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Die Erfindung betrifft ein Vorbaumodul für einen Personenkraftwagen.
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Die
DE 102004016616 B3 offenbart eine Antriebsanordnung für einen Kraftwagen mit einem lösbar an der Kraftwagenkarosserie befestigbaren Tragrahmen und einer mittels zugehöriger Motorlager auf dem Tragrahmen gelagerter Antriebseinheit. Die Antriebseinheit ist zwischen zwei seitlichen Rahmenlängsträgern des Tragrahmens angeordnet. Die Antriebsanordnung umfasst zwei seitliche Antriebswellen, die jeweils von der Antriebseinheit aus nach außen hin zum Rad ihrer Wagenseite verlaufen, wobei die Rahmenlängsträger jeweils eine Durchtrittsöffnung begrenzen, durch welche die Antriebswelle ihrer Wagenseite hindurchgeführt ist. Die Durchtrittsöffnungen sind jeweils umlaufend vom zugehörigen Rahmenlängsträger des Tragrahmens umschlossen, wobei die Motorlager auf den Oberseiten der Rahmenlängsträger abgestützt sind.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Vorbaumodul für einen Personenkraftwagen bereitzustellen, welches eine kostengünstige Realisierung von unterschiedlichen Antriebsvarianten des Personenkraftwagens ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch ein Vorbaumodul für einen Personenkraftwagen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Ein solches Vorbaumodul für einen Personenkraftwagen, welches an der Karosserie, insbesondere dem Rohbau der Karosserie des Personenkraftwagens zu befestigen ist, umfasst wenigstens zwei in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandete Längsträgerelemente, die über ein Grundträgerelement des Vorbaumoduls miteinander verbunden sind. Das Grundträgerelement erstreckt sich dabei zumindest teilweise in Fahrzeugquerrichtung, um den Abstand zwischen den Längsträgerelementen zu überbrücken.
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Das Grundträgerelement weist jeweilige, zu den Längsträgerelementen korrespondierende Aufnahmeöffnungen auf, in welche die Längsträgerelemente zumindest bereichsweise eingesteckt sind. Dadurch ist eine jeweilige Steckverbindung des Grundträgerelements mit den Längsträgerelementen dargestellt, mittels welcher das Grundträgerelement besonders fest mit den Längsträgerelementen verbunden ist. Das erfindungsgemäße Vorbaumodul weist ferner insbesondere infolge der Steckverbindung eine zeit- und kostengünstige Herstellung und eine sehr hohe Steifigkeit auf, was der Steifigkeit des gesamten Vorderwagenbereichs des Personenkraftwagens zugute kommt. Daraus resultieren ein sehr gutes Unfallverhalten des Personenkraftwagens sowie vorteilhafte Fahreigenschaften.
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Darüber hinaus ermöglicht das erfindungsgemäße Vorbaumodul die Realisierung unterschiedlicher Antriebsvarianten des Personenkraftwagens, da das Vorbaumodul aufgrund seiner vorteilhaften Ausgestaltung in der Lage ist, unterschiedliche technische und insbesondere durch die unterschiedlichen Antriebsvarianten bedingte Anforderungen zu befriedigen. Dabei ergeben sich durch die unterschiedlichen Antriebsvarianten unterschiedliche Anforderungen bezüglich Laststufen im Falle von unfallbedingten Kraftbeaufschlagungen des Vorbaumoduls, unterschiedliche Radstände des Personenkraftwagens, unterschiedliche Antriebsaggregate wie beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine und/oder wenigstens eine elektrische Maschine sowie unterschiedliche Materialkombinationen. Dabei ist es beispielsweise möglich, eine Verbrennungskraftmaschine zumindest mittelbar an dem Vorbaumodul und über dieses an dem Rohbau der Karosserie des Personenkraftwagens zu lagern bzw. zu halten. Ebenso ist es möglich, Antriebskomponenten zum Antreiben des Personenkraftwagens an dem Vorbaumodul anzuordnen. Ferner ermöglicht das erfindungsgemäße Vorbaumodul eine Hybridisierung des Personenkraftwagens, wobei beispielsweise die Verbrennungskraftmaschine zum Antreiben des Personenkraftwagens sowie wenigstens eine elektrische Maschine zum Antreiben des Personenkraftwagens vorgesehen sein können. Dabei ist es möglich, auch elektrische Antriebskomponenten wie beispielsweise die elektrische Maschine und/oder eine Leistungselektronik der elektrischen Maschine und/oder anderweitige elektrische und elektronische Antriebskomponenten an dem Vorbaumodul anzuordnen. Somit können spezielle Montagerahmen beispielsweise für Brennstoffzellensysteme entfallen, wobei ein solches Brennstoffzellensystem beispielsweise eine weitere Antriebsvariante zum Antreiben des Personenkraftwagens darstellen kann, die über das Vorbaumodul an dem Personenkraftwagen zu halten ist.
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Das erfindungsgemäße Vorbaumodul birgt ferner den Vorteil, dass es eine besonders einfache, zeit- und kostengünstige Montage des Personenkraftwagens ermöglicht. Dabei kann das Vorbaumodul mit dem wenigstens einen Antriebsaggregat und gegebenenfalls mit weiteren Antriebskomponenten versehen und bestückt werden, wobei das wenigstens eine Antriebsaggregat und gegebenenfalls die weiteren Antriebskomponenten an dem Vorbaumodul befestigt werden. Anschließend wird das zumindest weitgehend bestückte erfindungsgemäße Vorbaumodul an eine Endmontagelinie des Personenkraftwagens verbracht, wo das Vorbaumodul an dem Rohbau der Karosserie des Personenkraftwagens befestigt wird. Die Befestigung erfolgt dabei beispielsweise durch Verschrauben und/oder durch wenigstens eine anderweitige Fügetechnik. Dies bedeutet, dass das erfindungsgemäße Vorbaumodul zeitlich zumindest im Wesentlichen parallel, das heißt gleichzeitig zum übrigen Personenkraftwagen montiert und anschließend zeit- und kostengünstig mit dem übrigen Personenkraftwagen verbunden werden kann.
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Vorteilhafterweise sind die jeweiligen Aufnahmeöffnungen, in die die jeweiligen Längsträger eingesteckt sind, in Umfangsrichtung der Aufnahmeöffnungen vollständig von dem Grundträgerelement umschlossen, das heißt begrenzt. Daraus resultiert eine besonders hohe Steifigkeit der Verbindung des Grundträgerelements mit den jeweiligen Längsträgerelementen, was der gesamten Steifigkeit des Vorbaumoduls und damit des Vorderwagenbereichs des Personenkraftwagens zugute kommt.
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Die Aufnahmeöffnungen können gegebenenfalls als Durchgangsöffnungen ausgebildet sein, welche von den Längsträgerelementen gegebenenfalls vollständig durchdrungen sind. Dies bedeutet, dass die Längsträgerelemente das Grundträgerelement in Fahrzeuglängsrichtung sowohl auf einer ersten Seite des Grundträgerelements als auch auf einer zweiten, der ersten Seite abgewandten Seite des Grundträgerelements das Grundträgerelement überragen. Dadurch ist es beispielsweise möglich, durch jeweilige, einstückig ausgebildete Längsträgerelemente bezogen auf das Grundträgerelement und bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung vordere Längsträgerbereiche sowie hintere Längsträgerbereiche darzustellen. Mit anderen Worten ist das Grundträgerelement dabei bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung zwischen den vorderen Längsträgerbereichen und den hinteren Längsträgerbereichen angeordnet. Infolge der einstückigen Ausgestaltung der Längsträgerelemente ist es dadurch auf kostengünstige Weise realisiert, die vorderen Längsträgerbereiche bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung vor dem Grundträgerelement sowie die hinteren Längsträgerbereiche hinter dem Grundträgerelement darzustellen. Dadurch sind gerade Lastpfade zumindest im Wesentlichen ohne Versatz zwischen den vorderen und den hinteren Längsträgerbereichen geschaffen, durch die im Falle einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung des erfindungsgemäßen Vorbaumoduls zumindest im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung, wie es beispielsweise bei einem Frontalaufprall des Personenkraftwagens auf eine Barriere vorkommt, Aufprallenergien besonders vorteilhaft abgestützt und in Verformungsenergie umgewandelt werden können. Das Vorbaumodul weist somit ein sehr gutes Unfallverhalten auf, was dem Schutz von Insassen des Personenkraftwagens vor unerwünschten Verletzungen zugute kommt.
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Ebenso kann vorgesehen sein, dass sich die Längsträgerelemente bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung ausgehend von dem Grundträgerelement lediglich in eine Richtung von dem Grundträgerelement weg insbesondere nach vorne hin erstrecken und somit das Grundträgerelement lediglich auf der ersten nicht jedoch auf der zweiten Seite überragen. Dabei kann vorgesehen sein, dass an dem Grundträgerelement weitere, in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandete Längsträgerelemente auf der zweiten, den ersten Längsträgerelementen abgewandten Seite des Grundträgerelements befestigt sind. Die weiteren Längsträgerelemente erstrecken sich dabei in Fahrzeuglängsrichtung von dem Grundträgerelement weg insbesondere nach hinten hin. Dadurch sind durch die ersten Längsträgerelemente die vorderen Längsträgerbereiche gebildet, während durch die weiteren Längsträgerelemente die hinteren Längsträgerbereiche gebildet sind.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass das Vorbaumodul unter Vermittlung der weiteren Längsträgerelemente an dem Rohbau der Karosserie des Personenkraftwagens zu befestigen ist. Dadurch kann das Vorbaumodul besonders vorteilhaft montiert werden. Andererseits weist das Vorbaumodul durch die ersten und die weiteren Längsträgerelemente Verformungsstrukturen auf, welche bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung des Personenkraftwagens insbesondere in Fahrzeuglängsrichtung, beispielsweise bei einem Frontalaufprall, unter Energieverformung deformiert werden können. Das erfindungsgemäße Vorbaumodul ermöglicht somit die Darstellung eines besonders vorteilhaften Unfallverhaltens des Personenkraftwagens, so dass Insassen der Fahrgastzelle des Personenkraftwagens vor unerwünschten Verletzungen geschützt werden können.
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Vorteilhafterweise verlaufen die weiteren Längsträgerelemente zumindest im Wesentlichen fluchtend zu den ersten Längsträgerelementen. Dadurch ist im Falle einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung des Vorbaumoduls zumindest im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung ein zumindest im Wesentlichen gerader Lastpfad von den ersten Längsträgerelementen über das Grundträgerelement zu den weiteren Längsträgerelementen geschaffen. Mit anderen Worten ist ein unerwünschter Versatz des Lastpfads vermieden, woraus eine vorteilhafte Führung von Aufprallenergien über das Vorbaumodul in den Rohbau der Karosserie gewährleistet ist. Dadurch können sich einerseits die Längsträgerelemente des Vorbaumoduls und der Energieverzehrung vorteilhaft verformen. Andrerseits werden dadurch Verformungsstrukturen des Rohbaus vorteilhaft aktiviert, so dass diese zur Aufnahme und zum Energieabbau beitragen und Aufprallenergie in Verformungsenergie umwandeln können. Dies kommt dem Schutz der Insassen des Personenkraftwagens zugute.
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Die ersten und/oder weiteren Längsträgerelemente sind bevorzugt als Strangpressprofile, insbesondere als zumindest im Wesentlichen gerade Strangpressprofile, ausgebildet. Dadurch kann das Vorbaumodul auf einfache Weise an unterschiedliche technische Anforderungen wie die genannten Anforderungen angepasst werden.
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Sind die Aufnahmeöffnungen als jeweilige Durchgangsöffnungen ausgebildet, so sind die ersten Längsträgerelemente lediglich bereichsweise in die Aufnahmeöffnungen eingesteckt, während auch die weiteren Längsträgerelemente lediglich bereichsweise in die Aufnahmeöffnungen eingesteckt sind. Dies bedeutet, dass auch die weiteren Längsträgerelemente über jeweilige Steckverbindungen mit dem Grundträgerelement verbunden sind, so dass das Vorbaumodul zeit- und kostengünstig herstellbar ist und eine hohe Steifigkeit aufweist.
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Ebenso kann vorgesehen sein, dass die zu den ersten Längsträgerelementen korrespondierenden Aufnahmeöffnungen in Fahrzeuglängsrichtung zumindest teilweise begrenzt und somit nicht als Durchgangsöffnungen ausgebildet sind. Dann weist das Grundträgerelement jeweilige weitere, zu den weiteren Längsträgerelementen korrespondierende Aufnahmeöffnungen auf, in die jeweiligen weiteren Längsträgerelemente zumindest bereichsweise eingesteckt und so mit dem Grundträgerelement verbunden sind. Dadurch ist auch eine besonders feste und steife Verbindung der weiteren Längsträgerelemente mit dem Grundträgerelement geschaffen. Dabei kann vorgesehen sein, dass auch die weiteren Aufnahmeöffnungen in Umfangsrichtung der Aufnahmeöffnungen bzw. der weiteren Längsträgerelemente vollständig umlaufend geschlossen sind und entsprechend vollständig umlaufend durch das Grundträgerelement begrenzt sind. Dies kommt der festen und steifen Verbindung der weiteren Längsträgerelemente mit dem Grundträgerelement zugute.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Grundträgerelement zumindest im Wesentlichen U-förmig ausgebildet und umfasst ein Querträgerteil und zwei in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandete, zumindest im Wesentlichen in Fahrzeughochrichtung verlaufende und über das Querträgerteil miteinander verbundene Seitenträgerteile, die die Aufnahmeöffnungen aufweisen und an denen jeweils eines der Längsträgerelemente befestigt ist. Durch das Grundträgerelement ist somit eine besonders steife und wenig verformbare Bandstruktur geschaffen, die eine Tragstruktur des Vorbaumoduls darstellt und die die geschilderte, hohe Modularität des Vorbaumoduls ermöglicht infolge der Darstellbarkeit der unterschiedlichen Antriebsvarianten und der Erfüllung unterschiedlicher, daraus resultierender technischer Anforderungen.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist über die Längsträgerelemente ein Biegequerträger für eine Stoßfängereinrichtung des Personenkraftwagens an dem Grundträgerelement gehalten. Einerseits ist dadurch ein besonders vorteilhafter Lastpfad im Falle einer Kollision des Personenkraftwagens mit einer Barriere dargestellt, wobei Aufprallkräfte besonders vorteilhaft über den Biegequerträger in die Längsträgerelemente eingeleitet werden können. Andererseits ermöglicht diese Ausgestaltung eine besonders zeit- und kostengünstige Montage des Personenkraftwagens, da das Vorbaumodul auch mit dem Biegequerträger bestückt und so zeit- und kostengünstig an dem Rohbau der Karosserie befestigt werden kann.
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Das Grundträgerelement mit den Seitenträgerteilen und dem Querträgerteil kann einstückig ausgebildet sein. Dies bedeutet, dass die Seitenträgerteile und das Querträgerteil einstückig miteinander ausgebildet sind. Dies hält die Teileanzahl und die Kosten des Vorbaumoduls gering. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Seitenträgerteile und das Querträgerteil als voneinander separate Elemente ausgebildet und miteinander verbunden, beispielsweise miteinander verschweißt, insbesondere punktverschweißt, und/oder vernietet und/oder verklebt und/oder auf anderweitige Weise miteinander verbunden. Dies ermöglicht eine besonders zeit- und kostengünstige Fertigung sowie Montage des Grundträgerelements.
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Bevorzugt umfasst das Grundträgerelement Befestigungsmittel für eine Lenkung des Personenkraftwagens. So können zusätzliche und separate Befestigungsmittel vermieden werden, was die Teileanzahl und die Kosten des Personenkraftwagens gering hält.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung weist das Grundträgerelement in Fahrzeugquerrichtung seitliche Aufnahmeelemente, insbesondere Dämpferdome auf, an denen jeweilige Feder- und/oder Dämpferelemente eines Fahrwerks des Personenkraftwagens befestigbar bzw. befestigt sind. Beispielsweise schließen sich an jeweilige, dem Querträgerteil abgewandten Seiten, insbesondere Endbereiche, der Seitenträgerteile jeweilige Aufnahmeteile an die Seitenträgerteile an. Die Aufnahmeteile erstrecken sich dabei zumindest im Wesentlichen in Fahrzeugzeugquerrichtung von den Seitenträgerteilen weg nach außen hin und sind in Fahrzeughochrichtung höhere angeordnet als das Querträgerteil. Durch die Aufnahmeteile sind die jeweilige Aufnahmeelemente, insbesondere Dämpferdome, zum Befestigen der jeweiligen Feder- und/oder Dämpferelemente des Fahrwerks des Personenkraftwagens gebildet. Dies bedeutet, dass auch die Aufnahmeelemente zum Aufnehmen der Feder- und/oder Dämpferelemente in das Grundträgerelement integriert sind. Dadurch ist eine sehr hohe Modularität des Vorbaumoduls mit einer nur geringen Teileanzahl geschaffen.
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Zur Darstellung einer besonders hohen Festigkeit und Steifigkeit des Grundträgerelements ist dieses bevorzugt im Wesentlichen aus Metall, insbesondere aus einem Stahl oder einem Leichtmetall, insbesondere Aluminium, gebildet. Bei einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist das Grundträgerelement in Fahrzeugquerrichtung seitliche Befestigungsmittel zur Befestigung jeweiliger Lenkerelemente des Fahrwerks auf. Insbesondere weisen die Seitenträgerteile jeweilige Befestigungsmittel zur Befestigung jeweiliger Lenkerelemente des Fahrwerks des Personenkraftwagens an dem Grundträgerelement auf. Dabei ist es beispielsweise möglich, Druckstreben bezogen auf die Fahrzeughochrichtung unterer Lenkerelemente, insbesondere Querlenker, und/oder demgegenüber oberer Lenkerelemente, insbesondere Querlenker, mittels der Befestigungsmittel des Grundträgerelements an diesem zu befestigen. Dies hält die Teileanzahl und damit die Kosten zur Befestigung der Lenkerelemente an dem Grundträgerelement und damit an dem Vorbaumodul gering.
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Dabei kann vorgesehen sein, dass die Lenkerelemente, insbesondere die oberen Querlenker, je nach Ausgestaltung der Lenkerelemente und insbesondere bezogen auf die Fahrzeugquerrichtung außerhalb oder zumindest bereichsweise innerhalb der Seitenträgerteile angeordnet und an diesen befestigt sind. Durch die äußere Anbindung der Lenkerelemente an die Seitenträgerteile kann das Grundträgerelement bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung besonders schmal ausgestaltet werden. Dies kommt dem Unfallverhalten insbesondere hinsichtlich einer Längsträgerverformung zugute, da die bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung unter Energieverzehrung verformbaren Längsträger, insbesondere Längenbereiche dieser, mit einer besonders großen Länge ausgestaltet werden können. Darüber hinaus hält die schmale Ausgestaltung des Grundträgerelements das Gewicht dieses und damit des gesamten Vorbaumoduls gering. Dies kommt dem geringen Gewicht des Personenkraftwagens zugute, so dass dieser mit einem nur geringen Energieverbrauch und dadurch mit nur geringen CO2-Emissionen angetrieben werden kann.
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Zur Innenanbindung der Lenkerelemente an dem Grundträgerelement, insbesondere an den Seitenträgerteilen, weist das Grundträgerelement bzw. weisen die Seitenträgerteile bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung jeweilige, in Fahrzeugquerrichtung nach außen geöffnete Aufnahmen auf, in welchen die Befestigungsmittel zumindest bereichsweise angeordnet sind und in welchen die Lenkerelemente zumindest teilweise aufnehmbar und über die Befestigungsmittel an dem Grundträgerelement zu befestigen sind. Dadurch kann das Grundträgerelement trotz der Realisierung der Außenanbindung und der Innenanbindung der Lenkerelemente besonders schmal ausgestaltet werden, was mit den diesbezüglich bereits geschilderten Vorteilen einhergeht.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung sind in jeweiligen, einerseits durch die Seitenträgerteile und andererseits durch das Querträgerteil begrenzten Eckbereichen des Grundträgerelements jeweilige Lagerelemente zum Lagern eines Antriebsaggregats zum Antreiben des Personenkraftwagens angeordnet und einerseits an den Seitenträgerteilen und andererseits am Querträgerteil abgestützt. Durch die Lagerelemente ist das Grundträgerelement ausgesteift. Die Lagerelemente sind somit tragend ausgebildet und steifen einen Übergang von zumindest im Wesentlichen in Fahrzeughochrichtung verlaufenden Bereichen zu zumindest im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung verlaufenden Bereichen des Grundträgerelements effizient aus.
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Die Lagerelemente umfassen dabei beispielsweise jeweilige Gehäuse, die entsprechend einerseits an den zugehörigen Seitenträgerteilen und andererseits am Querträgerteil abgestützt sind. Dies kommt der Steifigkeit des Grundträgerelements und damit des gesamten Vorbaumoduls zugute, was der Fahrdynamik und den Fahreigenschaften des Personenkraftwagens zuträglich ist.
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Zur Erfindung gehört auch eine Karosserie für einen Personenkraftwagen mit einem erfindungsgemäßen Vorbaumodul, welches zumindest mittelbar an dem Rohbau der Karosserie gehalten ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Vorbaumoduls sind als vorteilhafte Ausgestaltungen der Karosserie anzusehen und umgekehrt. Dabei ist das Vorbaumodul beispielsweise zumindest mittelbar an einer vorderen Stirnwand des Rohbaus befestigt.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Vorbaumodul unter Vermittlung jeweiliger, insbesondere zu den weiteren Längsträgern korrespondierender Adapterelemente an der Stirnwand gehalten ist. Durch die Adapterelemente ist es möglich, innerhalb der Endmontagelinie Personenkraftwagen bzw. jeweilige Rohbauten der Personenkraftwagen mit konventionellen Vorbauten oder mit einem erfindungsgemäßen Vorbaumodul zu versehen. Die Adapterelemente stellen somit zentrale Anbindungselemente zwischen dem erfindungsgemäßen Vorbaumodul und der Stirnwand dar.
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Zur Verbindung des erfindungsgemäßen Vorbaumoduls mit der Stirnwand ist beispielsweise vorgesehen, dass das Vorbaumodul insbesondere über die Adapterelemente mit dem Rohbau, insbesondere der Stirnwand, verschraubt wird.
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Durch die ersten und gegebenenfalls die weiteren Längsträgerelemente des Vorbaumoduls ist eine bezogen auf die Fahrzeughochrichtung untere Längsträgerebene geschaffen. Eine demgegenüber obere Längsträgerebene mit in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandeten Längsträgern ist durch den Rohbau gebildet, wodurch sich ein vorteilhaftes Fugenbild des Personenkraftwagens einstellen lässt und Probleme hinsichtlich des so genannten Calormatchings (Farbangleichung) verhindern lassen. Zum Toleranzausgleich zwischen Verbindungsbereichen, insbesondere Schraubbereichen, an den Adapterelementen und an der oberen Längsträgerebene sind bevorzugt jeweilige in Fahrzeughochrichtung nach unten weisende Unterseiten der Längsträgerelemente der oberen Längsträgerebene in Fahrzeughochrichtung höheneinstellbar ausgebildet, ohne dabei eine obere Kotflügelauflage zu beeinflussen. Dadurch können zeit- und kostenaufwendige Nacharbeiten zum nachträglichen Toleranzausgleich entfallen, was die Montage des Vorbaumoduls hinsichtlich ihrer Komplexität und ihrer Kosten gering hält.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils eingegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine schematische Perspektivansicht eines Vorbaumoduls für einen Personenkraftwagen mit einem zumindest im Wesentlichen U-förmigen Grundträgerelement, an welchem Längsträgerelemente, Motorlager und Querlenker des Personenkraftwagens befestigt sind, und welches über Adapterelemente an einer Stirnwand des Rohbaus der Karosserie des Personenkraftwagens zu befestigen ist;
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2 eine schematische Perspektivansicht des Grundträgerelements des Vorbaumoduls gemäß 1; und
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3 ausschnittsweise eine weitere schematische Perspektivansicht des Vorbaumoduls gemäß 1.
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Die 1 zeigt ein Vorbaumodul 10 für einen Personenkraftwagen, welches an einer Stirnwand 12 des Rohbaus der Karosserie des Personenkraftwagens beispielsweise mittels Schrauben zu befestigen ist.
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Das Vorbaumodul 10 umfasst ein in der 2 dargestelltes zumindest im Wesentlichen U-förmiges Grundträgerelement 14. Das Grundträgerelement 14 umfasst zwei in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandete und zumindest im Wesentlichen in Fahrzeughochrichtung parallel zueinander verlaufende Seitenträgerteile 16, 18, welche seitliche Schenkel der U-Form darstellen. Die Seitenträgerteile 16, 18 sind durch ein zumindest im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung verlaufendes Querträgerteil 20 des Grundträgerelements 14 miteinander verbunden. Dazu ist das Querträgerteil 20, das einen weiteren Schenkel der U-Form darstellt, einerseits mit dem Seitenträgerteil 16 und andererseits mit dem Seitenträgerteil 18 verbunden. Diese Verbindung kann beispielsweise durch Verschweißen und/oder durch Verschrauben und/oder durch Verkleben und/oder durch Vernieten und/oder auf anderweitige Art und Weise dargestellt sein. Durch das Grundträgerelement 14 ist eine besonders steife und wenig verformbare Bandstruktur als ein Tragstrukturelement des Vorbaumoduls 10 geschaffen, welches eine besonders hohe Steifigkeit eines Vorderwagenbereichs 22 des Personenkraftwagens gewährleistet. Dies kommt besonders vorteilhaft den Fahreigenschaften und der Fahrdynamik des Personenkraftwagens zugute.
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An jeweiligen, dem Querträgerteil abgewandten Seiten 24, 26 der Seitenträgerteile 16, 18 schließen sich jeweilige Aufnahmeteile 28, 30 an die Seitenträgerteile 16, 18 an, wobei das Aufnahmeteil 28 einstückig mit dem Seitenträgerteil 16 und das Aufnahmeteil 30 einstückig mit dem Seitenträgerteil 18 ausgebildet ist. Die Aufnahmeteile 28, 30 sind in Fahrzeughochrichtung oberhalb des Querträgerteils 20 und im Bereich einer oberen Längsträgerebene der Karosserie angeordnet und erstrecken sich zumindest im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung von den jeweiligen Seitenträgerteilen 16, 18 weg nach außen hin. Ferner sind durch die Aufnahmeteile 28, 30 jeweilige Aufnahmeelemente 32, 34 gebildet, an denen jeweilige Federbeine eines Fahrwerks des Personenkraftwagens abzustützen sind, so dass jeweilige Vorderräder des Personenkraftwagens über die Federbeine gefedert und gedämpft an dem Vorbaumodul 10 gehalten werden können.
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Zum Halten der Vorderräder sind durch die Seitenträgerteile 16, 18 auch jeweilige Befestigungsmittel 36, 38 in Form von Durchgangsöffnungen gebildet, über welche jeweilige Querlenker 40, 42 an dem Grundträgerelement 14 befestigt werden können. Dazu können beispielsweise jeweilige Lagerbolzen für die Querlenker 40, 42 durch die Durchgangsöffnungen hindurch gesteckt und mittels entsprechender Kontermuttern an den Seitenträgerteilen 16, 18 befestigt werden. Auf den Lagerbolzen können dann die Querlenker 40, 42 um jeweilige zumindest im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Schwenkachsen relativ zu den Seitenträgerteilen 16, 18, verschwenkbar an diesen gelagert werden. An den Querlenkern 40, 42 können wiederum jeweilige Achsschenkel befestigt werden, über die die jeweiligen Vorderräder an dem Vorbaumodul 10 gehalten werden können.
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Wie der 1 zu entnehmen ist, sind die Querlenker 40, 42 bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung außenseitig der Seitenträgerteile 16, 18 angeordnet und an diesen befestigt. Die Seitenträgerteile 16, 18 weisen bezogen auf die Fahrzeughochrichtung zumindest bereichsweise zumindest im Wesentlichen U-förmige Querschnitte auf, durch welche jeweilige, in Fahrzeugquerrichtung nach außen hin geöffnete Aufnahmen 44, 46 gebildet sind. Sind zum Halten der Vorderräder an dem Vorbaumodul 10 anderweitige Lenkerelemente als die Querlenker 40, 42 vorgesehen, so können diese anderweitigen Lenkerelemente zumindest bereichsweise in den jeweiligen Aufnahmen 44, 46 angeordnet und über die auch in den Aufnahmen 40, 46 angeordneten Befestigungsmittel 36, 38 bzw. über die von den Aufnahmen 44, 46 her zugänglichen Befestigungsmittel 36, 38 an dem Grundträgerelement 14 befestigt werden. Dadurch kann das Grundträgerelement 14 bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung besonders schmal ausgestaltet werden, was das Gewicht des Grundträgerelements 14 und damit des gesamten Vorbaumoduls 10 gering hält.
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Wie insbesondere der 1 zu entnehmen ist, sind an den Seitenträgerteilen 16, 18 jeweilige, in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandete Längsträgerelemente 48, 50 befestigt. Dazu weisen die Seitenträgerteile 16, 18 jeweilige Aufnahmeöffnungen 52, 54 auf, in die die Längsträgerelemente 48, 50 zumindest bereichsweise eingesteckt sind. Zum Befestigen der Längsträgerelemente 48, 50 mit den Seitenträgerteilen 16, 18 sind die Längsträgerelemente 48, 50 mit den Seitenträgerteilen 16, 18 mechanisch gefügt, beispielsweise verschweißt.
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Über die Längsträgerelemente 48, 50 ist auch ein Biegequerträger 56 einer Stoßfängereinrichtung des Personenkraftwagens an dem Grundträgerelement 14 gehalten. Der Biegequerträger 56 ist dabei unter Vermittlung jeweiliger Energieabsorptionselemente 58, 60, welche auch als Crashboxen bezeichnet werden, an den Längsträgerelementen 48, 50 gehalten. Die Energieabsorptionselemente 58, 60 sind dabei zumindest bereichsweise in die als Strangpressprofile ausgebildeten Längsträgerelemente 48, 50 eingesteckt und mit diesem verschraubt.
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Die Energieabsorptionselemente 58, 60 weisen jeweilige Aufnahmen 62, 64 auf, in denen der Biegequerträger 56 zumindest bereichsweise aufgenommen und über die der Biegequerträger 56 mit den Energieabsorptionselementen 58, 60 verschraubt ist.
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An den Seitenträgerteilen 16, 18 sind auch weitere, jeweilige Längsträgerelemente 66, 68 befestigt. Dazu sind die Aufnahmeöffnungen 52, 54 beispielsweise als Durchgangsöffnungen ausgebildet, die die Seitenträgerteile 16, 18 in Fahrzeuglängsrichtung vollständig durchsetzen. Zum Befestigen der weiteren Längsträgerelemente 66, 68 sind diese zumindest bereichsweise in die Aufnahmeöffnungen 52, 54 eingesteckt, jedoch von einer den ersten Längsträgerelemente 48, 50 abgewandten Seite her. Dies bedeutet, dass bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung das Grundträgerelement 14 bzw. die Seitenträgerteile 16, 18 zwischen den ersten Längsträgerelementen 48, 50 und den weiteren Längsträgerelementen 66, 68 angeordnet ist.
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Die weiteren Längsträgerelemente 66, 68 verlaufen dabei zumindest im Wesentlichen fluchtend zu den ersten Längsträgerelementen 48, 50, so dass im Falle einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung zumindest im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung zumindest im Wesentlichen gerade Ladpfade ohne Versatz realisiert sind.
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Das Vorbaumodul 10 umfasst ferner einen Stabilisator 70, welcher mit den Vorderrädern zu koppeln ist und mittels welchem eine unerwünschte Wankbewegung des Personenkraftwagens vermeidbar ist. Ferner umfasst das Vorbaumodul 10 Anbindungspunkte zur Befestigung von Lenkungskomponenten des Personenkraftwagens.
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Darüber hinaus umfasst das Vorbaumodul 10 Lagerelemente 72, 74, über die ein Antriebsaggregat beispielsweise in Form einer Verbrennungskraftmaschine an dem Grundträgerelement 14 zu lagern ist.
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Wie insbesondere der 3 zu entnehmen ist, sind die jeweiligen Lagerelemente 72, 74 in jeweiligen, einerseits durch die Seitenträgerteile 16, 18 und andererseits durch das Querträgerteil 20 begrenzten Eckbereichen 76, 78 angeordnet, wobei jeweilige Gehäuse der Lagerelemente 72, 74 einerseits an den Seitenträgerteilen 16, 18 und andererseits am Querträgerteil 20 abgestützt sind. Mit anderen Worten sind die Lagerelemente 72, 74 über Eck angeordnet und abgestützt, wodurch die Eckbereiche 76, 78 ausgesteift sind. Dies kommt der hohen Steifigkeit des Vorbaumoduls 10 und damit des Vorderwagenbereichs 22 des Personenkraftwagens zugute.
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Zur Befestigung des Vorbaumoduls 10 an der Stirnwand 12 sind jeweilige, zu den weiteren Längsträgerelementen 66, 68, über die das Vorbaumodul 10 an der Stirnwand 12 zu befestigen ist, korrespondierende Stirnwandadapter 80, 82 vorgesehen, Dadurch ist es möglich, die Stirnwand 12 wahlweise mit dem Vorbaumodul 10 oder mit anderweitigen Vorbauten zu verbinden. Zur Befestigung des Vorbaumoduls 10 an der Stirnwand 12 sind die weiteren Längsträgerelemente 66, 68 mit Befestigungsflanschen 84, 86 versehen, über die das Vorbaumodul 10 mit der Stirnwand 12 bzw. den Stirnwandadaptern 80, 82 mechanisch gefügt, beispielsweise verschraubt und/oder verschweißt und/oder auf anderweitige Weise verbunden werden kann.
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Wie der 1 ferner zu entnehmen ist, umfasst der Rohbau bezogen auf die Fahrzeughochrichtung obere Längsträgerelemente 88, 90, durch welche die obere Längsträgerebene gebildet ist. Bezogen auf die Fahrzeughochrichtung ist somit durch die erste Längsträgerelemente 48, 50 und die weiteren Längsträgerelemente 66, 68 eine untere Längsträgerebene gebildet. Mit anderen Worten ist die obere Längsträgerebene dem Rohbau der Karosserie zugeordnet, so dass Probleme mit dem Fugenbild sowie mit dem so genannten Colormatching (Farbangleichung) vermieden werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004016616 B3 [0002]
