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Die Erfindung betrifft ein Radhaus für einen Kraftwagenrohbau eines Kraftwagens gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Aus dem Serienfahrzeugbau von Personenkraftwagen ist es bereits bekannt, jeweilige Radhäuser zur zumindest bereichsweisen Begrenzung eines Aufnahmeraums vorzusehen, in welchem ein Rad des Kraftwagens angeordnet ist. Ein solches Radhaus, welches auch als Radkasten bezeichnet wird, ist ein Verkleidungselement und entsprechend dünnwandig ausgebildet.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Radhaus der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welchem sich das Gewicht des Kraftwagenrohbaus besonders gering halten lässt.
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Diese Aufgabe wird durch ein Radhaus 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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Um ein Radhaus der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welchem sich das Gewicht des Kraftwagenrohbaus besonders gering halten lässt, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Radhaus als lasttragendes Bauelement des Kraftwagenrohbaus ausgebildet ist. Mit anderen Worten ist durch das lasttragende Radhaus eine mittragende Radumhausung geschaffen, welche insbesondere während des Betriebs des Kraftwagens dynamische Lasten aufnehmen und abstützen kann. Somit können Lastpfade über das Radhaus geführt werden, über welche- während des Betriebs des Kraftwagens auftretende Lasten geführt und übertragen werden können. Da somit das Radhaus als mittragendes Bauelement des Kraftwagenrohbaus genutzt wird, können andere Bauelemente des Kraftwagenrohbaus filigraner, das heißt mit einer geringeren Wanddicke und in der Folge mit einem nur geringen Gewicht ausgestaltet werden, so dass sich das Gewicht des Kraftwagenrohbaus insgesamt besonders gering halten lässt.
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Um das Gewicht des Radhauses selbst besonders gering zu halten, hat es sich als vorteilhaft gezeigt, das Radhaus in Schalenbauweise auszubilden. Dabei umfasst das Radhaus wenigstens zwei miteinander verbundene Schalenelemente. Hierdurch kann auch eine besonders hohe Steifigkeit des Radhauses realisiert werden, so dass das Radhaus besonders gut Lasten aufnehmen und ableiten kann.
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Eine weitere Ausführungsform des Radhauses zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest teilweise zwischen den Schalenelementen ein Kernelement angeordnet ist. Durch das Kernelement ist die Schalenbauweise zu einer Sandwichbauweise des Radhauses ergänzt, innerhalb welchem Lastpfade geführt werden können. Diese Lastpfade können dabei durch separate Elemente wie beispielsweise dem Kernelement verstärkt oder aber erst gebildet werden. Das Kernelement kann also als Verstärkungselement dienen, so dass eine besonders hohe Steifigkeit und Stabilität des Radhauses dargestellt werden kann.
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Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Kernelement eine Verstärkungsstruktur, insbesondere eine Versteifungsrippenstruktur, aufweist. Mit anderen Worten kann das Kernelement Versteifungsrippen und/oder Versteifungssicken zum Aussteifen des Radhauses aufweisen. Dadurch ist es beispielsweise möglich, richtungsunabhängige Verstärkungsstrukturen darzustellen. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, dass das Radhaus Lasten sowohl in Fahrzeugquerrichtung als auch in Fahrzeuglängsrichtung aufnehmen und abstützen kann. Durch den mehrschaligen Aufbau beziehungsweise die Sandwichbauweise kann eine besonders hohe massespezifische Steifigkeit realisiert werden, insbesondere dann, wenn wenigstens eine Verstärkungsstruktur, insbesondere eine Versteifungsrippenstruktur, vorgesehen ist.
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Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das Radhaus ein Domelement zum Abstützen eines Feder- und/oder Dämpferelements eines Fahrwerks des Kraftwagens aufweist. Dies bedeutet, dass ein Domelement in das Radhaus integriert ist. Hierdurch ist eine Funktionsintegration geschaffen, da das Radhaus nicht nur zum zumindest teilweisen Begrenzen des Aufnahmeraums und zum Aufnehmen und Abstützen von Lasten, sondern auch zum Abstützen des Feder- und/oder Dämpferelements dient. Dabei können Belastungen, insbesondere in Fahrzeughochrichtung wirkende Kräfte, vom Feder- und/oder Dämpferelement auf das Domelement und somit auf das Radhaus übertragen und vom Radhaus aufgenommen werden. Das Radhaus ist beispielsweise aus einem faserverstärkten Kunststoff, insbesondere aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff (CFK), gebildet. Ist in das Radhaus das Domelement integriert, so lässt sich ein Radhaus-Domelement aus faserverstärktem Kunststoff herstellen. Insbesondere ist eine reine CFK-RTM-Herstellung möglich (RTM – Resin Transfer Moulding).
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 eine schematische Explosionsansicht eines Radhauses gemäß einer ersten Ausführungsform für einen Kraftwagenrohbau eines Kraftwagens, durch welches zumindest bereichsweise ein Aufnahmeraum für ein Rad des Kraftwagens begrenzt ist, wobei das Radhaus als lasttragendes Bauelement des Kraftwagenrohbaus ausgebildet ist; und
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2 eine schematische und perspektivische Seitenansicht auf das Radhaus gemäß einer zweiten Ausführungsform.
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1 zeigt in einer schematischen Explosionsansicht ein Radhaus für einen Personenkraftwagen. Durch das Radhaus ist zumindest bereichsweise ein Aufnahmeraum für ein Rad des Personenkraftwagens zu begrenzen beziehungsweise begrenzt. Das Radhaus wird üblicherweise auch als „Radkasten” bezeichnet.
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Um das Gewicht der Karosserie insgesamt besonders gering zu halten, ist das Radhaus als lasttragendes Bauelement des Kraftwagenrohbaus ausgebildet. Dies bedeutet, dass das Radhaus insbesondere während des Betriebs des Personenkraftwagens Lasten, das heißt Kräfte und/oder Momente, aufnimmt und abstützt. Dadurch können andere Bauelemente der Karosserie, insbesondere an das Radhaus angrenzende Bauelemente, entlastet werden, so dass diese filigraner und somit gewichtsgünstig ausgestaltet werden können.
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1 zeigt das Radhaus gemäß einer ersten Ausführungsform, wobei das Radhaus in Schalenbauweise ausgebildet ist und zwei miteinander verbundene Schalenelemente 10 und 12 aufweist. Die Schalenelemente 10 und 12 können aus einem metallischen Werkstoff gebildet sein. Beispielsweise sind die Schalenelemente 10 und 12 als Blechbauteile ausgebildet. Alternativ ist es denkbar, dass die Schalenelemente 10 und 12 aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildet sind. Aus 1 ist ferner erkennbar, dass die Schalenelemente 10 und 12 jeweils große Erstreckung aufweisen, also relativ großflächig ausgebildet sind, so dass die Teileanzahl des Radhauses gering gehalten werden kann.
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Das Radhaus gemäß der ersten Ausführungsform umfasst ferner zwei Kernelemente 14 und 16, welche im fertig hergestellten Zustand des Radhauses zumindest teilweise zwischen den Schalenelementen 10 und 12 angeordnet sind. Durch die Kernelemente 14 und 16 ist die Schalenbauweise des Radhauses zu einer Sandwichbauweise ergänzt, bei welcher die Schalenelemente 10 und 12 jeweilige Deckschichten und die Kernelemente 14 und 16 zwischen den Deckschichten angeordnete Kerne darstellen, mittels welchen das Radhaus ausgesteift und somit verstärkt ist.
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Das Kernelement 14 ist als Rippenelement ausgebildet und weist eine Verstärkungsstruktur 18 in Form einer Versteifungsrppenstruktur mit zwei Versteifungsrippen 20 auf. Die Versteifungsrippen 20 weisen einen zumindest im Wesentlichen bogenförmigen Verlauf auf und sind zumindest im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtet. Hierdurch kann das Kernelement 14 besonders gut in Fahrzeuglängsrichtung wirkende Kräfte aufnehmen.
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Auch das Kernelement 16 ist als Verstärkungselement ausgebildet und weist eine Verstärkungsstruktur 22 in Form einer Versteifungssickenstruktur mit einer Mehrzahl von Versteifungssicken 24 auf. Die Versteifungssicken 24 erstrecken sich teilweise in Fahrzeugquerrichtung und teilweise in Fahrzeughochrichtung, so dass mittels des Kernelements 16 besonders gut Kräfte in Fahrzeughochrichtung und in Fahrzeugquerrichtung aufgenommen werden können. Somit kann das Radhaus insgesamt Kräfte sowohl in Fahrzeuglängsrichtung als auch in Fahrzeugquerrichtung aufnehmen und weist infolge der mehrschaligen Ausführung beziehungsweise Sandwichbauweise eine besonders hohe massespezifische Steifigkeit auf.
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Die Kernelemente 14, 16 stellen somit Verrippungselemente dar, wodurch innerhalb der mehrschaligen Bauweise des Radhauses Lastpfade, über welche Kräfte und Momente übertragen werden können, geführt beziehungsweise dargestellt werden können. Trotz dieser hohen Funktionsintegration des Radhauses kann die Bauteilkomplexität gering gehalten werden, da großflächige Bauteile mit nur geringer Formkomplexität eingesetzt werden. Aufgrund der nur geringen Teileanzahl des Radhauses kann ferner die Anzahl an Fügestellen, über die die Bauteile miteinander verbunden sind, gering gehalten werden. Somit ist das Radhaus auch auf einfache und kostengünstige Weise herstellbar.
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Durch den Einsatz der Kernelemente 14 und 16 können Lastpfade in Fahrzeugquerrichtung über das Kernelement 16 und Lastpfade in Fahrzeuglängsrichtung über das Kernelement 14 gezielt voneinander getrennt werden. Das Radhaus gemäß der ersten Ausführungsform umfasst weitere Verstärkungselemente in Form von Rippenelementen 26 und 28. Das Rippenelement 26 umfasst zwei miteinander verbundene Rippenteile 30, wobei das Rippenelement 28 zwei miteinander verbundene Rippenteile 32 umfasst. Somit sind bei der ersten Ausführungsform insgesamt vier Rippenteile 30 und 32 vorgesehen, durch welche das Radhaus weiter ausgesteift ist.
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In das Radhaus gemäß der ersten Ausführungsform ist ein Domelement 34 integriert. Das Domelement 34 dient zum Abstützen eines Feder- und/oder Dämpferelements eines Fahrwerks des Personenkraftwagens. Mit anderen Worten kann an das Domelement 34 beispielsweise ein Feder- und/oder Dämpferelement in Form eines Federbeins angebunden werden, über welches das in dem Aufnahmeraum anzuordnende Rad an der Karosserie gefedert und gedämpft abstützbar ist. Von dem Rad auf das Federbein wirkende Belastungen können dabei in das Radhaus eingeleitet und vom Radhaus abgestützt werden. Die Einleitung der vom Federbein auf das Radhaus wirkenden Lasten erfolgt dabei über die Rippenelemente 26 und 28. Mit anderen Worten dienen die Rippenelemente 26 und 28 der Krafteinleitung vom Federbein in das Radhaus.
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2 zeigt das Radhaus gemäß einer zweiten Ausführungsform. Bei der zweiten Ausführungsform ist ein Verstärkungselement 36 vorgesehen, durch welches die Rippenteile 30 und 32 ersetzt sind. Das Verstärkungselement 36 ist neben dem Feder- und/oder Dämpferelement angeordnet und induziert eine zusätzliche Versteifungswirkung innerhalb des Radhauses. Die vier einzelnen Rippenteile 30 und 32 gemäß der ersten Ausführungsform können somit zum Verstärkungselement 36 zusammengefasst werden.
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Alternativ oder zusätzlich ist die Integration von Einlegeteilen, sogenannten Inserts, zur Anbindung des Feder- und/oder Dämpferelements möglich. Ferner ist eine Integration von solchen Einlegeteilen möglich, über welche das Radhaus an angrenzende Bauelemente der Karosserie angebunden wird. Beispielsweise wird das Radhaus über die Einlegeteile mit den angrenzenden Bauelementen verschraubt.
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Dabei ist es denkbar, dass das Radhaus als separat von der übrigen Karosserie herstellbares Modulbauteil ausgebildet ist. Dies bedeutet, dass das Radhaus unabhängig von der übrigen Karosserie als Modulbauteil hergestellt und nach seiner Herstellung als bereits hergestelltes Modulbauteil mit anderen, weiteren Bauelementen der Karosserie verbunden werden kann. Dadurch lässt sich eine besonders zeit- und kostengünstige Herstellung der Karosserie insgesamt realisieren.
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Durch die Ausgestaltung des Radhauses als lasttragende beziehungsweise mittragende Radumhausung können ferner üblicherweise vorgesehene, nicht-mittragende Verkleidungselemente eingespart werden. Die Schalenbauweise insbesondere kombiniert mit der Sandwichbauweise ermöglicht außerdem den Einsatz von Bauteilen, die eine nur sehr geringe Komplexität aufweisen. Darüber hinaus können durch Versickungen und/oder Verrippungen die Steifigkeit und Festigkeit des Radhauses weiter gesteigert werden. Durch den Einsatz von großflächigen Schalenelementen kann außerdem der Fügeaufwand, insbesondere die Anzahl der Fügestellen gering gehalten werden.
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Auch die Schalenelemente 10 und 12 der zweiten Ausführungsform können aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus Blech, gebildet sein. Ferner ist alternativ der Einsatz von Faserverbundwerkstoffen denkbar.
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Der Werkstoff, aus welchem die Kernelemente 14 und 16 gebildet sind, kann variieren. Dies bedeutet, dass die Kernelemente 14 und 16 aus einem metallischen Werkstoff gebildet sein können. Alternativ können die Kernelemente 14 und 16 aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildet sein. Ferner ist es möglich, dass die Kernelemente 14 und 16 aus einem quasi-isotropen Material wie beispielsweise einem Schaumwerkstoff hergestellt sind. Je nach Funktion der Kernelemente 14 und 16 kann es sinnvoll sein, unidirektionale Faserverbundkunststoff-Aufbauten zu wählen, um dadurch besonders vorteilhafte Verstärkungsstrukturen auszugestalten.
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Die außenliegenden Schalenelemente 10 und 12 können beispielsweise aus einem Leichtmetall, insbesondere einer Leichtmetalllegierung, gebildet sein. Beispielsweise sind die Schalenelemente 10 und 12 aus Aluminium beziehungsweise einer Aluminiumlegierung, beispielsweise aus Aluminiumblech, gebildet. Eine Kombination von Aluminiumblech (Schalenelemente 10 und 12) und Schaumkernen (Kernelemente 14 und 16) könnte dabei besonders vorteilhafte Eigenschaften in Bezug auf Kosten und Gewicht aufweisen.
