DE102010012111A1

DE102010012111A1 - Fahrzeug mit einer Energiespeichereinheit

Info

Publication number: DE102010012111A1
Application number: DE102010012111A
Authority: DE
Inventors: Steffen Dipl.-Ing. Dingfelder (FH); Michael Dipl.-Ing. Kelz (Fh)
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2010-03-19
Filing date: 2010-03-19
Publication date: 2010-10-28

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einer Energiespeichereinheit (2, 2'), welche an einer Karosseriestruktur (1, 1') des Fahrzeuges angeordnet ist, wobei die Energiespeichereinheit (2, 2') als ein zumindest im Kollisionsfall lasttragendes Bauteil der Karosseriestruktur (1, 1') ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einer Energiespeichereinheit, welche an einer Karosseriestruktur des Fahrzeuges angeordnet ist.
Bei Fahrzeugen mit alternativen Antrieben besteht eine besondere Herausforderung in einer kollisionssicheren Unterbringung einer Energiespeichereinheit im Fahrzeug. Dabei werden Kollisionslasten im Fall einer Kollision des Fahrzeuges von einer Karosseriestruktur aufgenommen. Die Anordnung der Energiespeichereinheit erfordert daher eine entsprechende Auslegung der Karosseriestruktur, welche den Einsatz kostenintensiver Werkstoffe erfordert. Somit ist ein Gewicht des Fahrzeuges erhöht. Dabei ist die Energiespeichereinheit beispielsweise mittels Querträgern an der Karosseriestruktur angeordnet. Insbesondere wird die Energiespeichereinheit in einem kollisionssicheren Bereich der Karosseriestruktur angeordnet und durch eine entsprechende Auslegung der Karosseriestruktur geschützt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug mit einer Energiespeichereinheit anzugeben, deren Anordnung im Kollisionsfall verbessert ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei einem Fahrzeug mit einer Energiespeichereinheit ist diese an einer Karosseriestruktur des Fahrzeuges angeordnet ist, wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass die Energiespeichereinheit als ein im Kollisionsfall lasttragendes Bauteil der Karosseriestruktur ausgebildet ist.
Dadurch, dass die Energiespeichereinheit lastgerecht an die Karosseriestruktur angebunden ist, sind aus dem Stand der Technik bekannte Querträger zur Anordnung der Energiespeichereinheit in Gewinn bringender Weise nicht mehr erforderlich. Somit ist ein Gewicht des Fahrzeuges verringert, wodurch ein Kraftstoffverbrauch und ein daraus resultierender CO₂-Ausstoß des Fahrzeuges verringert sind.
Darüber hinaus dient die Energiespeichereinheit durch die lastgerechte Anbindung an die Karosseriestruktur in vorteilhafter Weise zur Stabilisierung dieser.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
1 schematisch eine Karosseriestruktur eines Fahrzeuges mit einer Energiespeichereinheit, die mittels Querträgern an der Karosseriestruktur angeordnet ist nach dem Stand der Technik,
2 schematisch eine Karosseriestruktur eines Fahrzeuges mit einer als lasttragendes Bauteil ausgebildeten Energiespeichereinheit, und
3 schematisch einer Karosseriestruktur eines Fahrzeuges mit einer als lasttragendes Bauteil ausgebildeten Energiespeichereinheit nach einer Kollision, insbesondere Seitenkollision.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In 1 ist ein Ausschnitt einer Karosseriestruktur 1 in Form eines Unterbodens 1.1 eines nicht im Detail gezeigten Fahrzeuges mit einer an dieser angeordneten Energiespeichereinheit 2 nach dem Stand der Technik dargestellt.
Insbesondere sind sich in Längsausdehnung des Fahrzeuges beidseitig erstreckende Längsträger 1.1.1, 1.1.2 gezeigt, die eine Stabilität der Karosseriestruktur 1 des Fahrzeuges sicherstellen.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 1 sind zwei zwischen den Längsträgern 1.1.1, 1.1.2 angeordnete Querträger 1.1.3 insbesondere kraft-, form- und/oder stoffschlüssig an den Längsträgern 1.1.1, 1.1.2 befestigt. Die Querträger 1.1.3 dienen ebenfalls der Erhöhung der Stabilität der Karosseriestruktur 1.
Dabei sind die Querträger 1.1.3 angeordnet, um die Energiespeichereinheit 2, beispielsweise einen Gastank, kollisionsgeschützt an dem Unterboden 1.1 des Fahrzeuges anzuordnen. Hierzu ist die Energiespeichereinheit 2 an vorgebbaren Befestigungspunkten mittels Verbindungselementen 3 kraft-, form- und/oder stoffschlüssig an den Querträgern 1.1.3 befestigt. Insbesondere ist mit dem Begriff Befestigungspunkt kein Punkt im mathematischen Sinne, sondern eine Befestigungsfläche gemeint.
Die Energiespeichereinheit 2 ist so ausgebildet und an dem Unterboden 1.1 angeordnet, dass sich diese in deren Längsausdehnung nahezu über eine gesamte Breite der Karosseriestruktur 1 in Form des Unterbodens 1.1 erstreckt.
Dadurch, dass die Energiespeichereinheit 2 mittels der Querträger 1.1.3 an dem Unterboden 1.1 des Fahrzeuges befestigt ist, ist ein Gewicht des Fahrzeuges aufgrund der Querträger 1.1.3 erhöht, wodurch ebenfalls ein Kraftstoffverbrauch und ein daraus resultierender CO₂-Ausstoß des Fahrzeuges erhöht ist.
Im Kollisionsfall, insbesondere bei einer Seitenkollision, stellen u. a. die Querträger 1.1.3 Aufnahmen von Lastpfaden dar, über die eine seitlich einwirkende Kollisionskraft F_K gezielt abbaubar ist, wobei die Energiespeichereinheit 2 im Fall einer Kollision keine Lasten selbst trägt. Insbesondere sind die Querträger 1.1.3 hierzu aus einem vergleichsweise kostenintensiven Material gebildet, wobei die Karosseriestruktur 1 zur Anordnung der Energiespeichereinheit 2 entsprechend ausgelegt ist.
2 zeigt die Karosseriestruktur 1' in Form des Unterbodens 1.1', mit der an dieser angeordneten erfindungsgemäßen Energiespeichereinheit 2', die als ein zumindest im Kollisionsfall lasttragendes Bauteil der Karosseriestruktur 1, 1' ausgebildet ist.
Es ist vorgesehen, die Energiespeichereinheit 2' selbst lastgerecht an die Karosseriestruktur 1' des Fahrzeuges anzubinden. Hierzu ist zwischen einer jeweiligen dem Längsträger 1.1.1', 1.1.2' zugewandten Seite der Energiespeichereinheit 2' und dem Längsträger 1.1.1', 1.1.2' ein Verbindungsbauteil 4 angeordnet.
Das Verbindungsbauteil 4 als Formteil oder Formkörper weist eine Form auf, die besonders bevorzugt zu der Form der dem jeweiligen Längsträger 1.1.1', 1.1.2' zugewandten Seite der Energiespeichereinheit 2' korrespondiert. Dabei ist das Verbindungsbauteil 4 als ein Hohl- oder Vollkörper ausgebildet. Auch ist es möglich, dass das Verbindungsbauteil 4 bereichsweise hohl oder voll ausgebildet ist.
In besonders vorteilhafter Weise ist das Verbindungsbauteil 4 so ausgeformt, dass dieses zumindest bereichsweise im Formschluss an der Energiespeichereinheit 2' gehalten ist. Eine der dem jeweiligen Längsträger 1.1.1', 1.1.2' zugewandten Seite ist entsprechend der Kontur des Längsträger 1.1.1', 1.1.2' ausgeformt.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Verbindungsbauteil 4 um ein Formteil oder einen Formkörper, welcher beispielsweise aus Metall besteht und in einem Gießverfahren herstellbar ist. Alternativ dazu kann das Verbindungsbauteil 4 auch aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildet sein.
Zur Anordnung der Energiespeichereinheit 2' an der Karosseriestruktur 1', insbesondere an dem Unterboden 1.1', sind die Verbindungsbauteile 4 zumindest formschlüssig an der Energiespeichereinheit 2', insbesondere an der jeweiligen dem entsprechenden Längsträger 1.1.1', 1.1.2' zugewandten Seite anordbar. Zusätzlich ist es möglich, die Verbindungsbauteile 4 stoffschlüssig, beispielsweise mittels Kleben, an der Energiespeichereinheit 2' zu befestigen.
Im Anschluss daran kann die Energiespeichereinheit 2' mit den an dieser angeordneten Verbindungsbauteilen 4 kraft-, form- und/oder stoffschlüssig an den Längsträgern 1.1.1', 1.1.2' befestigt werden.
Somit ist die Energiespeichereinheit 2' in vorteilhafter Weise lastgerecht an die Karosseriestruktur 1' des Fahrzeuges angebunden.
In Abhängigkeit davon, ob die Energiespeichereinheit 2' für ein flüssiges oder ein gasförmiges Medium bestimmt ist, ist beispielsweise an einer dem Verbindungsbauteil 4 zugewandten Seite der Energiespeichereinheit 2' ein Ventil 5 in Form eines Druckausgleichsventils oder eines Ventils zur Betankung der Energiespeichereinheit 2' angeordnet. In einem solchen Fall stellt das Verbindungsbauteil 4 zusätzlich einen Schutz des Ventils 5 insbesondere im Kollisionsfall des Fahrzeuges dar. Z. B. weist das Verbindungsbauteil 4 hierzu, sofern dieses als Vollkörper ausgebildet ist, eine Ausnehmung auf, in der das Ventil 5 bei Anordnung der Energiespeichereinheit 2' an dem Verbindungsbauteil 4 hineinragt.
In einer alternativen Ausführungsform sind die Verbindungsbauteile 4 an dem jeweiligen Längsträger 1.1.1', 1.1.2' anordbar, wobei die Energiespeichereinheit 2' anschließend zumindest im Formschluss an den Verbindungsbauteilen 4 anordbar ist.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform ist die Energiespeichereinheit 2' beispielsweise in einem nicht näher dargestellten Rahmengestell angeordnet, welches kraft-, form- und/oder stoffschlüssig an den Längsträgern 1.1.1', 1.1.2' der Karosseriestruktur 1' anordbar ist. Dabei ist die Energiespeichereinheit 2' besonders bevorzugt im Formschluss in dem Rahmengestell anordbar.
In 3 ist die Karosseriestruktur 1' mit der lastgerecht angebundenen Energiespeichereinheit 2' gemäß 2 nach einer Kollision, insbesondere einer Seitenkollision dargestellt. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel nach 2 wirkt eine Kollisionskraft F_K von links auf die Karosseriestruktur 1'.
Die aus der Seitenkollision resultierende Kollisionskraft F_K wirkt auf den linken Längsträger 1.1.1', wobei die Energiespeichereinheit 2' einen Lastpfad bildet, der über die Verbindungsbauteile 4 an den Längsträgern 1.1.1', 1.1.2' befestigten Energiespeichereinheit 2' an den rechten Längsträger 1.1.2' übertragen wird. Dabei gibt die Energiespeichereinheit 2' den Lastpfad, mittels dessen die einwirkende Kollisionskraft F_K von dem linken Längsträger 1.1.1' auf den rechten Längsträger 1.1.2' eingeleitet wird, vor.
Dadurch, dass die Energiespeichereinheit 2' mittels der Verbindungsbauteile 4 lastgerecht an die Karosseriestruktur 1' angebunden ist und somit die Kollisionskraft F_K im Fall einer Seitenkollision weitergeleitet wird, bleibt die Energiespeichereinheit 2' in besonders vorteilhafter Weise unbeschädigt.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Querträger 1.1.3 zur Anordnung der Energiespeichereinheit 2 können aufgrund der Anordnung der Energiespeichereinheit 2' mittels der Verbindungsbauteile 4 an die Karosseriestruktur 1' in besonders vorteilhafter Weise entfallen. Dadurch ist ein Gewicht des Fahrzeuges verringert, wodurch ein Kraftstoffverbrauch und ein daraus resultierender CO₂-Ausstoß verringerbar sind und somit ein Beitrag zum Umweltschutz geleistet ist.
Durch den Wegfall der herkömmlichen Querträger 1.1.3 ist ein zusätzlich zur Verfügung stehender Bauraum generiert, der zur Anordnung beispielsweise weiterer Fahrzeugbauteile genutzt werden kann. Beispielsweise kann der zusätzliche Bauraum zur Anordnung einer größeren Energiespeichereinheit 2', z. B. eines Tanks, genutzt werden.
Ferner ist die Energiespeichereinheit 2' somit Bestandteil der Karosseriestruktur 1', wodurch die Stabilität der Karosseriestruktur 1' trotz Entfall der herkömmlichen Querträger 1.1.3 sichergestellt ist.

Claims

Fahrzeug mit einer Energiespeichereinheit (2, 2'), welche an einer Karosseriestruktur (1, 1') des Fahrzeuges angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiespeichereinheit (2, 2') als ein zumindest im Kollisionsfall lasttragendes Bauteil der Karosseriestruktur (1, 1') ausgebildet ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiespeichereinheit (2, 2') mittels mindestens eines Verbindungsbauteiles (4) an die Karosseriestruktur (1, 1') angebunden ist.
Fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Verbindungsbauteil (4) kraft-, stoff- und/oder formschlüssig an der Energiespeichereinheit (2, 2') befestigt ist.
Fahrzeug nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsbauteil (4) zumindest bereichsweise eine zu der Energiespeichereinheit (2, 2') korrespondierende Form aufweist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiespeichereinheit (2, 2') mit einem Ventil (5) versehen ist, das auf der von der Energiespeichereinheit (2, 2') abgewandten Seite von dem Verbindungsbauteil (4) umgeben ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug ein Hybridfahrzeug, ein mit Gas betriebenes Fahrzeug, ein mit Brennstoffzellen betriebenes Fahrzeug oder ein Elektrofahrzeug ist.