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TECHNISCHES GEBIET
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Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Chassis und einer Fahrgastzelle nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Im aktuellen Stand der Technik sind bei Kraftfahrzeugen die Bereiche Antriebsstrang, Fahrwerk und Karosserie meistens sowohl funktionell als auch geometrisch getrennt. Damit wird erreicht, dass Schwingungen, die vom Antriebsstrang oder vom Untergrund über das Fahrwerk auf das Kraftfahrzeug einwirken, nicht direkt auf die Fahrgastzelle wirken. Durch diese strikte Trennung entstehen Kosten, zusätzliche Fügestellen, erhöhtes Gewicht und eine erhöhte Komplexität des Gesamtaufbaus des Kraftfahrzeugs.
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Es sind bereits Kraftfahrzeugkonzepte mit in eine Unterstruktur des Kraftfahrzeugs starr integrierten Antriebs- und Fahrwerkskomponenten vorgeschlagen worden. Dabei ergibt sich allerdings das Problem, dass bei einer solchen Bauweise Schwingungen, die normalerweise über akustische Lager absorbiert werden, an benachbarte Bauteile weitergeleitet werden und somit zu deutlichen und nicht zu akzeptierenden Komfortminderungen führen.
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STAND DER TECHNIK
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Die
EP 1 040 041 B1 zeigt und beschreibt ein Fahrzeug mit einem Rahmen, welcher ein Antriebsaggregat und ein Fahrwerk des Fahrzeugs aufnimmt, wobei ein Fahrzeugaufbau zur Aufnahme von Fahrzeuginsassen über Koppelelemente mit dem Fahrzugrahmen verbunden ist. Die Koppelelemente sind an Schwingungsknoten der Biegeeigenform des Rahmens angeordnet. Als Koppelelement werden beispielsweise Gummi-Metall-Lager verwendet, die einen Elastomer-Werkstoff aufweisen.
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Aus der
EP 2 417 005 B1 ist ein Kraftfahrzeug mit einem Chassisrahmen und einem Fahrzeugaufbau bekannt, wobei der Chassisrahmen das Fahrwerk mit einer Vorderachse und einer Hinterachse aufnimmt. Vor und hinter der jeweiligen Achse sind Verbindungselemente vorgesehen, die den Fahrzeugaufbau mit dem Chassisrahmen verbinden. Diese Verbindungselemente sind so ausgestaltet, dass sich die Quersteifigkeit der Verbindungselemente verändern lässt. Durch eine derartige Veränderung der Quersteifigkeit der Verbindungselemente während der Fahrt soll ein besonders hoher Fahr- und Akustikkomfort erreicht werden.
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Die
DE 696 02 973 T2 zeigt und beschreibt ein Motorfahrzeug mit einem Trägerrahmen, der eine Einheit von sich in Längsrichtung erstreckenden Zellen aufweist, die als Behälter für Fahrzeugfluide, beispielsweise für Kraftstoff, Öl oder Kühlflüssigkeit, genutzt werden. Die einen Verbrennungsmotor aufweisende Antriebseinheit ist direkt mit dem Fahrzeugrahmen verbunden, wobei der Motorblock über eine jeweilige Dichtung an die Zellen im Trägerrahmen angebunden ist, sodass ein Fluidaustausch zwischen dem Inneren der Zellen im Trägerrahmen und dem Motorblock erfolgen kann.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kraftfahrzeug mit einem Chassis und einer Fahrgastzelle anzugeben, dessen Gewicht reduziert ist und das mit reduziertem Aufwand herstellbar ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Dazu ist bei einem Kraftfahrzeug mit einem Chassis und einer Fahrgastzelle die Fahrgastzelle mittels schwingungsdämpfender Verbindungselemente auf dem Chassis angebracht. Das Chassis weist ein Fahrwerk mit zumindest zwei in Fahrzeugquerrichtung voneinander beanstandeten Vorderrädern und zumindest zwei in Fahrzeugquerrichtung voneinander beanstandeten Hinterrädern sowie zumindest eine Antriebseinrichtung auf, wobei das Chassis erfindungsgemäß mit vorderen und hinteren energieaufnehmenden Deformationselementen einer vorderen beziehungsweise hinteren Stoßfängerstruktur versehen ist.
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VORTEILE
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Das Chassis mit dem Fahrwerk, der Antriebseinrichtung und den energieaufnehmenden Deformationselementen bildet eine integrierte Unterstruktur des Kraftfahrzeugs, die die für die Fortbewegung und die Crash-Sicherheit erforderlichen Komponenten aufweist. Die Fahrgastzelle ist davon mittels der schwingungsdämpfenden Verbindungselemente akustisch entkoppelt. Diese akustische Entkopplung der Fahrgastzelle ermöglicht es, auf schwingungsdämpfende Lagerungen innerhalb der Unterstruktur zu verzichten, wodurch einerseits Gewicht und Materialkosten eingespart werden und wodurch andererseits eine starre Anbindung von Komponenten an die Unterstruktur ermöglicht wird, so dass diese starr angebundenen Komponenten tragende Aufgaben der Unterstruktur übernehmen können. Durch das Vorsehen der Deformationselemente im Chassis werden die Crash-Strukturen nahezu vollständig in das Chassis verlagert, so dass die Fahrzeugzelle wesentlich leichter gebaut werden kann, was wiederum dazu führt, dass die schwingungsdämpfenden Verbindungselemente eine geringere Masse abstützen müssen und somit selbst ein geringeres Gewicht aufweisen und klein bauen können.
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Weitere bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 9.
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Vorzugsweise ist das Chassis mit, bevorzugt zur Fahrgastzelle weisenden, unteren Eingriffselementen versehen und die Fahrgastzelle ist mit, vorzugsweise zum Chassis weisenden, oberen Eingriffselementen versehen. Dabei sind die unteren Eingriffselemente und die oberen Eingriffselemente so angeordnet, dass im Fall einer Kollision des Fahrzeugs untere Eingriffselemente mit oberen Eingriffselementen in Formschlussverbindung geraten und die Fahrgastzelle in zumindest einer Richtung am Chassis festlegen. Diese Weiterbildung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs gewährleistet im Falle einer Kollision eine starre mechanische Kopplung zwischen Chassis und Fahrgastzelle zumindest in Kollisionsrichtung, so dass sich der in den Deformationselementen des Chassis' erfolgende Abbau von kinetischer Energie unmittelbar auch auf die Fahrgastzelle auswirkt. Im Normalfall stehen die oberen und die unteren Eingriffselemente außer Eingriff und berühren einander nicht, und zwar auch nicht bei stärkeren fahrzustandsbedingten Beschleunigungs- oder Bremsvorgängen. Lediglich im Fall einer Kollision oder eines (vollständigen oder teilweisen) Überschlags des Fahrzeugs, also nur dann, wenn sich die Fahrgastzelle über eine vorgegebene Wegstrecke, die beispielsweise im Bereich von 0,5 bis 2,5 cm liegt, hinaus relativ zum Chassis verlagert, geraten die oberen und die unteren Eingriffselemente miteinander in Berührung. Sie gehen dann eine mechanische Formschlussverbindung ein und legen die Fahrgastzelle am Chassis derart fest, dass sich die Fahrgastzelle in Richtung der relativ zum Chassis aktuell auf sie einwirkenden Beschleunigung am Chassis abstützt.
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Von Vorteil ist es auch, wenn die schwingungsdämpfenden Elemente ausgelegt sind, um Infraschallschwingungen und/oder Körperschallschwingungen und/oder Schwingungen im Bereich des vom Menschen hörbaren Schallspektrums zu dämpfen. Diese akustischen Dämpfungseigenschaften ermöglichen, dass in der Fahrgastzelle nahezu keine oder nur geringfügige akustische Dämm-Maßnahmen getroffen werden müssen, was zur Kosten- und Gewichtsreduzierung des Kraftfahrzeugs beiträgt.
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Besonders von Vorteil ist es, wenn die zumindest eine Antriebseinrichtung starr mit dem Chassis verbunden ist. Auf diese Weise kann die Antriebseinrichtung eine tragende Funktion im Chassis übernehmen, wodurch weiter Gewicht eingespart werden kann.
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Vorzugsweise weist die zumindest eine Antriebseinrichtung einen Elektromotor als Antriebselement auf. Das Gehäuse des Elektromotors kann als tragendes Bauteil in die Struktur des Chassis' eingebunden werden.
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Dabei ist es von Vorteil, wenn elektrische Stromquellen zur Stromversorgung der zumindest eine Antriebseinrichtung vorgesehen sind, die ein Gehäuse aufweisen, welches starr mit dem Chassis verbunden ist. So kann auch das Gehäuse der Stromquellen, beispielsweise von Akkumulatoren oder Brennstoffzellen, eine tragende Funktion im Chassis übernehmen.
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Vorteilhafterweise weisen die elektrischen Stromquellen Brennstoffzellen auf und es sind Brennstoffspeicher für die Brennstoffzellen vorgesehen, die ein Gehäuse aufweisen, welches starr mit dem Chassis verbunden ist. Auf diese Weise kann auch ein Brennstoff-Vorratstank, beispielsweise ein Wasserstoff-Vorratstank, für die Brennstoffzellen als tragendes Teil in die Struktur des Chassis' integriert werden.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung mit zusätzlichen Ausgestaltungsdetails und weiteren Vorteilen sind nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben und erläutert.
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Figurenliste
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Es zeigt:
- 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs;
- 2 eine Draufsicht auf das Chassis des in 1 gezeigten Kraftfahrzeugs und
- 3 Eine teilweise geschnittene und vergrößerte Ansicht einer mechanischen Eingriffsstruktur zwischen Chassis und Fahrgastzelle in Richtung des Pfeils III in 2.
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DARSTELLUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
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1 zeigt ein gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildetes Kraftfahrzeug mit einem Chassis 1 und einer Fahrgastzelle 2. Die Fahrgastzelle 2 weist eine Zellenstruktur 20 und eine Außenhaut 22 auf. Die Zellenstruktur 20 der Fahrgastzelle 2 ist mittels schwingungsdämpfender Verbindungselemente 3 auf dem Chassis 1 angebracht, wobei die schwingungsdämpfenden Verbindungselemente 3 in 1 nur schematisch dargestellt sind. Außer den schwingungsdämpfenden Verbindungselementen 3 gibt es zwischen dem Chassis 1 und der Fahrgastzelle 2 im normalen Betriebszustand keine starren mechanischen Verbindungen, über die Körperschall oder andere Schwingungen vom Chassis 1 auf die Fahrgastzelle 2 übertragen werden könnten.
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Das in 2 dargestellte Chassis 1 bildet ein Fahrwerk 4 mit zwei in Fahrzeugquerrichtung y voneinander beabstandeten Vorderrädern 40, 42, die jeweils mittels einer Radaufhängung 41, 43 am Chassis 1 angebracht sind. Weiterhin weist das Fahrwerk 4 zwei in Fahrzeugquerrichtung y voneinander beabstandeten Hinterräder 44, 46 auf, die ebenfalls mittels einer jeweils zugeordneten Radaufhängung 45, 47 am Chassis 1 angebracht sind. Das Fahrwerk 4 weist weiterhin eine Lenkung 48 auf, die in herkömmlicher Weise über Spurstangen 48', 48" auf das jeweilige Vorderrad 40, 42 wirkt.
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Das Chassis 1 weist im gezeigten Beispiel einen Fahrzeugrahmen 10 mit einem linken Rahmenlängsträger 12 und einem rechten Rahmenlängsträger 14 auf, die über einen vorderen Rahmenquerträger 11, vorderen Rahmenkopfquerträger 11', einen hinteren Rahmenquerträger 13 und einen hinteren Rahmenkopfquerträger 13' miteinander verbunden sind. Der jeweilige Rahmenlängsträger 12, 14 ist im Bereich der Fahrzeugfront mit einem über die Vorderräder nach vorne in Fahrtrichtung F hinausstehenden vorderen Rahmenlängsträgerabschnitt 12', 14' versehen, an dem jeweils die vordere Radaufhängung 41, 43 angelenkt ist. Die vorderen Rahmlängsträgerabschnitte 12', 14' bilden zusammen mit dem vorderen Rahmenkopfquerträger 11' einen vorderen Rahmenkopf. In ähnlicher Weise sind die Rahmenlängsträger 12, 14 im hinteren Bereich des Chassis' 1 mit jeweils einem hinteren Rahmenlängsträgerabschnitt 12", 14" versehen, der über die Hinterräder 44, 46 nach hinten, also entgegen der Fahrtrichtung F, hinaussteht. Die beiden hinteren Rahmenlängsträgerabschnitte 12" und 14" bilden zusammen mit dem hinteren Rahmenkopfquerträger 13' einen hinteren Rahmenkopf.
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Wie in 2 zu erkennen ist, sind am freien Ende des jeweiligen vorderen Rahmenlängsträgerabschnitts 12', 14' energieaufnehmende Deformationselemente 50, 52 einer vorderen Stoßfängerstruktur 5 angebracht und ein Stoßfängerquerträger 54 ist seinerseits an den Deformationselementen 50, 52 angebracht. Auf ähnliche Weise ist eine hintere Stoßfängerstruktur 6 vorgesehen, die energieaufnehmende Deformationselemente 60. 62 aufweist, welche am jeweiligen hinteren Rahmenlängsträgerabschnitt 12", 14" angebracht sind und welche mit einem hinteren Stoßfängerquerträger 64 verbunden sind.
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Seitliche Crashverstärkungen 12''', 14''', die ebenfalls energieverzehrende Eigenschaften aufweisen, sind im Bereich zwischen den Vorderrädern 40, 42 und den Hinterrädern 44, 46 außen an den Rahmenlängsträgern 12, 14 angebracht.
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In 2 ist weiterhin zu erkennen, dass im Bereich des hinteren Rahmenkopfes eine Antriebseinrichtung 7 vorgesehen ist, in der eine Antriebsmaschine 70 und ein Übertragungsgetriebe 72 eine Motor-Getriebe-Einheit 71 bilden. Das Übertragungsgetriebe 72 wirkt auf zwei Antriebswellen 74, 76, die jeweils eines der Hinterräder 44, 46 mechanisch mit rotierender Antriebsenergie beaufschlagen.
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Die Antriebsmaschine 70 kann von einem Elektromotor oder einem Verbrennungsmotor gebildet sein. Ist die Antriebsmaschine 70 von einem Elektromotor gebildet, so kann der Raum zwischen den mittleren Abschnitten der beiden Rahmenlängsträger 12, 14, also zwischen den Rahmenkopfquerträgern 11' und 13', als geschlossener Rahmenkasten mit einem Unterboden 15 ausgebildet sein, auf dem Unterboden 15, also zum Beispiel im Inneren des Rahmenkastens, können elektrische Stromquellen 16, zum Beispiel elektrische Energiespeicher und/oder Brennstoffzellen vorgesehen sein. Weist die Antriebsmaschine 70 einen Verbrennungsmotor auf oder weist die elektrische Stromquelle 16 eine Brennstoffzelle auf, so kann zwischen den Rahmenlängsträgern 12, 14 ein Brennstoffspeicher 17 vorgesehen sein. Die elektrischen Stromquellen 16 und/oder der Brennstoffspeicher 17 können alternativ zur Unterbringung in einem geschlossenen Rahmenkasten in einem jeweiligen Gehäuse 16', 17' untergebracht sein, das zwischen den beiden Rahmenlängsträgern 12, 14 angeordnet und mit diesem starr verbunden ist, so dass das jeweilige Gehäuse 16', 17' ein tragendes Chassis-Element bildet. Zur Kühlung der Energiespeicher beziehungsweise der Brennstoffzellen oder, falls die Antriebsmaschine 70 ein Verbrennungsmotor ist, zur Kühlung des Verbrennungsmotors ist zwischen den vorderen Enden der vorderen Rahmenlängsträgerabschnitte 12', 14' eine Kühleranordnung 78 vorgesehen, die mit dem jeweiligen vorderen Rahmenlängsträgerabschnitt 12', 14' ebenfalls starr verbunden sein kann und dadurch zur Steifigkeit des Rahmens 10 beiträgt.
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Sowohl die Antriebsmaschine 70 als auch das Übertragungsgetriebe 72 sind mit einem steifen Gehäuse versehen und miteinander sowie mit dem hinteren linken Rahmenträgerabschnitt 12" beziehungsweise dem hinteren rechten Rahmenträgerabschnitt 14" starr verbunden, sodass die Motor-Getriebe-Einheit 71 die Aufgabe eines Rahmenkopfquerträgers übernimmt. In diesem Fall kann beispielsweise auch der hintere Rahmenkopfquerträger 13 entfallen.
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Diese unmittelbare starre Anbindung der Motor-Getriebe-Einheit 71 an den Rahmen 10 des Chassis' 1 sowie die unmittelbare Anlenkung der Radaufhängungen 41, 43, 45, 47 am Rahmen 10 des Chassis' 1 bewirken, dass Schwingungen des Antriebs und des Fahrwerks unmittelbar in das Chassis 1 eingeleitet werden. Damit diese Schwingungen nicht in die Fahrgastzelle 2 übertragen werden, ist die Fahrgastzelle 2, wie bereits ausgeführt worden ist, mittels der schwingungsdämpfenden Verbindungselemente 3 am Chassis 1 befestigt. Obwohl in den 1 und 2 zehn schwingungsdämpfende Verbindungselemente 3 beispielhaft schematisch dargestellt sind, können mehr oder weniger schwingungsdämpfende Verbindungselemente 3 zur Befestigung der Fahrgastzelle 2 auf dem Chassis 1 vorgesehen sein, die auch unterschiedlich ausgebildet sein können.
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Der Aufbau und die Funktionsweise der schwingungsdämpfenden Verbindungselemente 3 sowie die Anbindung der Fahrgastzelle 2 an das Chassis 1 werden nachstehend anhand der 3 näher beschrieben. Zur Vereinfachung wird hier nur eines der Verbindungselemente 3 beschrieben. Da in diesem Beispiel alle Verbindungselemente 3 vorzugsweise gleich aufgebaut sind, wird hier auf eine Beschreibung der weiteren Verbindungselemente 3 verzichtet. Die nachstehenden Ausführungen gelten daher, soweit nichts anderes angegeben ist, für alle Verbindungselemente 3.
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Die Verbindungselemente 3 umfassen Auflager 30 für die Fahrgastzelle 2 auf dem Chassis 1. Diese Auflager 30 sind auf oder an der Chassis-Struktur, beispielsweise auf oder an dem Fahrzeugrahmen 10, vorgesehen und weisen eine im gezeigten Beispiel mit dem Rahmenlängsträger 12 fest verbundene untere Lageraufnahme 32 auf, die becherartig mit einer nach oben offenen, vorzugsweise zylindrischen, Aufnahmeöffnung 33 ausgebildet ist. Die untere Lageraufnahme 32 ist beispielsweise an oder auf dem Rahmenlängsträger 12 angeschweißt. In die Aufnahmeöffnung 33 ist ein Gummi-Metall-Element 34 mit einem nach oben aus der Aufnahmeöffnung hervorstehenden Tragbolzen 36 eingesetzt. Der Tragbolzen 36 ist dabei lediglich mit dem Gummi-Metall-Element 34 verbunden und wird von diesem gehalten; er steht nicht - auch nicht unter dem Gewicht der Fahrgastzelle - in Berührung mit der Wandung 32' oder dem Boden 32" der unteren Lageraufnahme 32.
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Die Zellenstruktur 20 der Fahrgastzelle 2 weist untere Strukturlängsträger und Strukturquerträger auf, von denen in den 1 und 3 nur ein linker Strukturlängsträger 21 gezeigt ist. An den Strukturlängsträgern der Zellenstruktur 20 ist, wie in 3 beispielhaft am Strukturlängsträger 21 gezeigt ist, eine becherartige obere Lageraufnahme 38 vorgesehen, die entweder in den Strukturlängsträger 21 integriert ist oder an diesem angebracht ist. Die obere Lageraufnahme 38 ist mit einer nach unten offenen Aufnahmeöffnung 39 versehen, in die der Tragbolzen 36 bei mit dem Chassis 1 verbundener Fahrgastzelle 2 eingreift, wobei der Tragbolzen 36 von der Wandung 38' der Lageraufnahme 38 umgeben ist und wobei sich der Boden 38" der Lageraufnahme 38 auf dem Tragbolzen 36 abstützt.
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Zwischen dem Chassis 1 und der Fahrgastzelle 2 ist weiterhin zumindest eine mechanische Eingriffseinrichtung 8 vorgesehen, die im Falle einer Kollision des Fahrzeugs mit einem Hindernis oder mit einem anderen Fahrzeug oder im Fall eines Überschlags des Fahrzeugs eine Formschlussverbindung von jeweiligen Strukturteilen des Chassis' 1 und der Fahrgastzelle 2 nach Überwindung einer geringfügigen Relativverschiebung zwischen Fahrgastzelle 2 und Chassis 1 herstellt. Diese Relativverschiebung und damit auch die Freiräume, die die nachstehend noch beschriebenen Komponenten der Eingriffseinrichtung umgeben, ist größer als die Schwingungsamplituden der jeweiligen Gummi-Metall-Elemente 34 der Verbindungselemente 3 in der betreffenden Richtung. In 2 sind beispielhaft die untere Eingriffselemente 9 bildenden chassisseitigen Unterteile von vier Eingriffseinrichtungen 8 dargestellt; es können aber selbstverständlich auch mehr oder weniger Eingriffseinrichtungen 8 vorgesehen sein.
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Der Aufbau und die Funktionsweise der Eingriffseinrichtungen wird unter Bezugnahme auf 3 anhand einer vorderen Eingriffseinrichtung 8 beschrieben. Die nachstehenden Ausführungen gelten daher, soweit nichts Anderes angegeben ist, für alle Eingriffseinrichtungen, wobei die hinteren Eingriffseinrichtungen spiegelverkehrt zur Darstellung der 3 angeordnet sein können.
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Die Zellenstruktur 20 der Fahrgastzelle 2 ist mit zum Chassis 1 weisenden oberen Eingriffselementen 80 versehen, die im gezeigten Beispiel einen sich vom unteren Strukturlängsträger 21 der Zellenstruktur 20 der Fahrgastzelle 2 nach unten zum Chassis 1 hin erstreckenden Eingriffsbolzen 81 aufweisen. Der Eingriffsbolzen 81 kann am Strukturlängsträger 21 angeschweißt, mit diesem einstückig ausgebildet oder abnehmbar mit diesem verbunden, zum Beispiel verschraubt, sein. Der Eingriffsbolzen 81 ist an seinem unteren freien Ende mit zumindest einem sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckenden Hakenansatz 82 versehen. Dieser Hakenansatz 82 kann sich in Fahrzeuglängsrichtung x nach vorne und/oder nach hinten erstrecken. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein (nicht gezeigter) weiterer Hakenansatz am freien Ende des Eingriffsbolzens 81 vorgesehen sein, der sich einseitig oder beidseitig in Fahrzeugquerrichtung y erstreckt.
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Ist die Fahrgastzelle 2 auf das Chassis 1 aufgesetzt, so ist der Eingriffsbolzen 81 hinter dem vorderen Rahmenquerträger 11 (oder im Fall einer hinteren Eingriffseinrichtung vor dem hinteren Rahmenquerträger 13) positioniert. Der Hakenansatz 82 greift dabei unter den Rahmenquerträger, ohne jedoch im Normalzustand mit diesem in Berührung zu geraten. Im Normalzustand, also wenn keine Kollision stattfindet, steht auch der Eingriffsbolzen 81 in keiner Berührung zu irgendeinem Teil des Chassis' 1. Selbst bei starker positiver oder negativer fahrzustandsbedingter Beschleunigung geraten der Eingriffsbolzen 81 und sein Hakenansatz 82 nicht mit dem Chassis 1 in Kontakt. Erst im Falle einer Kollision, bei der zum Beispiel eine Kraft entgegen der Fahrtrichtung auf das Fahrzeug aufgebracht wird, bildet der vordere Rahmenquerträger 11 einen Anschlag für den Eingriffsbolzen 81 und damit ein unteres Eingriffselement 9. Es kommt hierbei zu einem Formschluss zwischen Fahrgastzelle 2 und Chassis 1. In analoger Weise bildet der hintere Rahmenquerträger 13 einen Anschlag für den entsprechenden Eingriffsbolzen, wenn bei einer Kollision von hinten (z.B. einem Auffahrunfall) das Fahrzeug in Fahrtrichtung mit einer Kollisionskraft beaufschlagt wird. Auch bei von der Seite auf das Fahrzeug einwirkenden Kollisionskräften wirkt die Eingriffseinrichtung in entsprechender Weise.
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Im Falle eines Überschlags des Fahrzeugs geraten die Hakenansätze 82 der Eingriffseinrichtungen 8 in Kontakt mit der Unterseite des Rahmenträgers 11 bzw. 13 und arretieren die Fahrgastzelle 2 in z-Richtung am Chassis 1.
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Auch wenn die bislang beschriebene Ausführungsform bereits ausreicht, damit im Falle einer Kollision die kollisionsbedingten Kräfte nicht über die Verbindungselemente abgestützt werden müssen, kann zusätzlich ein auf der vom vorderen Rahmenquerträger 11 (beziehungsweise vom hinteren Rahmenquerträger 13) abgewandten Seite des Hakenansatzes 82 ein zusätzlicher Rahmenquerträger 11", 11''' (beziehungsweise 13", 13''') oder ein entsprechender Rahmenquerträgerabschnitt am Rahmen 10 vorgesehen sein, der den Eingriffsbolzen 81 auf der gegenüberliegenden Seite begrenzt und im Falle einer entsprechenden Kollision ebenfalls einen Anschlag für den Eingriffsbolzen 81 bildet.
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Die Idee der Erfindung besteht im Kern darin, eine hochintegrative, selbstragende Unterstruktur (Chassis) für ein Kraftfahrzeug vorzusehen, auf der die Fahrgastzelle schwingungsentkoppelt angebracht ist und die dennoch im Falle einer Kollision oder eines Überschlags Chassis und Fahrgastzelle aneinander festlegt, um die im Chassis vorgesehenen Kollisionsenergie aufnehmenden Strukturen auch für die Fahrgastzelle wirksam werden zu lassen. Insbesondere sieht die Erfindung eine akustische Entkopplung der Fahrgastzelle von der Unterstruktur (Chassis) vor.
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Bei der hochintegrativen, selbsttragenden Unterstruktur können Antriebseinheiten, Achsen, Hochvoltspeicher bei E-Fahrzeugen, gegebenenfalls Wasserstoffantriebskomponenten, sowie weitere Bauteile ohne jegliche akustischen Entkoppelungen, beispielsweise starr, miteinander verbunden sein. Dadurch übernehmen diese Strukturen gemeinsam funktionale Statik-Aufgaben wie die Abstützung von Betriebslasten, Crashlasten oder Fahrdynamiklasten. Auch können Radaufhängungen beispielsweise ohne akustische Dämpfungsmittel am Chassis angelenkt sein. Die Fahrgastzelle kann auf Grund der Übernahme der Hauptlasten durch das Chassis deutlich leichter gebaut werden. So können zum Beispiel Wandstärken verringert werden oder Schallisolierungen können entfallen.
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Durch die akustische Entkopplung über eine elastische Lagerung der Fahrgastzelle auf der Unterstruktur, also auf dem Chassis, werden Schwingungen über die ein zwischengeschaltetes Feder-Dämpfer-System bildenden schwingungsdämpfenden Verbindungselemente abgefangen, so dass keine nutzerrelevanten Einschränkungen hinsichtlich der Akustik entstehen und ohne dass die Fahrdynamik spürbar eingeschränkt wird.
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Diese Bauweise mit der hochintegrierten Unterstruktur (Chassis) verbunden mit der akustischen Entkopplung durch die elastische Lagerung der Fahrgastzelle, führt zu einer deutlichen Gewichtsreduzierung verbunden mit einer deutlichen Kostenreduzierung durch Entfall von Bauteilen oder durch Reduzierung der Anzahl von Bauteilen im Gesamtsystem. Beispiele dafür sind der mögliche Entfall eines Hinterachsträgers, der mögliche Entfall von elastischen Lagerungen der Achsen oder reduzierte Wandstärken der Fahrgastzelle.
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Daraus ergeben sich erhebliche Vorteile wie zum Beispiel eine deutliche Verbesserung der Abrollakustik. Die Anbauteile, wie die E-Maschine, das Getriebe, die Achsen oder die Hochvoltspeicher, sind als tragende und versteifende Bauteile ausgebildet und ermöglichen dadurch die Gestaltung einer neuen Topologie für das Gesamtfahrzeug. Bei konventioneller Bauweise vorhandene und entkoppelte Subkomponenten und Teilsysteme, wie zum Beispiel die Hinterachsträger oder die Motorlager, können entfallen. Daraus entstehen Gewichts- und Kostenvorteile, auch im Montageprozess.
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Diese erfindungsgemäße Lösung ist besonders für Elektrofahrzeuge günstig, lässt sich aber auch für Fahrzeuge mit Verbrennungsmaschinen und sonstigen Antrieben anwenden.
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Die Erfindung ist nicht auf das obige Ausführungsbeispiel beschränkt, das lediglich der allgemeinen Erläuterung des Kerngedankens der Erfindung dient. Im Rahmen des Schutzumfangs kann die erfindungsgemäße Vorrichtung vielmehr auch andere als die oben beschriebenen Ausgestaltungsformen annehmen. Die Vorrichtung kann hierbei insbesondere Merkmale aufweisen, die eine Kombination aus den jeweiligen Einzelmerkmalen der Ansprüche darstellen.
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Bezugszeichen in den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen dienen lediglich dem besseren Verständnis der Erfindung und sollen den Schutzumfang nicht einschränken.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1040041 B1 [0004]
- EP 2417005 B1 [0005]
- DE 69602973 T2 [0006]
