Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen unterschiedlicher Rahmenvarianten eines Tragrahmens für ein Kraftfahrzeug. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Herstellungsanlage, die zum Ausführen des Herstellungsverfahrens, das heißt zum Herstellen der unterschiedlichen Rahmenvarianten des Tragrahmens, konfiguriert ist. Dementsprechend weist die Herstellungsanlage Mittel zum Durchführen von Schritten des Verfahrens auf. Ferner betrifft die Erfindung einen Tragrahmen, der mittels des Verfahrens bzw. mittels der Herstellungsanlage hergestellt ist. Zudem betrifft die Erfindung ein rahmenbasiertes Kraftfahrzeug, das den Tragrahmen aufweist.

Unterschiedliche Fahrzeugderivate, die auf einem Fahrzeugmodell basieren, haben heutzutage oftmals unterschiedliche Tragrahmen, zum Beispiel - je nach Fahrzeugderivat - einen Kompaktwagenrahmen, einen Limousinenrahmen, einen ein Kombirahmen, einen SUV-Rahmen, einen Cabriorahmen, einen Roadsterrahmen, ein Crossoverrahmen etc. Die unterschiedlichen Tragrahmen unterscheiden sich fahrzeugderivatspezifisch hinsichtlich ihrer Abmessungen (Länge, Breite, Höhe) und/oder hinsichtlich ihrer jeweiligen Trägerstruktur (Anzahl, Anordnung und/oder Geometrie von Streben, Trägern etc.), da zum Beispiel ein Cabriorahmen am Unterboden stabiler ausgeführt ist als ein Limousinenrahmen. Je Fahrzeugderivat ist also eine gesonderte Ausführung des Tragrahmens erforderlich. Dies ist besonders aufwändig, da zum Beispiel viele unterschiedliche Schweißvorrichtungen für die unterschiedlichen Tragrahmen bzw. Fahrzeugderivate eingesetzt werden müssen. Das Anschaffen, Vorhalten, Warten und Betreiben eines derart umfangreichen Maschinenparks ist ökonomisch und ökologisch ungünstig sowie besonders ineffizient. Ebenfalls ökonomisch und ökologisch ungünstig ist es, wenn zum Umstellen der Produktionslinie auf einen anderen Tragrahmen bzw. auf ein anderes Fahrzeugderivat ein Umrüsten der Schweißvorrichtungen vorgenommen werden muss. Denn es müssten in unerwünschter Weise besonders lange Rüstzeiten, und infolgedessen unwirtschaftlich besonders lange Stillstandzeiten, der betreffenden Schweißvorrichtung(en) in Kauf genommen werden. Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Herstellen von Kraftfahrzeugen, die insbesondere als Fahrzeugderivate, unterschiedliche Rahmenvarianten eines Tragrahmens aufweisen, zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere mögliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren offenbart. Merkmale, Vorteile und mögliche Ausgestaltungen, die im Rahmen der Beschreibung für einen der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche dargelegt sind, sind kategorie- und ausführungsformübergreifend zumindest analog als Merkmale, Vorteile und mögliche Ausgestaltungen des jeweiligen Gegenstands der anderen unabhängigen Ansprüche sowie jeder möglichen Kombination der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche, gegebenenfalls in Verbindung mit einem oder mehr der Unteransprüche, anzusehen.

Die Erfindung schlägt ein Verfahren zum Herstellen unterschiedlicher Rahmenvarianten eines Tragrahmens für ein Kraftfahrzeug vor. Gemäß der Erfindung wird zudem eine Herstellungsanlage zum Herstellen der unterschiedlichen Rahmenvarianten des Tragrahmens vorgeschlagen, wobei die Herstellungsanlage dazu konfiguriert ist, zumindest einige Schritte des Verfahrens durchzuführen. Mittels des Verfahrens sowie mittels der Herstellungsanlage ist ein Tragrahmen für ein Kraftfahrzeug herstellbar, der ebenfalls Teil der Erfindung ist. Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug weist den Tragrahmen auf, wobei es sich bei dem Kraftfahrzeug insbesondere um einen rein elektrisch antreibbaren/fortbewegbaren Personenkraftwagen in Rahmenbauweise handelt. Das Kraftfahrzeug weist einen eine Skelettkarosserie bildenden Tragrahmen (der als Spaceframe bezeichnet werden kann) auf. Tragrahmenelemente des Tragrahmens sind geschlossene, das heißt längsschweißnahtfrei erzeugte Rohre und/oder Profile. Das in Rahmenbauweise ausgeführte Kraftfahrzeug ist insbesondere frei von einer selbsttragenden Karosserie. Eine solche bildet bekanntermaßen eine Außenhaut eines entsprechend ausgebildeten Kraftfahrzeugs zumindest teilweise und ist direkttragend mit einem Fahrgestell des Kraftfahrzeugs verbunden. Dahingegen ist eine Außenhaut des in Rahmenbauweise ausgebildeten Kraftfahrzeugs durch eine Beplankung des Kraftfahrzeugtragrahmens gebildet. Die Beplankung weist im Gegensatz zum Spaceframe bzw. zum Tragrahmen keine oder nur eine weit geringere Trag- bzw. Stabilisierungsfunktion auf, keinesfalls aber eine Befestigungsfunktion für ein Fahrgestell des Kraftfahrzeugs.

Die nachfolgend beschriebenen Schritte des Verfahrens zum Herstellen der unterschiedlichen Rahmenvarianten des Tragrahmens oder die Schritte einer möglichen Ausführungsform des Verfahrens können abweichend von der Beschreibungsreihenfolge in einer anderen Reihenfolge ablaufen. Ferner können sich die Schritte einander zumindest teilweise zeitlich überschneiden bzw. zumindest teilweise gleichzeitig ablaufen. Anders ausgedrückt: Aus der vorliegenden Beschreibung ist eine zwingende Reihenfolge der Verfahrensschritte nicht ableitbar; die Beschreibungsreihenfolge dient vorrangig einer strukturierten Beschreibung der erfindungsgemäßen Gegenstände.

Die Herstellungsanlage weist zum Herstellen von Frontrahmenmodulvarianten eines Frontrahmenmoduls des Tragrahmens eine Frontrahmenmodulfertigungseinheit auf. Des Weiteren weist die Herstellungsanlage zum Herstellen von Heckrahmenmodulvarianten eines Heckrahmenmoduls des Tragrahmens eine Heckrahmenmodulfertigungseinheit auf. Zudem weist die Herstellungsanlage zum Herstellen von Mittelrahmenmodulvarianten eines Mittelrahmenmoduls des Tragrahmens eine Mittelrahmenmodulfertigungseinheit auf. Darüber hinaus weist die Herstellungsanlage zum Fügen der Rahmenmodule zu Rahmenvarianten des Tragrahmens eine Endfertigungseinheit auf. Zum Herstellen einer anderen Rahmenvariante des Tragrahmens ist eine der Modulfertigungseinheiten bzw. sind zwei oder mehr der Modulfertigungseinheiten zum Herstellen einer anderen Rahmenmodulvariante des entsprechenden Rahmenmoduls umrüstbar ausgebildet.

Bei dem Verfahren wird also in der Frontrahmenmodulfertigungseinheit eine erste Frontrahmenmodulvariante des Frontrahmenmoduls hergestellt, wobei in der Heckrahmenmodulfertigungseinheit eine erste Heckrahmenmodulvariante des Heckrahmenmoduls hergestellt wird und wobei in der Mittelrahmenmodulfertigungseinheit eine erste Mittelrahmenmodulvariante des Mittelrahmenmoduls hergestellt wird. Die einzelnen Rahmenmodule werden dabei separat voneinander hergestellt.

Unter dem Herstellen des jeweiligen Rahmenmoduls wird ein jeweiliges definiertes, rahmenmodulvariantenübergreifend gleich ausgeführtes Verbindungselement des jeweiligen Rahmenmoduls ausgebildet. Insbesondere handelt es sich bei dem jeweiligen Verbindungselement um einen jeweiligen Schweißflansch, wobei die Verbindungselemente bzw. Schweißflansche zum Herstellen einer Schweißverbindung zwischen dem Frontrahmenmodul und dem Mittelrahmenmodul sowie zwischen dem Heckrahmenmodul und dem Mittelrahmenmodul positionell und geometrisch miteinander korrespondieren. Andersartige Verbindungselemente, die beispielsweise dazu eingerichtet sind, eine Schraubverbindung, eine Klebeverbindung, eine flanschlose Schweißverbindung (zum Beispiel direkter T-Stoß der zu verschweißenden Profile) etc. zu vermitteln, sind bei dem Verfahren bzw. bei dem Tragrahmen nicht ausgeschlossen.

Bei dem Verfahren ist es weiter vorgesehen, dass die Rahmenmodule - also die Frontrahmenmodulvariante des Frontrahmenmoduls, erste Heckrahmenmodulvariante des Heckrahmenmoduls und die erste Mittelrahmenmodulvariante des Mittelrahmenmoduls - in der Endfertigungseinheit mittels der Verbindungselemente miteinander und infolgedessen zu einer ersten Rahmenvariante des Tragrahmens gefügt werden. Beispielweise ist vorgesehen, dass die Verbindungselemente, insbesondere Schweißflansche, miteinander verschweißt werden, um eine jeweilige Schweißverbindung zwischen dem Frontrahmenmodul und dem Mittelrahmenmodul sowie zwischen dem Heckrahmenmodul und dem Mittelrahmenmodul auszubilden.

Um eine andere Rahmenvariante des Tragrahmens herzustellen, ist es bei dem Verfahren weiter vorgesehen, dass eine oder mehr der Modulfertigungseinheiten zum Herstellen einer anderen Rahmenmodulvariante des entsprechenden Rahmenmoduls umgerüstet wird/werden. Die einzelnen Rahmenmodulvarianten der Rahmenmodule unterscheiden sich insbesondere durch eine modulvariantenindividuelle Trägerstruktur, durch modulvariantenindividuelle Abmessungen etc., wobei aber von Rahmenmodulvariante zu Rahmenmodulvariante das jeweilige Verbindungselement so ausgebildet und angeordnet ist, dass ein Frontrahmenmodul - gleich welcher Frontrahmenmodulvariante -, ein Mittelrahmenmodul - gleich welcher Mittelrahmenmodulvariante - sowie ein Heckrahmenmodul - gleich welcher Heckrahmenmodulvariante - zu einer jeweiligen Rahmenvariante des Tragrahmens zusammengesetzt bzw. zusammengefügt werden können.

Aufgrund des Verfahrens zum Herstellen der unterschiedlichen Rahmenvarianten des Tragrahmens sowie aufgrund der Herstellungsanlage gestaltet sich das Herstellen von unterschiedlichen Fahrzeugderivaten besonders einfach. Denn bei dem Verfahren bzw. bei der Herstellungsanlage können unterschiedliche Rahmenmodule für unterschiedliche Fahrzeugderivate besonders einfach in die Produktion des Kraftfahrzeugs integriert werden, ohne dass die gesamte Herstellungsanlage vollständig umgerüstet werden muss und ohne dass der Tragrahmen in Gänze fahrzeugderivatspezifisch hergestellt werden muss. Hierdurch ist für die Derivateherstellung in vorteilhafter Weise eine Gleichteilestrategie ermöglicht, da insbesondere vorgesehen ist, dass sich zumindest zwei Rahmenvarianten des Tragrahmens lediglich durch den Einsatz eines anderen Rahmenmoduls einer anderen Rahmenmodulvariante unterscheiden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass ein Limousinenderivat und ein Kombiderivat derselben Fahr- zeugmodells sich lediglich hinsichtlich einer anderen Heckrahmenmodulvariante unterscheiden. Das Frontrahmenmodul und das Mittelrahmenmodul der Limousine und des Kombinationskraftwagens bilden dabei derivatübergreifende Gleichteile. Im Zusammenhang mit der Derivateherstellung kann so auf lange Rüstzeiten und/oder auf einen besonders großen und vielfältigen Maschinepark verzichtet werden.

Die Herstellungsanlage weist Mittel bzw. Einrichtungen auf, um zumindest die folgenden Schritte des Verfahrens durchzuführen:

- unter dem Herstellen des Frontrahmenmoduls: Ausbilden eines frontrahmenseitigen Mittelrahmenverbindungselements des Frontrahmenmoduls,

- unter dem Herstellen des Heckrahmenmoduls: Ausbilden eines heckrahmenseitigen Mittelrahmenverbindungselements des Heckrahmenmoduls,

- unter dem Herstellen des Mittelrahmenmoduls: Ausbilden eines Frontrahmenverbindungselements des Mittelrahmenmoduls und eines Heckrahmenverbindungselements des Mittelrahmenmoduls.

Das frontrahmenseitige Mittelrahmenverbindungselement, das heckrahmenseitige Mittelrahmenverbindungselement, das Frontrahmenverbindungselement und das Heckrahmenverbindungselement sind rahmenmodulvariantenübergreifend gleich (und infolgedessen rahmenvariantenübergreifend gleich) ausgeführt. Zum Fügen bzw. Endfertigen des Tragrahmens werden bei dem Verfahren, insbesondere mittels der Herstellungsanlage, rahmenvariantenübergreifend das frontrahmenseitige Mittelrahmenverbindungselement und das Frontrahmenverbindungselement miteinander zu einer Frontrahmenverbindung verbunden, und das heckrahmenseitige Mittelrahmenverbindungselement und das Heckrahmenverbindungselement werden miteinander zu einer Heckrahmenverbindung verbunden.

Die Rahmenmodule werden in weiterer Ausgestaltung des Verfahrens zu dem Tragrahmen gefügt, indem die Rahmenmodule an den Verbindungselementen miteinander verschweißt werden. Hierdurch ergibt sich eine besonders innige und stabile Verbindung zwischen den Rahmenmodulen und infolgedessen ein besonders stabiler Tragrahmen für das Kraftfahrzeug.

Eine weitere mögliche Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass das Herstellen des Mittelrahmenmoduls und das Fügen der Rahmenmodule zu dem Tragrahmen in der Mittelrahmenmodulfertigungseinheit erfolgen, durch welche eine Endfertigungseinheit der Herstellungsanlage gebildet ist. So weist die Mittelrahmenmodulfertigungseinheit in vorteilhafter Weise eine Doppelfunktionalität auf, nämlich - erstens - wird mit der Mittelrahmenmodulfertigungseinheit das Mittelrahmenmodul hergestellt und - zweitens - werden mittels der Mittelrahmenmodulfertigungseinheit die Rahmenmodule zu dem Tragrahmen gefügt. Hierdurch ist die Herstellungsanlage besonders kompakt bzw. besonders raumeffizient ausgebildet und weist zum Herstellen des Tragrahmens bzw. einer Rahmenvariante davon lediglich drei Fertigungseinheiten auf, da die Mittelrahmenmodulfertigungseinheit und die Endfertigungseinheit identisch sind.

Einer weiteren möglichen Ausführungsform des Verfahrens zufolge werden unter dem Herstellen des Mittelrahmenmoduls in der Endfertigungseinheit bzw. in der Mittelrahmenmodulfertigungseinheit die Rahmenmodule zu dem Tragrahmen gefügt. Indem das Herstellen des Mittelrahmenmoduls und das Fügen der Rahmenmodule zu dem Tragrahmen in einem gemeinsamen Arbeitsschritt erfolgen, ergibt sich in vorteilhafter Weise eine besonders kurze Taktzeit des Verfahrens zum Herstellen des Tragrahmens, und auf ein Handhaben eines fertighergestellten Mittelrahmenmoduls, um dieses und die beiden anderen Rahmenmodule miteinander in einer Montageposition anzuordnen, kann verzichtet werden. Das Frontrahmenmodul und das Heckrahmenmodul werden also unter Ausbildung des Mittelrahmenmoduls aneinandergefügt, und zwar mittels des Mittelrahmenmoduls.

In weiterer möglicher Ausgestaltung der Herstellungsanlage weist eine der Modulfertigungseinheit bzw. weisen zwei oder mehr der Modulfertigungseinheiten einen (jeweiligen) Rüstbereich und einen (jeweiligen) Fertigungsbereich auf, wobei der Rüstbereich und der Fertigungsbereich Teil einer Bereichwechselvorrichtung der entsprechenden Modulfertigungseinheit sind. In einer entsprechenden Weiterbildung des Verfahrens wird der Rüstbereich der entsprechenden Modulfertigungseinheit gerüstet und/oder beladen, während mittels derselben Modulfertigungseinheit in deren Fertigungsbereich eines der Rahmenmodule gefertigt wird. Durch die Bereichwechselvorrichtung ist es ermöglicht, dass mittels der entsprechenden Modulfertigungseinheit das entsprechende Rahmenmodul gefertigt wird, wobei gleichzeitig dieselbe Modulfertigungseinheit zum Herstellen bzw. Fertigen eines weiteren Rahmenmoduls vorbereitet, das heißt gerüstet und/oder mit entsprechenden Halbzeugen beladen wird. Es muss also zum Rüsten der entsprechenden Modulfertigungseinheit nicht gewartet werden, bis mittels der entsprechenden Modulfertigungseinheit das Herstellen des gerade in Produktion befindlichen Rahmenmoduls abgeschlossen ist, was bedeutet, dass in vorteilhafter Weise das Rüsten/Beladen und das Herstellen eines der Rahmenmodule gleichzeitig erfolgen kann. Die Bereichwechselvorrichtung kann beispielsweise als ein Drehtisch ausgebildet sein, wobei ein erster Drehtischanteil in einen Arbeitsbereich eines Fertigungsmittels, insbesondere eines Schweißroboterarms, der entspre- chenden Modulfertigungseinheit gedreht ist, sodass der erste Drehtischanteil in dieser Position den Fertigungsbereich bildet. Ein zweiter Drehtischanteil ist dabei aus dem Arbeitsbereich des Fertigungsmittels herausgedreht, sodass in dieser Position der zweite Drehtischanteil den Rüstbereich bildet. Unter einem Drehen des Drehtisches wird der zweite Drehtischanteil in den Arbeitsbereich des Fertigungsmittels gedreht, wobei der erste Drehtischanteil aus dem Arbeitsbereich des Fertigungsmittels herausgedreht wird, sodass in dieser Position dann der erste Drehtischanteil der Rüstbereich ist und der zweite Drehtischanteil der Fertigungsbereich.

In einer weiteren möglichen Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Umrüsten der entsprechenden Modulfertigungseinheit, indem deren Rüstbereich zum Herstellen der anderen Rahmenmodulvariante des Rahmenmoduls gerüstet und/oder beladen wird, während im Fertigungsbereich derselben Modulfertigungseinheit eines der Rahmenmodule gefertigt wird. In vorteilhafter Weise muss so nicht auf den Abschluss einer aktuellen Produktion bzw. Fertigung des entsprechenden Rahmenmoduls gewartet werden, um die entsprechende Modulfertigungseinheit zum Herstellen der anderen Rahmenmodulvariante umzurüsten und/oder zu beladen. Durch die Bereichwechselvorrichtung wird hinsichtlich eines Beladens und/oder Rüstens bzw. Umrüstens der entsprechenden Modulfertigungseinheit einem Gedanken an eine besonders effiziente Produktion durch vorteilhaft besonders geringe Taktzeiten und vorteilhaft besonders geringe Stillstandzeiten der entsprechenden Modulfertigungseinheiten in besonderem Maße Rechnung getragen.

In einer weiteren möglichen Ausführungsform weist die Herstellungsanlage eine weitere Modulfertigungseinheit auf, die dazu eingerichtet ist, eine weitere Rahmenmodulvariante des Rahmenmoduls herzustellen. Das bedeutet, dass die Herstellungsanlage eine weitere Frontrahmenmodulfertigungseinheit, eine weitere Heckrahmenmodulfertigungseinheit und/oder eine weitere Mittelrahmenmodulfertigungseinheit aufweisen kann. Hierdurch ist es bei dem Verfahren zum Herstellen der unterschiedlichen Rahmenvarianten des Tragrahmens auf besonders vorteilhafte Weise ermöglicht, die unterschiedlichen Rahmenvarianten des Tragrahmens direkt hintereinander bzw. nacheinander herzustellen. Hierdurch ist die Herstellungsanlage besonders flexibel bzw. vielseitig einsetzbar.

Eine weitere mögliche Ausführungsform der Herstellungsanlage sieht vor, dass durch die Modulfertigungseinheit, die dazu eingerichtet ist, die Rahmenmodule zu dem Tragrahmen zu fügen, eine zentrale Modulfertigungseinheit der Herstellungsanlage gebildet ist. Dabei sind die anderen der Modulfertigungseinheiten um die zentrale Modulfertigungseinheit herum angeordnet und dazu eingerichtet, das entsprechende Rahmenmodul der zentralen Modulfertigungseinheit zuzustellen. Bei der zentralen Modulfertigungseinheit handelt es sich insbesondere um die Mittelrahmenmodulfertigungseinheit, insbesondere um die Endfertigungseinheit. Hierdurch ergibt sich ein besonders vorteilhaftes Layout der Herstellungsanlage, wodurch die Herstellungsanlage besonders effizient betreibbar, wartbar und umrüstbar ist. Denn bei der Herstellungsanlage ist vorgesehen, dass die Modulfertigungseinheiten modular und bedarfsgerecht miteinander koppelbar sind, sodass auf unterschiedliche infrastrukturelle und/oder produktionstechnische Rahmenbedingungen besonders effizient reagiert werden kann. Beispielsweise kann das Layout der Herstellungsanlage durch eine Umordnung bzw. eine gewünschte Anordnung der modularen Modulfertigungseinheiten hergestellt oder geändert werden. Vorteilhaft besonders kurze Taktzeiten lassen sich mittels der Herstellungsanlage insbesondere erreichen, wenn äußere der Modulfertigungseinheiten sternförmig mit der zentralen Modulfertigungseinheit der Herstellungsanlage gekoppelt sind.

Die Herstellungsanlage weist insbesondere eine Transportvorrichtung auf, die ein erstes Transportmittel und ein zweites Transportmittel aufweist. Mittels des ersten Transportmittels sind die Frontrahmenmodulfertigungseinheit und die Mittelrahmenmodulfertigungseinheit, insbesondere Endfertigungseinheit, miteinander verbunden, wobei mittels des zweiten Transportmittels die Heckrahmenmodulfertigungseinheit und die Mittelrahmenmodulfertigungseinheit, insbesondere Endfertigungseinheit, miteinander verbunden sind. Dabei ist das jeweilige Transportmittel dazu eingerichtet, das entsprechende Rahmenmodul - also das Frontrahmenmodul bzw. Heckrahmenmodul - der Mittelrahmenmodulfertigungseinheit bzw. Endfertigungseinheit zuzustellen. Bei dem jeweiligen Transportmittel kann es sich zum Beispiel um ein Förderband, um einen linearbewegbaren Handhabungsroboterarm etc. handeln.

Die Endfertigungseinheit der Herstellungsanlage ist insbesondere dazu eingerichtet, unter dem Herstellen des Mittelrahmenmoduls das von der Frontrahmenmodulfertigungseinheit zugestellte Frontrahmenmodul und das von der Heckrahmenmodulfertigungseinheit zugestellte Heckrahmenmodul mit dem Mittelrahmenmodul zu fügen.

Der Tragrahmen weist insbesondere eine am Frontrahmenmodul ausgebildete, erste Befestigungseinheit zum Befestigen eines Frontfahrwerkanteils eines Fahrwerks für das Kraftfahrzeug und eine am Heckrahmenmodul ausgebildete, zweite Befestigungseinheit zum Befestigen eines Heckfahrwerkanteils des Fahrwerks auf. Hierbei kann vorgesehen sein, dass die Befestigungseinheiten rahmenmodulvariantenübergreifend gleich ausgebildet sind, sodass es in vorteilhafter Weise ermöglicht ist, zumindest bei zwei Fahrzeugderivaten, beispielsweise Roadsterderivat und Cabrioderivat, eine gemeinsame Fahrwerkvariante des Fahrwerks für das Kraftfahrzeug einzusetzen.

Weitere Merkmale der Erfindung können sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung sowie anhand der Zeichnung ergeben. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung und/oder in den Figuren allein 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.

Die Zeichnung zeigt in:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Tragrahmens für ein Kraftfahrzeug, der ein Frontrahmenmodul, ein Heckrahmenmodul und ein Mittelrahmenmodul aufweist,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Frontrahmenmoduls,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des Heckrahmenmoduls,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des Mittelrahmenmoduls, und

Fig. 5 eine schematische Ansicht einer Herstellungsanlage zum Herstellen unterschiedlicher Rahmenvarianten des Tragrahmens.

Im Folgenden werden ein Tragrahmen 1, der ein Frontrahmenmodul 2, ein Heckrahmenmodul 3 sowie ein Mittelrahmenmodul 4 aufweist, ein den Tragrahmen 1 aufweisendes Kraftfahrzeug (nicht dargestellt), ein Verfahren zum Herstellen unterschiedlicher Rahmenvarianten des Tragrahmens 1 sowie eine Herstellungsanlage 5 in gemeinsamer Beschreibung dargelegt. Dabei sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht des Tragrahmens 1 für das Kraftfahrzeug, wobei der Tragrahmen 1 das Frontrahmenmodul 2, das Heckrahmenmodul 3 und das Mittelrahmenmodul 4 aufweist. Die Rahmenmodule 2, 3, 4 sind in Fig. 2, Fig. 3 und Fig. 4 jeweils in perspektivischer Ansicht separat dargestellt. Das Frontrahmenmodul 2 weist ein frontrahmenseitiges Mittelrahmenverbindungselement 6 auf, wobei das Heckrahmenmodul 3 ein heckrahmenseitiges Mittelrahmenverbindungselement 7 aufweist. Das Mittelrahmenmodul 4 weist einerseits ein Frontrahmenverbindungselement 8 und andererseits ein Heckrahmenverbindungselement 9 auf. Das frontrahmenseitige Mittelrahmenverbindungselement 6 des Frontrahmenmoduls 2 und das Frontrahmenverbindungselement 8 des Mittelrahmenmoduls 4 sind bei dem Tragrahmen 1 zu einer Frontrahmenverbindung 10 gefügt, vorliegend verschweißt. Das heckrahmenseitige Mittelrahmenverbindungselement 7 des Heckrahmenmoduls 3 und das Heckrahmenverbindungselement 9 des Mittelrahmenmoduls 4 sind bei dem Tragrahmen 1 zu einer Heckrahmenverbindung 11 gefügt, vorliegend verschweißt. Der T ragrahmen 1 ist somit modular, das heißt durch die Rahmenmodule 2, 3, 4 ausgebildet. Dabei sind das Frontrahmenmodul 2 und das Heckrahmenmodul 3 mittels des Mittelrahmenmoduls 4 miteinander verbunden, sodass das Frontrahmenmodul 2 und das Heckrahmenmodul 3 über das Mittelrahmenmodul 4 voneinander beabstandet sind. Das jeweilige Rahmenmodul 2, 3, 4 weist insbesondere zwei oder mehr der Verbindungselemente 6, 7, 8, 9 aufweisen, wodurch zwischen dem Frontrahmenmodul 2 und dem Mittelrahmenmodul 4 sowie zwischen dem Heckrahmenmodul 3 und dem Mittelrahmenmodul 4 zwei oder mehr Frontrahmenverbindungen 10 bzw. zwei oder mehr Heckrahmenverbindungen 11 ausgebildet sind.

Das in Rahmenbauweise ausgebildete Kraftfahrzeug weist eine Skelettkarosserie, also den Tragrahmen 1 (der auch Spaceframe genannt wird) auf, sodass der Tragrahmen 1 in bestimmungsgemäßer Einbaulage einen Bestandteil des Kraftfahrzeugs bildet.

Das Verfahren zum Herstellen von unterschiedlichen Rahmenvarianten des Tragrahmens 1 für das Kraftfahrzeug wird anhand der Herstellungsanlage 5 dargelegt, die in einer schematischen Ansicht in Fig. 5 dargestellt ist. Zum Herstellen einer ersten Rahmenvariante 1a des Tragrahmens 1 für das Kraftfahrzeug wird bei dem Verfahren in einer Frontrahmenmodulfertigungseinheit 12 der Herstellungsanlage 5 eine erste Frontrahmenmodulvariante 2a des Frontrahmenmoduls 2 hergestellt. Eine erste Heckrahmenmodulvariante 3a des Heckrahmenmoduls 3 wird in einer Heckrahmenmodulfertigungseinheit 13 der Herstellungsanlage 5 hergestellt. Des Weiteren wird eine erste Mittelrahmenmodulvariante 4a des Mittelrahmenmoduls 4 in einer Mittelrahmenmodulfertigungseinheit 14 der Herstellungsanlage 5 hergestellt. Dabei werden die entsprechenden Rahmenmodule 2, 3, 4 separat voneinander hergestellt. Die Rahmenmodule 2, 3, 4 werden einer Endfertigungseinheit 15 der Herstellungsanlage 5 zugestellt. Mittels der Endfertigungseinheit 15 werden die Frontrahmenverbindungen 10 und die Heckrahmenverbindungen 11 ausgebildet, wodurch die Rahmenmodule 2, 3, 4 zu dem Tragrahmen 1 gefügt werden. Anders ausgedrückt: zum Herstellen einer Rahmenvariante 1a von zwei oder mehr Rahmenvarianten 1a, 1b werden die entsprechenden Rahmenmodulvarianten 2a, 3a, 4a an deren Verbindungselementen 6-9 zusammengeschweißt.

In Fig. 5 ist dargestellt, dass die Endfertigungseinheit 15 und die Mittelrahmenmodulfertigungseinheit 14 separat voneinander ausgebildete bzw. separat voneinander angeordnete Einheiten der Herstellungsanlage 5 sind. In Abweichung von der Darstellung in Fig. 5 kann in weiterer bzw. alternativer Ausführungsform der Herstellungsanlage 5 vorgesehen sein, dass die Endfertigungseinheit 15 und die Mittelrahmenmodulfertigungseinheit 14 der Herstellungsanlage 5 identisch sind. Das bedeutet, dass die Mittelrahmenmodulfertigungseinheit 14 der Herstellungsanlage 5 dazu eingerichtet sein kann, sowohl das Mittelrahmenmodul 4 herzustellen als auch die Rahmenmodule 2, 3, 4 zu dem Tragrahmen 1 zu fügen. Mit anderen Worten kann durch die Mittelrahmenmodulfertigungseinheit 14 die Endfertigungseinheit 15 der Herstellungsanlage 5 gebildet sein oder umgekehrt.

Insbesondere werden unter dem Herstellen des Mittelrahmenmoduls 4 in der Endfertigungseinheit 15 bzw. in der Mittelrahmenmodulfertigungseinheit 14 die Rahmenmodule 2, 3, 4 zu dem Tragrahmen 1 gefügt. In diesem Fall werden das Frontrahmenmodul 2 und das Heckrahmenmodul 3 mittels der entsprechenden Modulfertigungseinheiten 12, 13 gefertigt und dann der Endfertigungseinheit 15 bzw. der Mittelrahmenmodulfertigungseinheit 14 zugestellt, in welcher dann das Frontrahmenmodul 2 und das Heckrahmenmodul 3 unter Ausbildung der Frontrahmenverbindungen und der Heckrahmenverbindungen 11 mittels des Mittelrahmenmoduls 4 miteinander verbunden werden.

Um hiernach eine andere Rahmenvariante 1b des Tragrahmens 1 herzustellen, ist gemäß dem Verfahren vorgesehen, dass

- die Frontrahmenmodulfertigungseinheit 12 zum Herstellen einer anderen Frontrahmenmodulvariante 2b des Frontrahmenmoduls 2 umgerüstet wird und/oder

- die Heckrahmenmodulfertigungseinheit 13 zum Herstellen einer anderen Heckrahmenmodulvariante 3b des Heckrahmenmoduls 3 umgerüstet wird und/oder

- die Mittelrahmenmodulfertigungseinheit 14 zum Herstellen einer anderen Mittelrahmenmodulvariante 4b des Mittelrahmenmoduls 4 umgerüstet wird.

Das Herstellen der anderen Rahmenvariante 1b des Tragrahmens 1 erfolgt dann analog zu dem bis hierher dargelegten Verfahren. Dabei werden - egal welche der Rahmenvarianten 1a, 1b hergestellt wird - die Verbindungselemente 6, 7, 8, 9 rahmenmodulvariantenübergreifend und rahmenvariantenübergreifend gleich ausgebildet, sodass von Rahmenvariante zu Rahmenvariante zwischen dem Frontrahmenmodul 2 und dem Mittelrahmenmodul 4 sowie zwischen dem Heckrahmenmodul 3 und dem Mittelrahmenmodul 4 jeweils die gleiche Frontrahmenverbindung 10 und die gleiche Heckrahmenverbindung 11 ausgebildet werden. Um also eine andere Rahmenvariante 1b der zwei oder mehr Rahmenvarianten 1a, 1b herzustellen, werden beispielsweise die Rahmenmodulvarianten 2b, 3b, 4b an deren Verbindungselementen 6-9 zusammengeschweißt. Die Rahmenvarianten 1a, 1b unterscheiden sich untereinander also durch wenigstens eine andere Rahmenmodulvariante.

Im vorliegenden Beispiel weist die jeweilige Modulfertigungseinheit 12, 13, 14 jeweils einen Rüstbereich 16 und einen Fertigungsbereich 17 auf, die durch entsprechende Drehtischanteile einer jeweiligen Bereichwechselvorrichtung 18 der jeweiligen Modulfertigungseinheit 12, 13, 14 gebildet sind. Während in dem jeweiligen Fertigungsbereich 17 bei dem Verfahren das entsprechende der Rahmenmodule 2, 3, 4 gefertigt wird, wird der jeweilige Rüstbereich 16 zum Herstellen eines weiteren der Rahmenmodule 2, 3, 4 gerüstet und/oder mit entsprechenden Halbzeugen (Profilelementen, Verbindungselementen etc.) beladen.

Das Umrüsten der entsprechenden Modulfertigungseinheit 12, 13, 14 erfolgt vorliegend, indem deren Rüstbereich 16 zum Herstellen der anderen Rahmenmodulvariante 2b, 3b, 4b des entsprechenden Rahmenmoduls 2, 3, 4 gerüstet und/oder beladen wird, während im zugehörigen Fertigungsbereich 17 derselben Modulfertigungseinheit 12, 13, 14 ein entsprechendes der Rahmenmodule 2, 3, 4 bzw. die entsprechend andere Rahmenmodulvariante 2a, 3a, 4a gefertigt wird.

Aus Fig. 5 ist des Weiteren zu entnehmen, dass die Herstellungsanlage 5 wenigstens eine weitere Modulfertigungseinheit aufweist. Im vorliegenden Beispiel weist die Herstellungsanlage 5 eine weitere Frontrahmenmodulfertigungseinheit 19, eine weitere Heckrahmenmodulfertigungseinheit 20 sowie eine weitere Mittelrahmenmodulfertigungseinheit 21 auf. Die jeweilige weitere Modulfertigungseinheit 19, 20, 21 und die jeweilige Modulfertigungseinheit 12, 13, 14 sind insbesondere gleich ausgebildet, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass mittels der entsprechenden Modulfertigungseinheit 12, 13, 14 die jeweilige erste Rahmenmodulvariante 2a, 3a, 4a hergestellt wird, wohingegen mittels der entsprechenden weiteren Modulfertigungseinheit 19, 20, 21 die entsprechend andere Rahmenmodulvariante 2b, 3b, 4b hergestellt wird. Durch diejenige der Modulfertigungseinheiten 12, 13, 14, die dazu eingerichtet ist, die Rahmenmodule 2, 3, 4 zu dem Tragrahmen 1 zu fügen, vorliegend also durch die Mittelrahmenmodulfertigungseinheit 14 bzw. Endfertigungseinheit 15, ist eine zentrale Modulfertigungseinheit 22 der Herstellungsanlage 5 gebildet. Die anderen der Modulfertigungseinheiten 12, 13, 19, 20, 21 sind dabei um die zentrale Modulfertigungseinheit 22 herum angeordnet und dazu eingerichtet, das entsprechende Rahmenmodul 2, 3, 4 der zentralen Modulfertigungseinheit 22 zuzustellen. Hierzu weist die Herstellungsanlage 5 im vorliegenden Beispiel eine Transportvorrichtung 23 auf, wobei mittels eines ersten Transportmittels 24 der Transportvorrichtung 23 die Frontrahmenmodulfertigungseinheiten 12, 19 und die Endfertigungseinheit 15 bzw. zentrale Modulfertigungseinheit 22 miteinander verbunden sind, derart, dass bei dem Verfahren mittels des ersten Transportmittels 24 das in der entsprechenden Frontrahmenmodulfertigungseinheit 12, 19 hergestellte Frontrahmenmodul 2 in die Endfertigungseinheit 15, das heißt in die zentrale Modulfertigungseinheit 22, transportiert wird. In analoger Weise sind mittels eines zweiten Transportmittels 25 der Transportvorrichtung 23 die Heckrahmenmodulfertigungseinheiten 13, 20 mit der Endfertigungseinheit 15 verbunden, sodass mittels des zweiten Transportmittels 25 das mittels der entsprechenden Heckrahmenmodulfertigungseinheit 13, 20 hergestellte Heckrahmenmodul 3 zur weiteren Bearbeitung der Endfertigungseinheit 15 zugestellt wird. Analog sind mittels eines dritten Transportmittels 26 die Mittelrahmenmodulfertigungseinheiten 14, 21 mit der Endfertigungseinheit 15 bzw. der zentralen Modulfertigungseinheit 22 verbunden, sofern die Endfertigungseinheit 15 und die Mittelrahmenmodulfertigungseinheiten 14, 21 auseinanderfallen. Das mittels der Mittelrahmenmodulfertigungseinheiten 14, 21 hergestellte Mittelrahmenmodul 4 wird mittels des dritten Transportmittels 26 der Endfertigungseinheit 15 bzw. zentralen Modulfertigungseinheit 22 zugestellt.

Bei dem hierin beschriebenen modularen Tragrahmen 1 ist das Herstellen von Kraftfahrzeugen, die als Fahrzeugderivate unterschiedliche Rahmenvarianten des Tragrahmens 1 aufweisen, maßgeblich vereinfacht. Fahrzeugderivatübergreifend sind die Verbindungselemente 6-9 gleich ausgebildet bzw. positionell definiert, sodass unterschiedliche Rahmenmodulvarianten 2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b unterschiedlich miteinander kombiniert werden, wodurch die unterschiedlichen Rahmenvarianten 1a, 1b (und gegebenenfalls weitere Rahmenvarianten) besonders einfach hergestellt werden können. Von dem modularen Tragrahmen 1 werden das Verfahren und die Herstellungsanlage 5 zum Herstellen der unterschiedlichen Rahmenvarianten 1a, 1b des Tragrahmens 1 abgeleitet. Die Herstellungsanlage 5 weist konzeptionell die Modulfertigungseinheiten 12, 13, 14, 15, 19, 20, 21 auf, die insbesondere als standardisierte Fertigungszellen ausgebildet sind. In diesen standardisierten Fertigungszellen werden die Rahmenmodule 2, 3, 4 bzw. deren Rahmenmodulvarianten 2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b, gefertigt, insbesondere geschweißt.

Hierzu weist die jeweilige Fertigungszelle eine Schweißvorrichtung, beispielsweise einen jeweiligen Schweißroboterarm 27, auf, die dazu eingerichtet ist, das Herstellen des entsprechenden Rahmenmoduls 2, 3, 4 und/oder das Herstellen der Frontrahmenverbindung 10 sowie der Heckrahmenverbindung 11 durchzuführen. Die standardisierten Fertigungszellen sind entsprechend der Fügefolge, das heißt entsprechend dem Ablauf des Verfahrens, miteinander verbunden, beispielsweise über die Transportvorrichtung 23. Zum Herstellen eines anderen Fahrzeugderivats kann/können eine oder mehr der Fertigungszellen gegen eine andere Fertigungszelle getauscht werden, ohne dass dazu die Herstellungsanlage 5 in Gänze umgebaut werden muss.

Als Teil der Transportvorrichtung 23 oder als Teil der zentralen Modulfertigungseinheit 22 weist die Herstellungsanlage 5 im vorliegenden Beispiel Handhabungsroboterarme 28 auf, mittels derer das entsprechende Rahmenmodul 2, 3, 4 in einen Fertigungsbereich 29 der Endfertigungseinheit 15 bzw. der zentralen Modulfertigungseinheit 22 positioniert werden und/oder um den im Fertigungsbereich 29 fertiggefügten Tragrahmen 1 aus der Endfertigungseinheit 15 bzw. aus der zentralen Modulfertigungseinheit 22 zu entladen.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Tragrahmen

1a Rahmenvariante

1b Rahmenvariante

2 Frontrahmenmodul

2a Frontrahmenmodulvariante

2b Frontrahmenmodulvariante

3 Heckrahmenmodul

3a Heckrahmenmodulvariante

3b Heckrahmenmodulvariante

4 Mittelrahmenmodul

4a Mittelrahmenmodulvariante

4b Mittelrahmenmodulvariante

5 Herstellungsanlage

6 frontrahmenseitiges Mittelrahmenverbindungselement

7 heckrahmenseitiges Mittelrahmenverbindungselement

8 Frontrahmenverbindungselement

9 Heckrahmenverbindungselement

10 Frontrahmenverbindung

11 Heckrahmenverbindung

12 Frontrahmenmodulfertigungseinheit

13 Heckrahmenmodulfertigungseinheit

14 Mittelrahmenmodulfertigungseinheit

15 Endfertigungseinheit

16 Rüstbereich

17 Fertigungsbereich

18 Bereichwechselvorrichtung

19 weitere Frontrahmenmodulfertigungseinheit

20 weitere Heckrahmenmodulfertigungseinheit

21 weitere Mittelrahmenmodulfertigungseinheit

22 zentrale Modulfertigungseinheit

23 Transportvorrichtung

24 erstes Transportmittel

25 zweites Transportmittel drittes Transportmittel

Schweißroboterarm

Handhabungsroboterarm

Fertigungsbereich