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WO2019015929A1 - Fahrzeugkarosserie und verfahren zur herstellung einer fahrzeugkarosserie - Google Patents

Fahrzeugkarosserie und verfahren zur herstellung einer fahrzeugkarosserie Download PDF

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Publication number
WO2019015929A1
WO2019015929A1 PCT/EP2018/067350 EP2018067350W WO2019015929A1 WO 2019015929 A1 WO2019015929 A1 WO 2019015929A1 EP 2018067350 W EP2018067350 W EP 2018067350W WO 2019015929 A1 WO2019015929 A1 WO 2019015929A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
vehicle body
frame
profiles
body according
surface parts
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/067350
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Herwig Fischer
Original Assignee
Innovative Dragon Ltd.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Innovative Dragon Ltd. filed Critical Innovative Dragon Ltd.
Priority to DE112018003736.3T priority Critical patent/DE112018003736A5/de
Publication of WO2019015929A1 publication Critical patent/WO2019015929A1/de

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D23/00—Combined superstructure and frame, i.e. monocoque constructions
    • B62D23/005—Combined superstructure and frame, i.e. monocoque constructions with integrated chassis in the whole shell, e.g. meshwork, tubes, or the like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D21/00—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted
    • B62D21/17—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted forming fluid or electrical conduit means or having other means to accommodate the transmission of a force or signal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D27/00—Connections between superstructure or understructure sub-units
    • B62D27/02—Connections between superstructure or understructure sub-units rigid
    • B62D27/023—Assembly of structural joints
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D29/00—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof
    • B62D29/04—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof predominantly of synthetic material
    • B62D29/046—Combined superstructure and frame, i.e. monocoque constructions

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle body consisting of a frame of closed profiles and surface parts and a method for producing such a vehicle body.
  • Metal construction manufactured as a load-bearing body / chassis combination. Steel sheets are pressed into molds and then welded. In order to reduce the mass of these bodies, other materials such as aluminum or magnesium are increasingly being used. Partly sheet metal parts are also replaced by comparatively lightweight carbon parts, which are then glued into the body.
  • Material tensions in the finished body are not evenly distributed in the sheet metal surfaces, but occur essentially on the body edges, especially on the cutouts of the doors, the glazing and the hoods and on the sills and on the load application points of the chassis and the drive elements.
  • the spaceframe design provides benefits because the profiles can be arranged to follow the main stress lines to the loads encountered.
  • Vehicle body specify.
  • advantages of spaceframe design are to be expanded and it is a new design principle for
  • Vehicle bodies are specified, which provides a sufficient and preferably increased stability with a low material usage.
  • the outer surface of the vehicle body is partially formed by the surface parts and partially by outer surfaces of the closed profiles of the frame.
  • the present invention therefore solves the problems described in such a way that the vehicle body (or the vehicle monocoque) is divided into two areas, namely, on the one hand, the heavily loaded area of the frame and, on the other hand, the comparatively less loaded area of the surfaces.
  • Vehicle body then consists of a in the surface of
  • the outer contour of the profiles at least partially forms the outer surface of the body, so that the frame does not require additional space and in addition to the task to carry the main loads, also fulfills the function to form the frame for glazing, door cutouts, hoods and flaps ,
  • composite fiber materials for example of a carbon fiber epoxy resin matrix or a thermoplastic matrix.
  • the profiles of the frame are made of hoses, which are inflated in a corresponding tool and then harden.
  • these hoses are braided fiber hoses, particularly carbon hoses, impregnated with a resin and drawn around an airtight inner tube which is inflated with compressed air to cure in a mold.
  • the surface parts are connected to the profiles of the frame, which between a respective profile and in each case a surface part a groove-free or
  • the surface parts are preferably carried out with a thin wall thickness at the locations where they rest on the profiles of the frame and the wall thickness there has a jump along the edges of the frame, so that the surfaces automatically center in each provided area of the frame and so in addition to the bond also a positive connection in the joint arises.
  • the seams between the surface parts on the outside are either included in the design of the vehicle body or mechanically closed by a post-processing (Grooved) and / or sanded.
  • the surface parts in the area where they are not connected to the frame designed as a sandwich.
  • the profiles of the frame are preferably made to provide direct connections between the load registration points of the landing gear and the
  • the frame is guided along the window, door, hatch and / or lid contours of the vehicle body.
  • the frame thus forms the essential contours of the vehicle body, such as the sills, the cross members in the vehicle floor, the strut bars, the A-, B- and C-pillars, the window frames, the frames of hoods and lids, the wheel cutouts, the rear bumpers, the crash structures, the engine mounts and the suspension, suspension and steering connections.
  • the surface parts of the vehicle body are manufactured in any materials and methods and can be determined largely freely according to the criteria of the method, but not on the question of achievable strength, rigidity and / or stability.
  • Sheet metal parts can be used for very large quantities. For smaller quantities preferably composite fiber parts, thermoformed parts or thermoplastics are provided.
  • the profiles of the frame preferably have variable cross-sections and wall thicknesses which are achieved in a preferred embodiment by stretching, compressing and / or multiplying the fiber layers.
  • the hoses are pulled longitudinally. In contrast, to achieve larger cross-sections, the hoses are compressed. In a particular embodiment, the hoses are therefore so loose and at least partially braided without cross connectors that large
  • a frame designed in this way thus absorbs all the forces occurring in the vehicle and, however, only represents a relatively small part of the surface or of the volume of the vehicle body
  • the closed profiles of the frame are connected to one another via form-fitting connections, insertion parts and / or node connectors.
  • the frame is designed in this case so that individually manufactured parts are joined and glued and / or riveted via node connectors, preferably at the same time the so-called hardpoints to the entry the loads are arranged, which serve for fastening the fittings of chassis parts, subframe or drive components.
  • the surface parts of the vehicle body are preferably connected to the frame in such a way that the surface parts prevent buckling and / or bending of the frame and / or the knot, whereby the individual surface parts of the vehicle body are designed as shear field carriers.
  • the individual surface parts of the vehicle body are designed as shear field carriers.
  • due to acting as shear field carrier surface parts of the frame needs - no or very few - diagonal connections, what the required
  • the inside of at least one surface part is formed as decoration and / or functional part of the vehicle interior.
  • the surface parts are preferably also mounted on the inner sides of the vehicle, which at the same time represent the interior decoration and noise insulation.
  • the space for the accommodation of electronic components is formed as decoration and / or functional part of the vehicle interior.
  • the profiles of the frame are preferably designed as a cable channel, which also includes the inclusion of cables, hoses and / or other components of the
  • the individual profiles of the frame and / or individual surface parts are designed to be interchangeable.
  • Vehicle body therefore also allows simple repair interventions to eliminate accident damage by both the frame and the surface parts are removed at designated locations and appropriate repair kits are used.
  • the connection of the profiles of the frame is shown via node connector and / or inserts in the hollow sections.
  • the profiles of the frame and / or the surface parts on a core of foam and / or honeycomb material may be designed in such a way that driving noise is insulated, while the described honeycomb material introduces additional rigidity into the profiles.
  • a combination of foam and honeycomb material is also provided, whereby both advantages are interconnected.
  • the surface parts may consist of metal sheets and / or metal foams and / or thermoplastics. In this case, partially or completely transparent configured surface parts are possible.
  • the transverse to the direction of travel components in particular the profiles of the frame and / or the
  • the wide version of the vehicle has a large cargo volume and travels as a transport vehicle from warehouse to warehouse and the comparatively narrower version of the vehicle drives the so-called. Last Mile and can hold at the roadside for the delivery of goods without blocking the lane.
  • the surface parts are connected to attachments of the vehicle, in particular lights, turn signals, displays, in particular OLED displays and / or from inside or outside accessible storage compartments.
  • the problem underlying the invention is also achieved by the method for producing a vehicle body consisting of a frame of closed profiles and surface parts according to claim 17.
  • the closed profiles are made of braided and / or woven tubes which are used as preimpregnated fibers (Prepreg) are executed and processed. It is preferably provided that the braided and / or woven hoses of the frame are processed by means of Resin Transfer Molding (RTM) to form a profile of the frame.
  • RTM Resin Transfer Molding
  • the RTM is a process for the production of moldings, such as
  • the profiles required for the frame For example, the profiles required for the frame.
  • the hoses are inflated in a suitable tool and then harden.
  • the hoses are impregnated with a resin and are pulled around an airtight inner tube, which is set to cure in a mold.
  • the shapes are set no design-related limits, so that the shapes can be adapted individually to the required profile and with what the frame of the desired outer surface of the vehicle body can follow. This results in a simple method, which allows the cost-effective production of a variety of different profiles.
  • Fig. 3 is a cross-sectional view of a profile with attached thereto
  • Fig. 4a, b sections of a frame.
  • Fig. 1 shows a frame 1 of a vehicle body, which is composed of a plurality of profiles 2.
  • the profiles 2 and therefore the frame 1 follow the outer contours of the vehicle body and in particular form the outer boundaries for the windshield, the doors, the roof sections and other openings of the vehicle body.
  • the illustrated profiles 2 consist of hollow profiles made of fiber composite material, in particular carbon.
  • the profiles 2 are connected to each other at the node with suitable connecting elements.
  • surface parts 3 are used which are connected at the edges to the profiles 2 of the frame 1.
  • Fig. 2 shows at least partially a finished
  • Vehicle body 4 both a frame 1 with 2 profiles and
  • FIG. 3 shows a cross-sectional view of a profile 2 with a total of four surface parts 3 arranged thereon.
  • the illustrated profile 2 is designed as a hollow profile and has a cavity 5 which is connected to (not shown).
  • Honeycomb material and / or foams may be filled.
  • stepped supports 6 are provided which allow a stable seating of the surface parts 3 on the profiles 2. It can also be seen that the upper side 7 of the
  • the outer surface of the vehicle body 4 is at least partially.
  • the remaining surfaces of the vehicle body 4 are of the
  • FIGS. 4 a and b show by way of example a section of a frame 1 with a T-shaped node connector 8 and a total of three profiles 2 in one
  • the node connectors 8 have at the connection points to the respective profile stepped portions 9 to which the profiles 2 can be plugged in such a way that between the node connectors 8 and the profiles 2 each creates a flush and thus offset-free transition.
  • Vehicle body different node connector 8 are provided which connect any number of profiles 2 in any angular position with each other.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Body Structure For Vehicles (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugkarosserie bestehend aus einem Rahmen aus geschlossenen Profilen und Oberflächenteilen sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Fahrzeugkarosserie. Um eine Fahrzeugkarosserie mit geringen Materialeinsatz und hoher Stabilität zu liefern, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Außenfläche der Fahrzeugkarosserie bereichsweise durch die Oberflächenteile und bereichsweise durch Außenflächen der geschlossenen Profile des Rahmens gebildet sind. Ferner ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die geschlossenen Profile aus geflochtenen Schläuchen hergestellt werden, die als vorimprägnierte Fasern ausgeführt sind und verarbeitet werden.

Description

Fahrzeuqkarosserie und Verfahren zur Herstellung einer Fahrzeuqkarosserie
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugkarosserie bestehend aus einem Rahmen aus geschlossenen Profilen und Oberflächenteilen sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Fahrzeugkarosserie.
Fahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen (PKW), werden häufig in
Blechbauweise als tragende Karosserie/Chassis Kombination gefertigt. Dazu werden Bleche aus Stahl in Formen gepresst und danach verschweißt. Um die Masse dieser Karosserien zu reduzieren, werden zunehmend auch andere Materialien wie beispielsweise Aluminium oder Magnesium eingesetzt. Teilweise werden Blechteile auch durch vergleichsweise leichte Carbonteile ersetzt, die dann in die Karosserie eingeklebt werden.
Gute Leichtbaukennwerte werden bereits durch die nach dem Stand der Technik bekannte Spaceframe-Konstruktion erzielt, bei der Aluminiumprofile, Gussteile und Knotenbleche zu einem Rahmen gefügt werden, in den anschließend die Bleche eingeklebt und/oder genietet werden.
Die durch die Betriebslasten und ggf. auch durch Crashlasten auftretenden
Werkstoffspannungen in der fertigen Karosserie sind nicht gleichmäßig in den Blechoberflächen verteilt, sondern treten im Wesentlichen an den Karosserierändern auf, insbesondere an den Ausschnitten der Türen, der Verglasung und der Hauben sowie an den Schwellern und an den Lasteintragspunkten des Fahrwerks und der Antriebselemente.
Die Spaceframe-Bauweise liefert deswegen Vorteile, weil die Profile so angeordnet werden können, dass sie den Hauptspannungslinien den auftretenden Lasten folgen.
Eine maximale Stabilität wird durch die Verwendung von Hohlprofilen erreicht, deren Steifigkeit, Festigkeit und insbesondere Sicherheit gegen eine Knickung und Beulung deutlich höher ist, als die analogen Werte von Blechen oder offenen Profilen, die erst nach dem Fügen im eingebauten Zustand ihre Kennwerte erreichen.
Dennoch sind Nachteile der Spaceframe-Bauweise bekannt, die darin liegen, dass die Hohlprofile nur verwendet werden können, wenn zwischen den Hohlprofilen und der Außenfläche der Karosserie ein gewisser Abstand besteht, da die Hohlprofile im Strangpressverfahren gefertigt werden und somit keine beliebige und vorgebbare variable Außenkontur aufweisen.
Parallele Bemühungen, große Teile oder sogar die ganze Karosserie aus
Verbundfaserstoffen aufzubauen, waren bisher nicht großserienfähig, da sowohl die Verfahrenskosten (Werkzeuge und Taktzeiten) als auch die Kosten für den
Materialeinsatz zu hoch sind.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestehende Probleme des Standes der Technik zumindest teilweise zu beheben und eine vorteilhafte
Fahrzeugkarosserie sowie ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung einer
Fahrzeugkarosserie anzugeben. Insbesondere sollen die Vorteile der Spaceframe- Bauweise ausgebaut werden und es soll ein neues Konstruktionsprinzip für
Fahrzeugkarosserien angegeben werden, die mit einem geringen Materialeinsatz eine hinreichende und vorzugsweise erhöhte Stabilität liefert.
Diese Aufgabe wird durch die Fahrzeugkarosserie nach Anspruch 1 und das
Verfahren nach Anspruch 17 gelöst. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Außenfläche der Fahrzeugkarosserie bereichsweise durch die Oberflächenteile und bereichsweise durch Außenflächen der geschlossenen Profile des Rahmens gebildet ist. Die vorliegende Erfindung löst die beschriebenen Probleme daher so, dass die Fahrzeugkarosserie (bzw. das Fahrzeug-Monocoque) in zwei Bereiche aufgeteilt ist, nämlich einerseits den hochbelasteten Bereich des Rahmens und andererseits den vergleichsweise geringer belasteten Bereich der Oberflächen. Die
Fahrzeugkarosserie besteht dann aus einem in die Oberfläche der
Fahrzeugkarosserie integrierten Rahmen und Oberflächenteilen, die mit den Profilen des Rahmens verbunden sind. Damit bildet die Außenkontur der Profile zumindest teilweise die Außenfläche der Karosserie, womit der Rahmen keinen zusätzlichen Raum benötigt und neben der Aufgabe, die Hauptlasten zu tragen, auch die Funktion erfüllt, den Rahmen für eine Verglasung, Türausschnitte, Hauben und Klappen etc. zu bilden.
Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Fahrzeugkarosserie werden nachfolgend und in den Unteransprüchen beschrieben.
Nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Fahrzeugkarosserie ist vorgesehen, dass die geschlossenen Profile des Rahmens als Hohlprofile
ausgestaltet sind, die vorzugsweise aus Verbundfaserwerkstoffen, beispielweise aus einer Carbonfaser-Epoxydharz-Matrix oder auch einer Thermoplast-Matrix bestehen.
Insbesondere werden die Profile des Rahmens aus Schläuchen gefertigt, die in einem entsprechenden Werkzeug aufgeblasen werden und anschließend aushärten. In einer bevorzugten Ausführung sind diese Schläuche geflochtene Faserschläuche, insbesondere Carbonschläuche, die mit einem Harz getränkt sind und die um einen luftdichten Innenschlauch gezogen sind, der zum Aushärten in einer Form mit Druckluft aufgeblasen wird.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Oberflächenteile derart mit den Profilen des Rahmens verbunden sind, das zwischen jeweils einem Profil und jeweils einem Oberflächenteil ein nutenfreier oder
lückenfreier Übergang entsteht. Hierzu werden die Oberflächenteile vorzugweise mit einer dünnen Wandstärke an den Stellen ausgeführt, an denen sie auf den Profilen des Rahmens aufliegen und die Wandstärke weist dort einen Sprung entlang der Kanten zum Rahmen auf, so dass sich die Oberflächen automatisch im jeweils vorgesehenen Bereich des Rahmens zentrieren und so neben der Verklebung auch ein Formschluss in der Fügung entsteht. Die Nähte zwischen den Oberflächenteilen auf der Außenseite werden entweder in das Design der Fahrzeugkarosserie einbezogen oder durch eine Nachbearbeitung mechanisch geschlossen (gefugt) und/oder geschliffen. In einer weiteren Alternative sind die Oberflächenteile in dem Bereich, wo sie nicht mit dem Rahmen verbunden sind, als Sandwich ausgestaltet.
Nach einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Rahmen entlang der Lasteintragungspunkte und der
Massenkrafteintragungspunkte der Fahrzeugkarosserie geführt ist. Mithin sind die Profile des Rahmens vorzugsweise so geführt, dass sie direkte Verbindungen zwischen den Lasteintragungspunkten aus dem Fahrwerk und den
Massenkonzentrationen herstellen, wie beispielsweise dem Motor, dem Getriebe, den Batterien und/oder den Sitzen.
Darüber hinaus ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass der Rahmen entlang der Fenster-, Tür-, Klappen- und/oder Deckelkonturen der Fahrzeugkarosserie geführt ist. Der Rahmen bildet damit die wesentlichen Konturen der Fahrzeugkarosserie ab, wie zum Beispiel die Schweller, die Querträger im Fahrzeugboden, die Domstreben, die A-, B-, und C-Säulen, die Fensterrahmen, die Rahmen von Hauben und Deckeln, die Radausschnitte, die Stoßstangenhinterfütterungen, die Crashstrukturen, die Motorträger und die Anschlüsse der Federung, der Fahrwerkaufhängung sowie der Lenkung.
Die erzielbaren Steifigkeiten, Festigkeiten und die erreichbare Energieabsorption gegen Crashlasten ist damit in vergleichbarer Größenordnung möglich, wie bei den bekannten Metallüberrollkäfigen in Rennfahrzeugen, die im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung nicht der Oberflächenkontur folgen und damit den Innenraum der Rennfahrzeuge komplett verbrauchen und sowohl den Einstieg als auch die Rundumsicht für den Fahrer massiv beschränken.
Da sowohl die Oberfläche als auch das Volumen des Rahmens nur einen geringen Teil der Masse der Fahrzeugkarosserie ausmachen, sind einerseits die Kosten für das Fertigungswerkzeug gering (kleine Oberfläche=geringer Werkzeugdruck) und andererseits bleiben auch die Materialkosten überschaubar. Die Oberflächenteile der Fahrzeugkarosserie werden in beliebigen Materialien und Verfahren gefertigt und können weitgehend frei nach den Kriterien des Verfahrens festgelegt werden, nicht aber nach der Frage der erzielbaren Festigkeit, Steifigkeit und/oder Stabilität. Für sehr große Stückzahlen können Blechteile verwendet werden. Bei kleineren Stückzahlen sind vorzugsweise Verbundfaserteile, Tiefziehteile oder Thermoplaste vorgesehen.
Es wurde bereits angedeutet, dass die Profile des Rahmens vorzugsweise variable Querschnitte und Wandstärken aufweisen, die in bevorzugter Ausführungsform über Strecken, Stauchen und/oder Vervielfachung der Faserlagen erzielt werden. Zur lokalen Verstärkung des Rahmens werden die vorbereiteten Schläuche an
ausgewählten Stellen mehrfach übereinander gezogen. Um unterschiedliche
Querschnitte zu erzeugen, werden die Schläuche in Längsrichtung gezogen. Um demgegenüber größere Querschnitte zu erreichen, werden die Schläuche gestaucht. In einer besonderen Ausführung sind die Schläuche deswegen so lose und zumindest bereichsweise ohne Querverbinder geflochten, dass auch große
Querschnittsänderungen ohne eine Faltenbildung (Knittern oder Knicken) erzielt werden können. Ein derart ausgestalteter Rahmen nimmt somit alle im Fahrzeug anfallenden Kräfte auf und stellt aber nur einen relativ geringen Teil der Oberfläche beziehungsweise des Volumens der Fahrzeugkarosserie dar. Damit ist der
Materialeinsatz der teuren und hochfesten Carbonfasern auf einen sehr geringen Massenanteil beschränkt. Außerdem ist der anfallende Verschnitt bei der
Konfektionierung vergleichsweise gering. Auch die Herstellung des sogenannten Preforms ist ebenfalls sehr preiswert und unkritisch bei der Qualitätssicherung.
Zum Zusammensetzen des Rahmens ist nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die geschlossenen Profile des Rahmens über formschlüssige Verbindungen, Einsteckteile und/oder Knotenverbinder miteinander verbunden sind. Der Rahmen wird in diesem Fall so gestaltet, dass einzeln gefertigte Teile über Knotenverbinder gefügt und geklebt und/oder genietet werden, wobei vorzugsweise an dem Knoten gleichzeitig die sogenannten Hardpoints zum Eintrag der Lasten angeordnet sind, die zur Befestigung der Beschläge von Fahrwerksteilen, Hilfsrahmen oder Antriebskomponenten dienen.
Die Oberflächenteile der Fahrzeugkarosserie sind vorzugsweise derart mit dem Rahmen verbunden, dass die Oberflächenteile ein Verknicken und/oder Verbiegen des Rahmens und/oder der Knoten verhindern, womit die einzelnen Oberflächenteile der Fahrzeugkarosserie als Schubfeldträger ausgebildet sind. Insbesondere aufgrund der als Schubfeldträger wirkenden Oberflächenteile braucht der Rahmen keine - oder nur sehr wenige - Diagonalverbindungen, was den erforderlichen
Materialeinsatz weiter reduziert.
Nach einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Innenseite mindestens eines Oberflächenteils als Dekorationsund/oder Funktionsteil des Fahrzeuginnenraums ausgebildet ist. Im Interieur werden die Oberflächenteile vorzugsweise auch auf den Innenseiten des Fahrzeugs angebracht, die damit gleichzeitig das Innendekor und die Geräuschdämmung darstellen. Zwischen den inneren und den äußeren Oberflächenteilen kann bei dieser Ausgestaltung der Raum für die Unterbringung von Elektronikkomponenten,
Lüftungen, Schläuchen, Radiatoren und vieles mehr genutzt werden. Auch die Profile des Rahmens sind vorzugsweise als Kabelkanal ausgestaltet, was ebenfalls die Aufnahme von Kabeln, Schläuchen und/oder sonstigen Komponenten des
Fahrzeugs erlaubt.
Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass die einzelnen Profile des Rahmens und/oder einzelne Oberflächenteile auswechselbar ausgestaltet sind. Die
Fahrzeugkarosserie erlaubt daher auch einfache Reparatureingriffe zur Beseitigung von Unfallschäden, indem an vorgesehenen Stellen sowohl der Rahmen als auch die Oberflächenteile entfernt werden und passende Reparaturkits eingesetzt werden. Die Verbindung der Profile des Rahmens wird dabei über Knotenverbinder und/oder über Inserts in den Hohlquerschnitten dargestellt. Vorzugsweise weisen die Profile des Rahmens und/oder die Oberflächenteile einen Kern aus Schaum und/oder Wabenmaterial auf. Ein Schaumkern kann insbesondere derart ausgestaltet sein, dass Fahrgeräusche gedämmt werden, während das beschriebene Wabenmaterial eine zusätzliche Steifigkeit in die Profile einbringt. Eine Kombination aus Schaum und Wabenmaterial ist dabei auch vorgesehen, womit beide Vorteile miteinander verbunden werden.
Die Oberflächenteile können aus Metallblechen und/oder Metallschäumen und/oder Thermoplasten bestehen. Hierbei sind auch teilweise oder vollständig transparent ausgestaltete Oberflächenteile möglich.
Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass insbesondere für den Bau eines Transportfahrzeugs die zur Fahrtrichtung quer laufenden Bauteile, insbesondere die Profile des Rahmens und/oder die
Oberflächenteile, in unterschiedlichen Längen gefertigt werden, so dass mit weitgehender Gleichheit der übrigen Bauteile und der Werkzeugformen breite und schmale Fahrzeuge gefertigt werden können. Die breite Version des Fahrzeugs hat ein großes Ladevolumen und fährt als Transportfahrzeug von Lager zu Lager und die vergleichsweise schmalere Version des Fahrzeugs fährt die sog. Last Mile und kann am Straßenrand zur Auslieferung von Transportgütern halten, ohne die Fahrspur zu blockieren.
Schließlich ist nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Oberflächenteile mit Anbauteilen des Fahrzeugs verbunden sind, insbesondere Leuchten, Blinker, Displays, insbesondere OLED-Displays und/oder von innen oder außen zugängliche Staufächer.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabenstellung wird zudem durch das Verfahren zur Herstellung einer Fahrzeugkarosserie bestehend aus einem Rahmen aus geschlossenen Profilen und Oberflächenteilen nach Anspruch 17 gelöst.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die geschlossenen Profile aus geflochtenen und/oder gewebten Schläuchen hergestellt werden, die als vorimprägnierte Fasern (Prepreg) ausgeführt sind und verarbeitet werden. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die geflochtenen und/oder gewebten Schläuche des Rahmens mittels Resin Transfer Molding (RTM) zu einem Profil des Rahmens verarbeitet werden. Das RTM (bzw. Spritzpressen) ist ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen, wie
beispielsweise die für den Rahmen erforderlichen Profilen. Hierzu werden die Schläuche in einem geeigneten Werkzeug aufgeblasen und härten anschließend aus. Dabei sind die Schläuche mit einem Harz getränkt und sind um einen luftdichten Innenschlauch gezogen, der zum Aushärten in einer Form aufgeblassen wird. Den Formen sind dabei keine konstruktionsbedingten Grenzen gesetzt, so dass die Formen individuell an das erforderliche Profil angepasst werden können und womit der Rahmen der gewünschten Außenfläche der Fahrzeugkarosserie folgen kann. Hierdurch ergibt sich ein einfaches Verfahren, was die kostengünstige Herstellung einer Vielzahl von unterschiedlichen Profilen ermöglicht.
Konkrete Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Diese zeigen:
Fig. 1 einen Rahmen einer Fahrzeugkarosserie,
Fig. 2 eine Fahrzeugkarosserie mit Rahmen und Oberflächenteilen,
Fig. 3 eine Querschnittsdarstellung eines Profils mit hieran befestigten
Oberflächenteilen und
Fig. 4a, b Ausschnitte eines Rahmens.
Fig. 1 zeigt einen Rahmen 1 einer Fahrzeugkarosserie, der aus mehreren Profilen 2 zusammengesetzt ist. Die Profile 2 und mithin der Rahmen 1 folgen dabei den äußeren Konturen der Fahrzeugkarosserie und bilden insbesondere die äußeren Begrenzungen für die Windschutzscheibe, die Türen, die Dachabschnitte und sonstige Öffnungen der Fahrzeugkarosserie. Die dargestellten Profile 2 bestehen aus Hohlprofilen aus Faserverbundmaterial, insbesondere Carbon. Dabei sind die Profile 2 an den Knoten mit geeigneten Verbindungselementen miteinander verbunden. Um aus dem aus Fig. 1 gezeigten Rahmen 1 eine fertige Fahrzeugkarosserie zu bilden, werden Oberflächenteile 3 eingesetzt, die an den Rändern mit den Profilen 2 des Rahmens 1 verbunden sind. Fig. 2 zeigt zumindest teilweise eine fertige
Fahrzeugkarosserie 4, die sowohl einen Rahmen 1 mit Profilen 2 und
Oberflächenteilen 3 aufweist. Es ist deutlich zu erkennen, dass die Außenflächen der Profile und mithin die Außenfläche des Rahmens zumindest teilweise die
Außenfläche der Fahrzeugkarosserie 4 bilden.
Fig. 3 zeigt eine Querschnittsdarstellung eines Profils 2 mit insgesamt vier daran angeordneten Oberflächenteilen 3. Das dargestellte Profil 2 ist als Hohlprofil ausgestaltet und besitzt einen Hohlraum 5, der mit (nicht dargestelltem)
Wabenmaterial und/oder (nicht dargestellten) Schäumen gefüllt sein kann. Zu Gunsten einer stabilen Verbindung der Oberflächenteile 3 mit dem Profil 2 sind abgestufte Auflagen 6 vorgesehen, die einen stabilen Sitz der Oberflächenteile 3 an den Profilen 2 ermöglichen. Ferner ist zu erkennen, dass die Oberseite 7 des
Profils 2 die Außenfläche der Fahrzeugkarosserie 4 zumindest bereichsweise darstellt. Die übrigen Oberflächen der Fahrzeugkarosserie 4 werden von den
Oberflächenteilen 3 gebildet.
Die Fig. 4a und b zeigen schließlich beispielhaft ein Teilstück eines Rahmens 1 mit einem T-förmigen Knotenverbinder 8 und insgesamt drei Profilen 2 in einer
Explosionsdarstellung (Fig. 4a) und im zusammengesetzten Zustand (Fig. 4b). Die Knotenverbinder 8 besitzen an den Verbindungspunkten zum jeweiligen Profil abgestufte Abschnitte 9, auf die die Profile 2 derart aufgesteckt werden können, dass zwischen den Knotenverbindern 8 und den Profilen 2 jeweils ein bündiger und mithin versatzfreier Übergang entsteht. Zum Zusammensetzen der kompletten
Fahrzeugkarosserie sind unterschiedliche Knotenverbinder 8 vorgesehen, die eine beliebige Anzahl von Profilen 2 in beliebiger Winkelstellung miteinander verbinden.

Claims

Ansprüche
1 . Fahrzeugkarosserie bestehend aus einem Rahmen (1 ) aus geschlossenen Profilen (2) und Oberflächenteilen (3),
dadurch gekennzeichnet, dass
die Außenfläche der Fahrzeugkarosserie (4) bereichsweise durch die
Oberflächenteile (3) und bereichsweise durch Außenflächen der
geschlossenen Profile (2) des Rahmens (1 ) gebildet ist.
2. Fahrzeugkarosserie nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die geschlossenen Profile (2) des Rahmens (1 ) als Hohlprofile ausgestaltet sind.
3. Fahrzeugkarosserie nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass die Profile (2) des Rahmens (1 ) aus
Faserverbundmaterial, insbesondere aus geflochtenen und/oder gewebten Faserschläuchen besteht.
4. Fahrzeugkarosserie nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, dass die Oberflächenteile (3) derart mit den Profilen (2) des Rahmens (1 ) verbunden sind, dass zwischen jeweils einem Profil (2) und jeweils einem Oberflächenteil (3) ein nutenfreier oder lückenfreier Übergang entsteht.
5. Fahrzeugkarosserie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass der Rahmen (1 ) entlang der Lasteintragungspunkte und der Massen krafteintragungspunkte der Fahrzeugkarosserie (4) geführt ist.
6. Fahrzeugkarosserie nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, dass der Rahmen (1 ) entlang der Fenster-, Tür-, Klappen- und/oder Deckelkonturen der Fahrzeugkarosserie (4) geführt ist.
7. Fahrzeugkarosserie nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Profile (2) des Rahmens (1 ) variable Querschnitte und Wandstärken aufweisen, die vorzugsweise über Strecken, Stauchen und/oder Vervielfachung der Faserlagen erzielt werden.
8. Fahrzeugkarosserie nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, dass die geschlossenen Profile (2) des Rahmens (1 ) über formschlüssige Verbindungen, Einsteckteile und/oder Knotenverbinder miteinander verbunden sind.
9. Fahrzeugkarosserie nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, dass die Lasteintragungspunkte von Anbauteilen mit den Verbindungspunkten zweier Profile (2) des Rahmens (1 ) zusammenfallen.
10. Fahrzeugkarosserie nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, dass die Oberflächenteile (3) der Fahrzeugkarosserie (4) derart mit dem Rahmen (1 ) verbunden sind, dass die Oberflächenteile (3) ein Verknicken und/oder Verbiegen des Rahmens (1 ) und/oder der Knoten verhindern, womit die einzelnen Oberflächenteile (3) der
Fahrzeugkarosserie (4) als Schubfeldträger ausgestaltet sind.
1 1 . Fahrzeugkarosserie nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, dass die Innenseite mindestens eines Oberflächenteils (3) als Dekorations- und/oder Funktionsteil des Fahrzeuginnenraums ausgebildet ist.
12. Fahrzeugkarosserie nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch
gekennzeichnet, dass die Profile (2) des Rahmens (1 ) als Kabelkanal ausgestaltet sind, was die Aufnahme von Kabeln, Schläuchen und/oder sonstigen Komponenten des Fahrzeugs erlaubt.
13. Fahrzeugkarosserie nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne Profile (2) des Rahmens (1 ) und/oder einzelne Oberflächenteile (3) auswechselbar ausgestaltet sind.
14. Fahrzeugkarosserie nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, dass die Profile (2) des Rahmens (1 ) einen Kern aus Schaum und/oder Wabenmaterial aufweisen.
15. Fahrzeugkarosserie nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, dass die Oberflächenteile (3) aus Metallblechen und/oder Metallschäumen und/oder Thermoplasten bestehen, wobei vorzugsweise die Oberflächenteile teilweise oder vollständig transparent ausgestaltet sind.
16. Fahrzeugkarosserie nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, dass die Oberflächenteile (3) mit Anbauteilen des Fahrzeugs verbunden sind, insbesondere Leuchten, Blinker, Displays, insbesondere OLED-Displays und/oder Staufächern.
17. Verfahren zur Herstellung einer Fahrzeugkarosserie (4) bestehend aus einem Rahmen (1 ) aus geschlossenen Profilen (2) und Oberflächenteilen (3), dadurch gekennzeichnet, dass
die geschlossenen Profile (2) aus geflochtenen und/oder gewebten
Schläuchen hergestellt werden, die als vorimprägnierte Fasern (Prepreg) ausgeführt sind und verarbeitet werden.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die geflochtenen Schläuche des Rahmens (1 ) mittels Resin Transfer Molding (RTM) zu einem Profil (2) des Rahmens (1 ) verarbeitet werden.
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