DE4330559A1 - Kraftfahrzeug in Modulbauweise - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug in Modulbauwei­ se, welches eine Fahrgastzelle und zumindest ein daran durch Kleben befestigtes Modul aufweist, welches entlang der mit der Fahrgastzelle zu verklebenden Kanten Klebeka­ näle aufweist, in die die Fahrgastzelle mit Klebestege eintaucht.

Ein Kraftfahrzeug der vorstehenden Art ist beispielsweise in der DE-A-33 15 646 beschrieben. Gemäß dieser Schrift wird ein Cockpit-Modul, welches insbesondere den Motor, die Lenkung mit dem Lenkrad, die Pedale und die Armatu­ rentafel aufweist, als vormontierte Baueinheit von oben her in die Rohkarosserie eingefahren und mit der Rohka­ rosserie verklebt. Zusätzliche Schrauben halten das Modul und die Rohkarosserie unmittelbar nach dem Einfahren zu­ sammen, so daß schon vor dem Aushärten des Klebers eine feste Verbindung gegeben ist. Die Verklebung erfolgt über Klebekanäle, in die Klebestege eintauchen.

Die DE-A-34 29 839 zeigt auch schon ein Kraftfahrzeug, bei dem der gesamte Fahrzeugboden als selbsttragendes Bauteil ausgebildet und mit dem die Karosserie durch Kle­ ben verbunden ist. Hierzu hat der Fahrzeugboden außensei­ tig umlaufend wiederum einen nach oben hin offenen Klebe­ kanal, in den die Karosserie mit einem entsprechenden Klebesteg eintaucht.

Die Modulbauweise hat bei Kraftfahrzeugen den Vorteil, daß die noch nicht in das Kraftfahrzeug eingebauten Mo­ dule wegen der besseren Zugänglichkeit der jeweiligen Einbaustellen einfacher montiert werden können als wenn die entsprechenden Bauteile einzeln in das Kraftfahrzeug eingebaut werden müßten. Weiterhin können für unter­ schiedlichen Bedürfnisse unterschiedliche Front- oder Heckmodule mit einer Fahrgastzelle kombiniert werden. Das Verbinden der Module mit dem Kraftfahrzeug durch Kleben statt durch das bislang allgemein übliche Verschweißen hat den Vorteil, daß das Modul auch wärmeempfindliche Bauteile aufweisen und schon vor der Endmontage fertig lackiert sein kann. Hinzu kommt, daß Klebeverbindungen mittels Klebekanäle und in diese ragende Klebestege ge­ räuschisolierend wirken, was insbesondere für das Cock­ pit-Modul wichtig ist, da dieses zahlreiche Aggregate enthält, die beim Arbeiten Geräusche erzeugen, welche möglichst nicht bis in den Fahrgastinnenraum übertragen werden sollten.

Die früher angemeldete, jedoch nicht vorveröffentlichte deutsche Patentanmeldung P 42 28 120.2 beschreibt auch schon ein Kraftfahrzeug, bei dem ein mit der Fahrzeug­ achse und Vorderrädern versehenes Frontmodul von vorn ge­ gen die Struktur der Fahrgastzelle gefahren und dort mit ihr verklebt wurde. Horizontal nach vorn ausgerichtete Bolzen der Fahrgastzelle greifen im montierten Zustand des Frontmoduls in entsprechende Bolzenaufnahmen des Frontmoduls und fixieren dieses schon vor dem Aushärten des Klebers. Das Modul nach dieser Patentanmeldung schließt einen Teilbereich des Fahrzeugbodens ein. Da dieses Einfahren von vorn erfolgt und da die den Fahr­ zeugboden des Frontmoduls mit dem in der Fahrgastzelle vorhandenen Teilbereich des Fahrzeugbodens verbindenden Klebekanäle und Klebestege gegenüber der Einfahrrichtung geneigt verlaufen müssen, damit beim Einfahren die Klebe­ stege nicht den Klebstoff aus den Klebekanälen schieben, verjüngt sich der Teilbereich des Fahrzeugbodens des Frontmoduls nach hinten zu. Das hat den Nachteil, daß zur Aussteifung und beispielsweise zum Tragen der Vordersitze auf dem Fahrzeugboden angebrachte Querträger nicht bis zu den Seitenholmen der Fahrgastzelle reichen und nicht mit diesen fest verbunden werden können. Ein solcher Verbund ist jedoch für ein gutes Crashverhalten des Kraftfahr­ zeugs vorteilhaft.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Kraftfahr­ zeug der eingangs genannten Art so auszubilden, daß ein mit einem Bodenbereich versehenes Modul derart mit der Fahrgastzelle verbindbar ist, daß die bei einem Crash auftretenden Kräfte optimal von dem Modul in die Fahr­ gastzelle eingeleitet werden können.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Modul ein sich über die gesamte Breite des Fahrzeug­ bodens erstreckendes Bodenteil hat, zum Zusammenfahren mit der Fahrgastzelle mit einer überwiegenden Bewegungs­ komponente in Richtung der Hochachse der Fahrgastzelle gestaltet ist und bei dem alle Klebekanäle so verlaufen, daß beim Zusammenfahren der Fahrgastzelle und des Moduls zwischen der Einfahrrichtung und dem Verlauf der Klebe­ kanäle ein Winkel von mindestens 25° besteht und daß an den für die Krafteinleitung kritischen Stellen am Modul und der Fahrgastzelle bei der Montage ineinandergreifende Knotenelemente vorgesehen sind.

Dadurch, daß das Modul zum Zusammenfahren mit der Fahr­ gastzelle mit einer überwiegenden Bewegungskomponente in Richtung der Hochachse der Fahrgastzelle gestaltet ist, kann man den Teilbereich des Fahrzeugbodens am Modul so ausbilden, daß er die volle Breite des Innenraumes der Fahrgastzelle aufweist. Deshalb wird es möglich, sein Bo­ denteil außenseitig mit den Querholmen oder Türschwellern oder in unmittelbarer Nähe zu ihnen zu verkleben. Das ist durch die Haupteinfahrrichtung von unten bzw. oben auch möglich, wenn die Oberfläche des Bodenteils nicht eben verläuft. Durch dieses Verkleben mit den Längsholmen er­ höht sich die Festigkeit des Kraftfahrzeugs gegenüber be­ kannten Ausführungen wesentlich. Die an kritischen Stel­ len vorgesehenen Knotenelemente sorgen dafür, daß bei ei­ nem Crash auftretende Kräfte optimal in die tragenden Elemente der Fahrgastzelle eingeleitet werden können.

Die Stabilität des Kraftfahrzeugs erhöht sich ganz beson­ ders, wenn gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung das Bodenteil zur Aussteifung mit zumindest ei­ nem Träger versehen ist, der mit zumindest einem Ende bis zur Fahrgastzelle reicht und dort ebenfalls einen nach oben weisenden Klebekanal und die Fahrgastzelle einen entsprechenden, in diesen Klebekanal reichenden Klebesteg aufweist.

Konstruktiv vorteilhaft ist es dabei, wenn das Front- oder Heckmodul in seinem Bodenteil als Träger zur Aus­ steifung mit zumindest einen Querträger hat und wenn der Querträger an seinen beiden Enden ebenfalls einen nach oben weisenden Klebekanal und die Fahrgastzelle entspre­ chende, in diese Klebekanäle des Querträgers eingreifende Klebestege aufweist.

Wenn man zur Montage das Modul genau von unten gegen die Fahrgastzelle fahren will, dann ist es erforderlich, daß alle miteinander zu verklebenden Bereiche gegenüber der Senkrechten um mindestens 25° geneigt verlaufen, damit beim Einfahren die Klebestege nicht den Klebstoff aus den entsprechenden Klebekanälen verdrängen. Oftmals sind sol­ che schräg verlaufenden Bereiche jedoch nicht erwünscht. Sie lassen sich vermeiden, wenn gemäß einer anderen Aus­ gestaltung der Erfindung die Fahrgastzelle im unteren, Türscharniere tragenden Bereich in etwa senkrecht nach unten verlaufende A-Säulen aufweist und das Frontmodul zum Einfahren gegen die Fahrgastzelle schräg von vorn un­ ten in einem Winkel von zumindest 25° zur Senkrechten ausgebildet ist.

Nach dem Einfahren des Moduls halten die Klebebereiche schon vor dem Aushärten des Klebers zusammen, ohne daß es besonderer Spannvorrichtungen in der Montageanlage be­ darf, wenn die ineinandergreifenden Knotenelemente durch jeweils zumindest eine nach dem ineinanderfahren eingezo­ gene Sicherungsschraube zusammengehalten sind. Solche Si­ cherungsschrauben erhöhen desweiteren die Stabilität des Kraftfahrzeugs über die Festigkeit der Klebeverbindungen hinaus.

Die Knotenelemente können die Kräfte aus allen beim Fah­ ren und bei einem Crash auftretenden Richtungen aufneh­ men, wenn die ineinandergreifenden Knotenelemente jeweils eine schwalbenschwanzförmige Aufnahmenut in einem Knoten­ element und eine schwalbenschwanzförmige, in die Aufnah­ menut eingreifende Führungsfeder aufweisen.

Fluchtungsfehler infolge von Karosserietoleranzen oder ungenaues Arbeiten der Montagevorrichtungen beim Zusam­ menfahren der Module und der Fahrgastzelle lassen sich dadurch ausgleichen, daß die ineinandergreifenden Knoten­ elemente Zentrierschrägen zum Zentrieren des Moduls in Bezug auf die Fahrgastzelle aufweisen.

Zur optimalen Krafteinleitung von einem Frontmodul in die Fahrgastzelle reicht es, wenn gemäß einer anderen Weiter­ bildung der Erfindung zum Verbinden der Fahrgastzelle mit dem Frontmodul jeweils am oberen und unteren Ende des die Scharniersäule bildenden Teiles der A-Säule ein Knoten­ element und entsprechende Knotenelemente jeweils am der Scharniersäule zugewandten Ende des Vorderrahmens und des darüber verlaufenden Domträgers angeordnet sind.

Beim Einfahren schräg von unten stoßen die Klebekanäle an den Enden der Querholme, welche höher verlaufen als die Klebekanäle an den Längskanten des Bodenteils, nicht ge­ gen die Klebestege an den Türschwellern oder Seitenholmen und behindern dadurch nicht das vollständige Einfahren, wenn die Türschweller zum Eingreifen in den Klebekanal des Bodenteiles fahrzeuginnenseitig nahe ihrer Unterseite einen Klebesteg und zur Fahrzeuginnenseite hin versetzt einen weiteren Klebesteg zum Eingreifen in den Klebekanal eines Querträgers aufweist.

Die Knotenelemente können an einem als Frontmodul ausge­ bildeten Modul beispielsweise durch Kleben, Schweißen oder Löten zuverlässig befestigt werden, bevor das Front­ modul mit der Fahrgastzelle verbunden wird, wenn gemäß einer anderen, vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die Knotenelemente des als Frontmoduls ausgebildeten Mo­ duls jeweils mit einem Einsteckstück in das der Fahrgast­ zelle zugewandte Ende des Vorderrahmens und des Feder­ beinrahmens eingesteckt sind.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine da­ von in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend be­ schrieben. Diese zeigt in

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Fahrgastzellenstruktur mit einer erfin­ dungsgemäßen Frontmodulstruktur,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer Fahrgastzelle mit einem komplett montier­ ten Frontmodul unmittelbar vor dem Verbin­ den mit der Fahrgastzelle,

Fig. 3 ein erfindungsgemäßes Knotenelement mit einem Ende eines Vorderrahmens in perspek­ tivischer Darstellung,

Fig. 4 einen Schnitt durch die untere, die Schar­ niersäule bildende A-Säule mit angrenzen­ den Bauteilen.

Die Fig. 1 zeigt eine Fahrgastzellenstruktur 1 und eine Frontmodulstruktur 2. Die Fahrgastzellenstruktur 1 hat zu beiden Seiten eine Türöffnung 3, welche jeweils von einem Türschweller 4, einem Teil einer A-Säule bildenden Schar­ niersäule 5, einer oberen A-Säule 6 und einer B-Säule 7, 7a begrenzt wird. Am oberen und unteren Ende der Schar­ niersäule 5, 5a ist jeweils ein Knotenelement 8, 9, 8a, 9a vorgesehen.

Die Fahrgastzellenstruktur 1 hat im rückwärtigen Bereich einen Fahrzeugboden 10. Im vorderen Bereich ist sie je­ doch vor einem unteren Querträger 11, der an der Unter­ seite die beiden B-Säulen 7, 7a miteinander verbindet, offen.

Zum Verschließen dieses offenen Bodenbereiches der Fahr­ gastzellenstruktur 1 dient ein Bodenteil 12 der Front­ modulstruktur 2. Dieses Bodenteil 12 hat zwei Querträger 13, 14 und zwei Längsträger 15, 16. Wichtig für die Er­ findung ist, daß an den Türschwellern 4, 4a und dem Quer­ träger 11 der Fahrgastzellenstruktur 1 Aufnahmen 17 vor­ gesehen sind, in denen die Enden der Querträger 13, 14 und Längsträger 15, 16 mit der Fahrgastzellenstruktur 1 durch Kleben zu verbinden sind.

Die Frontmodulstruktur 2 hat am hinteren Ende ihrer bei­ den Vorderrahmen 18, 18a jeweils ein Knotenelement 19, 19a, welches nach dem Zusammenfahren in die Knotenele­ mente 9 und 9a der Fahrgastzellenstruktur 1 eingreift. Entsprechende Knotenelemente 20, 20a sind am Ende von Domträgern 21, 21a angeordnet und greifen nach dem Einbau der Frontmodulstruktur 2 in die Knotenelemente 8 und 8a.

In der Fig. 2 ist gezeigt, daß die Frontmodulstruktur 2 durch Einbau zahlreicher Teile zu einem vollständig mon­ tierten, ein Frontmodul bildenden Modul 22 komplettiert wurde. Das Modul 22 weist zum Beispiel einen Motor 23, eine Armaturentafel 24, einen Fahrersitz 25 und sogar eine Vorderachse 26 auf. Dieses Modul 22 wird im fertig lackierten Zustand schräg von unten gegen die gegenüber dem Montagezustand nach Fig. 1 durch Montage verschiede­ ner Bauteile zu einer Fahrgastzelle 27 komplettierte Fahrgastzellenstruktur 1 gefahren. Dabei beträgt der Ein­ fahrwinkel gegenüber der Senkrechten 25°, was durch einen Pfeil verdeutlicht wurde. Die dabei aufeinandertreffenden Flächen sind als Klebebereiche ausgebildet, was später noch erläutert wird. Bis zum Aushärten des Klebers halten Sicherungsschrauben 28, 29 an den Knotenelementen 8, 8a das Modul 22 und die Fahrgastzelle 27 zusammen.

Die Fig. 3 zeigt gegenüber den vorangehenden Figuren im Maßstab stark vergrößert das Knotenelement 19 mit einem Einsteckstück 30, welches in das Ende des Vorderrahmens 18 einsteckbar und dort durch Kleben oder Schweißen befe­ stigbar ist. Weiterhin erkennt man in Fig. 3, daß das Knotenelement 19 eine schwalbenschwanzförmige Aufnahmenut 31 hat, in welche das Knotenelement 9 mit einer entspre­ chend geformten, in Fig. 1 angedeuteten Führungsfeder 32 einzugreifen vermag, wenn man das Modul 22 gegen die Fahrgastzelle 27 fährt. Nach einem vergleichbaren Prinzip greifen die anderen Knotenelemente 8 und 20, bzw. 8a, 20a ineinander. Zum leichteren Einfahren der Führungsfeder 32 hat die Aufnahmenut 31 an ihrer Einfahrseite diese im Querschnitt erweiternde Zentrierschrägen 39. Zu erkennen ist weiterhin in Fig. 3 ein Klebekanal 33 des Knotenele­ mentes 19.

Die Fig. 4 zeigt im Querschnitt die Verbindung des Bo­ denteils 12 mit den Türschwellern 4. Man erkennt, daß das Bodenteil 12 an seiner Außenseite einen mit Klebstoff 34 gefüllten Klebekanal 35 hat, in den ein Klebesteg 36 des Türschwellers 4 eingreift. Vom Bodenteil 12 ist in Fig. 4 auch die Oberseite des Querträgers 13 zu erkennen, der an seinem Ende ebenfalls einen Klebekanal 37 aufweist, in den ein weiterer Klebesteg 38 des Türschwellers 4 ein­ greift. Damit das Bodenteil 12 von unten her zwischen die Türschweller 4, 4a gefahren werden kann, sind die oberen Klebekanäle 37 gegenüber den unteren Klebekanälen 35 nach innen hin versetzt.

Claims (10)

1. Kraftfahrzeug in Modulbauweise, welches eine Fahrgast­ zelle und zumindest ein daran durch Kleben befestigtes Modul aufweist, welches entlang der mit der Fahrgastzelle zu verklebenden Kanten Klebekanäle aufweist, in die die Fahrgastzelle mit Klebestege eintaucht, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Modul (22) ein sich über die gesamte Breite des Fahrzeugbodens (10) erstreckendes Bodenteil (12) hat, zum Zusammenfahren mit der Fahrgastzelle (27) mit einer überwiegenden Bewegungskomponente in Richtung der Hochachse der Fahrgastzelle (27) gestaltet ist und bei dem alle Klebekanäle (35, 37, 33) so verlaufen, daß beim Zusammenfahren der Fahrgastzelle (27) und des Moduls (22) zwischen der Einfahrrichtung und dem Verlauf der Klebekanäle (35, 37, 33) ein Winkel von mindestens 25° besteht und daß an den für die Krafteinleitung kritischen Stellen am Modul (22) und der Fahrgastzelle (27) bei der Montage ineinandergreifende Knotenelemente (8, 9; 8a, 9a) vorgesehen sind.

2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenteil (12) zur Aussteifung mit zumindest ei­ nem Träger (13, 14, 15) versehen ist, der mit zumindest einem Ende bis zur Fahrgastzelle (27) reicht und dort ebenfalls einen nach oben weisenden Klebekanal (37) und die Fahrgastzelle (27) einen entsprechenden, in diesen Klebekanal (37) reichenden Klebesteg (38) aufweist.

3. Kraftfahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Modul (22) in seinem Bodenteil (12) als Träger zur Aussteifung zumindest einen Querträger (13, 14) hat und daß der Querträger (13, 14) an seinen beiden Enden ebenfalls einen nach oben weisenden Klebekanal (37) und die Fahrgastzelle (27) entsprechende, in diese Klebeka­ näle (37) des Querträgers (13, 14) eingreifende Klebe­ stege (38) aufweist.

4. Kraftfahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrgastzelle (27) in etwa senkrecht nach unten verlaufende Scharniersäulen (5) als untere A-Säulen auf­ weist und das als Frontmodul ausgebildete Modul (22) zum Einfahren gegen die Fahrgastzelle (27) schräg von vorn unten in einem Winkel von zumindest 25° zur Senkrechten ausgebildet ist.

5. Kraftfahrzeug nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ineinander­ greifenden Knotenelemente (8, 20; 9, 19; 8a, 20a; 9a, 19a) durch jeweils zumindest eine nach dem Ineinanderfah­ ren eingezogene Sicherungsschraube (28) zusammengehalten sind.

6. Kraftfahrzeug nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ineinander­ greifenden Knotenelemente (8, 20; 9, 19; 8a, 20a; 9a, 19a) jeweils eine schwalbenschwanzförmige Aufnahmenut (31) in einem Knotenelement (19) und eine schwalben­ schwanzförmige, in die Aufnahmenut (31) eingreifende Füh­ rungsfeder (32) aufweisen.

7. Kraftfahrzeug nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ineinander­ greifenden Knotenelemente (8, 20; 9, 19; 8a, 20a; 9a, 19a) Zentrierschrägen (39) zum Zentrieren des Moduls (22) in Bezug auf die Fahrgastzelle (27) aufweisen.

8. Kraftfahrzeug nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verbinden der Fahrgastzelle (27) mit dem als Frontmodul ausgebildeten Modul (22) jeweils am oberen und unteren Ende des die Scharniersäule (5) bildenden Teiles der A-Säule (6) ein Knotenelement (9, 9a) und entsprechende Knotenelemente (19, 19a) jeweils am der Scharniersäule (5) zugewandten Ende des Vorderrahmens (18, 18a) und des darüber verlau­ fenden Domträgers (21) angeordnet sind.

9. Kraftfahrzeug nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Türschweller (4, 4a) zum Eingreifen in den Klebekanal (35, 37) des Bo­ denteiles (12) fahrzeuginnenseitig nahe ihrer Unterseite einen Klebesteg (36) und zur Fahrzeuginnenseite hin ver­ setzt einen weiteren Klebesteg (38) zum Eingreifen in den Klebekanal (37) eines Querträgers (13) aufweist.

10. Kraftfahrzeug nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Knotenelemente (19, 19a; 20, 20a) des als Frontmodul ausgebildeten Mo­ duls (22) jeweils mit einem Einsteckstück (30) in das der Fahrgastzelle (27) zugewandte Ende des Vorderrahmens (18) und des Domträgers (21, 21a) eingesteckt sind.