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Die Erfindung betrifft ein Trägerelement für eine Karosserie-Rohbaustruktur eines Kraftwagens, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1, ein Frontendmodul gemäß Anspruch 3, sowie ein Frontendmodul für einen Kraftwagen, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 4.
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Aus dem Serienbau von Kraftwagen sind Frontendmodule bekannt, welche vormontiert werden und als eigenständige Module zeit- und kostensparend mit der restlichen Karosserie verbunden werden können. Die Frontendmodule weisen dabei eine so genannte Kühlerbrücke auf, an welcher ein korrespondierender Kühler des Kraftwagens zumindest mittelbar zu befestigen ist. Ebenso an dem Frontendmodul zu befestigen sind anderweitige Anbauteile wie beispielsweise Scheinwerfer, Leitungen sowie Behältnisse, in welchen Flüssigkeiten aufgenommen werden können.
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Diese Anbauteile weisen jeweils einen bestimmten Bauraumbedarf auf, so dass es zeit- und kostenaufwendig sein kann, um die Anbauteile effizient anzuordnen und Package-Probleme zu vermeiden.
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Die
DE 103 35 258 A1 offenbart einen Stoßfänger eines Kraftfahrzeugs mit einer äußeren Aufprallhülle, einem stabilen, hohlen, kastenförmigen Querträger sowie einem sich über die Länge des Querträgers erstreckenden integrierten Fluidbehälter, insbesondere für Scheibenwaschflüssigkeit, wobei der Querträger als ein zumindest teilweiser Fluidaufnahmebereich des Fluidbehälters ausgebildet ist. Ferner bestehen die beiden hohlen Endbereiche des Querträgers aus einem gegenüber dem dazwischenliegenden Hauptbereich anderen Material.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Trägerelement für eine Karosserie-Rohbaustruktur eines Kraftwagens sowie ein Frontendmodul für einen Kraftwagen bereitzustellen, welche einen verbesserten Funktionserfüllungsumfang aufweisen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Trägerelement für eine Karosserie-Rohbaustruktur eines Kraftwagens mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch ein Frontendmodul mit den Merkmalen des Anspruchs 3 und durch ein Frontendmodul mit den Merkmalen des Anspruchs 4 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Der erste Aspekt der Erfindung betrifft ein Trägerelement für eine Karosserie-Rohbaustruktur eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens, das einen länglichen Grundkörper mit einem Hohlraum zur Speicherung eines Fluids aufweist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Grundkörper in Schalenbauweise ausgeführt ist und Schalenelemente aufweist, die im zusammengesetzten Zustand den Hohlraum zumindest umfangsseitig begrenzen, und dass im Hohlraum des Grundkörpers eine sich zumindest über eine Teillänge des Grundkörpers erstreckende Verstärkungsstruktur vorgesehen ist.
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Das Trägerelement, welches beispielsweise als Querträger, insbesondere als Biegequerträger ausgebildet ist, weist somit einerseits die Funktion auf, das Fluid, insbesondere eine Flüssigkeit, beispielsweise eine Kühlflüssigkeit und/oder eine Waschflüssigkeit für eine Scheibenwascheinrichtung des Kraftwagens, aufzunehmen und zu speichern. Andererseits ist das Trägerelement durch die Verstärkungsstruktur ausgesteift und weist somit eine hohe Steifigkeit auf, so dass das Trägerelement ferner die Funktion zur Versteifung der Karosserie-Rohbaustruktur aufweist. Dadurch ist ein Trägerelement mit einem hohen Funktionserfüllungsumfang geschaffen, so dass die Teileanzahl, das Gewicht und die Kosten der Karosserie-Rohbaustruktur gering gehalten werden können. Vorteilhaft ist ferner der geringe Bauraumbedarf für die Baugruppen Querträger, Behälter und Verstärkung, da diese gesamtheitlich in ein Bauteil beziehungsweise eine Baugruppe integriert sind.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform weist ein erstes Schalenelement an zumindest einer seiner Längsseiten eine Öffnung zur Einbringung der Verstärkungsstruktur auf. Dadurch kann die Stärkungsstruktur besonders einfach in den Hohlraum eingebracht bzw. in diesem angeordnet werden, so dass der Fertigungsaufwand und damit die Fertigungskosten des Trägerelements gering sind. Die Verstärkungsstruktur, welche beispielsweise als Rippenstruktur ausgebildet ist, kann als separates Einlegeteil ausgebildet sein, welches bei der Fertigung eines Trägerelements in den Hohlraum eingebracht wird. Ebenso möglich ist, dass die Verstärkungsstruktur einstÜckig mit dem ersten Schalenelement ausgebildet ist. Dies hält die Teileanzahl und das Gewicht des Trägerelements in einem geringen Rahmen.
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Bei einer weiteren Ausführungsform weist das erste Schalenelement eine Einfüllöffnung auf, über welche das Fluid auf einfache Art und Weise in den Hohlraum zur Speicherung eingebracht werden kann.
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Um eine besonders große Menge des Fluids in den Hohlraum aufnehmen zu können, weist das erste Schalenelement zumindest bereichsweise einen zumindest im Wesentlichen topfförmigen Querschnitt auf. Bei einer weiteren Ausführungsform ist ein zweites Schalenelement als ein Schließelement ausgebildet, welches den Hohlraum zumindest längsseitig verschließt.
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Vorteilhafterweise ist zwischen der Verstärkungsstruktur und dem Schließelement ein sich im Wesentlichen in Längsrichtung des Trägerelements erstreckender, in einen Flüssigkeitssammelbehälter mündender Kanal zur Verteilung des in die Einfüllöffnung eingefüllten Fluids vorgesehen. Der Flüssigkeitssammelbehälter kann dabei separat an dem Trägerelement ausgebildet sein. Das Trägerelement selbst weist durch den Hohlraum ein bestimmtes Fassungsvermögen für das Fluid auf, so dass das Trägerelement bereits für sich alleine ein ein gewisses Fluidvolumen speicherndes Behältnis zur Aufnahme des Fluids bildet. Der Flüssigkeitssammelbehälter stellt dabei weiteres Fassungsvermögen für das Fluid bereit. Der Kanal zur Verteilung des Fluids kann beispielsweise durch Ausformung im Schließelement ausgebildet sein.
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Bei einer weiteren Ausführungsform weisen die Schalenelemente jeweilige Fügflansche auf, über welche die Schalenelemente fest und langlebig miteinander verbunden sind.
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Ist die Verstärkungsstruktur als Versteifungsrippenanordnung, insbesondere als Kreuzrippenanordnung mit im Wesentlichen über Kreuzverlaufenden Rippen ausgebildet, so weist das Trägerelement dadurch eine besonders hohe Steifigkeit auf, was den hohen Steifigkeitsanforderungen an die Karosserie-Rohbaustruktur insgesamt zugute kommt. Dabei bilden beispielsweise einige der Rippen vorzugsweise Schottwände, wobei vorteilhafterweise der Kanal von diesen Schottwänden ausgespart ist, beziehungsweise Schwallwände, die ein gegebenenfalls Geräusche verursachendes Hin- und Herschwappen des Fluids zumindest reduzieren oder verhindern können. Das Trägerelement kann auch als Kühlerbrücke ausgebildet sein, an welchem eine Kühleinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine des Kraftwagens befestigt werden kann und welches bei einem Frontendmodul eingesetzt wird und ein integriertes Behältnis zur Aufnahme und Speicherung des Fluids durch den Hohlraum aufweist.
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Der zweite Aspekt der Erfindung betrifft ein Frontendmodul für einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen, mit zumindest einem erfindungsgemäßen Trägerelement. Vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung und umgekehrt anzusehen. Das erfindungsgemäße Trägerelement fungiert bei dem erfindungsgemäßen Frontendmodul beispielsweise als Kühlerbrücke, an welcher eine Kühleinrichtung der Verbrennungskraftmaschine des Kraftwagens zu befestigen ist. Das Trägerelement ist beispielsweise als Querträger, gegebenenfalls als Biegequerträger, ausgebildet und verleiht dem Frontendmodul einen besonders hohen Funktionserfüllungsumfang. Darüber hinaus hält es den Montageumfang gering, da zusätzliche Behältnisse zur Aufnahme und Speicherung des Fluids nicht zwingend erforderlich sind.
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Der dritte Aspekt der Erfindung betrifft ein Frontendmodul für einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen, welches zumindest einen Querträger, insbesondere eine Kühlerbrücke, umfasst, wobei an dem Querträger eine Kühleinrichtung des Kraftwagens zumindest mittelbar zu befestigen ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Querträger des Frontendmoduls zumindest bereichsweise einen Hohlquerschnitt aufweist, welcher als Behältnis zur Aufnahme einer Flüssigkeit des Kraftwagens ausgebildet ist. Bei dieser Flüssigkeit handelt es sich beispielsweise um eine Betriebsflüssigkeit und insbesondere um eine Kühlflüssigkeit für die Kühleinrichtung des Kraftwagens. Ebenso möglich ist, dass in dem als Behältnis ausgebildeten Hohlquerschnitt eine Waschflüssigkeit für eine Scheibenwascheinrichtung des Kraftwagens aufzunehmen ist. Der Querträger kann dabei beispielsweise als ein Rahmenteil einer Rahmenstruktur des Frontendmoduls ausgebildet sein, wobei die Kühleinrichtung, mittels welcher beispielsweise ein Motor, insbesondere eine Verbrennungskraftmaschine, des Kraftwagens kühlbar ist, zumindest mittelbar an dieser Rahmenstruktur befestigbar ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen der ersten beiden Aspekte der Erfindung sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des dritten Aspekts der Erfindung und umgekehrt anzusehen.
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Durch das erfindungsgemäße Frontendmodul ist somit ein Frontendmodul mit zumindest einem integrierten Behältnis dargestellt, wodurch das Frontendmodul selbst zeit- und kostengünstig herzustellen beziehungsweise zu montieren ist, da zusätzliche Behältnisse und gegebenenfalls lange Leitungen von diesen Behältnissen beispielsweise zur Kühleinrichtung nicht vonnöten sind und dementsprechend nicht montiert werden müssen. Dies geht einher mit der Reduzierung von Montageumfängen für den gesamten Kraftwagen, was die Montagekosten für den Kraftwagen insgesamt gering hält. Gleichzeitig bietet der Querträger ausreichend Raum, um große Mengen an Flüssigkeit aufnehmen zu können, und das ohne ein Unfallverhalten des Frontendmoduls negativ zu beeinträchtigen.
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Darüber hinaus weist das Frontendmodul einen sehr hohen Funktionserfüllungsumfang auf, da es nicht nur die Funktion hat, die Kühleinrichtung des Kraftwagens und gegebenenfalls weitere Bauteile, Aggregate, Komponenten und/oder dergleichen zu tragen, sondern auch die Funktion, die Flüssigkeit des Kraftwagens aufzunehmen und zu speichern, wodurch zusätzliche und anderweitige Behältnisse zur Aufnahme dieser Flüssigkeit entfallen können oder bezüglich ihrer Dimensionen, insbesondere bezüglich ihres Fassungsvermögens, geringer dimensioniert werden können.
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Um die Flüssigkeit in das Behältnis einzufüllen, wieder aufzufüllen oder auszutauschen, ist vorzugsweise ein Deckelelement vorgesehen, welches reversibel lösbar mit dem Querträger zu verbinden ist und mittels welchem eine in das Behältnis mündende Öffnung fluiddicht zu verschließen beziehungsweise zu öffnen ist, so dass die Flüssigkeit in das Behältnis eingefüllt werden kann.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Querträger als Hybridbauteil mit wenigstens einem metallischen Grundbauteil ausgebildet, wobei das Grundbauteil mit einem Kunststoff zu dem Hybridbauteil ergänzt ist. Der als Hybridbauteil ausgebildete Querträger weist dadurch ein besonders niedriges Gewicht sowie eine besonders hohe Steifigkeit auf, da das metallische Grundbauteil dem Querträger eine bestimmte Grundsteifigkeit verleiht und durch den Kunststoff weiter ausgesteift ist. Des Weiteren ist es möglich, durch den Kunststoff Funktionsteile wie beispielsweise Clipse, Halter, Aufnahmen, Öffnungen und dergleichen auszubilden, so dass der Querträger zudem eine sehr hohe Funktionserfüllung aufweist.
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Dabei kann bevorzugt vorgesehen sein, dass das Behältnis durch den Kunststoff des Hybridbauteils ausgebildet ist. Dies ermöglicht eine bedarfsgerechte Ausbildung einer Geometrie des Behältnisses beispielsweise die Darstellung komplizierter Wandungsformen. Des Weiteren ist dadurch die Dichtheit des Behältnisses gewährleistet.
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Ist eine Innenwandung des Behältnisses mit einer Kunststoffschicht versehen, wobei die Innenwandung des Behältnisses zumindest bereichsweise durch das metallische Grundbauteil und/oder zumindest bereichsweise durch den Kunststoff des Hybridbauteils gebildet sein kann, so birgt dies den Vorteil, dass dadurch die Dichtheit des Behältnisses besonders leicht sichergestellt werden kann. Des Weiteren kann dadurch vermieden werden, dass das Behältnis durch die in diesem aufzunehmende Flüssigkeit angegriffen wird, also beispielsweise korrodiert, was zu einer Leckage dieses Behältnisses führen würde.
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Ist der Kunststoff zumindest bereichsweise in einem Hohlquerschnittsbereich des Grundbauteils aufgenommen, so ist das Grundbauteil ausgesteift, ohne den Bauraumbedarf des Grundbauteils zu erhöhen. Dies trägt zur Vermeidung oder zur Lösung von Package-Problemen positiv bei.
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Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass der Kunststoff außerhalb des metallischen Grundbauteils angeordnet ist, dieses beispielsweise an diesem anliegend umgibt. Dabei ist es möglich, dass das durch den Kunststoff gebildete Behältnis zumindest bereichsweise neben in Fahrzeughochrichtung zumindest bereichsweise oberhalb und/oder bereichsweise unterhalb des metallischen Grundbauteils angeordnet ist.
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Zum Versehen des Grundbauteils mit dem Kunststoff eignet sich besonders ein Spritzgießverfahren, mittels welchem das Grundbauteil auf besonders zeit- und kostengünstige Art und Weise mit dem Kunststoff versehen werden kann sowie komplexe Geometrien des Kunststoffs ausgebildet werden können.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist das Hybridbauteil eine durch den Kunststoff ausgebildete Versteifungsrippenanordnung auf, mittels welcher das Grundbauteil bzw. das Hybridbauteil ausgesteift ist. Die Versteifungsrippenanordnung weist dabei beispielsweise parallel zueinander verlaufende, schräg zueinander verlaufende und/oder sich überkreuzende Rippen auf. Durch die Ausbildung der Verstärkungsrippenanordnung durch den Kunststoff kann die Versteifungsrippenanordnung besonders bedarfsgerecht ausgebildet sein, um jeweilige, vorliegende Anforderungen effizient und effektiv zu erfüllen. Durch das Spritzgießen ist es ermöglicht, den Kunststoff und damit die Versteifungsrippenanordnung und/oder das Behältnis stoffschlüssig mit dem metallischen Grundbauteil zu verbinden, so dass eine besonders feste Verbindung des Kunststoffs mit dem Grundbauteil auch über eine hohe Lebensdauer des Querträgers hinweg gegeben ist.
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Bei einer weiteren Ausführungsform des Frontendmoduls ist vorgesehen, dass der Kunststoff bereichsweise innerhalb des Hohlquerschnittsbereichs des Grundbauteils sowie bereichsweise außerhalb dieses Hohlquerschnittsbereichs angeordnet und somit bereichsweise nicht von dem metallischen Grundbauteil umgeben ist. In diesem Bereich, in welchem der Kunststoff nicht von dem Grundbauteil umgeben ist, ist der Querträger bzw. die Kühlerbrücke somit als Vollkunststoffstruktur ausgebildet, was das Gewicht der Kühlerbrücke und damit des gesamten Frontendmoduls gering hält.
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Ist wenigstens eine Schottwand vorgesehen, mittels welcher das Behältnis in zwei flüssigkeitsdicht voneinander getrennte Teilkammern unterteilt ist, so ist dies insofern vorteilhaft, als dadurch zwei voneinander unterschiedliche Flüssigkeiten, deren Vermischung unerwünscht ist, durch das Behältnis aufgenommen werden können. Dadurch ist die Möglichkeit eröffnet, in einer der Teilkammern die Kühlflüssigkeit für die Kühleinrichtung aufzunehmen und in der anderen der Teilkammern die Waschflüssigkeit für die Scheibenwascheinrichtung aufzunehmen.
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Vorteilhafterweise ist in dem Behältnis zumindest eine Schwallwand vorgesehen, so dass ein unerwünschtes Schwappen und Aufschaukeln der in dem Behältnis aufgenommenen Flüssigkeit zumindest reduziert ist. Dies vermeidet eine negative Beeinträchtigung des Fahrverhaltens des Kraftwagens durch das Schwappen bzw. Aufschaukeln der Flüssigkeit.
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Bei einer weiteren Ausführungsform ist wenigstens ein zusätzliches Behältnis zur Aufnahme der Flüssigkeit vorgesehen, welches mit dem ersten Behältnis fluidisch kommuniziert. Bei dem weiteren Behältnis kann es sich beispielsweise um einen Ausgleichsbehälter oder einen Sammelbehälter handeln, mittels welchem Volumenschwankungen der Flüssigkeit kompensierbar sind. Das erfindungsgemäße Frontendmodul ermöglicht dabei eine bauraumsparende Anordnung und Verbindung des weiteren Behältnisses mit dem ersten Behältnis. Das erste Behältnis und das zusätzliche Behältnis können beispielsweise über eine reversibel lösbare oder eine nicht-reversibel lösbare Verbindung miteinander fluidisch verbunden sein. Durch das zusätzliche Behältnis ist somit zusätzlich zu dem Behältnis des Querträgers ein weiterer Bevorratungsraum zur Aufnahme der Flüssigkeit bereit gestellt.
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Ist der Querträger über das zusätzliche Behältnis an einem Rohbauteil des Kraftwagens abstützbar und/oder mit dem Rohbauteil verbindbar, so ist dadurch eine Anbindung bzw. Abstützung des Querträgers an dem Rohbauteil, beispielsweise einem Längsträger des Kraftwagens, realisiert, so dass der Kraftwagen im Bereich des Frontendmodels eine besonders hohe Steifigkeit aufweist, was dem Fahrverhalten des Kraftwagens zugute kommt. Mit anderen Worten ist durch das zusätzliche Behältnis eine Koppelstelle bereitgestellt bzw. das zusätzliche Behältnis stellt ein Anbindungsglied des Frontendmoduls an einen Rohbau des Kraftwagens dar, so dass das Frontendmodul tragende Eigenschaften aufweist. Vorteilhafterweise weist das zusätzliche Behältnis zumindest eine Anschlussöffnung für eine Verschlauchung sowie eine Integration von Funktionselementen wie beispielsweise Füllstands- und/oder Heizelemente auf.
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Das zusätzliche Behältnis, welches beispielsweise als Flüssigkeitssammelbehälter ausgebildet ist, ist vorteilhafterweise in Fahrzeughochrichtung unterhalb des Querträgers bzw. des Trägerelements angeordnet. Es ist möglich, dass das Frontendmodul zwei derartige, zusätzliche Behältnisse aufweist, welche in Fahrzeughochrichtung unterhalb des Querträgers bzw. des Trägerelements angeordnet sind, wodurch dann durch das Trägerelement bzw. den Querträger und die beiden zusätzlichen Behältnisse ein zumindest im Wesentlichen U-förmiges Strukturteil geschaffen ist, welches eine sehr hohen Funktionserfüllungsumfang aufweist. Dabei mündet der Kanal zur Teilung des Fluids vorteilhafterweise in lediglich einen der zusätzlichen Behältnisse.
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In einer weiteren Ausführungsform ist das zusätzliche Behältnis bzw. eines der beiden Behältnisse von dem Biegeträger bzw. dem Trägerelement fluidisch getrennt und kann vorteilhafterweise über eine separate Einfüllöffnung befüllt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform ist der Querträger als Hybridbauteil mit wenigstens einem aus Kunststoff ausgebildeten Grundbauteil ausgebildet, welches mit wenigstens einem metallischen Element, insbesondere einem Metallnetz, zu dem Hybridbauteil ergänzt ist. Auch in dieser Ausführungsform weist der Querträger und damit das gesamte Frontendmodul ein geringes Gewicht sowie gleichzeitig eine hohe Steifigkeit und eine hohe Funktionserfüllung auf.
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Insbesondere die Kombination einer Metall- mit einer Kunststoffstruktur im Rahmen des geschilderten, jeweiligen Hybridbauteils mit dem zumindest einen integrierten Behältnis führt zu Darstellungen eines Frontendmoduls mit einem sehr geringen Gewicht, welches einen nur geringen Montageaufwand aufweist und somit zeit- und kostengünstig zu montieren ist. Des Weiteren weist das Frontendmodul eine hohe Steifigkeit auf, was zu einer sehr hohen Steifigkeit des Kraftwagens insbesondere im Vorderwagenbereich führt. Das erfindungsgemäße Frontendmodul ermöglicht die Darstellung eines vorbestückten Frontendmoduls, so dass am Kraftwagen eine zusätzlich, separate Montage von Behältnissen wie insbesondere Sammelbehälter, Ausgleichsbehälter und dergleichen entfallen kann.
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Um die Teilanzahl und damit die Kosten des Frontendmoduls gering zu halten, kann der Querträger einteilig ausgebildet sein. Ebenso möglich ist, dass der Querträger mehrteilig ausgebildet ist. So weist der beispielsweise in Fahrzeughochrichtung und/oder in Fahrzeuglängsrichtung zumindest eine Trennstelle auf, über welche korrespondierende Teilelemente des Querträgers zur Darstellung des Querträgers zu verbinden sind. Die mehrteilige Ausführungsform birgt den Vorteil, dass dadurch die einzelnen Teilelemente insbesondere im Falle einer Beschädigung gezielt repariert oder ausgetauscht werden können.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht an der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine schematische und perspektivische Explosionsansicht einer Kühlerbrücke eines Frontendmoduls für einen Personenkraftwagen mit zwei integrierten Behältnissen, wobei in einem der Behältnisse Kühlwasser für einen an der Kühlerbrücke zu befestigenden Kühler des Personenkraftwagens und in dem anderen der Behältnisse Waschwasser für eine Scheibenwascheinrichtung des Personenkraftwagens aufzunehmen sind, wobei die Kühlerbrücke in Fahrzeuglängsrichtung zweiteilig ausgebildet ist;
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2 eine schematische und perspektivische Explosionsansicht einer alternativen Ausführungsform der Kühlerbrücke gemäß 1, wobei die Kühlerbrücke in Fahrzeugquerrichtung einteilig ausgebildet ist;
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3 eine weitere, schematische und perspektivische Explosionsansicht der Kühlerbrücke gemäß 1;.
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4 eine schematische und perspektivische Explosionsansicht einer weiteren Ausführungsform der Kühlerbrücke gemäß den vorherigen Figuren, wobei die Kühlerbrücke in Fahrzeugquerrichtung dreiteilig ausgebildet ist;
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5 eine schematische Perspektivansicht der Kühlerbrücke gemäß 2, wobei die Kühlerbrücke über Sammelbehälter und Crashboxen mit einem Biegequerträger des Frontendmoduls verbunden ist.
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6 ausschnittsweise eine schematische und perspektivische Querschnittsansicht des Frontendmoduls des Personenkraftwagens mit der Kühlerbrücke gemäß den 1 und 5;
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7 ausschnittsweise eine schematische und perspektivische Explosionsansicht der Kühlerbrücke gemäß 5;
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8 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht einer weiteren Ausführungsform der Kühlerbrücke gemäß 7;
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9 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht der Kühlerbrücke gemäß 5;
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10 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht der Kühlerbrücke gemäß 9, welche mit einem oberen Längsträger des Personenkraftwagens verbunden ist; und
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11 ausschnittsweise eine schematische Querschnittsansicht der Kühlerbrücke gemäß 6.
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Die 1 zeigt eine Kühlerbrücke 10 für ein Frontendmodul 54 eines Personenkraftwagens, wobei die Kühlerbrücke 10 bezogen auf die Fahrzeugquerrichtung, welche durch einen Richtungspfeil 12 angedeutet ist, zweiteilig ausgebildet ist und bezogen auf die Vorwärtsfahrt Richtung des Personenkraftwagens, welche durch einen Richtungspfeil 14 angedeutet ist, rechtsseitige Teilelemente 16 sowie linksseitige Teilelemente 18 umfasst.
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Die Kühlerbrücke 10 umfasst demnach ein aus Aluminium ausgebildetes Versteifungsblech 20 mit einer Wandstärke von 1 mm, ein aus Aluminium ausgebildetes Versteifungsblech 22 mit einer Wandstärke von 1 mm und einen aus Polypropylen ausgebildeten Ausgleichsbehälter 24 mit einer Wandstärke von 2 mm, welcher ein Fassungsvermögen von 0,4 l aufweist, und in welchem Kühlwasser für einen Kühler des Personenkraftwagens aufzunehmen ist, wobei der Kühler an der Kühlerbrücke 10 zumindest mittelbar befestigbar ist.
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Darüber hinaus umfasst die Kühlerbrücke 10 eine aus Polypropylen ausgebildete Rippenstruktur 26 mit einer Wandstärke von 2 mm sowie eine aus Polypropylen ausgebildete Schließplatte 28 mit einer Wandstärke von 2 mm, mit welcher der Ausgleichsbehälter 24 in Fahrzeughochrichtung gemäß einem Richtungspfeil 30 nach unten hin fluidisch dicht abgeschlossen ist, so dass kein Kühlwasser ungewünscht aus dem Ausgleichsbehälter 24 austreten kann. Des Weiteren umfasst die Kühlerbrücke 10 eine aus Polypropylen gebildete Schließplatte 32 mit einer Wandstärke von 2 mm.
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Wie in Zusammenschau mit der 5, in welcher das Versteifungsblech 22 transparent dargestellt ist, deutlich wird, ist durch das Versteifungsblech 22 und die Schließplatte 32 ein Waschwasserbehälter 34 ausgebildet, welcher ein Fassungsvermögen von 4,6 l aufweist und in welchem Waschwasser für eine Scheibenwascheinrichtung des Personenkraftwagens aufzunehmen ist. Mit anderen Worten sind sowohl durch den Ausgleichsbehälter 24 und die Schließplatte 28 als durch das Versteifungsblech 22 und die Schließplatte 32 jeweilige Hohlquerschnitte der Kühlerbrücke 10 dargestellt, welche als jeweilige Behältnisse zur Aufnahme von Flüssigkeiten des Personenkraftwagens ausgebildet sind. Die Rippenstruktur 26 ist dabei innerhalb des Waschwasserbehälters 34 angeordnet und dient insbesondere zur Aussteifung der Kühlerbrücke 10.
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Wie der 1 weiterhin zu entnehmen ist, ist ein aus Polypropylen ausgebildeter Sammelbehälter 36 mit einer Wandstärke von 2 mm vorgesehen, welcher ein Fassungsvermögen von 1,8 l aufweist und mit dem Ausgleichbehälter für das Kühlwasser fluidisch kommuniziert und somit als Sammelbehälter für das Kühlwasser fungiert. Des Weiteren ist ein weiterer, aus Polypropylen ausgebildeter Sammelbehälter 38 mit einer Wandstärke von 2 mm vorgesehen, welcher ein Fassungsvermögen von 1,7 l aufweist und mit dem Waschwasserbehälter 34 fluidisch kommuniziert und somit als Sammelbehälter 38 für das Waschwasser fungiert. Anderweitige Fassungsvermögen sind möglich.
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An dieser Stelle sei angemerkt, dass anstelle von Aluminium auch eine Aluminiumlegierung, ein anderes Metall oder eine anderweitige Metalllegierung verwendet werden kann. Ebenso ist es möglich, anstelle von Polypropylen einen anderweitigen Kunststoff oder ein Metall oder eine Metalllegierung zu verwenden.
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Die bezogen auf die Fahrzeugquerrichtung gemäß dem Richtungspfeil 12 zweiteilig ausgebildete Kühlerbrücke 10 weist eine Trennstelle 40 auf, wobei die Kühlerbrücke 10 an der Trennstelle 40 in die Teilelemente 16 und 18 aufgeteilt ist. Die Trennstelle 40 ist dabei derart angeordnet, dass der Ausgleichsbehälter 24 mit der Schließplatte 28 sowie der Waschwasserbehälter 34 und die Sammelbehälter 36 und 38 jeweilige, für sich geschlossene Systeme bilden. Eine Verbindung der jeweiligen Behältnisse erfolgt beispielsweise durch überlappende Bereiche, beispielsweise durch entsprechende Fügflansche. Der Vorteil einer derartigen zwei- bzw. mehrteiligen Ausführungsform ist, dass bei einer Montage bzw. Demontage in einem Reparaturfall nicht die gesamte Kühlerbrücke 10 auszutauschen ist, sondern lediglich einzelne Teilelemente der Teilelemente 16, 18 montiert bzw. demontiert werden müssen.
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Zur Darstellung eines vormontierbaren und vorbestückbaren Frontendmoduls 54, das zeit- und kostengünstig an die restliche Karosserie des Personenkraftwagens anbindbar ist bzw. mit dieser verbindbar ist, werden in die Kühlerbrücke 10 bzw. in das Frontendmodul 54 Aufnahmeelemente für Anbau- und Anschlussteile wie beispielsweise Scheinwerfer, Schließelemente, Lichtelemente und dergleichen integriert. Vorteilhafterweise können diese Aufnahmeelemente durch den Polypropylen bei einem entsprechenden Spritzgießen zeit- und kostengünstig ausgebildet werden.
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Für die Integration von Behältnissen in die Kühlerbrücke 10 sind unterschiedliche Ausführungsumfänge der Kühlerbrücke 10 denkbar. Möglich ist, lediglich einen bzw. den Ausgleichsbehälter 24 in die Kühlerbrücke 10 zu integrieren. Dieser kann beispielsweise in einem seitlichen und/oder mittleren Bereich der Kühlerbrücke 10 integriert werden. Bei Bedarf kann zusätzlich ein Anteil des Ausgleichsbehälters 24 in den Sammelbehälter 36, welcher eine Verbindung der Kühlerbrücke 10 zu dem Rohbau des Personenkraftwagens darstellt, integriert werden.
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Ebenso möglich ist, lediglich den Waschwasserbehälter 34 in die Kühlerbrücke 10 zu integrieren. Damit kann ein seitlicher und/oder ein mittlerer Bereich der Kühlerbrücke 10 für diese Integration genutzt werden. Zusätzlich kann z. B. der Sammelbehälter 38, der eine Verbindung der Kühlerbrücke 10 zum Rohbau des Personenkraftwagens darstellt, für eine Bereitstellung eines Volumens des Waschwasserbehälters 34 genutzt werden.
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Ebenso möglich ist, die Integration des Ausgleichsbehälters 24 für das Kühlwasser mit der Integration des Waschwasserbehälters 34 in die Kühlerbrücke 10 zu kombinieren. Gemäß den 1 bis 10 kann dabei beispielsweise der Ausgleichsbehälter 24 in einem seitlichen Bereich und bei Bedarf zusätzlich in Kombination mit dem Sammelbehälter 36 angeordnet sein, wobei in dem mittleren und einem weiteren seitlichen Bereich, sowie bei Bedarf in den Sammelbehälter 38, der Waschwasserbehälter 34 integriert sein kann.
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Die 2 zeigt die Kühlerbrücke 10 gemäß 1 in einer bezogen auf die Fahrzeugquerrichtung gemäß dem Richtungspfeil 12 einteiligen Ausführungsform. Wie der 2 zu entnehmen ist, ist dabei das Versteifungsblech 22 einstückig mit dem Versteifungsblech 20, die Rippenstruktur 26 einstückig mit dem Ausgleichsbehälter 24 und die Schließplatte 32 einstückig mit der Schließplatte 28 ausgebildet. Die Trennstelle 40 ist nun nicht mehr vorgesehen.
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Bei der in der 2 dargestellten, einteiligen Ausführungsform der Kühlerbrücke 10 ist der Waschwasserbehälter 34 zwischen bezogen auf die Fahrzeugquerrichtung gemäß dem Richtungspfeil 12 beidseitig, d. h. linksseitig und rechtseitig angeordneten Längsträgerebenen angeordnet und wird mit diesen verbunden. Die Rippenstruktur 26 verläuft dabei bereichsweise innerhalb des Waschwasserbehälters 34 sowie außerhalb des Waschwasserbehälters 34 bis zu den entsprechenden Längsträgerebenen bzw. Längsträgern dieser Längsträgerebenen. Sowohl die Rippenstruktur 26 als auch der Ausgleichsbehälter 24 sind durch den gemeinsamen Polypropylen-Kunststoff ausgebildet, so dass eine Schottwand vorgesehen ist, welche den Ausgleichsbehälter 24 von dem Waschwasserbehälter 34 fluidisch trennt.
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Die 3 zeigt die Kühlerbrücke 10 mit den Sammelbehältern 36 und 38 gemäß 1, wobei die rechtsseitigen Teilelemente 16, also das Versteifungsblech 20, der Ausgleichsbehälter 24, die Schließplatte 28 sowie der Sammelbehälter 36 dem Ausgleichsbehälter 34 für das Kühlwasser zugeordnet sind und beispielsweise rohbaufest an dem Personenkraftwagen angeordnet sind, während die linksseitigen Teilelemente 18, also das Versteifungsblech 22, die Rippenstruktur 26 und die Schließplatte 32 sowie der Sammelbehälter 38 dem Waschwasserbehälter 34 zugeordnet und reversibel lösbar mit dem Rohbau verbunden und beispielsweise dem Frontendmodul 54 zugeordnet sind.
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Die 4 zeigt die Kühlerbrücke 10 gemäß den vorhergehenden Figuren in einer bezogen auf die Fahrzeugquerrichtung gemäß dem Richtungspfeil 12 dreiteiligen Ausführungsform. Bezogen auf die Fahrzeugquerrichtung weist die Kühlerbrücke 10 nun zwei Trennstellen 40 und 40' auf und umfasst nun die rechtsseitigen Teilelemente 16. In Zusammenschau mit 3 ist ersichtlich, dass die gemäß 3 linksseitigen Teilelemente 18 nun in Fahrzeugquerrichtung unterteilt sind, wodurch mittige Teilelemente 42 und linksseitige Teilelemente 18' gebildet sind. Dabei sind die rechtseitigen Teilelemente 16 beispielsweise wieder dem Ausgleichsbehälter 24 für das Kühlwasser zugeordnet und rohbaufest angeordnet, während die mittigen Teilelemente 42 dem Waschwasserbehälter 34 zugeordnet und reversibel lösbar mit dem Rohbau bzw. dem Frontendmodul 54 verbunden sind. Die linksseitigen Teilelemente 18' dienen beispielsweise zur Abstützung bzw. zur Verbindung der Kühlerbrücke 10 mit einem Längsträger einer in Fahrzeughochrichtung gemäß dem Richtungspfeil 30 oberen Längsträgerebene des Personenkraftwagens und sind ebenso wie die rechtseitigen Teilelemente 16' rohbaufest angeordnet.
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Die 5 zeigt die Kühlerbrücke 10 in zusammengebautem Zustand, wobei in der 5 die Schließplatte 28 von dem Ausgleichsbehälter 24 verdeckt ist. Wie der 5 zu entnehmen ist, ist der Ausgleichsbehälter 24 sowie der Waschwasserbehälter 34 durch einen jeweiligen Deckel 44 bzw. 46 verschlossen. Über den Deckel 44 und 46 kann Kühlwasser bzw. Waschwasser nachgefüllt, aufgefüllt und/oder ausgetauscht werden.
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Wie der 5 zu entnehmen ist, sind die Rippenstruktur 26 und die Ausgleichsbehälter 24 gemäß der einteiligen Ausführungsform der Kühlerbrücke 10 (2) durch den gemeinsamen Polypropylen-Kunststoff ausgebildet, wobei der Polypropylen-Kunststoff bereichsweise innerhalb des Waschwasserbehälters 34 als auch bereichsweise außerhalb des Waschwasserbehälters 34 verläuft und somit bereichsweise nicht von der Schließplatte 26 und dem Versteifungsblech 22 umgeben ist. Die Rippenstruktur 26 kann dabei beispielsweise direkt bzw. stumpf auf den außenseitig angeordneten Ausgleichsbehälter 24 angefügt sein. Ebenso ist möglich, dass die Rippenstruktur 26 und die Schließplatte 32 einstückig miteinander durch Spritzgießen ausgebildet sind.
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Wie der 5 weiter zu entnehmen ist, ist die Kühlerbrücke 10 über die Sammelbehälter 36 und 38 mit Crashboxen 48 und 50 des Personenkraftwagens verbunden, die ihrerseits mit einem Biegequerträger 52 eines Stoßfängers des Frontendmoduls 54 bzw. des Personenkraftwagens verbunden sind. Dadurch ist dem Frontendmodul 54 und damit dem Personenkraftwagen im Vorderwagenbereich eine sehr hohe Steifigkeit verliehen.
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Die 6 zeigt die Kühlerbrücke 10 mit dem Frontendmodul 54. Besonders gut zu erkennen ist, wie die Kühlerbrücke 10 mit einer oberen Längsträgerebene des Personenkraftwagens verbunden ist.
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Die 7 zeigt die Kühlerbrücke 10, welche einen Anschlussstutzen 56 umfasst, der in eine korrespondierende Einstecköffnung 58 des Sammelbehälters 36 oder 38 eingesteckt wird, so dass der Ausgleichsbehälter 24 oder gegebenenfalls der Waschwasserbehälter 34 fluidisch mit dem Sammelbehälter 36 bzw. 38 kommunizieren kann. Zur Fixierung des Sammelbehälters 36, 38 an der Kühlerbrücke 10 ist eine Überwurfmutter 60 vorgesehen, die mit einem korrespondierenden Gewindeanschluss 62 des Sammelbehälters 36, 38 zusammenwirkt. Des Weiteren umfasst die Kühlerbrücke 10 einen Fügflansch 64, der zu einem Fügflansch 66 des Sammelbehälters 36, 38 korrespondiert. Der Sammelbehälter 36, 38 und die Kühlerbrücke 10 sind dabei über die Fügflansche 64 und 66 miteinander verschraubbar. Anstelle der Verbindung mittels der Überwurfmutter 60 und dem Anschlussstutzen 56 und der Einstecköffnung 58 ist eine fluidische Verbindung der Kühlerbrücke 10 mit dem Sammelbehälter 36, 38 mittels einer Schlauchverbindung möglich. Bei der in der 7 gezeigten Verbindung der Kühlerbrücke 10 mit dem Sammelbehälter 36, 38 handelt es sich um eine reversibel lösbare Verbindung.
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Im Gegensatz dazu handelt es sich bei der in der 8 gezeigten Verbindung der Kühlerbrücke 10 mit dem Sammelbehälter 36, 38 über eine feste, nicht-reversibel lösbare Verbindung der Kühlerbrücke 10 mit dem Sammelbehälter 36, 38. Dabei sind die Kühlerbrücke 10 und der Sammelbehälter 36, 38 über eine Fügstelle 64 miteinander verbunden, beispielsweise miteinander verschweißt und/oder verklebt.
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Die 9 zeigt eine vergrößerte Ansicht der Kühlerbrücke 10 gemäß 3 oder 4, wobei die Kühlerbrücke 10 mehrteilig ausgebildet und zumindest die Trennstelle 40 aufweist. Dabei sind die rechtseitigen Teilelemente 18 bzw. die mittigen Teilelemente 42 mit den rechtseitigen Teilelementen 16 über Schraubverbindungen 67 miteinander verbunden. In der 9 besonders gut zu erkennen sind auch Fügstellen 68 und 70, über welche der Sammelbehälter 36 mit der Crashbox 48 verbunden, beispielsweise verschraubt, werden kann. An den Fügstellen 68 und 70 sind dabei Halter vorgesehen, die einstückig mit dem Sammelbehälter 36 ausgebildet sind. Ebenso möglich ist, die Halter 68 und 70 einstückig mit der Crashbox 48 auszubilden oder aber separat von dem Sammelbehälter 36 und der Crashbox 48 ausgebildete Halter einzusetzen.
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Die 10 zeigt die Kühlerbrücke 10, welche über jeweilige Fügstellen 72 mit einem oberen Längsträger 74 an der oberen Längsträgerebene des Personenkraftwagens verbunden sind. Dazu sind zwei Fügpunkte 76 vorgesehen, über welche die Kühlerbrücke 10 reversibel lösbar mit dem Längsträger 74 zu verbinden ist.
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Die 11 verdeutlicht, dass es sich bei der Kühlerbrücke 10 um ein Trägerelement, insbesondere ein Querträgerelement, des Frontendmoduls 54 handelt, welches einen Grundkörper 78 aufweist, der in Schalenbauweise mit dem Verssteifungsblech 22 als erstes Schalenelement und der Schließplatte 32 als zweites Schalenelement ausgebildet ist. Das Versteifungsblech 22 und die Schließplatte 32 sind über jeweilige Fügflansche 80 und 82 zur Ausbildung eines Hohlraums 82 miteinander verbunden, wobei durch den Hohlraum 82 der Waschwasserbehälter 34 bereitgestellt ist.
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Der 11 ist ferner zu entnehmen, dass im Hohlraum 34 die Rippenstruktur 26 als eine das Trägerelement aussteifende Verstärkungsstruktur vorgesehen ist, die sich zumindest über eine Teillänge des Grundkörpers 78 erstreckt.
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Das als erstes der Schalenelemente ausgebildete Versteifungsblech 22 weist einen zumindest im Wesentlichen topfförmigen Querschnitt auf, wodurch der Hohlraum 32 teilweise begrenzt ist. Des Weiteren ist Hohlraum 32 durch die als zweites der Schalenelemente ausgebildete Schließplatte 32 zumindest bereichsweise begrenzt. Das Versteifungsblech 22 weist eine Einfüllöffnung 84 auf, über welche das Waschwasser in den Waschwasserbehälter 34 bzw. den Hohlraum 32 eingefüllt werden kann.
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Die Schließplatte 32 weist einen Verteilkanal 86 auf, welcher in die Schließplatte 32 eingeformt ist und welcher beispielsweise in den Sammelbehälter 38 mündet und somit dazu dient, dass Waschwasser in den Sammelbehälter 38 zu leiten und so zu verteilen. Dadurch kann das Wachwasser sowohl in dem als Wachwasserbehälter 34 ausgebildeten Hohlraum 82 als auch in dem Sammelbehälter 38 aufgenommen und gespeichert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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