung des Luftkanals.
Indem der Stoßfänger-Querträger (bspw. entlang seiner Längsrichtung) zumindest teilweise in den Luftkanal integriert ist, können Engstellen im Luftkanal weitgehend vermieden werden, da der Hohlprofilkörper in einen Luftkanal eingebunden werden kann und von diesem nicht umgangen werden muss. Der Kanalkörper kann aus Kunststoff oder Blech ausgebildet sein.
Anstelle von einem durch einen Kanalkörper geführten Luftkanal können alternativ zwei zueinander parallele und bspw. zur Mittellängsachse des Fahrzeugs symmetrisch angeordnete Luftkanäle vorgesehen sein, die jeweils durch einen Kanalkörper geführt sind und in eine Austrittsöffnung münden.
Die Fahrzeug-Heckanordnung kann einen Fahrzeugheck-Verkleidungskörper aufweisen, in dem eine oder mehrere Austrittsöffnungen für den oder die Luftkanäle ausgebildet sind.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt:

1 schematisch eine Fahrzeug-Heckanordnung mit einem Stoßfänger-Querträger und einem Luftkanal;
2 schematisch einen Längsschnitt durch die Fahrzeug-Heckanordnung aus 1;
3 schematisch eine perspektivische Ansicht des Hohlprofilkörpers des Stoßfänger-Querträgers; und
4 schematisch die gezinkte Struktur an der Trennebene der Profilhälften des Hohlprofilkörpers.

1 zeigt schematisch eine Fahrzeug-Heckanordnung 100, mit einem Fahrzeugheck-Verkleidungskörper 102, einem Stoßfänger-Querträger 10 mit Hohlprofilkörper 12 und einem von einem Kanalkörper 104 gebildeten Luftkanal 106, der sich von einer Eintrittsöffnung 108 an der Fahrzeugoberseite zu einer Austrittsöffnung 110 am Fahrzeugheck-Verkleidungskörper 102 erstreckt.
Die Fahrzeug-Heckanordnung 100 weist einen zweiten durch einen Kanalkörper 112 geführten Luftkanal 114 auf, so dass zwei zueinander parallele und zur Mittellängsachse des Fahrzeugs symmetrisch angeordnete Luftkanäle 106, 114 vorgesehen sind, die jeweils durch einen Kanalkörper 104, 112 geführt sind und von einer Eintrittsöffnung 108, 115 in eine Austrittsöffnung 110, 116 münden.
2 zeigt einen Längsschnitt durch die Fahrzeug-Heckanordnung 100 im Bereich des Luftkanals 106. Der durch den Kanalkörper 104 gebildeten Luftkanal 106 erstreckt sich von der Eintrittsöffnung 108 durch ein in den Luftkanal 106 eingebundenes luftgekühltes Kühlaggregat 118, das im Beispiel als Ladeluftkühler ausgebildet ist, zu der Austrittsöffnung 110. Der Stoßfänger-Querträger 10 ist zumindest teilweise im Kanalkörper 104 angeordnet, so dass der Luftkanal 106 durch mehrere Kammern 26 des Hohlprofilkörpers 12 des Stoßfänger-Querträgers 10 geführt ist. Somit kann im Luftkanal 106 geführte Luft (bspw. Abluft des Kühlaggregats 118) Kammern 26 des Hohlprofilkörpers 12 durchströmen (Luftströmung durch mehrere Pfeile veranschaulicht). Die Mittellängsrichtung der Kammern 26 des Stoßfänger-Querträgers 10 entsprechen im Wesentlichen der Durchströmungsrichtung des Luftkanals 106.
3 zeigt schematisch den Stoßfänger-Querträger 10 in einer perspektivischen Ansicht. Der Stoßfänger-Querträger 10 erstreckt sich entlang einer Längsrichtung 14 (Profillänge), die im montierten Zustand im Wesentlichen parallel zur Querachse des Fahrzeugs (y-Achse) ausgerichtet ist. Der Stoßfänger-Querträger 10 erstreckt sich entlang einer Vertikalrichtung 16 (Profilhöhe), die im montierten Zustand im Wesentlichen parallel zur Hochachse des Fahrzeugs (z-Achse) ausgerichtet ist. Zudem erstreckt sich der Stoßfänger-Querträger 10 entlang einer Dickenrichtung 18 (Profildicke), die im montierten Zustand im Wesentlichen parallel zur Längsachse des Fahrzeugs (x-Achse) ausgerichtet ist.
Der Stoßfänger-Querträger 10 weist einen Hohlprofilkörper 12 auf, der eine fahrzeugrahmenseitige proximale Vertikalwand 20 und eine distale Vertikalwand 22 aufweist, die durch Querwände 24 (lediglich einmal mit Bezugszeichen versehen) miteinander verbunden sind und sich entlang der Vertikalrichtung 16 erstrecken. Die Querwände 24 begrenzen im Hohlprofilkörper 12 angeordnete Hohlkammern 26 (lediglich einmal mit Bezugszeichen versehen) seitlich, d.h. zu den Seiten hin, wobei die Mittellängsrichtung der Hohlkammern 26 jeweils entlang der Vertikalrichtung 16 orientiert ist und die Hohlkammern 26 endseitig, d.h. nach oben und unten, offen sind.
Der Hohlprofilkörper 12 weist in einem entlang seiner Längsrichtung 14 mittleren Bereich 28 einen größeren Querschnitt (größere Profildicke) auf als an seinen Enden. Entlang seiner Längsrichtung 14 ist der Hohlprofilkörper 12 zumindest abschnittsweise bombiert, im Beispiel in einem entlang seiner Längsrichtung 14 mittleren Bereich 28.
Der Hohlprofilkörper 12 ist im Beispiel als Extrusionsprofil ausgebildet, bspw. als stranggepresstes Aluminium-Profil.
Grundsätzlich ist eine einstückige Ausgestaltung des Hohlprofilkörpers 12 denkbar (nicht dargestellt). Im Beispiel ist der Hohlprofilkörper 12 aus zwei vorzugsweise symmetrischen Profilhälften 30, 32 gebildet, die an einer Trennebene 34 miteinander verbunden sind. Der Hohlprofilkörper 12 ist entlang seiner Längsrichtung 14 in zwei Profilhälften 30, 32 unterteilt (zwei axiale Profilhälften 30, 32). Die Trennebene 34 liegt im mittleren Bereich 28 des Hohlprofilkörpers 12. Die Längsrichtung 14 des Hohlprofilkörpers 12 stellt den Normalenvektor der Trennebene 34 dar. Die Trennebene 34 muss nicht eben, sondern kann auch strukturiert sein.
Die Profilhälften 30, 32 können an der Trennebene 34 miteinander verschraubt, verschweißt, vernietet und/oder verklebt sein (nicht dargestellt).
Die Profilhälften 30, 32 können an der Trennebene 34 eine gezinkte Struktur 36 aufweisen (vgl. 4), worüber die Profilhälften 30, 32 formschlüssig miteinander verbindbar oder verbunden sind. Die gezinkte Struktur 36 weist abwechselnd schwalbenschwanzförmige Erhebungen 38 und Vertiefungen 40 auf. Diese greifen bei zusammengesetzten Profilhälften 30, 32 wechselweise ineinander ein. Sind die Profilhälften 30, 32 zusammengesetzt, kann es bei symmetrischer zu einem Tiefenversatz kommen, d.h. die Profilhälften 30, 32 können entlang der Vertikalrichtung 16 (Profilhöhe) leicht versetzt zueinander angeordnet sein (vgl. Versatz in 4).
Die Profilhälften 30, 32 sind gegen eine Relativbewegung entlang der Vertikalrichtung 16 (Profilhöhe) aneinander gesichert. Die Profilhälften 30, 32 können bspw. durch eine vertikale Verschweißung oder eine Verschraubung aneinander gesichert sein (nicht dargestellt).
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102016113883 A1 [0002]

Claims

Stoßfänger-Querträger (10) für ein Fahrzeug, mit einem Hohlprofilkörper (12), der eine fahrzeugrahmenseitige proximale Vertikalwand (20) und eine distale Vertikalwand (22) aufweist, die durch Querwände (24) miteinander verbunden sind und sich entlang einer Vertikalrichtung (16) erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass die Querwände (24) im Hohlprofilkörper (12) angeordnete Hohlkammern (26) seitlich begrenzen, wobei die Mittellängsrichtung der Hohlkammern (26) jeweils entlang der Vertikalrichtung (16) orientiert ist und die Hohlkammern (26) endseitig offen sind.
Stoßfänger-Querträger (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlprofilkörper (12) in einem entlang seiner Längsrichtung (14) mittleren Bereich (28) einen größeren Querschnitt aufweist als an seinen Enden.
Stoßfänger-Querträger (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlprofilkörper (12) entlang seiner Längsrichtung (14) zumindest abschnittsweise bombiert ist, bspw. in einem mittleren Bereich.
Stoßfänger-Querträger (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlprofilkörper (12) als Extrusionsprofil ausgebildet ist.
Stoßfänger-Querträger (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlprofilkörper (12) aus zwei vorzugsweise symmetrischen Profilhälften (30, 32) gebildet ist, die an einer Trennebene (34) miteinander verbunden sind.
Stoßfänger-Querträger (10) nach einem Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilhälften (30, 32) an der Trennebene (34) miteinander verschraubt, verschweißt, vernietet oder verklebt sind.
Stoßfänger-Querträger (10) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilhälften (30, 32) an der Trennebene (34) eine gezinkte Struktur (36) aufweisen, worüber die Profilhälften (30, 32) formschlüssig miteinander verbindbar oder verbunden sind.
Stoßfänger-Querträger (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilhälften (30, 32) gegen eine Relativbewegung entlang der Vertikalrichtung aneinander gesichert sind.
Fahrzeug-Heckanordnung (100) mit einem Stoßfänger-Querträger (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, einem von einem Kanalkörper (104, 112) gebildeten Luftkanal (106, 114), der sich von einer Eintrittsöffnung (108, 115) durch ein in den Luftkanal (106 ,114) eingebundenes luftgekühltes Kühlaggregat (118) zu einer Austrittsöffnung (110, 116) erstreckt, wobei der Stoßfänger-Querträger (10) zumindest teilweise im Kanalkörper (104, 102) angeordnet ist, so dass der Luftkanal (106, 114) durch mehrere Hohlkammern (26) des Hohlprofilkörpers (12) des Stoßfänger-Querträgers (10) geführt ist.