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Vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zur Herstellung des Fahrzeugs. Insbesondere betrifft die Erfindung die Ausgestaltung eines Achsträgers sowie die Verbindung des Achsträgers mit der Karosserie.
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Achsträger in Fahrzeugen werden üblicherweise zur Anbindung von Rädern verwendet. Dabei werden die Radträger (auch: Achsschenkel) über Lenker mit dem Achsträger verbunden. Der Achsträger ist üblicherweise mit der Karosserie verschraubt. Sowohl bei der Anbindung des Achsträgers an die Karosserie als auch bei der Verbindung zwischen Radträger und Achsträger können Gummilager eingesetzt werden. Diese dienen zur Reduzierung der Übertragung von Körperschall auf die Karosserie. Nachteilig bei einem Kraftfluss über die Gummilager ist der damit verbundene konstruktive Aufwand (Anbindung z. B. einpressen Gummilagerhülse an CFK-Struktur, Verschraubung usw.). Des Weiteren muss entsprechender Bauraum für die Gummilager vorgehalten werden. Ferner ist es bekannt, bestimmte Bereiche der Karosserie oder der Achsträger aus faserverstärktem Kunststoff zu fertigen. Aufgrund des viskoelastischen Verhaltens insbesondere senkrecht zur Faserrichtung führen Verschraubungen in Verbindung mit faserverstärkten Kunststoffteilen nicht immer zu dauerfesten Verbindungen.
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Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung ein Fahrzeug sowie ein Verfahren zur Herstellung des Fahrzeugs anzugeben, die bei kostengünstiger Herstellung und einfacher Montage ein leichtbauendes Fahrzeug ermöglichen. Des Weiteren soll die Gestaltung des Achsträgers sowie die Verbindung zwischen Achsträger und Karosserie dauerfest und somit betriebssicher gestaltet sein.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Die anhängigen Ansprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung zum Gegenstand.
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Somit wird die Aufgabe gelöst durch ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug umfassend eine Karosserie. Die Karosserie weist zumindest eine Tragstruktur auf. Die Tragstruktur ist beispielsweise ein Längsträger der Karosserie. Des Weiteren umfasst das Fahrzeug zumindest einen Achsträger. Der Achsträger kann als Vorderachsträger oder als Hinterachsträger ausgebildet sein. Am Achsträger ist zumindest ein Radträger über zumindest einen Lenker angebunden. Der Achsträger der Erfindung umfasst ein erstes Trägerelement und ein zweites Trägerelement. Das erste Trägerelement ist über der Tragstruktur der Karosserie angeordnet. Das zweite Trägerelement ist unter der Tragstruktur angeordnet. Dementsprechend verläuft die Tragstruktur, insbesondere der zumindest eine Längsträger, zwischen den beiden Trägerelementen. Die beiden Trägerelemente werden miteinander fest verbunden. Insbesondere sind die beiden Trägerelemente dabei direkt miteinander fest verbunden, sodass die beiden Trägerelemente aneinander anliegen. Darüber hinaus ist zumindest eines der beiden Trägerelemente mit der Tragstruktur verklebt. Durch die Verbindung der beiden Trägerelemente untereinander entsteht ein für sich stabiler Achsträger. Die Anordnung der Tragstruktur im Inneren des Achsträgers ermöglicht zum einen eine ausreichende Fläche für die Verklebung und ermöglicht zum anderen eine formschlüssige Kraftübertragung zwischen dem Achsträger und der Tragstruktur. Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass die beiden Trägerelemente beidseitig der Tragstruktur, insbesondere beidseitig der beiden Längsträger, miteinander verbunden sind, sodass insgesamt eine geschlossene Struktur des Achsträgers entsteht.
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In bevorzugter Ausbildung ist vorgesehen, dass die Tragstruktur einen Karosserieträger und zumindest ein am Karosserieträger befestigtes Zwischenelement umfasst. Zumindest eines der beiden Trägerelemente ist mit dem zumindest einen Zwischenelement verklebt. Vorteilhafterweise wird das Zwischenelement zerstörungsfrei lösbar, vorzugsweise durch Verschrauben, mit dem Karosserieträger verbunden. Dabei ist das Zwischenelement vorzugsweise U-förmig ausgestaltet und umgreift den Karosserieträger. Dadurch ist neben der bevorzugten Verschraubung auch eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Zwischenelement und dem Karosserieträger gegeben.
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Das Zwischenelement ermöglicht eine einfache Demontage des Achsträgers. Im Falle einer Reparatur kann die Verbindung zwischen dem Zwischenelement und dem Karosserieträger gelöst werden, um so Teile des Achsträgers auszutauschen. Dabei muss nicht die Verklebung zwischen dem Trägerelement und dem Zwischenelement gelöst werden. Insbesondere ist vorgesehen, dass beide Trägerelemente mit jeweils zumindest einem Zwischenelement verklebt sind und lediglich über diese Zwischenelement die Verbindung zum Karosserieträger stattfindet. Dadurch ist sichergestellt, dass beide Trägerelemente zerstörungsfrei vom Karosserieträger der Tragstruktur lösbar sind.
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Des Weiteren ermöglicht die Verwendung der Zwischenelemente eine einfache Montage, da in einem ersten Montageschritt die Trägerelemente mit den Zwischenelementen verklebt werden können. Daraufhin kann die lösbare Verbindung zwischen den Zwischenelementen und dem Karosserieträger gesetzt werden.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass zwischen den Trägerelementen und der Tragstruktur ausschließlich Klebeverbindungen verwendet werden. Dadurch wird eine Übertragung von Körperschall auf die Karosserie weitestgehend minimiert. Insbesondere werden für die Verklebung akustisch isolierende Kleber verwendet.
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Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass beide Trägerelemente mit der Tragstruktur verklebt sind. Es erfolgt also sowohl zwischen dem ersten Trägerelement und der Tragstruktur als auch zwischen dem zweiten Trägerelement und der Tragstruktur eine Verklebung.
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Darüber hinaus ist bevorzugt vorgesehen, dass die beiden Trägerelemente untereinander zerstörungsfrei lösbar, vorzugsweise verschraubt sind. Diese zerstörungsfrei lösbare Verbindung direkt zwischen den Trägerelementen erfolgt vorzugsweise beidseitig der Tragstruktur.
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Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass die Karosserie zwei Tragstrukturen umfasst. Insbesondere sind die beiden Tragstrukturen durch zwei parallel verlaufende Längsträger gebildet. Jede Tragstruktur weist bevorzugt einen Karosserieträger (z. B. Längsträger) mit einem Zwischenelement auf. Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass das erste Trägerelement mit beiden Tragstrukturen verklebt ist. Zusätzlich oder alternativ ist auch das zweite Trägerelement mit beiden Tragstrukturen verklebt.
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Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass an dem Achsträger zwei gegenüberliegende Radträger des Fahrzeuges befestigt sind. Der Achsträger erstreckt sich dementsprechend über die gesamte Breite des Fahrzeugs und dient zur Aufnahme der beiden gegenüberliegenden Radträger.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass sämtliche radtragende und radführende Elemente, insbesondere Lenker und Spurstangen, ausschließlich am ersten oder zweiten Trägerelement und nicht an der Karosserie befestigt sind. Dadurch erfolgt eine Einleitung von Körperschall lediglich von den Rädern in den Achsträger und nicht direkt in die Karosserie. Der in den Achsträger eingeleitete Körperschall kann über die verwendeten Verklebungen sehr gut gedämpft werden.
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Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass lediglich am zweiten Trägerelement, also an dem unteren Trägerelement, und nicht am ersten Trägerelement radtragende und radführende Elemente befestigt sind. Dadurch ist eine sehr einfache Montage möglich, da die Radträger noch vor der Verbindung von Achsträger und Karosserie mit dem zweiten Trägerelement verbunden, insbesondere vormontiert werden können. Diese Einheit aus unterem Trägerelement samt der radtragenden oder radführenden Elemente kann an der Tragstruktur und gleichzeitig an dem oberen Trägerelement befestigt werden.
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Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass das erste Trägerelement und/oder das zweite Trägerelement jeweils einstückig gefertigte Bauteile sind. Vorzugsweise sind die Trägerelemente jeweils einstückige faserverstärkte Kunststoffbauteile oder Bleche. Die faserverstärkten Bauteile bestehen aus Fasern und einer die Fasern umgebenden Matrix. Es wird hier insbesondere von einer einstückigen Fertigung gesprochen, wenn die Bauteile eine gemeinsam ausgehärtete Matrix aufweisen.
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Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass das erste Trägerelement und/oder das zweite Trägerelement für eine formschlüssige Aufnahme der Tragstruktur, insbesondere der Karosserieträger, ausgeformt ist. Hierzu weisen das erste Trägerelement und/oder das zweite Trägerelement jeweils zumindest zwei zueinander abgewinkelte Flächen auf. Mit diesen Flächen liegt das jeweilige Trägerelement an der Tragstruktur an, wobei vorzugsweise an diesen zumindest zwei Flächen die Verklebung ausgebildet ist. Dadurch ist zusätzlich zur Verklebung auch noch eine formschlüssige Verbindung, zumindest in bestimmten Richtungen, zwischen Achsträger und Tragstruktur gegeben.
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Das erste Trägerelement bildet bevorzugt eine gradlinige Struktur über die gesamte Breite des Achsträgers, wodurch optimale Voraussetzungen für eine gute Quersteifigkeit gegeben sind. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass über die gesamte Breite des Achsträgers entlang einer zur Fahrzeuglängsrichtung quer verlaufenden Horizontalen durchgehend Material des ersten Trägerelementes vorhanden ist. Dadurch ist für Querbelastung eine biegemomentfreie Gestaltung des ersten Trägerelementes gegeben.
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Die lösbare Verbindung, insbesondere die Verschraubung, zwischen den beiden Trägerelementen dient neben der Verbesserung der Steifigkeit auch zur lagegenauen Positionierung der beiden Trägerelemente zueinander und zu einer Fixierung der beiden Trägerelement bezüglich der Tragstruktur während dem Aushärten der Klebeverbindungen. Dadurch wird die Montage vereinfacht, da der Aushärtevorgang der Klebeverbindung nicht die Taktzeit beeinflusst.
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Durch den Entfall der Gummilager und etwaiger Verschraubungen zwischen dem Achsträger und der Karosserie ist eine Gewichtsreduzierung des Fahrzeugs möglich. Gleichzeitig erhöht die geschlossene Struktur des Achsträgers die Steifigkeit und verbessert somit die Fahrdynamik des gesamten Fahrzeuges. Aufgrund der verwendeten Klebeverbindungen zwischen Achsträger und Karosserie reduziert sich der vom Achsträger auf die Karosserie übertragene Körperschall.
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Die Erfindung umfasst des Weiteren ein Verfahren zum Herstellen eines Fahrzeuges. Das Verfahren umfasst zumindest die folgenden Schritte: (i) Bereitstellen einer Karosserie mit zumindest einer Tragstruktur, und eines Achsträgers mit einem ersten Trägerelement und einem zweiten Trägerelement. (ii) Anordnen des ersten Trägerelements über der Tragstruktur. (iii) Befestigen zumindest eines radtragenden oder radführenden Elementes am zweiten Trägerelement, und (iv) Anordnen des zweiten Trägerelementes unter der Tragstruktur. Noch vor dem Anordnen des zweiten Trägerelementes wird das erste Trägerelement über der Tragstruktur angeordnet und insbesondere auch mit der Tragstruktur verklebt. Erst daraufhin erst erfolgt das Anordnen des zweiten Trägerelementes mit den bereits am zweiten Trägerelement montierten radtragenden oder radführenden Elementen. Im Rahmen des Verfahrens erfolgt ein Verkleben des ersten und/oder zweiten Trägerelementes mit der Tragstruktur sowie eine Verbindung, vorzugsweise Verschraubung, der beiden Trägerelemente miteinander.
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Bei dem Verfahren ist bevorzugt vorgesehen, dass das erste Trägerelement mit der Tragstruktur verklebt wird, bevor das zweite Trägerelement von unten angeordnet wird. Darüber hinaus sind im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechend die im Rahmen des Fahrzeugs beschriebenen vorteilhaften Ausgestaltungen und Unteransprüche vorteilhaft vorgesehen.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen:
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1 eine schematisch vereinfachte Schnittansicht des erfindungsgemäßen Fahrzeugs hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, und
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2 eine schematisch vereinfachte Schnittansicht des erfindungsgemäßen Fahrzeuges hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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Gleiche beziehungsweise funktional gleiche Bauteile sind in beiden Ausführungsbeispielen mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt schematisch vereinfacht erfindungsrelevante Teile eines Fahrzeugs 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Das Fahrzeug 1 umfasst zwei Tragstrukturen 2. Die beiden Tragstrukturen 2 sind Teil der Karosserie des Fahrzeugs. Im ersten Ausführungsbeispiel bestehen die beiden Tragstrukturen jeweils aus einem Karosserieträger 3, insbesondere einem Längsträger.
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Des Weiteren um fasst das Fahrzeug 1 einen Achsträger 4, der entweder ein Vorderachsträger oder ein Hinterachsträger ist. Der Achsträger 4 umfasst ein erstes Trägerelement 5 und ein zweites Trägerelement 6. Die beiden Trägerelemente 5, 6 sind vorzugsweise flächige Bauteile aus faserverstärktem Kunststoff. Das erste Trägerelement 5 ist über den Tragstrukturen 2 angeordnet. Das zweite Trägerelement 6 ist unter den Tragstrukturen 2 angeordnet.
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An dem zweiten Trägerelement 6 ist beidseitig je ein Radträger 7 befestigt. Die Verbindung zwischen Radträger 7 und dem zweiten Trägerelement 6 erfolgt über Lenker 8. Diese Lenker 8 werden allgemein als radtragende oder radführende Elemente bezeichnet.
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Das erste Trägerelement 5 verläuft gradlinig über der Tragstruktur 2 über die gesamte Breite des Achsträgers 4. Dadurch ist eine sehr steife Struktur für eine Krafteinleitung in Querrichtung gegeben. Das zweite Trägerelement 6 weist zwei U-förmige Anteile 12 auf. Diese beiden U-förmigen Anteile 12 umgeben teilweise die Karosserieträger 3, und bilden somit eine teilweise formschlüssige Verbindung zwischen dem Achsträger und der Tragstruktur 2.
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Zwischen dem ersten Trägerelement 5 und den beiden Tragstrukturen 2 ist jeweils zumindest eine erste Verbindung 9 ausgebildet. Die erste Verbindung 9 ist als Klebeverbindung ausgeführt. Zwischen dem zweiten Trägerelement 6, insbesondere den U-förmigen Anteilen 12, und den beiden Tragstrukturen 2 ist eine zweite Verbindung 10, ebenfalls als Klebeverbindung, vorgesehen. Die Dicken der Klebeverbindungen sind in den Figuren nicht maßstabsgetreu und wurden zur Verdeutlichung dieser erfindungswesentlichen Bestandteile dicker gezeichnet.
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Des Weiteren ist eine dritte Verbindung 11 zwischen den beiden Trägerelementen 5, 6 vorgesehen. Die dritte Verbindung 11 ist insbesondere beidseitig der Tragstrukturen 2 angeordnet. Die dritte Verbindung 11 ist eine zerstörungsfrei lösbare Verbindung, beispielsweise eine Verschraubung.
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2 zeigt schematisch vereinfacht wesentliche Bestandteile des Fahrzeugs 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
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Im zweiten Ausführungsbeispiel bilden die ersten und zweiten Verbindungen 9, 10 keine direkte Verklebung zwischen den Trägerelementen 5, 6 und den Karossieträgern 3. Vielmehr umfasst hier die Tragstruktur 2 Zwischenelemente 13. Diese Zwischenelemente 13 sind über vierte Verbindungen 14 mit den Karosserieträgern 3 verschraubt. Die entsprechenden verklebten Verbindungen 9, 10 sind zwischen den Trägerelementen 5, 6 und den Zwischenelementen 13 ausgeführt.
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Die Verwendung dieser Zwischenelemente 13 ermöglicht zum einen eine einfache Montage und zum anderen eine einfache Reparatur des Fahrzeugs 1, da hier ohne Lösen der geklebten Verbindungen 9, 10 die Trägerelemente 5, 6 demontiert werden können.
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In beiden Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass lediglich eine der beiden Verbindungen 9, 10 als Klebeverbindung ausgeführt ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Tragstrukturen
- 3
- Karosserieträger
- 4
- Achsträger
- 5
- Erstes Trägerelement
- 6
- Zweites Trägerelement
- 7
- Radträger
- 8
- Radtragende oder radführende Elemente (Lenker)
- 9
- Erste Verbindung
- 10
- Zweite Verbindung
- 11
- Dritte Verbindung
- 12
- U-förmige Anteile
- 13
- Zwischenelement
- 14
- Vierte Verbindung
