DE19953382B4

DE19953382B4 - Fahrzeugkarosserie mit einer Zelle und einem damit verbindbaren, vormontierbaren Vorbaumodul

Info

Publication number: DE19953382B4
Application number: DE1999153382
Authority: DE
Inventors: Steffen Freudenberg
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1999-11-06
Filing date: 1999-11-06
Publication date: 2006-01-05
Anticipated expiration: 2019-11-07
Also published as: DE19953382A1

Abstract

Fahrzeugkarosserie mit einer Zelle und einem damit verbindbaren, vormontierbaren Vorbaumodul,
wobei das Vorbaumodul (3) aus einer Vorderrahmenstruktur und daran vormontierbaren Funktionsteilen besteht und das Vorbaumodul (3) an den Verbindungsstellen zur Zelle Modul-Anlageflächen (15, 16, 17, 18, 19) und die Zelle (2) zugeordnete Zellen-Anlageflächen (20, 21, 22, 23, 24, 25) aufweist,
die Vorderrahmenstruktur (4) zwei in Fahrzeugquerrichtung beabstandete Längsträgerabschnitte (5, 6) aufweist, die zur Absorption von Aufprallenergie als Knautschträger ausgebildet sind,
anschließend an die Längsträgerabschnitte (5, 6), weit vor der Zelle (2) eine Aufgabelung der Längsträgerstruktur jeweils zu einem ersten Gabelträger als tieferliegendem Bodenlängsträger (7) und zu einem zweiten Gabelträger erfolgt,
im unteren Bereich der Aufgabelung und/oder zwischen den Bodenlängsträgern (7) wenigstens ein Querträger (9, 10) angeordnet ist, und
dass an den zellenseitigen Endbereichen der Bodenlängsträger (7) und der zweiten Gabelträger die Modul-Anlageflächen (15, 16, 17, 18, 19) ausgebildet sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass die...

Description

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

Bei einer bekannten Fahrzeugkarosserie mit einer Zelle und einem damit verbindbaren, vormontierbaren Vorbaumodul ( DE 10 04 496 B 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.

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

Weiter ist ein Vorderwagen für ein Kraftfahrzeug in der Art einer Aufliegerkonstruktion bekannt ( DE 35 22 447 A1 ). Dabei ist ein Fahrschemel als einachsiges Fahrteil ausgebildet, auf dem die Zelle mit einer vorstehenden Auflieger-Trägerstruktur aufliegt und verbunden ist. Der Fahrschemel ist an der Unterkante der Zelle zudem über Gummilager angebunden und elastisch geführt.

Bei einer bekannten, gattungsgemäßen Fahrzeugkarosserie mit einer Zelle und einem damit verbindbaren, vormontierbaren Vorbaumodul ( DE 28 45 548 C2 ) besteht das Vorbaumodul aus einer Vorderrahmenstruktur und daran vormontierbaren Funktionsteilen, wobei das Vorbaumodul an den Verbindungsstellen zur Zelle Modul-Anlageflächen und die Zelle zugeordnete Zellen-Anlageflächen aufweist. Die Vorderrahmenstruktur weist zwei in Fahrzeugquerrichtung beabstandete Längsträgerabschnitte auf, die zur Absorption von Aufprallenergie als Knautschträger ausgebildet sind. Anschließend an die Längsträgerabschnitte weit vor der Zelle erfolgt eine Aufgabelung der Längsträgerstrukturjeweils zu einem ersten Gabelträger als tieferliegendem Bodenlängsträger und zu einem zweiten Gabellängsträger. Im unteren Bereich der Aufgabelung und/oder zwischen den Bodenlängsträgern ist wenigstens ein Querträger angeordnet. Zudem sind an den zellenseitigen Endbereichen der Bodenlängsträger und der zweiten Gabelträger die Modul-Anlageflächen ausgebildet.

Die Aufgabelung ist hier dergestalt ausgeführt, dass die ersten Gabelträger gegenüber den Aufgabelungsstellen als tieferliegende Bodenlängsträger ausgebildet sind, die zweiten Gabellängsträger jedoch etwa in gleicher Höhe mit den vorderen Längsträgerabschnitten bis zur Zelle weitergeführt sind. Damit ergeben sich Nachteile hinsichtlich einer Abstützung des Vorbaumoduls an der Zelle und einer Krafteinleitung bei einem Frontalaufprall: Durch den geringen Höhenunterschied zwischen dem tieferliegenden Bodenlängsträger und dem wenig darüber liegenden zweiten Gabelträger ist die Abstützbasis, die durch die Anbindungspunkte der ersten und zweiten Gabelträger gebildet ist, für das Vorbaumodul an der Zelle, relativ klein. Insbesondere ist durch die geringe Höhe dieser Abstützbasis die Anbindung in vertikaler Richtung relativ labil, so dass für eine stabile Abstützung weitere Trägerstrukturen erforderlich werden. Zudem liegt durch die etwa gerade Weiterführung der vorderen Längsträgerabschnitte in Richtung auf die Zelle die Abstützung der zweiten Gabelträger an der Zelle unmittelbar an der Zellenstirnwand vor den Fußräumen der Frontsitzplätze. Diese Anbindungsstellen sind sicherheitstechnisch ungünstig, da damit die Gefahr einer Einbeulung der Fußräume in die Zelle hinein bei einem Frontcrash besteht, wobei das Abstützvermögen der Zellen stirnwand im Fußraumbereich ohne zusätzliche aufwendige Versteifungsmaßnahmen nur gering ist. Eine Abbiegung dieses zweiten Gabelträgers in Richtung auf einen stabilen Seitenbereich der Zelle, beispielsweise in den Bereich der A-Säule ist nicht ausführbar, da der zweite Gabelträger wegen seiner geringen Höhenführung noch in Höhe der Räder jeweils hinter einem Radhaus liegt.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber eine gattungsgemäße Fahrzeugkarosserie mit einer Zelle und einem damit verbindbaren, vormontierbaren Vorbaumodul so weiterzubilden, dass die Abstützung des Vorbaumoduls an der Zelle und damit die Steifigkeit sowie das Crashverhalten bei einfacher Vorderrahmenstruktur verbessert werden.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Gemäß Anspruch 1 sind die zweiten Gabelträger ausgehend von deren zugeordneten Aufgabelungsstellen nach oben als höherliegende Kotflügelbankträger bis etwa zur Höhe des Vorderwagens geführt und mit ihren zellenseitigen Modul-Anlageflächen in Höhe der Fensterbrüstung am vorderen Zellenende verbunden.

Durch diese Aufgabelung zu einem Bodenlängsträger und einem auf maximale Höhe geführten Kotflügelbankträger wird eine maximal mögliche große Abstützbasis für das vormontierbare Vorbaumodul an der Zelle geschaffen. Die höherliegenden Kotflügelbankträger liegen oberhalb der Radhäuser und können somit an stabile Anbindungspunkte im Seitenbereich der Zelle herangeführt werden, wie beispielsweise an stabile Knotenpunkte an der A-Säule in Höhe der Fensterbrüstung. Damit ergeben sich einerseits stabile Anbindungsmöglichkeiten, die eine hohe Verwindungssteifigkeit der Karosserie insgesamt garantieren, ohne dass zusätzliche aufwendige Stützstrukturen erforderlich sind. Zudem ist hier bei einem Frontalaufprall eine günstige Abstützung und Krafteinleitung in die Zelle gewährleistet, ohne unmittelbare Belastungen der Zellenstirnwand durch die Trägerstruktur.

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

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

Weiter ist es nach Anspruch 4 zweckmäßig, einen hinteren Querträger zwischen 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, entsprechende Federbeinaufnahmen an den Kotflügelbankträgern anzubringen, vorzugsweise dort anzuformen. Weiter sollen an der Vorderrahmenstruktur zusätzlich Anschlusselemente für Funktionsteile, wie Anlageflächen und/oder Laschen und/oder Bohrungen, angebracht, vorzugsweise angeformt und integriert sein. Dies führt zu einer vorteilhaft einfachen, schnellen und damit kostengünstigen Vormontage von Funktionsteilen an der Vorderrahmenstruktur.

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

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

Vorteilhaft können gleiche oder ggf. unterschiedliche Modulträger mit unterschiedlichen Funktionsteilen, z. B. unterschiedlichen Motorvarianten, ausgerüstet werden und jeweils mit gleichen Zellen verbunden werden, so dass damit 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-Anlageflächen 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 anliegen. Am vorderen Zellenende soll im Bereich der Fensterbrüstung ein Zellenquerträger angebracht sein, wobei dort die Kotflügelbankträger mit ihren Endbereichen, vorzugsweise mit zwei Modul-Anlageflächen oberhalb der Federbeinaufnahmen, von unten her an zugeordneten Zellen-Anlageflächen zur Anlage gebracht werden. Eine solche Anordnung der Verbindungsstellen insbesondere in Verbindung mit einem stabilen Zellenquerträger führt zu einer hohen betriebsmäßigen Steiflgkeit und zu günstigen Krafteinleitungen in die Zelle.

Besonders vorteilhaft hinsichtlich einer schnellen Montage und ggf. für Reparaturzwecke ist nach Anspruch 10 eine Verbindung zwischen der Vorderrahmenstruktur und der Zelle mittels Verschraubungen, die bei Bedarf wieder gelöst werden können.

Nach Anspruch 11 können vorteilhaft vor der Verbindung zwischen dem Vorbaumodul und der Zelle an einer frei zugänglichen Zellenstirnwand Funktionsteile, 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 Beschädigungsrisiko während der Karosseriemontage klein ist.

Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:
1 eine schematische, perspektivische Darstellung einer als Vorbau-Modulträger ausgebildeten Vorderrahmenstruktur,
2 eine schematische, perspektivische Unteransicht einer Zelle,
3 eine schematische, perspektivische Unteransicht einer aufgerüsteten Vorderrahmenstruktur, und
4 eine schematische, perspektivische Ansicht einer an eine Zelle montierten Vorderrahmenstruktur.
In der 4 ist schematisch und perspektivisch eine Fahrzeugkarosserie 1 mit einer Zelle 2 und einem mit der Zelle 2 verbundenen, vormontierbaren Vorbaumodul 3 dargestellt. Das Vorbaumodul 3 besteht aus einer Vorderrahmenstruktur 4, wie sie in der 1 schematisch und perspektivisch dargestellt ist, an der Funktionsteile vormontierbar sind.
Wie dies insbesondere aus der 1 ersichtlich ist, weist die Vorderrahmenstruktur 4 zwei in Fahrzeugquerrichtung beabstandete Längsträgerabschnitte 5, 6 auf, die zur Absorption von Aufprallenergie als Knautschträger ausgebildet sind. Wie dies aus den 1, 3 und 4 weiter ersichtlich ist, erfolgt im Anschluss an die Längsträgerabschnitte 5, 6 in einem weit vor der Zelle 2 liegenden Bereich eine Aufgabelung der Längsträgerstruktur jeweils zu einem tieferliegenden Bodenlängsträger 7 und einem höherliegenden Kotflügelbankträger B. Aus diesen 1, 3 und 4 ist zudem weiter ersichtlich, dass die Längsträgerabschnitte 5, 6 jeweils in einem mittleren bis unteren Bereich der zugeordneten Aufgabelung angeordnet sind, wobei im Übergangsbereich der jeweiligen Aufgabelung zum Bodenlängsträger 7 eine Biegung zur Fahrzeuglängsmitte 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 1 ist ersichtlich, dass im zellenseitigen Endbereich der Bodenlängsträger 7 ein weiterer Querträger 10 vorgesehen ist.
Zudem kann der 1 weiter entnommen werden, dass an den Kotflügelbankträgern 8 jeweils eine Federbeinaufnahme 11, 12 angeformt ist, von denen im aufgerüsteten Zustand der Vorderrahmenstruktur 4 Federbeine 13, wie dies in der 3 ersichtlich ist, aufgenommen werden. Wie dies aus der 3 weiter ersichtlich ist, die die Vorderrahmenstruktur 4 im aufgerüsteten Zustand mit Funktionsteilen zeigt, kann die Vorderrahmenstruktur 4 weiter mit einer Motor-Getriebe-Einheit, einer Vorderachse, einer Lenkung, Abgasleitungen und einem kompletten Frontend 14 aufgerüstet sein, was hier allerdings nicht im Detail dargestellt ist.
In der 1 sind mit den Bezugszeichen 15, 16, 17, 18, 19 die Modul-Anlageflächen an den Bodenlängsträgern 7 und an den Kotflügelbankträgern 8 gekennzeichnet, die jeweils nach oben weisen. Aus der 2, die eine schematische 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 4 dargestellten montierten Zustand die Modul-Anlageflächen 15, 16, 17, 18, 19 entsprechend anliegen. Konkret liegen hier die Modul-Anlageflächen 15, 16 und 18 an den Zellen-Anlageflächen 22, 23 und 25 an, während die Modul-Anlageflächen 17 und 19 an den Zellen-Anlageflächen 20 und 21 anliegen. Die der Zellen-Anlagefläche 24 zugeordnete Modul-Anlagefläche ist in der Darstellung der 1 nicht ersichtlich.
Die Verbindung zwischen der Vorderrahmenstruktur 4 und der Zelle 2 wird dabei vorzugsweise mittels einer Verschraubung hergestellt.
Vor der Verbindung des vormontierbaren Vorbaumoduls 3 mit der Zelle 2 können 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 zumindest teilweise durch Innenhochdruckumformung und/oder mit Gussknotenelementen und/oder mit Strangprofilen, vorzugsweise aus einem Leichtmetall, hergestellt.

Claims

Fahrzeugkarosserie mit einer Zelle und einem damit verbindbaren, vormontierbaren Vorbaumodul, wobei das Vorbaumodul (3) aus einer Vorderrahmenstruktur und daran vormontierbaren Funktionsteilen besteht und das Vorbaumodul (3) an den Verbindungsstellen zur Zelle Modul-Anlageflächen (15, 16, 17, 18, 19) und die Zelle (2) zugeordnete Zellen-Anlageflächen (20, 21, 22, 23, 24, 25) aufweist, die Vorderrahmenstruktur (4) zwei in Fahrzeugquerrichtung beabstandete Längsträgerabschnitte (5, 6) aufweist, die zur Absorption von Aufprallenergie als Knautschträger ausgebildet sind, anschließend an die Längsträgerabschnitte (5, 6), weit vor der Zelle (2) eine Aufgabelung der Längsträgerstruktur jeweils zu einem ersten Gabelträger als tieferliegendem Bodenlängsträger (7) und zu einem zweiten Gabelträger erfolgt, im unteren Bereich der Aufgabelung und/oder zwischen den Bodenlängsträgern (7) wenigstens ein Querträger (9, 10) angeordnet ist, und dass an den zellenseitigen Endbereichen der Bodenlängsträger (7) und der zweiten Gabelträger die Modul-Anlageflächen (15, 16, 17, 18, 19) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Gabelträger ausgehend von deren zugeordneten Aufgabelungsstellen nach oben als höherliegende Kotflügelbankträger (8) bis zur Höhe des Vorderwagens geführt sind und mit ihren zellenseitigen Modul-Anlageflächen (15, 16, 18) in Höhe der Fensterbrüstung am vorderen Zellenende verbunden sind.
Fahrzeugkarosserie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsträgerabschnitte (5, 6) jeweils etwa in einem mittleren bis unteren Bereich der zugeordneten Aufgabelung angeordnet sind.
Fahrzeugkarosserie nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Übergangsbereich der jeweiligen Aufgabelung zum Bodenlängsträger (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 begrenzen, und dass diese gegenüberliegenden Übergangsbereiche durch einen vorderen Querträger (9) verbunden sind.
Fahrzeugkarosserie nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im zellenseitigen Endbereich der Bodenlängsträger (7) ein hinterer Querträger (10) angeordnet ist.
Fahrzeugkarosserie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, 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.
Fahrzeugkarosserie nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorderrahmenstruktur (4) zumindest teilweise durch Innenhochdruckumformung und/oder mit Gussknotenelementen und/oder mit Strangprofilen, vorzugsweise aus Leichtmetall, hergestellt ist.
Fahrzeugkarosserie nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorbaumodul (3) durch eine Aufrüstung der Vorderrahmenstruktur (4) mit einer Motor-Getriebe-Einheit und vorzugsweise zudem mit Federbeinen (13), einer Vorderachse, einer Lenkung, Abgasleitungen und eines kompletten Frontends (14) hergestellt wird.
Fahrzeugkarosserie nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Modul-Anlageflächen (15, 16, 17, 18, 19) an den Bodenlängsträgern (7) und an den Kotflügelbankträgern (8) im wesentlichen nach oben und entsprechend die Zellen-Anlageflächen (20, 21, 22, 23, 24, 25) nach unten weisen.
Fahrzeugkarosserie nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenlängsträger (7) mit ihren Endbereichen die Zelle (2) untergreifen 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 Zellenquerträger 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 zugeordneten Zellen-Anlageflächen (22, 23, 24, 25) anliegen.
Fahrzeugkarosserie nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen der Vorderrahmenstruktur (4) und der Zelle (2) mittels Verschraubungen hergestellt ist.
Fahrzeugkarosserie nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Verbindung zwischen dem Vorbaumodul (3) und der Zelle (2) an einer frei zugänglichen Zellenstirnwand (26) Funktionsteile wie Bremsgerät, Klimaanlage, etc. und nach der Verbindung Kotflügel und Motorhaube montierbar sind.