DE102014011895A1 - Pkw-Karbonrohrchassisplattform für eine stabile, unkomplizierte Halterung von Fahrwerkskomponenten - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Pkw-Chassisplattform aus einem Querrohrkarbonrohrbündel auf mehreren Karbonrohretagen mit mehreren nebeneinander und übereinander auf waagrechter Ebene zusammengefügten Karbonrohren quer zur Pkw-Fahrtrichtung.

Description

• Einleitung
• Bekannte Pkw-Chassiskonstruktionen von Faserverbundstoffen in Form von Karbonrohren kombiniert mit Metallelementen haben bereits bei der Fahrzeugindustrie Eingang gefunden. Erkannt hat man, die Vorteile der Verwendung von Karbonrohrelementen für diese Fertigungssparte wegen hoher Festigkeit/Stabilität zusammen mit dem geringen Gewicht.
• Den Ursprung hatten solche technologischen Anwendungen bei der Flugzeugindustrie.
• Diese hat ihren Bereich für diese Anwendungen jedoch nicht extrem ausgeweitet. Im Gegensatz dazu versucht die Automobilindustrie das Anwendungsfeld auszuweiten.
• Es entstehen mit Kombinationen sowohl von Mix unterschiedlicher Materialien als auch Durchführung unterschiedlicher Konstruktionsausführungen der erforderlichen Funktionselemente.
• Herausgestellt haben bis jetzt deshalb jeweils diverse Nachteile bei neuen Konzepten, die es gilt, zu beheben.
• Für die erfindungsgemäße Lösung ist als ganzheitliche Basis für den Aufbau eines stabilen und leichtgewichtigen Pkw-Chassis ein Karbonrohrbündel aus Karbonrohren vorgesehen.
• Funktionsbeschreibung
• Die enormen Stabilitätseigenschaften der einzelnen Karbonrohelemente werden weiter erhalten, weil die äußeren Sechseck-Querprofile sechs große Längsflächen als starke Basis z. B. für das Verkleben von jeweils zwei Karbonrohren über die jeweils zwei Flächen ergeben und weil über Sechseckverbindungsvarianten ein Gesamtchassis aus mehreren Karbonrohretagen hergestellt wird, wobei die Ausdehnung der Chassisgrundfläche über zusätzliche Verstärkungen auf deren Etagenebene und/oder vertikal angestapelte weitere Ebenen vorgesehen ist. Das lässt sich sehr einfach durch die Sechseck-Verwendung bewerkstelligen.
• Dazu sind die einzelnen Karbonrohe des Karbonbündels alle quer zur Fahrzeuglängsachse ausgerichtet.
• Die Endstücke aller dieser Rohe stehen damit für eine einfache, unkomplizierte, stabile Kraftübertragungsverbindung zur Verfügung.
• Dafür ist vorgesehen, dass die Herstellungsmaschinen verschieden ausgebildete Rohe produzieren, die zwar alle ein äußeres Sechseck-Querschnittprofil haben, jedoch unterschiedliche Innenrohrprofile aufweisen.
• Generell können die Karbonrohre mit rundem Innenrohrprofil hergestellt werden.
• Zur Anbindung an Fahrwerkskomponenten an das Chassis ist zunächst vorgesehen, z. B. ein Stahlrohr zur Halterung in das Karbonrohr hineinzuschieben. Überstände des Stahlrohrs sind z. B. auf beiden Karbonrohrseiten vorgesehen, um am Stalrohr z. B. die Befestigung von Fahrwerksradschwingen anzubringen. Statt gegenseitiger, einfacher Rundprofilausbildungen Karbonrohrinnenseite und Stahlrohraußenseite könnten folglich eine gegenseitige Drehbewegung der beiden ineinandergedrückten Rohren vermieden werden.
• Mit solchen Schwingarmen wären die vorderen und hinteren Führungsachsen für die Laufräder generell bereits auf einfache Weise vorgegeben.
• Weiter hebt die Erfindung darauf ab, dass naturgemäß Verbindungen zwischen Fahrwerkskomponenten und dem Chassis in dieses unterschiedliche Kräfte von den Fahrwerkskomponenten an unterschiedliche Stellen eintreten werden.
• Um diesen unterschiedlichen Belastungsanforderungen für das Chassis aufzunehmen ist eine Kombination von bis zu drei Karbonrohetagen vorgesehen.
• Für Chassisstellen mit überdurchschnittlich großem Kräfteeintritt durch die Fahrwerksfunktionen ist somit eine Verstärkung der Chassisgrundetage partiell für den beanspruchten Bereich auf ein oder zwei weitere Etagen vorgesehen.
• Dazu gehört auch der Teil des frontseitigen Chassisaufbaus, der den vorderen, schweren Antriebsblock trägt.
• Immer öfter zeigen die Konstrukteure der Fahzeugbranche (oft auch der Schwerfahrzeugindustrie) Interesse an dem sog. ”Selbstfahrenden Chassis”.
• Damit gemeint ist eine Fahzeugvariante funktionsbereit mit allen Fahrwerkskomponenten, wobei diese Fahrzeugvariante abweicht vom üblichen Pkw-Prinzip mit der sog. ”selbsttragender” Karosserie.
• Folglich sieht die Erfindung für das Gesamtfahrzeug ein stützendes Chassis vor, wobei die vollständigen Gewichtskräfte von dem vorderen Chassisteil aufgenommen werden.
• Dafür vorgesehen ist eine den Antriebsblock des Fahrzeugs vollständig umgreifendes Chassisfrontteil. Der Antriebsblock wird dabei ringsherum über Verbindungselemente gehalten und von unten abgestützt. Für diesen Zweck ist vorgesehen, die Chassisgrundetage auf der Basis von Stabilitätskalkulationen partiell auf mehrere Zusatzetagen zu verstärken.
• Weiter ist vorgesehen ist für jedes Karbonrohre, ausgewählt für eine Verbindung mit einer Fahrwerkskomponenten, wenigstens ein Hohlprofil und/oder wenigstens extra Ausbildungen an den Karbonrohrenden auszubilden, insbesondere mit Überhängen über die Standardlänge von solchen Karbonrohren, wenn dies funktionell vorteilhaft ist für die jeweilige Anbindung einer Fahrwerkskomponente.
• Für eine Serienherstellung eines Ganzheitschassis mit Karbonrohren mit unterschiedlichen Innenrohrprofilquerschnitten um somit funktionsindividuelle Anpassung an die Fahrzeugkomponenten vorzunehmen, ist eine Herstellungsmaschinen geplant, die den Ausstoß von Karbonrohren mit unterschiedlichen Innenrohrprofilquerschnitten bewerkstelligt. Für den weiteren Systemausbau der Herstellungsmaschine ist ein automatisches Programm vorgesehen für den Einsatz von funktionsindividueller Bestimmung von weiterzuarbeitenden Karbonrohren gemäß Innenrohrquerschnittsprofildefinition.

Claims (1)

1. Hauptanspruch Karbonrohrverbindungen für Pkw-Chassisaufbau, dadurch gekennzeichnet, dass ausgebildet ist, sind: – Pkw-Chassisplattform aus einem Querrohrkarbonrohrbündel auf mehreren Karbonrohretagen aufweisend mehrere nebeneinander und übereinander auf waagerechter Ebene zusammengefügten Karbonrohren quer zur Pkw-Fahrtrichtung, – wobei jedes der einzelnen Karbonrohre außen jeweils ein sechseckigen Querschnitt aufweist bildend sechs Längsoberfächen als Ansatz für die Verbindung von Karbonrohren miteinander zu einem Karbonrohrbündel, – wobei vorgesehen ist, dass jedes dieser Karbonrohre jeweils mit wenigstens einer ihrer sechs Oberflächen anliegt an eine Oberfläche eines benachbarten Karbonrohrs des Pkw-Chassiskarbonrohrbündels, – wobei für die Halterung aller von aneinanderliegenden Karbonrohrflächen auf einer gemeinsamen waagerechten Grundetage und/oder zwischen der Grundetage und angefügten Zusatzetagen Kunststofffaser-Klebewerkstoffe vorgesehen sind zur Herstellung von stabilen Durchleitungen von Kraftübertragungsmomenten, die durch die Fahrwerksfunktionen entstehen, – wobei für jedes der Karbonrohre des Pkw-Chassisrohrplattformbündels Innenprofilquerschnitte vorgesehen sind, die jeweils dem zu erwartenden/vorkalkulierten individuellen Fahrwerkskraftübertragungserfordernis entspricht, – wobei für die jeweilige Kraftübertragungsfunktionserfordernis eines Karbonrohres sein Innenquerschnittsprofil dieser Funktion ausgemessen ausgebidet ist, – wobei vorzugsweise solche Innenquerschnittsprofile für Rillen- oder Schraubeneingriffe ausgebildet sind oder einen runden, viereckigen oder sechseckigen Querschnitt aufweisen, – wobei vorgesehen ist, dass beispielsweise für Längsträger der gegenüberliegenden Radaufhängungen ein gemeinsames Stahlrohr quer zur Fahrtrichtung vorgesehen ist, welches über ein passendes Hohlquerschnittsprofil eines korrespondierenden Karbonrohre aufgenommen wird, – wobei beispielsweise zur Befestigung von diesen und anderen Fahrwerkskomponenten an der Pkw-Chassisrohrplattform die relevanten Karbonrohre an ihren beiden Seiten extra lange Überstände zur Halterung/Befestigung aufweisen, – wobei das Karbonrohrbündel der Pkw-Chassisplattform in Fahrtrichtung eine nach vorn gestreckte Pkw-Chassisplattformfrontverlängerung mit mehreren verstärkenden Karbonetagen zur Halterung des Pkw-Antriebsblocks, – wobei das Pkw-Chassisplattformfrontteil den Pkw-Antriebsblock umschließt mit Halterungen für den Pkw-Antriebsblock zwischen diesem und dem Pkw-Antriebblock, wobei diese Halterunge den Antriebsblock von unten und ringsherum absützen, wobei für einige dieser Querrohrkarbonrohre des Pkw-Chassisplattformfrontteils Schwerlast tragende Vollprofile vorgesehen sind.