DE4230529A1 - Kraftfahrzeug mit auswechselbarem Heckmotormodul - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem aus­ wechselbarem Heckmotormodul, um wahlweise zumindest zwei verschiedene Antriebsaggregate einsetzen zu können.

Es sind Kraftfahrzeuge bekannt, bei denen ein Heckmodul, welches einen tragenden Teil, die Hinterachse, ein An­ triebsaggregat und eine Teilkarosserie aufweist, mittels Zentrierbolzen und Spannschrauben an einer Mittelzelle befestigt ist (GB-P 567 975).

Eine derartige Modultrennung ist im wesentlichen nur bei einer Trennfuge in einer Ebene möglich und damit für ein Modul mit geringem Volumen nicht anwendbar.

Die Erfindung hat daher die Aufgabe, ein Heckmotormodul so zu gestalten, daß es ein geringes Bauvolumen aufweist, einfach auswechselbar ist und sich so für ein Fahrzeug eignet, welches auch für den privaten Gebrauch mit alter­ nativ zumindest zwei Antriebsaggregaten betrieben werden kann, wobei die jeweils nicht benutzten Aggregate ohne erheblichen Raumbedarf abgestellt werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein flachbauendes Antriebsaggregat mit einer vom An­ triebsaggregat über eine Kraftübertragung angetriebenen Hinterachse an einem Hilfsrahmen befestigt sind und ein flachbauendes Heckmotormodul bilden, der Hilfsrahmen an seinen vorderen äußeren Enden jeweils einen in Fahr­ zeuglängsrichtung liegenden Zapfen und an seinem hinteren Ende zumindest ein Lagerelement für einen senkrecht ge­ führten Bolzen aufweist, jeder der Zapfen in Einbaulage des Heckmotormoduls in einer Aufnahmeöffnung von am Fahr­ zeugkörper befestigten elastischen Aufnahmeelementen auf­ genommen ist, der bzw. die Bolzen jeweils mit dem Fahr­ zeugkörper fest verbindbar sind, wobei das Heckmotormodul mit zwei beiderseits des Heckmotormoduls verlaufenden parallelen Kanten entlang von am Fahrzeugkörper befestig­ ten Führungskanten geführt von der Rückseite des Fahr­ zeugkörpers her in seiner Einbaulage verbringbar ist und in der Einbaulage durch Annähern des hinteren Endes des Heckmotormoduls an den Fahrzeugkörper eine nach hinten weisende Kante am Heckmotormodul, vorzugsweise am Hilfs­ rahmen, hinter eine nach vorn weisende Kante des Fahr­ zeugkörpers greift.

Die am Heckmotormodul befindlichen parallelen Kanten wer­ den vorzugsweise durch den Hilfsrahmen oder durch eine am Hilfsrahmen befestigte Kapsel zur Dämpfung von Antriebs­ geräuschen gebildet.

Die nach vorn weisende Kante des Fahrzeugkörpers sowie die nach hinten weisende Kante des Heckmotormoduls schließen vorteilhafterweise gegenüber der senkrechten einen Winkel nach hinten ein, so daß durch die so entste­ henden Ebenen beim Annähern des Heckmotormoduls gegenüber dem Fahrzeugkörper der Hilfsrahmen mit Ansatzflächen der Zapfen gegen die elastischen Aufnahmeelemente gedrückt ist.

Die hinteren Radausschnitte am Fahrzeugkörper sowie die darunter befindlichen Radhäuser sind nach hinten bis zu einer Rückwand geführt, deren unterer Bereich nach oben klappbar ist derart, daß die Öffnung für den Einschub des Heckmotormoduls freiliegt.

An der Unterkante einer Rückwand des Fahrzeugkörpers ist für den Einschub des Heckmotormoduls eine Zentrierkulisse eingearbeitet, welche das lagerichtige Ansetzen des Heck­ motormoduls vor dem Einschieben entlang der Führungskan­ ten erleichtert.

Der nach oben klappbare Bereich der Rückwand kann sowohl als Stoßfänger als auch als Heckspoiler zur Verbesserung des Luftströmungsverhaltens am Kraftfahrzeug ausgebildet sein.

Die elastischen Lagerelemente sind vorteilhaft so ausge­ führt, daß die Zapfen des Hilfsrahmens unter Vorspannung in den Öffnungen der Lagerelemente aufgenommen sind.

Dazu wird vorgeschlagen, daß jedes Lagerelement aus einer elastischen Schicht, welche in an sich bekannter Weise mit über den Umfang verteilten unterschiedlichen Härten in einem Metallgehäuse einvulkanisiert ist sowie einer geschlitzten metallischen Innenhöhe besteht, deren inne­ rer Durchmesser im entspannten Zustand geringer als der äußere Durchmesser der Zapfen ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend an­ hand von Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug mit auswechselbarem Heckmotormodul in Seiten­ ansicht;

Fig. 2 das Kraftfahrzeug nach Fig. 1 mit ausge­ fahrenem Heckmotormodul;

Fig. 3 das Kraftfahrzeug nach Fig. 1 und 2, schräg von hinten in perspektivischer An­ sicht, mit ausgebautem Heckmotormodul, wo­ bei lediglich dessen Rahmen dargestellt ist;

Fig. 4 ein Heckmotormodul, eingebaut in ein Kraftfahrzeug, schematisch in Seitenan­ sicht;

Fig. 5 das Heckmotormodul nach Fig. 4, vorberei­ tet zum Ausbau;

Fig. 6 das Heckmotormodul nach Fig. 4 und 5, ge­ löst von allen Befestigungspunkten des Fahrzeugkörpers;

Fig. 7 das Heckmotormodul nach Fig. 4 bis 6, teilweise aus dem Fahrzeugkörper ausgefah­ ren;

Fig. 8 eine schematisierte Ansicht auf das Heck eines Kraftfahrzeuges mit eingeschobenem Heckmotormodul;

Fig. 9 ein elastisches Lagerelement am Rahmen des Fahrzeugkörpers sowie einen Zapfen am Hilfsrahmen des Heckmotormoduls;

Fig. 10 einen Schnitt durch das Lagerelement nach Fig. 9;

Fig. 11 eine innere Hülse des Lagerelementes nach Fig. 9 in perspektivischer Ansicht.

Ein Kraftfahrzeug 1 mit einem Fahrzeugkörper 2 weist eine Rückwand 3 auf, deren unterer Bereich 4 nach oben klapp­ bar angelenkt ist. Der untere Bereich 4 überdeckt gleich­ zeitig die Radhäuser 27 der hinteren Räder 10 nach hin­ ten. Der Fahrzeugkörper 2 ist mit Längsträgern 5 unter­ halb des Kraftfahrzeuges 1 fest verbunden, die sich nach hinten bis annähernd zur Rückwand 3 erstrecken. Ein Rück­ raumboden 6 oberhalb der Längsträger 5 begrenzt den In­ nenraum des Kraftfahrzeuges 1 im hinteren Bereich nach unten. Der unterhalb des Rückraumbodens befindliche Raum wird nach vorn von einem senkrecht verlaufenden Bodenteil 7 abgeschlossen. Unterhalb des Rückraumbodens 6 und hin­ ter dem Bodenteil 7 befindet sich ein Heckmotormodul 8. Dieses Heckmotormodul 8 besteht im wesentlichen aus einer Kapsel 9, enthaltend eine Antriebseinheit und eine Kraft­ übertragung, den zwei Hinterrädern 10, einem Energiespei­ cher 11 sowie einem Hilfsrahmen 12, auf welchem die ge­ nannten Bauteile zu dem Heckmotormodul 8 zusammengefügt sind. Die Antriebseinheit kann ein Verbrennungsmotor sein; dann enthält die Kraftübertragung eine Kupplung so­ wie ein Übersetzungsgetriebe und der Energiespeicher 11 ist ein Kraftstofftank. Die Antriebseinheit kann jedoch auch ein Elektromotor sein; dann besteht die Kraftüber­ tragung aus einem Anpassungsgetriebe und der Energiespei­ cher 11 ist eine Batterie. An dem Hilfsrahmen 12 des Heckmotormoduls 8 befinden sich an beiden vorderen Eckbe­ reichen Zapfen 13 und an den hinteren Eckbereichen ela­ stische Lagerelemente 14 mit Bolzen 15. Die Zapfen 13 er­ strecken sich in Fahrzeuglängsrichtung mit ihrem freien Ende 16 nach vorn. Das freie Ende 16 ist verjüngt (siehe Fig. 9). An den Längsträgern 5 des Fahrzeugkörpers 2 sind elastische Aufnahmeelemente 18 befestigt. Die Auf­ nahmeelemente 18 weisen eine Aufnahmeöffnung 19 auf, die sich in Längsrichtung des Fahrzeuges erstrecken und in ihrem Querschnitt dem Querschnitt der Zapfen 18 entspre­ chen und diesen mit Vorspannung umfassen können. In den Aufnahmeöffnungen 19 sind wie an sich bekannt geschlitzte Metallbüchsen 17 eingesetzt. Die Ansatzfläche 20 der Zap­ fen 13 ist als kugelige oder kegelige Zentrierfläche aus­ gebildet, die ihre Gegenfläche an den nach hinten weisen­ den Stirnflächen der Aufnahmeelemente 18 findet. Die Bol­ zen 15 verlaufen mit ihren Mittelachsen senkrecht zur Fahrzeuglängsrichtung. Sie sind in den Lagerelementen 14 geführt. Wenn sich die Zapfen 13 in den Aufnahmeöffnungen 20 befinden und deren Ansatzflächen 20 auf den Lagerele­ menten 14 aufliegen, dann stehen die Bolzen 15 Gewinde­ öffnungen in den Längsträgern 5 gegenüber. Beim Ein­ schrauben der Bolzen 15 in die Gewindeöffnungen, die sich zweckmäßigerweise längsverschiebbar in Gewindeblöcken be­ finden, bewegen sich die hinteren Kanten 23 des Hilfsrah­ mens 12 entlang einer nach vorn weisenden Kante 24 der mit dem Fahrzeugkörper 2 fest verbundenen Längsträger 5. Die Kante 24 schließt zur Längsrichtung des Kraftfahrzeu­ ges 1 einen Winkel ein, so daß während des Einschraubens der Bolzen 15 nicht nur eine Annäherung zwischen den La­ gerelementen 14 und den Längsträgern 5 erfolgt, sondern auch ein Anpressen der Ansatzflächen 20 an die Aufnahmee­ lemente 18. Die Wirkung der Kanten 24 und 25 in Verbin­ dung mit dem von innen gegen die Senkrechte eingeschlos­ senen Winkel tritt auch dann ein, wenn nach dem Einschie­ ben des Heckmotormoduls 8 der Fahrzeugkörper 2 abgesenkt wird. Bereits durch das Gewicht des dann auf den Hilfs­ rahmen 12 absinkenden Fahrzeugkörpers werden die Ansatz­ flächen 20 an die Aufnahmekante 18 angedrückt. Mit dem Heckmotormodul 8 verbunden, vorzugsweise an dem Hilfsrah­ men 12 oder der Kapsel 9 befestigt, befinden sich beider­ seits der Antriebseinheit verlaufende parallele Kanten 21. Der Abstand dieser Kanten 21 ist so bemessen, daß sie zwischen zwei an den Längsträgern 5 der Fahrzeugkörper 2 befindlichen Führungskanten 22 entlang geführt werden können. Diesen Führungskanten 22 entsprechend ist an der unteren Kante der Heckwand 3 eine Kontur 25 ausgearbei­ tet, welche ein Einvisieren des Heckmotormoduls 8 beim Einfahren in den Fahrzeugkörper 2 ermöglicht.

Bei einem Kraftfahrzeug 1 nach der Erfindung ist das Heckmotormodul 8 relativ klein und es kann sehr einfach ausgebaut und auch wieder eingebaut werden. Dazu ist der hintere Teil des Kraftfahrzeuges 1 mittels eines Wagenhe­ bers 26 so weit anzuheben, daß die hinteren Räder 10 ent­ lastet sind und der untere Bereich 4 der Rückwand 5 ist nach oben zu klappen. Danach ist der bzw. sind die Bolzen 15 zu lösen und die für die Bremsbetätigung der hinteren Räder 10 sowie für die Bedienung des Antriebsaggregates erforderlichen Kabel und Züge sind zu trennen. Der Hilfs­ rahmen 12 kann dann nach unten gedrückt werden, so daß die Kante 23 unterhalb der Kante 24 zu liegen kommt (Fig. 5). Danach kann das Heckmotormodul 8 nach hinten unter dem Heck des Kraftfahrzeuges 1 herausgerollt wer­ den. Dazu kann erforderlichenfalls auch ein spezielles Rollgerät Verwendung finden. Auf der ersten Strecke des Herausrollens lösen sich die Zapfen 13 aus den Aufnahme­ elementen 18 (Fig. 6). Die Kanten 21 gleiten an den Füh­ rungskanten 22 entlang, bis das Heckmotormodul 8 frei ne­ ben dem Fahrzeugkörper 2 steht (Fig. 7). Wenn zwei Heck­ motormodule 8 zur Verfügung stehen, von denen eins mit einem Verbrennungsmotor und das andere mit einem Elektro­ motor ausgerüstet ist, dann kann wahlweise das eine oder das andere Antriebsaggregat benutzt werden, je nachdem, welcher Verwendungszweck vorgesehen ist. Das Einsetzen eines Heckmotormoduls 8 in ein erfindungsgemäßes Kraft­ fahrzeug 1 vollzieht sich ebenfalls in einfacher Weise. Das am Heck mit dem Wagenheber 26 angehobene Kraftfahr­ zeug 1 hat den unteren Bereich 4 der Rückwand 3 nach oben geklappt (Fig. 2 und 3). Jetzt kann direkt oder mit Hilfe eines Rollgerätes das gewünschte Heckmotormodul 8 an die Rückwand 3 herangeführt werden. Dabei kann durch Visieren entlang der Kanten 21 auf die Kontur 25 (Fig. 3) sehr einfach die richtige Einbauposition gefunden wer­ den. Durch weiteres Einschieben des Heckmotormoduls 8, wobei die Kanten 21 an den Führungskanten 22 entlang ge­ führt werden, gelangen die verjüngten freien Enden 16 der Zapfen 13 in die Aufnahmeöffnungen 19 der Aufnahmeele­ mente 18. Durch kurzzeitige Erhöhung der Einschiebekraft weiten sich die geschlitzten Metallbüchsen 17 (Fig. 11) und nehmen die Zapfen 13 spielfrei auf. Es befinden sich jetzt auch die hinteren Kanten 23 unterhalb der Kanten 24 des Fahrzeugkörpers 2 (Fig. 5). Somit können die Bolzen 15 in die darüberliegenden Gewindeöffnungen gedreht und festgezogen werden. Dabei gleiten die Kanten 23 entlang der winklig gestellten Kanten 24, und die Ansatzfläche 20 an den Zapfen 13 preßt sich gegen die entsprechend ge­ formte Aufnahme der Aufnahmeelemente 18 (Fig. 4). Die Betätigungsorgane des Antriebsaggregates sowie der Bremse sind anzuschließen. Der untere Bereich 4 der Rückwand 3 ist nach unten zu klappen und einzurasten. Er verschließt gleichzeitig die Einschuböffnung und die hinteren Radhäu­ ser 27 nach hinten. Der Bereich 4 der Rückwand 3 bildet dabei den hinteren Stoßfänger und gleichzeitig einen Spoiler.

Der besondere Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß damit ein Kraftfahrzeug wahlweise mit unterschiedli­ chen Antriebskonzepten betrieben werden kann und die dazu erforderlichen Antriebsaggregate alternativ ohne großen Aufwand im Kraftfahrzeug einbaubar sind. Durch die so technisch einfache Möglichkeit des Wechselns der An­ triebsaggregate ist es nicht mehr erforderlich, bei einem Fahrzeug mit der Möglichkeit des Antriebs durch einen Verbrennungsmotor oder einen Elektromotor beide Antriebs­ aggregate ständig mitzuführen und damit unnötig Gewicht zu transportieren. Im Ergebnis wird so Energie einge­ spart.

Claims (9)

1. Kraftfahrzeug mit einem auswechselbarem Heckmotormo­ dul, dadurch gekennzeichnet, daß ein flachbauendes Antriebsaggregat mit einer vom Antriebsaggregat über eine Kraftübertragung angetriebene Hinterachse an einem Hilfsrahmen (12) befestigt sind und ein flach­ bauendes Heckmotormodul (8) bilden, der Hilfsrahmen (12) an seinen vorderen äußeren Enden jeweils einen in Fahrzeuglängsrichtung liegenden Zapfen (13) und an seinem hinteren Ende zumindest ein Lagerelement (14) für einen senkrecht geführten Bolzen (15) auf­ weist, jeder der Zapfen (13) in Einbaulage des Heck­ motormoduls (8) in einer Aufnahmeöffnung (19) von am Fahrzeugkörper (2) befestigten elastischen Aufnahme­ elementen (18) aufgenommen ist, der bzw. die Bolzen (15) jeweils mit dem Fahrzeugkörper (2) fest ver­ bindbar sind, wobei das Heckmotormodul (8) mit zwei beiderseits des Heckmotormoduls (8) verlaufenden parallelen Kanten (21) entlang von am Fahrzeugkörper (2) befestigten Führungskanten (22) geführt von der Rückseite des Fahrzeugkörpers (2) her in seine Ein­ baulage verbringbar ist und in der Einbaulage durch Annähern des hinteren Endes des Heckmotormoduls (8) an den Fahrzeugkörper (2) eine nach hinten weisende Kante (23) am Heckmotormodul (8) hinter eine nach vorn weisenden Kante (24) des Fahrzeugkörpers (2) greift.

2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die nach vorn weisende Kante (24) des Fahr­ zeugkörpers (2) sowie die nach hinten weisende Kante (23) des Heckmotormoduls (8) gegenüber der senkrech­ ten einen Winkel nach hinten einschließen.

3. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die parallelen Kanten (21) des Heckmo­ tormoduls (8) durch den Hilfsrahmen (12) gebildet sind.

4. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die parallelen Kanten (21) des Heckmo­ tormoduls (8) durch Begrenzungen einer am Hilfsrah­ men (12) befestigten Motorgeräusche dämpfenden Kap­ sel (9) gebildet sind.

5. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die hinteren Radausschnitte und die darunter befindlichen Radhäuser (27) nach hinten bis zur Rückwand (3) des Fahrzeugkörpers (2) geführt sind, deren unterer Bereich (4) derart nach oben klappbar ist, daß die Öffnung für den Einschub des Heckmotormoduls (8) freiliegt.

6. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an der Rückwand (3) des Fahrzeugkör­ pers (2) eine Kontur (25) eingearbeitet ist, welche das lagerichtige Ansetzen des Heckmotormoduls (8) vor dem Einschieben entlang der Führungskanten (22) erleichtert.

7. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der nach oben klappbare Bereich (4) der Rückwand (3) in geschlossenem Zustand einen als Heckspoiler wirkenden Stoßfänger bildet.

8. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die elastischen Aufnahmeelemente (18) die Zapfen (13) unter Vorspannung in ihren Aufnahme­ öffnung (19) aufnehmen.

9. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jedes Aufnahmeelement (18) aus einer elastischen Schicht, welche mit über den Umfang ver­ teilten unterschiedlichen Härten in einem Metallge­ häuse einvulkanisiert ist sowie einer geschlitzten Metallbüchse (17) besteht, deren innerer Durchmesser im entspannten Zustand geringer als der äußere Durchmesser des Zapfens (13) ist.