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Die Erfindung betrifft eine Hinterwagenstruktur für eine Karosserie eines Personenkraftwagens gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Hinterwagenstruktur gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 9.
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Vom Tesla Modell Y ist bereits eine Hinterwagenstruktur für eine Karosserie eines Personenkraftwagens bekannt, welche zumindest überwiegend aus einem Aluminium-Gusswerkstoff hergestellt ist. Hierbei bilden jeweilige hintere Längsträger mit jeweiligen Querträgern eine im Wesentlichen rechteckförmige Rahmenstruktur aus, welche eine Öffnung begrenzt, in deren Bereich ein einstückig mit der Rahmenstruktur ausgebildeter Gepäckraumboden angeordnet ist.
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Eine derartige Gestaltung der Hinterwagenstruktur bietet zwar die Möglichkeit einer einteiligen und somit einfachen und kostengünstigen Herstellung der Hinterwagenstruktur, allerdings erfordert eine derartige Lösung notwendige Mindestwandstärken der in den entsprechenden Bereichen, in besondere im Bereich des Gepäckraumbodens, was sich negativ auf das Gesamtgewicht auswirkt. Oder mit anderen Worten gesagt: Trotz des Einsatzes einer gewichtsgünstigen Aluminium-Druckgusslegierung können kaum Gewichtspotentiale ausgeschöpft werden, da die entsprechenden Bereiche der Hinterwagenstruktur gießereitechnisch notwendige Mindestwandstärken aufweisen müssen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Hinterwagenstruktur sowie ein Verfahren zu deren Herstellung zu schaffen, mittels welchen eine besonders gewichtsgünstige Ausgestaltung möglich ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Hinterwagenstruktur mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit günstigen Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Die erfindungsgemäße Hinterwagenstruktur für eine Karosserie eines Personenkraftwagens umfasst jeweilige hintere Längsträger, welche mit jeweiligen Querträgern eine Rahmenstruktur aus einem Metallgusswerkstoff bilden und eine Öffnung begrenzen, in deren Bereich ein Gepäckraumboden angeordnet ist.
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Um dabei eine besonders gewichtsgünstige Hinterwagenstruktur zu erzielen, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Gepäckraumboden als separat von der Rahmenstruktur gestaltetes und mit dieser verbundenes Kunststoffteil ausgebildet ist. Demzufolge ist der Gepäckraumboden als separat von der Hinterwagenstruktur ausgebildetes Kunststoffteil gestaltet, welches beispielsweise durch Gießen, Schäumen oder Umformen/Pressen hergestellt wird. Hierbei ist es insbesondere auch denkbar, dass der Gepäckraumboden aus einem Faser-Kunststoff-Verbund hergestellt ist beziehungsweise mit einem entsprechenden Faserwerkstoff, beispielsweise aus Carbon-Fasern oder dergleichen, hergestellt und verstärkt ist.
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Die Rahmenstruktur ist hingegen vorzugsweise einteilige aus einem entsprechenden Metallgußwerkstoff, insbesondere einem Aluminium-Druckgußwerkstoff, hergestellt. Natürlich sind auch andere Metallgußwerkstoffe oder Gießverfahren denkbar.
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Die Rahmenstruktur aus dem Metallgußwerkstoff bietet dabei insbesondere den Vorteil, besonders gewichtsgünstig ausgebildet zu sein und eine hohe gestalterische Freiheit zu ermöglichen sowie ein entsprechendes Potential hinsichtlich der Akustik und der Steifigkeit des gesamten Bauteils aufzuweisen.
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Der separat hergestellte Gepäckraumboden bietet insbesondere den Vorteil, dass dieser infolge der Gestaltung aus Kunststoff besonders gewichtsgünstig ist und nicht an die durch die Rahmenstruktur vorgegebenen Mindestwandstärken hinsichtlich der Verwendung eines entsprechenden Metallgußwerkstoffs, wie dies oben im Zusammenhang mit dem Stand der Technik erläutert ist, gebunden ist. Außerdem ist es durch den Einsatz eines entsprechenden Kunststoffes besonders günstig möglich, die Funktionen eines Gepäckraumbodens in optimaler Weise umzusetzen und zu erfüllen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich dabei als vorteilhaft gezeigt, wenn der Gepäckraumboden aus Kunststoff an der Rahmenstruktur über wenigstens eine Fügeverbindung und/oder durch wenigstens ein mechanisches Verbindungsmittel befestigt ist. Derartige Verbindungen lassen eine besonders günstige Befestigung des Gepäckraumbodens an der Rahmenstruktur zu.
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Weiterhin hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn die Öffnung der Rahmenstruktur vollständig durch den Gepäckraumboden aus Kunststoff verschlossen ist. Hierdurch lässt sich eine entsprechende dichte Ausgestaltung des Laderaums oder dergleichen ermöglichen.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Gepäckraumboden aus Kunststoff eine Verstärkungsstruktur aufweist. Fertige Verstärkungsstrukturen sind bei Bordteilen aus Kunststoff besonders einfach darstellbar. Überdies wird hierdurch der Gepäckraumboden in optimaler Weise an die gegebenen Rahmenbedingungen angepasst werden.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Rahmenstruktur und der an dieser befestigte Gepäckraumboden einem Lackierprozess unterzogen sind. Dies bedeutet insbesondere, dass somit ein hybrider Zusammenbau aus der Rahmenstruktur und dem Gepäckraumboden geschaffen werden kann, welcher bereits im Karosseriebau entsprechend fertiggestellt und anschließend einer Lackierung, beispielsweise einer kathodischen Tauchlackierung und einer nachfolgenden Lackierung mit einer Deckschicht, unterzogen werden kann. Hierdurch ergibt sich eine besonders vorteilhafte Fertigstellung der Hinterwagenstruktur bereits im Karosserierohbau des Kraftwagens.
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Alternativ hierzu ist es jedoch auch denkbar, dass die Rahmenstruktur noch vor der Befestigung des Gepäckraumbodens einem Lackierprozess unterzogen wird und erst anschließend der Gepäckraumboden an der lackierten Rahmenstruktur befestigt wird. In diesem Fall kann die Befestigung des Gepäckraumbodens auch erst bei der Endmontage des Kraftwagens nachträglich durchgeführt werden, beispielsweise durch Kleben, Schrauben, Klipsen oder dergleichen.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Gepäckraumboden auf einer Oberseite der Rahmenstruktur befestigt ist. Hierdurch ergibt sich eine besonders günstige Abstützung des Gepäckraumbodens in Fahrzeughochrichtung auf der Oberseite der Rahmenstruktur.
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Des Weiteren kann es eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sein, den Gepäckraumboden auf einer Unterseite der Rahmenstruktur zu befestigen. Hierdurch können sich Vorteile bei der Zugänglichkeit und Befestigung des Gepäckraumbodens in der Fahrzeugmontage ergeben.
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Die vorstehend im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Hinterwagenstruktur genannten Vorteile gelten in ebensolcher Weise für das erfindungsgemäße Verfahren.
- 1 eine Perspektivansicht auf eine Rahmenstruktur einer erfindungsgemäßen Hinterwagenstruktur für eine Karosserie eines Personenkraftwagens mit jeweiligen Längsträgern, welche mit jeweiligen Querträgern eine Rahmenstruktur aus einem Metallgusswerkstoff bilden und einen im wesentlichen rechteckförmige Öffnung begrenzen,
- 2 eine Perspektivansicht auf die Rahmenstruktur gemäß 1, wobei im Bereich der Öffnung ein Gepäckraumboden aus Kunststoff angeordnet ist, welcher als separat von der Rahmenstruktur gestaltet ist,
- 3 jeweilige schematische Draufsichten auf die Rahmenstruktur und den Gepäckraumboden als separat voneinander ausgebildete Bauteile, welche im Anschluss daran zur erfindungsgemäßen Hinterwagenstruktur verbunden sind, und
- 4 eine perspektivische Schnittansicht sowie eine Schnittansicht durch die Hinterwagenstruktur entlang einer durch die Linie IV-IV in 3 repräsentierten, in Fahrzeugquerrichtung beziehungsweise in Fahrzeughochrichtung verlaufenden Schnittebene, wobei erkennbar ist, dass der Gepäckraumboden auf einer Oberseite der Rahmenstruktur befestigt ist.
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1 zeigt in einer Perspektivansicht von schräg unten eine Hinterwagenstruktur 1 für eine in Karosserie eines Personenkraftwagens, im vorliegenden Fall insbesondere eines solchen mit einem elektrischen Antrieb. Die Hinterwagenstruktur 1 umfasst vorliegend jeweilige seitliche, hintere Längsträger 2, welche sich mit einem jeweiligen vorderen Teil 3 bis an jeweils seitlich zugeordnete, vorliegend nicht erkennbare hintere Enden von Seitenschwellern erstrecken. Nach hinten hin erstrecken sich die Längsträger 2 mit einem jeweiligen hinteren Teil 4 beispielsweise auf Höhe einer im vorliegend ebenfalls nicht erkennbaren hinteren Abschlusswand der Kraftwagenkarosserie.
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Außenseitig der Längsträger 2 sind jeweilige Rohbauteile 5 jeweils zugehöriger, seitlicher hinterer Radhäuser erkennbar. Die beiden Längsträger 2 sind vorliegend über einen vorderen Querträger 6 und einen hinteren Querträger 7 zu einer Rahmenstruktur 8 miteinander verbunden beziehungsweise einteilig ausgebildet, welche aus einem Metallwerkstoff besteht. Die Längsträger 2 und die Querträger 6, 7 begrenzen hierbei eine etwa rechteckförmige Öffnung 9.
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Die gesamte, in 1 erkennbare Rahmenstruktur mit den Längsträgern 2 und den an diesen angeformten Rohbauteilen 5 sowie die beiden im Querträger 6, 7 sind im vorliegenden Fall einstückig gestaltet, und zwar insbesondere aus einer Druckgusslegierung, beispielsweise einer Aluminiumdruckgusslegierung. Erkennbar sind hierbei insbesondere jeweilige Rippen im Bereich der Rahmenstruktur 8 sowie beispielsweise Aufnahmeöffnungen, Schraubdome, oder dergleichen, welche zur Funktionsintegration im Gussbauteil vorgesehen werden können.
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2 zeigt analog zu 1 in einer Perspektivansicht von schräg vorne unten die Rahmenstruktur 8, wobei im Bereich der Öffnung 9 ein Gepäckraumboden 10 angeordnet ist, welcher als separat von der Rahmenstruktur 8 gestaltet ist und mit diesem verbundenen Kunststoffteil ausgebildet ist.
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Der Gepäckraumboden 10 ist im vorliegenden Fall - auf die Form der Öffnung 9 abgestimmt - ebenfalls im Wesentlichen rechteckförmig gestaltet und beispielsweise mit einer Verstärkungsstruktur 11 versehen, welche beispielsweise entsprechende Verstärkungsrippen oder dergleichen umfassen kann. Der Gepäckraumboden 10 ist im vorliegenden Fall beispielsweise aus einem Kunststoff gegossen, geschäumt oder umgeformt beziehungsweise gepresst. Hierbei kann die Kunststoffkomponente des Gepäckraumbodens 10 beispielsweise mittels von Fasern verstärkt werden und insbesondere in einer Faser-Kunststoff-Verbundbauweise ausgebildet sein.
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Der Gepäckraumboden 10 kann dabei vorliegend beispielsweise in die Öffnung 9 eingesetzt werden oder aber von oben oder unten an die Rahmenstruktur 8 angesetzt werden, auch um die Öffnung 9 zu verschließen. Zur Verbindung des Gepäckraumbodens 10 mit der Rahmenstruktur 8 ist insbesondere eine Fügeverbindung, beispielsweise eine Klebeverbindung und/oder wenigstens ein mechanisches Verbindungmittel, beispielsweise entsprechende Nieten, Schrauben oder Klipse, vorgesehen.
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Bei der Herstellung der Hinterwagenstruktur 1 ist es hierbei denkbar, dass zunächst der Gepäckraumboden 10 mit der Rahmenstruktur 8 verbunden wird, wonach dieser hybride Zusammenbau beispielsweise einer kathodischen Tauchlackierung und gegebenenfalls der Lackierung mit einer Deckschicht unterzogen wird. Somit kann der gesamte Zusammenbau bereits im Karosserierohbau des Kraftwagens fertiggestellt werden und anschließend in den weiteren Montageprozess gelangen.
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Alternativ hierzu kann jedoch auch zunächst die Rahmenstruktur 8 einer entsprechenden Lackierung, beispielsweise einer kathodischen Tauchlackierung und einer anschließenden Lackierung mit einer Deckschicht unterzogen werden, und erst danach der Gepäckraumboden 10 an der Rahmenstruktur 8 befestigt werden. In diesem Fall kann die Montage des Gepäckraumbodens 10 beispielsweise auch erst bei der Endmontage des Kraftwagens erfolgen.
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3 zeigt in einer Draufsicht die Rahmenstruktur 8 und den Gepäckraumboden 10 nochmals als zunächst separate Bauteile, welche beispielsweise in einem entsprechenden Metalldruckgussverfahren (Rahmenstruktur 8) beziehungsweise Kunststoffverarbeitungsverfahren (Gepäckraumboden 10) separat voneinander hergestellt werden. Diese beiden Bauteile 8, 10 werden entsprechend miteinander durch Fügen und/oder durch mechanische Verbindungsmittel miteinander verbunden.
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Aus 3 ist dabei insbesondere erkennbar, dass der Gepäckraumboden 10 beispielsweise eine entsprechende Waben- oder Rippenstruktur als Versteifungsstruktur 11 aufweisen können, wobei sich eine deutlich höhere Gestaltungsfreiheit ergibt als beispielsweise bei einem integral mit der Rahmenstruktur ausgebildeten Gepäckraumboden.
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Schließlich zeigt 4 in einer perspektivischen Schnittansicht sowie einer schematischen Schnittansicht entlang einer durch die Linie IV-IV in 3 repräsentierten, in Fahrzeugquerrichtung beziehungsweise in Fahrzeughochrichtung verlaufenden Schnittebene die Befestigungsanordnung der Gepäckraumbodens 10 an der Rahmenstruktur 8. Aus 4 ist dabei insbesondere erkennbar, dass im vorliegenden Fall der Gepäckraumboden 10 auf einer Oberseite 12 der Rahmenstruktur 8 befestigt beziehungsweise abgestützt ist. Demzufolge ist der Gepäckraumboden 10 vorliegend außenumfangsseitig überlappend oberhalb der Öffnung 9 angeordnet beziehungsweise an den entsprechenden Längsträgern 2 und Querträgern 6, 7 abgestützt und beispielsweise mittels entsprechender Fügverbindungen oder mechanischer Verbindungsmittel mit der Rahmenstruktur 8 verbunden. Durch die überlappende Anordnung des Gepäckraumbodens 10 mit der Öffnung 9 der Rahmenstruktur 8 ergibt sich auch ein dichter Verschluss der Öffnung 9.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hinterwagenstruktur
- 2
- Längsträger
- 3
- Teil
- 4
- Teil
- 5
- Rohbauteile
- 6
- Querträger
- 7
- Querträger
- 8
- Rahmenstruktur
- 9
- Öffnung
- 10
- Gepäckraumboden
- 11
- Versteifungsstruktur
- 12
- Oberseite
