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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Personenkraftwagens
mit einer Karosseriestruktur in Modulbauweise und eine Karosseriestruktur
dazu nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 bzw. 8.
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Aus
der Praxis ist es seit langem bekannt, Kraftfahrzeuge, insbesondere
auch Personenkraftwagen, in Modulbauweise herzustellen, wobei beispielsweise
die Fahrzeugfront, das Fahrzeugheck, die Fahrgastzelle und ggf.
von diesen gesondert das Chassis als eigenständige Module hergestellt und nachfolgend
montiert werden.
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Mit
den Druckschriften
DE
826 699 C ;
DE 826
700 C ;
DE 822
781 C ;
DE 835
843 C und
DE
873 943C sind erste Vorstellungen von Fahrzeugen in Modulbauweise,
hier als Zellenbauweise bezeichnet, offenbart worden. Diese sehen
im Wesentlichen eine komplette Fahrzeugfront, ein komplettes Fahrzeugheck
und eine komplette Fahrgastzelle samt jeweils zugehöriger Bodengruppe
vor, die ihrerseits stirnseitig zu einem Fahrzeug fest miteinander
verbunden wurden. Eine ähnlich
gelagerte Vorstellung wird auch durch die
US 5,401,056 C offenbart.
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Des
Weiteren sind einfachste Lösungen
von Fahrzeugen in Modulbauweise offenbart, die ihrerseits eine aus
einem oder mehreren Modulen zusammengesetzte Basisplattform aufweisen,
auf der dann unterschiedlich ausgebildete Aufbauten, wie Fahrgastzellen
und Ladeflächen,
aufmontiert werden können
(
FR 853.064 C ;
US 4,422,685 C ;
US 4,842,326 C ).
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Weiterhin
sind unterschiedlichste Zusammenstellungen der Module an sich bekannt.
Die
DE 196 21 451
A1 sieht z. B. vor, dass die gesamte Heckpartie eines Fahrzeugs
durch ein Modul umfaßt wird,
welches an einem zweiten Modul, bestehend aus der Frontpartie und
der Fahrgastzelle, befestigt ist. Ferner ist es bekannt, einzelne
Module, wie Bodenplatte, Heck u. a. teilbar auszubilden, um beispielsweise
in Anpassung an bestimmte Fahrzeugausführungen das Kofferraumvolumen
veränderlich
gestalten zu können
(
DE 197 01 571 A1 ). Ebenso
ist es bekannt, die Rohbaukarosserie aus einer Mehrzahl von einzelnen
Modulen in Rahmenbauweise zu fertigen, die dann miteinander mittels
mechanischer Verbindungsmittel verbunden und/oder verklebt werden
können
(
DE 295 17 166 U1 ,
EP 0 338 999 B1 ,
DE 43 30 559 C2 ).
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All
den vorstehenden Lösungen
ist gemein, dass durch diese die Möglichkeit eröffnet ist,
für eine komplette
Baureihe die verschiedensten Fahrzeugtypen mit unterschiedlichsten
Heck- und/oder Frontformen, Fahrgastzellen und Radabständen herzustellen.
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Als
nachteilig hat sich jedoch in der Großserienfertigung herausgestellt,
dass aufgrund des hohen Ausstattungsgrades heutiger Fahrzeuge und dem
damit verbundenen großen
Montageaufwand, es vor allem in der Fahrgastzelle zu beengten und schwierigen
Arbeitsbedingungen für
die Montagearbeiter kommt.
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Danach
ist insbesondere zu verzeichnen, dass die Arbeiter während der
Montage am Montageband wiederholte Male in den Wagen ein- und wieder aussteigen
müssen,
sie in der Fahrgastzelle in knieender oder gebückter Haltung hantieren und
nur maximal zwei Arbeiter zur gleichen Zeit dieselbe komplettieren
können,
alle Montageteile durch die Türöffnungen
transportiert werden müssen
und sich demgemäß besonders
beim Einbau des Cockpits von der Seite durch die vordere Türöffnung sich
die begrenzten Diagonalmaße
dieser Öffnung
nachteilig bemerkbar machen. Hier setzt die nachfolgend beschrieben Erfindung
an.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Personenkraftwagens
mit einer Karosseriestruktur in Modulbauweise und einer geschlossenen
Fahrgastzelle sowie eine Karosseriestruktur dazu zu schaffen, die
geeignet sind, die Nachteil des eingangs geschilderten Standes der Technik,
d. h., insbesondere die Bauraumbeschränkung während der Montage bzw. Komplettierung
der Rohbaukarosserie mit Ein- und Anbauteilen zu vermeiden oder
wenigstens maßgeblich
zu mindern.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe in Verbindung mit den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs
1 nach einem Verfahren derart gelöst, dass
- – zunächst eine
im Rohbau in Höhe
der vorderen Türöffnungen
der Fahrgastzelle quergeteilte Karosseriestruktur in Form zweier
separat gefertigter und fertig lackierter Karosseriemodule bereitgestellt
respektive verwendet wird,
- – nachfolgend
die Karosseriemodule separat voneinander mit Ein- und Anbauteilen
weitestgehend komplettiert werden,
- – im
Anschluß daran
die beiden Karosseriemodule zu einer geschlossenen Karosseriestruktur
fest verbunden werden und schließlich
- – im
Rahmen der Endmontage getrennt ausgebildete Ein- und Anbauteile
miteinander verbunden und Sichtblenden respektive Verkleidungen
für Verbindungsbereiche
und/oder Trennfugen der Karosseriemodule sowie Vordersitze, Vordertüren u.a.
ein- und/oder angebaut
werden.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird eine Karosseriestruktur
bereitgestellt respektive verwendet, die in Höhe der vorderen Türöffnungen
entlang einer Schnittlinie "S" im Dach- und Plattformbereich
wie folgt quergeteilt ist:
- a) im Dachbereich
oberhalb von beidseitig angeordneten A-Säulen entlang eines vorderen
Dachquerträgers
und
- b) im Plattformbereich zunächst
einen vorderen Schweller querteilend, nachfolgend im Bodenblech
nach vorn entlang einer äußeren Sitzaufnahme
bis zu einem vorderen Sitzquerträger,
anschließend
weiter im Bodenblech sowie in Fahrzeugquerrichtung entlang des vorderen
Sitzquerträgers
und schließlich,
eine innere Sitzaufnahme und einen Mitteltunnel schneidend, dicht
an einer Handbremskonsole und dem Schaltungsdom entlang symmetrisch
weiter zum gegenüberliegenden
vorderen Schweller.
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Die
Verbindung zwischen den Karosseriemodulen kann im Dachbereich derart
realisiert werden, dass der Dachquerträger fest am Karosseriemodul
in Form eines Hinterwagenmoduls angeordnet und während der Montage entweder
mit den A-Säulen
des Karosseriemoduls in Form des Vorderwagenmoduls oder einem korrespondierenden Frontscheiben-Rahmen-Querträger, der
seinerseits fest am Karosseriemodul in Form eines Vorderwagenmoduls
angeordnet wird, verbunden wird.
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In
Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass Dachquerträger und
Frontscheiben-Rahmen-Querträger über sich überlappende Verbindungsstege
miteinander verbunden werden. Ebenso kann es angezeigt sein, Dachquerträger und Frontscheiben-Rahmen-Querträger im Bereich
ihrer Außenkontur
miteinander zu verbinden.
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Ferner
wird vorgeschlagen, dass die Verbindung zwischen den Karosseriemodulen
im Plattformbereich innerhalb der Schnittlinie "S" vermittels
sich überlappender
Blechabschnitte betroffener Karosseriebauteile realisiert wird.
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Als
zweckmäßig wird
des Weiteren angesehen, die Karosseriemodule der Karosseriestruktur vermittels
mechanischer Verbindungsmittel und/oder durch Schweißung und/oder
Klebung miteinander fest zu verbinden.
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Die
erfindungsgemäße Karosseriestruktur zeichnet
sich in Verbindung mit den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs
8 insbesondere dadurch aus, dass dieselbe, bestehend aus zwei separat
gefertigten und miteinander fest zu verbindenden Karosseriemodulen,
in Höhe
der vorderen Türöffnungen
der Fahrgastzelle quergeteilt ausgebildet ist.
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Weitere
Ausgestaltungen der Karosseriestruktur ergeben sich aus dem Inhalt
der Ansprüche 9
bis 17.
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Das
vorgeschlagene erfindungsgemäße Verfahren
und die erfindungsgemäße Karosseriestruktur haben
im Hinblick auf den Stand der Technik mehrere Vorteile. Zunächst steht
für einen
Großteil
der Montagearbeiten im Bereich der Fahrgastzelle der nahezu volle
Querschnitt an beiden Karosseriemodulen als Montageöffnung zur
Verfügung.
Im einzelnen gewährleistet
dieses, dass das Cockpit nicht wie bisher durch Vordertüröffnung,
sondern von hinten, ohne große
Bauraumbeschränkung
in das Vorderwagenmodul der Fahrgastzelle eingebaut werden kann. Ebenso
können
in das Hinterwagenmodul die Hintersitzanlage, die Handbremse, die
Sicherheitsgurte und - systeme, die Heckklappe, hintere Türen, Dachöffnungsysteme,
Verkleidungen u. a. bei optimaler Zugänglichkeit eingebaut werden.
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Als
besonders vorteilhaft ist zu bemerken, dass für den größten Montageumfang für die Montagearbeiter
das Ein- und Aussteigen durch Türöffnungen
entfällt.
Fernerhin können
mehrere Personen gleichzeitig die Karosseriemodule komplettieren ohne
sich gegenseitig zu behindern. Bei lokalen Änderungen an einem Karosseriemodul
braucht nur dieses produktionstechnisch umgestellt werden, das andere
kann wie gehabt in der Fertigung weiterlaufen. Identische Karosseriemodule
(beispielsweise Vorderwagenmodule) können in großer Stückzahl und hochmechanisiert
produziert werden, wobei Hinterwagenmodule für Kurzheck, Schrägheck, Kombi, Stufenheck
etc. entsprechend der Kundenresonanz in kleinen flexiblen Produktionseinheiten
an ggf. von der Produktion des Vorderwagenmoduls getrennten Orten
produziert werden. Schließlich
kann aufgrund der Erfindung schnell und kostengünstig auf Marktschwankungen
und Kundenwünsche
reagiert und Unfallreparaturen können
ggf. kostengünstiger
erledigt werden.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand der in den Zeichnungen schematisch
dargestellten Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine schematische Seitenansicht
eines Personenkraftwagens (PKW) mit quergeteilter Fahrgastzelle
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2 einen schematischen Mittellängsschnitt
im vorderen Dachbereich des PKW nach 1 gem.
einer bevorzugten Ausführungsform,
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3 die Einzelheit "Z" nach 2,
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4 die Ausführungsform
nach 2 in einer abgewandelten
Gestaltung,
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5 die Plattform des PKW
nach 1 im Bereich der
Fahrgastzelle in einer perspektivischen Ansicht von rechts hinten
nach vorn gesehen,
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6 den Schnitt I-I nach 5,
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7 den Schnitt II-II nach 5.
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1 zeigt die schematische
Seitenansicht eines bereits mit Ein- und Anbauteilen weitestgehend komplettierten
Personenkraftwagens (PKW) mit geschlossener Fahrgastzelle 1,
der seinerseits in Höhe der
vorderen Türöffnungen 2 erfindungsgemäß eine quergeteilte
Karosseriestruktur, die ihrerseits durch zwei Karosseriemodule 3; 4 in
Form eines Vorder- und eines Hinterwagenmoduls gebildet ist, aufweist.
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Die
beiden Karosseriemodule 3; 4 werden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
separat voneinander gefertigt und wie bereits oben dargetan, mit
Ein- und Anbauteilen weitestgehend komplettiert. Der Rohbau der
Karosseriemodule 3; 4 wird dabei vorzugsweise
fertig lackiert bereitgestellt. Im Anschluß an die Komplettierung derselben
mit besagten Ein- und Anbauteilen, welches das Fahrwerk 5,
die Elektrik, das Antriebsaggregat und insbesondere innerhalb der
Fahrgastzelle das Cockpit 6, die Hintersitzanlage, die
Handbremse, Sicherheitsgurte und -systeme, die Heckklappe 7,
hintere Türen 8,
Dachöffnungsysteme,
ein Großteil
der Innen- und Außenverkleidung
u. a. sein können,
werden die beiden Karosseriemodule 3; 4 zu einer
geschlossenen Karosseriestruktur fest verbunden. Nachfolgend werden
im Rahmen der Endmontage getrennt ausgebildete Ein- und Anbauteile,
wie beispielsweise nicht näher
dargestellte Elektro- und Medienleitungen, die Abgasanlage o. a.
miteinander verbunden. Für
besagte Elektro- und Medienleitungen bieten sich insbesondere an
sich bekannte Schnellkupplungen an.
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Ferner
ist es angezeigt, Sichtblenden 9 respektive Verkleidungen 10 für Verbindungsbereiche 11 und/oder
Trennfugen 12 der Karosseriemodule 3; 4 anzubringen
und schlußendlich
die nicht näher
gezeigten Vordersitze, Vordertüren
u.a. ein- bzw. anzubauen (2–4, 6).
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Wie
oben bereits ausführlich
dargelegt, sind durch die besondere Ausgestaltung der Karosseriestruktur
und die besondere Verfahrensführung
zur Herstellung eines mit dieser Karosseriestruktur versehenen PKW
umfassende Montageerleichterungen sowie Kosten- und Zeitersparnisse
zu verzeichnen.
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Als
besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, die Karosseriestruktur
im Dachbereich in Höhe der
vorderen Türöffnungen 2 oberhalb
der beidseitig angeordneten A-Säulen 13 zu "schneiden" und zwar in einer
nicht näher
dargestellten Schnittlinie "S", die entlang eines
vorderen Dachquerträgers 14 geführt ist
(1, 2 und 4).
Der Dachquerträger 14 ist
hierbei zum einen durch das Dachblech 14a an sich sowie ein
offenes Hohlprofil 14b gebildet, welches seinerseits von
unten gegen das Dachblech 14a gesetzt und mit diesem verklebt
ist.
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Die
Verbindung zwischen den Karosseriemodulen 3; 4 im
Dachbereich kann nunmehr gemäß einer
ersten bevorzugten Ausführungsform
derart realisiert sein, dass der Dachquerträger 14 fest am Karosseriemodul 4 in
Form des Hinterwagenmoduls angeordnet und während der Montage in einer bevorzugten
Ausführungsform
mit den A-Säulen 13 des
Karosseriemoduls 3 in Form des Vorderwagenmoduls verbunden
wird (nicht näher
dargestellt).
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
ist der vordere Dachquerträger 14,
wie in 2 näher gezeigt,
mit einem korrespondierenden Frontscheiben-Rahmen-Querträger 15,
der seinerseits fest am Karosseriemodul 3 in Form des Vorderwagenmoduls
angeordnet wird, verbunden. Vorliegend bilden der vordere Dachquerträger 14 und
der Frontscheiben-Rahmen-Querträger 15 korrespondierende
und im montierten Zustand überlappende Verbindungsstege 16; 17 aus, über die
der vordere Dachquerträger 14 und
der Frontscheiben-Rahmen-Querträger 15 vermittels
mechanischer Verbindungsmittel 18, hier in Form von Schrauben, und/oder
durch Schweißung
und/oder Klebung verbunden wird.
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Wie
den 2 und 3 weiter zu entnehmen ist,
ist eine Trennfuge 12 ausgebildet, die mittels einer Sichtblende 9 in
Form einer Abdeckleiste abgedeckt wird. Die Abdeckleiste ist vorliegend
auf dem verlängerten
Schraubenkopf vermittels einer Rastfeder 19 befestigt.
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Zum
Inneren der Fahrgastzelle 1 hin ist des Weiteren eine Verkleidung 10 vorgesehen,
die sich ihrerseits am Frontscheiben-Rahmen-Querträger 15 und
an einer an sich bekannten inneren Dachverkleidung 20 abstützt.
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4 zeigt zu vorstehender
Ausführungsform
der Verbindung der Karosseriemodule 3; 4 im Dachbereich
eine abgewandelte Gestaltung derart, dass vorderer Dachquerträger 14 und
Frontscheiben-Rahmen-Querträger 15 im
Bereich ihrer Außenkontur
miteinander verbunden respektive verschraubt sind. Hierbei erstreckt
sich das Dachblech 14a des vorderen Dachquerträgers 14 über den Frontscheiben-Rahmen-Querträger 15 bis
nahe an die Frontscheibe 21. Zwischen Frontscheibe 21 und der
Baugruppe – Dachquerträger 14/Frontscheiben-Rahmen-Querträger 15 – ist eine
Trennfuge 12 ausgebildet, die ebenfalls mittels einer Sichtblende 9 in
Form einer Abdeckleiste abgedeckt wird. Die Sichtblende stützt sich
dabei sowohl an der Frontscheibe 21 als auch am Frontscheiben-Rahmen-Querträger 15 ab.
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Was
die Verbindung der Karosseriemodule 3; 4 im Plattformbereich
anbelangt, wurde gem. 5 eine
vorteilhafte Schnittlinie "S" gefunden und vorliegend
durch eine gestrichelte Linie kenntlich gemacht, die im Wesentlichen
besonders dem Bedürfnis
der weitestgehenden separaten Komplettierung der Karosseriemodule 3; 4 mit
Ein- und Anbauteilen Rechnung trägt.
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Erfindungsgemäß verläuft die
Schnittlinie "S" im Plattformbereich
derart, dass zunächst
ein vorderer Schweller 22 quergeteilt wird und nachfolgend
im Bodenblech 23 nach vorn entlang einer äußeren Sitzaufnahme 24 bis
zu einem vorderen Sitzquerträger 25,
anschließend
weiter im Bodenblech 23 sowie in Fahrzeugquerrichtung entlang
des vorderen Sitzquerträgers 25 und
schließlich,
eine innere Sitzaufnahme 26 und einen Mitteltunnel 27 schneidend, dicht
an einer Handbremskonsole 30 und dem Schaltungsdom 28 entlang
symmetrisch weiter zum gegenüberliegenden
vorderen Schweller 22.
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Durch
diese Schnittlinienführung
ist eine montagefreundliche Trennung der Plattform 29 der Karosseriestruktur
realisiert. Verbindungsbereiche 11 und Trennfugen 12 sind
weitestgehend in Blicken unzugänglichen
Plattformbereichen angeordnet.
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In 6 ist ausschnittsweise der
vordere linke Schweller 22 gezeigt. Die Verbindung zwischen den
Karosseriemodulen 3; 4 ist in der Schnittlinie "S" vermittels sich überlappender Blechabschnitte 30 und
Nietverbindungen realisiert. Selbstverständlich können statt dessen oder zusätzlich auch
Schweiß- und/oder
Klebeverbindungen angezeigt sein. Der betreffende Verbindungsbereich 11 kann
ferner, wie gezeigt, bei Bedarf mittels einer Verkleidung 10 abgedeckt
werden.
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Der 7 ist schließlich ausschnittsweise die
Verbindung der Karosseriemodule 3; 4 im Bereich der
inneren Sitzaufnahme 26 und des Mitteltunnels 27 zu
entnehmen. Auch hier sind überlappende Blechabschnitte 30,
vorliegend des Bodenbleches 23, der Sitzaufnahme 26 und
des Mitteltunnels 27 vorgesehen, die ihrerseits ebenfalls
genietet sind. Ferner ist eine an sich bekannte Sitzschiene 31 angedeutet,
an welcher der nicht näher
dargestellte Vordersitz befestigt ist und demgemäß den vorstehend beschriebenen
Verbindungsbereich weitestgehend abdeckt.
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Für den Fachmann
leicht nachvollziehbar eröffnet
sich eine nahezu unbegrenzte Möglichkeit
der Optimierungen der Schnittlinienführung in der Plattform 29 in
Höhe der
vorderen Türöffnungen 1 gerade im
Hinblick auf eine Verbesserung der Karosseriestruktur bezüglich Crashfestigkeit
und Steifigkeit. So kann beispielsweise der Mitteltunnel 27 vollständig im
vorderen Karosseriemodul 3 integriert und mit dem Bodenblech 23 und
den inneren Sitzaufnahmen 26 respektive den vorderen Sitzquerträgern 25 verbunden
werden. Ferner kann die Schnittlinie "S" auch so
geführt
werden, dass die vorderen Sitzquerträger 25 längs- oder
quergeteilt und die entsprechenden Teilbereiche beispielsweise nach
Art einer Flanschverbindung miteinander fest verbunden werden (nicht
näher dargestellt).