DE19953382A1 - Fahrzeugkarosserie mit einer Zelle und einem damit verbindbaren, vormontierbaren Vorbaumodul - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugkarosserie (1) mit einer Zelle (2) und einem damit verbindbaren, vormontierbaren Vorbaumodul (3). Das Vorbaumodul (3) besteht aus einer Vorderrahmenstruktur (4) und daran vormontierbaren Funktionsteilen, wobei das Vorbaumodul (3) an den Verbindungsstellen zur Zelle (2) Modul-Anlageflächen (15, 16, 17, 18, 19) und die Zelle (2) zugeordnete Zellen-Anlageflächen (20, 21, 22, 23, 24, 25) aufweist. Erfindungsgemäß weist die Vorderrahmenstruktur (4) zwei beabstandete Längsträgerabschnitte (5, 6) auf, die Aufprallenergie absorbieren können. Anschließend an die Längsträgerabschnitte (5, 6) erfolgt weit vor der Zelle (2) eine Aufgabelung der Längsträgerstruktur jeweils zu einem tieferliegenden Bodenlängsträger (7) und einem höherliegenden Kotflügelbankträger (8), wobei im unteren Bereich der Aufgabelung und/oder zwischen den Bodenlängsträgern (7) wenigstens ein Querträger (9, 10) angeordnet ist. An den zellenseitigen Endbereichen der Bodenlängsträger (7) und der Kotflügelbankträger (8) sind die Modul-Anlageflächen (15, 16, 17, 18, 19) ausgebildet. Mit einer derartigen Aufgablung in Bodenlängsträger (7) und Kotflügelbankträger (8) ergeben sich vorteilhaft weit auseinanderliegende Abstütz- und Verbindungspunkte, die zu einer verbesserten Stabilität und zu einem guten Crashverhalten der Gesamtanordnung führen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugkarosserie mit einer Zelle und einem damit verbindbaren, vormontierbaren Vorbaumodul nach dem Oberbegriff des An­ spruchs 1.

Bei einer bekannten, gattungsgemäßen Fahrzeugkarosserie mit einer Zelle und einem damit verbindbaren, vormontierbaren Vorbaumodul (DE-AS 10 04 496) besteht das Vorbaumodul aus einer Vorderrahmenstruktur und daran vormontierbaren Funktionsteilen. Das Vorbaumodul weist an den Verbindungsstellen zur Zelle Modul-Anlageflächen und entsprechend die Zelle zugeordnete Zellen-Anlageflächen auf. Die gegenseitige Verbindung erfolgt mittels Verbindungsbolzen.

Weiter sind anschraubbare Vorderrahmenstrukturen in der Art eines H-Rah­ mens (DE 36 03 706 A1; DE 38 06 729 C1) bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Fahrzeugkarosserie mit einer Zelle und einem damit verbindbaren Vorbaumodul so weiterzubilden, dass die Steifigkeit und das Crashverhalten verbessert werden.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Gemäß Anspruch 1 weist die Vorderrahmenstruktur zwei in Fahrzeugquer­ richtung beabstandete Längsträgerabschnitte auf, die zur Absorption von Auf­ prallenergie als Knautschträger ausgebildet sind.

Anschließend an die Längsträgerabschnitte, weit vor der Zelle liegt eine Auf­ gabelung der Längsträgerstruktur jeweils zu einem tieferliegenden Boden­ längsträger und einem höherliegenden Kotflügelbankträger.

Im unteren Bereich der Aufgabelung und/oder zwischen den Bodenlängsträ­ gern ist wenigstens ein Querträger angeordnet.

An den zellenseitigen Endbereichen der Bodenlängsträger und der Kotflügel­ bankträger sind die Modul-Anlageflächen als Gegenflächen zu den Zeilen-An­ lageflächen ausgebildet.

Durch die Aufgabelung der Längsträgerstruktur weit vor der Zelle zu den Bo­ denlängsträgern und zu den seitlichen Kotflügelbankträgern ergeben sich für die Verbindung des Modulträgers mit der Zelle vorteilhaft weit auseinanderlie­ gende Abstütz- und Verbindungspunkte, die zu einer verbesserten Stabilität und einem guten Crashverhalten der Gesamtanordnung führen. Durch diese Art der Anbindung und der Krafteinleitung ist im Vergleich zu üblichen Zellen die Dimensionierung zwischen Boden und Dach in geeigneter Weise abzu­ stimmen. Insbesondere werden die vorderen Längsträgerabschnitte in der Art von Knautschträgern nicht in üblicher Weise mit einem Folgeelement gegen die Stirnwand der Zelle abgestützt, sondern eine Krafteinleitung in die Zelle über die genannten Aufgabelungen und Träger durchgeführt. Insgesamt erge­ ben sich für einen Frontcrash vorteilhaft größere und auf die jeweiligen Gege­ benheiten abstimmbare Deformationsbereiche vor der Zelle.

Zudem ergeben sich auch die mit den vorstehenden bekannten Vorbaumodu­ len erreichbaren Vorteile: das Vorbaumodul kann getrennt von der übrigen Ka­ rosserie vormontiert werden, wobei ein Teil oder alle an der Vorderrahmen­ struktur befestigbaren Funktionsteile bereits vor der Verbindung mit der Zelle angebracht werden. Dies ergibt Montagevorteile bei einer lösbaren Befesti­ gung des Vorbaumoduls sowie Reparaturvorteile bei einer Unfallinstand­ setzung mit Schäden am Vorderwagen, da weder Schneid- noch Schweißar­ beiten bei dessen Abtrennung oder Austausch erforderlich sind. Da Teilkaros­ serien ohne Vorbaumodul etwa 20% kürzer als komplette Karosserien sind, können vorteilhaft entsprechend mehr solche Teilkarosserien in einem glei­ chen Produktionsabschnitt hergestellt und montiert werden. Zudem sind die Wege um die Karosserie und entlang der Linie vorteilhaft kürzer mit einer freien Zugänglichkeit für alle Anbauten an Stirnwand-, Wasserkasten- und In­ strumentenbrettbereich einschließlich der Frontscheibe. Dabei kann auch die Trennwand zwischen Motorraum und Wasserkasten als Modulträger gestaltet werden, wobei viele Einzelteile zusammenfassbar sind, bevor der Anbau des Vorbaumoduls an die Zelle erfolgt.

Die Längsträgerabschnitte sollen einen Stoßfänger abstützen, so dass sie ge­ mäß Anspruch 2 etwa in einem mittleren bis unteren Bereich der jeweils zuge­ ordneten Aufgabelung angeordnet sind.

In einer konkreten Struktur nach Anspruch 3 erfolgt im Übergangsbereich der jeweiligen Aufgabelung zum Bodenlängsträger eine Biegung hin zur Fahr­ zeuglängsmitte, wodurch die Bodenlängsträger und der Übergangsbereich mehr zur Fahrzeugmitte hin liegen und einen Freiraum für ein Radhaus be­ grenzen. Es ist zweckmäßig, diese gegenüberliegenden Übergangsbereiche durch einen stabilen vorderen Querträger zu verbinden, wodurch eine be­ triebsmäßig erforderliche hohe Steifigkeit mit gutem Crashverhalten erreicht wird.

Weiter ist es nach Anspruch 4 zweckmäßig, einen hinteren Querträger zwi­ schen den zellenseitigen Endbereichen der Bodenlängsträger vorzusehen, der ggf. schwächer als der vordere Querträger dimensioniert sein kann.

Für die Anbringung von Federbeinen wird mit Anspruch 5 vorgeschlagen, ent­ sprechende Federbeinaufnahmen an den Kotflügelbankträgern anzubringen, vorzugsweise dort anzuformen. Weiter sollen an der Vorderrahmenstruktur zu­ sätzlich Anschlusselemente für Funktionsteile, wie Anlageflächen und/oder La­ schen und/oder Bohrungen, angebracht, vorzugsweise angeformt und integ­ riert sein. Dies führt zu einer vorteilhaft einfachen, schnellen und damit kosten­ günstigen Vormontage von Funktionsteilen an der Vorderrahmenstruktur.

Zur Herstellung der Vorderrahmenstruktur können an sich bekannte und be­ währte Bauteile und Herstellverfahren verwendet werden. Insbesondere kann die Vorderrahmenstruktur nach Anspruch 6 zumindest teilweise durch Innen­ hochdruckumformung und/oder mit Gussknotenelementen und/oder mit Strangprofilen hergestellt werden. Als Material wird vorzugsweise Leichtmetall, insbesondere eine Aluminiumlegierung, verwendet, wodurch eine gewichts­ günstige und korossionsstabile Vorderrahmenstruktur geschaffen wird.

Das Vorbaumodul wird nach Anspruch 7 durch Aufrüstung der Vorderrahmen­ struktur mit der Motor-Getriebeeinheit und einer Reihe weiterer Funktionsteile, insbesondere mit Federbeinen, einer Vorderachse, einer Lenkung, Abgaslei­ tungen, einem Frontend und ggf. weiterer Teile hergestellt.

Vorteilhaft können gleiche oder ggf. unterschiedliche Modulträger mit unter­ schiedlichen Funktionsteilen, z. B. unterschiedlichen Motorvarianten, ausge­ rüstet werden und jeweils mit gleichen Zellen verbunden werden, so dass da­ mit komplizierte Steuervorgänge im Karosserierohbau entfallen können.

Nach Anspruch 8 sollen die Modul-Anlageflächen an den Bodenlängsträgern und an den Kotflügelbankträgern nach oben und entsprechend die Zellen-An­ lageflächen nach unten weisen. Damit ist eine Verbindung zwischen Zelle und Vorbaumodul in üblicher Weise dadurch möglich, dass das Vorbaumodul von unten her an die angehobene Zelle herangebracht wird.

In einer konkreten Anordnung nach Anspruch 9 wird vorgeschlagen, dass die Bodenlängsträger mit ihren Endbereichen die Zelle untergreifen und dort an Verbindungsstellen mit Modul-Anlageflächen an Zellen-Anlageflächen anlie­ gen. Am vorderen Zellenende soll im Bereich der Fensterbrüstung ein Zellen­ querträger angebracht sein, wobei dort die Kotflügelbankträger mit ihren End­ bereichen, vorzugsweise mit zwei Modul-Anlageflächen oberhalb der Feder­ beinaufnahmen, von unten her an zugeordneten Zellen-Anlageflächen zur An­ lage gebracht werden. Eine solche Anordnung der Verbindungsstellen insbe­ sondere in Verbindung mit einem stabilen Zellenquerträger führt zu einer ho­ hen betriebsmäßigen Steifigkeit und zu günstigen Krafteinleitungen in die Zelle.

Besonders vorteilhaft hinsichtlich einer schnellen Montage und ggf. für Repa­ raturzwecke ist nach Anspruch 10 eine Verbindung zwischen der Vorderrah­ menstruktur und der Zelle mittels Verschraubungen, die bei Bedarf wieder ge­ löst werden können.

Nach Anspruch 11 können vorteilhaft vor der Verbindung zwischen dem Vor­ baumodul und der Zelle an einer frei zugänglichen Zellenstirnwand Funktions­ teile, wie ein Bremsgerät, eine Klimaanlage, etc. montiert werden. Die Montage der Kotflügel und der Motorhaube wird vorzugsweise erst nach der Verbindung zwischen dem Vorbaumodul und der Zelle durchgeführt, so dass das Beschä­ digungsrisiko während der Karosseriemontage klein ist.

Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische, perspektivische Darstellung einer als Vorbau-Modul­ träger ausgebildeten Vorderrahmenstruktur,

Fig. 2 eine schematische, perspektivische Unteransicht einer Zelle,

Fig. 3 eine schematische, perspektivische Unteransicht einer aufgerüsteten Vorderrahmenstruktur, und

Fig. 4 eine schematische, perspektivische Ansicht einer an eine Zelle montier­ ten Vorderrahmenstruktur.

In der Fig. 4 ist schematisch und perspektivisch eine Fahrzeugkarosserie 1 mit einer Zelle 2 und einem mit der Zelle 2 verbundenen, vormontierbaren Vor­ baumodul 3 dargestellt. Das Vorbaumodul 3 besteht aus einer Vorderrahmen­ struktur 4, wie sie in der Fig. 1 schematisch und perspektivisch dargestellt ist, an der Funktionsteile vormontierbar sind.

Wie dies insbesondere aus der Fig. 1 ersichtlich ist, weist die Vorderrahmen­ struktur 4 zwei in Fahrzeugquerrichtung beabstandete Längsträgerabschnitte 5, 6 auf, die zur Absorption von Aufprallenergie als Knautschträger ausgebildet sind. Wie dies aus den Fig. 1, 3 und 4 weiter ersichtlich ist, erfolgt im An­ schluss an die Längsträgerabschnitte 5, 6 in einem weit vor der Zelle 2 liegen­ den Bereich eine Aufgabelung der Längsträgerstruktur jeweils zu einem tiefer­ liegenden Bodenlängsträger 7 und einem höherliegenden Kotflügelbankträger 8. Aus diesen Fig. 1, 3 und 4 ist zudem weiter ersichtlich, dass die Längsträ­ gerabschnitte 5, 6 jeweils in einem mittleren bis unteren Bereich der zugeord­ neten Aufgabelung angeordnet sind, wobei im Übergangsbereich der jeweili­ gen Aufgabelung zum Bodenlängsträger 7 eine Biegung zur Fahrzeuglängs­ mitte hin erfolgen kann, so dass dieser Übergangsbereich und der dadurch jeweils mehr zur Fahrzeuglängsmitte hin liegende Bodenlängsträger 7 einen Freiraum für ein Radhaus begrenzen. Dabei sind diese gegenüberliegenden Übergangsbereiche durch einen vorderen Querträger 9 verbunden.

Insbesondere aus der Fig. 1 ist ersichtlich, dass im zellenseitigen Endbereich der Bodenlängsträger 7 ein weiterer Querträger 10 vorgesehen ist.

Zudem kann der Fig. 1 weiter entnommen werden, dass an den Kotflügel­ bankträgern 8 jeweils eine Federbeinaufnahme 11, 12 angeformt ist, von de­ nen im aufgerüsteten Zustand der Vorderrahmenstruktur 4 Federbeine 13, wie dies in der Fig. 3 ersichtlich ist, aufgenommen werden. Wie dies aus der Fig. 3 weiter ersichtlich ist, die die Vorderrahmenstruktur 4 im aufgerüsteten Zustand mit Funktionsteilen zeigt, kann die Vorderrahmenstruktur 4 weiter mit einer Mo­ tor-Getriebe-Einheit, einer Vorderachse, einer Lenkung, Abgasleitungen und einem kompletten Frontend 14 aufgerüstet sein, was hier allerdings nicht im Detail dargestellt ist.

In der Fig. 1 sind mit den Bezugszeichen 15, 16, 17, 18, 19 die Modul-Anlage­ flächen an den Bodenlängsträgern 7 und an den Kotflügelbankträgern 8 ge­ kennzeichnet, die jeweils nach oben weisen. Aus der Fig. 2, die eine schemati­ sche und perspektivische Unteransicht der Zelle 2 zeigt, ist ersichtlich, dass an der Zelle 2 entsprechend nach unten weisende Zellen-Anlageflächen 20, 21, 22, 23, 24, 25 ausgebildet sind, an denen im in der Fig. 4 dargestellten mon­ tierten Zustand die Modul-Anlageflächen 15, 16, 17, 18, 19 entsprechend an­ liegen. Konkret liegen hier die Modul-Anlageflächen 15, 16 und 18 an den Zel­ len-Anlageflächen 22, 23 und 25 an, während die Modul-Anlageflächen 17 und 19 an den Zellen-Anlageflächen 20 und 21 anliegen. Die der Zellen-Anlageflä­ che 24 zugeordnete Modul-Anlagefläche ist in der Darstellung der Fig. 1 nicht ersichtlich.

Die Verbindung zwischen der Vorderrahmenstruktur 4 und der Zelle 2 wird da­ bei vorzugsweise mittels einer Verschraubung hergestellt.

Vor der Verbindung des vormontierbaren Vorbaumoduls 3 mit der Zelle 2 kön­ nen an einer frei zugänglichen Zellenstirnwand 26 Funktionsteile, wie z. B. ein Bremsgerät, eine Klimaanlage, etc. montiert werden. Nach der Verbindung des Vorbaumoduls 3 mit der Zelle 2 sind dann entsprechend die Kotflügel und die Motorhaube montierbar.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Vorderrahmenstruktur 4 zumin­ dest teilweise durch Innenhochdruckumformung und/oder mit Gussknotenele­ menten und/oder mit Strangprofilen, vorzugsweise aus einem Leichtmetall, hergestellt.

Claims (11)

1. Fahrzeugkarosserie mit einer Zelle und einem damit verbindbaren, vor­ montierbaren Vorbaumodul,
wobei das Vorbaumodul aus einer Vorderrahmenstruktur und daran vor­ montierbaren Funktionsteilen besteht und das Vorbaumodul an den Ver­ bindungsstellen zur Zelle Modul-Anlageflächen und die Zelle zugeordnete Zellen-Anlageflächen aufweist, dadurch gekennzeichnet,
dass die Vorderrahmenstruktur (4) zwei in Fahrzeugquerrichtung beabstandete Längsträgerabschnitte (5, 6) aufweist, die zur Absorption von Aufprallenergie als Knautschträger ausgebildet sind,
dass anschließend an die Längsträgerabschnitte (5, 6), weit vor der Zelle (2) eine Aufgabelung der Längsträgerstruktur jeweils zu einem tieferlie­ genden Bodenlängsträger (7) und einem höherliegenden Kotflügelbank­ träger (8) erfolgt,
dass im unteren Bereich der Aufgabelung und/oder zwischen den Bo­ denlängsträgern (7) wenigstens ein Querträger (9, 10) angeordnet ist, und
dass an den zellenseitigen Endbereichen der Bodenlängsträger (7) und der Kotflügelbankträger (8) die Modul-Anlageflächen (15, 16, 17, 18, 19) ausgebildet sind.

2. Fahrzeugkarosserie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsträgerabschnitte (5, 6) jeweils etwa in einem mittleren bis unteren Bereich der zugeordneten Aufgabelung angeordnet sind.

3. Fahrzeugkarosserie nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet,
dass im Übergangsbereich der jeweiligen Aufgabelung zum Bodenlängs­ träger (7) eine Biegung hin zur Fahrzeuglängsmitte erfolgt, so dass dieser Übergangsbereich und der dadurch jeweils mehr zur Fahrzeuglängsmitte hin liegende Bodenlängsträger (7) einen Freiraum für ein Radhaus be­ grenzen, und
dass diese gegenüberliegenden Übergangsbereiche durch einen vorde­ ren Querträger (9) verbunden sind.

4. Fahrzeugkarosserie nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, dass im zellenseitigen Endbereich der Bodenlängsträger (7) ein hinterer Querträger (10) angeordnet ist.

5. Fahrzeugkarosserie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet,
dass an den Kotflügelbankträgern (8) jeweils eine Federbeinaufnahme (11, 12) angebracht, vorzugsweise angeformt ist, und
dass weitere Anschlusselemente für Funktionsteile, wie Anlageflächen und/oder Laschen und/oder Bohrungen an der Vorderrahmenstruktur (4) angebracht, vorzugsweise angeformt und integriert sind.

6. Fahrzeugkarosserie nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Vorderrahmenstruktur (4) zumindest teilweise durch Innenhochdruckumformung und/oder mit Gussknotenelementen und/oder mit Strangprofilen, vorzugsweise aus Leichtmetall, hergestellt ist.

7. Fahrzeugkarosserie nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, dass das Vorbaumodul (3) durch eine Aufrüstung der Vorder­ rahmenstruktur (4) mit einer Motor-Getriebe-Einheit und vorzugsweise zu­ dem mit Federbeinen (13), einer Vorderachse, einer Lenkung, Abgaslei­ tungen und eines kompletten Frontends (14) hergestellt wird.

8. Fahrzeugkarosserie nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Modul-Anlageflächen (15, 16, 17, 18, 19) an den Bo­ denlängsträgern (7) und an den Kotflügelbankträgern (8) im wesentlichen nach oben und entsprechend die Zellen-Anlageflächen (20, 21, 22, 23, 24, 25) nach unten weisen.

9. Fahrzeugkarosserie nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
dass die Bodenlängsträger (7) mit ihren Endbereichen die Zelle (2) unter­ greifen und dort an Verbindungsstellen mit Modul-Anlageflächen (17, 19) an Zellen-Anlageflächen (20, 21) anliegen, und
dass am vorderen Zellenende im Bereich der Fensterbrüstung ein Zellen­ querträger angebracht ist und dort die Kotflügelbankträger (8) mit ihren Endbereichen, vorzugsweise mit zwei Modul-Anlageflächen (15, 16, 18) oberhalb der Federbeinaufnahmen (11, 12), von unten her an zugeord­ neten Zellen-Anlageflächen (22, 23, 24, 25) anliegen.

10. Fahrzeugkarosserie nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Verbindung zwischen der Vorderrahmenstruktur (4) und der Zelle (2) mittels Verschraubungen hergestellt ist.

11. Fahrzeugkarosserie nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, dass vor der Verbindung zwischen dem Vorbaumodul (3) und der Zelle (2) an einer frei zugänglichen Zellenstirnwand (26) Funk­ tionsteile wie Bremsgerät, Klimaanlage, etc. und nach der Verbindung Kotflügel und Motorhaube montierbar sind.