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Die Erfindung betrifft einen modularen Fahrzeugaufbau mit einem Antriebsstrang und mit einem Elektroantriebssystem. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Montageverfahren zum Montieren eines Antriebsstrangs mit einem derartigen modularen Fahrzeugaufbau.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2011 053 254 A1 ist ein Baukastensystem für ein modular aufgebautes Elektrofahrzeug mit einer Basiseinheit bekannt, umfassend: Einen Rahmen, ein Fahrwerk, zumindest eine Antriebseinrichtung, Bremsen und eine Lenkung sowie mit einem mit der Basiseinheit kombinierbaren Aufbau, der entweder als Sportversion, als Limousinenversion oder als Kombiversion ausgebildet ist, wobei die Antriebseinrichtung zumindest einen Mittelmotor oder zumindest zwei die Fahrzeugräder einer Achse antreibenden Radnabenmotoren aufweist, wobei die Basiseinheit zumindest eine Energiespeichereinrichtung aufweist, und wobei die wenigstens eine Energiespeichereinrichtung in Fahrzeuglängsrichtung und insbesondere zwischen zwei Achsen des Elektrofahrzeugs eingebaut ist. Aus der deutschen Patentschrift
DE 101 54 353 B4 ist ein modularer Fahrzeugaufbau bekannt, umfassend: Eine Fahrzeugkarosserie, ein mit der Fahrzeugkarosserie gekoppeltes Fahrzeugchassis, wobei das Fahrzeugchassis umfasst: Einen Rahmen, in dem ein Speichervolumen für eine Energiequelle zum Antreiben eines Antriebssystems gebildet ist, eine an der Unterseite des Rahmens angebrachte Schale, und einen an der Oberseite des Rahmens angebrachten Deckel zum Abdecken der Schale derart, dass die Energiequelle durch die Schale und den Deckel in dem Speichervolumen eingeschlossen ist, wobei der Deckel aus einem Kohlenfaserverbund besteht und den Boden des modularen Fahrzeugaufbaus bildet, wobei das Chassis ein Frontmodul und ein Heckmodul mit Rädern umfasst, wobei das Frontmodul eine Aufhängung und ein Elektroantriebssystem umfasst, wobei das Heckmodul eine Aufhängung und ein Elektroantriebssystem umfasst, wobei das Antriebssystem ein Elektromotor ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen modularen Fahrzeugaufbau mit einem Antriebsstrang und mit einem Elektroantriebssystem, insbesondere im Hinblick auf die Montage, zu verbessern.
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Die Aufgabe ist bei einem modularen Fahrzeugaufbau mit einem Antriebsstrang und mit einem Elektroantriebssystem dadurch gelöst, dass der Antriebsstrang ein Vorderachsmodul, ein Hinterachsmodul und ein Batteriemodul umfasst. Die Module werden vorteilhaft unabhängig voneinander hergestellt, insbesondere montiert. Das Vorderachsmodul und das Hinterachsmodul können, zumindest teilweise, auch identische Komponenten umfassen, wie Antriebskomponenten, Steuerungskomponenten und/oder Temperierkomponenten. Mit den drei Modulen, also dem Vorderachsmodul, dem Hinterachsmodul und dem Batteriemodul, kann vorteilhaft ein funktionsfähiger, insbesondere ein voll funktionsfähiger, Antriebsstrang zusammengebaut werden.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des modularen Fahrzeugaufbaus ist dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriemodul zwischen dem Vorderachsmodul und dem Hinterachsmodul montiert ist. Das Batteriemodul füllt besonders vorteilhaft einen Abstand in Längsrichtung zwischen dem Vorderachsmodul und dem Hinterachsmodul vollständig aus. Dabei übt das Batteriemodul besonders vorteilhaft eine tragende Funktion aus.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des modularen Fahrzeugaufbaus ist dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriemodul fluidisch mit dem Vorderachsmodul und/oder mit dem Hinterachsmodul gekoppelt ist. Das liefert den Vorteil, dass ein zusätzliches Modul zum Temperieren, insbesondere zum Kühlen, des Batteriemoduls in das Vorderachsmodul und/oder in das Hinterachsmodul integriert werden kann. Die fluidische Kopplung ermöglicht den Durchtritt eines geeigneten Temperiermediums zwischen dem Vorderachsmodul beziehungsweise dem Hinterachsmodul und dem Batteriemodul.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des modularen Fahrzeugaufbaus ist dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriemodul elektrisch mit dem Vorderachsmodul und/oder mit dem Hinterachsmodul gekoppelt ist. Das liefert den Vorteil, dass mindestens eine Steuerungskomponente des Batteriemoduls in das Vorderachsmodul und/oder in das Hinterachsmodul integriert werden kann. Die elektrische Kopplung erfolgt zum Beispiel durch geeignete elektrische Steckverbindungen.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des modularen Fahrzeugaufbaus ist dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriemodul lösbar mit dem Vorderachsmodul und/oder mit dem Hinterachsmodul verbunden ist. Lösbar bedeutet wiederholt zerstörungsfrei trennbar. Dadurch wird die Reparatur eines mit dem modularen Fahrzeugaufbau ausgestatteten Kraftfahrzeugs erheblich vereinfacht.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des modularen Fahrzeugaufbaus ist dadurch gekennzeichnet, dass das Vorderachsmodul und/oder das Hinterachsmodul mindestens eine elektrische Antriebseinrichtung umfassen/umfasst. Die elektrische Antriebseinrichtung umfasst zum Beispiel mindestens einen elektrischen Antriebsmotor. Die elektrische Antriebseinrichtung kann auch zwei elektrische Antriebsmotoren umfassen, die einer dem jeweiligen Achsmodul zugehörigen Achse zugeordnet sind. In dem Antriebsstrang können sowohl das Vorderachsmodul als auch das Hinterachsmodul mit mindestens einer elektrischen Antriebseinrichtung ausgestattet sein. Es ist aber auch möglich, dass nur das Hinterachsmodul oder nur das Vorderachsmodul mit mindestens einer elektrischen Antriebseinrichtung ausgestattet ist.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des modularen Fahrzeugaufbaus ist dadurch gekennzeichnet, dass das Vorderachsmodul und/oder das Hinterachsmodul mindestens eine Temperiereinrichtung für das Batteriemodul umfassen/umfasst. Bei der Temperiereinrichtung handelt es sich vorzugsweise um eine Kühleinrichtung, insbesondere einen Kühler, mit dem ein geeignetes Kühlmittel zum Kühlen des Batteriemoduls gekühlt wird.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des modularen Fahrzeugaufbaus ist dadurch gekennzeichnet, dass das Vorderachsmodul und/oder das Hinterachsmodul mindestens eine Steuereinrichtung umfassen/umfasst. Die Steuereinrichtung umfasst vorteilhaft geeignete Steuerungskomponenten für das Batteriemodul. Das Batteriemodul dient vorteilhaft zur Darstellung einer Hochvoltbatterie mit einer Vielzahl von Batteriezellen, die über die Steuereinrichtung angesteuert und mit Hilfe der Temperiereinrichtung gekühlt werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des modularen Fahrzeugaufbaus ist dadurch gekennzeichnet, dass das Vorderachsmodul und das Hinterachsmodul mit Rädern ausgestattet ein fahrfähiges Antriebsstrangmodul darstellen. Das fahrfähige Antriebsstrangmodul ist vorteilhaft selbstfahrend ausgeführt. Mit einem geeigneten Karosseriemodul kann so besonders einfach ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug hergestellt werden.
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Die oben angegebene Aufgabe ist alternativ oder zusätzlich durch ein Montageverfahren zum Montieren eines Antriebsstrangs mit einem vorab beschriebenen modularen Fahrzeugaufbau gelöst. Bei dem beanspruchten Montageverfahren werden vorteilhaft einzelne, mehrere oder alle Module des Fahrzeugaufbaus vor der Montage dahingehend geprüft, dass die Module alleine funktionsfähig sind, insbesondere voll funktionsfähig sind. Bei der Funktionsprüfung werden die einzelnen Module vorzugsweise elektrisch, hydraulisch und mechanisch vorgeprüft.
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Ein weiterer Vorteil ist die mögliche Vor-Einstellung der Achsgeometrie. Es können an der komplett montierten Antriebseinheit sowohl die Werte für Spur- und Sturz an den Achsen als auch der Gleichlauf zwischen Vorder- und Hinterachse eingestellt werden.
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Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Montagekonzept zum Montieren eines Antriebsstrangs mit einem vorab beschriebenen modularen Fahrzeugaufbau.
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Das Montageverfahren lässt sich auch auf Fahrzeuge mit Verbrennungskraftmototoren oder anderen Antrieben anwenden.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Baukasten oder ein Baukastensystem zum Montieren eines Antriebsstrangs mit einem vorab beschriebenen modularen Fahrzeugaufbau.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren mindestens ein Modul für einen vorab beschriebenen modularen Fahrzeugaufbau. Die Module sind separat handelbar.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Montagevorrichtung bei der Montage eines Antriebsstrangs eines modularen Fahrzeugaufbaus;
- 2 die gleiche Darstellung wie in 1 mit dem vormontierten Fahrzeugaufbau;
- 3 die gleiche Darstellung wie in 2 mit Rädern an dem vormontierten Fahrzeugaufbau zur Darstellung eines fahrfähigen Antriebsstrangmoduls;
- 4 die Montagevorrichtung aus den 1 bis 3 alleine; und
- 5 das fahrfähige Antriebsstrangmodul aus 3 beim Herunterfahren von einer Rampe.
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In den 1 bis 5 ist die Montage eines modularen Fahrzeugaufbaus 1 mit einem Antriebsstrang 2 und mit einem Elektroantriebssystem 3 schematisch veranschaulicht.
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Der modulare Fahrzeugaufbau 1 umfasst ein Vorderachsmodul 4, ein Hinterachsmodul 5 und ein Batteriemodul 6.
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Die Module 4 bis 6 werden mit Hilfe einer Montagevorrichtung 7 montiert. Die Montagevorrichtung 7 umfasst eine Tragstruktur 8. Die Tragstruktur 8 ist mit Rollen 9, 10 ausgestattet. Die Montagevorrichtung 7 ist besonders vorteilhaft mit einer geeigneten Antriebseinrichtung ausgestattet, so dass die Montagevorrichtung 7 selbstfahrend ist.
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In 1 ist teilweise durch gestrichelte Rechtecke angedeutet, dass das Vorderachsmodul 4 eine elektrische Antriebseinrichtung 11, insbesondere einen Elektromotor, umfasst, der dazu geeignet ist, eine Achse des Vorderachsmoduls 4 mit zwei Rädern anzutreiben. Das Vorderachsmodul umfasst darüber hinaus eine Temperiereinrichtung 12, die insbesondere als Kühleinrichtung zum Kühlen des Batteriemoduls 6 ausgeführt ist. Das Vorderachsmodul 4 umfasst darüber hinaus eine Steuereinrichtung 13, die Steuerungskomponenten zum Steuern von Batteriezellen des Batteriemoduls 6 umfasst.
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Durch ein gestricheltes Rechteck 14 ist in 1 eine elektrische Kopplung zwischen dem Vorderachsmodul 4 und dem Batteriemodul 6 angedeutet. Durch ein gestricheltes Rechteck 15 ist eine fluidische Kopplung zwischen dem Vorderachsmodul 4 und dem Batteriemodul 6 angedeutet.
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Durch einen Pfeil 17 ist in 1 angedeutet, dass das Vorderachsmodul 4 auf der Montagevorrichtung 7 an das Batteriemodul 6 montiert wird. Über die elektrische Kopplung 14 wird die Steuereinrichtung 13 elektrisch mit dem Batteriemodul 6 verbunden. Durch die fluidische Kopplung 15 wird die Temperiereinrichtung 12 fluidisch an das Batteriemodul 6 angeschlossen.
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Durch einen Pfeil 18 ist in 1 angedeutet, dass das Hinterachsmodul 5 ebenfalls auf der Montagevorrichtung 7 an das Batteriemodul 6 angebaut wird. Eine elektrische Antriebseinrichtung 21 des Hinterachsmoduls 5 wird durch eine durch ein gestricheltes Rechteck angedeutete elektrische Kopplung 24 an das Batteriemodul 6 angeschlossen. Durch ein gestricheltes Rechteck 25 ist eine optionale fluidische Kopplung zwischen dem Hinterachsmodul 5 und dem Batteriemodul 6 angedeutet.
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In 2 ist ein vormontierter Fahrzeugaufbau 28 mit den vormontierten Modulen 4 bis 6 aus 1 schematisch dargestellt. Der vormontierte Fahrzeugaufbau 28 dient zur Darstellung eines Antriebsstrangs 2 mit einem Elektroantriebssystem 3.
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In 3 ist schematisch dargestellt, dass der vormontierte Fahrzeugaufbau 28 aus 2 mit Rädern 31, 32 ausgestattet wird, um ein fahrfähiges Antriebsstrangmodul 30 darzustellen. Das fahrfähige Antriebsstrangmodul 30 ist vorteilhaft mit mindestens vier Rädern ausgestattet.
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In 4 ist die Montagevorrichtung 7 aus den 1 bis 3 alleine dargestellt.
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In 5 ist angedeutet, dass das fahrfähige Antriebsstrangmodul 30 aus 3 zum Beispiel mit Hilfe einer Rampe 35 selbst von der in 4 alleine dargestellten Montagevorrichtung 7 herunterfährt. Dann kann das selbstfahrende Antriebsstrangmodul 30 mit weiteren Komponenten, insbesondere mit einem Karosseriemodul, zu einem Elektrofahrzeug fertigmontiert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011053254 A1 [0002]
- DE 10154353 B4 [0002]
