CN114514160B - 用于能电运行的机动车的底部组件 - Google Patents

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Abstract

一种用于能电运行的机动车的底部组件包括在用于驱动机动车的储能装置的上侧延伸的具有底部元件的车辆底部，相应的侧门槛在外侧连接到车辆底部上。为了确保储能装置在发生碰撞时受到保护以免过度损伤，在侧门槛的区域中形成底部组件的第一外部变形区(DI)，储能装置在形成第二内部变形区(DII)的情况下沿车辆横向方向与第一外部变形区间隔开设置，第一外部变形区能比第二内部变形区在更低载荷水平下变形，储能装置构造成没有横梁，在相应的侧门槛的门槛空腔中设置有相应的能量吸收元件，能量吸收元件仅设置在门槛空腔的上部子区域中，在车辆竖直方向上至少基本上与底部横梁重叠地设置，与包括底部元件和底部横梁的车辆底部形成上部的载荷路径。

Description

用于能电运行的机动车的底部组件
技术领域
本发明涉及用于能电运行的机动车的底部组件。
背景技术
从EP2468609A2已知这样的底部组件，其中，在用于驱动机动车的储能装置的上侧设置有车辆底部，该车辆底部包括至少一个底部元件并且在外侧通过相应的侧门槛限定。
众所周知，在具有设置在车辆底部下方的储能装置的机动车的底部组件中特别重要的是，在发生碰撞时、尤其是在侧面碰撞时，储能装置至少基本上保持完好。但如果例如储能装置的相应电池模块基于空间条件或其它要求而纵向设置并且因此在储能装置内或其存储器壳体内不能设置横梁，则这变得尤为困难。
发明内容
本发明的任务在于提供一种开头所述类型的底部组件，在该底部组件中，在发生碰撞、尤其是侧面碰撞的情况下，储能装置以特别有利的方式受到保护。
根据本发明，所述任务通过具有本发明的特征的底部组件来解决。
根据本发明的底部组件包括在储能装置上侧延伸且具有至少一个底部元件的车辆底部，相应的侧门槛在外侧连接到该车辆底部上。为了在此实现车辆底部下方的储能装置在发生碰撞、尤其是侧面碰撞的情况下特别有利地受到保护以免过度损伤，根据本发明规定，在侧门槛的区域中形成底部组件的第一变形区，储能装置在形成第二内部变形区的情况下沿车辆横向方向与该第一变形区间隔开设置，其中，第一外部变形区能够比第二内部变形区在更低的载荷水平下变形，其中，所述储能装置构造成没有横梁，在相应的侧门槛的门槛空腔中设置有相应的能量吸收元件，所述能量吸收元件仅设置在相应的侧门槛的门槛空腔的上部子区域中，所述能量吸收元件在车辆竖直方向上至少基本上与底部横梁重叠地设置，能量吸收元件与包括底部元件和底部横梁的车辆底部形成上部的载荷路径，导入的能量通过该载荷路径输入。
因此根据本发明规定，在储能装置的外侧提供底部组件的外部变形区和内部变形区，第一外部变形区能够比第二内部变形区在更低的载荷水平下变形。因此，在两个变形区中实现一种顺序，使得首先第一外部变形区在吸收碰撞能量的情况下并且在支撑在第二内部变形区上的情况下变形，在此之后第二内部变形区——该第二内部变形区与第一外部变形区相比能够在更高的载荷水平下变形并且因此首先为第一外部变形区提供支撑——在吸收碰撞能量的情况下并且在支撑在稳定的内部区上的情况下变形。
由此，在严重的事故情况下，第二内部变形区也在吸收碰撞能量的情况下发生变形，然后第二内部变形区在内侧支撑在底部组件的内部区上，该内部区设置在储能装置的区域中。由此，以最佳的方式实现相应的变形区内的载荷水平的分级，从而设置在这两个变形区内侧的储能装置即使在严重的侧面碰撞情况下也以最佳的方式得到保护并且不会过度变形。
在此情况下已表明有利的是，第二内部变形区能比底部组件的处于储能装置区域中的内部区在更低的载荷水平下变形。在储能装置区域中，底部组件优选以安全乘客舱的方式被加固，使得在该区域中不会出现明显的或例如危及储能装置密封性的变形。更确切地说，优选所有能量在两个变形区内构建或者说耗散，从而设置在底部组件的储能装置区域中的牢固的内部区保护储能装置并且保持基本上不变形。
本发明的另一种有利实施方式规定，在车辆底部的底部元件的上侧设置有至少一个底部横梁，该底部横梁在第二内部变形区的区域中能够比在储能装置上方的区域中在更低的载荷水平下变形。因此，底部组件在储能装置(其形成底部组件的内部区)的区域中的刚度可通过这种底部横梁特别有利地得到加固和提高。
按本发明，在相应的侧门槛的门槛空腔中设置有相应的能量吸收元件。因此，优选相应的侧门槛形成第一外部变形区，该第一外部变形区优选设有相应的能量吸收元件，以便能够在侧面碰撞的第一阶段中接收或吸收相应大量的碰撞能量。
按本发明，所述能量吸收元件仅设置在相应的侧门槛的门槛空腔的上部子区域中。因此，储能装置优选关于车辆竖直方向设置在这样的高度或位置中，该高度或位置大致相应于车辆底部的位置。由此，相应的能量吸收元件特别有利地支撑在设置在其内侧的车辆底部上，其中，形成上部载荷路径。如果由于在储能装置的区域中缺少横梁或由于存储器壳体与侧门槛之间的距离而无法形成第二下部载荷路径，则这一点尤其重要。由于能量吸收元件设置与车辆底部相同的高度上，因此也不会有力矩导入，基于该力矩导入，例如能量吸收元件围绕沿车辆纵向方向延伸的扭转轴线扭转到车辆底部下方并且因此不能发挥其全部的能量吸收能力。
在此情况下也表明有利的是，相应的能量吸收元件在车辆竖直方向上至少基本上与底部横梁重叠地设置，所述底部横梁位于车辆底部的相应底部元件的上侧。由此又实现能量吸收元件在车辆底部上以及在相应的底部横梁上朝向车辆中心的最佳支撑并且形成相应的载荷路径，而不会发生已经描述的相应能量吸收元件的扭转过程并因此可以避免其吸收碰撞能量能力的降低。
如上面已经描述的，本发明的底部组件特别适合用于这样的储能装置，其构造成没有横梁的——尤其是在储能装置的存储器壳体内。因此，储能装置能以特别有利的方式尤其是也可在纵向布置中被装配相应的电池模块，而没有横梁在储能装置的存储器壳体内产生不利影响。但缺少所描述的横梁如上所述不会对底部组件受到侧面碰撞情况下的安全设计产生负面影响，因为如上所述设置了两个变形区，所述变形区保护底部组件的至少基本上刚性的内部区。
最后，已表明有利的是，在车辆底部的下侧和储能装置的外侧设置有相应的纵梁，该纵梁朝向车辆中心限定第二内部变形区。通过该纵梁尤其是再次改进底部组件的处于储能装置的区域中的内部区的刚度。
本发明的其它说明和特征由附图和附图说明给出。在上面说明中提到的特征和特征组合以及在下面附图说明中提到和/或仅在附图中显示的特征和特征组合不仅可在相应给出的组合中而且也可在其它组合中或可单独使用。
附图说明
现在借助优选实施例并参考附图详细阐述本发明。附图中：
图1示出具有底部组件的能电运行的机动车的透视的且局部的侧视图和底视图，该底部组件具有设置在车辆底部下方的储能装置，其中，在左侧的两个图中示出碰撞到柱上之前的机动车，并且在右侧的两个图中示出碰撞到柱上之后的机动车；
图2示出根据图1的机动车的底部组件的斜上方的局部透视图，其中，尤其是可以看到设置在车辆底部的底部元件上方的相应横梁，所述横梁在相应的侧门槛之间延伸；
图3示出根据图1和2的机动车的底部组件沿图2中可以看到的、通过线III-III表示的在车辆竖直方向上或在车辆横向方向上延伸的剖面的局部的且放大的剖视图；
图4类似于图3示出底部组件的局部的剖视图，其中，尤其是示出在侧面碰撞的情况下底部组件在被由事故引起的力加载时的力流；
图5示出相应的底部横梁在侧向相应配设的侧门槛上的连接的局部透视图；
图6示出底部组件在底部横梁之一与侧向相对应的侧门槛的连接的区域中的局部的且剖切的透视图；
图7类似于图3和4示出底部组件的相应的剖视图，其中，可以看到底部组件的相应构件在因侧面碰撞而被由事故引起的力加载时的变形顺序。
具体实施方式
图1以相应的局部且透视的侧视图或底视图示出能电驱动的机动车。左侧的两个图分别示出与柱1发生侧面碰撞之前的机动车的相应侧视图或底视图，右侧的两个图分别示出碰撞到柱1上之后的相应视图。
尤其是从根据图1中的两个下图的两个底视图可以看出，能电运行的机动车在车辆底部2下侧具有储能装置3，为了清楚起见，储能装置在此示出为没有存储器壳体4的下壳体部件。如在当前情况下在下文还将解释的，该存储器壳体4可以局部地且当前在上侧由车辆底部2本身形成。在这种情况下，车辆底部2因此基本上形成存储器壳体4的上壳体部件，该上壳体部件在下侧通过另一壳体部件补充或气密地封闭。但作为替代方案也可想到，使用一个完全封闭的存储器壳体4，该存储器壳体本身设置或固定在车辆底部2的下侧。
从根据图1的底视图可以看出，在当前情况下，相应的电池模块5以纵向布置、即沿车辆纵向方向定向地设置。在电池模块5的这种纵向布置中，在存储器壳体4或储能装置3内不会有横梁。因此，在当前储能装置3或其存储器壳体4构造成没有这种横梁。但这也意味着必须采取相应的措施以确保在发生侧面碰撞、尤其是柱碰撞的情况下(这在图1的两个右图中以事故场景过程示出)尤其是为储能装置3提供足够的保护以防止过度损伤。
图2以机动车车身的水平剖视图中示出其底部组件，该底部组件具有设置在储能装置3上侧的车辆底部2，车辆底部在向前延伸至前端壁7并且向后延伸至脚跟板8的主底部6的区域中包括至少一个底部元件9。该底部元件9例如可制造为一体式底部金属板或由另一种材料制成。当然，底部元件9也可构造成多件式的。在脚跟板8后面，后底部元件10延伸至横梁11，车辆底部2或底部组件在该横梁处过渡到车后部12中。朝向前方，车前部13在端壁7的前侧连接到底部组件上。
从图2现在还可以看出，车辆底部2在主底部6的区域中的底部元件9上侧具有多个相应的底部横梁14、15、16、17，这些底部横梁的形状将在下面更详细地解释并且这些底部横梁在相应的侧门槛18之间延伸，所述侧门槛设置在相应的侧壁19下侧。
图3以沿通过图2中线III-III所示的、在车辆竖直方向(z方向)和车辆横向方向(y方向)上延伸的剖面的局部剖视图示出相应的侧门槛18区域中的底部组件，从图3可以看出，底部组件具有两个变形区DI和DII，这两个变形区应保护底部组件或储能装置3的内部区I在侧面碰撞到柱1上的情况下免受损伤。
在相应的侧门槛18区域中在此形成底部组件的第一外部变形区DI，该第一外部变形区在当前在侧门槛18的沿车辆横向方向(y方向)看整个宽度上延伸或者说由其形成。在图3中在此可以看到至少大致为L形的内部的门槛壳部件20，该内部的门槛壳部件从下部外凸缘21延伸到上部内凸缘22。此外，该内部的门槛壳部件20与底部元件9的凸缘23接合、尤其是焊接。
在当前情况下看不到外部的门槛壳部件，该外部的门槛壳部件通过凸缘21和22与内部的门槛壳部件20连接并且形成门槛空腔24，在该门槛空腔内在当前设置有加强部件25。加强部件25在横截面中构造成大致U形的并且因此与内部的门槛壳部件20形成另一个空腔26，在该另一个空腔内在门槛18的上部中设置有能量吸收元件27。能量吸收元件27例如由金属板元件通过相应的空腔28的滚压成型而形成。
还可以看出，能量吸收元件27在车辆竖直方向(z方向)上与相应的底部横梁14、15、16、17至少基本上重叠地设置或在相应的底部横梁的高度上设置。由此，能量吸收元件27基本无转矩地支撑在包括相应的底部横梁14、15、16、17和底部元件9的车辆底部2上并且因此最佳地传递相应的、由事故引起的力。
内部变形区DII连接到外部变形区DI上，内部变形区从内部的门槛壳部件20的内部的壁区域或从侧门槛18的内端部开始沿车辆横向方向(y方向)向车辆中心延伸。在此，在形成第二内部变形区DII的情况下，储能装置3沿车辆横向方向与第一变形区DI或者说与基本上形成第一变形区DI的侧门槛18间隔开地设置。内部第二变形区DII向内终止于储能装置的区域中，在储能装置的区域中形成底部组件的内部区I。
内部第二变形区DII在此尤其是通过以下方式形成：相应的底部横梁14、15、16、17在底部组件2的内部区I的区域中构造成壳状的且具有一个内部的子壳29和一个外部的子壳，如尤其从图3至6可以看出的，相应的底部横梁14、15、16、17的内部的下部的子壳29延伸至侧门槛18的内部的门槛壳部件20的内壁，而相应的底部横梁14、15、16、17的相应的外部的子壳30至少基本上仅延伸至内部第二变形区DII和底部组件的内部区I之间的过渡区域中。通过底部横梁14、15、16、17的这种有针对性的材料节省或材料削弱，在此实现：第二内部变形区DII能够比底部组件的设置有储能装置3的内部区I在更低的载荷水平下变形。
此外，具有加强部件25和能量吸收元件27——它们形成外部第一变形区DI——的相应的侧门槛18这样构造和协调，使得外部第一变形区能够比第二内部变形区DII并且因此也比底部组件的内部区I在更低的载荷水平下变形。由此，以希望的方式实现相应的变形区DI或DII的变形顺序以及这些变形区DI、DII在底部组件的内部区I上的稳定支撑，如下面结合图7还将更详细解释的。
图4类似于图3示出底部组件的局部剖视图，从图4也可以看出，尤其是能量吸收元件27被这样确定尺寸并且设置在车辆底部2的高度上并且与相应的底部横梁14、15、16、17重叠地设置，使得在由事故引起的力导入的情况下可实现对能量吸收元件27的最佳支撑或者说(如利用箭头31所示)向相应底部横梁14、15、16、17中的最佳的载荷输入。在此，能量吸收元件27与包括底部元件9和底部横梁14、15、16、17的车辆底部2形成根据箭头31的上部的载荷路径，导入的能量通过该载荷路径输入。这是特别重要的，因为由于在储能装置3的区域中缺少横梁或由于存储器壳体4和侧门槛18之间的距离而无法在侧门槛18的下部的子区域的高度上形成第二下部载荷路径。
图5和6分别以局部的且透视的剖视图示出相应的底部横梁14、15、16、17在车辆底部2的对应的底部元件9上侧的布置和支撑以及它们在相应侧向相配设的侧门槛18内侧的支撑。在当前情况下，相应的底部横梁14、15、16、17的内部的子壳29和外部的子壳30例如都被构造为由抗拉强度Rm>1000MPa的高强度钢制成的滚压成型型材。相应的内部的子壳29在此通过相应的凸缘连接接合在底部元件的上侧。相应的外部的子壳30接合在内部的子壳29的对应的外部凸缘上。
从图5和图6中还可以看出，外部的子壳30与侧门槛18间隔开侧向距离并且因此构造得比相应的内部的子壳29更短，内部的子壳至少基本上伸出直至相应的侧门槛18上。如已经描述的，由此尤其是实现了内部第二变形区DII的设计或第二变形区DII相对于第一变形区DI的与载荷相关的分级。
底部横梁14、15、16、17以其相应的端部接纳在底部元件9和相应相配的凸缘元件32之间，所述凸缘元件设置在相应的侧门槛18上并且支撑在相应底部横梁14、15、16、17的端部的上侧。换言之，凸缘元件32在此从上方支撑在相应底部横梁14、15、16、17的内部的子壳29上。凸缘元件32在此在内侧焊接到在对应的侧门槛18上。与相应的底部横梁14、15、16、17的连接也可通过焊接或其它接合方式或机械连接实现。
结合图4和6可以看出，在车辆底部2或底部元件9的下侧以及在储能装置3的外侧设置有相应的纵梁，该纵梁设计成至少大致U形的并从下方接合到底部元件9上。此外，该底部纵梁33以其内侧限定第二变形区DII。这意味着，在载荷输入过程中并且在第一变形区DI变形之后，第二变形区DII最大可变形直至底部纵梁33的内侧，因为储能装置3布置所在的内部区I从此开始。
从图4还可以看出，储能装置3的存储器壳体4的下壳体部件34固定在底部纵梁33的下侧。如有必要，在此可将底部元件9相对于底部纵梁33并且也相对于下壳体部件34密封，以便由此以集成到车身中的方式封装储能装置3。对此替代地，储能装置也可封装在单独的存储器壳体4内，该存储器壳体固定在车辆底部2的下侧。
最后，应借助图7说明在与柱1发生碰撞的情况下底部组件的作用方式。图7以类似于图3和4的相应剖视图示出在底部组件或机动车碰撞到柱1上时的变形顺序。
左上图在此示出处于在碰撞到柱1上之前的未变形状态下的底部组件。图7的中上图示出在柱1碰撞之后第一变形区DI或者说侧门槛18的变形，第一变形区或者说侧门槛能够比设置在其内侧的内部或者说第二变形区DII以相应更低的载荷水平变形。第二变形区承受住该载荷水平并且此外在图7的中间图所示的时刻尚未变形。此外，在图7的右上图中可以看到外部第一变形区DI或者说侧门槛18如何基本上完全耗尽并且在进一步的力加载的情况下在达到某个载荷水平或第一变形区DI被压缩成块(Block)后，第二内部变形区DII开始变形。由于第二变形区DII能够比底部组件的刚性内部区I在更低的载荷水平下变形，因此该内部区I至少基本上不变形地保持完好。根据图7中的左下图，在事故场景的进一步进程中，内部第二变形区DII的至少一部分通过吸收进一步的碰撞能量发生变形，其中，牢固的内部区I保护储能装置3和存储器壳体4免受严重损伤和泄漏，因为能量已经完全在两个变形区DI和DII中被耗散。图7的右下图示出侧面碰撞结束后的底部组件，其中，底部组件或机动车已经与柱1稍微分离。在此可以看到相应底部横梁14、15、16的内部的子壳29的最佳折叠35，以用于在相应底部横梁14、15、16、17的加强区域中最大限度地吸收能量。
附图标记列表
1 柱
2 车辆底部
3 储能装置
4 存储器壳体
5 电池模块
6 主底部
7 端壁
8 脚跟板
9 底部元件
10 底部元件
11 横梁
12 车后部
13 车前部
14 底部横梁
15 底部横梁
16 底部横梁
17 底部横梁
18 侧门槛
19 侧壁
20 内部的门槛壳部件
21 凸缘
22 凸缘
23 凸缘
24 门槛空腔
25 加强部件
26 空腔
27 能量吸收元件
28 空腔
29 子壳
30 子壳
31 箭头
32 凸缘元件
33 底部纵梁
34 壳体部件
35 折叠
DI 变形区
DII 变形区
I 内部区
Rm 抗拉强度

Claims (4)

1.用于能电运行的机动车的底部组件，所述底部组件包括在用于驱动机动车的储能装置(3)的上侧延伸的具有至少一个底部元件(9、10)的车辆底部(2)，相应的侧门槛(18)在外侧连接到该车辆底部上，其特征在于，在侧门槛(18)的区域中形成底部组件的第一外部变形区(DI)，储能装置(3)在形成第二内部变形区(DII)的情况下沿车辆横向方向与该第一外部变形区间隔开设置，并且第一外部变形区(DI)能够比第二内部变形区(DII)在更低的载荷水平下变形，其中，所述储能装置(3)构造成没有横梁，在相应的侧门槛(18)的门槛空腔(24)中设置有相应的能量吸收元件(27)，所述能量吸收元件(27)仅设置在相应的侧门槛(18)的门槛空腔(24)的上部子区域中，所述能量吸收元件(27)在车辆竖直方向上至少基本上与底部横梁(14、15、16、17)重叠地设置，所述能量吸收元件(27)与包括底部元件和底部横梁的车辆底部(2)形成上部的载荷路径，导入的能量通过该载荷路径输入。
2.根据权利要求1所述的底部组件，其特征在于，所述第二内部变形区(DII)能比底部组件的处于储能装置(3)区域中的内部区(I)在更低的载荷水平下变形。
3.根据权利要求2所述的底部组件，其特征在于，在车辆底部(2)的底部元件(9、10)的上侧设置有至少一个底部横梁(14、15、16、17)，该至少一个底部横梁在第二内部变形区(DII)的区域中能比底部组件的处于储能装置(3)区域中的内部区(I)在更低的载荷水平下变形。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的底部组件，其特征在于，在车辆底部(2)的下侧和储能装置(3)的外侧设置有相应的底部纵梁(33)，该底部纵梁朝向车辆中心限定第二内部变形区(DII)。
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