DE102014004166A1

DE102014004166A1 - Kraftfahrzeug und Hinterwagenmodul hierfür

Info

Publication number: DE102014004166A1
Application number: DE102014004166.2A
Authority: DE
Inventors: Hans-Jürgen Langhoff; Stefan Rugies; Tobias Urban; Sebastian Enderle; Pascal Schlichter; Dennis Decker
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2014-03-22
Filing date: 2014-03-22
Publication date: 2015-09-24
Also published as: CN106132812A; CN106132812B; US9828031B2; US20170217496A1; WO2015144289A1; EP3122617A1; EP3122617B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Karosserie (2), welche zumindest zwei hintere, jeweils einen primären Lastpfad für Kollisionskräfte bildende Längsträger aufweist, wobei das Kraftfahrzeug (1) ein als Unterbaugruppe vormontierbares Hinterwagenmodul (20) besitzt, welches nach Fertigstellung des Karosserierohbaus im Rahmen der Fahrzeugmontage mit der Karosserie (2) verbindbar ist und zumindest eine Tragstruktur (21a, 21b) zum Befestigen von Fahrwerkskomponenten einer hinteren Radaufhängung und eine sich von der Tragstruktur (21a, 21b) zum Kfz-Heck hin erstreckende Trägerstruktur (22a, 22b) zur Aufnahme von Kollisionskräften aufweist, wobei die Tragstruktur (21a, 21b) und die Trägerstruktur (22a, 22b) zumindest einen Sekundärlastpfad für Kollisionskräfte bilden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Hinterwagenmodul hierfür nach dem Oberbegriff des Anspruchs 17.
Aus der DE 10 2012 205 967 ist eine Tragstruktur-Baugruppe bekannt, welche zur Verbindung mit einem Kastenrahmen eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist, wobei Einzelkomponenten der Tragstruktur Aufnahmen für Fahrwerkskomponenten aufweisen.
Aus der DE 10 2006 040 837 A1 ist es bekannt, Lenker einer radführenden Mehrlenker-Anordnung mit ihrem dem zugeordneten Rad abgewandten Ende ohne Zwischenschaltung eines Hinterachsträgers direkt an einer Karosseriestruktur zu befestigen.
Aus der EP 2114753 ist ein Achsträger für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei dem Einrichtungen zur Aufnahme von Fahrwerkskomponenten als Gussteile ausgebildet sind und mittels einer Quertraverse ein linkes und ein rechtes Gussteil miteinander verbunden sind. Ein derartiger Achsträger wird mittels elastisch verformbarer Lagerungen analog zu einem Hilfsrahmen oder Hinterachsträger mit der Karosserie verschraubt.
Aus der JP 2010-247622 A ist eine Heckkarosseriestruktur bekannt geworden, bei der mittels karosserierohbauseitig vorgesehenen Hilfslängsträgern im Bereich der Reserveradmulde in Kombination mit einem während der Montage des Kraftfahrzeuges an der Karosserie befestigten Hilfsrahmen ein zu Karosserielängsträgern zusätzlicher, sekundärer Lastpfad ausgebildet wird. Bei einer derartigen Gestaltung eines Fahrzeughecks ist von Nachteil, dass der Sekundärlastpfad aus einem karosserierohbauseitig eingebrachten Träger und aus einem erst anschließend montierten Hinterachsträger zusammengesetzt ist. Der Hinterachsträger ist mittels Schraubverbindungen an der Karosserie angebunden. Hierdurch entstehen ungewollte Stufen entlang des Lastpfades, wobei die auftretenden Kräfte über die Schraubverbindungen übertragen werden müssen. Derartige Schraubverbindungen sind zum Zwecke des Toleranzausgleichs mit großem Radialspiel versehen, damit eine zuverlässige Montage der Hinterachsträger an der Karosserie gelingt. Hierdurch ist nicht immer sicher gestellt, dass im Falle eines Heckaufpralls Kräfte direkt über den Sekundärlastpfad in den Fahrzeugboden eingeleitet werden. Vielmehr kann es durch schlagartigen Kraftaufbau im Falle einer Kollision dazu kommen, dass zunächst die Schraubverbindungen innerhalb ihrer Schraublöcher in formschlüssigen Anschlag gebracht werden müssen um Kollisionskräfte zuverlässig übertragen zu können. Hierbei besteht die Gefahr, dass derartige Schraubverbindungen zerstört werden und eine zuverlässige Kraftübertragung nicht mehr gelingt. Des Weiteren ist eine derartig ausgestaltete Fahrzeugheckstruktur nicht im gewünschten Maße flexibel, das bedeutet, dass eventuelle Fahrzeugvarianten, die Auswirkungen auf den Rohbau haben, bereits in diesem Rohbaustadium mittels gesteuert eingebrachter Karosserieteile und entsprechend abgewandelter Fertigung im Karosserierohbau, beispielsweise geänderter Punktschweißfolge realisiert werden müssen.
Dem gegenüber stellt sich die Erfindung die Aufgabe, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und bei erhöhter Crashsicherheit karosserierohbauseitig gegenüber dem Stand der Technik einen weitergehenden Leichtbau des Fahrzeughecks zu ermöglichen. Des Weiteren soll die Erfindung die Aufgabe lösen, den erforderlichen Logistikaufwand und den erforderlichen Montageaufwand bei der Montage des Kraftfahrzeugs zu reduzieren und die Variantenzahl im Bereich des Karosserierohbaus verringern helfen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine in weiten Bereichen vormontierbare Unterbaugruppe für einen Hinterwagen eines Kraftfahrzeuges zu schaffen, welche es ermöglicht den Variantenreichtum von Karosserierohbaustrukturen in Abhängigkeit von Ausstattungsvarianten eines Kraftfahrzeugs beispielsweise in Abhängigkeit des vorhandenen Antriebs, z. B. Front-, Heck- oder Allradantrieb, der vorhandenen Antriebsart, z. B. mittels Verbrennungsmotor, Elektromotor oder eines Hybridantriebes und/oder in Abhängigkeit von unterschiedlichen Ausstattungsvarianten zu reduzieren.
Diese Aufgaben werden mit einem Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den vom Anspruch 1 abhängigen Unteransprüchen angegeben.
Des Weiteren wird insbesondere die letztgenannte Aufgabe durch ein Hinterwagenmodul mit den Merkmalen des Anspruchs 16 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den vom Anspruch 16 abhängigen Ansprüchen angegeben.
Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug besitzt eine Karosserie, welche zumindest zwei hintere, jeweils einen primären Lastpfad für Kollisionskräfte bildende, insbesondere rohbauseitige Längsträger aufweist. Dieses Fahrzeug ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug ein als Unterbaugruppe vormontierbares Hinterwagenmodul besitzt, welches nach Fertigstellung des Karosserierohbaus im Rahmen der Fahrzeugmontage mit der Karosserie verbindbar ist und zumindest eine Tragstruktur zum Befestigen von Fahrwerkskomponenten einer hinteren Radaufhängung und eine sich von der Tragstruktur zum Kfz-Heck hin erstreckende Trägerstruktur zur Aufnahme von Kollisionskräften aufweist, wobei die Tragstruktur und die Trägerstruktur zumindest einen Sekundärlastpfad für Kollisionskräfte, insbesondere für heckseitige Kollisionskräfte bilden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist ein in Fahrtrichtung vorderer Endbereich der Tragstruktur mit einer zweiten Trägerstruktur lösbar verbindbar, wobei die zweite Trägerstruktur sich in Fahrtrichtung nach vorne erstreckt und insbesondere an ihrem vorderen Endbereich mit einer Bodenstruktur einer Fahrgastzelle der Karosserie verbindbar ist, sodass der Sekundärlastpfad vom Fahrzeugheck bis in den Unterboden der Karosserie reichend vervollständigt ausgebildet ist.
Weiterhin vorteilhaft ist, dass je Fahrzeugseite zumindest eine Tragstruktur und zumindest eine Trägerstruktur vorhanden ist, welche in Fahrzeugquerrichtung mittels zumindest einer Quertraverse miteinander verbunden sind.
Zweckmäßiger Weise weist das Hinterwagenmodul eine wannenartige Bodenstruktur auf, welche zur Aufnahme von vorbestimmten Zusatzaggregaten, z. B. eines Gastanks, Batterien oder Akkumulatoren, einem Reserverad, Steuergeräten oder Fahrzeugvarianten bildenden Ausrüstungen ausgebildet ist.
Die Trägerstruktur ist dabei vorteilhafter Weise als im Querschnitt kastenförmiger oder rohrförmiger Träger nach Art eines Längsträgers ausgebildet. Sie können gleichwohl aber auch als schalenartiger offener Träger, insbesondere eine Schalenstruktur zur Aufnahme einer Gasflasche umgreifend ausgebildet sein.
Die Tragstruktur weist zweckmäßiger Weise Aufnahmen zur Befestigung von Fahrwerkskomponenten, insbesondere von Fahrwerkslenkern, Stabilisatoren, Spurstangen, Feder- und oder Dämpferelementen auf. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Tragstrukturen als Druckgussbauteile, insbesondere aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung auszubilden. Gleichwohl kann die Tragstruktur auch als Schweißkonstruktion aus Stahlblechformteilen ausgebildet sein.
Um eine karosserieversteifende Wirkung zu erzielen ist es vorteilhaft, das Hinterwagenmodul mit der Karosserie zumindest teilweise unlösbar, beispielsweise mittels einer Klebung, zu verbinden.
Zur Anbindung eines Hinterachsgetriebes, beispielsweise für ein heck- oder allradgetriebenes Fahrzeug weist das Hinterwagenmodul Einrichtungen zur Befestigung des Hinterachsgetriebes auf.
Um zeitgemäße Anforderungen hinsichtlich der Heckcrashsicherheit zu erfüllen empfiehlt es sich, den oder die Sekundärlastpfade in Fahrzeugquerrichtung gesehen zwischen den Längsträgern der Karosserie, also den primären Lastpfaden, anzuordnen.
Für den gleichen Zweck ist es sinnvoll, die Sekundärlastpfade, insbesondere die Trägerstruktur in einer Fahrzeughochrichtung gesehen unterhalb der Karosserielängsträger, die den primäreren Lastpfad bilden, oder zumindest bezüglich der Karosserielängsträger nach unten versetzt anzuordnen.
Zweckmäßig ist es, die Tragstruktur mittels Zug-/Druckstreben mit Bestandteilen des primären Lastpfades, z. B. dem Längsträger oder einem Seitenschweller der Karosserie oder einem oder mehreren Bodenlängsträgern im Bereich des Bodens einer Fahrgastzelle zu verbinden.
Um die im Falle eines Heckaufpralls entstehenden Aufprallkräfte möglichst direkt über den Sekundärlastpfad in dem Fahrzeugunterboden einleiten zu können, ist das Hinterwagenmodul zweckmäßiger Weise mit der Fahrzeugkarosserie starr verbunden.
Zur Anpassung des Hinterwagenmoduls an unterschiedliche Fahrzeugausstattungen ist die Bodenstruktur des Hinterwagenmoduls z. B. als Reserveradmulde oder als Aufnahmeeinrichtung für eine Gasflasche oder andere Ausrüstungen des Fahrzeugs, z. B. Steuergeräte oder Akkumulatoren ausgebildet.
Die Aufgaben der Erfindung werden ebenfalls gelöst durch ein Hinterwagenmodul für eine Karosserie eines Kraftfahrzeuges, wobei das Hinterwagenmodul eine Tragstruktur zum Befestigen von Fahrwerkskomponenten einer hinteren Radaufhängung und eine sich von der Tragstruktur im bestimmungsgemäßen Gebrauch zum Kfz-Heck hin erstreckende zur Aufnahme von Kollisionskräften aufweist, wobei die Tragstruktur und die Trägerstruktur im bestimmungsgemäßen Gebrauch zumindest einen Lastpfad zur Aufnahme und/oder Weiterleitung von Kollisionskräften, z. B. verursacht durch einen Heckaufprall, bilden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Hinterwagenmoduls sind in den Ansprüchen 18 bis 23 angegeben.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert.
Es zeigen:
1: eine erste Ausführungsform einer Heckkarosseriestruktur eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuges mit einem erfindungsgemäßen Hinterwagenmodul in perspektivischer Explosionsdarstellung;
2: eine perspektivische Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform einer Heckkarosseriestruktur eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuges enthaltend eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hinterwagenmoduls im montierten Zustand;
3: eine perspektivische Unteransicht auf die zweite Ausführungsform gemäß 2;
4: eine perspektivische Draufsicht auf eine dritte Ausführungsform einer Heckkarosseriestruktur des erfindungsgemäßen Fahrzeuges enthaltend eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hinterwagenmoduls im montierten Zustand;
5: eine perspektivische Unteransicht auf die dritte Ausführungsform gemäß 4.
Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug 1 besitzt eine Karosserie 2. In den 1 bis 5 ist im Folgenden lediglich eine Teilstruktur, insbesondere eine Heckkarosseriestruktur einer solchen Karosserie 2 gezeigt. Die Karosserie 2 besitzt zwei hintere Längsträger 3a, 3b, welche Teil der Karosserierohbaustruktur sind. Die Längsträger 3a, 3b sind beispielsweise kastenförmig aufgebaut und weisen jeweils ein heckseitiges Ende 4a, 4b auf. Im Bereich der heckseitigen Enden 4a, 4b sind die Längsträger 3a, 3b mittels eines Heckquerträgers 5 verbunden.
Für die weitere Beschreibung ist die mit einem Pfeil 6 angedeutete Richtung die Fahrtrichtung des Fahrzeuges oder die Fahrzeuglängsachse (x-Achse). Mit dem Doppelpfeil 7 ist die Fahrzeugquerrichtung angedeutet. Die Fahrzeugquerrichtung entspricht dabei üblicher Weise einer y-Richtung. Mit dem Doppelpfeil 8 ist eine Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) angedeutet. An einem in Fahrtrichtung 6 vorderen Ende gehen die Längsträger 3a, 3b über Übergangsträger 9a, 9b in Seitenschweller 10a, 10b über. In einem Übergangsbereich zwischen den Längsträgern 3a, 3b und den Übergangsträgern 9a, 9b ist ein weiterer Querträger 11, die Längsträger 3a, 3b und/oder die Übergangsträger 9a, 9b verbindend angeordnet. In Fahrtrichtung 6 gesehen vor dem Querträger 11 ist ein sogenannter Tankboden 13 angeordnet, unterhalb dem Raum für beispielsweise einen Kraftstofftank vorgesehen ist. Der Tankboden 13 trennt den Karosserieinnenraum vom Tank ab.
Die vorbeschriebene Karosserie 2, insbesondere der vorgeschriebene Heckkarosseriebereich wird im Rahmen des Karosserierohbaus, das heißt üblicher Weise aus Schweißgruppen im Karosserierohbau gefügt. Wie aus vorangehender Beschreibung hervorgeht, weist ein derartiger Karosserierohbau im Bereich des Fahrzeughecks noch keinerlei Aufnahmen für Fahrwerkskomponenten auf. Auch besitzt ein derartiger Heckkarosseriebereich der Karosserie 2 keine Kofferraumbodenstruktur, viel mehr ist zwischen den Längsträgern 3a und 3b in Fahrzeugquerrichtung gesehen wie auch zwischen dem Heckquerträger 5 und dem weiteren Querträger 11 in Fahrzeuglängsrichtung gesehen eine Öffnung 14 vorgesehen. Diese Öffnung 14, welche bei Karosseriestrukturen gemäß dem Stand der Technik üblicher Weise mit einem Kofferraumboden, beispielsweise einer Reserveradwanne bereits im Rohbau verschlossen wird, bleibt bei einem Kraftfahrzeug 1 gemäß der Erfindung rohbauseitig offen.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug 1 besitzt weiterhin ein als Unterbaugruppe vormontierbares Hinterwagenmodul 20. Ein solches Hinterwagenmodul 20 besitzt je Fahrzeugseite zumindest eine Tragstruktur 21a, 21b zur Aufnahme von Fahrwerkskomponenten. Des Weiteren besitzt das Hinterwagenmodul 20 eine sich von den Tragstrukturen 21a, 21b zum Kraftfahrzeugheck hin erstreckende Trägerstruktur 22a, 22b. Dabei sind die Trägerstrukturen 22a, 22b nach Art eines Längsträgers kastenartig aufgebaut und bilden zusammen mit den korrespondierenden Tragstrukturen 21a, 21b zumindest einen Sekundärlastpfad für Kollisionskräfte, die beispielsweise im Falle eines Heckaufpralls in die Karosserie eingetragen werden. Die Trägerstrukturen 22a, 22b weisen ebenfalls ein fahrzeugheckseitiges Ende 23a, 23b auf. Die heckseitigen Enden 23a, 23b sind dabei in Fahrzeuglängsrichtung 6 gesehen etwa auf gleicher Höhe wie die heckseitigen Enden 4a, 4b der Längsträger 3a, 3b angeordnet. In Fahrzeugquerrichtung 7 gesehen sind die Trägerstrukturen 22a, 22b bevorzugt innerhalb der Längsträger 3a, 3b angeordnet. Die Trägerstrukturen 22a, 22b verlaufen dabei vom heckseitigen Ende 23b parallel oder nahezu parallel zu den Längsträgern 3a, 3b in Fahrzeuglängsrichtung 6 nach vorne und münden dort in die Tragstruktur 23a, 23b.
Der Längsverlauf der Trägerstrukturen 22a, 22b ist mittels der Schraffuren 24a, 24b schematisch angedeutet. Am in Fahrtrichtung 6 vorderen Ende der Schraffuren 24a, 24b sind die Trägerstrukturen 22a, 22b fest, d. h. unlösbar mit den Tragstrukturen 21a, 21b verbunden. Hierfür eignet sich beispielsweise eine Schweißung, Klebung oder dergleichen im Karosseriebau bekannte Verbindungsart. In Fahrzeugquerrichtung 7 gesehen sind jeweils eine Tragstruktur 21a und eine Trägerstruktur 22a sowie die gegenüberliegende Tragstruktur 21b und eine korrespondierende Trägerstruktur 22b beispielsweise mit einem wannenartigen Bodensegment 25 verbunden.
Die Tragstrukturen 21a, 21b weisen bevorzugt eine Vielzahl von Aufnahmeeinrichtungen 26 für die Befestigung von Fahrwerkskomponenten auf. In der 1 ist hierbei beispielshaft eine Aufnahme für einen Querlenker gezeigt (Bezugszeichen 26). Gegebenenfalls, d. h. insbesondere wenn es Festigkeitsanforderungen oder andere Anforderungen erfordern, besitzt das Hinterwagenmodul 20 einen oder mehrere Modulquerträger 27.
Im Ausführungsbeispiel gemäß 1 bilden die Tragstrukturen 21a, 21b die Trägerstrukturen 22a, 22b, das wannenartige Bodensegment 25 sowie der Modulquerträger 27 das als Unterbaugruppe vormontierbare Hinterwagenmodul 20. Dabei sind Anschlussflächen (Kreuzschraffur in 1) des Hinterwagenmoduls 20 zur festen, insbesondere flächigen Verbindung des Hinterwagenmoduls 20 mit dem Heckbereich der Karosserie 2 ausgebildet. Eine derartige Verbindung kann beispielsweise als Klebung oder als Kombination aus Verschraubung und Verklebung ausgebildet sein und ist insbesondere starr ausgebildet. Unter ”starr” in diesem Zusammenhang ist zu verstehen, dass, abgesehen von Elastizitäten der festen Verbindung, welche unvermeidbar sind, jedenfalls keine zusätzlichen Maßnahmen ergriffen sind, die eine elastische Anbindung des Hinterwagenmoduls 20 an der Karosserie 2 erzeugen. Es soll ein möglichst steifer Verbund zwischen dem Hinterwagenmodul und der Karosserie 2 hergestellt werden, um zu ermöglichen, dass die Trägerstrukturen 22a, 22b über die Tragstrukturen 21a, 21b Heckaufprallkräfte möglichst direkt und ungedämpft in die Karosserie 2 einleiten können. Hierbei hilft eine möglichst großflächige, starre Anbindung, beispielsweise eine Klebung des Hinterwagenmoduls 20 an der Karosserie 2.
Erfindungsgemäß sind direkt am Hinterwagenmodul 20, insbesondere an den Tragstrukturen 21a, 21b, welche in besonders vorteilhafter Weise als Druckgussbauteile, beispielsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt sind, mehrere Aufnahmen 26 für Fahrwerkskomponenten angeordnet. Ein separater Hinterachsträger, wie er üblicherweise im Stand der Technik eingesetzt wird, kann somit entfallen. Gleichwohl ist es auch selbstverständlich möglich, die Tragstrukturen 21a, 21b als Schweißkonstruktion aus Blechen, z. B. Blechformteilen auszuführen. Vorteilhafter Weise weist das Hinterwagenmodul 20, insbesondere im Bereich der Tragstrukturen 21a, 21b eine weitere Aufnahme 28 auf, mit der eine zweite Trägerstruktur 29a, 29b mit dem Hinterwagenmodul 20 vorteilhafter Weise lösbar verbindbar ist. Die zweiten Trägerstrukturen 29a, 29b sind dabei vorteilhafter als Zug-/Druckstreben ausgebildet, welche mit ihren vorderen Ende 30a, 30b im Bereich einer Bodenstruktur 31, insbesondere im Bereich des hinteren Endes der Schweller 10a, 10b mit der Karosserie 2 verbindbar sind. Diese Verbindung ist in vorteilhafter Weise als lösbare Verbindung ausgebildet. Das Vorsehen der zweiten Tragstrukturen 29a, 29b ermöglicht es, insbesondere den für den Kraftstofftank vorgesehenen Bauraum unterseitig zu überbrücken und vom sekundären Lastpfad aufgenommene Kollisionskräfte direkt in die Bodenstruktur 31 der Karosserie 2, insbesondere deren Fahrgastzelle oder dort vorhandene Bodenlängsträger einzuleiten.
Gegebenenfalls kann es noch sinnvoll sein zusätzlich zu der zweiten Trägerstruktur 29a, 29b in Fahrzeuglängsrichtung 6 von den Tragstrukturen 21a, 21b ausgehend schräg nach außen laufend zusätzliche Zug-/Druckstreben 32a, 32b vorzusehen. Die Druckstreben 32a, 32b können an in Fahrzeugquerrichtung 7 gesehen weiter außenliegenden Knotenpunkten zum Beispiel im Bereich der Schweller 10a, 10b mit der Rohbaukarosserie 2 verbunden sein.
Bei der Erfindung ist von besonderem Vorteil, dass das gesamte Hinterwagenmodul bestehend zumindest aus den Tragstrukturen 21a, 21b, den Trägerstrukturen 22a, 22b und gegebenenfalls einem oder mehreren Modulquerträgern 27 sowie einer Bodenstruktur 25 vollständig als im Rahmen der Fahrzeugmontage montierbare Unterbaugruppe unabhängig vom Karosserierohbau hergestellt werden kann. Das Hinterwagenmodul 20 kann dabei, z. B. durch angepasste Gestaltung des Bodensegments 25 an unterschiedliche Anforderungen des Kraftfahrzeugs 1 angepasst werden. So ist es beispielsweise möglich, das Bodensegment 25 als Reserveradmulde auszubilden. Gleichwohl können aber auch andere Verwendungszwecke realisiert werden, so können beispielsweise Aufnahmen für Steuergeräte, Akkumulatoren, Gasflaschen oder anderweitige Tanks vorgesehen sein. Somit gelingt es mittels eines erfindungsgemäßen Hinterwagenmoduls 20 eine Vielzahl von Fahrzeugvarianten, die gemäß dem Stand der Technik im Karosserierohbau mittels gesteuerter Blechteile bzw. gesteuerter Fertigungsabfolgen realisiert werden müssten als Montagelösung bereit zu stellen. Der Karosserierohbau und die damit verbundene aufwändige Logistik wird somit vereinfacht. Das Hinterwagenmodul 20 kann angepasst an das Fahrzeug separat, z. B. als zulieferbare Montagebaugruppe hergestellt werden und in einen „standardisierten” Karosserierohbau in einem Montageschritt. Gleichzeitig ermöglicht das erfindungsgemäße Hinterwagenmodul 20 die Ausbildung eines sekundären Lastpfades, der im fertig aufgebauten Kraftfahrzeug 1 ergänzend zu den primären Lastpfaden bestehend aus den rohbauseitigen Längsträgern 3a, 3b, den Übergangsträgern 9a, 9b sowie den Seitenschwellern 10a, 10b angeordnet werden kann. Somit stellt das erfindungsgemäße Hinterwagenmodul 20 nicht nur eine Montagebaugruppe dar, sondern es kann vielmehr mittels der Ausgestaltung des Hinterwagenmoduls 20 explizit Einfluss auf Karosseriesteifigkeiten und Crasheigenschaften des Fahrzeughecks Einfluss genommen werden. Insbesondere durch die Möglichkeit, das Hinterwagenmodul flächig mit dem Karosserierohbau zu verbinden, gelingt eine wesentliche Verbesserung der Gesamtkarosseriesteifigkeit.
Dabei ist insbesondere von besonderem Vorteil, dass die Trägerstrukturen 22a, 22b des Hinterwagenmoduls 20 direkt mit den Tragstrukturen 21a, 21b zusammenwirken, was im Unterschied zum Stand der Technik, bei dem beispielsweise ein Hinterachsträger mit einer Sekundärlastpfadstruktur verschraubt wird, eine deutlich verbesserte Kollisionskraftübertragung ermöglicht.
Bei den nachfolgend im Zusammenhang mit den 2 bis 5 beschriebenen beiden Ausführungsformen ist das Hinterwagenmodul 20 im montierten Zustand bezüglich der Fahrzeugkarosserie 2 gezeigt. In 1 hingegen ist das Hinterwagenmodul 20 in Fahrzeughochrichtung 8 abgesenkt nach Art einer Explosionsdarstellung gezeigt.
Das Ausführungsbeispiel gemäß der 2, 3 zeigt eine Variante der Erfindung, bei der das Hinterwagenmodul 20 eine Aufnahmeeinrichtung 40 beispielsweise für eine Gasflasche zur Versorgung eines mit Gas betriebenen Verbrennungsmotors aufweist. In einem solchen Fall bietet es sich an, die Trägerstrukturen 22a, 22b als schalenartige Träger, den Bauraum für die Gasflasche umgebend oder umschmiegend auszuführen. Ein derartiger schalenartiger Träger kann beispielsweise eine in Fahrzeuglängsrichtung 6 steif ausgeformte Schalenstruktur bzw. Blechdopplung sein. Der übrige Aufbau der Ausführungsvariante gemäß 2 und 3 entspricht dem prinzipiellen Aufbau, wie er am Ausführungsbeispiel gemäß 1 erläutert wurde. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen diesbezüglich auch gleiche Bestandteile der Ausführungsform. Die Merkmale, die im Zusammenhang mit 1 beschrieben wurden, sind demnach auch ohne weiteres auf die Ausführungsbeispiele gemäß 2, 3, 4, 5 übertragbar.
Ergänzend zu der Ausführungsform gemäß 1 ist in 3, welche eine Unteransicht darstellt, gezeigt, dass die zweiten Trägerstrukturen 29a, 29b mit ihren vorderen Enden 30a, 30b im Unterbodenbereich der Bodenstruktur 31 mit der Fahrzeugkarosserie 2 lösbar befestigt sind, wobei bevorzugt in einer Verlängerung der zweiten Trägerstruktur 29a, 29b in Fahrzeuglängsrichtung 6 bzw. der Fahrtrichtung 6 sich entlang des Unterbodens verlaufende Trägerstrukturen 41a, 41b (sogenannte Bodenlängsträger) anschließen. Bei Bedarf kann ohne weiteres ein vorzugsweise lösbar befestigter zusätzlicher Querträger 42 vorgesehen, welcher Befestigungspunkte der zweiten Trägerstruktur 29a, 29b im Bereich der Bodenstruktur 31 in Fahrzeugquerrichtung 7 überbrückend angeordnet ist und diese versteift und insbesondere auch zur Versteifung eines dort üblicherweise angeordneten Karosserietunnels beiträgt.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel gemäß den 4 und 5 ist das Bodensegment 25 als Reserveradmulde ausgebildet und durch einen Modulquerträger 27 heckseitig abgeschlossen. Zwischen den Längsträgern 3a, 3b des Karosserierohbaus ist schematisch ein Platzhalter für diverse Zusatzaggregate, beispielsweise Pumpen, Filter, Akkumulatoren oder der Gleichen dargestellt, die bereits vormontiert mit den Hinterwagenmodul 20 ausgebildet sind und in einem Montageschritt mit dem Karosserierohbau verbindbar sind.
Bezugszeichenliste

1: Kraftfahrzeug
2: Karosserie
3a, 3b: Längsträger
4a, 4b: heckseitiges Ende
5: Heckquerträger
6: Pfeil
7: Doppelpfeil
8: Doppelpfeil
9a, 9b: Übergangsträger
10a, 10b: Schweller
11: Querträger
13: Tankboden
14: Öffnung
20: Hinterwagenmodul
21a, 21b: Tragstrukur
22a, 22b: Trägerstruktur
23a, 23b: Ende
24a, 24b: Schraffur
25: wannenartiges Bodensegment
26: Aufnahme
27: Modulquerträger
28: weitere Aufnahme
29a, 29b: zweite Trägerstruktur
30: vorderes Ende
31: Bodenstruktur

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102012205967 [0002]
DE 102006040837 A1 [0003]
EP 2114753 [0004]
JP 2010-247622 A [0005]

Claims

Kraftfahrzeug mit einer Karosserie (2), welche zumindest zwei hintere, jeweils einen primären Lastpfad für Kollisionskräfte bildende Längsträger aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug (1) ein als Unterbaugruppe vormontierbares Hinterwagenmodul (20) besitzt, welches nach Fertigstellung des Karosserierohbaus im Rahmen der Fahrzeugmontage mit der Karosserie (2) verbindbar ist und zumindest eine Tragstruktur (21a, 21b) zum Befestigen von Fahrwerkskomponenten einer hinteren Radaufhängung und eine sich von der Tragstruktur (21a, 21b) zum Kfz-Heck hin erstreckende Trägerstruktur (22a, 22b) zur Aufnahme von Kollisionskräften aufweist, wobei die Tragstruktur (21a, 21b) und die Trägerstruktur (22a, 22b) zumindest einen Sekundärlastpfad für Kollisionskräfte bilden.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragstruktur (21a, 21b) mit einer zweiten Trägerstruktur (29a, 29b) lösbar verbindbar ist, wobei die zweite Trägerstruktur (29a, 29b) sich in einer Fahrtrichtung (6) nach vorne erstreckt und an ihrem Endbereich (30a, 30b) mit einer Bodenstruktur (31) einer Fahrgastzelle der Karosserie (2) verbindbar ist, sodass der Sekundärlastpfad bis in die Bodenstruktur (31) der Karosserie (2) reichend vervollständigt ausgebildet ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass je Fahrzeugseite zumindest eine Tragstruktur (21a, 21b) und zumindest eine Trägerstruktur (22a, 22b) vorhanden ist, welche in Fahrzeugquerrichtung (7) mittels zumindest einem Modulquerträger (27) miteinander verbunden sind.
Kraftfahrzeug nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hinterwagenmodul (20) eine wannenartige Bodenstruktur (25) aufweist, welche zur Aufnahme von vorbestimmten Zusatzaggregaten, z. B. eines Gastanks, Batterien oder Akkumulatoren, Reserverad, Steuergeräten oder Fahrzeugvarianten bildenden Ausrüstungen ausgebildet ist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerstruktur (22a, 22b) als kastenförmiger oder rohrförmiger Träger nach Art eines Längsträgers ausgebildet ist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerstruktur (22a, 22b) als schalenartiger Träger, insbesondere eine Schalenstruktur zur Aufnahme einer Gasflasche umgreifend ausgebildet ist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragstruktur (22a, 22b) Aufnahmen (26) zur Befestigung von Fahrwerkskomponenten, insbesondere Fahrwerkslenkern, Stabilisatoren, Spurstangen, Feder- oder Dämpferelementen, Lenkungssteller, aktive Systeme zur Wankunterdrückung und Niveauregulierung aufweist,
Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragstrukturen (22a, 22b) als Druckgussbauteile, insbesondere aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung ausgebildet sind.
Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hinterwagenmodul (20) mit der Karosserie (2) zumindest teilweise unlösbar, beispielsweise mittels einer Klebung verbunden ist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hinterwagenmodul (20) Einrichtungen zur Befestigung eines Hinterachsgetriebes aufweist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Sekundärlastpfade in Fahrzeugquerrichtung (7) gesehen zwischen den Längsträgern (3a, 3b) der Karosserie (2) angeordnet sind.
Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärlastpfade, insbesondere die Trägerstruktur (22a, 22b) in einer Fahrzeughochrichtung (8) gesehen unterhalb der Karosserielängsträger (3a, 3b) oder zumindest bezüglich der Karosserielängsträger (3a, 3b) nach unten versetzt angeordnet sind.
Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragstruktur (21a, 21b) mittels Zug-/Druckstreben (29a, 29b) mit Bestandteilen des primären Lastpfads z. B. dem Längsträger (3a, 3b) oder einem Seitenschweller (10a, 10b) der Karosserie (2) verbunden ist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hinterwagenmodul (20) mit der Karosserie (2) starr verbunden ist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenstruktur (31) des Hinterwagenmoduls (20) als Reserveradmulde oder als Aufnahmeeinrichtung für zumindest eine Gasflasche oder ein Gasflaschenmodul ausgebildet ist.
Hinterwagenmodul für eine Karosserie (2) eines Kraftfahrzeuges (1), insbesondere zur Ausbildung eines Kraftfahrzeugs nach einem der Ansprüche 1–15, dadurch gekennzeichnet, dass das Hinterwagenmodul (20) eine Tragstruktur (21a, 21b) zum Befestigen von Fahrwerkskomponenten einer hinteren Radaufhängung und eine sich von der Tragstruktur (21a, 21b) im bestimmungsgemäßen Gebrauch zum Kfz-Heck hin erstreckende Trägerstruktur (22a, 22b) zur Aufnahme von Kollisionskräften aufweist, wobei die Tragstruktur (21a, 21b) und die Trägerstruktur (22a, 22b) in bestimmungsgemäßen Gebrauch zumindest einen Lastpfad zur Aufnahme und/oder Weiterleitung von Kollisionskräften bilden.
Hinterwagenmodul nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragstruktur (21a, 21b) mit einer zweiten Trägerstruktur (22a, 22b) lösbar verbindbar ist, wobei die zweite Trägerstruktur (22a, 22b) sich in Fahrtrichtung (6) nach vorne erstreckt und an ihrem Endbereich (30a, 30b) mit einer Bodenstruktur (31) einer Fahrgastzelle der Karosserie (2) verbindbar ist, sodass der Lastpfad als Sekundärlastpfad bis in den Unterboden der Karosserie (2) reichend vervollständigbar ist.
Hinterwagenmodul nach Anspruch 16 oder 17, weitergebildet mit den Merkmalen nach einem der Ansprüche 3 bis 8 und/oder 10 und/oder 15.
Hinterwagenmodul nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Lastpfad im bestimmungsgemäßen Gebrauch des Hinterwagenmoduls (20) in Fahrzeugquerrichtung (7) gesehen zwischen den Längsträgern (3a, 3b) der Karosserie (2) anordenbar ist.
Hinterwagenmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im bestimmungsgemäßen Gebrauch des Hinterwagenmoduls (20) die Sekundärlastpfade, insbesondere die Trägerstruktur (22a, 22b) in einer Fahrzeughochrichtung (8) gesehen unterhalb der Karosserielängsträger (3a, 3b) oder zumindest bezüglich der Karosserielängsträger (3a, 3b) nach unten versetzt anordenbar ist.
Hinterwagenmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragstruktur (21a, 21b) des Hinterwagenmoduls (20) im bestimmungsgemäßen Gebrauch mittels Zug-/Druckstreben mit Bestandteilen des primären Lastpfades z. B. dem Längsträger (3a, 3b) oder einem Seitenschweller (10a, 10b) der Karosserie (2) verbindbar ist.
Hinterwagenmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hinterwagenmodul (20) im bestimmungsgemäßen Gebrauch mit der Karosserie (2) starr verbindbar ist.