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Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugkarosseriestruktur sowie ein Kraftfahrzeug. Die Kraftfahrzeugkarosseriestruktur weist einen Tragrahmen auf.
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Kraftfahrzeugkarosseriestrukturen der eingangs genannten Art sind im Stand der Technik bekannt. Grundsätzlich kann man bei Kraftfahrzeugen zwischen selbsttragenden und nicht selbsttragenden Karosserien unterscheiden. Nicht selbsttragende Karosserien sind auf ein Fahrgestell aufgesetzt, das ein Grundgerüst bzw. einen Tragrahmen bildet, welches einen Antrieb, die Karosserie und Nutzlasten wie Passagiere trägt. Das Fahrgestell kann beispielsweise als Leiterrahmen, Kastenrahmen, Gitterrahmen, Zentralrohrrahmen, Plattformrahmen oder Stabwerkrahmen ausgestaltet sein.
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Die meisten Personenkraftfahrzeuge weisen heutzutage selbsttragende Karosserien auf, d.h. Fahrgestell und Aufbau sind zu einer Einheit zusammengefasst.
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Selbsttragende Karosserien gelten als moderner, leichter, steifer und kompakter als nicht selbsttragende Karosserien. Jedoch gibt es auch Nachteile, zum Beispiel hohe Anfangsinvestitionen, z.B. hohe Entwicklungskosten und hohe Werkzeugkosten, da viele verschiedene Werkzeuge zur Formung der komplexen Bleche und zur Fügung derselben benötigt werden, geringe Flexibilität hinsichtlich verschiedener Karosserievarianten sowie schlechte Reparierbarkeit, was im Falle einer Deformation der Karosserie, z.B. in Folge eines Unfalls, hohe Reparaturkosten nach sich zieht. Kleinserienfahrzeuge lassen sich aufgrund der hohen Kosten sehr häufig nicht gewinnbringend als selbsttragende Karosserien konstruieren und produzieren.
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Die
EP 1 902 931 B1 beschreibt ein Karosseriemodul für einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen, sowie eine Befestigungsanordnung eines solchen Karosseriemoduls an angrenzenden Trägerprofilen einer Karosserie eines Personenkraftwagens.
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Das Karosseriemodul für einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen, weist eine Mehrzahl von miteinander verbundenen Flächenelementen und Trägerprofilen auf, deren Trägerenden in Aufnahmeöffnungen von an das Karosseriemodul angrenzenden weiteren Trägerprofilen einzustecken sind, wobei die Trägerenden separaten Riegelelemente zugeordnet sind, welche verschiebbar am zugehörigen Trägerprofil gehalten sind und durch Verschieben gegenüber dem zugehörigen Trägerprofil in die jeweilige Aufnahmeöffnung des entsprechenden an das Karosseriemodul angrenzenden weiteren Trägerprofils einzustecken sind.
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Die
DE 10 2013 216 821 A1 offenbart eine Karosseriestruktur für ein Fahrzeug mit einer Bodengruppe und einer darauf angeordneten Aufbaustruktur, die eine aus Profilträgern gebildete Traggerüstkonstruktion für die Beplankung mit Außenhautteilen ist, wobei Profilträger der Traggerüstkonstruktion aus einer Kombination von Blechprofilteilen mit offenen, insbesondere U-förmigem Querschnitt und Querrohren mit vollständig geschlossenen Querschnitt gebildet sind.
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Aufgabe der Erfindung ist es, Kraftfahrzeugkarosseriestrukturen der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass Kleinserienfahrzeuge, insbesondere selbst fahrende, kostengünstig herstell- und reparierbar sind.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Kraftfahrzeugkarosseriestruktur gemäß Anspruch 1 sowie einem Kraftfahrzeug gemäß dem nebengeordneten Anspruch 10. Weiterbildungen und weiterführende Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die nachfolgend beschriebene Kraftfahrzeugkarosseriestruktur weist einen Tragrahmen auf, der aus einer Mehrzahl von Strangpressprofilen zusammengesetzt ist, wobei die Strangpressprofile zumindest teilweise Aufnahmen zur Aufnahme von Flächenelementen haben, wobei die Flächenelemente in den Tragrahmen eingesteckt und daran festgelegt sind.
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Auf diese Weise kann die Außenhaut der Karosserie durch die Flächenelemente angegeben werden. Die Flächenelemente lassen sich sehr einfach und mit relativ geringen Ansprüchen an die Toleranzen mit dem Tragrahmen verbinden, indem die Flächenelemente in die entsprechenden Aufnahmen eingesteckt werden. Durch die Verwendung von Strangpressprofilen lässt sich eine gute Kombination von Stabilität, Funktionalität sowie kostengünstige Herstellung erreichen. Eine entsprechende Kraftfahrzeugkarosseriestruktur ist darüber hinaus relativ leicht modifizierbar, d. h. es können unterschiedliche Karosserievarianten ohne großen Mehraufwand hergestellt werden.
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Entsprechende Kraftfahrzeugkarosseriestrukturen können im Falle eines Unfalles leicht repariert werden, da die Kraftfahrzeugstruktur aus mehreren Einzelteilen besteht, die leichter austauschbar sind als bei einer selbsttragenden Karosserie.
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In einer ersten weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Flächenelemente Sandwichstrukturplatten sind. Sandwichstrukturplatten lassen sich leicht und trotzdem steif ausgestalten. Sie können zudem je nach Funktion verschiedene weitere Eigenschaften aufweisen und zum Beispiel trittfest, wasserfest, stoßabsorbierend, vibrationsarm, geräuschdämmend etc. aufbauen.
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In einer weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Flächenelemente in die Aufnahmen der Strangpressprofile geklebt sind. Auf diese Weise lässt sich eine gute Abdichtung gegen eintretende Feuchtigkeit erreichen. Zudem ist eine entsprechende Klebemontage hinsichtlich der Anforderungen an Toleranzen unkompliziert. Auch ist die Herstellung von Flächenelementen und Strangpressprofilen einfacher, da eine geringere Anzahl an Haltepunkten erforderlich ist und demnach weniger Haltepunkte angelegt werden müssen.
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In einer anderen weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass in einem Innenraum ein Teppich auf die Flächenelemente aufgebracht ist. Der Teppich kann beispielsweise auf die Flächenelemente geklebt sein. Somit lässt sich ein entsprechendes Flächenelement ohne weiteres als tragendes Element für einen Innenraum für Passagiere und Lasten verwenden.
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In einer anderen weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Strangpressprofile zumindest teilweise einen Kabel-oder Rohrschacht aufweisen. Auf diese Weise lassen sich notwendige Kabel oder Rohre, zum Beispiel Flüssigkeitsleitungen, Gasleitungen etc.) kompakt und sicher in den Strangpressprofilen unterbringen.
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In einer darüber hinausgehenden weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Strangpressprofile mittels Eckverbindern aneinander festgelegt sind. Dadurch kann durch eine Mehrzahl von Strangpressprofilen und Eckverbindern ein komplexer Karosserieaufbau verwirklicht werden, beispielsweise eine Wanne für einen Passagierraum oder Längs- und Querträger im vorderen und hinteren Bereich des Kraftfahrzeugs.
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In einer anderen darüber hinausgehenden weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Strangpressprofile mit den Eckverbindern verschraubt sind. Solche Verschraubungen stellen lösbare Verbindungen dar, sodass ein Austausch im Falle eines Defekts oder Unfalls möglich ist.
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In einer anderen weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Strangpressprofile aus einer Aluminiumlegierung bestehen. Aluminium ist leicht, hat einen niedrigen Schmelzpunkt und kann trotzdem sehr steif legiert werden. Es eignet sich somit gut für tragende und energieabsorbierende Bauteile.
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In einer anderen weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass an den Strangpressprofilen wenigstens ein Hilfsrahmen zur Achsaufnahme festgelegt ist. Auf diese Weise kann die Achsaufnahme komplett montiert und demontiert werden.
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Ein entsprechend Hilfsrahmen kann in einer anderen weiterführenden Ausgestaltung auch zur Aufnahme eines Antriebes vorgesehen sein. Auch dies erlaubt die Demontage des Antriebs durch Abnehmen des Hilfsrahmens.
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Ein erster unabhängiger Gegenstand betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Kraftfahrzeugkarosseriestruktur der zuvor beschriebenen Art.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Es zeigen schematisch:
- 1 eine perspektivische Ansicht auf ein Kraftfahrzeug mit einer Kraftfahrzeugkarosseriestruktur;
- 2a eine Seitenansicht auf das Kraftfahrzeug aus 1;
- 2b ein Längsschnitt durch die Kraftfahrzeugkarosseriestruktur aus 2a;
- 3 eine weitere Seitenansicht auf das Kraftfahrzeug aus 1;
- 4 eine Darstellung einer möglichen Fertigungsvariante im Schnitt C-C aus 3;
- 5 eine Detailansicht im Bereich einer Tür;
- 6 einen Querschnitt durch die Karosserie entlang der Schnittlinie A-A aus 3, sowie
- 7 einen Querschnitt entlang der Schnittlinie B-B aus 3.
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht auf ein Kraftfahrzeug 2 mit einer Kraftfahrzeugkarosseriestruktur 4.
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Das Kraftfahrzeug 2 ist ein autonom fahrendes Kraftfahrzeug und mit der dafür notwendigen Elektronik und Sensorik ausgerüstet. Das Kraftfahrzeug 2 ist vor allem für Kurzstrecken ausgelegt, die mit vergleichsweise niedriger Geschwindigkeit zurückgelegt werden. Solche Fahrzeuge finden häufig Einsatz abseits öffentlicher Straßen, beispielsweise in großen Fabriken oder Flughäfen und dergleichen. Bei solchen Kraftfahrzeugen kommt es nicht besonders auf Aerodynamik an. Zudem werden entsprechende Kraftfahrzeuge nur in kleinen Stückzahlen hergestellt.
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Die Kraftfahrzeugkarosseriestruktur 4 besteht aus einer Mehrzahl von Strangpressprofilen 6, die einen Tragrahmen 7 bilden, und an dem Tragrahmen festgelegten Sandwichstrukturplatten 8.
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Die Strangpressprofile 6 sind mittels Eckverbindern 10 miteinander verbunden. Die Strangpressprofile 6 bilden eine Wanne 12, die einen Passagierraum bildet und in der Sitze 14 angeordnet sind. Die Strangpressprofile 6 bilden des Weiteren einen Frontrahmen 16 sowie einen Heckrahmen 18.
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An dem Frontrahmen 16 ist ein Hilfsrahmen 20 angeordnet, der einen Antrieb 22 sowie Räder 24 trägt. An dem Heckrahmen 18 ist ein Hilfsrahmen 26 angeordnet, der Akkumulatoren 28 sowie Räder 30 trägt.
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In Fahrtrichtung rechts ist ein Türportal 32 gebildet, durch das Passagiere in das Kraftfahrzeug 2 ein- und aussteigen können.
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2a zeigt eine Seitenansicht auf das Kraftfahrzeug 2 aus 1.
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In 2A sind die Sandwichstrukturplatten 8 deutlicher sichtbar.
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2b zeigt einen Längsschnitt durch die Kraftfahrzeugkarosseriestruktur 4 aus 2A.
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Ein Strangpressprofil 6.1, das einen vorderen Abschluss des Frontrahmens 16 bildet, weist eine Aufnahme 34.1 für eine Sandwichstrukturplatte 8.1 auf. Die Sandwichstrukturplatte 8.1 ist in die Aufnahme 34.1 eingeklebt. Die Sandwichstrukturplatte 8.1 bildet einer Motorabdeckung.
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Die Sandwichstrukturplatte 8.1 ist mit einem Strangpressprofil 6.2 verbunden, das zwei Aufnahmen 34.2, 34.3 aufweist, wobei die Sandwichstrukturplatte 8.1 in der Aufnahme 34.2 festgelegt ist und eine weitere Sandwichstrukturplatte 8.2 in der Aufnahme 34.3. Die Sandwichstrukturplatte 8.2 bildet eine Spritzwand.
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Die Sandwichstrukturplatte 8.2 ist des Weiteren in einer Aufnahme 34.4 eines Strangpressprofilen 6.3 festgelegt. In einer weiteren Aufnahme 34.5 des Strangpressprofil 6.3 ist eine weitere Sandwichstrukturplatte 8.3 festgelegt, die einen Boden der Wanne 12 bildet.
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Die Sandwichstrukturplatten 8.2 und 8.3 sind auf der Seite, die einen Innenraum der Wanne 12 bilden, mit einem Teppich 38 beklebt.
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3 zeigt eine weitere Seitenansicht auf das Kraftfahrzeug aus 1.
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In 3 sind verschiedene Schnitte A-A, B-B und C-C eingezeichnet, die in den nachfolgenden Figuren erläutert werden.
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4 zeigt eine Darstellung einer möglichen Fertigungsvariante des Strangpressprofils 6.1 im Schnitt C-C aus 3.
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Das Strangpressprofil 6.1 kann zunächst als geschlossenes Profil ausgebildet werden, das einen geschlossenen Hohlraum aufweist, der seitlich ausgefräst wird, um einer Aufnahme 38 für die Sandwichstrukturplatte 8.1 zu bilden.
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5 zeigt eine Detailansicht im Bereich des Türportals 32.
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Ein dort eingesetztes Strangpressprofil 6.4 weist im vorderen Bereich eine nach oben gerichtete Aufnahme 40 für eine nicht dargestellte Sandwichstrukturplatte auf, im hinteren Bereich ist sie glatt, um die Vorsehung einer nicht dargestellten schwenkbaren Tür zu ermöglichen.
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6 zeigt einen Querschnitt durch die Kraftfahrzeugkarosseriestruktur 4 entlang der Schnittlinie A-A aus 3.
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Im unteren Bereich ist ein Strangpressprofil 6.5 vorgesehen, das eine Aufnahme 34.6 für die einen Boden bildende Sandwichstrukturplatte 8.3 sowie eine Aufnahme 34.7 für eine eine Seitenwand bildende Sandwichstrukturplatte 8.4 aufweist.
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Des Weiteren ist in dem Strangpressprofil 6.5 ein Schraubkanal 42 zur Festlegung von Innenraumkomponenten, zum Beispiel den hier nicht dargestellten Sitzen 14 vorgesehen.
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Ein Schacht 44 dient zur Aufnahme von Versorgungsleitungen 46.
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7 zeigt einen Querschnitt entlang der Schnittlinie B-B aus 3.
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Das Türportal 32 wird senkrecht von einer Türsäule 48 gebildet, die in die Aufnahme 40 eingesteckt ist.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen, beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente, vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehenden Erläuterung in der Beschreibung, definiert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Kraftfahrzeug
- 4
- Kraftfahrzeugkarosseriestruktur
- 6
- Strangpressprofile
- 6.1 - 6.5
- Strangpressprofil
- 7
- Tragrahmen
- 8
- Sandwichstrukturplatten
- 8.1 - 8.4
- Sandwichstrukturplatte
- 10
- Eckverbinder
- 12
- Wanne
- 14
- Sitz
- 16
- Frontrahmen
- 18
- Heckrahmen
- 20
- Hilfsrahmen
- 22
- Antrieb
- 24
- Räder
- 26
- Hilfsrahmen
- 28
- Akkumulator
- 30
- Räder
- 32
- Türportal
- 34.1 - 34.5
- Aufnahme
- 36
- Teppich
- 38
- Aufnahme
- 40
- Aufnahme
- 42
- Schraubkanal
- 44
- Schacht
- 46
- Versorgungsleitung
- 48
- Türsäule
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1902931 B1 [0005]
- DE 102013216821 A1 [0007]
