DE4330559C2 - Kraftfahrzeug in Modulbauweise - Google Patents
Kraftfahrzeug in ModulbauweiseInfo
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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 Klebestegen
eintaucht, wobei das Modul ein sich über die gesamte
Breite des Fahrzeugbodens erstreckendes Bodenteil
hat und zum Zusammenfahren mit der Fahrgastzelle mit
einer überwiegenden Bewegungskomponente in Richtung
der Hochachse der Fahrgastzelle gestaltet ist.
Ein Kraftfahrzeug der vorstehenden Art ist beispielsweise
in der DE 33 15 646 A1 beschrieben. Gemäß dieser Schrift
wird ein Cockpit-Modul, welches insbesondere
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 34 29 839 A1 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.
Weiterhin zeigt die DE 37 02 619 C2 ein Kraftfahrzeug in
Modulbauweise mit Klebverbindung, bei dem das eine Modul
ein sich über die gesamte Breite eines Fahrzeugbodens er
streckendes Bodenteil hat, die Bewegungskomponente des
Zusammenfahrens in Richtung der Hochachse der Fahrgast
zelle gerichtet ist und der Winkel zwischen der Einfahr
richtung und den Klebekanälen 90° beträgt.
In der DE 40 18 592 A1 ist ein Kraftfahrzeug in Modulbau
weise ersichtlich, bei dem an den für die Krafteinleitung
kritischen Stellen an den Modulen bei der Montage inein
andergreifende Knotenelemente vorhanden sind.
Die US 4 759 489 zeigt ein Kraftfahrzeug in Modulbau
weise, bei dem größere und kleinere Module vorgefertigt
sind und das Dachmodul mit dem Body-Modul zusammenge
steckt und verschraubt wird.
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
an den für die Krafteinleitung kritischen Stellen am Mo
dul und der Fahrgastzelle bei-der Montage ineinandergrei
fende Knotenelemente vorgesehen sind, welche jeweils eine
schwalbenschwanzförmige Aufnahmenut in einem Knotenele
ment und eine schwalbenschwanzförmige, in die Aufnahmenut
eingreifende Führungsfeder aufweisen. Die an kritischen
Stellen vorgesehenen Knotenelemente sorgen dafür, daß bei
einem Crash auftretende Kräfte optimal in die tragenden
Elemente der Fahrgastzelle eingeleitet werden können.
Die Knotenelemente können die Kräfte aus allen beim Fah
ren und bei einem Crash auftretenden Richtungen besonders
gut aufnehmen, wenn die ineinandergreifenden Knotenele
mente jeweils eine schwalbenschwanzförmige Aufnahmenut in
einem Knotenelement und eine schwalbenschwanzförmige, in
die Aufnahmenut eingreifende Führungsfeder aufweisen.
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.
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 Domträ
gers 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 (6)
1. Kraftfahrzeug in Modulbauweise, welches eine Fahr
gastzelle und zumindest ein daran durch Kleben befe
stigtes Modul aufweist, welches entlang der mit der
Fahrgastzelle zu verklebenden Kanten Klebekanäle
aufweist, in die die Fahrgastzelle mit Klebestegen
eintaucht, wobei das Modul ein sich über die gesamte
Breite des Fahrzeugbodens erstreckendes Bodenteil
hat und zum Zusammenfahren mit der Fahrgastzelle mit
einer überwiegenden Bewegungskomponente in Richtung
der Hochachse der Fahrgastzelle gestaltet ist, da
durch gekennzeichnet, daß an den für die Kraftein
leitung kritischen Stellen am Modul (22) und der
Fahrgastzelle (27) bei der Montage ineinandergrei
fende Knotenelemente (8, 9; 8a, 9a) vorgesehen sind,
welche jeweils eine schwalbenschwanzförmige Aufnah
menut (31) in einem Knotenelement (19) und eine
schwalbenschwanzförmige, in die Aufnahmenut (31)
eingreifende Führungsfeder (32) aufweisen.
2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die ineinandergreifenden Knotenelemente (8,
20; 9, 19; 8a, 20a; 9a, 19a) durch jeweils zumindest
eine nach dem Ineinanderfahren eingezogene Siche
rungsschraube (28) zusammengehalten sind.
3. Kraftfahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich
net, daß die ineinandergreifenden Knotenelemente (8,
20; 9, 19; 8a, 20a; 9a, 19a) Zentrierschrägen (39)
zum Zentrieren des Moduls (22) in Bezug auf die
Fahrgastzelle (27) aufweisen.
4. Kraftfahrzeug nach zumindest einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verbinden
der Fahrgastzelle (27) mit dem als Frontmodul ausge
bildeten Modul (22) jeweils am oberen und unteren
Ende des die Scharniersäule (5) bildenden Teiles der
A-Säule (6) ein Knotenelement (9, 9a) und entspre
chende Knotenelemente (19, 19a) jeweils am der
Scharniersäule (5) zugewandten Ende des Vorderrah
mens (18, 18a) und des darüber verlaufenden Domträ
gers (21) angeordnet sind.
5. Kraftfahrzeug nach zumindest einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Tür
schweller (4, 4a) zum Eingreifen in den Klebekanal
(35, 37) des Bodenteiles (12) fahrzeuginnenseitig
nahe ihrer Unterseite einen Klebesteg (36) und zur
Fahrzeuginnenseite hin versetzt einen weiteren Kle
besteg (38) zum Eingreifen in den Klebekanal (37)
eines Querträgers (13) aufweisen.
6. Kraftfahrzeug nach zumindest einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Knoten
elemente (19, 19a; 20, 20a) des als Frontmodul aus
gebildeten Moduls (22) jeweils mit einem Einsteck
stück (30) in das der Fahrgastzelle (27) zugewandte
Ende des Vorderrahmens (18) und des Domträgers (21,
21a) eingesteckt sind.
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