DE102009050470A1

DE102009050470A1 - Baukastensatz und Verfahren zum Herstellen von Kraftwagen

Info

Publication number: DE102009050470A1
Application number: DE102009050470A
Authority: DE
Inventors: Johann Märkl
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2009-10-23
Filing date: 2009-10-23
Publication date: 2011-05-05
Anticipated expiration: 2029-10-24
Also published as: DE102009050470B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Baukastensatz und ein Verfahren zum Herstellen von Kraftwagen mit unterschiedlichen Antriebsvarianten bei welcher mehrere Vorbaumodule (32, 38, 38') zur Aufnahme einer Brennkraftmaschine (12) mit der gleichen Hauptkarosseriestruktur (34) verbunden werden können. Durch die Modularisierung der Karosseriestruktur ist eine einfache Anpassung der Kraftwagenkarosserie an eine gewünschte Antriebsvariante möglich.

Description

Die Erfindung betrifft einen Baukastensatz sowie ein Verfahren zum Herstellen von Kraftwagen.
Beim Herstellen von Kraftwagen einer Baureihe mit unterschiedlichen Motorisierungs- und Antriebsvarianten wird heutzutage jeweils die gleiche Karosserie verwendet. Während auf diese Weise die Herstellung der Karosserie selbst verbilligt werden kann, ergeben sich so dennoch Nachteile, da unterschiedliche Motoren und Antriebe unterschiedlichen Bauraumbedarf aufweisen. Aufgrund der einheitlichen Karosseriestruktur für eine jeweilige Baureihe ist aber keine Anpassung an die Motorisierungs- oder Antriebsvarianten des individuellen Kraftwagens möglich. Von besonderer Bedeutung ist dieses Problem bei Kraftwagenbaureihen, die sowohl Modelle mit Frontantrieb als auch Modelle mit Allradantrieb umfassen. Aufgrund der durch die Karosserie fest vorgegebenen, für beide Antriebsvarianten gleichen Orientierung des Motors des Kraftwagens müssen hier oft aufwändige und nicht wirkungsgradoptimale Getriebekonstruktionen eingesetzt werden, um die Kraft des Motors auf die Räder des Kraftwagens in der gewünschten Art und Weise zu übertragen.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Baukastensatz sowie ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche eine Anpassung der Kraftwagenkarosserie an unterschiedliche Antriebs- oder Motorisierungsvarianten eines zu bauenden Kraftwagens und damit eine wirkungsgradverbesserte Leistungsführung im Antriebsstrang ermöglichen.
Diese Erfindung wird durch einen Baukastensatz mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gelöst.
Ein erfindungsgemäßer Baukastensatz zum Herstellen von Kraftwagen mit unterschiedlichen Antriebsvarianten umfasst mehrere Vorbaumodule zur Aufnahme einer Brennkraftmaschine sowie eine Hauptkarosseriestruktur, wobei alle Vorbaumodule mit der gleichen Hauptkarosseriestruktur verbindbar sind. Mit anderen Worten wird von der bislang üblichen einheitlichen Karosserie abgewichen und diese stattdessen modular gestaltet. Hierdurch ist es möglich für unterschiedliche Antriebsvarianten unterschiedliche Vorbaumodule vorzusehen, die beispielsweise die Brennkraftmaschine des Kraftwagens in einer für die jeweilige Antriebsvariante optimierten Orientierung aufnehmen können.
Bevorzugterweise umfasst der Baukastensatz ein erstes Vorbaumodul, das zur Aufnahme einer quer eingebauten Brennkraftmaschine für einen Kraftwagen mit Frontantrieb ausgelegt ist und ein zweites Vorbaumodul, das zur Aufnahme einer längs eingebauten Brennkraftmaschine für einen Kraftwagen mit Allradantrieb ausgelegt ist. Die Orientierung der Brennkraftmaschine ist dabei jeweils so gewählt, dass die geringstmögliche Anzahl an Getriebekomponenten zur Übertragung der Kraft der Brennkraftmaschine auf die Räder des Kraftwagens notwendig ist. Auf bislang verwendete teure und nicht wirkungsgradoptimale zusätzliche Kegelradgetriebe zur Kraftrichtungsumlenkung kann daher verzichtet werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen das erste und das zweite Vorbaumodul eine identische Rahmenstruktur auf, wobei zum Verbinden der Brennkraftmaschine mit der Rahmenstruktur in Abhängigkeit von der Antriebsvariante unterschiedliche Adapterelemente eingebaut sind. Diese Ausführungsform der Erfindung spart insbesondere bei der Lagerhaltung und Logistik Kosten ein, da ein und dieselbe Art von Vorbaumodulen für unterschiedliche Antriebsvarianten Verwendung findet und lediglich durch den Einbau der genannten Adaptermodule an ihre Bestimmung angepasst wird. Damit fällt die Notwendigkeit der separaten Bereitstellung und Lagerhaltung unterschiedlicher Vorbaumodule weg.
Alternativ hierzu ist es möglich, dass das erste und das zweite Vorbaumodul unterschiedliche Rahmenstrukturen aufweisen. Dies ist insbesondere dann bevorzugt, wenn Fahrzeuge unterschiedlicher Antriebsvarianten auch ein unterschiedliches äußeres Erscheinungsbild aufweisen sollen.
Es ist weiterhin möglich, die Brennkraftmaschine vor der Montage des Vorbaumoduls an der Hauptkarosseriestruktur bereits in das Vorbaumodul zu montieren, um bei separat vorliegenden Modul besser auf die Brennkraftmaschine zugreifen zu können.
Als Erfindung wird weiterhin ein Verfahren zum Bauen eines Kraftwagens, bereitgestellt bei welchem zunächst eine Hauptkarosseriestruktur bereitgestellt wird und in der Folge ein Vorbaumodul aus einer Mehrzahl von Vorbaumodulen unterschiedlicher Art in Abhängigkeit von einer zum Kraftwagen gewünschten Antriebsvariante ausgewählt und anschließend an die Hauptkarosseriestruktur montiert wird.
Im Folgenden soll die Erfindung und ihre Ausführungsformen anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen:
1 eine Kraftwagenkarosserie mit längs eingebautem Motor nach dem Stand der Technik,
2 eine Kraftwagenkarosserie mit quer eingebautem Motor nach dem Stand der Technik
3–6 alternative Ausführungsformen von modular aufgebauten Kraftfahrzeugkarosserien, deren Vorbaustruktur an unterschiedliche Antriebsvarianten angepasst ist.
Um Kraftwagen mit unterschiedlichen Antriebsvarianten, wie beispielsweise Front- und Allradantrieb, herzustellen, werden bislang üblicherweise innerhalb einer Kraftwagenbaureihe dieselben Karosserien verwendet. Innerhalb dieser baureihenspezifischen Karosseriestruktur ist eine feste Einbaulage des Motors vorgesehen.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer dem Stand der Technik entsprechenden Kraftwagenkarosserie 10 mit einem Motor 12, welcher in Längslage eingebaut ist. Ein derartiger Längseinbau des Motors ist günstig für Allradgetriebe, da vom Schaltgetriebe 14 die Antriebskraft ohne weitere Umlenkmaßnahmen direkt auf die Kardanwelle 16 und damit in Richtung der nicht dargestellten Hinterachse übertragen werden kann. Für jede Achse ist hierbei zur Kraftumlenkung um 90° ein hier nicht gezeigtes Kegelgetriebe notwendig. Gleiches gilt bei der Verwendung der in 1 dargestellten Einbauvariante für einen Frontantrieb. Auch hier ist ein Kegeltrieb notwendig, um die vom Motor bereitgestellte Antriebskraft um 90° auf die Vorderachse 18 und damit auf die Räder 20 umzulenken.
Für den Vorderradantrieb wesentlich besser geeignet ist die in 2 gezeigte Variante einer dem Stand der Technik entsprechenden Kraftwagenkarosserie 10. Der Motor 12 ist hierbei in Querrichtung eingebaut, d. h. die Drehachse der Kurbelwelle des Motors 12 verläuft parallel zur Querachse des Fahrzeugs und damit auch zur Vorderachse 18. Im Gegensatz zur in 1 gezeigten Variante kann die Antriebskraft direkt über das Schaltgetriebe 14 auf die Vorderachse 18 und damit die Räder 20 übertragen werden. Diese Anordnung ist jedoch wiederum sehr nachteilig für Allradgetriebe, da die Antriebskraft des Motors 12 in diesem Fall zunächst über einen Stirnantrieb und dann die Antriebskraft für die Hinterachse über ein erstes Kegelradgetriebe um 90° in Richtung der Kardanwelle und von dieser über ein zweites Kegelradgetriebe wiederum 90° in Richtung der Hinterachse umgelenkt werden müsste. Da üblicherweise im Motorraum in Fahrzeuglängsrichtung mehr Platz zur Verfügung steht als in Querrichtung, ist die in 2 dargestellte Variante auch für die Verwendung großer Motoren 12 nur schlecht geeignet.
Es ist daher wünschenswert, innerhalb einer Baureihe von Kraftwagen je nach gewünschter Antriebsvariante sowohl Möglichkeiten zum Längs- als auch zum Quereinbau eines Motors vorzusehen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, indem die Karosserie 30 des Kraftwagens im Sinne eines Baukastensatzes modularisiert wird, wie in den 3 bis 6 in verschiedenen Ausführungsbeispielen dargestellt.
Ein derartiger Baukastensatz umfasst ein Vorbaumodul 32 sowie eine Hauptkarosseriestruktur 34, welche in Kombination die gesamte Karosserie des Kraftwagens ausbildet. Zwischen Vorbaumodul 32 und Hauptkarosseriestruktur 34 ist eine definierte Schnittstelle vorgesehen, so dass unterschiedliche Vorbaumodule 32 mit der gleichen Hauptkarosseriestruktur 34 verbindbar sind. Diese Schnittstelle kann in Form angepassten Schweiß- oder Schraubflansche bereitgestellt werden. Die passend zur Antriebsvariante des Kraftwagens auszuwählenden unterschiedlichen Einbaurichtungen des Motors 12 sind dabei auf verschiedene Weise realisierbar.
3 und 4 zeigen eine erste Variante, bei welcher unabhängig von der Einbaulage des Motors 12 Vorbaumodule 32 mit identisch ausgebildeter Rahmenstruktur verwendet werden. Um sowohl einen Längs-, als auch einen Quereinbau des Motors 12 zu ermöglichen, sind Adapterelemente 36 in Form von Motortragarmen vorgesehen, welche den Motor 12 mit der Rahmenstruktur des Vorbaus 32 verbinden. Die Adapterelemente 36, 36' unterscheiden sich dabei für längs- und quereingebaute Motoren 12. Die Adapterelemente 36, 36' können gleichzeitig die Motorlager umfassen, also eine Dämpfungsfunktion für den Motor 12 übernehmen.
Wie nach gewünschter Einbaulage werden in einem ersten Montageschritt die Adapterelemente 36 oder 36' mit dem Motor 12 verbunden. Der auf den Adapterelementen 36 oder 36' vormontierte Motor 12 kann dann im Vorbaumodul 32 montiert werden. Gegebenenfalls werden auch andere Komponenten des Motorraums noch vor dem Motor im Vorbaumodul 32 eingebaut.
Alternativ werden zunächst die Adapterelemente 36 oder 36' je nach gewünschter Einbaulage des Motors 12 mit der stets gleichen Rahmenstruktur des Vorbaumoduls 32 verbunden. In der Folge kann der Motor 12 in das Vorbaumodul 32 eingebaut werden, wobei die besonders gute Zugänglichkeit des noch nicht mit der Hauptkarosseriestruktur 34 verbundenen Vorbaumoduls 32 ausgenutzt wird.
Alternativ zur Verwendung von Vorbaumodulen 32 mit identischer Rahmenstruktur ist es auch möglich, wie in den 5 und 6 dargestellt, Vorbaumodule 38, 38' mit unterschiedlichen Rahmenstrukturen zu verwenden. Das Vorbaumodul 38 ist, wie in 5 zu erkennen, breiter ausgebildet als das Vorbaumodul 38', so dass es einen Motor 12 im Quereinbau aufnehmen kann. Das Vorbaumodul 38', das in 6 abgebildet ist, ist dagegen schmäler und länger ausgebildet, um die Aufnahme eines Motors in Längseinbaurichtung zu erleichtern. Die in den 5 und 6 dargestellte Variante eignet sich daher besonders, wenn in Abhängigkeit der Antriebsvariante auch ein unterschiedliches äußeres Erscheinungsbild des Kraftwagens erwünscht oder gefordert ist.
In beiden gezeigten Varianten ermöglicht die Modularisierung des Aufbaus der Karosserie 30 durch unterschiedliche Vorbaumodule 32, 38, 38, für alle Antriebsvarianten einer Kraftwagenbaureihe jeweils die optimale Orientierung des Motors 12 zu wählen und so zusätzliche Kegelradgetriebe zur Kraftrichtungsumkehr einzusparen.

Claims

Baukastensatz zum Herstellen von Kraftwagen mit unterschiedlichen Antriebsvarianten, mit mehreren Vorbaumodulen (32, 38, 38') zur Aufnahme einer Brennkraftmaschine (12), sowie einer Hauptkarosseriestruktur (34), wobei alle Vorbaumodule (32, 38, 38') mit der gleichen Hauptkarosseriestruktur (34) verbindbar sind.
Baukastensatz nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein erstes Vorbaumodul (32, 38), das zur Aufnahme einer quer eingebauten Brennkraftmaschine (12) für einen Kraftwagen mit Frontantrieb ausgebildet ist, und ein zweites Vorbaumodul (32, 38'), das zur Aufnahme einer längs eingebauten Brennkraftmaschine (12) für einen Kraftwagen mit Allradantrieb ausgebildet ist.
Baukastensatz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Vorbaumodul (32) eine identische Rahmenstruktur aufweisen, wobei zum Verbinden der Brennkraftmaschine (12) mit der Rahmenstruktur in Abhängigkeit von der Antriebsvariante unterschiedliche Adapterelemente (36, 36') eingebaut sind.
Baukastensatz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass erstes (38) und zweites Vorbaumodul (38') unterschiedliche Rahmenstrukturen aufweisen.
Baukastensatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in das Vorbaumodul (32, 38, 38') eine Brennkraftmaschine (12) eingebaut ist.
Verfahren zum Bauen eines Kraftwagens, mit den Schritten: – Bereitstellen einer Hauptkarosseriestruktur (34), – Auswählen eines Vorbaumoduls (32, 38, 38') aus einer Mehrzahl von Vorbaumodulen (32, 38, 38') unterschiedlicher Art in Abhängigkeit von einer zum Kraftwagen gewünschten Antriebsvariante, – Montieren des ausgewählten Vorbaumoduls (32, 38, 38') an der Hauptkarosseriestruktur (34).