DE102022102534A1

DE102022102534A1 - Vorbaustruktur sowie Achsträger für eine selbsttragende Karosserie eines Personenkraftwagens

Info

Publication number: DE102022102534A1
Application number: DE102022102534.9A
Authority: DE
Inventors: Liang Kong
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2022-02-03
Filing date: 2022-02-03
Publication date: 2023-08-17

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorbaustruktur (1) für eine selbsttragende Karosserie eines Personenkraftwagens, mit jeweiligen Längsträgern (6), welche an ihren jeweiligen hinteren Enden (8) mit jeweils zugeordneten Strukturelementen (9) der Karosserie verbunden sind, wobei die Längsträger (6) zumindest partiell aus einem Holzwerkstoff gebildet sind.Außerdem betrifft die Erfindung einen Achsträger (19) für eine selbsttragende Karosserie eines Personenkraftwagens, mit jeweiligen Längsträgerelementen (20) , welche über wenigstens ein Querträgerelement (21) miteinander verbunden sind, und mit jeweiligen Lagerelementen (22), über welche der Achsträger (19) mit der Karosserie des Kraftwagens verbindbar ist, wobei der Achsträger (19) zumindest partiell aus einem Holzwerkstoff gebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorbaustruktur für eine selbsttragende Karosserie eines Personenkraftwagens gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Achsträger für eine selbsttragende Karosserie eines Personenkraftwagens gemäß dem Oberbegriffe des Patentanspruchs 6.
Wie allgemein bekannt ist (vgl. Christian Frahm, Holz im Fahrzeugbau: Zurück zu den Wurzeln, vom 07.05.2016 in: Der Spiegel, unter: https://www.spiegel.de/auto/aktuell/holzim-autobau-zurueck-zu-den-wurzeln-a-1087249.html (abgerufen am 24.11.2021), geht der Fahrzeugbau von Personenkraftwagen ursprünglich auf den Kutschenbau zurück. So wurden zu Beginn des Fahrzeugbaus Motoren in hölzerne Kutschen eingesetzt. Im weiteren geschichtlichen Verlauf wurden dann Chassis beziehungsweise Fahrzeugrahmen aus Metallprofilen hergestellt, an welchen die Fahrzeugachsen sowie das Antriebsaggregat gelagert wurden. Auf diese Chassis beziehungsweise Fahrzeugrahmen wurden dann entsprechende Aufbauten, beispielsweise auch durch frühere Kutschenbauer, aufgesetzt, welche zumindest teilweise aus Holz waren. Bekanntlich erst seit Mitte der 50er Jahre des letzten Jahrhunderts setzten sich dann Personenkraftwagen durch, deren Karosserien in selbsttragender Bauweise hergestellt wurden.
Bis heute gibt es allerdings Fahrzeughersteller, welche nach wie vor nicht-selbsttragende Fahrzeugrohbauten mit Chassis aus Holz herstellen. Der große Vorteil von Holz ist hierbei das vergleichsweise geringe Gewicht und der günstige ökologische Fußabdruck.
Nicht zuletzt aus diesem Grund finden Holzwerkstoffe in jüngster Zeit wieder Einzug in den Serienbau von selbsttragenden Personenkraftwagen, und zwar beispielsweise als Armaturenträger, Rücksitzwände oder Unterböden. Auch bei anderen, nichtcrashrelevanten Bauteilen kommen Holzwerkstoffe bereits zum Einsatz (vgl. Christian Frahm, Holz im Fahrzeugbau: Zurück zu den Wurzeln, vom 07.05.2016 in: Der Spiegel, unter: https://www.spiegel.de/auto/aktuell/holz-im-autobau-zurueck-zu-den-wurzeln-a-1087249.html (abgerufen am 24.11.2021).
Aus der GB 251 263 ist überdies bereits ein Kraftwagenaufbau in Holzbauweise bekannt, bei welcher die jeweiligen Spannten sowie Außenverkleidungen aus Holzwerkstoff gebildet sind. Auch dieser Aufbau ruht auf einem fahrzeugseitigen Rahmen, sodass es sich insgesamt um ein Fahrzeug in nicht-selbsttragender Bauweise handelt.
Aus der EP 3 604 044 A1 ist zudem ein Energieabsorptionselement für einen Kraftwagen bekannt, welches beispielsweise als Stoßfängerquerträger zum Einsatz kommt. Dieses Energieabsorptionselement weist beispielsweise mehrere Teilsegmente aus Holz auf, welche miteinander zu einem Verbund gefügt sind.
Aus der US 2 470 919 ist außerdem bereits eine Rahmenstruktur für einen Lastkraftwagen oder einen Trailer bekannt. Die Querträger dieses Fahrzeugrahmens sind hierbei aus Holz gestaltet.
Schließlich ist es aus dem Modellbau von Fahrzeugen bekannt, beispielsweise Sattelzugmaschinen aus Holz zu gestalten. Genauer gesagt sind hierbei sowohl das Fahrgestell als auch der Fahrzeugaufbau mit dem Fahrerhaus aus Holz gestaltet (vgl. Werner Dehnert, Mein Anderes Nutzfahrzeug, https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=&ved=2ahUKEwjbu dn_7tP0AhWw8rsIHSfaDgUQFnoECAIQAQ&url=http%3A%2F%2Fwww.ighfm.de%2Fmedia%2Fkunena%2Fattachments%2F64%2FDrewaMANBaubericht.pdf&usg =AOvVaw3tDyMsqAeH99Q9147WiJL6 (abgerufen am 24.11.2021).
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorbaustruktur sowie einen Achsträger für eine selbsttragende Karosserie eines Personenkraftwagens zu schaffen, mittels welchen einerseits das Fahrzeuggewicht gesenkt und der ökologische Fußabdruck des Fahrzeugs verbessert werden kann, und mittels welchen andererseits der Entwicklungs- und Herstellungsprozess jeweiliger Kraftwagen optimiert werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Vorbaustruktur mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch einen Achsträger mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gelöst. Günstige Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die erfindungsgemäße Vorbaustruktur für eine selbsttragende Karosserie eines Personenkraftwagens umfasst jeweilige Längsträger, welche an ihren jeweils hinteren Enden mit jeweils zugeordneten Strukturelementen der Karosserie verbunden sind. Diese Strukturelemente können beispielsweise Bauteile einer vorderen Stirnwand, eines Stirnwandquerträgers oder dergleichen sein, in deren Bereich die Fahrgastzelle in die Vorbaustruktur der Kraftwagenkarosserie übergeht.
Erfindungsgemäß ist es hierbei vorgesehen, die jeweiligen Längsträger zumindest partiell aus einem Holzwerkstoff gebildet sind. Es hat sich nämlich gezeigt, dass gerade die Hauptlängsträger der Hauptlängsträgerebene, welche üblicherweise bezogen auf die Fahrzeughochrichtung sich in einem mittleren hinteren Bereich der Vorbaustruktur erstrecken, ein erhebliches Gewicht aufweisen und demzufolge besonders hohe Gewichtseinsparungen ermöglichen, wenn diese aus einem Holzwerkstoff gestaltet sind. Die Längsträger, an welchen sich üblicherweise vorderseitig ein Stoßfängerquerträger unter Vermittlung jeweiliger Energieabsorptionselemente abstützt, sind dabei in geeigneter Weise derart ausgebildet, dass einerseits eine hinreichende Stabilität gegeben ist, dass jedoch andererseits auch ein gewisses Energieabsorptionsvermögen und eine hinreichende Duktilität oder dergleichen Nachgiebigkeit gegeben sind, dass beispielsweise bei einer Frontalkollision mit einem Unfallpartner oder einem Hindernis entsprechend Energie im Bereich der Längsträger absorbiert werden kann.
Hierbei ist es beispielsweise denkbar, die Längsträger aus einem Verbund mehrerer einzelner Holzwerkstoffteile zu gestalten. Hierbei ist es beispielsweise denkbar, entsprechende Vollholzteile durch Fügen, insbesondere durch Kleben, miteinander zu verbinden. Ebenfalls sind jedoch auch Holzwerkstoffe denkbar, bei welchen einzelne Holzteilchen, -späne oder Holzfasern miteinander gefügt oder dergleichen verbunden sind. So sind beispielsweise auch Längsträger aus Faserplatten/-elementen, Spanplatten/-elementen oder dergleichen Werkstoffe denkbar. Auch Kombinationen jeweiliger Holzwerkstoffe beziehungsweise Bauteile durch Fügen, insbesondere Verleimen oder Verkleben, oder andersartiges Verbinden sind denkbar.
Wesentlich ist dabei, dass die Längsträger aus dem Holzwerkstoff in eine ansonsten beispielsweise zumindest teilweise oder überwiegend in herkömmlicher Bauweise gestaltete selbsttragende Karosserie integriert sind. So ist es beispielsweise und insbesondere denkbar, die aus Holzwerkstoff gestalteten Längsträger in eine ansonsten beispielsweise in Blechschalenbauweise oder dergleichen hergestellte Rohbaustruktur beziehungsweise Kraftwagenkarosserie zu integrieren. Natürlich kann die übrige Kraftwagenkarosserie nicht nur in Blechschalenbauweise hergestellt sein, sondern beispielsweise auch in anderer gängiger Weise aus Metall- und/oder Ku n ststoffwerkstoffen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Längsträger von Aussparungen durchsetzt. Derartige Aussparungen können beispielsweise quer zur Erstreckungsrichtung der Längsträger diese durchsetzen. Durch die Aussparungen kann der jeweilige Längsträger gezielt in seinem statischen und dynamischen Verhalten, und insbesondere bei Beaufschlagung mit einer unfallbedingten Kraft, beeinflusst werden, um beispielsweise das Energieabsorptions- und Deformationsverhalten zu steuern. Außerdem ergeben sich durch die Aussparungen erhebliche Gewichtseinsparungen der Längsträger.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass an den Längsträgern Anschlusselemente aus einem Metall- oder Kunststoffwerkstoff angeordnet sind, über welche die Längsträger mit dem zugeordneten Strukturelement der Karosserie verbindbar sind. Über die Anschlusselemente, welche einerseits die jeweiligen hinteren Enden der Längsträger aufnehmen, können diese somit am jeweils zugehörigen Strukturelement der Karosserie, beispielsweise im Bereich der vorderen Stirnwand der Karosserie, befestigt werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass an den Längsträgern Anschlusselemente aus einem Metall- oder Kunststoffwerkstoff angeordnet sind, über welche die Längsträger mit einem Anschlussbauteil, beispielsweise einem Achsträger einer Vorderachse, verbindbar sind. Über derartige Anschlusselemente lassen sich demzufolge jeweilige Anschlussbauteile besonders zuverlässig mit dem Holzwerkstoff des jeweiligen Längsträgers verbinden.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Strukturelemente zum Verbinden der hinteren Enden der Längsträger mit der Karosserie als außenumfangsseitig um die Enden der Längsträger umlaufende Aufnahmeschuhe, welche beispielsweise aus einem Metall- oder Kunststoffwerkstoff hergestellt sind, ausgebildet sind. Da der Holzwerkstoff der Längsträger eine relativ geringe Grenzflächenpressung aufweist, ist es besonders vorteilhaft, die Kräfte durch entsprechende Aufnahmeschuhe oder andere, metallische oder aus Kunststoff bestehende Bauteile an den Anbindungsstellen, an denen die Kräfte der Längsträger in die Kraftwagenkarosserie eingeleitet werden homogen in der Holz-Struktur der Längsträger verteilt sind.
Die Oberfläche der Längsträger beziehungsweise der Holzwerkstoffe soll vorzugsweise durch eine Lackierung, eine Harzversiegelung oder eine andere Oberflächenbehandlung / Bearbeitung gegen Feuchtigkeit und andere Einflüsse geschützt werden.
Die Herstellung der Längsträger, die hier auch als Hauptlängsträger oder Motorlängsträger bezeichnet werden, aus einem Holzwerkstoff ermöglicht nicht nur einen besonders günstigen ökologischen Fußabdruck beziehungsweise die Reduzierung der CO₂-Emissionen in der gesamten Nutzungsphase durch Leichtbau, sondern ermöglicht überdies eine kurze Entwicklungszeit und wenig Investitionen für Produktionsanlagen. Außerdem sind schnelle Anpassungen der geometrischen Gegebenheiten sowie bessere Akustikeigenschaften dank einer hohen Materialdämpfung möglich. Dank dieser hohen Materialdämpfung können zudem die anderen akustischen Isolationsmaßnahmen, beispielsweise Gummilager, Schalldämmung etc., reduziert werden. Dadurch können die Herstellungskosten und das Gewicht weiter reduziert werden.
Zur Erfindung gehört auch ein Achsträger für eine selbsttragende Karosserie eines Personenkraftwagens mit jeweiligen Längsträgerelementen, welche über wenigstens ein Querträgerelement miteinander verbunden sind, und mit jeweiligen Lagerelementen, über welche der Achsträger mit der Karosserie des Kraftwagens verbindbar ist.
Erfindungsgemäß ist es hierbei vorgesehen, dass der Achsträger zumindest partiell aus einem Holzwerkstoff gebildet ist. Wie bereits oben im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorbaustruktur beziehungsweise den zugehörigen Längsträgern beschrieben, können für den erfindungsgemäßen Achsträger Holzwerkstoffe in Form von Vollholz oder aber in Form von Faser- oder Spanplatten oder dergleichen zum Einsatz kommen. Derartige Holzwerkstoffe haben - wie bereits in Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorbaustruktur beschrieben - einen besonders günstigen ökologischen Fußabdruck und ermöglichen die Reduzierung von CO₂-Emissionen in der gesamten Nutzungsphase durch Leichtbau. Außerdem sind auch vorliegend kurze Entwicklungszeiten des Achsträgers und wenige Investitionen für die Produktionsanlagen als Vorteile zu benennen. Zudem ist eine schnelle Anpassung des Achsträgers auf geometrische Änderungen möglich. Ein besonderer Vorteil sind auch die besonders günstigen Akustik- und Schwingungseigenschaften eines zumindest partiell aus Holzwerkstoff gestalteten Achsträgers dank der hohen Materialdämpfungen. Dank dieser hohen Materialdämpfung können zudem die anderen akustischen Isolationsmaßnahmen, beispielsweise Gummilager, Schalldämmung etc., reduziert werden. Dadurch können die Herstellungskosten und das Gewicht weiter reduziert werden.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind zumindest die Längsträgerelemente und das Querträgerelement zumindest im Wesentlichen vollständig aus einem Holzwerkstoff gebildet. Hierdurch lassen sich besonders viele der zuvor beschriebenen Vorteile verwirklichen. Vorzugsweise sind die Längsträgerelemente zudem über zwei Querträgerelemente miteinander verbunden, welche vorzugsweise beide aus einem Holzwerkstoff gebildet sind.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind in dem Holzwerkstoff des Achsträgers Aufnahmeöffnungen für die Lagerelemente angebracht. Somit lässt sich die Lagerung des Achsträgers an der Karosserie des Kraftwagens besonders einfach bewerkstelligen.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass in den Holzwerkstoff des Achsträgers Aufnahmeöffnungen für Lenker oder dergleichen Fahrwerkelemente der Fahrzeugachse eingebracht sind. Hierdurch ergibt sich eine besonders günstige und einfache Verbindung der Lenker beziehungsweise Fahrwerkselemente der Fahrzeugachse zum Achsträger.
Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn an dem Achsträger Anschlusselemente aus einem Metall- oder Kunststoffwerkstoff angeordnet sind, über welche der Achsträger mit einem Anschlussbauteil, beispielsweise einem Lenker oder dergleichen Fahrwerkselement, verbindbar ist. Derartige Anschlusselemente ermöglichen eine besonders günstige Anbindung eines Anschlussbauteils an den Achsträger. Da der Holzwerkstoff eine relativ geringe Grenzflächenpressung aufweist, ist es besonders vorteilhaft, die Lasten durch entsprechende Anschlusselemente oder andere, metallische oder aus Kunststoff bestehende Bauteile an den Anbindungsstellen, an denen die Kräfte der Achsträger eingeleitet werden, homogen in der Holz-Struktur zu verteilen.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.
Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Vorbaustruktur für eine selbsttragende Karosserie eines Personenkraftwagens sowie eines Längsträgers einer Hauptlängsträgerebene, welcher am zugehörigen hinteren Ende unter Vermittlung eines Aufnahmeschuhs mit der Karosserie des Kraftwagens verbunden ist, wobei außerdem ein Achsträger erkennbar ist, welcher unterseitig der Längsträger befestigbar ist, und
2 eine Perspektivansicht auf einen Achsträger für eine selbsttragende Karosserie eines Personenkraftwagens sowie eine ausschnittsweise Detailansicht einer Aufnahmeöffnung des Achsträgers für ein Gummilager eines Lenkers der Fahrzeugachse, welcher an dem Achsträger gelagert ist.

1 zeigt in einer perspektivischen Explosionsansicht rechts oben ausschnittsweise eine Vorbaustruktur 1 für eine selbsttragende Karosserie eines Personenkraftwagens. Insbesondere erkennbar ist hierbei eine vordere Stirnwand 2, welche die Fahrgastzelle des Kraftwagens von der Vorbaustruktur 1 unterteilt beziehungsweise diese nach vorne hin begrenzt. Weiterhin erkennbar ist ein im Wesentlichen umgekehrt U-förmiger Stirnwandquerträger 3, welcher sich zwischen den Fahrzeugaußenseiten in Fahrzeugquerrichtung erstreckt und einen Mitteltunnel 4 des Fahrzeugs überbrückt. Weiterhin erkennbar sind außerdem jeweilige obere Längsträger 5 einer oberen Längsträgerhöhe auf Höhe jeweiliger Kotflügelbänke, welche zumindest im Wesentlichen horizontal und in Fahrzeuglängsrichtung verlaufen.
Da die Karosserie des Kraftwagens selbsttragend ist, sind demzufolge Fahrgestell und Aufbau zu einer Einheit zusammengefasst. Das bedeutet, dass die Karosserie die Aufgabe des Rahmens übernimmt und die Achsen sowie der Antriebsstrang direkt an der Karosserie angeordnet sind. Die Vorbaustruktur ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel zumindest im Wesentlichen in Blechschalenbauweise aus Blechschalen beziehungsweise Blechteilen hergestellt, welche beispielsweise aus einem Stahl- oder Aluminiumblech gebildet sind. Natürlich sind auch andere Bauweisen von selbsttragenden Karosserien denkbar, beispielsweise Skelettbauweisen (englisch: space-frame).
Oben links zeigt die Explosionsdarstellung eine schematische Perspektivansicht auf einen von zwei Längsträgern 6 einer Hauptlängsträgerebene beziehungsweise einer mittleren Längsträgerebene, an welchen sich vorderseitig in an sich bekannter Weise beispielsweise und insbesondere ein nicht erkennbarer Stoßfängerquerträger unter Vermittlung jeweiliger Energieabsorptionselemente abstützt. Diese Hauptlängsträger werden auch als Motorlängsträger bezeichnet. Hierbei sind üblicherweise zwei nebeneinander angeordnete und sich Fahrzeuglängsrichtung beziehungsweise etwa horizontal erstreckende Längsträger 6 vorgesehen, welche zumindest im Wesentlichen identisch spiegelsymmetrisch gestaltet sind. Vorliegend ist jedoch nur der in Vorwärtsfahrtrichtung rechte der beiden Längsträger 6 erkennbar.
Die beiden Längsträger 6 sind vorliegend zumindest partiell und insbesondere zumindest im Wesentlichen vollständig aus einem Holzwerkstoff gebildet. In einfachster Ausführungsform kann es sich hierbei um einen Vollholzwerkstoff oder einen sogenannten Leimbinder aus einzelnen Vollholzwerkstoffteilen handeln, welche miteinander gefügt, insbesondere verleimt beziehungsweise verklebt sind. Gleichfalls können hierdurch jeweilige Teile oder der gesamte Längsträger 6 aus einem Holzfaserwerkstoff oder Holzspanwerkstoff oder dergleichen gebildet sein. Auch ein Mix diverser Einzelteile aus unterschiedlichen oder gleichen Holzwerkstoffen ist hierbei denkbar. Diese einzelnen Teile des Längsträgers 6 können dabei gegebenenfalls durch Fügen, insbesondere durch Verleimen beziehungsweise Verkleben, oder aber beispielsweise auch partiell durch einzelne mechanische Verbindungsmittel wie Schrauben oder dergleichen miteinander verbunden sein. Auch andere, aus dem Holzbau bekannte Verbindungstechnologien wie formschlüssige Verbindungen (Schwalbenschwanzverbindungen, Schlitz-und-Zapfenverbindungen, etc.) sind denkbar, ebenso wie Kombinationen dieser Verbindungen.
Weiterhin ist erkennbar, dass der Längsträger 6 vorliegend von Aussparungen 7 durchsetzt ist, welche hier im Wesentlichen mit einem rechteckförmigen Querschnitt ausgebildet sind und sich in Fahrzeugquerrichtung beziehungsweise horizontal erstrecken. Natürlich sind auch jegliche andere Aussparungen und Aussparungsformen beziehungsweise andere Erstreckungsrichtungen dieser Aussparungen denkbar. Die Aussparungen 7 dienen dabei vorliegend insbesondere der Einstellung des Energieabsorptionsvermögens und Deformationsverhalten beziehungsweise der Steifigkeit sowie des Gewichts des jeweiligen Längsträgers 6. Hierbei ist erkennbar, dass in einem vorderen Bereich des Längsträgers 6 mehr Aussparungen 3 übereinander angeordnet sind, welche in ihrer Anzahl dann im Verlauf in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten bis zu einem jeweiligen hinteren Ende 8 des Längsträgers 6 kontinuierlich abnehmen, wobei im hinteren Bereich des Längsträgers 6 lediglich eine Aussparung vorgesehen ist. Es ist klar, dass die Anzahl und Anordnung der Aussparungen ebenso wie die Größe und Form der Aussparungen variieren kann. Ziel ist es, durch die Aussparungen die funktionalen Eigenschaften des Motorlängsträgers darzustellen.
In Gegensatz zu Aussparungen sind auch lokale Versteifungen, zum Beispiel metallische Einsätze oder Bleche, beispielsweise nach Art von Ummantelungen, Verstärkungen, Beplankungen oder dergleichen denkbar, um den Längsträger in einem bestimmten Längenbereich zu versteifen. Durch gezielte Aussparungen und lokale Versteifungen sollen somit die funktionalen Anforderungen der Motorlängsträger erfüllt werden.
Am hinteren Ende 8 weist der jeweilige Längsträger 6 ein zugeordnetes Strukturelement 9 auf, über welches der Längsträger 6 mit der Karosserie des Personenkraftwagens verbunden beziehungsweise an die Vorbaustruktur angebunden ist. Das Strukturelement 9 ist dabei entweder unmittelbar in die Karosserie integriert, oder wie hier an der Karosserie, insbesondere im Bereich der Stirnwand 2 beziehungsweise des Stirnwandquerträgers 3 rückwärtig befestigt und abgestützt.
Das Strukturelement 9, über welches der aus dem Holzwerkstoff gestaltete Längsträger 6 an die Vorbaustruktur 1 beziehungsweise die Karosserie angebunden ist, ist vorliegend als Aufnahmeschuh ausgebildet, welcher das hintere Ende 8 des Längsträgers außenumfangsseitig mit einem Bauteilbereich 10 umgreift und welcher eine Anschlussplatte 11 umfasst, mittels welcher das Strukturelement 9 an der Karosserie des Kraftwagens angebunden beziehungsweise in diese eingebunden ist. Das Strukturelement 9 mit dem Bauteilbereich 10 und der Abschlussplatte 11 ist vorliegend beispielsweise aus einem Metallwerkstoff, insbesondere einem Metallblech, hergestellt. Alternativ hierzu wäre auch eine Kunststoffvariante denkbar. Auch kann das Strukturelement 9 als Hybridbauteil bestehen aus Metall- und Kunststoffwerkstoff hergestellt sein.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Bauteilbereich 10 von Löchern 12 durchsetzt, welche mit Löchern 13 in dem Längsträger 6 korrespondieren. Über entsprechende mechanische Verbindungsmittel, insbesondere über Schrauben, kann demzufolge der Längsträger 6 auf einfache Weise rückwärtig mit dem Strukturelement 9 verbunden werden. In der Löchern 12, 13 können beispielsweise metallische Gewindeeinsätze, Hülsen oder dergleichen für eine robuste und wieder montierbare Anbindung angeordnet sein.
Die Abschlussplatte 11 kann beispielsweise über jeweilige Punktschweißverbindungen 14 oder dergleichen mit der Karosserie des Kraftwagens verbunden sein. Ebenfalls wäre eine andere Fügverbindung oder aber auch mechanische Verbindungsmittel wie Schrauben, Nieten oder dergleichen denkbar.
Weiterhin umfasst der jeweilige Längsträger 6 Anschlusselemente 15 nach Art von Unterlegscheiben aus einem Metall- oder Kunststoffwerkstoff, welche beispielsweise als jeweilige Metallplatten oder dergleichen ausgebildet sind, und über welche der Längsträger 6 mit einem Anschlussbauteil, im vorliegenden Fall einem Achsträger 16, verbindbar sind. Durch die Anschlusselemente 15 wird erreicht, dass wegen der geringen Grenzflächenpressung des Holzwerkstoffs eine flächige Lastenverteilung erreicht wird. Hierbei sind in den Längsträger 6 jeweilige Durchgangsbohrungen oder dergleichen Öffnungen 17 eingebaut, welche von entsprechenden Gewindedornen 18, Schrauben oder dergleichen durchsetzt sind, welche mit auf die Anschlusselemente 15 abgestützten, hier nicht dargestellten Schraubmuttern fixiert sind. Es ist klar, dass hier natürlich auch andere Verbindungsmittel denkbar sind.
2 zeigt in einer perspektivischen, schematischen Ansicht einen Achsträger 19 für eine selbsttragende Karosserie eines Personenkraftwagens. Hierbei umfasst der Achsträger 19 jeweilige Längsträgerelemente 20, welche über wenigstens ein, vorliegend jedoch zwei Querträgerelemente 21 rahmenartig miteinander verbunden sind.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind sowohl die Längsträgerelemente 20 als auch die Querträgerelemente 21 zumindest partiell, und insbesondere zumindest im Wesentlichen vollständig aus einem Holzwerkstoff gebildet. Bei diesem Holzwerkstoff kann es sich wiederum um ein Vollholzmaterial oder aber um einen Leimbinder einzelner Vollholzelemente oder dergleichen handeln. Außerdem kann als Holzwerkstoff auch ein Holzfasermaterial oder ein Holzspanmaterial oder dergleichen zum Einsatz kommen. Auch Kombinationen unterschiedlicher Holzwerkstoffe sind wiederum denkbar, welche beispielsweise durch Verleimen beziehungsweise Verkleben oder aber durch mechanische Verbindungsmittel wie Schrauben oder dergleichen miteinander verbunden sind. Die einzelnen Längsträgerelemente 20 und Querträgerelemente 21 können ebenfalls entweder durch Verleimen beziehungsweise Verkleben oder aber durch mechanische Verbindungsmittel miteinander verbunden sein. Auch können formschlüssige Verbindungen wie Schwalbenschwanzverbindungen oder dergleichen vorgesehen sein.
Weiterhin ist aus 2 erkennbar, dass vorliegend vier Lagerelemente 22 im Bereich der jeweiligen Enden der Längsträgerelemente 20 eingebracht sind, welche beispielsweise als Gummilager ausgebildet sind und über welche der Achsträger 19 mit der Karosserie des Kraftwagens verbindbar ist. Insbesondere ist der Achsträger 19 hierbei unterseitig jeweiliger Längsträgereiner Hauptlängsträgerebene, wie diese in Zusammenhang mit den Längsträgern 6 gemäß dem Ausführungsbeispiel in 1 beschrieben worden sind, befestigbar sind. Hierbei ist allerdings zu berücksichtigen, dass diese Längsträger 6 nicht - wie gemäß 1 ausgeführt - aus einem Holzwerkstoff gestaltet sein müssen, sondern auch in üblicher Bauweise, beispielsweise in Blechschalenbauweise oder dergleichen, ausgebildet sein können. Hierbei ist der Achsträger 19 üblicherweise so ausgebildet, dass sich die Längsträgerelemente 20 unterseitig der jeweils korrespondierenden Längsträger 6 beispielsweise einer Heckstruktur des Kraftwagens erstrecken. Es ist klar, dass der Achsträger 19 auch als Vorderachsträger unterhalb einer Vorbaustruktur ausgebildet sein kann.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind zur Aufnahme der Lagerelemente 22 innerhalb der Längsträgerelemente 20 des Achsträger 19 in dem Holzwerkstoff jeweilige, beispielsweise im Wesentlichen im Querschnitt kreisförmige Durchgangs- oder Sacklöcher 23 eingebracht, in welchen die zumindest im Wesentlichen formgleich ausgebildeten Lagerelemente 22 aufgenommen sind. Hierbei können die Lagerelemente 22 beispielsweise durch Einpressen, Verkleben oder über mechanische Verbindungselemente mit dem Achsträger 19 beziehungsweise den jeweiligen Längsträgerelementen 20 verbunden sein.
In analoger Weise sind außerdem weitere Lagerelemente 24 im Bereich der Querträgerelemente 22 in jeweiligen Ausnehmungen 25 aufgenommen, über welche beispielsweise eine elektrische Maschine oder ein Getriebe/Differential am Achsträger 19 gehalten ist.
2 zeigt außerdem in einer ausschnittsweisen und vergrößerten, schematischen Perspektivansicht einen Detailbereich eines der seitlichen Enden der Querträgerelemente 21, wobei innerhalb des Querträgerelements 21 stirnseitig eine im Querschnitt etwa halbkreisförmige Nut 26 eingebracht ist, welche sich beispielsweise in Fahrzeuglängsrichtung und etwa horizontal erstreckt. Innerhalb dieser Nut 26 ist beispielsweise ein Gummilager 27 eines Lenkers 28 oder dergleichen Fahrwerkelements der dem Achsträger 19 zugeordneten Fahrzeugachse aufgenommen. Die Ausrichtung der Gummilager 27 muss nicht unbedingt horizontal sein. Je nach Bedarf kann ein Gummilager auch senkrecht stehen. Stirnseitig des Querträgerelements 21 ist dabei ein Anschlusselement 29 aus einem Metall- oder Kunststoffwerkstoff unter Vermittlung jeweiliger Schrauben 30 befestigt, welches im Bereich des Gummilagers 27 eine im Querschnitt etwa halbkreisförmige Kontur 31 aufweist und mit der als Nut 26 ausgebildeten Aufnahmeöffnung innerhalb des Holzwerkstoffs des Querträgerelements 21 eine im Wesentlichen zylinderförmige Aufnahme für das Gummilager 27 bildet. In das Gummilager 27 ist hierbei eine Schraube 32 einsteckbar, welche außerdem den Lenker 28 durchsetzt und somit schwenkbar am Achsträger 19 beziehungsweise am Querträgerelement 21 lagert. Für die Schraubverbindungen können wiederum metallische Gewindeeinsätze, Hülsen oder dergleichen für eine robuste und wieder montierbare Anbindung zweckdienlich sein.
Bezugszeichenliste

1: Vorbaustruktur
2: Stirnwand
3: Stirnwandquerträger
4: Mitteltunnel
5: Längsträger
6: (Motor)Längsträger
7: Aussparung
8: Ende
9: Strukturelement
10: Bauteilbereich
11: Abschlussplatte
12: Loch
13: Loch
14: Punktschweißverbindung
15: Anschlusselement
16: (Vorder)Achsträger
17: Öffnungen
18: Gewindedornen
19: (Hinter)Achsträger
20: Längsträgerelemente
21: Querträgerelemente
22: Lagerelement
23: Durchgangs- oder Sacklöcher
24: Lagerelemente
25: Ausnehmungen
26: Nut
27: Gummilager
28: Lenker
29: Anschlusselement
30: Schraube
31: Kontur
32: Schraube

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

GB 251263 [0005]
EP 3604044 A1 [0006]
US 2470919 [0007]

Claims

Vorbaustruktur (1) für eine selbsttragende Karosserie eines Personenkraftwagens, mit jeweiligen Längsträgern (6), welche an ihren jeweiligen hinteren Enden (8) mit jeweils zugeordneten Strukturelementen (9) der Karosserie verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsträger (6) zumindest partiell aus einem Holzwerkstoff gebildet sind.
Vorbaustruktur (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsträger (6) von lokalen Aussparungen (7) und lokalen Versteifungen durchsetzt sind.
Vorbaustruktur (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an den Längsträgern (6) Anschlusselemente (15) aus einem Metall- oder Kunststoffwerkstoff angeordnet sind, über welche die Längsträger (6) mit einem Anschlussbauteil (16) verbindbar sind.
Vorbaustruktur (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusselemente (15) zur Befestigung eines Achsträgers (16) an den Längsträgern (6) ausgebildet sind.
Vorbaustruktur (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturelemente (9) zum Verbinden der hinteren Enden (8) der Längsträger (6) mit der Karosserie als außenumfangsseitig um die Enden (8) der Längsträger (6) umlaufende Aufnahmeschuhe ausgebildet sind.
Achsträger (19) für eine selbsttragende Karosserie eines Personenkraftwagens, mit jeweiligen Längsträgerelementen (20), welche über wenigstens ein Querträgerelement (21) miteinander verbunden sind, und mit jeweiligen Lagerelementen (22), über welche der Achsträger (19) mit der Karosserie des Kraftwagens verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Achsträger (19) zumindest partiell aus einem Holzwerkstoff gebildet ist.
Achsträger (19) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsträgerelemente (20) und das Querträgerelement (21) aus einem Holzwerkstoff gebildet sind.
Achsträger (19) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass in den Holzwerkstoff des Achsträgers (19) Aufnahmeöffnungen (23, 25) für die Lagerelemente (22, 24) eingebracht sind.
Achsträger (19) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in den Holzwerkstoff des Achsträgers (19) Aufnahmeöffnungen (26) für Lenker (28) oder dergleichen Fahrwerkelemente der Fahrzeugachse eingebracht sind.
Achsträger (19) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Achsträger (19) Anschlusselemente (29) aus einem Metall- oder Kunststoffwerkstoff angeordnet sind, über welche der Achsträger (19) mit einem Anschlussbauteil verbindbar ist.