DE10203364A1

DE10203364A1 - Fahrzeugstruktur für ein Modell eines Kraftfahrzeuges und Verfahren zum Aufbau von Modellen für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE10203364A1
Application number: DE2002103364
Authority: DE
Inventors: Blasius Gerg
Original assignee: BLASIUS GERG MODELL und FORMEN
Current assignee: MODELL- UND FORMENBAU BLASIUS GERG GMBH, 83104 TUN
Priority date: 2002-01-29
Filing date: 2002-01-29
Publication date: 2003-08-07
Anticipated expiration: 2022-01-30
Also published as: DE10203364B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugstruktur für ein Modell eines Kraftfahrzeuges und ein Verfahren zum Aufbau von Modellen für ein Kraftfahrzeug. DOLLAR A Die erfindungsgemäße Fahrzeugstruktur weist eine Bodengruppe aus faserverstärkten Kunststoffmaterial auf, die selbsttragend ausgebildet ist. Auf eine solche Bodengruppe können die Modelle eines Kraftfahrzeuges unterschiedlicher Entwicklungsstadien einfach aufgebaut werden. Zudem verleiht die Bodengruppe dem Modell eine derart hohe Steifigkeit, dass das Modell mit Fahrwerks- und Antriebskomponenten versehen werden kann und vollständig fahrtüchtig ist. DOLLAR A Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Bodengruppe zum Aufbau mehrerer Modelle bei der Entwicklung eines Fahrzeugtyps verwendet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugstruktur für ein Modell eines Kraftfahrzeuges und ein Verfahren zum Aufbau eines Modells für ein Kraftfahrzeug.
Bei Entwicklung von Kraftfahrzeugen werden Modelle der Kraftfahrzeuge hergestellt, damit das Design entwickelt und abgestimmt werden kann und gewisse, durch die Raumform bedingte Funktionen des Kraftfahrzeuges, wie zum Beispiel das Raumangebot in der Fahrgastzelle, getestet werden können.
Bei der Entwicklung eines bestimmten Kraftfahrzeugtyps werden eine Vielzahl Modelle hergestellt. Es beginnt in der Regel mit einem ersten aus Knetmasse ausgebildeten Modell, das lediglich die äußeren Konturen des zukünftigen Fahrzeuges aufweist und endet mit einem fahrtüchtigen Prototypen des Fahrzeugs. In der Entwicklung werden zwischen dem ersten Modell aus Knetmasse und dem fahrtüchtigen Prototypen eine Vielzahl weiterer Modelle hergestellt, die mit zunehmender Entwicklungsstufe eine höhere Funktionalität aufweisen.
Unter dem Ausdruck "Modell eines Kraftfahrzeuges" werden sowohl die Modelle der einzelnen Entwicklungsstufen in der Fahrzeugentwicklung verstanden als auch sogenannte Showcars, die lediglich als einzelnes Modell in Handarbeit oder mit nur wenig Entwicklungsstufen hergestellt und auf Messen ausgestellt werden.
Die Modelle der einzelnen Entwicklungsstufen werden aus den unterschiedlichsten Materialien hergestellt. Bei Modellen mit geringer Entwicklungsstufe werden oftmals kostengünstige Kunststoffe verwendet, die mit viel Geschick und Erfahrung in die gewünschte Form gebracht werden. Diese Modell weisen in der Regel eine geringe Funktionalität auf, d. h., dass sie in der Regel nicht fahrbereit sind, sondern zeigen lediglich die Außenkontur des Kraftfahrzeuges bzw. bei fortgeschrittener Entwicklungsstufe auch die Innenkontur mit Fahrzeugsitzen und entsprechenden Konsolen. Ein solches "verklebtes" Modell kann, nachdem die geforderten Tests durchgeführt worden sind, in der weiteren Entwicklung des Kraftfahrzeuges nicht mehr verwendet werden, da es nicht mit der zunehmend geforderten Funktionalität ergänzt werden kann. Ein solches Modell ist deshalb kurz nach seiner Fertigstellung für die weitere Entwicklungsarbeit nicht mehr zu gebrauchen.
Bei Modellen mit höherer Entwicklungsstufe werden Fahrzeugstrukturbauteile verwendet, die aus Stahlrahmen, Aluminiumrahmen oder Aluminiumplatten bestehen. Diese Fahrzeugstrukturbauteile werden zu einem Modell des Kraftfahrzeuges zusammengesetzt und mit entsprechenden Karosseriebauteilen verbunden. Diese Fahrzeugstrukturbauteile müssen für jeden Fahrzeugtyp und jede Entwicklungsstufe separat zusammengesetzt werden. In Verbindung mit den entsprechenden Karosseriebauteilen können diese Modelle sogar eine gewisse Fahrfunktion besitzen. In der Regel ist es nicht möglich, ein solches Modell zu fahren, wenn zum Beispiel das Dach entfernt worden ist, da die aus den bekannten Fahrzeugstrukturbauteilen zusammengesetzte Fahrzeugstruktur nicht die notwendige Eigensteifigkeit besitzt. Zudem sind die Fahrzeugstrukturbauteile für jeden Fahrzeugtyp individuell anzufertigen und beanspruchen erheblichen Raum, so dass viel Erfahrung notwendig ist, ein Fahrzeugmodell herzustellen, das gewisse Grundfunktionen erfüllt und den geforderten strengen Designansprüchen gerecht wird, nämlich dass ein Fahrzeug mit möglichst exakt der Form des später in Serie gehenden Fahrzeuges dargestellt wird.
Der Aufbau der Fahrzeugmodelle der einzelnen Entwicklungsstufen ist sehr zeitintensiv und daher auch sehr kostenintensiv.
Mit der Erfindung soll eine Fahrzeugstruktur für ein Modell eines Kraftfahrzeuges geschaffen werden, mit der die einzelnen Entwicklungsstufen der Modelle wesentlich schneller und dadurch kostengünstiger durchlaufen werden können und zudem die Modelle der Kraftfahrzeuge mit einer hohen Funktionalität versehen werden können. Ferner soll mit der Erfindung ein Verfahren zum Aufbau eines Modells für ein Kraftfahrzeug geschaffen werden, das einen schnellen und kostengünstigen Aufbau der einzelnen Modelle mit hoher Funktionalität zulässt.

Die Aufgabe wird durch eine Fahrzeugstruktur mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 21 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die erfindungsgemäße Fahrzeugstruktur für ein Modell eines Kraftfahrzeuges weist eine aus faserverstärkten Kunststoff ausgebildete selbsttragende Bodengruppe auf.

Der Erfindung liegt zum einen die Erkenntnis zugrunde, dass mit faserverstärkten Kunststoff eine selbsttragende Bodengruppe herstellbar ist. Hierdurch wird eine Bodengruppe geschaffen, die eine für die Fahrtüchtigkeit notwendige Festigkeit und Steifigkeit, insbesondere Verwindungssteifigkeit, gewährleistet, ohne dass hierzu zusätzliche Versteifungs- oder sonstige Karosserieelemente notwendig sind.

Eine weitere, an sich sehr einfache aber wichtige Erkenntnis der vorliegenden Erfindung ist, dass alle Kraftfahrzeuge einen im wesentlichen ebenflächigen Boden besitzen, dessen Form sich in der Regel nur in der Breite und Länge zwischen den einzelnen Fahrzeugtypen unterscheidet.

Dies bedeutet, dass eine selbsttragende, fahrtüchtige Bodengruppe vorgesehen wird, bei der die zum weiteren Aufbau eines Modells gesamte Raum über der Bodengruppe für die designerische Gestaltung frei zu Verfügung steht und hierbei keinerlei statische Beschränkungen bestehen.

Da die Bodengruppe selbsttragend ist und deshalb eine hohe Eigensteifigkeit besitzt, kann sie einfach mit Fahrwerks- und Antriebskomponenten verbunden werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die selbsttragende Bodengruppe mittels eines Werkzeuges aus mehreren Modulbauteilen hergestellt, die zu der Form der Bodengruppe zusammengesetzt und miteinander verbunden werden. Da die Bodengruppen im wesentlichen für alle Fahrzeuge eine ähnliche Form aufweisen, kann die Form einer Bodengruppe aus wenigen standardisierten Modulbauteilen zusammengesetzt werden. Diese Modulbauteile können in einem Katalog zusammengefasst werden, so dass, sobald die Abmessungen eines zu entwickelnden Fahrzeugtyps festliegen, die entsprechenden Modulbauteile ausgewählt und zu der Bodengruppe zusammengesetzt werden können.

Mit der Erfindung wird somit die Festigkeit des Fahrzeugmodells durch die Bodengruppe gewährleistet. Hierdurch wird neben den oben beschriebenen Vorteilen beim Aufbau des Modells auf der erfindungsgemäßen Fahrzeugstruktur der weitere Vorteil erzielt, dass die sich in der Form zwischen einzelnen Fahrzeugtypen nur geringfügig unterscheidenden Bodengruppen durch wenige standardisierte Modulbauteile darstellbar sind.

Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird unter der Bodengruppe ein konturiertes, den Fahrzeugboden darstellendes Element verstanden, bei dem zusätzliche Wandungs- und Verstärkungsteile vorgesehen sein können, die weder in den Tür- bzw. Öffnungsbereich sowie den Fensterbereich des Fahrzeuges ragen. Das bedeutet, dass die Bodengruppe der Erfindung nicht die Außenkontur des Fahrzeuges durchbricht. Vorzugsweise ist die Bodengruppe so gestaltet, dass sie auch die räumlichen Konturen im Innenraum der Fahrgastzelle nicht durchbricht.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Fahrzeugstruktur ein Vorderwagenmodul und/oder ein Hinterwagenmodul aufweisen, die mit der Bodengruppe verbunden sind und zumindest zwei Radaufhängungen für die entsprechenden Räder eines Kraftfahrzeuges aufweisen. In diese Module kann eine entsprechende Antriebseinheit integriert sein, so dass die erfindungsgemäße Fahrzeugstruktur voll fahrtüchtig ist.

Vorteilhafterweise sind die Spur, der Sturz und/oder die Trimmlage des Vorderwagen- bzw. des Hinterwagenmoduls einstellbar, wobei gemäß einer bevorzugten Ausführungsform Antriebsmechanismen zum Einstellen der Spur, des Sturzes und/oder der Trimmlage vorgesehen sind, so dass an einem 1 : 1-Modell eines Kraftfahrzeuges die entsprechenden Änderungen schnell vorgenommen werden können.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren nach Anspruch 22 werden Modelle für ein Kraftfahrzeug durch Herstellen einer aus faserverstärkten Kunststoff ausgebildeten selbsttragenden Bodengruppe einer Fahrzeugstruktur, Aufbau eines ersten Modells auf der Fahrzeugstruktur, Abbau des Modells und Verwendung der Fahrzeugstruktur zum Aufbau eines weiteren Modells des selben Fahrzeugtyps mit einer höheren Entwicklungsstufe hergestellt. Das bedeutet, dass die erfindungsgemäße Fahrzeugstruktur mehrfach zum Aufbau der Modelle unterschiedlicher Entwicklungsstufen verwendet wird. Da die Form der Bodengruppe eines bestimmten Fahrzeugtyps sich nicht ändert, kann die Bodengruppe immer wieder verwendet werden. Zudem wird die in die erfindungsgemäße Fahrzeugstruktur integrierte Funktionalität, insbesondere hohe Steifigkeit, für alle Modelle zu Verfügung gestellt, sobald die Fahrzeugstruktur einmal hergestellt worden ist, ohne dass beim Aufbau der Modelle auf der erfindungsgemäßen Fahrzeugstruktur hierfür irgendwelche Maßnahmen getroffen werden müssen.

Der Aufbau der einzelnen Modelle kann deshalb wesentlich schneller als mit den herkömmlichen Verfahren durchgeführt werden, was eine erhebliche Kosteneinsparung darstellt. Zudem kann die erfindungsgemäße Fahrzeugstruktur auch für unterschiedliche Fahrzeugtypen einer Baureihe, wie zum Beispiel Kombi, Cabriolet o. dgl. verwendet werden, sofern sich die Abmessungen im Bereich der Bodengruppe nicht ändern, was in der Regel der Fall ist.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft an Hand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Fahrzeugstruktur in perspektivischer Ansicht,
Fig. 2 eine Grundplatte und einen Konturkörper, die die Fahrzeugstruktur aus Fig. 1 darstellen, in perspektivischer Ansicht,
Fig. 3 Modulbauteile eines Werkzeuges, mit welchen der Konturkörper aus Fig. 2 dargestellt wird, in perspektivischer Ansicht,
Fig. 4 einen Ausschnitt des Werkzeuges beim Laminieren der erfindungsgemäßen Fahrzeugstruktur,
Fig. 5 schematisch in perspektivischer Ansicht eine Fahrzeugstruktur mit vier Rädern und einen Teil der Außenkontur des entsprechenden Kraftfahrzeuge,
Fig. 6 eine weitere Fahrzeugstruktur, die der aus Fig. 4 entspricht, jedoch in der Breite und in der Länge vergrößert ist, in perspektivischer Darstellung mit Blickrichtung von schräg unten,
Fig. 7 die Fahrzeugstruktur aus Fig. 5 in perspektivischer Ansicht von schräg oben,
Fig. 8 schematisch ein Vorderwagenmodul in perspektivischer Ansicht,
Fig. 9 das Vorderwagenmodul aus Fig. 7 schematisch in perspektivischer Ansicht mit einer Antriebseinheit,
Fig. 10 ein Hinterwagenmodul,
Fig. 11 eine Fahrzeugstruktur mit zusätzlichen nicht-tragenden Formteilen in schematischer Ansicht, und
Fig. 12 eine Fahrzeugstruktur mit Tragteilen in schematischer perspektivischer Ansicht.
Fig. 1 zeigt einen wesentlichen Teil einer erfindungsgemäßen Fahrzeugstruktur 1, nämlich eine Bodengruppe 2, in perspektivischer Ansicht.
Die Bodengruppe 2 ist ein einteiliger Körper, der aus faserverstärkten Kunststoff ausgebildet ist. Als Verstärkungsfasern können Karbonfasern, Kohlefasern, Borfasern, Aramidfasern, Siliciumcarbidfasern o. dgl. verwendet werden. Der Kunststoffkörper wird durch Laminieren entsprechender Fasermatten mit Kunstharzen hergestellt.
Ein solches faserverstärktes Kunststoffmaterial verleiht der Bodengruppe 2 eine hohe Eigensteifigkeit bei geringem Gewicht.
Die Bodengruppe 2 ist in der Draufsicht ein etwa rechteckförmiger Körper mit zwei seitlichen Seitenkanten 3, einer hinteren Seitenkante 4 und einer vorderen Seitenkante 5. Wie das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 zeigt (vordere Seitenkante 5), müssen die Seitenkanten 3-5 nicht immer als exakt geradlinige Kanten ausgebildet sein, sondern können von unterschiedlichen Konturen durchbrochen werden.
Die Bodengruppe 2 weist eine Bodenplatte 6 auf, die sich zwischen den seitlichen Seitenkanten 3 erstreckt und mit einer in Längsrichtung der Bodengruppe 2 veränderlicher Dicke ausgebildet ist. Angrenzend an den seitlichen Seitenkanten 3 sind an der Bodenplatte 6 Versteifungsholme 7 ausgebildet, die eine stärkere Dicke als der übrige Bereich der Bodenplatte aufweisen.
Im mittigen Bereich zwischen den seitlichen Seitenkanten 3 ist ein Tunnel 8 zur Aufnahme einer Kardanwelle ausgebildet. Ein solcher Tunnel wird an frontgetriebenen Fahrzeugen vorgesehen, bei welchen der Antriebsmotor im Frontbereich angeordnet ist. Bei einer Bodengruppe, die für frontgetriebene Fahrzeuge vorgesehen ist, bei welchen der Antriebsmotor unmittelbar über der Vorderachse angeordnet ist, ist zum Beispiel ein solcher Tunnel nicht vorgesehen.
Üblicherweise, aber nicht notwendigerweise, weist eine Bodengruppe 2 einer erfindungsgemäßen Fahrzeugstruktur 1 im Bereich der vorderen Seitenkante 5 eine vertikal stehende Frontwand 9 auf. Die Frontwand 9 ist mit einer nach vorne ausgebogenen Kontur 10 ausgebildet, die der Frontwand 9 eine erhebliche Steifigkeit verleiht. In der Mitte des unteren Randbereiches der Frontwand ist eine Öffnung 11 eingebracht, die in geradliniger Position zu dem vom Tunnel 8 begrenzten Hohlraum angeordnet ist. Angrenzend an der Frontwand 9 sind zwei auf der Bodenplatte 6 vertikal stehende Seitenwandstücke 12 ausgebildet, die die gleiche Höhe wie die Frontwand aufweisen. Die Seitenwandstücke 12 und die Frontwand 9 stoßen jeweils an eine Eckkante 13 aneinander. Die Seitenwandstücke 12 erstrecken sich in Längsrichtung jeweils nur über einen kleinen Teilabschnitt der seitlichen Seitenkanten 3, da sie nicht in den Öffnungsbereich einer Tür eines auf der erfindungsgemäßen Fahrzeugstruktur 1 aufbauenden Modells eines Kraftfahrzeugs hineinragen dürfen. Am hinteren Endbereich der Bodenplatte 6 sind über den jeweiligen Seitenkanten 3 zwei weitere kurze Seitenwandstücke 14 ausgebildet, die vertikal auf der Bodenplatte 6 stehen.
Im Bereich zwischen den beiden Seitenwandstücken 14 ist ein etwa kastenförmiger Verstärkungskörper 15 angeordnet, dessen Höhe etwa der Höhe des Endbereiches des Tunnels 8 entspricht. Der Verstärkungskörper 15 weist einen Ansatz 16 zum bündigen Abschluss mit dem Tunnel und eine Öffnung 17 an der rückseitigen Seitenwandung des Verstärkungskörpers 15 auf, die in geradliniger Position zu dem vom Tunnel 8 begrenzten Hohlraum angeordnet ist. Der kastenförmige Verstärkungskörper 15 steht bereichsweise etwas über die hintere Seitenkante 4 nach hinten vor.
Die in Fig. 1 gezeigte Bodengruppe ist aus einem Konturkörper 19 und einer Grundplatte 20 zusammengesetzt (Fig. 2).
Eine solche Bodengruppe 2 bildet den wesentlichen Teil einer erfindungsgemäßen Fahrzeugstruktur 1, der sich erheblich von der bekannten Fahrzeugstruktur für ein Modell eines Kraftfahrzeugs unterscheidet, da diese Fahrzeugstruktur sehr flach im Bereich zwischen der Frontwand 9 und dem hinten angeordneten Verstärkungskörper 15 ausgebildet ist und dennoch eine hohe Eigensteifigkeit besitzt. Diese Fahrzeugstruktur gewährt den Designern beliebige Freiheiten beim Aufbau ihres Modells, wobei gleichzeitig durch die Fahrzeugstruktur dem Modell eine sehr hohe Eigensteifigkeit verliehen wird, so dass das Modell mit Antriebs- und Fahrwerkskomponenten versehen werden kann, wie es unten näher erläutert wird, und vollständig fahrtüchtig ist.
Wesentlich für die erfindungsgemäße Fahrzeugstruktur ist, dass sie derart geformt ist, dass sie nicht die Außenkontur des Kraftfahrzeuges durchbricht. Fig. 5 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Fahrzeugstruktur 1 mit einer gegenüber der in Fig. 1 gezeigten Fahrzeugstruktur im hinteren Bereich etwas abgewandelten Bodengruppe 2 zusammen mit einem Teil der Außenkontur 18 eines Kraftfahrzeuges und mit vier schematisch dargestellten Rädern 19. Diese Darstellung zeigt eine Bodengruppe 2 mit einer Bodenplatte 6 und einer Frontwand 9. Eine solche Bodengruppe 2 kann bei allen heutzutage üblichen Personenkraftfahrzeugen innerhalb der Außenkontur 18 des Kraftfahrzeuges angeordnet werden.
Diese Erkenntnis wird beim Werkzeug zum Herstellen der Bodengruppe in vorteilhafter Weise genutzt (Fig. 3). Hierbei wird die Werkzeugform, die dem Konturkörper 19 entspricht aus Modulbauteilen 21 zusammengesetzt. Diese Modulbauteile 21 bilden einen modularen Baukasten, mit welchem die Formen der Konturkörper 19 mit beliebiger Breite und Länge und den üblichen Variationen unterschiedlicher Fahrzeugmodelle zusammengestellt werden können.
Die Modulbauteile können Vollkörper aus autoklaventauglichem Kunststoffmaterial oder Aluminium sein. Es ist auch möglich, die Modulbauteile aus CFK-Wandschalen (CFK = kohlefaserverstärkter Kunststoff) mit dicker Wandstärke auszubilden.
Die Modulbauteile 21 sind katalogisiert, so dass durch diese standardisierten Modulbauteile nach Erstellen der ersten Zeichnungen eines neuen Fahrzeugtyps jeweils ein Konturkörper 19 für eine geeignete Bodengruppe 2 zusammengestellt werden kann. Da für unterschiedlichste Personenkraftfahrzeuge jeweils eine Bodengruppe mit ähnlicher Kontur verwendet werden kann, genügt eine geringe Anzahl standardisierter Modulbauteile zur Herstellung der unterschiedlichsten Bodengruppen.
Bei der Herstellung der Bodengruppe 2 werden die entsprechenden Modulbauteile 21 zusammengesetzt und mittels Steckverbindungen und Verschraubungen entweder untereinander und/oder mit der Grundplatte 20a verbunden (Fig. 4). Die Grundplatte 20a entspricht in der Form der oben beschriebenen Verbundplatte 20 und kann zusätzlich mit Verbindungsmittel und/oder Öffnungen für Schrauben zum Verbinden mit den Modulbauteilen 21 versehen sein. Die Modulbauteile 21 können auch mit der Grundplatte 20a verklebt werden. Das derart zusammengesetzte Werkzeug weist die Form des Konturkörpers auf und wird mit einem Laminat 22 aus faserverstärkten Kunststoff überzogen. Dieses Laminat 22 wird zum Konturkörper 19 ausgehärtet und mit der Grundplatte 20 zu einer einstückigen Bodengruppe 2 verbunden.
Ein derartiger modularer Aufbau des Werkzeuges der Bodengruppe 2 erlaubt eine sehr schnelle Fertigung der erfindungsgemäßen Fahrzeugstruktur. Typische Fertigungszeiten bei solchen Bodengruppen 2 liegen im Bereich von vier bis sechs Wochen. Dies heißt, dass nach Fertigstellung der ersten Zeichnungen eines neuen Fahrzeugtyps in einer für die Erstellung entsprechender Modelle relativ kurzen Zeitspanne von vier bis sechs Wochen eine selbsttragende, steife Fahrzeugstruktur hergestellt werden kann. Deshalb kann die erfindungsgemäße Fahrzeugstruktur 1 bereits für Modelle im sehr frühen Entwicklungsstadium eingesetzt werden, wobei die Fahrzeugstruktur für Modelle höherer Entwicklungsstadien wiederverwendet werden kann, da sie durch ihre hohe Steifigkeit bereits die für Modelle höherer Entwicklungsstadien notwendige Funktionalität aufweist. Zudem kann die erfindungsgemäße aus faserverstärkten Kunststoffen ausgebildete Bodenkonstruktion wesentlich präziser als herkömmliche Fahrzeugstrukturen für Modelle eines Kraftfahrzeuges aus Stahl- oder Aluminiumrahmen gefertigt werden.
In den Fig. 6 und 7 ist eine Abwandlung der Bodengruppe aus Fig. 5 gezeigt. Die abgewandelte Bodengruppe 2 besitzt im wesentlichen die gleiche Form wie die Bodengruppe aus Fig. 5, ist jedoch breiter und länger. Hierzu sind bei der Fertigung im Werkzeug streifenförmige Modulbauteile 23 zwischen den übrigen Modulbauteilen 21 eingesetzt. Die Bereiche der Modulbauteile 21, 23 sind an der Bodengruppe 2 in Fig. 6 und 7 schematisch dargestellt. Dies zeigt, dass mittels einfacher Modulbauteile die Bodengruppe sowohl in der Länge als auch in der Breite variabel gestaltet werden kann. Selbstverständlich ist es möglich, durch unterschiedlich geformte Modulbauteile auch unterschiedliche Formen der Bodengruppe vorzusehen. Zweckmäßig ist es jedoch, dass die Bodengruppe zumindest eine Bodenplatte 6 und in der Regel eine Frontwand 9 aufweist, da diese Elemente innerhalb eines jeden heutzutage gebräuchlichen Personenkraftfahrzeuges integrierbar sind und somit eine geeignete Basis zum Aufbau eines entsprechenden Modells darstellen.
Die erfindungsgemäße Bodengruppe kann mit Steckverbindungselementen bzw. Schraubverbindungselementen ausgebildet sein, die in die Bodengruppe eingegossen bzw. mit dieser verklebt sind und zum Verbinden als auch zum Befestigen weiterer Funktionsbauteile dienen.
So kann zum Beispiel ein Vorderwagenmodul 24 (Fig. 8) an die Frontwand 9 befestigt werden. Das Vorderwagenmodul 24 ist aus einem Gitterrohrrahmen 25 ausgebildet, an dem eine Achse, hier in Form einer Doppelquerlenkerachse 26 mit schräg angestelltem Federbein 27 befestigt ist. Diese Achse bildet zusammen mit weiteren Lagerelementen eine Radaufhängung zum Halten zweier Vorderräder 28. Die Radaufhängung weist vorzugsweise eine Bremseinrichtung (nicht dargestellt) zum Bremsen der Vorderräder auf.
Fig. 9 zeigt schematisch grob vereinfacht das Vorderwagenmodul aus Fig. 8 mit einer Antriebseinheit 29. Die Antriebseinheit umfasst eine Brennkraftmaschine, ein Getriebe, eine Kupplung und Antriebswellen zum Antreiben der Vorderräder 28. Derartige kompakte Antriebseinheiten sind von Kleinwagen bekannt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Vorderwagenmodul 24 derart ausgebildet, dass die Spur und der Sturz der Vorderräder 28 sowie die Trimmlage, d. h. die vertikale Position der Vorderräder 28 bezüglich des übrigen Vorderwagenmoduls 24, einfach und schnell verstellbar sind. Diese Freiheitsgrade können zum Beispiel jeweils mittels eines Elektromotors einstellbar sein. Dies erlaubt zum Beispiel eine ferngesteuerte Veränderung von Spur, Sturz und Trimmlage, wodurch ein Designer von außerhalb des Modells diese entsprechenden Freiheitsgrade ferngesteuert verändern kann und gleichzeitig die optischen und technischen Auswirkungen der entsprechenden Veränderungen betrachten kann.
Fig. 10 zeigt schematisch grob vereinfacht ein Hinterwagenmodul 30 mit gefederter Einzelradaufhängung 31 mit schräg liegender Achse für zwei Hinterräder 32. Auch bei diesem Hinterwagenmodul 30 sind Spur, Sturz und Trimmlage in gleicher Weise wie beim Vorderwagenmodul einfach und schnell, beispielsweise mittels Elektromotoren, verstellbar. Die in Fig. 10 gezeigte Hinterachse ist als Unterflur-Hinterachse ausgebildet, die den üblicherweise für einen Kraftstofftank verwendeten Bereich mit benutzt. Ein solches Hinterwagenmodul 30 gestattet erhebliche Freiheiten beim Aufbau des Modells im Hinterwagenbereich.
Das Hinterwagenmodul 30 wird an dem Verstärkungskörper 15 der Bodengruppe 2 befestigt.
Eine Fahrzeugstruktur 1 mit einer Bodengruppe 2, einem Vorderwagenmodul 24 mit einer Antriebseinheit 29, einem Hinterwagenmodul 30 ist vollständig fahrfähig, wobei ein sich derart ausgebildetes Modell eines Personenkraftfahrzeuges von vielen herkömmlichen Fahrwerksmodellen wesentlich unterscheidet, bei welchen oftmals die Antriebstechnik sehr improvisiert in das Modell integriert wird. Mit der erfindungsgemäßen Fahrzeugstruktur 1 wird hingegen eine sehr solide Antriebstechnik geschaffen.
Die erfindungsgemäße Fahrzeugstruktur 1 kann durch weitere individuell hergestellte nicht-tragende Kunststoff-Formteile 33 ergänzt werden. Solche Formteile sind individuell schnell und kostengünstig zu fertigen, sofern sie keine tragende Funktion besitzen. Typischerweise wird zum Beispiel eine Kofferraumschale oder die Grundform des Hecks durch derartigen Kunststoff-Formteile dargestellt.
Auf Automobilmessen werden oftmals sogenannte Showcars ausgestellt, das sind Einzelmodelle von Fahrzeugen. Derartige Showcars werden oft mit großvolumigen Verbrennungsmotoren und entsprechender Antriebstechnik vorgestellt. Zum Aufnehmen derartiger Funktionsteile werden an der Bodengruppe 2 Tragkörper 33, 34 (Fig. 12) befestigt, die aus faserverstärkten Kunststoff ausgebildet sind. Diese Tragkörper besitzen wie die Bodengruppe 2 eine hohe Steifigkeit, so dass sie zur Aufnahme großvolumiger Verbrennungsmotoren (Tragkörper 33) bzw. zur Aufnahme einer Getriebeeinheit und/oder eines Differentials (Tragkörper 34) geeignet sind.
Die Tragkörper 33, 34 können lösbar an der Bodengruppe 2 befestigt werden, so dass ein Modell eines Fahrzeuges für die Serienentwicklung schnell durch Anfügen der entsprechenden Tragkörper zu einem Showcar umgearbeitet werden kann.
Bei Entwicklung eines neuen Fahrzeugtyps werden üblicherweise für die einzelnen Entwicklungsstufen jeweils separate Modelle angefertigt. Da die erfindungsgemäße Fahrzeugstruktur im wesentlichen im Bereich des Fahrzeugbodens ausgebildet ist und somit die Form des Fahrzeuges selbst nicht beeinflusst, kann die erfindungsgemäße Fahrzeugstruktur für Modelle eines frühen Entwicklungsstadiums sowie für Modelle eines späten Entwicklungsstadiums verwendet werden. Das bedeutet, dass die erfindungsgemäße Fahrzeugstruktur, die einmal für einen Fahrzeugtyp erstellt worden ist, mehrfach verwendet werden kann. Auf der erfindungsgemäßen Fahrzeugstruktur können die Modelle mit beliebigen Techniken, d. h., zum Beispiel mittels Knetmasse, Lehm, Kunststoff-Formen und/oder mit seriennahen Bauteilen aufgebaut werden. Die einzelnen Bauteile können beispielsweise mittels Schraubverbindungen oder an Inserts oder durch Kleben an der erfindungsgemäßen Fahrzeugstruktur befestigt werden. Karosserieteile können lösbar geklipst oder mit Klettverbindung an der Fahrzeugstruktur angeordnet oder mittels Kleben, Schrauben u. dgl. befestigt werden.
Die Bodengruppe der Fahrzeugstruktur kann unmittelbar nach dem Erstellen der ersten Zeichnung des Fahrzeugtyps, nachdem die gewünschten Grundmaße festgelegt sind, angefertigt werden. Die Fertigung einer solchen Bodengruppe beansprucht ca. vier bis sechs Wochen. Sie kann deshalb in einer für die üblichen Zeitabläufe bei der Herstellung von Fahrzeugmodellen relativ kurzen Zeit hergestellt werden und weist bereits eine so große Festigkeit auf, dass sie für ein vollständig fahrtüchtiges Modell geeignet ist. Die erfindungsgemäße Fahrzeugstruktur kann deshalb für die einzelnen Modelle in unterschiedlichen Entwicklungsstufen wieder verwendet werden. Hierzu wird ein bestehendes Modell von der erfindungsgemäßen Fahrzeugstruktur abgebaut und ein neues Modell wieder aufgebaut.
Selbstverständlich ist es ist auch möglich mit einem Werkzeug mehrere Bodengruppen zu laminieren, so dass gleichzeitig mehrere Modelle aufgebaut werden können.
Da die erfindungsgemäße Fahrzeugstruktur in die design-relevanten Bereiche eines Fahrzeugs nicht hineinragen, ist es sogar möglich, die Fahrzeugstruktur für unterschiedliche Fahrzeugtypen einer Baureihe zu verwenden, sofern die Abmessungen im Bereich des Fahrzeugbodens gleich bleiben. Diese unterschiedlichen Fahrzeugtypen sind zum Beispiel Limousine, Cabriolet, Kombi und dergleichen. Bezugszeichenliste 1 Fahrzeugstruktur
2 Bodengruppe
3 seitliche Seitenkante
4 hintere Seitenkante
5 vordere Seitenkante
6 Bodenplatte
7 Verstärkungsholm
8 Tunnel
9 Frontwand
10 Kontur
11 Öffnung
12 Seitenwandstück
13 Eckkante
14 Seitenwandstück
15 Verstärkungskörper
16 Ansatz
17 Öffnung
18 Außenkontur
19 Konturkörper
20 Grundplatte (20a)
21 Modulbauteil
22 Laminat
23 streifenförmiges Modulbauteil
24 Vorderwagenmodul
25 Gitterrohrrahmen
26 Achse
27 Federbein
28 Vorderrad
29 Antriebseinheit
30 Hinterwagenmodul
31 Einzelradaufhängung
32 Hinterrad
33 Tragkörper
34 Tragkörper

Claims

1. Fahrzeugstruktur (1) für ein Modell eines Kraftfahrzeuges mit einer selbsttragenden Bodengruppe (2), die aus faserverstärkten Kunststoff ausgebildet ist.

2. Fahrzeugstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Konturkörper (19) der Bodengruppe (2) durch Laminieren auf einem aus mehreren Modulbauteilen (21) zusammengesetzten Werkzeug hergestellt ist.

3. Fahrzeugstruktur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulbauteile (21) Vollkörper aus autoklaventauglichem Kunststoffmaterial oder Aluminium oder Hohlkörper aus CFK-Wandschalen sind. sind.

4. Fahrzeugstruktur nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulbauteile (21) mittels einer Steck- und/oder Schraubverbindung miteinander verbunden sind.

5. Fahrzeugstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodengruppe (2) aus einem Konturkörper (19) und einer Grundplatte (20) ausgebildet ist, die miteinander verbunden sind.

6. Fahrzeugstruktur nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Konturkörper (19) mit der Grundplatte (20) verklebt ist.

7. Fahrzeugstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodengruppe (2) in der Form einer etwa rechteckförmigen Platte mit einer vorderen (5) und einer hinteren (4) und zwei seitlichen (3) Seitenkanten ausgebildet ist.

8. Fahrzeugstruktur nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodengruppe (2) an einem Endbereich der seitlichen Seitenkanten (3) jeweils vertikal stehende Seitenwandstücke (12) aufweist.

9. Fahrzeugstruktur nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodengruppe (2) etwa in der Mitte zwischen den beiden seitlichen Seitenkanten (3) einen Tunnel (8) zur Aufnahme einer Kardanwelle aufweist.

10. Fahrzeugstruktur nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der vorderen Seitenkante (5) eine vertikal stehende Frontwand (9) ausgebildet ist.

11. Fahrzeugstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodengruppe (2) einen Verstärkungskörper (15) aufweist, der sich entlang der hinteren Seitenkante (4) erstreckt.

12. Fahrzeugstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodengruppe (2) mit zumindest einen Tragkörper (33) zur Aufnahme eines vorbestimmten Funktionsteiles eines Kraftfahrzeuges verbunden ist.

13. Fahrzeugstruktur nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragkörper (33) ein faserverstärktes Kunststoffteil ist, das lösbar mit der Bodengruppe (2) verbunden ist.

14. Fahrzeugstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch ein Vorderwagenmodul (24), das mit der Bodengruppe (2) verbunden ist und zumindest zwei Radaufhängungen für die Vorderräder (28) eines Kraftfahrzeuges aufweist.

15. Fahrzeugstruktur nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorderwagenmodul (24) einen Motor zum Antreiben eines Kraftfahrzeuges aufweist.

16. Fahrzeugstruktur nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorderwagenmodul (24) eine Antriebseinheit umfassend einen Motor, ein Getriebe und Antriebswellen, welche mit den Vorderrädern verbunden sind, aufweist.

17. Fahrzeugstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch ein Hinterwagenmodul (30) das mit der Bodengruppe (2) verbunden ist und zumindest zwei Radaufhängungen für die Hinterräder eines Kraftfahrzeuges aufweist.

18. Fahrzeugstruktur nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Hinterwagenmodul (30) eine Unterflur-Hinterachse aufweist.

19. Fahrzeugstruktur nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass am Vorderwagenmodul (24) und/oder am Hinterwagenmodul (30) die Spur, der Sturz und/oder die Trimmlage einstellbar sind.

20. Fahrzeugstruktur nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Spur, der Sturz und/oder die Trimmlage mit einem Antriebsmechanismus (29) einstellbar sind.

21. Verfahren zum Herstellen eines Konturkörpers für eine Fahrzeugstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei ein Werkzeug aus mehreren Modulbauteilen (21) zusammengesetzt wird und auf dem Werkzeug ein Konturkörper (19) aus faserverstärktem Kunststoffmaterial geformt wird.

22. Verfahren zum Aufbau von Modellen für ein Kraftfahrzeug, umfassend folgende Schritte:

1. Herstellen einer aus faserverstärkten Kunststoff ausgebildeten, selbsttragenden Bodengruppe (2) einer Fahrzeugstruktur,

2. Aufbau eines ersten Modells auf der Fahrzeugstruktur,

3. Abbau des Modells,

4. Verwendung der Fahrzeugstruktur zum Aufbau eines weiteren Modells des selben Fahrzeugtyps mit einer höheren Entwicklungsstufe.

23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodengruppe (2) aus Modulbauteilen (21) zusammengesetzt wird und die Modulbauteile (21) zur Bodengruppe (2) verbunden werden.

24. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte (3) und (4) mehrfach wiederholt werden

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fahrzeugstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 20 verwendet wird.