-
Die Erfindung betrifft ein Baukastensystem für einen Personenkraftwagen-Rohbau sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Personenkraftwagen-Rohbaus.
-
Aus dem Serienbau von Kraftwagen ist es bekannt, Rohbauten dieser Kraftwagen lediglich für Antriebsstränge für Verbrennungskraftmaschinen zu konzipieren und auszulegen. Dies bedeutet, dass insbesondere auf die Erfordernisse der Verbrennungskraftmaschinen hinsichtlich eines Packagings, einer Bauraumausnutzung, einer Anordnung von Komponenten etc. eingegangen wird und diese bei der Auslegen der Rohbauten berücksichtigt werden.
-
Dies hat zur Folge, dass alternative Antriebe, wie beispielsweise Wasserstoffantriebe, Elektroantriebe oder dergleichen nicht oder nur mit einem sehr hohen Aufwand realisiert werden können. Dazu sind zeit- und kostenintensive Anpassungen und damit Kompromisse vonnöten, die die Kosten unerwünschter Weise ansteigen lassen. Diese Kompromisse führen des Weiteren zu einer nicht optimalen Bauteil- und Konzeptlösung, was auch die Fahreigenschaften sowie den Energiebedarf derartiger Kraftwagen negativ beeinflusst.
-
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Baukastensystem für einen Personenkraftwagen-Rohbau sowie eine Verfahren zum Herstellen eines Personenkraftwagen-Rohbaus bereitzustellen, welche geringe Kosten für den Personenkraftwagen sowie verbesserte Eigenschaften desselbigen ermöglichen.
-
Diese Aufgabe wird durch ein Baukastensystem für einen Personenkraftwagen-Rohbau mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zum Herstellen eines Personenkraftwagen-Rohbaus mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst.
-
Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
-
Ein erfindungsgemäßes Baukastensystem für einen Personenkraftwagen-Rohbau ist aus einer zumindest eine Vorbaustruktur, einen Hauptboden und eine Heckstruktur aufweisenden Tragstruktur und einem auf die Tragstruktur aufsetzbaren Aufbau zusammengesetzt. Das Baukastensystem umfasst dabei wenigstens zwei in Abhängigkeit von einem Antriebskonzept des Personenkraftwagens ausgebildete Tragstruktur-Varianten und wenigstens einen Aufbau.
-
Das erfindungsgemäße Baukastensystem ermöglicht es, die Tragstruktur unabhängig von dem Aufbau an Erfordernisse des Antriebskonzepts anzupassen und den Personenkraftwagen-Rohbau optimal bedarfsgerecht auslegen zu können. Handelt es sich bei dem Antriebskonzept beispielsweise um einen Antriebsstrang mit einer Verbrennungskraftmaschine, so kann die Tragstruktur des erfindungsgemäßen Baukastensystems auf die Anforderungen dieses Antriebskonzepts abgestimmt werden. Dies betrifft insbesondere das Packaging, also eine Anordnung von für dieses Antriebskonzept notwendigen Komponenten wie der Verbrennungskraftmaschine, Nebenaggregate und eines Abgastrakts etc.
-
Ist beispielsweise ein weiteres Antriebskonzept vorgesehen, dass einen Antriebsstrang mit einem Elektromotor umfasst, so sind im Vergleich zu dem Antriebsstrang mit der Verbrennungskraftmaschine unterschiedliche Komponenten vonnöten. So können beispielsweise eine größere, leistungsstärkere Batterie sowie Stromleitungen nötig sein, während beispielsweise der angeführte Abgastrakt zumindest größtenteils entfallen kann.
-
Ist nun die erste der zwei Tragstruktur-Varianten wie beschrieben auf das Antriebskonzept mit dem Antriebsstrang mit der Verbrennungskraftmaschine abgestimmt und ausgelegt, so ist beispielsweise die zweite der zumindest zwei Tragstruktur-Varianten auf das Antriebskonzept mit dem Antriebsstrang mit dem Elektromotor ausgelegt und daran angepasst. Die eingangs erwähnten Kompromisse und die damit einhergehenden zeit- und kostenintensiven Anpassungen lediglich eines auf lediglich ein Antriebskonzept ausgelegten und angepassten Rohbaus sind dadurch vermieden, was die Kosten für den Personenkraftwagen-Rohbau mit der Tragstruktur bzw. für den Personenkraftwagen insgesamt über unterschiedliche Bauvarianten dieses hinweg sowie über die unterschiedlichen Antriebskonzepte dieses hinweg in einem geringen Rahmen hält.
-
Diese geringen Kosten sind insbesondere dadurch realisiert, dass der Aufbau des erfindungsgemäßen Baukastensystems nun ohne aufwendige oder gar generell ohne Anpassungen der Tragstruktur-Varianten des Baukastensystems sowohl auf die erste Tragstruktur-Variante, die ja auf die Erfordernisse der Verbrennungskraftmaschine ausgelegt ist, als auch auf die zweite Tragstruktur-Variante, die ja auf die Erfordernisse des Elektromotors ausgelegt ist, aufsetzbar ist. Dies bedeutet also, dass der Aufbau unabhängig von den Tragstruktur-Varianten herstellbar ist, was die Kosten für den Aufbau unabhängig von dem Antriebskonzept konstant hält. Dies stellt somit eine Möglichkeit einer Bauvariantenbildung des Personenkraftwagens dar, wobei lediglich die Tragstruktur in Abhängigkeit von dem Antriebskonzept variiert und der Aufbau nicht in Abhängigkeit von dem Antriebskonzept angepasst und damit variiert werden muss. Dieser ist dabei in zeit- und kostengünstiger Art und Weise parallel zu der Tragstruktur bzw. den Tragstruktur-Varianten herstellbar und wie ein Hut auf die gewünschte Tragstruktur-Variante aufsetzbar.
-
Diese kostengünstige Auslegung der Tragstruktur-Varianten auf das entsprechende Antriebskonzept ermöglicht auch die Darstellung eines sehr guten, auf das Antriebskonzept abgestimmten Fahrverhaltens des Personenkraftwagens, wodurch dieser über alle Bauvarianten hinweg das zumindest ähnliche oder gar gleiche Fahrverhalten aufweisen kann.
-
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst das Baukastensystem eine Mehrzahl von voneinander unterschiedlichen Aufbauten. Dabei kann es sich beispielsweise um einen Van-Aufbau, einen Roadster-Aufbau, einen Cabrio-Aufbau und um einen Limousinen-Aufbau usw. handeln, wobei einer dieser Aufbauten ohne aufwendige bzw. generell ohne Anpassungen auf jede der Tragstruktur-Varianten aufsetzbar ist. Durch diese, so dargestellte Chassis-Bauweise ist eine Bildung vieler, unterschiedlicher Bauvarianten des Personenkraftwagens möglich, wobei die Kosten als gering einzustufen sind, da die unterschiedlichen Aufbauten unabhängig von dem jeweiligen Antriebskonzept sowie die Tragstruktur-Varianten unabhängig von den jeweiligen Aufbauten herstellbar und auf die entsprechenden Erfordernisse auslegbar sind. Dennoch ist wahlweise einer der Aufbauten auf wahlweise eine der Tragstruktur-Varianten aufsetzbar und mit dieser verbindbar zur Darstellung einer gewünschten Bauvariante des Personenkraftwagens mit einem gewünschten Aufbau in Kombination mit einem gewünschten Antriebskonzept.
-
Das erfindungsgemäße Baukastensystem gewährleistet somit durch die Bereitstellung der voneinander unterschiedlichen Tragstruktur-Varianten als erste Aufbaustufe des Personenkraftwagens die Umsetzung eines fertigungsgerechten, antriebsspezifischen Rohbaus mit einem größtmöglichen Anteil von Gleichteilen. Diese Realisierung des größtmöglichen Anteils von Gleichteilen hält die Kosten weiterhin gering, was mit geringen Gesamtkosten des Personenkraftwagens-Rohbaus und damit des gesamten Personenkraftwagens einhergeht.
-
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Tragstruktur zumindest einen Heckboden und/oder seitliche Längsträgerelemente auf, wobei diese seitlichen Längsträgerelemente beispielsweise komplett oder nur teilweise in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende, seitliche Längsträgerelemente darstellen. In jeglicher Hinsicht ermöglicht das erfindungsgemäße Baukastensystem die Darstellung eines bedarfsgerecht und belastungsoptimiert an das jeweilige Antriebskonzept angepassten Rohbaus. Dies vermeidet auch beispielsweise für ein Antriebskonzept notwendige und für ein anderes Antriebskonzept jedoch nicht notwendige Vorkehrungen, wie beispielsweise Verstärkungen, was eine Gewichtsoptimierung des Rohbaus und damit der Karosserie des Personenkraftwagens ermöglicht. Dadurch ist ein Leichtbaukonzept des Personenkraftwagens dargestellt. Dieses geringe Gewicht hält wiederum den Energiebedarf zum Antrieb des Kraftwagens gering, wodurch ein geringer Kraftstoffverbrauch und damit geringe CO2-Emissionen sowie eine besonders hohe Reichweite darstellbar sind. Des Weiteren birgt die belastungsgerechte Auslegung des Rohbaus sowie des Aufbaus und damit der gesamten Karosserie des Personenkraftwagens eine Gewichts- sowie Kostenreduzierung.
-
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung unterscheiden sich die wenigstens zwei in Abhängigkeit von dem Antriebskonzept ausgebildeten Tragstruktur-Varianten zumindest in ihren Abmessungen voneinander, wobei sie beispielsweise voneinander unterschiedliche, zumindest im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Erstreckungen, also Längen, aufweisen. Zusätzlich oder alternativ können sich die wenigstens zwei in Abhängigkeit von dem Antriebskonzept ausgebildeten Tragstruktur-Varianten zumindest in ihrer Bauweise voneinander unterscheiden, wobei beispielsweise eine der zumindest zwei Tragstruktur-Varianten in einer Spaceframe-Bauweise ausgebildet ist, während die andere der zumindest zwei Tragstruktur-Varianten beispielsweise in Blechschalen-Bauweise ausgebildet ist. Auch dies ermöglicht die Anpassung der Tragstruktur-Varianten an das jeweilige Antriebskonzept hinsichtlich ihres Gewichts sowie ihrer Belastungen im Betrieb, was eine besonders kosten-, gewichts- und leistungseffiziente Darstellung der Tragstruktur-Varianten bedeutet.
-
Unterscheiden sich die wenigstens zwei in Abhängigkeit von dem Antriebskonzept ausgebildeten Tragstruktur-Varianten zumindest in ihren Werkstoffen voneinander, so ist dadurch eine weitere Trennung und Schnittstelle zwischen den zumindest zwei Tragstruktur-Varianten geschaffen, wobei beispielsweise die eine der zwei Tragstruktur-Varianten zumindest im Wesentlichen aus Stahl ausgebildet ist, während die andere der zumindest zwei Tragstruktur-Varianten beispielsweise zumindest im Wesentlichen aus Aluminium ausgebildet ist. Anderweitige Werkstoffe sowie Werkstoffmixe wie beispielsweise Faserverbundwerkstoffe oder dergleichen sind ohne weiteres möglich. Somit ist alternativ oder vorteilhafter Weise zusätzlich zu einem oben ausgeführten Bauweisenhybrid auch ein Werkstoffhybrid des Personenkraftwagen-Rohbaus ermöglicht, was einen weiteren Freiheitsgrad zur bedarfsgerechten Ausbildung des Personenkraftwagen-Rohbaus angepasst an das jeweilige Antriebskonzept schafft.
-
Bei dem erfindungsgemäßen Baukastensystem handelt es sich um einen baureihenübergreifenden Rohbaumodul-Baukasten, bei dem die voneinander unterschiedlichen antriebsspezifischen Tragstruktur-Varianten als erste Aufbaustufen stückzahlabhängig unterschiedliche Rohbaukonzepte aufweisen, auf die kostengünstig jeweils der gleiche Aufbau des Baukastensystems oder gegebenenfalls voneinander unterschiedliche Aufbauten in jedweder Kombination aufsetzbar sind. Dadurch ist der Einsatz unterschiedlicher Antriebskonzepte darstellbar. Neben dem Einsatz herkömmlicher Verbrennungskraftmaschinen ist eine einfache Rohbauhybridisierung realisiert, bei welcher die Verbrennungskraftmaschine beispielsweise mit einer elektrischen Maschine zum Antrieb des Personenkraftwagens zusammenwirkt.
-
Zur Erfindung gehört auch eine Verfahren zum Herstellen eines Personenkraftwagen-Rohbaus, bei welchem auf eine zumindest eine Vorbaustruktur, einen Hauptboden und eine Heckstruktur aufweisenden Tragstruktur ein Aufbau aufgesetzt wird, wobei aus einem Baukastensystem eine von wenigstens zwei in Abhängigkeit von einem Antriebskonzept ausgebildete Tragstruktur-Varianten ausgewählt wird, auf welche der Aufbau aufgesetzt wird. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Baukastensystems sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und umgekehrt anzusehen. Somit ermöglicht auch das erfindungsgemäße Verfahren die Darstellung von Bauvarianten des Personenkraftwagens und insbesondere des Personenkraftwagen-Rohbaus bei gleichzeitiger Geringhaltung der Kosten über die Bauvarianten des Personenkraftwagens hinweg und Darstellung sehr guter, über die Bauvarianten hinweg zumindest nahezu gleicher Fahreigenschaften.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination sondern auch in anderen Kombination oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
-
Die Zeichnung zeigt in der Figur eine schematische Ansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Baukastensystem.
-
Die Figur zeigt ein Baukastensystem 10 für einen Personenkraftwagen-Rohbau 12, der aus einer zumindest eine Vorbaustruktur 14, einen Hauptboden 16 und eine Heckstruktur 18 aufweisenden Tragstruktur 20 zusammengesetzt ist, wobei das Baukastensystem 10 zwei in Abhängigkeit von einem Antriebskonzept ausgebildete Tragstruktur-Varianten 22 und 22' sowie einen Aufbau 25 umfasst.
-
Die Tragstruktur-Varianten 22 und 22' stellen erste Aufbaustufen für den die Tragstruktur-Variante 22 oder 22' sowie den Aufbau 25 umfassenden Personenkraftwagen dar. Die Tragstruktur-Variante 22 ist auf einen Antriebsstrang abgestimmt und ausgelegt, welcher eine Verbrennungskraftmaschine 24 umfasst. Dieses Abstimmen der Tragstruktur-Variante 22 bedeutet dabei, dass die Tragstruktur-Variante 22 hinsichtlich der Erfordernisse der Verbrennungskraftmaschine 24 bzw. des entsprechenden Antriebsstrangs konstruktiv sowie bzgl. des Packagings ausgelegt und konzipiert ist. Dabei handelt es sich beispielsweise um die Anordnung von Komponenten, beispielsweise von Nebenaggregaten der Verbrennungskraftmaschine 24, sowie um die konstruktive Gestaltung von Querschnitten, Wandstärken oder dergleichen der Tragstruktur-Variante 22 und Trägerelementen dieser, um im Betrieb auftretenden Belastungen Rechnung zu tragen und eine hohe Lebensdauer der Tragstruktur-Variante 22 mit der Verbrennungskraftmaschine 24 zu gewährleisten. Auch kann es sich dabei um die Anzahl und/oder die Anordnung der Trägerelemente und/oder um spezielle Streben, Versteifungen und/oder dgl. handeln.
-
Analoges trifft auf die Tragstruktur-Variante 22' zu, die auf einen Antriebsstrang angepasst und dementsprechend konzipiert ist, welcher eine elektrische Maschine 26 umfasst. Die elektrische Maschine 26 dient dabei wie die Verbrennungskraftmaschine 24 einem Antreiben des Personenkraftwagens und erfordert eine von der Auslegung der Tragstruktur-Variante 22 unterschiedliche Auslegung und Konzipierung. So ist beispielsweise ein Abgastrakt zum Abführen von Abgasen bei der Tragstruktur-Variante 22' im Gegensatz zur Tragstruktur-Variante 22 nicht vonnöten, während beispielsweise zumindest eine leistungsstarke Batterie sowie Stromkabel sehr wohl nötig sind, um die elektrische Maschine 26 zum Antreiben des Personenkraftwagens nutzen zu können.
-
Die Tragstruktur-Varianten 22 und 22' unterscheiden sich dabei beispielsweise auch hinsichtlich ihrer konstruktiven Auslegung, ihrer in Fahrzeuglängsrichtung gemäß einem Richtungspfeil 27 erstreckenden Längen, ihrer Bauweise und/oder ihrer Werkstoffe.
-
Der Aufbau 25 ist nun völlig unabhängig von den Tragstruktur-Varianten 22 und 22' auslegbar und beispielsweise hinsichtlich eines großen Innenraums konzipierbar sowie zumindest nahezu parallel zu den Tragstruktur-Varianten 22 und 22' herstellbar, was die Zeit und damit die Kosten zur Herstellung des Personenkraftwagens in einem geringen Rahmen hält. Des Weiteren ist der Aufbau 25, welcher einen Kombi-Aufbau darstellt, unaufwendig und ohne konstruktive Anpassungen wahlweise sowohl auf die Tragstruktur-Variante 22 als auch auf die Tragstruktur-Variante 22' wie ein Hut gemäß Richtungspfeilen 28 aufsetzbar.
-
Wie der Figur deutlich zu entnehmen ist, ermöglicht somit das Baukastensystem 10 eine zeit- und kostengünstige Darstellung unterschiedlicher Bauvarianten des Personenkraftwagens, wobei sich die Bauvarianten hinsichtlich ihrer Antriebskonzepte unterscheiden. Dabei ist sowohl der Aufbau 25 als auch die Tragstruktur 20 unabhängig voneinander auf jeweilige Anforderungen abstimmbar und anpassbar. Somit gewährleistet die ausgeführte Variantenbildung die Umsetzung eines fertigungsgerechten und antriebsspezifischen Personenkraftwagen-Rohbaus 12, beispielsweise in Form der Tragstruktur 20, mit einem größtmöglichen Anteil von Gleichteilen, was die Kosten für den Personenkraftwagen über die unterschiedliche Bauvarianten hinweg in einem geringen Rahmen hält.
-
Es ist ohne weiteres möglich, neben dem Aufbau 25 einen weiteren, von dem Aufbau 25 unterschiedlichen Aufbau, beispielsweise in Form eines Cabrio-Aufbaus, bei dem Baukastensystem 10 vorzusehen, der ebenso zumindest nahezu kostenneutral wahlweise auf die Tragstruktur-Variante 22 als auch auf die Tragstruktur-Variante 22' aufsetzbar ist. Dies bedeutet eine noch größere Variantenvielfalt, ohne die Kosten für den Personenkraftwagen über die unterschiedlichen Bauvarianten in unerwünschte Höhen ansteigen zu lassen.
