DE19708404A1 - Fahrzeug - Google Patents

Fahrzeug

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DE19708404A1
DE19708404A1 DE19708404A DE19708404A DE19708404A1 DE 19708404 A1 DE19708404 A1 DE 19708404A1 DE 19708404 A DE19708404 A DE 19708404A DE 19708404 A DE19708404 A DE 19708404A DE 19708404 A1 DE19708404 A1 DE 19708404A1
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Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug (Skizze 6) mit einem Chassis (Skizze 1), einem Energiespeicherraum, einer Anordnung der Führung eines Mediums zur Kühlung und Heizung von Energiespeichern (Skizze 7), einem Fahrschemel (Skizze 8), einer McPherson Federbeinaufhängung (Skizze 8), einer Vorrichtung zum Ausgleich der Einfederung auf der Hinterradachse bei einer Achslastdifferenz (Skizze 9) und einer Verkleidung (Skizze 10).
Das Chassis besteht aus Teilen, die teilweise miteinander verbunden werden durch kleben, biegen, schweißen und nieten. Die Konstruktion ist so gestaltet, daß sie einfach in andere Herstellungsverfahren oder -konzepte, ähnlich wie beispielsweise das Audi Spaceframekonzept (Audi A4) übergeführt werden kann.
Das Chassis ist ferner dadurch gekennzeichnet, daß es die äußere Verkleidung abstützt. In Anlenkpunkten ermöglicht das Chassis die Befestigung von Komponenten (z. B. Aufhängungs­ teile), sowie das Einleiten der Kräfte der Komponenten auf das Chassis.
Das Chassis wird den statischen und dynamischen Anforderungen gerecht. Die Torsionssteifigkeit ist bei einem Gewicht von 34 kg typischerweise um den Faktor 1.5 größer als bei einem VW Golf. Aus sicherheits- und herstellungstechnischen Gründen ist das Gewicht erhöht (50-60 kg), was immer noch einer superleichten Ausführung entspricht.
Das Chassis (Skizze 1) ist dadurch charakterisiert, daß es aus mindestens folgenden Teilen besteht: Basisteil (Skizze 2), Heckteil (Skizze 3), Mittelteil (Skizze 4), Frontteil (Skizze 5) und Energiespeicherraum (24). Die Teile bestehen im wesentlichen aus Einzelteilen aus Stranggußprofilen, gezogenen Profilen und Aluminiumblechen (hochfest, AlMgSi 1 wa (AC 100), die eloxiert werden können, oder teilweise aus Kunststoffteilen. Die Einzelteile werden teilweise durch Laserschnieden, Stanzen, Biegen, Scheren, Sägen und Laminieren oder Tiefziehen oder Pressen hergestellt und miteinander verbunden durch Kleben, Nieten oder Schweißen.
Skizze (2) zeigt den Basisteil, im mittleren Teil des Chassis (Skizze 1), der dadurch gekennzeichnet ist, daß es aus einer geschweißten Struktur mit äußeren Längsträgern (1), mit Querträgern (2), vorne und hinten, mit je einem vertikalen Träger (3) vorne links und rechts und mit je einem Aufbau (4) hinten links und hinten rechts besteht. An dieser geschweißten Struktur können verschiedene Baugruppen, befestigt werden, wie beispielsweise ein Heckteil, ein Mittelteil, ein Frontteil und ein Unterbodenteil. Diese werden im wesentlichen aus hochfesten Alu-Blechen oder aus Kunststoff hergestellt und mit dem Basisteil verbunden.
Skizze (3) zeigt den Heckteil, der dadurch gekennzeichnet ist, daß oben links und rechts Längsträger (5) sind, daß an diese Längsträger innen und außen je ein Verschalungsteil (6) nach unten befestigt ist, daß auf beiden Seiten an den Längsträgern und den inneren Verschalungsteilen ein Dom (7) ist zur Befestigung der Stoßdämpfer und zur Aufnahme der vertikalen Kräfte von den Rädern vorhanden ist, daß vordere und hintere Radkastenver­ schalungsbleche (8) integrierender Bestandteil sind, daß zwischen den Domen eine Querverstrebung (9) besteht, daß unterhalb der Querstrebe und des Bodenbleches (10) ein Raum (11) vorhanden ist zum Einbau zusätzlicher Teile (z. B. einen Hybridantrieb) oder eines Reserverades.
Skizze (4) zeigt den Mittelteil, der dadurch gekennzeichnet ist, daß er längs in der Mitte einen tunnelartigen Aufbau (12) hat, der einerseits als Träger ausgebildet ist und andererseits verschiedene Teile aufnimmt (z. B. Handbremse, elektrische Leitungen), daß er einen Boden (13) hat der den Fahrgastraum vom einem Energiespeicherraum (24) trennt, daß eine Abstützung (14), die aus verschiedenen Teilen gebildet ist, vom tunnelartigen Aufbau zu einem Querträger des Frontteiles schräg nach vorne oben führt, der unter anderem die Funktion hat eine kraftschlüssige Verbindung zwischen diesen Teilen herzustellen, daß sich unter dem Boden auf beiden Seiten je mindestens 2 Querstege (15) befinden, zur Unterteilung des Energiespeicherraumes (24), zur Aufnahme der Kräfte der vorderen Sitze und der inneren Verankerungspunkte der Sicherheitsgurten und zur Übertragung der Kräfte auf das Chassis, die durch das Gewicht der Batterien verursacht werden, daß es einen Unterboden (16) aufweist, der als Sandwich ausgebildet ist, der an den Querträgern des Basisteils (7) und an den Querstegen (15) befestigt wird, der speziell ausgebildete Anschlüsse für Bodenteile, die vorne und hinten anschließen, und für Deckel (17), die als seitliche Abschlüsse des Energiespeicher­ raumes dienen, hat, daß in der Mitte unter dem Boden ein Teil zur Führung des Kühl- /Heizmediums (18) besteht und daß oberhalb dem Boden, hinter dem tunnelartigen Aufbau ein oberer Querträger (19) besteht.
Skizze (5) zeigt das Frontteil, das dadurch gekennzeichnet ist, daß er vorne oben einen Querträger (20) hat, zwischen den vertikalen Trägern des Basisteils (3), der aus verschiedenen Teilen zusammengesetzt ist, der mit dem Boden durch seitliche Teile (21), die den Fußraum bilden und teilweise die Abdeckung der vorderen Radkästen bilden, verbunden ist, daß vorne oben auf beiden Seiten je eine Konstruktion (22), die mit den angrenzenden Teilen verbunden sind, den oberen Anlenkpunkt der Federbeinaufhängung aufnimmt, daß zwischen den seitlichen Teilen (21), dem Boden (13) und dem vorderen Querträger (20), ein vorderes Verschalungsblech (23) den Abschluß des Fußraumes des Innenraumes bildet. Der Frontteil hat auch verschiedene Aussparungen und Löcher zur Durchführung und Befestigung von verschiedenen Teilen (z. B. Bremszylinder, Luftführung, Kühl-Heizmedium der Energiespeicher, Lenkung, Abstützung von Frontrahmen).
Integrierter Bestandteil des Chassis ist die in Skizze (1) gezeigte spezielle Anordnung des Energiespeicherraumes (24) im unteren Teil des Chassis, dadurch gekennzeichnet, daß er den verfügbaren Raum, weitgehend die Breite des Fahrzeuges und die Länge zwischen den Rädern des Fahrzeuges, einnimmt. Der Raum unterhalb den Längsträgern (1), zwischen den Querträgern (2) des Basisteils und dem Boden (13), den Querstegen (15), dem Unterboden (16) und den seitlichen Deckeln (17) des Mittelteils bildet den Energiespeicherraum. Der Energiespeicherraum wird unterteilt durch die Querträger des Mittelteils. Der Energiespeicherraum wird durch die seitlichen Deckel (17), mit einem speziellen Verschlußsystem, geschlossen.
Ein weiteres Merkmal dieses Energiespeicherraumes ist die niedrige Höhe (z. B. 120 mm) und die Eignung zur Aufnahme von verschiedenen Speichertypen/-arten. Von anderen Konzepten bekannt ist die Montage der Akkumulatoren von unten. Die von uns realisierte Lösung ermöglicht das Einsetzen der Energiespeicher ohne Bodengrube, oder ohne Anhebung des Fahrzeuges. Die Energiespeicher können seitlich eingesetzt werden. Dies ermöglicht im Gegensatz zu einem herkömmlichen Auffüllen der Energiespeicher (z. B. Laden von Akkumulatoren, oder Auffüllen von Wasserstoffbehältern) ein Wechselsystem für die Energiespeicher.
Integrierter Bestandteil des Chassis ist die in Skizze (7) gezeigte Anordnung der Führung eines Mediums zur Kühlung und Heizung von Energiespeichern, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Energiespeicherraum zwecks Temperaturregelung durchströmt werden kann. Dabei durchströmt das Kühl-/Heizmedium den Speicherraum längs und quer. In der Mitte des Energiespeicherraumes strömt das Kühl-/Heizmedium in Längsrichtung in zwei Führungen. Eine Führung dient als Zuführung, die andere als Ableitung des Kühl-/Heizmediums. Die Zufuhr des Kühl-/Heizmediums zu den Energiespeichern erfolgt von der Zuführung quer zur Fahrzeugrichtung, durch die Energiespeicher und nach außen zurück in die Rückführung. Die Durchströmung dient zur Kühlung oder zur Heizung des Energiespeicher und wird durch die Energieregelungseinheit geregelt und gesteuert. Grund der Kühlung, respektive der Heizung ist das Einhalten der erlaubten Temperaturen in vorgegebenen Grenzen.
Skizze (8) zeigt den Fahrschemel vorne, der typischerweise aus 4 Profilen in der Form eines gleichschenkligen Trapezes zusammengesetzt wird. An dem Fahrschemel können die Querlenker der Vorderradaufhängung und der Antriebsstrang mit dem Motor, dem Getriebe und dem Differential befestigt werden.
Der Fahrschemel ist hinten am Chassis befestigt. Auf dem Fahrschemel sind weitere Abstützungen (z. B. vier Profile) befestigt, die die seitlichen Kräfte von den Querlenkern und die Kräfte, die durch das Gewicht der des Antriebes verursacht werden, schräg nach oben hinten auf eine Ecke des vorderen Verschalungsteiles des Chassis leiten. Diese Kräfte können auch anstatt durch diese Abstützungen durch die Getriebe-/Motoreinheit auf das Chassis geleitet werden. Die Neigung des Trapezes nach vorne unten ergibt eine Bremsnickabstützung des Fahrzeuges und zusammen mit der Breite des Fahrschemels, die hinten schmaler ist als vorne, ergibt sich eine stabilisierende Wirkung, was ermöglicht keinen Stabilisator einzusetzen. Die schmale Gesamtbreite des Fahrschemels (z. B. 330 mm) ermöglicht breite Querlenker der Aufhängung, was gute kinematische Bedingungen der Aufhängung ergibt (z. B. kleine Änderung der Spurweite, des Sturzes und der Spreizung beim Einfedern).
Skizze (8) zeigt eine McPherson Federbeinaufhängung mit speziell breiten Querlenkern (z. B. 430 mm von der Mitte des Kugelgelenkes außen, bis zur Achse zwischen den beiden inneren Gelenken). Mit diesen breiten Querlenkern werden gute kinematische Bedingungen erreicht. Die langen Querlenker werden durch den Wegfall des Schaltgetriebes, wie es bei herkömmlichen Kraftfahrzeugen mit Frontantrieb üblich ist, ermöglicht. Die breiten Querlenker der Aufhängung, ergeben gute kinematische Bedingungen (z. B. kleine Änderung der Spurweite, des Sturzes und der Spreizung beim Einfedern).
Skizze (9) zeigt eine Vorrichtung zum Ausgleich der Einfederung auf der Hinterradachse bei einer Achslastdifferenz. Wenn in einem Fahrzeug auf dem Rücksitz Passagiere Platz nehmen, oder auch wenn im hinteren Teil des Fahrzeuges Material zugeladen wird, wirkt fast das ganze zusätzliche Gewicht auf die hintere Achse. Dadurch federt die hintere Aufhängung mehr ein als die vordere, wodurch sich das Fahrzeug nach hinten unten neigt.
Besonders stark wirkt dieser Effekt bei Leichtbaufahrzeugen. Im Vergleich zu herkömmlichen Fahrzeugen bewirkt zusätzliches Gewicht zur Normalbelastung auf der hinteren Achse prozentual eine größere Änderung der Achslast. Das hat hinten eine ungewöhnlich große Einfederung und Neigung zur Folge.
Durch eine Zusatzfeder im Federbein der Hinterrad-Aufhängung, die typischerweise etwa bei größerer Belastung als der Nennbelastung (Zuladung von 1 bis 2 Personen vorne und etwas Gepäck) zu wirken beginnt, soll dies zusätzliche Einfederung reduziert werden. Dies kann zum Beispiel durch eine Feder aus Polyurethanschaum erreicht werden, die konzentrisch innerhalb einer Spiralfeder liegt. Der Beginn der Wirkung der Zusatzfeder kann durch die Länge bestimmt werden und die Charakteristik der Feder kann durch die Dichte und die Formgebung des Polyurethanschaumes bestimmt werden.
Skizze (6) zeigt eine Verkleidung, bestehend aus großflächigen Teilen aus Kunststoff, beispielsweise Türen, Dach, Seitenteilen, Frontteil, mit kraftschlüssigen Verbindungen auf das Chassis (Skizze 1) und mit integrierten Maßnahmen die der Sicherheit dienen, wie Aufprallschutz, z. B. Stoßstangen, Stoßfanggürteln, Seitenaufprallschutz und Polsterungen. Die einzelnen Teile der Verkleidung werden typischerweise aus zwei Schalen hergestellt, einer Außenschale und einer Innenschale. Die beiden Schalen werden typischerweise durch verkleben miteinander verbunden. Gewisse Anlenkpunkte, zum Beispiel für die Scharniere der Türen und der Haube werden einlaminiert.
Die Teile haben Konturausschnitte und profilartige Ausnahmen (Einbaukonturen), die zum Einbau der Fenster-, Türen- und Hecklappen und mit den entsprechenden Dichtungen und mit passendem Spiel gestaltet sind und sie besitzen bereits die Anbauten, die notwendig sind um durch verkleben die Übergänge auf das Chassis zu ermöglichen.
Die Verkleidung zeichnet sich ferner dadurch aus, daß die hinteren Räder abgedeckt sind, daß die Seitentüren einen Öffnungsmechanismus aufweisen können, der ein Schwenk-, Schiebe- Öffnen der Türen ermöglicht. Dies wird typischerweise dadurch erreicht, daß die Scharniere mit Gelenken und Hebel ausgestattet sind, die parallelogrammartig angeordnet sind.
Im Frontscheibenausschnitt kann eine heizbare Frontscheibe eingesetzt werden.
Skizze (6) zeigt ein Fahrzeug, bestehend aus einem Chassis, einem Energiespeicherraum, einer Anordnung der Führung eines Mediums zur Kühlung und Heizung von Energiespeichern, einem Fahrschemel, einer McPherson Federbeinaufhängung, einer Vorrichtung zum Ausgleich der Einfederung auf der Hinterradachse bei einer Achslastdifferenz und einer Verkleidung.

Claims (16)

1. Chassis für ein Fahrzeug dadurch gekennzeichnet, daß
  • a) der Basisteil (Skizze 2) mindestens zwei äußere Längsträger (1), mindestens je einen Querträger (2) vorne und hinten, mindestens je einem vertikalen Träger (3) vorne links und rechts, einen Aufbau (4) auf den Längsträgern Mittel zum Anbau verschiedener Baugruppen, Mittel zur Aufnahme von Energieträgern und Mittel zur Aufnahme der vorderen und hinteren Radaufhängungen, umfaßt,
  • b) das Heckteil (Skizze 3) oben links und rechts Längsträger (5), mit je einem Verschalungsteil (6), das an diesen innen und außen nach unten ist befestigt ist, links und rechts ein Dom mit Mitteln zur Befestigung der Stoßdämpfer und zur Aufnahme der Kräfte in vertikaler Richtung (7), vordere und hintere Radkastenverschalungsbleche (8), zwischen den Domen eine Querverstrebung (9), einen Boden (10) und ein Raum zur Aufnahme von zusätzlichen Komponenten (11) wie Reserverad oder Zusatzantrieb etc.) umfaßt,
  • c) der Mittelteil (Skizze 4) in der Mitte in Längsrichtung mindestens einen tunnelartigen Aufbau (12), mit Mittel zur Aufnahme verschiedener Teile wie Handbremse, elektrische Leitungen, einen Boden (13), vorne in der Mitte in Längsrichtung eine schräg nach vorne oben verlaufende Abstützung (14), auf beiden Seiten mindestens zwei quer verlaufende Stege zur Befestigung der vorderen Sitze mit den inneren Verankerungspunkte der Sicherheitsgurten und zur Übertragung der Kräfte der Sitze, der Gurtverankerungspunkte an den Sitzen und des Gewichtes des Energiespeichers auf das Chassis und zur Unterteilung des Energiespeicherraumes (24), einen Unterboden (16) aufweist, der als Sandwich ausgebildet ist, der an den Querträgern des Basisteils und an Querstegen (15) befestigt wird, der speziell ausgebildete Anschlüsse hat für Bodenteile, die vorne und hinten anschließen, und für Deckel (17), die als seitliche Abschlüsse des Energiespeicherraumes dienen, mindestens einen Führungsteil für Mittel zur Temperaturregelung des Energiespeichers (18) und oberhalb dem Boden, hinter dem tunnelartigen Aufbau einen oberer Querträger (19) umfaßt
  • d) der Frontteil (Skizze 5) einen oberen Querträger (20), der zwischen den vertikalen Trägern des Basisteils liegt, der aus verschiedenen Teilen zusammengesetzt ist und der mit dem Boden durch seitliche, z-förmigen Teile (21), die den Fußraum bilden und teilweise die Abdeckung der vorderen Radkästen bilden, verbunden ist, auf beiden Seiten mindestens einen schiefen, Abschluß (22), mit Mitteln zur Aufnahme des oberen Anlenkpunktes der Federbeinaufhängung und mindestens einen vorderen Abschlußteil (23) umfaßt.
  • e) die Mittel zur Aufnahme der Energiespeicher (29) den Freiraum oberhalb der Platte (16) einnehmen und den schubladenartigen Einsatz der Energiespeicher ermöglichen.
2. Chassis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es ganz aus Teilen aus Leichtmetall, beispielsweise aus Aluminium oder teilweise aus Kunststoffe beispielsweise aus Faserverbund oder aus Duroplast mit Faserverstärkung, besteht, die durch Lasern, Stanzen, Biegen, Scheren, Sägen oder durch Laminieren, Injizieren oder Tiefziehen hergestellt werden und durch Zusammenstecken, Schweißen, Kleben und Nieten zusammengebaut werden.
3. Chassis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Basisteil, der Mittelteil und der Unterbodenteil durch Zusammenbau (Skizze 1) einen kastenförmigen Körper (Versteifungsteil) bilden und so eine Gesamtversteifung der tragenden Struktur bewirken.
4. Chassis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Basisteil, der Mittelteil mit dem Unterbodenteil durch Zusammenbau (Skizze 1) einen Energiespeicherraum bilden.
5. Kühl-, Heizungsanordnung für ein Fahrzeug zur Zu- und Ableitung des Mediums zur Kühlung und Heizung der Energiespeicher (Skizze 7), dadurch gekennzeichnet daß,
  • a) in der Mitte des Speicherraumes (37) das Kühl-/Heizmedium in einer Führung (18) in Längsrichtung zuströmt, und im angrenzenden Raum der Mitte wegströmt,
  • b) die Zufuhr des Kühl-/Heizmediums zu den Energiespeichern quer zur Fahrzeugrichtung von der Zuführung aus erfolgt und zwecks Temperaturregelung um und durch den Energiespeicher und zurück in die Ableitung strömt,
  • c) die Anordnung die Kühlung oder Heizung einzelner Teile des Energiespeichers, erlaubt.
6. Fahrschemel für ein Fahrzeug (Skizze 8), dadurch gekennzeichnet, daß
  • a) er im wesentlichen aus 4 Profilen besteht, die in der Form eines gleichschenkligen Trapezes zusammengesetzt sind
  • b) er die seitlichen Profile Mittel zur Aufnahme der Querlenker aufweist,
  • c) er die Mittel zur Aufnahme des Antriebes aufweist,
  • d) er die Mittel zur Aufnahme der Untersetzung aufweist,
  • d) er die Mittel zur Aufnahme von Abstützungen, die schräg nach oben hinten führen, aufweist
7. Fahrschemel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
  • a) durch die Neigung nach vorne unten eine Bremsnickabstützung erfolgt,
  • b) durch die Schrägstellung der seitlichen Profile nach hinten innen eine stabilisierende Wirkung erfolgt und sich ein Stabilisator erübrigt
  • c) er durch seine schmale Breite lange Querlenker der Aufhängung ermöglicht, was gute kinematische Bedingungen für die Aufhängung ergibt, (z. B. kleine Änderung der Spurweite, des Sturzes und der Spreizung).
8. McPherson Federbeinaufhängung für ein Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit mindesten 400 mm langen Querlenkern ausgerüstet ist.
9. Achslastdifferenz-Ausgleich auf der hinteren Achse für ein Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Parallelschaltung einer Zusatzfeder (Skizze 1) zur Hauptfeder ab einem bestimmten Einfederweg (z. B. Belastung größer als Nennbelastung) der zusätzliche Einfederweg reduziert wird und daß der gesamte Einfederweg etwa dem Maß herkömmlicher Fahrzeuge entspricht.
10. Verkleidung (Skizze 6) für ein Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Kunststoff besteht.
11. Verkleidung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet daß sie beispielsweise aus Glasfaser verstärktem Kunststoff besteht.
12. Verkleidung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie teilweise aus mehrschaligen Teilen (Skizze 10) mit integriertem Aufprallschutz, beispielsweise Stoßstangen, Stoßfanggürtel, Seitenaufprallschutz und Polsterung, aufgebaut ist und die Schalen miteinander verbunden sind, beispielsweise durch kleben oder naß in naß und daß Anlenk- und Befestigungspunkte, einlaminiert sind.
13. Verkleidung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenteile hinten links und rechts die Räder bis auf die Tiefe des Bodens abdecken (Skizze 6).
14. Verkleidung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Türe links (31) und die Türe rechts (32) mit einem Schwenk- Schiebe- Öffnungsmechanismus, ermöglicht durch eine parallellogrammartige Anordnung der Gelenk-Hebel Scharniere, ausgerüstet ist.
15. Fahrzeug mit
  • - einem Chassis gemäß Anspruch 1-4
  • - einer Anordnung der Führung eines Mediums zur Kühlung und Heizung von Energiespeichern gemäß Anspruch 5
  • - einem Fahrschemel gemäß Anspruch 6-7
  • - einer McPherson Federbeinaufhängung gemäß Anspruch 8
  • - einer Vorrichtung zum Ausgleich der Einfederung auf der Hinterradachse bei einer Achslastdifferenz gemäß Anspruch 9
  • - Verkleidung gemäß Anspruch 10-14,
dadurch gekennzeichnet, daß es eine Ladeeinrichtung für die Energiespeicher aufweist.
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