-
Die Erfindung betrifft eine Modulbauweise zum Herstellen von unterschiedlichen Bauvarianten eines Fahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens.
-
Die
EP 0 618 106 B1 offenbart ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen, mit einem Frontmodul, das die Vorderachse mit Lenkung und die Fahrgastkabine mit einer Sitzreihe umfasst und Aufnahmen zum lösbaren Ankoppeln eines auswechselbaren, aus Antriebsmotor, Getriebe und Hinterachse bestehenden Antriebsmoduls besitzt. Dabei ist ein auswechselbares Heckmodul mit Kupplungselementen vorgesehen, die mit den Aufnahmen am Frontmodul korrespondieren und im Sinne einer lösbaren Verbindung zusammenwirken und mit Aufnahmen zum lösbaren Ankoppeln des Antriebsmodus.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Modulbauweise zu schaffen, mittels welchem unterschiedliche Bauvarianten eines Fahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens, auf besonders einfache Weise hergestellt werden können.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Modulbauweise mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
-
Die erfindungsgemäße Modulbauweise zum Herstellen von unterschiedlichen Bauvarianten eines Fahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens, umfasst eine Mehrzahl von voneinander unterschiedlichen ersten Bauvarianten eines ersten Moduls sowie eine Mehrzahl von voneinander unterschiedlichen zweiten Bauvarianten eines zweiten Moduls. Dabei weisen die ersten Bauvarianten jeweilige erste Schnittstellen und die zweiten Bauvarianten jeweilige, mit den jeweiligen ersten Schnittstellen verbindbare, zweite Schnittstellen auf. Die jeweiligen Schnittstellen sind dabei in einem solchen geometrischen Bereich angeordnet, dass die jeweilige erste Bauvariante mit der jeweiligen zweiten Bauvariante über die jeweiligen Schnittstellen mittels derselben Fertigungseinrichtung verbindbar ist. Mit anderen Worten kann jede erste Bauvariante wahlweise mit jeder zweiten Bauvariante mittels derselben Fertigungseinrichtung verbunden werden, indem die jeweilige erste Schnittstelle der jeweiligen ersten Bauvariante mit der jeweiligen zweiten Schnittstelle der jeweiligen zweiten Bauvariante verbunden wird. Unter der Anordnung der Schnittstellen in dem genannten geometrischen Bereich ist zu verstehen, dass die Schnittstellen geometrisch gleich oder zumindest ähnlich und dabei innerhalb eines vorgegebenen Bereichs angeordnet sind, dass die jeweilige erste Bauvariante und die jeweilige zweite Bauvariante beispielsweise in ein und derselben standardisierten Fertigungseinrichtung, welche beispielsweise eine Fertigungszelle bildet, angeordnet und miteinander verbunden werden können, wobei durch das Verbinden der jeweiligen ersten Bauvariante mit der jeweiligen zweiten Bauvariante unterschiedliche Bauvarianten beziehungsweise Derivate des Fahrzeugs darstellbar sind.
-
Da somit ein und dieselbe Fertigungseinrichtung beziehungsweise Fertigungszelle zum Verbinden der jeweiligen ersten Schnittstelle mit der jeweiligen zweiten Schnittstelle und somit zum Verbinden der jeweiligen ersten Bauvariante mit der jeweiligen zweiten Bauvariante genutzt werden kann, können die unterschiedlichen Bauvarianten beziehungsweise Derivate des Fahrzeugs auf besonders einfache und kostengünstige Weise dargestellt werden. Die Module sind beispielsweise Module eines Aufbaus, insbesondere einer Karosserie, des Fahrzeugs, wobei die Karosserie auch als Rohbau oder Rohbaukarosserie bezeichnet wird. Die erfindungsgemäße Modulbauweise ist somit ein Konzept mit den einheitlichen beziehungsweise ähnlichen Schnittstellen für beispielsweise Rohbaukarosserien zur Realisierung eines plattform- beziehungsweise architekturübergreifenden, antriebsneutralen, das heißt antriebsvarianten Fahrzeugs zur effizienten Produktion der Rohbaukarosserien beziehungsweise unterschiedlicher Derivate der Rohbaukarosserie in standardisierten Fertigungsmodulen, welche durch die genannten Module gebildet sind. Die erfindungsgemäße Modulbauweise ermöglicht somit eine architektur- und/oder plattformübergreifende Fertigung von mehreren Derivaten in ein und derselben standardisierten Fertigungszelle beziehungsweise Fertigungslinie. Hierdurch kann eine Kosteneinsparung sowohl beim Engineering, insbesondere über mehrere Derivate betrachtet, also in der Produktion realisiert werden. Insbesondere ist eine Wiederverwendung von Modulen (Produkt und Produktion) für nachfolgende Generationen von Baureihen ebenso möglich wie die Vereinfachung der Rohbaufertigung sowie insbesondere die Verbesserung des Unfallverhaltens, insbesondere für eine Frontalkollision mit geringer Breitenüberdeckung, welche auch als Small-Overlap-Crash bezeichnet wird.
-
Die Verbesserung des Unfallverhaltens kann insbesondere dadurch realisiert werden, dass die Schnittstellen, insbesondere in ihrem miteinander verbundenen Zustand, eine Unfallfunktion, das heißt eine Crashperformance erfüllen beziehungsweise aufweisen. Mit anderen Worten haben die Schnittstellen vorzugsweise nicht nur eine geometrische Funktion zum Verbinden der Bauvarianten, sondern die Schnittstellen sind vorzugsweise auch unfallrelevant und tragen dazu bei, das Unfallverhalten, das heißt die Crashperformance zu verbessern.
-
Hierzu ist beispielsweise durch die Schnittstellen, insbesondere in deren verbundenen Zustand, wenigstens ein Energieabsoprtionselement gebildet, mittels welchem bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung Unfallenergie absorbierbar ist. Die Schnittstellen erzeugen beispielsweise eine Versetzung und/oder eine weitere geometrische Verkopplung, mittels welcher Unfallenergie unter Verformen der Schnittstellen absorbiert werde kann. Eine solche Energieabsorption erfolgt beispieslweise mittels einer durch die Schnittstellen gebildeten Hinterschneidung und/oder Verzahnung. Dadurch kann ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten des Kraftwagens realisiert werden.
-
Die durch die Module und die Schnittstellen realisierbare Modularisierung ermöglicht die Darstellung einer Funktionsintegration, in deren Rahmen die Schnittstellen, insbesondere in ihrem miteinander verbundenen Zustand, eine Funktionsverbesserung bewirken. Mit anderen Worten bilden die Schnittstellen, insbesondere in ihrem miteinander verbundenen Zustand, wenigstens ein Funktionselement. Bei diesem Funktionselement handelt es sich beispielsweise um ein zuvor beschriebenes Energieabsorptionselement, dem eine Unfallfunktion zukommt, um ein vorteilhaftes Unfallverhalten zu schaffen.
-
Alternativ oder zusätzliche bilden die miteinander verbundenen Schnittstellen beispielsweise eine Querschnittserhöhung, insbesondere im Vergleich zu sich an die miteinander verbundenen Schnittstellen anschließenden Bereichen, sodass eine hohe Steifigkeit darstellbar ist. Mit anderen Worten bilden die Schnittstellen beispielsweise neue beziehungsweise zusätzliche Querschnitte aus, welche der Steifigkeit und/oder dem Unfallverhalten zugute kommen. Ferner ist es denkbar, dass die Schnittstellen fügetechnische Verbesserungen bewirken, sodass die Module beziehungsweise die Bauvarianten einfach miteinander verbunden werden können. Insbesondere können durch die Schnittstellen vorteilhafte Flanschlagen dargestellt werden. Außerdem kann den Schnittstellen beziehungsweise dem Funktionsbauteil eine funktionsverbessernde Aufgabe zukommen, insbesondere hinsichtlich der Struktur des Rohbaus, sodass beispielsweise ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten realisierbar ist. Des Weiteren kann ein vorteilhaftes Geräuschverhalten realisiert werden, was auch als NVH-Verhalten bezeichnet wird (NVH – Noise Vibration Harshness).
-
Die erfindungsgemäße Modulbauweise ermöglicht ferner die Generierung von Submodulen zur Konvergenz von funktionalen beziehungsweise produktionsrelevanten Schnittstellen in kleine Bereiche, die in standardisierten Fertigungszellen architektur- oder plattformunabhängig gefertigt werden können. Mit anderen Worten ermöglicht es die erfindungsgemäße Modulbauweise, die jeweiligen Module unabhängig von der Plattform und/oder unabhängig von einem zu verwendenden Antriebsstrang des Fahrzeugs zu kombinieren und über die Schnittstellen zu verbinden, um so auf besonders einfache Weise unterschiedliche Derivate, insbesondere der Karosserie, zu realisieren. Ferner ist es möglich, die Module als architektur-, plattform- und antriebsneutrale Produktmodule zu generieren, wobei diese Module über die Schnittstellen in ein und derselben Fertigungszelle beziehungsweise mit ein und derselben Fertigungseinrichtung verbunden werden können, sodass unterschiedliche Derivate des Fahrzeugs auf einfache und kostengünstige Weise hergestellt werden können.
-
Unter der Anordnung der Schnittstellen in dem genannten geometrischen Bereich ist ferner zu verstehen, dass die Schnittstellen – wenn die jeweilige erste Bauvariante und die jeweilige zweite Bauvariante in der Fertigungseinrichtung angeordnet sind – derart relativ zueinander positioniert sind, dass die Schnittstellen mittels der Fertigungseinrichtung verbunden werden können, um dadurch die erste Bauvariante mit der zweiten Bauvariante zu verbinden. Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Schnittstellen in gegenseitiger Überdeckung angeordnet sind. Beispielsweise umfassen die jeweiligen Schnittstellen jeweils wenigstens einen Fügeflansch, wobei sich die jeweiligen Fügeflansche – wenn die jeweilige erste Bauvariante und die jeweilige zweite Bauvariante an der Fertigungseinrichtung angeordnet sind – gegenseitig überdecken beziehungsweise überlappen, sodass die Fügeflansche miteinander verbunden, beispielsweise miteinander verschweißt und/oder verschraubt, werden können. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass die Schnittstellen – wenn die jeweilige erste Bauvarianten und die jeweilige zweite Bauvariante in der Fertigungseinrichtung angeordnet sind – zumindest teilweise ineinander geschoben werden können, um dann die Schnittstellen und somit die Bauvarianten zu verbinden.
-
Hierzu umfassen die Schnittstellen beispielsweise jeweilige Schiebeflansche, welche beispielsweise in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) ineinander geschoben beziehungsweise in gegenseitige Überdeckung geschoben werden können. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
-
1 eine schematische Seitenansicht auf ein als Personenkraftwagen ausgebildetes Fahrzeugs, mit einer Mehrzahl von Modulen, von denen zumindest ein Modul Submodule umfasst, die jeweilige Schnittstellen bilden, über welche unterschiedliche Bauvarianten der jeweiligen Module wahlweise in ein und derselben Fertigungseinrichtung miteinander verbunden werden können;
-
2 eine schematische Perspektivansicht auf Module einer Modulbauweise gemäß einer ersten Ausführungsform zum Herstellen von unterschiedlichen Bauvarianten des Personenkraftwagens;
-
3 schematische Seitenansichten auf den Personenkraftwagen und die Modulbauweise gemäß der ersten Ausführungsform;
-
4 schematische Seitenansichten auf den Personenkraftwagen und die Modulbauweise gemäß einer zweiten Ausführungsform;
-
5 eine schematische Perspektivansicht auf Modulen der Modulbauweise;
-
6 eine schematische Querschnittsansicht durch die Module gemäß 7;
-
7 eine schematische und geschnittene Draufsicht auf eine A-Säule des Personenkraftwagens; und
-
8 eine schematische Querschnittsansicht durch die Module gemäß 5.
-
In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
-
1 zeigt in einer schematischen Seitenansicht ein Fahrzeug in Form eines im Ganzen mit 10 bezeichneten Personenkraftwagens, welcher eine im Ganzen mit 12 bezeichnete Karosserie umfasst. Die Karosserie 12 wird auch als Aufbau, Rohbau oder Rohkarosserie bezeichnet. 1 zeigt dabei eine erste Bauvariante beziehungsweise ein erstes Derivat der Karosserie 12 und somit des Personenkraftwagens 10 insgesamt. Die vorigen und folgenden Ausführungen zu dieser ersten Bauvariante der Karosserie 12 sind ohne Weiteres auch auf andere Bauvarianten beziehungsweise Derivate der Karosserie 12 und somit des Personenkraftwagens 10 übertragbar. Am Beispiel der ersten Bauvariante ist erkennbar, dass die Karosserie 12 eine Mehrzahl von in Fahrzeuglängsrichtung hintereinander angeordneten Modulen 1, 3 und 5 umfasst. Ferner sind Submodule 2 und 4 vorgesehen, wobei das Submodul 2 beispielsweise ein Submodul des Moduls 1 und das Submodul 4 ein Submodul des Moduls 5 ist. Um die unterschiedlichen Bauvarianten der Karosserie 12 und somit des Personenkraftwagens 10 insgesamt auf besonders einfache und kostengünstige Weise herzustellen, sind beispielsweise eine Mehrzahl von voneinander unterschiedlichen ersten Bauvarianten des Moduls 1 und/oder eine Mehrzahl von voneinander unterschiedlichen zweiten Bauvarianten des Moduls 3 und/oder eine Mehrzahl von voneinander unterschiedlichen dritten Bauvarianten des Moduls 5 vorgesehen. Die ersten Bauvarianten weisen jeweilige erste Schnittstellen, die zweiten Bauvarianten jeweilige zweite Schnittstellen und die dritten Bauvarianten jeweilige dritte Schnittstellen auf, wobei die ersten Schnittstellen mit den zweiten Schnittstellen und die dritten Schnittstellen mit den zweiten Schnittstellen verbindbar sind, sodass die jeweilige erste Bauvariante mit der jeweiligen zweiten Bauvariante und die jeweilige dritte Bauvariante mit der jeweiligen zweiten Bauvariante in ein und derselben Fertigungseinrichtung verbindbar sind.
-
Dies bedeutet, dass vorliegend das Modul 3 über eine der zweiten Schnittstellen und die erste Schnittstelle mit dem Modul 1 und über eine weitere der zweiten Schnittstellen und die dritte Schnittstelle mit dem Modul 5 verbunden ist, indem die zweiten Schnittstellen mit der ersten Schnittstelle beziehungsweise der dritten Schnittstelle verbunden sind. Die erste Schnittstelle des Moduls 1 ist dabei beispielsweise durch das Submodul 2 gebildet, wobei beispielsweise die dritte Schnittstelle durch das Submodul 4 gebildet ist. Alternativ ist es denkbar, dass die Submodule 2 und 4 keine Submodule, sondern eigenständige Module sind. Die Submodule 2 und 4 sind somit Modulelemente zur Realisierung einer Adaptabilität, sodass das Modul 3 besonders einfach an das Modul 1 und das Modul 5 angebunden werden kann.
-
Aus 1 ist erkennbar, dass durch das Modul 1 ein Vorderwagen des Personenkraftwagens 10 gebildet ist, wobei der Vorderwagen auch als Vorbau 14 bezeichnet wird. Durch das Modul 5 ist ein sogenannter Heckwagen 16 des Personenkraftwagens 10 gebildet. Das Modul 1 wird somit zur Derivatbildung des Vorbaus 14 genutzt, wobei das Modul 5 zur Derivatbildung des Heckwagens 16 genutzt wird. Das Modul 3 hingegen wird zur Antriebsvarianten- und Fahrzeuglängenvariantenbildung genutzt, sodass auf besonders einfache Weise unterschiedliche Antriebsvarianten und/oder unterschiedliche Längen des Personenkraftwagens 10 dargestellt werden können. Insbesondere ist durch das Modul 3 ein Boden in Form eines Hauptbodens 18 der Karosserie 12 gebildet. In 1 veranschaulichen dabei gestrichelte Linien jeweilige Trennebenen, über welche die Submodule 2 und 4 an das Modul 3 beziehungsweise an weitere Submodule der Module 1 und 5 angebunden werden können. Dabei sind die jeweiligen Schnittstellen in einem solchen geometrischen Bereich angeordnet, dass die unterschiedlichen Bauvarianten mittels ein und derselben Fertigungseinrichtung und somit in ein und derselben Fertigungszelle wahlweise miteinander verbunden werden können. Unter dieser Anordnung der Schnittstellen ist zu verstehen, dass die Schnittstellen als geometrisch einheitliche oder geometrisch ähnliche Schnittstellen ausgebildet sind, sodass die jeweiligen Schnittstellen beispielsweise dann, wenn die jeweiligen Bauvarianten in der Fertigungseinrichtung beziehungsweise in der Fertigungszelle angeordnet sind, relativ zueinander ausgerichtet derart sind, dass die Schnittstellen miteinander verbunden werden können. Dabei sind die Schnittstellen beispielsweise derart angeordnet, dass sie in gegenseitiger Überlappung beziehungsweise Überdeckung angeordnet sind, sodass die Schnittstellen beispielsweise miteinander verschraubt und/oder miteinander verschweißt und/oder ineinander geschoben werden können. Somit ist eine Modulbauweise geschaffen, durch deren Einsatz es möglich ist, jede zweite Bauvariante mit jeder ersten Bauvariante und mit jeder dritten Bauvariante über die jeweiligen Schnittstellen zu verbinden, sodass ein plattform- beziehungsweise architekturübergreifendes, antriebsneutrales, das heißt antriebsvariantes Fahrzeug zur effizienten Produktion der Bauvarianten der Rohbaukarosserie geschaffen werden kann.
-
Durch den Einsatz der Submodule 2 und 4 ist eine Submodularisierung des Moduls 1 und/oder des Moduls 3 und/oder des Moduls 5 vorgesehen. Diese Submodularisierung ist in 2 am Beispiel einer ersten Ausführungsform der Modulbauweise veranschaulicht. In 1 ist das erste Modul im Ganzen mit 1 bezeichnet. Dabei umfasst das erste Modul 1 das Submodul 2 und ein Submodul 20. Durch das Submodul 2 ist eine Trennwand in Form einer Stirnwand 22 gebildet, durch welche die in 1 mit 25 bezeichnete Fahrgastzelle des Personenkraftwagens 10 in Fahrzeuglängsrichtung von einem sich in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne hin anschließenden Motorraum der Karosserie 12 getrennt ist. Das Submodul 20 umfasst wenigstens zwei in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandete Längsträger 24, welche über jeweilige Schnittstellen 26 an die Stirnwand 22 anbindbar sind. Somit kann das Submodul 20 über die Schnittstellen 26 mit dem Submodul 2 verbunden werden. Ferner ist eine in 2 mit 28 bezeichnete zweite Schnittstelle erkennbar, wobei das Submodul 2 und somit das Modul 1 insgesamt über die zweite Schnittstelle 28 an das Modul 3 angebunden werden können. Ferner ist in 2 die erste Schnittstelle 29 des Moduls 1 angedeutet, wobei die erste Schnittstelle 29 mit der zweiten Schnittstelle 28 verbindbar ist, um dadurch das Submodul 2 und somit das Modul 1 insgesamt mit dem Modul 3 und somit dem Hauptboden 18 zu verbinden. Das Modul 1 ist somit ein Großmodul, welches als Vorbau-Großmodul ausgebildet ist und vorliegend die Submodule 2 und 20 umfasst. Dabei ist in 2 eine sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckende Länge des Moduls 1 mit x1 und eine sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckende Breite des Moduls 1 mit y1 bezeichnet. Eine in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Länge des Moduls 3 ist in 2 mit x2 bezeichnet, wobei eine in Fahrzeugquerrichtung verlaufende Breite des Moduls 3 in 2 mit y2 bezeichnet ist. In 2 ist mit 30 die dritte Schnittstelle bezeichnet, welche mit der anderen zweiten Schnittstelle verbunden werden kann, um dadurch das Modul 5 an das Modul 3 anzubinden beziehungsweise mit dem Modul 3 zu verbinden. Aus 2 ist ferner erkennbar, dass auch das Modul 5 ein Großmodul in Form eines Hinterwagen-Großmoduls ist, welches das Submodul 4 und ein weiteres Submodul 32 umfasst. Durch das Submodul 4 ist eine hintere Trennwand 34 gebildet, mittels welcher die Fahrgastzelle in Fahrzeuglängsrichtung von einem sich in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten an die Fahrgastzelle 25 anschließenden Bereich der Karosserie 12 abtrennbar beziehungsweise abgetrennt ist. Bei diesem Bereich handelt es sich beispielsweise um einen heckseitigen Stauraum zur Unterbringung von Transportgut.
-
Das Submodul 32 umfasst wenigstens zwei in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandete Längsträger 38, welche vorliegend über wenigstens einen Querträger 40 des Submoduls 32 miteinander verbunden sind. Dabei sind in 2 Schnittstellen 36 erkennbar, über welche die Längsträger 38 und somit das Submodul 32 insgesamt an das Submodul 4 anbindbar sind. Die Schnittstelle 30 ist beispielsweise durch das Submodul 4 gebildet, sodass das Submodul 4 und über dieses das Modul 5 insgesamt mittels der Schnittstelle 30 an die korrespondierende zweite Schnittstelle des Moduls 3 anbindbar sind. Durch die in 2 veranschaulichte erste Ausführungsform der Modulbauweise ist eine sogenannte Z1-Konzeptlösung geschaffen, mittels welcher auf besonders einfache Weise unterschiedliche Längen des Personenkraftwagens 10 darstellbar sind.
-
3 veranschaulicht die erste Ausführungsform der Modulbauweise. In 3 ist das Modul 1 erkennbar, welches die Submodule 20 und 2 umfasst. Ferner sind in 3 zwei voneinander unterschiedliche Bauvarianten des Moduls 5 erkennbar, wobei eine dieser Bauvarianten des Moduls 5 mit 42 und die andere Bauvariante des Moduls 5 mit 44 bezeichnet ist. Dabei weisen die Bauvarianten 42 und 44 in fertig hergestelltem Zustand des Personenkraftwagens 10 unterschiedliche Höhen auf. Auch sind unterschiedliche Bauvarianten des Moduls 1, insbesondere des Moduls 2, erkennbar, wobei eine der Bauvarianten des Moduls 1, insbesondere des Moduls 2, mit 50 und die andere Bauvariante des Moduls 1, insbesondere des Moduls 2, mit 52 bezeichnet ist. Auch die Bauvarianten 50 und 52 weisen in fertig hergestelltem Zustand des Personenkraftwagens 10 unterschiedliche, in Fahrzeughochrichtung verlaufende Höhen auf.
-
In 3 sind mit 46 und 48 unterschiedliche Höhen des Hauptbodens 18 beziehungsweise des Moduls 3 bezeichnet. Die Höhe 46 kann beispielsweise durch den Einsatz der Bauvarianten 44 und 50 realisiert werden, indem das Modul 3 beziehungsweise der Hauptboden 18 an die Bauvariante 50 und an die Bauvariante 44 angebunden wird. Die Höhe 48 des Hauptbodens 18 kann beispielsweise durch den Einsatz der Bauvarianten 42 und 52 realisiert werden, indem der Hauptboden 18 an die Bauvarianten 42 und 52 über die jeweiligen Schnittstellen angebunden wird.
-
Wie beschrieben, sind die unterschiedlichen Bauvarianten der Module 1, 3 und 5 beziehungsweise Submodule 2 und 4 über jeweilige Schnittstellen miteinander verbindbar, wobei die Schnittstellen in einem solchen geometrischen Bereich angeordnet sind, dass die jeweiligen Bauvarianten mittels derselben Fertigungseinrichtung verbunden werden können. Darunter ist beispielsweise zu verstehen, dass die Schnittstellen, wenn die jeweiligen Bauvarianten in der Fertigungseinrichtung angeordnet sind, in gegenseitiger Überdeckung beziehungsweise Überlappung angeordnet sind, sodass die Schnittstellen sich gegenseitige überlappende Wandungsbereiche aufweist. Über diese sich gegenseitig überlappenden Wandungsbereiche können dann die unterschiedlichen Bauvarianten auf einfache Weise miteinander verbunden werden.
-
Dabei veranschaulichen in 3 gestrichelte Linien 54 Submodul-Trennebenen, an denen die Submodule 20 und 2 beziehungsweise 4 und 32 voneinander getrennt beziehungsweise miteinander gefügt sind. Ferner veranschaulichen durchgezogene Linien 56 Modul-Trennebenen, an denen das Modul 3 von dem Modul 1 beziehungsweise dem Modul 5 getrennt beziehungsweise mit diesem gefügt ist. Schließlich zeigt 3 Batterie-Module 58, welche beispielsweise genutzt werden, um einen elektrischen oder elektrifizierten Antriebsstrang des Personenkraftwagens 10 zu realisieren. Insbesondere ist es denkbar, durch die unterschiedlichen Bauvarianten auf einfache Weise einen Sandwich-Boden zu bilden, in welchem die Batterie-Module 58 untergebracht werden können. Bei der ersten Ausführungsform der Modulbauweise ist es vorgesehen, dass das Submodul 2 Bestandteil des Moduls 1 und das Submodul 4 Bestandteil des Moduls 5 ist.
-
Im Gegensatz dazu zeigt 4 eine zweite Ausführungsform der Modulbauweise. Bei dieser zweiten Ausführungsform sind das Submodul 2 und das Submodul 4 Submodule des Moduls 3 und somit Hauptbodensubmodule zur Realisierung der zuvor beschriebenen Adaptabilität.
-
In 4 bezeichnen 60 und 62 unterschiedliche Bauvarianten des Submoduls 4, welche sich in ihrer jeweiligen Höhe voneinander unterscheiden. Ferner bezeichnen 50 und 52 die bereits beschriebenen unterschiedlichen Bauvarianten des Submoduls 2, welches nun jedoch Bestandteil des Moduls 3 ist. Ferner bezeichnen 64 und 66 unterschiedliche Bauvarianten des Hauptbodens 18, wobei die Bauvarianten 64 und 66 auf unterschiedlichen Höhen angeordnet sind. Dabei ist die Bauvariante 64 an die Bauvarianten 62 und 50 angebunden, wobei die Bauvariante 66 an die Bauvarianten 60 und 52 angebunden ist. Besonders gut aus 4 sind auch die unterschiedlichen Lagen der Modul-Trennebenen und Submodul-Trennebenen erkennbar, wobei sich die Lagen beziehungsweise Positionen der Modul-Trennebenen und Submodul-Trennebenen bei der zweiten Ausführungsform deswegen von der ersten Ausführungsform unterscheiden, da bei der zweiten Ausführungsform die Submodule 2 und 4 Bestandteile des Moduls 3 sind. Dabei kann vorgesehen sein, dass das Modul 3 ein weiteres Submodul 68 umfasst, wobei das Submodul 68 beispielsweise den Hauptboden 18 bildet. Dabei bildet das Submodul 2 die Stirnwand 22, wobei das Submodul 4 die Trennwand 34 bildet.
-
Die Höhe 46 und somit die Bauvarianten 50 und 44 beziehungsweise die Bauvarianten 62, 64 und 50 kommen beispielsweise bei einem elektrifizierten oder elektrischen Antriebsstrang zum Einsatz, welche die Batterie-Module 58 umfasst. Dabei umfasst der Antriebsstrang wenigstens einen Elektromotor zum Antreiben des Personenkraftwagens. 10. Die Höhe 48 und die Bauvarianten 42 und 52 beziehungsweise die Bauvarianten 60, 62 und 52 kommen beispielsweise bei einem konventionellen Antriebsstrang zum Einsatz, welcher eine Verbrennungskraftmaschine zum Antreiben des Personenkraftwagens 10 umfasst. Bei einem solchen konventionellen Antriebsstrang sind die Batterie-Module 58 nicht vorgesehen und nicht erforderlich.
-
Durch die Schnittstellen sind beispielsweise jeweilige Schiebeflansche, insbesondere x-Schiebeflansche, gebildet, welche beispielsweise in Fahrzeugquerrichtung ineinander geschoben und dadurch in gegenseitiger Überdeckung gebracht werden können, woraufhin die Schiebeflansche miteinander verbunden werden können.
-
5 zeigt eine dritte Ausführungsform der Modulbauweise, welches bei der dritten Ausführungsform als sogenannte Z2-Konzeptlösung ausgestaltet ist. Mittels der Z2-Konzeptlösung können auf besonders einfache Weise unterschiedliche, in Fahrzeugquerrichtung verlaufende Breiten des Personenkraftwagens 10 realisiert werden. Bei der dritten Ausführungsform umfasst die Modulbauweise beispielsweise ein Modul 70, durch welches zumindest der Hauptboden 18 gebildet ist. Vorliegend umfasst das Modul 70 beispielsweise auch die Längsträger 38, den Querträger 40, die Stirnwand 22 und die Längsträger 24. Ferner umfasst die Modulbauweise ein Modul 72, welches als erstes Seitenwand-Großmodul ausgebildet ist. Ferner umfasst die Modulbauweise ein zweites Modul 74, welches als zweites Seitenwand-Großmodul ausgebildet ist. Durch das jeweilige Seitenwand-Großmodul ist eine Seitenwand, insbesondere ein Seitenwandteil, für die Karosserie 12 gebildet.
-
Ferner sind in 5 jeweilige Schnittstellen 76 und 78 angedeutet, über welche das Modul 70 mit dem Modul 72 und das Modul 72 mit dem Modul 78 verbunden werden kann. Das Modul 72 wird auch als Seitenwand innen bezeichnet, wobei das Modul 74 auch als Seitenwand außen bezeichnet wird. Dies ist der Fall, da im fertig hergestellten Zustand des Personenkraftwagens 10 das Modul 74 in Fahrzeugquerrichtung außenseitig des Moduls 72 angeordnet ist. Durch die Schnittstellen 76 und 78 sind beispielsweise jeweilige Schiebeflansche, insbesondere x- und z-Schiebeflansche, gebildet, welche in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) und/oder in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) ineinander schiebbar sind, wodurch die Schiebeflansche in gegenseitige Überdeckung bewegbar sind. Dann können die Schiebeflansche beispielsweise miteinander verbunden werden, sodass die Module 70, 72 und 74 miteinander verbunden werden können. Insbesondere kann die Modulbauweise mehrere Bauvarianten des Moduls 70 und/oder mehrere Bauvarianten des Moduls 72 und/oder mehrere Bauvarianten des Moduls 74 umfassen, wobei diese Bauvarianten über die jeweiligen Schnittstellen miteinander wahlweise verbunden werden können. Wie schon bei der ersten Ausführungsform und bei der zweiten Ausführungsform sind dabei die jeweiligen Schnittstellen in einem solchen geometrischen Bereich angeordnet, dass die jeweiligen Bauvarianten über die jeweiligen Schnittstellen mittels derselben Fertigungseinrichtung und somit beispielsweise in derselben Fertigungszelle miteinander verbunden werden können. Insgesamt ist erkennbar, dass durch die Schaffung von Modulen und Unter- beziehungsweise Submodulen die funktionalen Schnittstellen und somit Fügestellen, über welche die Bauvarianten miteinander verbunden werden, in einen geometrischen Bereich gebracht werden können, in dem die Schnittstellen mittels ein und derselben Fertigungseinrichtung bearbeitet und insbesondere miteinander verbunden werden können, und zwar unabhängig davon, welches der Derivate des Personenkraftwagens 10 gefertigt werden soll. Somit können alle Derivate des Personenkraftwagens 10 in ein und derselben Fertigungszelle gefertigt werden.
-
6 veranschaulicht die Anbindung unterschiedlicher Bauvarianten des Moduls 72 an die unterschiedlichen Bauvarianten des Moduls 70. Dabei ist in 6 eine Bauvariante des Moduls 70 und somit des Hauptbodens 18 mit 80 und eine weitere Bauvariante des Moduls 70 und somit des Hauptbodens 18 mit 82 bezeichnet. Ferner ist eine Bauvariante des Moduls 72 mit 84 und eine weitere Bauvariante des Moduls 72 mit 86 bezeichnet. Die Schnittstelle der Bauvariante 80 beziehungsweise 82 umfasst dabei einen Fügeflansch 85, über welchen die jeweilige Bauvariante 80 beziehungsweise 82 an die jeweilige Bauvariante 84 beziehungsweise 86 angebunden werden kann. Aus 6 ist ferner besonders gut erkennbar, dass durch das Modul 72 beziehungsweise durch die jeweilige Bauvariante 84 beziehungsweise 86 eine innere Seitenwand 88, das heißt eine seitliche Innenwand für die Karosserie 12 gebildet ist. Ferner ist in 6 eine Bauvariante des Moduls 74 mit 90 und eine weitere Bauvariante des Moduls 74 mit 92 bezeichnet. Durch das jeweilige Modul 74 beziehungsweise die jeweilige Bauvariante 90 beziehungsweise 92 ist eine äußere Seitenwand 94, das heißt eine seitliche Außenwand gebildet. Aus 6 ist besonders gut erkennbar, dass die jeweilige innere Seitenwand 88 und die jeweilige äußere Seitenwand 94 jeweilige Fügeflansche 96 und 97 aufweisen, über welche die innere Seitenwand 88 mit der äußeren Seitenwand 94 verbunden, insbesondere verschweißt, ist.
-
Die jeweilige Schnittstelle des Moduls 72 umfasst dabei beispielsweise einen Wandungsbereich 98 der inneren Seitenwand 88, sodass es im Rahmen des Verbindens des Moduls 70 mit dem Modul 72 vorgesehen ist, den Wandungsbereich 98 mit dem jeweiligen Fügeflansch 85 zu verbinden, insbesondere zu verschweißen. Dabei sind die Schnittstellen und vorliegend der jeweilige Fügeflansch 85 und der jeweilige Wandungsbereich 98 in einem solchen geometrischen Bereich angeordnet, dass sich – wenn die Module 72 und 74 beziehungsweise die jeweiligen Bauvarianten der Module 72 und 74 in der Fertigungseinrichtung angeordnet sind – der jeweilige Fügeflansch 85 in Überdeckung mit dem jeweiligen Wandungsbereich 98 befindet, sodass der jeweilige Fügeflansch 85 mit dem jeweiligen Wandungsbereich 98 verbunden, insbesondere verschweißt, werden kann. Aus 6 ist erkennbar, dass die Bauvarianten 80 und 82 in fertig hergestelltem Zustand des Personenkraftwagens 10 auf unterschiedlichen Höhenniveaus angeordnet sind. Dabei beträgt beispielsweise ein maximaler Unterschied Δz zwischen diesen Höhenniveaus höchstens 150 Millimeter und vorliegend circa 100 Millimeter. Ferner sind die Fügeflansche 97 der Bauvarianten 84 und 86 beziehungsweise der Bauvarianten 90 und 92 auf unterschiedlichen Höhenniveaus angeordnet, wobei der Unterschied Δz2 zwischen diesen Höhenniveaus vorzugsweise höchstens 50 Millimeter beträgt. Außerdem sind die Fügflansche 96 der Bauvarianten 84 und 90 beziehungsweise 86 und 92 in Fahrzeugquerrichtung auf unterschiedlichen Breitenniveaus angeordnet, wobei der Unterschied Δy zwischen diesen Breitenniveaus höchstens 50 Millimeter beträgt. Ferner sind die Bauvarianten 90 und 92 auf unterschiedlichen Breitenniveaus angeordnet, wobei der Unterschied Δy2 zwischen den unterschiedlichen Breitenniveaus höchstens 80 Millimeter beträgt. Dabei ist es beispielsweise vorgesehen, dass die Bauvarianten 80, 86 und 92 bei dem elektrifizierten oder teilelektrifizierten Antriebsstrang zum Einsatz kommt, wobei die Bauvarianten 82, 84 und 90 beispielsweise bei dem konventionellen Antriebsstrang zum Einsatz kommt.
-
Üblicherweise besteht bei der Auslegung der Seitenwand das Problem, dass sich die Seitenwände beziehungsweise die innere Seitenwand 88 und die äußere Seitenwand 94 voneinander trennen. Dieses Problem kann bei der Submodularisierung vermieden werden, was anhand von 8 veranschaulicht ist.
-
8 zeigt eine schematische Querschnittsansicht der Module 72 und 74 im miteinander verbundenen Zustand. Durch die Modularisierung ist die innere Seitenwand 88 durch das Modul 72 und die äußere Seitenwand 94 durch das Modul 74 gebildet. Hierbei ist eine Verzahnung zwischen der Seitenwand 88 (Innenwand) und der Seitenwand 94 (Außenwand) gebildet, in deren Rahmen die Seitenwand 94 zumindest teilweise in die Seitenwand 88 eingreift. Hierzu weist die Seitenwand 94 Vorsprünge 100 auf, die in korrespondierende Aufnahmen 102 der Seitenwand 88 eingreift. Hierdurch kann ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten, insbesondere bei einer Frontalkollision mit geringer Breitenüberdeckung (Small-Overlap-Crash) realisiert werden.
-
Ferner ist besonders gut aus 6 erkennbar, dass durch das Modul 72 und durch das Modul 74, das heißt durch die Seitenwand 88 und die Seitenwand 94, ein Seitenschweller 104 für die Karosserie 12 gebildet ist. Ferner ist es denkbar, dass eine Submodularisierung des Moduls 72 und/oder des Moduls 74 vorgesehen ist. Insbesondere ist es denkbar, dass das Modul 72 und das Modul 74 jeweilige Submodule eines übergeordneten Großmoduls sind.
-
7 zeigt eine weitere Verzahnungsmöglichkeit, welche durch die Modularisierung, insbesondere Submodularisierung, möglich ist. Dabei zeigt 7 in einer schematischen Querschnittsansicht eine Fahrzeugsäule in Form einer A-Säule 106 der Karosserie 12. Die A-Säule 106 umfasst ein Innenteil 108 und ein Außenteil 110, welche derart miteinander verzahnt sind, dass das Außenteil 110 einen Vorsprung 112 aufweist, welcher zumindest teilweise in eine Aufnahme 114 des Innenteils 108 eingreift. Dabei kann beispielsweise das Innenteil 108 durch das Modul 72 und das Außenteil 110 durch das Modul 74 gebildet sein. Ferner ist in 7 die Seitenwand 94 des Moduls 74 erkennbar, wobei das Außenteil 110 und das Innenteil 108 in Fahrzeugquerrichtung nach außen hin zumindest teilweise durch die Seitenwand 94 überdeckt sind. Durch diese Verzahnung kann ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten, insbesondere bei einer Frontalkollision mit geringer Breitenüberdeckung, realisiert werden.
-
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
-
