DE102019110673B3

DE102019110673B3 - Vorderwagenstruktur für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Personenkraftwagen, sowie Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102019110673B3
Application number: DE102019110673.7A
Authority: DE
Inventors: Ruben Goldberg; Gilbert Schantl; Mario Gabbert; Thomas Wittenschläger; Andreas Ampferl; Joachim Kappich
Original assignee: Audi AG; Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Audi AG; Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2019-04-25
Filing date: 2019-04-25
Publication date: 2020-07-16
Anticipated expiration: 2039-04-26

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorderwagenstruktur (10) für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens zwei in Fahrzeugquerrichtung (24) voneinander beabstandeten Trägerelementen (12, 14) einer selbsttragenden Karosserie (13) für das Kraftfahrzeug, und mit wenigstens einem in Fahrzeugquerrichtung (24) zwischen den Trägerelementen (12, 14) angeordneten, separat von den Trägerelementen (12, 14) ausgebildeten und an den Trägerelementen (12, 14) befestigten Schubfeld (16), umfassend: einen separat von der Karosserie (13) und separat von dem Schubfeld (16) ausgebildeten und an der Karosserie (13) gehaltenen Hilfsrahmen (40), welcher in Fahrzeughochrichtung (26) zumindest teilweise unterhalb des Schubfelds (16) angeordnet ist; eine separat von dem Schubfeld (16), separat von der Karosserie (13) und separat von dem Hilfsrahmen (40) ausgebildete Lagerbrücke (48), welche mit dem Schubfeld (16) und mit dem Hilfsrahmen (40) verbunden ist; und wenigstens eine elektrische Maschine (51), mittels welcher das Kraftfahrzeug antreibbar ist, wobei die elektrische Maschine (51) an der Lagerbrücke (48) gelagert ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorderwagenstruktur für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Vorderwagenstruktur.
Die DE 10 2015 113 049 A1 offenbart einen Vorderwagen für eine selbsttragende Karosserie. Der Vorderwagen weist zwei beidseitig in den Vorderwagen aufragende Federbeindome und eine die Federbeindome verbindende Domstrebe auf. Außerdem umfasst der Vorderwagen einen quer zwischen den Federbeindomen verlaufenden, beidseitig mit der Domstrebe verbundenen Querträger und ein zwischen den Federbeindomen, dem Querträger und der Domstrebe angeordnetes Schubfeld.
Der US 6 893 065 B2 ist eine Unfallenergieabsorptionsanordnung für ein Kraftfahrzeug als bekannt zu entnehmen.
Des Weiteren offenbart die WO 2016/184607 A1 ein Kraftfahrzeug, mit einem Achsträger, welcher zumindest zwei zumindest annähernd in Fahrzeuglängsrichtung orientierte Längsträger und zumindest einen diese verbindenden Querträger umfasst.
Außerdem ist aus der DE 10 2013 106 085 A1 ein Lagerrahmen für elektrisch angetriebene Kraftfahrzeuge bekannt. Außerdem offenbart die DE 10 2014 204 052 A1 eine Versteifungsstruktur eines zweispurigen Fahrzeugs in Form eines als Blechformstück ausgebildeten Schubfelds.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorderwagenstruktur und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Vorderwagenstruktur zu schaffen, sodass auf besonders bauraum- und gewichtsgünstige Weise eine besonders hohe Steifigkeit der Vorderwagenstruktur realisiert werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorderwagenstruktur mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen angegeben.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorderwagenstruktur für ein vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildetes Kraftfahrzeug. Das Kraftfahrzeug ist beispielsweise als Hybridfahrzeug oder aber als Elektrofahrzeug, insbesondere als batterieelektrisches Fahrzeug, ausgebildet. Die Vorderwagenstruktur weist wenigstens zwei in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandete Trägerelemente einer selbsttragenden Karosserie für das einfach auch als Fahrzeug bezeichnete Kraftfahrzeug auf. Somit kann die Karosserie Bestandteil der Vorderwagenstruktur gemäß der Erfindung sein, wobei zumindest die Trägerelemente der selbsttragenden Karosserie Bestandteil der erfindungsgemäßen Vorderwagenstruktur sind. Die Vorderwagenstruktur umfasst darüber hinaus wenigstens oder genau ein in Fahrzeugquerrichtung zwischen den Trägerelementen angeordnetes Schubfeld, welches separat von den Trägerelementen und somit separat von der Karosserie ausgebildet ist. Darunter ist zu verstehen, dass das Schubfeld nicht etwa Bestandteil der selbsttragenden Karosserie ist, sondern das Schubfeld ist bezüglich der Karosserie ein Anbauteil, welches separat von der Karosserie ausgebildet und zumindest mittelbar, insbesondere direkt, an der Karosserie befestigt ist. Dabei ist das Schubfeld, insbesondere direkt, an den Trägerelementen befestigt und somit mit den Trägerelementen verbunden beziehungsweise an die Trägerelemente angebunden. Dadurch sind die Trägerelemente über das Schubfeld miteinander verbunden, wobei sich das Schubfeld zumindest im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung erstreckt. Insbesondere erstreckt sich das Schubfeld zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, in einer durch die Fahrzeugquerrichtung und die Fahrzeughochrichtung aufgespannten Ebene, sodass über das Schubfeld besonders vorteilhaft Kräfte, insbesondere Schubkräfte, übertragen werden können. Dabei können die Schubkräfte beispielsweise zwischen den Trägerelementen über das Schubfeld übertragen werden.
Um nun auf besonders bauraum- und gewichtsgünstige Weise eine besonders hohe Steifigkeit der Vorderwagenstruktur realisieren zu können, ist erfindungsgemäß ein separat von der Karosserie und separat von dem Schubfeld ausgebildeter und zumindest mittelbar, insbesondere direkt, an der Karosserie gehaltener Hilfsrahmen vorgesehen, welcher in Fahrzeughochrichtung zumindest teilweise unterhalb des Schubfelds angeordnet ist. Mit anderen Worten ist der Hilfsrahmen zumindest teilweise in Fahrzeughochrichtung unterhalb eines Aufnahmebereichs angeordnet, in welchem das Schubfeld angeordnet oder aufgenommen ist.
Die Vorderwagenstruktur umfasst darüber hinaus eine separat von dem Schubfeld, separat von der Karosserie und separat von dem Hilfsrahmen ausgebildete Lagerbrücke, welche mit dem Schubfeld und mit dem Hilfsrahmen verbunden ist. Dadurch ist das Schubfeld zumindest unter Vermittlung der Lagerbrücke mit dem Hilfsrahmen verbunden. Die Vorderwagenstruktur umfasst darüber hinaus eine separat von der Karosserie, separat von dem Schubfeld, separat von dem Hilfsrahmen und separat von der Lagerbrücke ausgebildete elektrische Maschine, mittels welcher das Kraftfahrzeug, insbesondere elektrisch, antreibbar ist. Dabei ist die elektrische Maschine, insbesondere direkt, an der Lagerbrücke gelagert. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass die elektrische Maschine unter Umgehung des Hilfsrahmens, unter Umgehung des Schubfelds und unter Umgehung der Trägerelemente, das heißt nicht oder nicht nur über den Hilfsrahmen, nicht oder nicht nur über die Trägerelemente und/oder nicht oder nicht nur über das Schubfeld an der Lagerbrücke gelagert ist. Mit Hilfe des Hilfsrahmens, der Lagerbrücke und des Schubfelds kann die Karosserie besonders vorteilhaft ausgesteift werden. Außerdem kann die elektrische Maschine besonders steif und bauraumgünstig unter Vermittlung der Lagerbrücke an der Karosserie gelagert werden, sodass eine besonders große Steifigkeit, insbesondere eine besonders hohe Verwindungssteifigkeit, der Vorderwagenstruktur zu realisieren ist. Die Karosserie beziehungsweise die Trägerelemente, das Schubfeld, die Lagerbrücke, der Hilfsrahmen und die elektrische Maschine sind separat voneinander ausgebildete und miteinander verbundenen Bauelemente oder Module, sodass die Vorderwagenstruktur mehrteilig beziehungsweise modular aufgebaut ist. Durch diesen mehrteiligen beziehungsweise modularen Aufbau der Vorderwagenstruktur kann außerdem eine einfache und somit zeit- und kostengünstige Herstellung der Vorderwagenstruktur geschaffen werden. Insbesondere können die Module besonders einfach und somit zeit- und kostengünstig miteinander verbunden werden, sodass insbesondere die elektrische Maschine zeit- und kostengünstig an der Karosserie gelagert werden kann.
Unter dem Merkmal, dass die auch als Trägerelement oder Lagerelement bezeichnete Lagerbrücke mit dem Schubfeld und mit dem Hilfsrahmen verbunden und somit an das Schubfeld und an den Hilfsrahmen angebunden ist, kann insbesondere verstanden werden, dass die Lagerbrücke erste Verbindungselemente aufweist, mittels welchen die Lagerbrücke mit dem Schubfeld verbunden ist. Die Lagerbrücke weist außerdem zusätzlich zu den ersten Verbindungselemente vorgesehene zweite Verbindungselement auf, mittels welchen die Lagerbrücke mit dem Hilfsrahmen verbunden ist. das jeweilige Verbindungselement umfasst beispielsweise eine insbesondere als Durchgangsöffnung ausgebildete Öffnung, über welche die Lagerbrücke mit dem Schubfeld beziehungsweise mit dem Hilfsrahmen verbunden, insbesondere verschraubt, sein kann. Insbesondere ist es denkbar, dass die Lagerbrücke mit dem Schubfeld und/oder mit dem Hilfsrahmen reversibel lösbar verbunden ist. Hierzu kann die Lagerbrücke mit dem Schubfeld und/oder mit dem Hilfsrahmen verschraubt sein.
Um eine besonders hohe Steifigkeit der Vorderwagenstruktur zu realisieren, ist es bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der Hilfsrahmen wenigstens zwei in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandete Befestigungselemente oder Befestigungsbereiche aufweist, an welche die Lagerbrücke angebunden ist. Hierdurch ist die Lagerbrücke mit dem Hilfsrahmen verbunden. Hierzu ist die Lagerbrücke beispielsweise mittels der zweiten Verbindungselemente mit den Befestigungselementen des Hilfsrahmens verbunden. Dadurch sind die in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandeten Befestigungselemente über die Lagerbrücke miteinander verbunden, sodass eine besonders hohe Steifigkeit dargestellt werden kann.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass wenigstens ein beispielsweise als Gummilager ausgebildetes Lager, über welches die elektrische Maschine, insbesondere direkt, an der Lagerbrücke gelagert ist, zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, in einem beispielsweise offenen oder geschlossenen Hohlquerschnitt der Lagerbrücke aufgenommen ist. dadurch kann eine besonders steife Lagerung beziehungsweise Anbindung der elektrischen Maschine an die Karosserie realisiert werden. Ist das Lager beispielsweise als Gummilager ausgebildet, so lässt das Lager Relativbewegungen zwischen der elektrischen Maschine und der Lagerbrücke zu. Das Gummilager weist beispielsweise wenigstens einen Lagerkern auf, welcher beispielsweise aus einem Gummi beziehungsweise Elastomer gebildet ist. Bei Relativbewegungen zwischen der elektrischen Maschine und der Lagerbrücke wird der Lagerkern elastisch verformt, wodurch Schwingungsenergie in Verformungsenergie umgewandelt wird. Hierdurch werden die Relativbewegungen zwischen der elektrischen Maschine und der Lagerbrücke gedämpft, wodurch Schwingungen der elektrischen Maschine gedämpft und somit unerwünschte Geräusche vermieden werden können.
Um auf besonders bauraum- und gewichtsgünstige Weise eine besonders hohe Steifigkeit der Vorderwagenstruktur realisieren zu können, ist es bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das Schubfeld durch, insbesondere wenigstens oder genau, ein Flächenelement und, wenigstens oder genau, ein separat von dem Flächenelement ausgebildetes und mit dem Flächenelement verbundenes Gehäuse gebildet ist, in welchem wenigstens eine elektronische Komponente für das Kraftfahrzeug, insbesondere für die elektrische Maschine, aufgenommen ist. Da das Schubfeld separat von der Karosserie ausgebildet und an der Karosserie, insbesondere den Trägerelementen, befestigt ist, sind auch das Flächenelement und das Gehäuse separat von der Karosserie ausgebildet und jeweils zumindest mittelbar, insbesondere direkt, an der Karosserie gehalten. Dabei sind das Flächenelement und das Gehäuse separat voneinander ausgebildete und miteinander verbundene Bauteile ausgebildet. Das Flächenelement weist, wie seine Bezeichnung bereits ausdrückt, zumindest in einem Teilbereich, insbesondere zumindest in einem überwiegenden Teilbereich, eine zumindest im Wesentlichen flächige Erstreckung auf, sodass der Teilbereich des Flächenelements beispielsweise in der zuvor genannten, durch die Fahrzeugquerrichtung und die Fahrzeughochrichtung aufgespannten Ebene verläuft. Hierdurch kann mittels des Flächenelements eine besonders effektive und somit bauraum- und gewichtsgünstige Aussteifung der Vorderwagenstruktur realisiert werden.
Auch durch das Gehäuse kann eine effektive und effiziente Aussteifung der Vorderwagenstruktur gewährleistet werden. Das Flächenelement und das Gehäuse sind zwar separat von der Karosserie ausgebildet, jedoch tragende Elemente, da das Flächenelement und das Gehäuse das Schubfeld bilden und mit der Karosserie verbunden sind. Dadurch können beispielsweise während eines Betriebs des Kraftfahrzeugs über das Schubfeld, das heißt über das Gehäuse und das Flächenelement, Kräfte, insbesondere Schubkräfte, besonders vorteilhaft, insbesondere zwischen den Trägerelementen, übertragen werden, sodass eine besonders hohe Steifigkeit, insbesondere Verwindungssteifigkeit, der Vorderwagenstruktur gewährleistet werden kann. Um dabei die Teileanzahl, die Kosten und das Gewicht der Vorderwagenstruktur und somit des Kraftfahrzeugs insgesamt besonders gering halten zu können, kommt dem Gehäuse vorzugsweise eine Doppelfunktion zu. Einerseits wird das Gehäuse als Teil oder Bestandteil des Schubfelds verwendet, um die Vorderwagenstruktur mittels des Gehäuses vorteilhaft auszusteifen. Andererseits wird das Gehäuse verwendet, um in dem Gehäuse die elektronische Komponente zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, aufzunehmen.
Die elektronische Komponente umfasst vorzugsweise wenigstens oder genau ein elektronisches Bauelement, wobei die elektronische Komponente vorzugsweise mehrere elektronische Bauelemente, welche beispielsweise elektrisch und/oder mechanisch miteinander verbunden sind, umfassen kann. Insbesondere kann es sich bei der elektronischen Komponente um ein elektronisches Gerät oder Aggregat handeln. Vorzugsweise ist die elektronische Komponente Bestandteil eines, insbesondere elektrischen, Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs, welches mittels des Antriebsstrangs antreibbar ist. Der Antriebsstrang umfasst dabei auch die elektrische Maschine. Somit wird beispielsweise die elektronische Komponente während einer Fahrt des Kraftfahrzeugs genutzt, um das Kraftfahrzeug, insbesondere mittels der elektrischen Maschine, elektrisch anzutreiben. Beispielsweise ist die elektronische Komponente Bestandteil einer oder eine Leistungselektronik, wobei über die Leistungselektronik die zum elektrischen Antreiben des Kraftfahrzeugs ausgebildete elektrische Maschine mit elektrischer Energie, insbesondere aus einem zum Speichern der elektrischen Energie ausgebildeten Energiespeicher, versorgbar ist beziehungsweise versorgt wird. Alternativ oder zusätzlich kann die elektronische Komponente wenigstens ein oder mehrere Bauteile der genannten elektrischen Maschine umfassen.
Um eine besonders hohe Steifigkeit der Vorderwagenstruktur realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Lagerbrücke, insbesondere unter Umgehung des Gehäuses beziehungsweise separat oder unabhängig von dem Gehäuse, an das Flächenelement angebunden ist, wodurch die Lagerbrücke mit dem Schubfeld verbunden ist. Hierzu ist die Lagerbrücke beispielsweise mittels der ersten Verbindungselemente oder mittels wenigstens eines ersten Teils der ersten Verbindungselemente, insbesondere direkt, an das Flächenelement angebunden. Dabei umfasst der erste Teil wenigstens eines oder mehrere der ersten Verbindungselemente.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Lagerbrücke, insbesondere unter Umgehung des Flächenelements beziehungsweise separat oder unabhängig von dem Flächenelement, an das Gehäuse angebunden, wodurch die Lagerbrücke mit dem Schubfeld verbunden ist. Hierzu ist die Lagerbrücke beispielsweise mittels der ersten Verbindungselemente oder mittels wenigstens eines zweiten Teils der ersten Verbindungselemente, insbesondere direkt, an das Gehäuse angebunden. Dabei umfasst der zweite Teil wenigstens eines oder mehrere der ersten Verbindungselemente.
Um eine besonders hohe Steifigkeit der Vorderwagenstruktur realisieren zu können, erstreckt sich das Schubfeld vorzugsweise in Fahrzeugquerrichtung durchgängig von einem der Trägerelemente zu dem anderen der Trägerelemente beziehungsweise umgekehrt.
Insgesamt ist erkennbar, dass die Lagerbrücke als ein Kopplungselement fungiert, über welches das Schubfeld an den Hilfsrahmen angebunden ist. Dabei ist das Kopplungselement beispielsweise zumindest teilweise in Fahrzeughochrichtung zwischen dem Hilfsrahmen und dem Schubfeld, insbesondere dem Gehäuse, angeordnet. Somit ist das Schubfeld beispielsweise unter Vermittlung des Kopplungselements (Lagerbrücke) an den Hilfsrahmen angebunden und somit an dem Hilfsrahmen, insbesondere auf dem Hilfsrahmen, montiert. Hierdurch ist eine zumindest mittelbare, insbesondere direkte, Anbindung des Schubfelds an den Hilfsrahmen geschaffen. Da der Hilfsrahmen seinerseits zumindest mittelbar, insbesondere direkt, an die Karosserie angebunden ist, kann durch Verbindung des Schubfelds mit dem Hilfsrahmen eine besonders hohe Steifigkeit der Vorderwagenstruktur realisiert werden.
Der Aufnahmebereich, in welchem das Schubfeld aufgenommen ist, ist beispielsweise in Fahrzeughochrichtung nach unten zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, durch den Hilfsrahmen überdeckt. Der Hilfsrahmen weist vorzugsweise wenigstens oder genau zwei in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandete Längselemente und wenigstens ein sich zumindest im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung erstreckendes Querelement auf, über welche die Längselemente miteinander verbunden sind. Insbesondere kann der Hilfsrahmen wenigstens oder genau ein weiteres, sich zumindest im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung erstreckendes Querelement aufweisen, sodass die Längselemente über die Querelemente miteinander verbunden sind. Die Querelemente sind dabei beispielsweise in Fahrzeuglängsrichtung voneinander beabstandet. Hierdurch kann eine besonders hohe Steifigkeit des Hilfsrahmens selbst gewährleistet werden.
Der Aufnahmebereich, in welchem das Schubfeld aufgenommen ist, ist beispielsweise in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten durch eine auch als Spritzwand bezeichnete Trennwand der Karosserie begrenzt, sodass beispielsweise das Schubfeld in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, durch die Trennwand begrenzt ist. Die Trennwand wird dabei auch als Stirnwand bezeichnet. Die Trennwand ist beispielsweise in Fahrzeuglängsrichtung zwischen dem Aufnahmebereich und einer Fahrgastzelle oder einem Innenraum für Insassen des Kraftfahrzeugs angeordnet, sodass beispielsweise der Innenraum für die Insassen des Kraftfahrzeugs in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne hin durch die Trennwand von dem Aufnahmebereich getrennt, abgetrennt oder unterteilt ist. Die Stirnwand ist dabei Bestandteil der Karosserie.
Der Aufnahmebereich ist beispielsweise ein Motorraum oder Bestandteil eines Motorraums, in welchem die zum elektrischen Antreiben des Kraftfahrzeugs ausgebildete elektrische Maschine angeordnet ist. Somit ist der Motorraum in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten hin durch die Trennwand von dem Innenraum beziehungsweise von der Fahrgastzelle abgetrennt beziehungsweise unterteilt.
Das Gehäuse weist beispielsweise wenigstens ein auch als Verbindungspunkt bezeichnetes Gehäuse-Verbindungselement auf, mittels welchem das Gehäuse unabhängig von dem Flächenelement beziehungsweise unter Umgehung des Flächenelements mit der Lagerbrücke verbunden ist. Insbesondere weist das Gehäuse mehrere Gehäuse-Verbindungselemente beziehungsweise mehrere Verbindungspunkte auf, mittels welchen das Gehäuse unabhängig von dem Flächenelement beziehungsweise unter Umgehung des Flächenelements mit der Lagerbrücke verbunden ist. Das jeweilige Gehäuse-Verbindungselement kann dabei eine Öffnung, insbesondere eine Durchgangsöffnung, aufweisen, über welche das Gehäuse mit der Lagerbrücke verbunden sein kann. Beispielsweise ist das Gehäuse mittels der Öffnung mit der Lagerbrücke verschraubt. Unter dem Merkmal, dass das Gehäuse mittels des Gehäuse-Verbindungselements unabhängig von dem Flächenelement beziehungsweise unter Umgehung des Flächenelements mit der Lagerbrücke verbunden ist, ist insbesondere zu verstehen, dass das Gehäuse nicht oder nicht nur über das Flächenelement mit der Lagerbrücke verbunden ist, sondern das Gehäuse ist für sich alleine betrachtet mittels des Gehäuse-Verbindungselements mit der Lagerbrücke verbunden. Dadurch können beispielsweise Kräfte von dem Gehäuse an die Lagerbrücke oder umgekehrt über einen Kraftpfad übertragen werden, welcher das Flächenelement umgeht, das heißt welcher nicht über das Flächenelement verläuft.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das Gehäuse Gehäuseanbindungselemente aufweist, mittels welchen das Gehäuse mit der Karosserie, insbesondere mit den Trägerelementen, verbunden ist. Darunter ist insbesondere zu verstehen, dass das Gehäuse über die Gehäuseanbindungselemente beziehungsweise mittels der Gehäuseanbindungselemente direkt beziehungsweise unabhängig vom Flächenelement beziehungsweise unter Umgehung des Flächenelements mit der Karosserie, insbesondere mit den Trägerelementen, verbunden ist, sodass das Gehäuse nicht oder nicht nur über das Flächenelement mit der Karosserie beziehungsweise den Trägerelementen verbunden ist, sondern das Gehäuse ist seinerseits beziehungsweise für sich alleine betrachtet an die Karosserie, insbesondere an die Trägerelemente, über die Gehäuseanbindungselemente angebunden. Dadurch können beispielsweise Kräfte von dem Gehäuseelement an die Karosserie beziehungsweise Trägerelemente und/oder umgekehrt über einen zweiten Kraftpfad übertragen werden, welcher das Flächenelement umgeht, das heißt welcher nicht über das Flächenelement verläuft. Dadurch kann eine besonders effektive Aussteifung der Vorderwagenstruktur auf gewichts-, kosten- und bauraumgünstige Weise realisiert werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist das Flächenelement Anbindungselemente auf, mittels welchen das Flächenelement mit der Karosserie, insbesondere mit den Trägerelementen, verbunden ist. Die Gehäuseanbindungselemente werden beispielsweise auch als erste Anbindungselemente bezeichnet, wobei die Anbindungselemente des Flächenelements beispielsweise auch als zweite Anbindungselemente bezeichnet werden. Unter dem Merkmal, dass das Flächenelement über die zweiten Anbindungselemente mit der Karosserie, insbesondere mit den Trägerelementen, verbunden ist, kann insbesondere verstanden werden, dass das Flächenelement direkt beziehungsweise unabhängig von dem Gehäuse beziehungsweise unter Umgehung des Gehäuses über die zweiten Anbindungselemente beziehungsweise mittels der beiden Anbindungselemente mit der Karosserie, insbesondere mit den Trägerelementen, verbunden ist. Somit ist das Flächenelement nicht oder nicht nur über das Gehäuse mit der Karosserie, insbesondere mit den Trägerelementen, verbunden, sondern das Flächenelement selbst ist für sich alleine betrachtet mit den Trägerelementen beziehungsweise mit der Karosserie über die zweiten Anbindungselemente verbunden. Dadurch können beispielsweise Kräfte von dem Flächenelement auf die Karosserie, insbesondere auf die Trägerelemente, beziehungsweise umgekehrt über einen dritten Kraftpfad übertragen werden, welcher das Gehäuse umgeht und somit nicht über das Gehäuse verläuft.
Das jeweilige erste Anbindungselement und/oder das jeweilige zweite Anbindungselement weist beispielsweise eine insbesondere als Durchgangsöffnung ausgebildete Öffnung auf, welche gewindefrei ausgebildet sein kann. Die Öffnung ist beispielsweise von einem insbesondere als Schraubelement ausgebildeten Befestigungselement durchdrungen, sodass das Gehäuse beziehungsweise das Flächenelement über die jeweilige Öffnung und mittels des jeweiligen Befestigungselement mit der Karosserie, insbesondere den Trägerelementen, verbunden ist. Hierdurch kann eine einfache Montage realisiert werden. Insbesondere kann es sich bei dem Befestigungselement um ein Schraubelement, insbesondere um eine Schraube, handeln. Dabei können die vorherigen und folgenden Ausführungen zum ersten Anbindungselement und/oder zum zweiten Anbindungselement ohne weiteres auf das jeweilige erste, zweite, dritte, vierte und fünfte Verbindungselement übertragen werden und umgekehrt.
Außerdem ist es denkbar, dass das Flächenelement wenigstens ein Flächenelement-Verbindungselement aufweist, mittels welchem das Flächenelement unabhängig von dem Gehäuse beziehungsweise unter Umgehung des Gehäuses mit der Lagerbrücke verbunden ist. Insbesondere weist das Flächenelement mehrere Flächenelement-Verbindungselemente beziehungsweise mehrere Verbindungspunkte auf, mittels welchen das Flächenelement unabhängig von dem Gehäuse beziehungsweise unter Umgehung des Gehäuses mit der Lagerbrücke verbunden ist. Das jeweilige Flächenelement-Verbindungselement kann dabei eine Öffnung, insbesondere eine Durchgangsöffnung, aufweisen, über welche das Flächenelement mit der Lagerbrücke verbunden sein kann. Beispielsweise ist das Flächenelement mittels der Öffnung mit der Lagerbrücke verschraubt. Unter dem Merkmal, dass das Flächenelement mittels des Flächenelement-Verbindungselements unabhängig von dem Gehäuse beziehungsweise unter Umgehung des Gehäuses mit der Lagerbrücke verbunden ist, ist insbesondere zu verstehen, dass das Flächenelement nicht oder nicht nur über das Gehäuse mit der Lagerbrücke verbunden ist, sondern das Flächenelement ist für sich alleine betrachtet mittels des Flächenelement-Verbindungselements mit der Lagerbrücke verbunden. Dadurch können beispielsweise Kräfte von dem Flächenelement an die Lagerbrücke oder umgekehrt über einen vierten Kraftpfad übertragen werden, welcher das Gehäuse umgeht, das heißt welcher nicht über das Gehäuse verläuft.
Um die Vorderwagenstruktur besonders einfach und somit zeit- und kostengünstig montieren beziehungsweise herstellen zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Gehäuse reversibel lösbar mit dem Flächenelement verbunden ist. Dies bedeutet, dass das Gehäuse von dem Flächenelement gelöst und daraufhin wieder mit dem Flächenelement verbunden und daraufhin wieder von dem Flächenelement gelöst werden kann, ohne dass es zu Zerstörungen oder Beschädigungen des Gehäuses oder des Flächenelements kommt. Außerdem kann dadurch eine besonders hohe Steifigkeit dargestellt werden.
Das Gehäuse und das Flächenelement weisen beispielsweise jeweilige Koppelelemente auf, mittels welchen das Gehäuse und das Flächenelement, insbesondere reversibel lösbar und/oder unter Umgehung der Lagerbrücke und/oder der Karosserie, miteinander verbunden sind. Dadurch können beispielsweise Kräfte zwischen dem Flächenelement und dem Gehäuse über einen fünften Kraftpfad oder Lastpfad übertragen werden, welcher die Lagerbrücke und/oder die Karosserie umgeht, das heißt nicht über die Lagerbrücke und/oder die Karosserie verläuft. Das jeweilige Koppelelement kann eine jeweilige, insbesondere als Durchgangsöffnung ausgebildete, Öffnung aufweisen, über welche das Gehäuse und das Flächenelement miteinander verbunden, insbesondere miteinander verschraubt, sind. Dabei sind die vorherigen und folgenden Ausführungen zu dem jeweiligen Anbindungselement ohne weiteres auf das jeweilige Koppelelemente übertragbar und umgekehrt, sodass beispielsweise das Gehäuse und das Flächenelement über wenigstens ein oder mehrere Befestigungselemente, insbesondere reversibel lösbar, miteinander verbunden, insbesondere miteinander verschraubt, sein können.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das Gehäuse mit dem Flächenelement verschraubt und dadurch reversibel lösbar verbunden ist. Dadurch kann die Vorderwagenstruktur besonders einfach hergestellt sowie gegebenenfalls demontiert werden, sodass eine vorteilhafte, zeit- und kostengünstig durchführbare Wartung oder Reparatur der Vorderwagenstruktur darstellbar ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass das Flächenelement, insbesondere zumindest teilweise, zumindest überwiegend oder vollständig, in Fahrzeuglängsrichtung vor dem Gehäuse angeordnet ist, wodurch das Flächenelement das Gehäuse in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, überdeckt. Dadurch ist das Flächenelement in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, durch das Gehäuse überdeckt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist an dem Schubfeld wenigstens ein Halter vorgesehen, an welchem wenigstens ein von der elektronischen Komponente unterschiedliches, zusätzlich zu der elektronischen Komponente vorgesehenes Gerät, insbesondere elektronisches oder elektrisches Gerät, zu halten oder gehalten ist. Dadurch können die Teileanzahl und somit das Gewicht und die Kosten der Vorderwagenstruktur in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden.
Um eine besonders hohe Steifigkeit realisieren und dabei die Teileanzahl, das Gewicht und die Kosten besonders gering halten zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Gerät als eine Komponente einer Klimaanlage für das Kraftfahrzeug ausgebildet ist. Bei dem Gerät handelt es sich beispielsweise um einen Kältemittelverdichter zum Verdichten eines Kältemittels. Weiterhin ist es denkbar, dass es sich bei dem Gerät um einen beispielsweise als Kühler ausgebildeten Wärmetauscher handelt, mittels welchem beispielsweise ein Kühlmittel der Klimaanlage zu kühlen ist. Mit anderen Worten kann das Gerät den Kältemittelverdichter und/oder den Kühler umfassen. Der Kühler ist beispielsweise ein Gaskühler oder ein Kondensator zum Kondensieren des Kältemittels. Ferner ist es denkbar, dass es sich bei dem Gerät um einen Verdampfer zum Verdampfen des Kältemittels handelt beziehungsweise dass das Gerät einen Verdampfer zum Verdampfen des Kältemittels umfasst.
Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das jeweilige Trägerelement wenigstens oder genau einen Längsträger und/oder wenigstens oder genau einen auch als Federdom oder Federbeindom bezeichneten Dom umfasst, an welchem ein Feder- und/oder Dämpferelement für ein Fahrwerk des Kraftfahrzeugs abstützbar oder abgestützt ist. Dadurch kann auf bauraumgünstige Weise eine besonders hohe Steifigkeit der Vorderwagenstruktur realisiert werden.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein vorzugsweise als Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug ausgebildetes Kraftfahrzeug, welches eine erfindungsgemäße Vorderwagenstruktur gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung aufweist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
Zur Erfindung soll auch ein Verfahren zum Herstellen der Vorderwagenstruktur gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beziehungsweise zum Herstellen des Kraftfahrzeugs gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung gehören. Bei dem Verfahren wird beispielsweise die Lagerbrücke mit dem Hilfsrahmen, insbesondere reversibel lösbar, in einem Zustand verbunden, in welchem die elektrische Maschine bereits an der Lagerbrücke gelagert ist. In dem Zustand ist der Hilfsrahmen bereits an die Karosserie angebunden oder noch von der Karosserie gelöst. Dies bedeutet beispielsweise, dass die Lagerbrücke zusammen mit der bereits an der Lagerbrücke gelagerten elektrischen Maschine derart relativ zu dem bereits an die Karosserie angebundenen oder noch von der Karosserie gelösten Hilfsrahmen bewegt wird, dass die Lagerbrücke mit der bereits an der Lagerbrücke gelagerten elektrischen Maschine mit dem bereits an der Karosserie gehaltenen oder noch von der Karosserie gelösten Hilfsrahmen verbunden wird. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass in dem zuvor genannten Zustand das Schubfeld noch von den Trägerelementen beziehungsweise von der Karosserie gelöst ist, sodass das Schubfeld noch nicht mit der Karosserie verbunden ist.
Nachdem die Lagerbrücke mit der bereits daran gelagerten elektrischen Maschine mit dem Hilfsrahmen verbunden wurde, wird beispielsweise der Hilfsrahmen mit der daran gehaltenen Lagerbrücke in die Karosserie eingefahren beziehungsweise an der Karosserie montiert. Dann wird beispielsweise das Schubfeld mit der Karosserie, insbesondere mit den Trägerelementen, und mit der Lagerbrücke verbunden. Hierzu wird beispielsweise zunächst das Flächenelement in einem Zustand, in welchem das Flächenelement noch von dem Gehäuse gelöst ist, mit den Trägerelementen und mit der Lagerbrücke verbunden. Daraufhin wird beispielsweise das Gehäuse zumindest mit dem Flächenelement und/oder mit den Trägerelementen und/oder mit der Lagerbrücke verbunden. Ferner ist es denkbar, dass das Schubfeld in einem Zustand, in welchem das Gehäuse bereits mit dem Flächenelement verbunden ist, mit den Trägerelementen und mit der Lagerbrücke verbunden wird.
Um beispielsweise die elektrische Maschine an der Lagerbrücke zu lagern, ist die elektrische Maschine zumindest mittelbar, insbesondere direkt, mit der Lagerbrücke verschraubt. Insbesondere ist es denkbar, dass das zuvor genannt Lager, durch welches die elektrische Maschine an der Lagerbrücke, insbesondere gedämpft und/oder gefedert, gelagert ist, mit der Lagerbrücke verschraubt ist beziehungsweise wird.
Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs und des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorderwagenstruktur beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs und des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet. Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen.
Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:

1 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Vorderwagenstruktur;
2 ausschnittsweise eine schematische und perspektivische Vorderansicht der Vorderwagenstruktur;
3 ausschnittsweise eine weitere schematische Perspektivansicht der Vorderwagenstruktur;
4 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Rückansicht der Vorderwagenstruktur;
5 ausschnittsweise eine schematische und perspektivische Vorderansicht der Vorderwagenstruktur;
6 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht der Vorderwagenstruktur;
7 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Perspektivansicht der Vorderwagenstruktur;
8 eine schematische Perspektivansicht eines Flächenelements der Vorderwagenstruktur;
9 ausschnittsweise eine schematische und perspektivische Seitenansicht der Vorderwagenstruktur; und
10 ausschnittsweise eine schematische und teilweise geschnittene Perspektivansicht der Vorderwagenstruktur.

Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsform umfassen. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.
1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Perspektivansicht eine Vorderwagenstruktur 10 für ein beispielsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildetes Kraftfahrzeug. Wie besonders gut in Zusammenschau mit 3 und 4 erkennbar ist, weist die Vorderwagenstruktur 10 wenigstens oder genau zwei in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandete und in 4 besonders schematisch dargestellte Trägerelemente 12 und 14 einer selbsttragenden Karosserie für das Kraftfahrzeug auf. Dies bedeutet, dass das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand die selbsttragende Karosserie mit den Trägerelementen 12 und 14 umfasst. Die Trägerelemente 12 und 14 weisen jeweils wenigstens oder genau einen Längsträger der selbsttragenden Karosserie und/oder wenigstens oder genau einen auch als Karosseriedom bezeichneten Dom auf. An dem Dom ist beispielsweise ein Feder- und/oder Dämpferelement für ein Fahrwerk des Kraftfahrzeugs abstützbar oder abgestützt. Über das Feder- und/oder Dämpferelement ist wenigstens oder genau ein Rad gefedert und/oder gedämpft an der selbsttragenden Karosserie abstützbar oder abgestützt, wobei das Rad beispielsweise zumindest in Fahrzeughochrichtung relativ zu der selbsttragenden Karosserie bewegbar ist. So kann das Rad beispielsweise relativ zu der Karosserie ein- und ausfedern. Mittels des Feder- und/oder Dämpferelements werden Relativbewegungen zwischen dem Rad und der Karosserie gefedert und/oder gedämpft.
Wie besonders gut aus 1 bis 3 und 5 erkennbar ist, umfasst die Vorderwagenstruktur 10 wenigstens oder genau ein in Fahrzeugquerrichtung zwischen den Trägerelementen 12 und 14 angeordnetes Schubfeld 16, welches separat von den Trägerelementen 12 und 14 und somit separat von der Karosserie ausgebildet und zumindest mittelbar, insbesondere direkt, an den Trägerelementen 12 und 14 befestigt ist.
Um dabei auf besonders bauraum-, gewichts- und kostengünstige Weise eine besonders hohe Steifigkeit der Vorderwagenstruktur 10 realisieren zu können, ist das Schubfeld 16 durch wenigstens oder genau ein Flächenelement 18 und durch wenigstens oder genau ein separat von dem Flächenelement 18 ausgebildetes und mit dem Flächenelement 18 verbundenes Gehäuse 20 gebildet. In dem Gehäuse 20 ist wenigstens eine elektronische Komponente für das Kraftfahrzeug zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, aufgenommen, oder in dem Gehäuse 20 sind mehrere elektronische Komponenten für das Kraftfahrzeug zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, aufgenommen. Das Flächenelement 18 ist ein zumindest im Wesentlichen flächiges Element, welches sich zumindest in einem Teilbereich 22 zumindest im Wesentlichen flächig in einer Ebene erstreckt, welche durch die Fahrzeugquerrichtung und die Fahrzeughochrichtung aufgespannt wird. Dabei sind in 1 die Fahrzeugquerrichtung durch einen Doppelpfeil 24 veranschaulicht, während die Fahrzeughochrichtung durch einen Doppelpfeil 26 veranschaulicht ist. Darüber hinaus veranschaulicht ein Doppelpfeil 28 die Fahrzeuglängsrichtung. Der flächige Teilbereich 22 erstreckt sich beispielsweise über wenigstens oder mehr als die Hälfte des gesamten Flächenelements 18.
Das Flächenelement 18 stellt eine Querverbindung zwischen den Trägerelementen 12 und 14 dar. Hierzu weist das Flächenelement 18 Anbindungselemente 30 und 32 auf, mittels welchen das Flächenelement 18 mit der selbsttragenden Karosserie, insbesondere mit den Trägerelementen 12 und 14, verbunden ist. Da die Trägerelemente 12 und 14 Bestandteile der selbsttragenden Karosserie sind, ist die selbsttragende Karosserie in 3 bis 7 ausschnittsweise erkennbar, und dort mit 13 bezeichnet. Dabei ist das Flächenelement 18 über die Anbindungselemente 30 an das Trägerelement 12 und über die Anbindungselemente 32 an das Trägerelement 14 angebunden. Über die Anbindungselemente 30 und 32 ist das Flächenelement 18 für sich alleine betrachtet und somit unabhängig von dem Gehäuse 20 beziehungsweise unter Umgehung des Gehäuses 20 mit den Trägerelementen 12 und 14 verbunden, sodass beispielsweise während eines Betriebs des Kraftfahrzeugs auftretende Kräfte über einen ersten Lastpfad von dem Flächenelement 18 an die Trägerelemente 12 und 14 beziehungsweise umgekehrt übertragen werden können. Der erste Lastpfad, welcher auch als erster Kraftpfad bezeichnet wird, verläuft dabei nicht über das Gehäuse 20 und umgeht somit das Gehäuse 20.
Besonders gut aus 5 ist erkennbar, dass das jeweilige Anbindungselement 30 beziehungsweise 32 eine beispielsweise als Durchgangsöffnung ausgebildete und vorzugsweise gewindefreie Öffnung aufweist, welche beispielsweise von einem jeweiligen, in den Fig. nicht dargestellten Befestigungselement durchdrungen ist. Bei dem Befestigungselement handelt es sich beispielsweise um ein Schraubelement, insbesondere um eine Schraube, mittels welchem beziehungsweise mittels welcher das Flächenelement 18 mit dem jeweiligen Trägerelement 12 beziehungsweise 14 verschraubt und somit, insbesondere reversibel lösbar, an dem jeweiligen Trägerelement 12 beziehungsweise 14 befestigt ist.
Insgesamt ist erkennbar, dass das Flächenelement 18 ein erstes Teil des Schubfelds 16 ist. Das Gehäuse 20 der elektrischen Komponente beziehungsweise der elektrischen Komponenten ist ein zweites Teil des Schubfelds 16. Das Flächenelement 18 ist für sich alleine betrachtet mit dem Gehäuse 20 und für sich alleine betrachtet mit dem Trägerelement 12 und 14 verbunden. Ferner ist das Gehäuse 20 für sich alleine betrachtet mit dem Flächenelement 18 und für sich alleine betrachtet mit der Karosserie, insbesondere mit dem Trägerelement 12 und 14, verbunden. Hierzu weist das Gehäuse 20 beispielsweise Gehäuseanbindungselemente 34 und 36 auf, mittels welchen das Gehäuse 20 für sich alleine betrachtet, das heißt unabhängig von dem Flächenelement 18 beziehungsweise unter Umgehung des Flächenelements 18, mit der Karosserie 13, insbesondere mit den Trägerelementen 12 und 14, verbunden ist. Die Gehäuseanbindungselemente 34 und 36 werden auch als Karosserieanbindungspunkte oder Gehäuseanbindungspunkte bezeichnet, da das Gehäuse 20 mittels der Gehäuseanbindungselemente 34 und 36 an die Karosserie, insbesondere an die Trägerelemente 12 und 14, angebunden ist.
Sowohl das Flächenelement 18 als auch das Gehäuse 20 bilden einen Kraftübertragungspfad zwischen den Trägerelementen 12 und 14, sodass über den Kraftübertragungspfad zwischen den Trägerelementen 12 und 14 Kräfte, welche beispielsweise bei einem Betrieb des Kraftfahrzeugs entstehen, zwischen den Trägerelementen 12 und 14 übertragen werden können. Hierzu weisen das Flächenelement 18 und das Gehäuse 20 jeweilige, auch als Verbindungspunkte oder Koppelelemente bezeichnete Verbindungselemente 38 auf, mittels welchen das Flächenelement 18 mit dem Gehäuse 20, insbesondere reversibel lösbar, verbunden ist. Hierdurch kann auf bauraum-, gewichts- und kostengünstige Weise eine besonders hohe Steifigkeit der Vorderwagenstruktur 10 gewährleistet werden.
Das jeweilige Verbindungselement 38 weist beispielsweise wenigstens oder genau eine insbesondere als Durchgangsöffnung ausgebildete Öffnung auf, welche von einem jeweiligen, in den Fig. nicht dargestellten Verbindungselement wie beispielsweise einem Schraubelement durchdrungen ist. Mittels des Verbindungselements 38 sind das Flächenelement 18 und das Gehäuse 20 miteinander verbunden, insbesondere miteinander verschraubt, wobei das Flächenelement 18 und das Gehäuse 20 beispielsweise mittels des jeweiligen Verbindungselements 38 reversibel lösbar miteinander verbunden sein können.
Da das Gehäuse 20 beispielsweise über die Gehäuseanbindungselemente 34 und 36 für sich alleine betrachtet, das heißt unabhängig von dem Flächenelement 18 beziehungsweise unter Umgehung des Flächenelements 18 mit der Karosserie, insbesondere mit den Trägerelementen 12 und 14, verbunden ist, können beispielsweise während eines Betriebs des Kraftfahrzeugs auftretende Kräfte über einen zweiten Lastpfad von dem Gehäuse 20 an die Karosserie 13, insbesondere an die Trägerelemente 12 und 14, beziehungsweise umgekehrt, übertragen werden, wobei der zweite Lastpfad, welcher auch als zweiter Kraftpfad bezeichnet wird, nicht über das Flächenelement 18 verläuft und somit das Flächenelement 18 umgeht.
Besonders gut aus 1 bis 7 ist erkennbar, dass die Vorderwagenstruktur 10 außerdem einen separat von der Karosserie 13 und somit separat von den Trägerelementen 12 und 14 und separat von dem Schubfeld 16 ausgebildeten Hilfsrahmen 40 aufweist, welcher separat von der Karosserie 13 ausgebildet und zumindest mittelbar, insbesondere direkt, an der Karosserie 13 gehalten ist. Der Hilfsrahmen 40 weist wenigstens oder genau zwei in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandete Längselemente 42 und wenigstens ein Querelement 44 auf, über welches die Längselemente 42 miteinander verbunden sind. Der Hilfsrahmen 40 ist dabei in Fahrzeughochrichtung unterhalb eines Schubfelds 16 angeordnet. Insbesondere ist der Hilfsrahmen 40 in Fahrzeughochrichtung unterhalb eines Aufnahmebereichs 46 angeordnet, in welchem das Schubfeld 16 angeordnet ist. Der Aufnahmebereich 46 wird auch als Aufnahmeraum bezeichnet. Insbesondere ist der Aufnahmebereich 46 beziehungsweise das Schubfeld 16 in Fahrzeughochrichtung nach unten hin zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, durch den Hilfsrahmen 40 überdeckt. An dem Hilfsrahmen sind beispielsweise Radlenker gelenkig befestigt, welche zum Führen des jeweiligen zuvor genannten Rads ausgebildet sind. Der jeweilige Radlenker ist somit beispielsweise verschwenkbar an dem Hilfsrahmen 40 gehalten.
Die Vorderwagenstruktur 10 weist darüber hinaus eine separat von dem Schubfeld 16, separat von der Karosserie 13 und separat von dem Hilfsrahmen 40 ausgebildete Lagerbrücke 48 auf, welche auch als Koppelelement oder Kopplungselement bezeichnet wird. Des Weiteren umfasst die Vorderwagenstruktur 10 wenigstens oder genau eine elektrische Maschine 51, welche besonders gut aus 1 bis 3 erkennbar ist. Dabei ist das Kraftfahrzeug mittels der elektrischen Maschine 51 elektrisch antreibbar. Dies bedeutet, dass die elektrische Maschine 51 in einem Motorbetrieb und somit als Elektromotor betrieben werden kann, mittels welchem das Kraftfahrzeug angetrieben werden kann. Ferner ist es denkbar, dass die elektrische Maschine 51 in einem Generatorbetrieb und somit als Generator betrieben werden kann. Die elektrische Maschine 51 ist dabei insbesondere unter Umgehung des Schubfelds 16, unter Umgehung der Karosserie 13 und unter Umgehung des Hilfsrahmens 40 an der Lagerbrücke 48 gelagert. Dadurch können beispielsweise während eines Betriebs des Kraftfahrzeugs entstehende Kräfte über einen auch als dritter Kraftpfad bezeichneten dritten Lastpfad von der Maschine 51 auf die Lagerbrücke 48 oder umgekehrt übertragen werden, wobei der dritte Lastpfad nicht über das Schubfeld 16 und nicht über die Karosserie 13 und nicht über den Hilfsrahmen 40 verläuft. Die Lagerbrücke 48 ist mit dem Schubfeld 16 und mit dem Hilfsrahmen 40, insbesondere über jeweilige Verbindungselemente, verbunden, sodass das Schubfeld 16 unter Vermittlung der Lagerbrücke 48 mit dem Hilfsrahmen 40 verbunden ist. Somit ist das Flächenelement 18 und/oder das Gehäuse 20 unter Vermittlung der Lagerbrücke 48 an, insbesondere auf, dem Hilfsrahmen 40 montiert. Hierdurch ist eine last- beziehungsweise kraftübertragende Verbindung zwischen dem Hilfsrahmen 40 und dem Schubfeld 16 geschaffen. Dadurch, dass der Hilfsrahmen 40 sowohl mit der Karosserie 13 als auch mit dem Schubfeld 16 verbunden ist, kann auf gewichts- und kostengünstige Weise eine besonders hohe Steifigkeit der Vorderwagenstruktur 10 gewährleistet werden.
Aus 1 und 2 ist erkennbar, dass beispielsweise die Lagerbrücke 48 erste Verbindungselemente 52 aufweist, mittels welchen die Lagerbrücke 48 mit dem Schubfeld 16, insbesondere mit dem Flächenelement 18, verbunden ist. Außerdem weist die Lagerbrücke 48 zweite Verbindungselemente 54 auf, mittels welchen die Lagerbrücke 48 mit dem Hilfsrahmen 40 verbunden ist. Dabei sind die Verbindungselemente 54 zusätzlich zu den Verbindungselemente 52 vorgesehen und umgekehrt. Der Hilfsrahmen 40 weist zwei in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandete Befestigungselemente 56 auf, an welche die Lagerbrücke 48 angebunden ist. Hierzu sind die Verbindungselemente 54 mit den Befestigungselementen 56 verbunden, sodass die Lagerbrücke 48 mittels der Verbindungselemente 54 und mittels der Befestigungselemente 56 mit dem Hilfsrahmen 40 verbunden ist. Hierdurch ist die Lagerbrücke 48 mit dem Hilfsrahmen 40 verbunden.
Besonders gut aus 5 und 6 ist erkennbar, dass das Flächenelement 18 in Fahrzeuglängsrichtung vor dem Gehäuse 20 angeordnet ist, wodurch das Gehäuse 20 in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne hin zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, durch das Flächenelement 18 überdeckt ist. Demzufolge ist das Flächenelement 18 in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten hin zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, durch das Gehäuse 20 überdeckt.
Eine Montage der Vorderwagenstruktur 10 beziehungsweise des Kraftfahrzeugs erfolgt beispielsweise derart, dass die Lagerbrücke 48 mit der bereits an der Lagerbrücke 48 gelagerten elektrischen Maschine 51 mit dem Hilfsrahmen 40 insbesondere über die Verbindungselemente 54 und die Befestigungselemente 56 in einem Zustand verbunden wird, in welchem der Hilfsrahmen 40 noch von der Karosserie 13 gelöst ist, das Schubfeld 16 von der Lagerbrücke 48 gelöst ist und das Schubfeld 16 von der Karosserie 13 gelöst ist. Somit bilden beispielsweise zunächst die Lagerbrücke 48, die an der Lagerbrücke 48 gelagerte elektrische Maschine 51 und der Hilfsrahmen 40, an welchem die Lagerbrücke 48 mit der an der Lagerbrücke 48 gelagerten elektrischen Maschine 51 gehalten ist, einen Zusammenbau. Der Zusammenbau wird dann beispielsweise insbesondere zusammen mit anderen an dem Hilfsrahmen festmontierten Teilen in die Karosserie eingefahren, woraufhin beispielsweise der Hilfsrahmen 40 mit der Karosserie 13 verbunden wird. Daraufhin wird beispielsweise das Schubfeld 16 von oben aufgesetzt und mit der Lagerbrücke 48 und mit der Karosserie 13, insbesondere mit den Trägerelementen 12 und 14, verbunden.
Ferner ist es denkbar, dass das Gehäuse 20 auf den Hilfsrahmen 40 über die Lagerbrücke 48 montiert wird. Somit bilden beispielsweise Hilfsrahmen 40 und das an dem Hilfsrahmen 40 über die Lagerbrücke 48 montierte Gehäuse 20 einen Zusammenbau, welcher den Hilfsrahmen 40, das Gehäuse 20 sowie die Lagerbrücke 48 umfasst. Der Zusammenbau wird, gegebenenfalls mit anderen, weiteren und an dem Hilfsrahmen 40 montierten Teilen in die Karosserie eingefahren und dabei in Fahrzeuglängsrichtung von vorne nach hinten bewegt, insbesondere derart, dass das Gehäuse 20 zwischen den Trägerelementen 12 und 14 angeordnet wird. Daran anschließend wird beispielsweise das Gehäuse 20 über die Gehäuseanbindungselemente 34 und 36 an die Karosserie 13 angebunden, das heißt mit der Karosserie 13, insbesondere reversibel lösbar, verbunden. Hierzu wird beispielsweise das Gehäuse 20 über die Gehäuseanbindungselemente 34 und 36 mit der Karosserie 13, insbesondere reversibel lösbar, verschraubt. Danach wird das Flächenelement 18, insbesondere mittels jeweiliger Schrauben, sowohl mit dem Gehäuse 20 als auch mit der Karosserie 13, insbesondere reversibel lösbar, verbunden. Hierzu wird beispielsweise das Flächenelement 18 über die Verbindungselemente 38, insbesondere reversibel lösbar, mit dem Gehäuse 20 verbunden, insbesondere verschraubt. Ferner wird beispielsweise das Flächenelement 18 über die Anbindungselemente 32, insbesondere reversibel lösbar, mit der Karosserie 13, insbesondere mit den Trägerelementen 12 und 14, verbunden, insbesondere verschraubt.
Um die Teileanzahl und somit das Gewicht, den Bauraumbedarf und die Kosten besonders gering halten zu können, kann - wie aus 8 erkennbar ist - an dem Schubfeld 16, insbesondere an dem Flächenelement 18, wenigstens ein Halter 50a-c vorgesehen sein. Der jeweilige Halter 50a-c ist beispielsweise einstückig mit dem Flächenelement 18 ausgebildet. Alternativ ist der jeweilige Halter 50a-c separat von dem Flächenelement 18 beziehungsweise von dem Schubfeld 16 ausgebildet und an dem Flächenelement 18 beziehungsweise an dem Schubfeld 16 befestigt. An dem jeweiligen Halter 50a-c ist wenigstens ein von der elektronischen Komponente unterschiedliches, zusätzliches zu der elektronischen Komponente vorgesehenes und beispielsweise als elektronisches oder elektrisches Gerät ausgebildetes Gerät für das Kraftfahrzeug zu halten oder gehalten. Bei dem Gerät kann es sich vorzugsweise um eine Komponente einer Klimaanlage für das Kraftfahrzeug handeln. Besonders gut aus 8 sind auch die Anbindungselemente 30 und 32 des Flächenelements 18 sowie die Verbindungselemente 38 des Flächenelements 18 erkennbar, welches über die Verbindungselemente 38, insbesondere reversibel lösbar, mit dem Gehäuse 20 verbunden, insbesondere verschraubt, ist.
Schließlich ist aus 9 und 10 besonders gut die Lagerung der elektrischen Maschine 51 an der Lagerbrücke 48 erkennbar. Die Lagerbrücke 48 weist dabei einen, insbesondere offenen, Hohlquerschnitt 55 auf, in welchem wenigstens ein Lager 57 angeordnet ist. Über das vorzugsweise als Gummilager ausgebildete Lager 57 ist die elektrische Maschine 51 an der Lagerbrücke 48 gelagert. Das Lager 57 weist beispielsweise ein erstes Lagerelement 58 und ein zweites Lagerelement 60 auf, wobei das Lagerelement 58 beispielsweise zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, in dem Lagerelement 60 aufgenommen ist. Die Lagerelemente 58 und 60 sind über einen in den Fig. nicht dargestellten Lagerkern des Lagers 57 miteinander verbunden, wobei der Lagerkern aus einem elastisch verformbaren Werkstoff, insbesondere aus Gummi beziehungsweise einem Elastomer, gebildet ist. Das Lagerelement 60 ist an der elektrische Maschine 51 vorgesehen, wobei das Lagerelement 60 beispielsweise einstückig mit einem Gehäuse der elektrischen Maschine 51 ausgebildet sein kann. Ferner ist es denkbar, dass das Lagerelement 60 separat von dem Gehäuse der elektrischen Maschine 51 ausgebildet und an dem Gehäuse der elektrischen Maschine 51 befestigt ist. Das Lagerelement 58 ist, insbesondere reversibel lösbar, mit der Lagerbrücke 48 verbunden, insbesondere verschraubt.
Der Lagerkern lässt Relativbewegungen zwischen den Lagerelementen 58 und 60, sodass der Lagerkern Relativbewegungen zwischen der elektrischen Maschine 51 und der Lagerbrücke 48 zulässt. Durch diese Relativbewegungen zwischen der elektrischen Maschine 51 und der Lagerbrücke 48 wird der Lagerkern elastisch verformt, wodurch Bewegungs- beziehungsweise Schwingungsenergie in Verformungsenergie umgewandelt wird. Hierdurch werden die Relativbewegungen zwischen der elektrischen Maschine 51 und der Lagerbrücke 48 mittels des weiteren Lagerkerns gedämpft, sodass Schwingungen der elektrischen Maschine 51 gedämpft werden können. Beispielsweise ist das Lagerelement 58 mit der Lagerbrücke 48, insbesondere reversibel lösbar, verschraubt, sodass die elektrische Maschine 51 über das Lagerelement 60, den Lagerkern und das Lagerelement 58 an der Lagerbrücke 48 gelagert ist.
Da die Karosserie 13, der Hilfsrahmen 40, das Schubfeld 16, die elektrische Maschine 51 und das Schubfeld 16 separat voneinander ausgebildete Bauelemente oder Module sind, kann ein modulartiger Aufbau der Vorderwagenstruktur 10 geschaffen werden. Hierdurch kann die Vorderwagenstruktur 10 besonders einfach und somit zeit- und kostengünstig aufgebaut werden. Das Schubfeld 16 stützt dabei die einfach auch als Motorlager bezeichnete Lagerbrücke 48 besonders vorteilhaft, insbesondere zumindest, in Fahrzeughochrichtung, sodass insgesamt eine besonders hohe Steifigkeit, insbesondere eine besonders hohe Verwindungssteifigkeit, der Vorderwagenstruktur 10 gewährleistet werden kann.

Claims

Vorderwagenstruktur (10) für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens zwei in Fahrzeugquerrichtung (24) voneinander beabstandeten Trägerelementen (12, 14) einer selbsttragenden Karosserie (13) für das Kraftfahrzeug, und mit wenigstens einem in Fahrzeugquerrichtung (24) zwischen den Trägerelementen (12, 14) angeordneten, separat von den Trägerelementen (12, 14) ausgebildeten und an den Trägerelementen (12, 14) befestigten Schubfeld (16), gekennzeichnet durch: - einen separat von der Karosserie (13) und separat von dem Schubfeld (16) ausgebildeten und an der Karosserie (13) gehaltenen Hilfsrahmen (40), welcher in Fahrzeughochrichtung (26) zumindest teilweise unterhalb des Schubfelds (16) angeordnet ist; - eine separat von dem Schubfeld (16), separat von der Karosserie (13) und separat von dem Hilfsrahmen (40) ausgebildete Lagerbrücke (48), welche mit dem Schubfeld (16) und mit dem Hilfsrahmen (40) verbunden ist, und - wenigstens eine elektrische Maschine (51), mittels welcher das Kraftfahrzeug antreibbar ist, wobei die elektrische Maschine (51) an der Lagerbrücke (48) gelagert ist.
Vorderwagenstruktur (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsrahmen (40) wenigstens zwei in Fahrzeugquerrichtung (24) voneinander beabstandete Befestigungselemente (56) aufweist, an welche die Lagerbrücke (48) angebunden ist, wodurch die Lagerbrücke (48) mit dem Hilfsrahmen (40) verbunden ist.
Vorderwagenstruktur (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Lager (57), über welches die elektrische Maschine (51) an der Lagerbrücke (48) gelagert ist, zumindest teilweise in einem Hohlquerschnitt (55) der Lagerbrücke (48) aufgenommen ist.
Vorderwagenstruktur (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schubfeld (16) durch ein Flächenelement (18) und ein separat von dem Flächenelement (18) ausgebildetes und mit dem Flächenelement (18) verbundenes Gehäuse (20) gebildet ist, in welchem wenigstens eine elektronische Komponente aufgenommen ist.
Vorderwagenstruktur (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbrücke (48) an das Flächenelement (18) angebunden ist, wodurch die Lagerbrücke (48) mit dem Schubfeld (16) verbunden ist.
Vorderwagenstruktur (10) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbrücke (48) an das Gehäuse (20) angebunden ist, wodurch die Lagerbrücke (48) mit dem Schubfeld (16) verbunden ist.
Vorderwagenstruktur (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (20) Gehäuseanbindungselemente (34, 36) aufweist, mittels welchen das Gehäuse (20) mit der Karosserie (13) verbunden ist.
Vorderwagenstruktur (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenelement (18) Anbindungselemente (30, 32) aufweist, mittels welchen das Flächenelement (18) mit der Karosserie (13) verbunden ist.
Vorderwagenstruktur (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenelement (18) in Fahrzeuglängsrichtung (28) vor dem Gehäuse (20) angeordnet ist und dadurch das Gehäuse (20) in Fahrzeuglängsrichtung (28) nach vorne zumindest teilweise überdeckt.
Kraftfahrzeug mit einer Vorderwagenstruktur (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.