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Die Erfindung betrifft eine Bodengruppe für ein Kraftfahrzeug nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
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Bodengruppen für Kraftfahrzeuge sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt. Typischerweise besteht die Bodengruppe aus einem Bodenblech, welches den Fahrgastraum des Kraftfahrzeugs nach unten abschließt. Zwischen der Hinterachse und der Bodengruppe des Kraftfahrzeugs verbleibt häufig ein Raum, welcher sehr oft zur Aufnahme von Kraftstofftanks vorgesehen ist. Die Kraftstofftanks sind dabei typischerweise unabhängig von der Bodengruppe ausgebildet und tragen sich selbst und den darin befindlichen Kraftstoff.
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Aus dem Stand der Technik in Form der
EP 1 561 627 A2 ist es außerdem bekannt, dass ein Tank, insbesondere ein Hochdrucktank, als tragendes Bauteil zwischen den Rädern des Fahrzeugs angeordnet wird. Dieses tragende Bauteil stellt damit einen Teil der Achse beziehungsweise des Fahrzeugchassis dar und übernimmt neben der Funktionalität der Kraftstoffspeicherung außerdem die Funktionalität der Bevorratung von Kraftstoff unter entsprechend hohem Druck.
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Aus der
DE 10 2005 016 492 A1 ist außerdem eine Bodengruppe für ein Fahrzeug bekannt, welche in geeigneten Hohlräumen, welche über Bleche entsprechend verschlossen sind, den Fahrzeugtank aufweist. Hierzu werden die Hohlräume beispielsweise mit einer Kunststoffblase, welche an sich nicht selbsttragend und eigenstabil ausgeführt ist, ausgekleidet, um so den Kraftstoff in Querträger/oder zwischen den Trägern verbleibenden Bauteilen der Bodengruppe einfüllen zu können.
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Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine Bodengruppe für ein Kraftfahrzeug, welche in einem Bereich vor einer Hinterachse des Kraftfahrzeugs einen Raum zur Aufnahme eines Energiespeichers vorsieht, derart weiterzubilden, dass ein stabiler Aufbau des Fahrzeugs entsteht und eine Gewichtseinsparung gegenüber den herkömmlichen Aufbauten möglich ist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im gekennzeichneten Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst. In den hiervon abhängigen Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lösung angegeben.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Raum zur Aufnahme des Energiespeichers nach unten und in Richtung der Hinterachse durch eine wannenförmige Tragstruktur verschlossen ist. Diese wannenförmige Tragstruktur übernimmt tragende Eigenschaften in dem Chassis des Kraftfahrzeugs, indem sie das Bodenblech nach hinten, insbesondere über einen hinteren Querträger hinaus in Richtung der Hinterachse entsprechend verlängert. Sie kann beispielsweise aus Blech und/oder metallischen Waben ausgebildet sein und soll insbesondere mit der restlichen Bodengruppe des Fahrzeugs verschraubt gestaltet werden. Die wannenförmige Tragstruktur ist dabei aus wenigstens zwei winklig zueinander angeordneten flächigen Bauelementen ausgebildet und übernimmt so zusätzliche stabilisierende Eigenschaften im Bereich der Bodengruppe des Kraftfahrzeugs. Die Bodengruppe selbst und in der Bodengruppe verbaute Quer- und Längsträger können so einfacher und leichter ausgeführt werden, sodass insgesamt bei gleicher Stabilität des Kraftfahrzeugs eine Gewichtseinsparung oder bei gleichem Gewicht eine Steigerung der Stabilität möglich ist.
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Dadurch, dass der Raum zur Aufnahme des Energiespeichers durch die wannenförmige Tragstruktur gemäß der Erfindung verschlossen wird, kann der Energiespeicher selbst in diesem Raum entsprechend einfach ausgebildet sein. Dieser ist beispielsweise als Kunststofftank mit entsprechend geringer Wandstärke ausgebildet. Er kann über Schaumeinleger oder dergleichen vom Rest des Chassis schallentkoppelt eingebaut werden. Einen großen Teil der Trageigenschaften sowie die Halterung des Kraftstofftanks im Bereich des Fahrzeugunterbodens wird durch die erfindungsgemäße wannenförmige Tragstruktur realisiert, sodass Wandstärke, Befestigungsösen und dergleichen im Bereich des Kraftstofftanks bei dieser besonders günstigen Ausgestaltung der Erfindung eingespart werden können. Dies minimiert das Gewicht weiter. Insbesondere kann der Kunststofftank dabei lediglich als eigenstabiles Bauteil ausgebildet sein, also mit so geringer Wandstärke, dass dieser lediglich sich selbst trägt. Der in ihn eingefüllte Kraftstoff wird dann im Wesentlichen durch die erfindungsgemäße Tragstruktur getragen, sodass die Wandstärke außerordentlich dünn ausgebildet werden kann, da diese lediglich zum Erzeugen der Dichtheit notwendig ist. Die Eigenstabilität des Kraftstofftanks ist dabei notwendig um diesen zum Einlegen und bei der Montage entsprechend handhaben zu können. Die Wandstärke muss also so ausgelegt sein, dass der Kraftstofftank sein eigenes Leergewicht tragen kann. Er muss jedoch nicht sein Gewicht im befüllten Zustand tragen können.
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In einer weiteren günstigen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Bodengruppe kann der Energiespeicher alternativ oder auch ergänzend zu einem Kunststofftank als Batterie, insbesondere als Traktionsbatterie ausgebildet sein. Ein solcher Aufbau, wie er für Hybridfahrzeuge sinnvoll ist, kann ebenfalls bei idealer Steifigkeit des Fahrzeugunterbodens und minimalem Gewicht realisiert werden, da auch hier die Batterie durch die wannenförmige Tragstruktur entsprechend gehalten werden kann, ohne dass diese selbst so ausgebildet werden muss, dass sie sich selbst trägt. Es reicht aus, die Batterie in einem entsprechend abgedichteten eigenstabilen Gehäuse unterzubringen, welches durch die wannenförmige Tragstruktur im Bereich des Fahrzeugs befestigt wird.
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Die wannenförmige Tragstruktur kann dabei einteilig oder auch zwei- oder mehrteilig ausgebildet sein. Sie kann insbesondere an dem Fahrzeug angeschraubt und gegebenenfalls in ihren Einzelteilen untereinander verschraubt ausgebildet sein. Dies ermöglicht eine vergleichsweise einfache Demontage der erfindungsgemäßen wannenförmigen Tragstruktur oder Teilen hiervon, beispielsweise zum Austausch des Energiespeichers im Schadensfall oder zu Wartungszwecken.
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Die wannenförmige Tragstruktur kann außerdem einen nach einer Seite offenen Kanal in Längsrichtung des Fahrzeugs aufweisen. Diese besonders günstige Ausgestaltung der wannenförmigen Tragstruktur ermöglicht es durch den nach unten offenen Kanal, die Antriebswelle und/oder Abgasleitungen und dergleichen durch diesen Bereich des Fahrzeugs hindurchzuführen. Der offene Kanal kann sich insbesondere an einen im vorderen Bereich der Bodengruppe angeordneten Getriebetunnel entsprechend anschließen.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Bodengruppe kann es dabei außerdem vorgesehen sein, dass Verstärkungen in Form von über die Öffnung des Kanals verlaufenden Verstrebungen vorgesehen sind. Solche Verstrebungen können die beiden lediglich über das Material entlang des Kanals verbundenen Teilbereiche der wannenförmigen Tragstruktur zusätzlich miteinander verbinden und mechanisch verstärken. Die Verstrebungen können dabei insbesondere fachwerkartig oder zumindest durch quer zur Fahrtrichtung verlaufende Streben ausgebildet sein. Diese können insbesondere durch Anschrauben nach der Endmontage von Abgasleitungen und/oder Antriebswellen, welche durch den Kanal verlaufen, angebracht werden. Sie erhöhen bei minimalem zusätzlichem Gewicht die Stabilität der erfindungsgemäßen wannenförmigen Tragstruktur deutlich und können so weiter zur Steigerung der Stabilität des Fahrzeugs durch die erindungsgemäße wannenförmige Tragstruktur beitragen.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Bodengruppe ergeben sich aus den restlichen abhängigen Unteransprüchen und werden anhand des Ausführungsbeispiels deutlich, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben wird.
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Dabei zeigen:
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1 eine stark schematisierte Darstellung aus einem Teil einer Bodengruppe eines Fahrzeugs mit der erfindungsgemäßen Tragstruktur in einer ersten Ausführungsform;
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2 eine stark schematisierte Darstellung aus einem Teil einer Bodengruppe eines Fahrzeugs mit der erfindungsgemäßen Tragstruktur in einer zweiten Ausführungsform;
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3 eine Ansicht der wannenförmigen Tragstruktur in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs von hinten; und
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4 eine Ansicht der wannenförmigen Tragstruktur von unten.
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In der Darstellung der 1 ist sehr stark schematisiert ein Ausschnitt aus einer Bodengruppe eines in seiner Gesamtheit nicht dargestellten Kraftfahrzeugs zu erkennen. Die mit dem Bezugszeichen 1 versehene Bodengruppe beginnt in dem hier dargestellten Ausschnitt dabei in etwa auf Höhe einer B-Säule des Kraftfahrzeugs und zeigt einen Ausschnitt der Bodengruppe 1 mit einer Aufnahme für eine Hinterachse 2 des Kraftfahrzeugs bis kurz nach dieser Hinterachse 2. Die Ansicht ist dabei in einer prinzipmäßigen Schnittdarstellung längs zu der mit A bezeichneten Fahrtrichtung des Fahrzeugs dargestellt. Zwei der Querträger 3 der Bodengruppe 1 sind dabei prinzipmäßig angedeutet. Zwischen dem hinteren Querträger 3 und der Hinterachse 2 verbleibt typischerweise ein Raum 4, welcher häufig zur Montage von Kraftstofftanks und/oder Batterien als Energiespeicher für ein herkömmliches Fahrzeug oder ein Hybridfahrzeug eingesetzt wird. Dieser Raum 4 wird bei der hier beschriebenen Bodengruppe 1 nun durch eine wannenförmige Tragstruktur 5 verschlossen. Diese wannenförmige Tragstruktur 5 kann beispielsweise aus Stahlblech, Aluminiumblech, aus einem Wabenmaterial wie beispielsweise Aluminiumwaben, gegebenenfalls kombiniert mit einem Blech, oder auch aus faserverstärkten Kunststoffen oder dergleichen hergestellt sein. Die wannenförmige Tragstruktur 5 verschließt nun den Raum 4 nach unten und in Fahrtrichtung A des Fahrzeugs nach hinten. Nach unten bedeutet dabei in Richtung der im bestimmungsgemäßen Betrieb des Fahrzeugs dem Untergrund, auf welchem das Fahrzeug fährt, zugewandten Seite. Die wannenförmige Tragstruktur 5 besteht in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel der 1 aus zwei Teilelementen 5.1 und 5.2. Das mit 5.2 bezeichnete Teilelement wird nachfolgend als Stegblech bezeichnet und kann insbesondere beim Rohbau der Fahrzeugkarosserie mit eingebracht werden. Es kann insbesondere mit dem Bereich unmittelbar vor der Hinterachse 2 des Fahrzeugs verschweißt ausgebildet sein. Das andere Teilelement 5.1 der wannenförmigen Tragstruktur 5 kann, wie durch die prinzipmäßig angedeuteten Verschraubungen 6 symbolisiert, mit dem Rest der Bodengruppe 1 und dem Stegblech 5.2 verschraubt ausgebildet sein. Diese Verschraubung hat dabei insbesondere den Vorteil, dass eine feste Verbindung des Teilelements 5.1 im Betrieb gewährleistet ist, sodass das Teilelement 5.1 und das Stegblech 5.2, welche zusammen die wannenförmige Tragstruktur 5 bilden, ideal mit der Bodengruppe 1 des Fahrzeugs verbunden ist und hier tragende Aufgaben mit übernehmen kann. Dadurch lassen sich Gewichtseinsparungen in anderen Bereichen der Bodengruppe realisieren, sodass insgesamt eine leichtere Bodengruppe 1 bei gleicher Stabilität oder eine stabilere Bodengruppe 1 bei leichterem Gewicht möglicht ist. Die Verschraubungen 6 garantieren außerdem die Zugänglichkeit des Raums 4, um beispielsweise Batterien und/oder Kraftstofftanks demontieren oder warten zu können.
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Wird in dem Raum 4 beispielsweise der übliche Serientank belassen, so wird dieser durch die wannenförmige Tragstruktur 5 zusätzlich mechanisch geschützt und die Steifigkeit des Fahrzeugs wird erhöht. Wird anstelle des bisher üblichen Tanks ein Kraftstofftank eingesetzt, welcher so ausgebildet ist, dass er lediglich sich selbst trägt, dann lässt sich die Wandstärke des Kraftstofftanks entsprechend verringern, da dieser lediglich eigenstabil ausgeführt werden muss. Da der Kraftstofftank durch die wannenförmige Tragstruktur 5 gehalten und getragen wird, kann dieser dann im befüllten Zustand die notwendigen Eigenschaften hinsichtlich der Dichtheit erfüllen, während die wannenförmige Tragstruktur 5 den Tank und den darin befindlichen Kraftstoff trägt.
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In der Darstellung der 2 ist eine alternative Ausführungsform in einer Darstellung analog der in 1 zu erkennen. Die wannenförmige Tragstruktur 5 ist dabei einstückig ausgebildet und mit der Bodengruppe 1 des Fahrzeugs verschraubt. Ansonsten gilt auch hier das beim Ausführungsbeispiel gemäß 1 bereits gesagte.
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Die wannenförmige Tragstruktur 5 kann dabei insbesondere die gesamte Breite der Bodengruppe 1 des Fahrzeugs einnehmen. Da bei fast allen Fahrzeugen eine Abgasleitung durch diesen Bereich geführt wird und bei Fahrzeugen mit Heckantrieb außerdem eine Antriebswelle durch diesen Bereich ragt, kann die wannenförmige Tragstruktur 5 einen in Richtung nach oben oder unten offenen Kanal 7 aufweisen, durch welchen Abgasleitungen 9 und Antriebswellen 8 sowie weitere Leitungen und/oder mechanische Elemente verlaufen können. Dies ist in der Ansicht in Fahrtrichtung A der wannenförmigen Tragstruktur 5 von hinten, wie sie in 3 dargestellt ist, zu erkennen. Beispielhaft ist hier lediglich eine Antriebswelle 8 und ein Abgasrohr 9 im Bereich des Kanals 7 dargestellt. Der Kanal 7 ermöglicht es so, dass die Tragstruktur entsprechend früh bei der Herstellung des Fahrzeugs montiert werden kann und dennoch die Möglichkeit bietet, die entsprechenden Aufbauten in den Heckbereich des Fahrzeugs zu führen. Unweigerlich stellt ein solcher Kanal 7 jedoch eine mechanische Schwächung der wannenförmigen Tragstruktur 5 dar. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist es daher vorgesehen, Verstrebungen 10 vorzusehen, welche über die Öffnung des Kanals 7 verlaufen. Dies ist in der Darstellung der 3 und in der Draufsicht auf die wannenförmige Tragstruktur 5, wie sie in der Darstellung der 4 zu erkennen ist, angedeutet. Die Verstrebungen 10 können insbesondere als Querverstrebungen schräg oder senkrecht zur Fahrtrichtung A ausgebildet sein. Sie können insbesondere verschraubt mit der wannenförmigen Tragstruktur 5 ausgebildet werden, um so eine Demontage bei Bedarf zu erleichtern. Darüber hinaus können die flächigen Elemente der wannenförmigen Tragstruktur 5 selbstverständlich über geeignete Sicken, Prägungen und dergleichen in ihrer Stabilität erhöht werden, wie dies bei Blechteilen allgemein bekannt und üblich ist.
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Alles in allem entsteht so ein sehr stabiler Aufbau, welcher bei ausreichender Stabilität der Bodengruppe 1 des Fahrzeugs hinsichtlich des Gewichts minimiert ausgeführt werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1561627 A2 [0003]
- DE 102005016492 A1 [0004]
