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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Rohbaus eines Kraftwagens der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art sowie einen Rohbau für einen Kraftwagen der im Oberbegriff des Patentanspruchs 9 angegebenen Art.
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Die
DE 10 2005 043 698 A1 offenbart einen Seitenschweller einer Kraftwagenkarosserie, mit einem aus wenigstens zwei Teilschalen zusammengesetzten Kastenprofil, welches im Bereich der Fahrgastzelle durch ein Strukturteil verstärkt ist, wobei das Strukturteil mit dem Kastenprofil fest verbunden ist. Das Strukturteil umfasst dabei ein faserverstärktes Kunststoffteil, welches zumindest an einer der Teilschalen des Kastenprofils abgestützt ist.
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Zudem ist aus dem Serienkraftwagenbau bekannt, Rohbauten von Kraftwagen auf unterschiedliche Laststufen durch Variantenbildung des Rohbaus anzupassen. Diese Variantenbildung lässt die Kosten für die Kraftwagen unerwünschterweise ansteigen.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines Rohbaus eines Kraftwagens sowie einen Rohbau für einen Kraftwagen bereitzustellen, welche geringe Kosten für den Kraftwagen ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Herstellen eines Rohbaus eines Kraftwagens mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch einen Rohbau für einen Kraftwagen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines Rohbaus eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens, bei welchem eine dem Rohbau des Kraftwagens zugeordnete und zumindest ein Trägerteil umfassende Trägerstruktur hergestellt wird, zeichnet sich dadurch aus, dass das Trägerteil der Trägerstruktur in Abhängigkeit von einer Bauvariante des Kraftwagens zumindest bereichsweise mit zumindest einem Verstärkungsteil versehen wird. Wird das Trägerteil zeitlich nach der Herstellung der Trägerstruktur mit dem Verstärkungsteil versehen, so birgt dies den Vorteil, dass dadurch eine Variantenbildung des Rohbaus über unterschiedliche Bauvarianten des Kraftwagens hinweg zumindest deutlich reduziert ist, was mit einer Reduzierung der Kosten für den Rohbau und damit für den Kraftwagen insgesamt einhergeht.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, trotz unterschiedlicher Bauvarianten des Kraftwagens, deren Rohbauten unterschiedlichen Anforderungen genügen müssen, sich günstig auf geringe Kosten für den Kraftwagen auswirkende Plattformen einzusetzen und gleichzeitig ein großes Gewichtsspektrum im Unfallverhalten des Kraftwagens abzudecken. Gleichzeitig ist eine Geringhaltung bzw. sogar Vermeidung unterschiedlicher Varianten des Rohbaus ermöglicht. Ebenso birgt das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, den Rohbau bzw. die Trägerstruktur auf diejenige Bauvariante mit dem niedrigsten Gewicht der Bauvarianten des Kraftwagens auslegen zu können. Weist eine Bauvariante des Kraftwagens ein höheres Gewicht auf und erfordert es somit einen versteiften und verstärkten Rohbau bzw. eine versteifte und verstärkte Trägerstruktur, so ist dies mit dem bzw. der auf das niedrigste Gewicht ausgelegten Rohbau bzw. Trägerstruktur dadurch möglich, dass das zumindest eine Trägerteil der Trägerstruktur mit dem Verstärkungsteil versehen wird, wobei das Verstärkungsteil laststufenorientiert, d. h. in Abhängigkeit von einer Belastung im Falle eines Unfalls, an dem Trägerteil angeordnet wird. Vorteilhafterweise geschieht dies zeitlich nach der Herstellung des Rohbaus bzw. der Trägerstruktur.
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Die besagte Belastung im Falle eines Unfalls wird dabei beispielsweise zeitlich vor dem Versehen des Trägerteils mit dem Verstärkungsteil oder gar vor Beginn oder zumindest vor Ende der Herstellung der Trägerstruktur bzw. des Rohbaus ermittelt, wobei diese Ermittlung beispielsweise durch Simulation und/oder Berechnung und/oder Versuche durchgeführt wird. In Abhängigkeit von den so erzielten Ergebnissen wird schließlich das Trägerteil mit dem Verstärkungsteil an entsprechenden Stellen, insbesondere Stellen hoher Belastungen, angeordnet.
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Dies ermöglicht eine Variantensteuerung und damit eine Kostenreduzierung sowie eine Gewichtsreduzierung bei Ecktypen. Des Weiteren vermeidet es das erfindungsgemäße Verfahren, den Rohbau auf die schwerste der Bauvarianten des Kraftwagens auszulegen, wobei auch die leichteste der Bauvarianten den auf die schwerste der Bauvarianten ausgelegten Rohbau aufweisen würde, was nachteilig für das Gewicht wäre.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann dabei auch bei Ableitung von Derivaten wie beispielsweise einer Bauvariante in Form eines Coupes, eins Cabriolets, eines Vans, eines Roadsters, einer anderweitigen Bauvarianten ohne Dach bzw. mit öffnen- und schließbarem Dach usw. angewendet werden. Insbesondere bei einer hohen Stückzahl und bei vielen unterschiedlichen Bauvarianten wirkt sich der kostenreduzierende Effekt des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders positiv aus.
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Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann beispielsweise vorgesehen sein, Knotenelemente der Trägerstruktur bzw. des Rohbaus mit dem zumindest einem Verstärkungsteil zu verstärken. Beispielsweise ist eine Mehrzahl von derartigen Verstärkungsteilen vorgesehen, welche laststufenorientiert an dem Trägerteil bzw. der Trägerstruktur, die beispielsweise eine Mehrzahl von derartigen Trägerteilen umfasst, positioniert und angeordnet werden. Dabei kann sich beispielsweise ein solches Verstärkungsteil an dem Trägerteil abstützen.
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An dieser Stelle sei angemerkt, dass das Trägerteil beispielsweise aus zwei Teilschalen gebildet ist, die über jeweilige Fügflansche, beispielsweise durch Punktschweißen und/oder Verkleben oder dergleichen miteinander verbunden sind, wobei sich das Verstärkungsteil beispielsweise an einer Teilschale, die beispielsweise aus einem Blech ausgebildet ist, abstützt. Ebenso kann vorgesehen sein, dass das Verstärkungsteil das Trägerteil bzw. eine solche Teilschale zumindest bereichsweise und beispielsweise überwiegend umgreift.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird das Trägerteil zeitlich nach einer Beschichtung, Lackierung, insbesondere einer kathodischen Tauchlackierung oder dergleichen mit dem Verstärkungsteil versehen. Ist das Verstärkungsteil beispielsweise aus einem faserverstärkten Kunststoff ausgebildet, so birgt dies in diesem Zusammenhang den Vorteil, dass eine Kunststoffmatrix des Verstärkungsteils dann durch die bei der Lackierung, insbesondere bei der kathodischen Tauchlackierung, herrschenden Wärme ausgehärtet werden kann. Dies erlaubt eine Parallelisierung von Prozessen, was mit einer Zeit- und damit mit einer weiteren Kostenreduzierung für das Verfahren, den Rohbau sowie den Kraftwagen insgesamt einhergeht. Bei dem besagten faserverstärkten Kunststoff kann es sich beispielsweise um einen glasfaserverstärkten Kunststoff, einen kohlefaserverstärkten Kunststoff oder dergleichen handeln. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird als Verstärkungsteil ein zumindest im Wesentlichen aus Aluminium gebildetes Verstärkungsteil vorgesehen, wobei das Verstärkungsteil dann ein sehr geringes, spezifisches Gewicht aufweist, was einem geringen Gesamtgewicht der Trägerstruktur und damit des Kraftwagens zugute kommt. Dies hält den Energieverbrauch des Kraftwagens zum Betrieb desselbigen gering, was im Falle einer Ausbildung eines Antriebsaggregats als Verbrennungskraftmaschine einen geringen Kraftstoffverbrauch sowie geringe CO2-Emmisionen zugute kommt.
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Ebenso kann vorgesehen sein, dass als Verstärkungsteil ein im Wesentlichen aus Stahl gebildetes Verstärkungsteil vorgesehen wird. Dabei handelt es sich um ein besonders steifes und stabiles Verstärkungsteil, mittels welchem die Trägerstruktur bzw. das Trägerteil besonders effizient zu verstärken ist. Im Falle der Ausbildung des Verstärkungsteils aus Stahl bzw. aus Blech ist zudem die Möglichkeit gegeben, das Unfallverhalten des Trägerteils bzw. der Trägerstruktur durch zumindest eine Sicke des Verstärkungsteils zu optimieren. In diesem Zusammenhang sei angemerkt, dass eine Ausbildung des Verstärkungsteils als zumindest im Wesentlichen aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildeten Verstärkungsteil die Möglichkeit gegeben ist, Fasern des faserverstärkten Kunststoffes in Abhängigkeit der Belastung auszurichten und somit das Unfallverhalten des Trägerteils und damit der gesamten Trägerstruktur bedarfsgerecht anzupassen.
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Bei dem besagten, zumindest im Wesentlichen aus Aluminium ausgebildeten Verstärkungsteil handelt es sich beispielsweise um einen höherfesten Aluminiumwerkstoff. Bei dem besagten, zumindest im Wesentlichen aus Stahl ausgebildeten Verstärkungsteil handelt es sich beispielsweise um einen warm umgeformten Stahl, und bei dem zumindest im Wesentlichen aus Kunststoff ausgebildeten Verstärkungsteil sind beispielsweise kohlefaserverstärkte Kunststoff-Patche (CFK-Patche) vorgesehen.
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Das zumindest eine Verstärkungsteil wird dabei beispielsweise mit herkömmlichen Verbindungstechniken mit dem zumindest einen Trägerteil verbunden. Beispielsweise wird das Verstärkungsteil mit dem Trägerteil verklebt und/oder vernietet. Wird das Trägerteil zeitlich nach der besagten Beschichtung, insbesondere zeitlich nach der kathodischen Tauchlackierung, mit dem Verstärkungsteil versehen, so bietet sich die Verbindung des Verstärkungsteils mit dem Trägerteil insbesondere durch Klebetechnik, insbesondere bei einem zumindest im wesentlichen aus faserverstärkten Kunststoff ausgebildeten Verstärkungsteil, sowie durch Niettechnik an. Bei der besagten Klebetechnik kann ein zur Verbindung des Verstärkungsteils in dem Trägerteil vorgesehener Kleber durch die bei der Beschichtung herrschenden Wärme besonders gut ausgehärtet werden, was eine weitere Zeitersparnis und damit eine weitere Kostenreduzierung ermöglicht. Die Verbindungstechnik ist dabei auf den Einbauort und/oder auf die Art und das Maß der dort herrschenden Belastung abzustimmen.
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Zur Erfindung gehört auch ein Rohbau für einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen, mit einer dem Rohbau des Kraftwagens zugeordneten und zumindest ein Trägerteil umfassenden Trägerstruktur. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Trägerteil in Abhängigkeit von einer Bauvariante des Kraftwagens zumindest bereichsweise mit zumindest einem Verstärkungsteil versehbar ist, wobei das Trägerteil vorteilhafterweise zeitlich nach der Herstellung der Trägerstruktur mit dem Verstärkungsteil versehbar ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Rohbaus und umgekehrt anzusehen.
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Auch der erfindungsgemäße Rohbau ermöglicht eine späte Variantensteuerung und zumindest eine Reduzierung der Variantenbildung des Rohbaus über unterschiedliche Bauvarianten des Kraftwagens hinweg. So ist eine Montage des Verstärkungsteils erfindungsgemäß erst nach Fertigstellung des Rohbaus bzw. der Trägerstruktur vorgesehen und muss deshalb nicht während der Herstellung des Rohbaus geschehen. Dies vereinheitlicht die Rohbaumontage verschiedener Bauvarianten eines Kraftwagens signifikant, was mit einer deutlichen Zeit- und Kostenreduzierung für den Rohbau und damit für den gesamten Kraftwagen einhergeht.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen über die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnungen zeigen in:
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1 Ausschnittsweise eine perspektivische Ansicht eines Trägerteils einer einem Rohbau eines Personenkraftwagens zugeordneten Trägerstruktur, welches in Abhängigkeit von einer Bauvariante des Personenkraftwagens bereichsweise mit einem Verstärkungsteil versehen ist;
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2 ausschnittsweise eine Seitenansicht einer alternativen Ausführungsform eines Trägerteils gemäß 1; und
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3 ausschnittsweise eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines Trägerteils gemäß den vorhergehenden Figuren.
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Die 1 zeigt ein Trägerteil in Form eines Längsträgers 10, welcher aus einer Halbschale 14 sowie einer zweiten Halbschale 16 ausgebildet ist, die über jeweilige Fügflansche 18 und 20 unter Ausbildung eines Hohlquerschnittsprofils 12 miteinander verbunden sind. Die Halbschalen 14 und 16 sind dabei durch Punktschweißen über die Fügflansche 18 und 20 miteinander verbunden.
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Der in der 1 gezeigte Längsträger 10 ist beispielsweise ein Trägerteil einer ersten Trägerstruktur eines Rohbaus eines Personenkraftwagens, wobei diese Trägerstruktur beispielsweise eine Mehrzahl derartiger Längsträger 10 sowie anderweitiger Trägerteile umfasst.
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Der Längsträger 10 ist nun in Abhängigkeit von einer Bauvariante des besagten Personenkraftwagens bereichsweise mit einem Verstärkungsteil 22 versehen, wobei das Verstärkungsteil 22 beispielsweise aus einem faserverstärkten Kunststoff ausgebildet ist. Die Verstärkung des Längsträgers 10 mit dem Verstärkungsteil 22 erfolgt dabei sowohl in Abhängigkeit von der Bauvariante des Personenkraftwagens als auch zeitlich nach der Herstellung der besagten Trägerstruktur bzw. des Rohbaus des Personenkraftwagens, wodurch die Möglichkeit geschaffen ist, den Rohbau laststufenorientiert in Abhängigkeit von der Bauvariante des Personenkraftwagens und damit in Abhängigkeit von unterschiedlichen Gewichten der unterschiedlichen Bauvarianten anzupassen. Damit weisen die unterschiedlichen Bauvarianten den gleichen Rohbau auf, der eben in Abhängigkeit von unterschiedlichen Anforderungen, insbesondere von einer Darstellung eines guten Unfallverhaltens der unterschiedlichen Bauvarianten, durch entsprechende Verstärkungsteile wie dem Verstärkungsteil 22 angepasst ist. Dies erlaubt eine späte Variantensteuerung sowie eine Vermeidung einer Variantenbildung des Rohbaus, was mit geringen Kosten für den Rohbau sowie für den gesamten Personenkraftwagen einhergeht.
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In diesem Zusammenhang wird deutlich, dass die in der 1 gezeigte Verstärkung des Längsträgers 10 durch das Verstärkungsteil 22 nur beispielhaft ist. Bei einer anderen Bauvariante kann eine gänzlich andere Verstärkung bzw. Versteifung durch das Verstärkungsteil 22 vorgesehen sein oder gar entfallen. Die Ausbildung des Verstärkungsteils 22, also beispielsweise das Material, Abmessungen, Wandstärken und/oder geometrische Gestaltungen sowie dessen örtliche Anordnung an dem Längsträger 10 variiert in Abhängigkeit von der Bauvariante und den unterschiedlichen Belastungen bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung der Trägerstruktur bzw. des Rohbaus. Diese unterschiedlichen Belastungen im Falle einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung resultieren beispielsweise aus unterschiedlichen Gewichten der unterschiedlichen Bauvarianten des Personenkraftwagens. Diese Belastungen werden beispielsweise durch Simulation ermittelt. Ergebnisse dieser Ermittlung sind beispielsweise hoch belastete Stellen des Längsträgers 10 bzw. der Trägerstruktur bzw. des Rohbaus, an welchen dann entsprechend gestaltete Verstärkungsteile wie das Verstärkungsteil 22 angeordnet werden.
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Die 2 zeigt ein Trägerteil in Form eines Schwellers 24, welcher ebenso aus zwei Halbschalen 14 und 16 gebildet ist, wobei in der 2 lediglich die Halbschale 16 gezeigt ist. Auch die Halbschalen 14 und 16 sind über jeweilige Fügflansche 18 und 20 durch Punktschweißen miteinander verbunden.
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Wie der 2 zu entnehmen ist, weist der Schweller 24 in dessen Längserstreckungsrichtung gemäß einem Richtungspfeil 26 unterschiedliche Hohlquerschnitte auf. So weist er im vorderen Bereich 28 einen größeren Hohlquerschnitt auf als in einem hinteren Bereich 30. Zum Ausgleich dieser unterschiedlichen Hohlquerschnitte ist wiederum ein Verstärkungsteil 22 vorgesehen, das, wie bereits im Zusammenhang mit 1 erläutert, in Abhängigkeit von der Bauvariante des Personenkraftwagens und der Belastung des Rohbaus bzw. der Trägerstruktur im Falle einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung ausgebildet und an dem Schweller 24 angeordnet wird. So dient das Verstärkungsteil 22 gemäß 2 beispielsweise der Verstärkung des Schwellers 24 bei einer Bauvariante des Personenkraftwagens, bei welcher dieser als Cabriolet ausgebildet ist.
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Der besagte Ausgleich der unterschiedlichen Hohlquerschnitte in den Bereichen 28 und 30 bedeutet dabei, dass beispielsweise der Hohlquerschnitt in dem Bereich 28 eine ausreichende Steifigkeit und Festigkeit des Schwellers 24 ermöglicht, während der Hohlquerschnitt im Bereich 30 bei der Ausbildung des Personenkraftwagens als Cabriolet eine weiter verbesserungswürdige Steifigkeit aufweist, falls keine anderweitigen Vorkehrungen getroffen sind. Die Steifigkeit des Schwellers 24 in dem Bereich 30 ist durch das Verstärkungsteil 22 deutlich verbessert, sodass ein ein niedriges Gewicht aufweisender Schweller 24 bei dieser Bauvariante durch die Verstärkung mit dem Verstärkungsteil 22 eine in jedem Falle ausreichende Steifigkeit aufweist, was zu einem sehr guten Unfallverhalten des Personenkraftwagens führt. An dieser Stelle sei angemerkt, dass der Schweller 24 auch Teil einer Trägerstruktur eines Rohbaus eines Personenkraftwagens und insbesondere Teil der in Zusammenhang mit der 1 genannten Trägerstruktur des Rohbaus des Personenkraftwagens sein kann. Dabei trifft das bezüglich den unterschiedlichen Bauvarianten im Zusammenhang mit 1 Gesagte analog auf den Schweller 24 gemäß 2 zu.
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Dies gilt ebenso analog für ein in der 3 gezeigtes Trägerteil in Form eines Biegeträgers 38, der ebenso in Abhängigkeit von einer Bauvariante des Personenkraftwagens bereichsweise mit einem Verstärkungsteil 22 verstärkt ist.
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Der Biegeträger 38 weist ein C-förmiges, offenes Querschnittsprofil auf, das aus einem oberen Gurt 40, aus einem unterem Gurt 42 und einem die Gurte 40 und 42 verbindenden Steg 44 ausgebildet ist. Zur Verstärkung des Biegeträgers 38 mittels des Verstärkungsteils 22 umgreift das Verstärkungsteil 22 die Gurte 40 und 42 bereichsweise und ist auf der offenen Seite des C-förmigen Querschnittsprofils angeordnet zur bereichsweisen Bildung eines geschlossenen Hohlquerschnittsprofils. Gerade in dem Bereich des Verstärkungsteils 22 weist der Biegeträger 28 eine hohe Steifigkeit und eine hohe Festigkeit auf, die dem besagten Unfallverhalten des Kraftwagens im Falle einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung besonders zugute kommt. Bei dem Bereich, in welchem das Verstärkungsteil 22 angeordnet ist, handelt es sich beispielsweise um einen mittel oder um einen höchst belasteten Bereich, welcher im Rahmen einer Simulation einer solchen unfallbedingten Kraftbeaufschlagung und/oder im Rahmen von Versuchen ermittelt wird.
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Durch eine Zusammenschau der 1 bis 3 wird deutlich, dass die unterschiedlichen Bauvarianten des Personenkraftwagens den gleichen Rohbau bzw. die gleiche, dem Rohbau zugeordnete Trägerstruktur aufweisen können, wobei dieser Rohbau in Abhängigkeit von der Bauvariante des Personenkraftwagens, insbesondere in Abhängigkeit von unterschiedlichen Gewichten über die unterschiedlichen Bauvarianten hinweg, auf die dann auftretende Belastung im Falle einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung angepasst werden kann. Somit ist eine spätere Variantenbildung ermöglicht und eine Variantenbildung des Rohbaus selbst vermieden, was die Kosten für den Rohbau sowie für den gesamten Personenkraftwagen in einem geringen Rahmen hält.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005043698 A1 [0002]
