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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Strukturelement für ein Fahrzeug.
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Ein Fahrzeug benötigt für dessen Betrieb Energie, welche mittels eines Energiespeichers, beispielsweise eines Kraftstofftanks, des Fahrzeugs bereitgestellt werden kann. Ferner benötigt ein Fahrzeug Strukturelemente, aus welchen eine tragende Struktur des Fahrzeugs gebildet wird. Erst durch die tragende Struktur erhält ein Fahrzeug die für den regulären Betrieb und für den Fall eines Aufpralls auf ein Hindernis nötige Stabilität.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Strukturelement für ein Fahrzeug bereitzustellen, mittels welchem eine leichte und stabile tragende Struktur eines Fahrzeugs herstellbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Strukturelement für ein Fahrzeug mindestens einen Energiespeicher und mindestens ein Aufnahmeelement zur Aufnahme mindestens eines Energiespeichers umfasst, wobei mindestens ein Aufnahmeelement mindestens zwei Energieabsorptionsabschnitte und mindestens einen zwischen den mindestens zwei Energieabsorptionsabschnitten angeordneten Aufnahmeabschnitt umfasst, wobei in den mindestens zwei Energieabsorptionsabschnitten im Falle eines Aufpralls des Fahrzeugs auf ein Hindernis Aufprallenergie absorbierbar ist und wobei in dem mindestens einen Aufnahmeabschnitt mindestens ein Energiespeicher schwimmend aufgenommen oder aufnehmbar ist.
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Dadurch, dass bei dem erfindungsgemäßen Strukturelement mindestens ein Aufnahmeabschnitt zwischen mindestens zwei Energieabsorptionsabschnitten angeordnet ist, kann mindestens ein Energiespeicher besonders sicher mittels des mindestens einen Aufnahmeelements aufgenommen werden.
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Dadurch, dass bei dem erfindungsgemäßen Strukturelement mindestens ein Energiespeicher schwimmend in dem mindestens einen Aufnahmeabschnitt aufgenommen oder aufnehmbar ist, kann ein besonders großer Anteil des mindestens einen Aufnahmeelements im Falle eines Aufpralls des Fahrzeugs zur Absorption von Aufprallenergie durch Deformierung genutzt werden, ohne dass hierbei eine Beschädigung des mindestens einen Energiespeichers zu befürchten ist.
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Unter einer schwimmenden Aufnahme ist in dieser Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen vorzugsweise eine Aufnahme mindestens eines Energiespeichers in dem mindestens einen Aufnahmeabschnitt mindestens eines Aufnahmeelements derart zu verstehen, dass der mindestens eine Energiespeicher zumindest im Falle eines Aufpralls des Fahrzeugs auf ein Hindernis bei Überschreiten einer Kraftschwelle, insbesondere unbeschädigt, innerhalb des mindestens einen Aufnahmeelements, insbesondere innerhalb des mindestens einen Aufnahmeabschnitts des mindestens einen Aufnahmeelements, bewegbar ist.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass im montierten Zustand des Strukturelements mindestens ein Energiespeicher in mindestens einem Aufnahmeabschnitt mindestens eines Aufnahmeelements formschlüssig und/oder kraftschlüssig angeordnet ist.
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Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Energiespeicher aufgrund von sich zu den Enden des mindestens einen Energiespeichers hin verjüngenden Teilabschnitten des mindestens einen Aufnahmeelements, insbesondere des Aufnahmeabschnitts mindestens eines Aufnahmeelements, im Wesentlichen formschlüssig an dem mindestens einen Aufnahmeelement festgelegt ist. Durch eine erzwungene Bewegung des mindestens einen Energiespeichers relativ zu dem mindestens einen Aufnahmeelement (beispielsweise im Falle des Aufpralls des Fahrzeugs auf ein Hindernis) erfolgt vorzugsweise ein zumindest einseitiges Aufweiten eines sich verjüngenden Teilabschnitts des mindestens einen Aufnahmeelements, insbesondere eines Aufnahmeabschnitts mindestens eines Aufnahmeelements, so dass der mindestens eine Energiespeicher ohne eine Deformation desselben innerhalb des mindestens einen Aufnahmeelements, insbesondere innerhalb des mindestens einen Aufnahmeabschnitts des mindestens einen Aufnahmeelements, verschoben werden kann.
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Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Energiespeicher, vorzugsweise ausschließlich, aufgrund einer Haftreibung zwischen dem mindestens einen Energiespeicher und mindestens einem Aufnahmeelement, insbesondere mindestens einem Aufnahmeabschnitt mindestens eines Aufnahmeelements, an mindestens einem Aufnahmeelement festgelegt ist.
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Vorteilhaft kann es sein, wenn mindestens ein Aufnahmeelement als eine Hülle für mindestens einen Energiespeicher ausgebildet ist.
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Unter einer Hülle ist in dieser Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen insbesondere eine mindestens einen Energiespeicher im Wesentlichen vollständig umgebende Ummantelung zu verstehen.
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Die Hülle ist vorzugsweise zumindest abschnittsweise im Wesentlichen hohlzylinderförmig ausgebildet.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass zumindest ein Aufnahmeabschnitt der Hülle im Wesentlichen hohlzylinderförmig ausgebildet ist. Auf diese Weise kann ein zylindrischer Abschnitt mindestens eines Energiespeichers besonders einfach in der Hülle aufgenommen werden.
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Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass die Hülle zumindest abschnittsweise im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Aufnahmeabschnitt mindestens einer Hülle im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet ist. Auf diese Weise kann ein insbesondere im Wesentlichen quaderförmig ausgebildeter Energiespeicher besonders einfach in der Hülle aufgenommen werden.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens ein Energiespeicher als ein Betriebsstoffbehälter zur Speicherung eines Betriebsstoffes, das heißt eines zum Betrieb des Fahrzeugs benötigten Stoffes, beispielsweise eines Kraftstoffes, ausgebildet ist.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Betriebsstoffbehälter als ein Druckbehälter zur Speicherung eines unter Druck stehenden Gases oder einer unter Druck stehenden Flüssigkeit, beispielsweise Sauerstoff, Wasserstoff, Methan oder eines anderen Gases oder Gasgemisches, ausgebildet ist. Ein Druckbehälter ist beispielsweise eine Gasflasche.
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Günstig kann es sein, wenn mindestens ein als Hülle ausgebildetes Aufnahmeelement für mindestens einen als Druckbehälter ausgebildeten Energiespeicher einen Bestandteil des mindestens einen Druckbehälters bildet und in einem beladenen Zustand des mindestens einen Druckbehälters zumindest einen Teil der aus dem Druck im Innern des mindestens einen Druckbehälters resultierenden Kräfte aufnimmt.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Druckbehälter einen zylindrischen Abschnitt umfasst, welcher im montierten Zustand des Strukturelements von der Hülle umgeben ist und von derselben gestützt wird.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Druckbehälter zwei, beispielsweise halbkugelförmige (hohle), Endabschnitte umfasst, welche den zylindrischen Abschnitt in axialer Richtung begrenzen und welche nicht von der Hülle gestützt werden. Der zylindrische Abschnitt des mindestens einen Druckbehälters kann dann so ausgelegt werden, dass die für den Druckbehälter einzuhaltenden Sicherheitskriterien erst zusammen mit der Hülle eingehalten werden, während vorzugsweise die Endabschnitte des mindestens einen Druckbehälters für sich genommen bereits die notwendigen Sicherheitsbestimmungen erfüllen.
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Vorteilhaft kann es sein, wenn ein zylindrischer Abschnitt des mindestens einen Druckbehälters so ausgelegt ist, dass er einem statischen Druck im Innern des mindestens einen Druckbehälters im beladenen Zustand des Druckbehälters standhält. Ein Sicherheitsfaktor, welcher bei Belastungen des Druckbehälters im Betrieb des Fahrzeugs oder im Falle eines Aufpralls auf ein Hindernis die Unversehrtheit des Energiespeichers gewährleisten soll, wird vorzugsweise durch die Hülle erfüllt.
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Günstig kann es sein, wenn mindestens ein Energiespeicher ein elektrischer oder elektrochemischer Energiespeicher ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Energiespeicher ein Akkumulator ist.
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Vorteilhaft kann es sein, wenn mindestens ein Aufnahmeelement einstückig ausgebildet ist. Auf diese Weise kann das mindestens eine Aufnahmeelement mit einem geringen Materialaufwand hergestellt und stabil ausgebildet werden.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens ein Energieabsorptionsabschnitt mindestens eines Aufnahmeelements eine geringere Festigkeit und/oder Steifigkeit aufweist als der mindestens eine Aufnahmeabschnitt desselben Aufnahmeelements, so dass im Falle einer Krafteinleitung in das mindestens eine Aufnahmeelement bei einem Aufprall des Fahrzeugs auf ein Hindernis zunächst der mindestens eine Energieabsorptionsabschnitt deformiert wird, bevor eine Deformation des mindestens einen Aufnahmeabschnitts erfolgt. Auf diese Weise kann ein in dem mindestens einen Aufnahmeelement angeordneter Energiespeicher vor einer unerwünschten Beschädigung geschützt werden.
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Mindestens ein Energieabsorptionsabschnitt mindestens eines Aufnahmeelements ist vorzugsweise im Wesentlichen konisch oder als ein Abschnitt eines Rotationsellipsoids ausgebildet. Insbesondere kann hierbei vorgesehen sein, dass mindestens ein Energieabsorptionsabschnitt ausgehend von einem im Wesentlichen hohlzylinderförmigen Aufnahmeabschnitt oder zu einem im Wesentlichen hohlzylinderförmigen Aufnahmeabschnitt hin verjüngend ausgebildet ist.
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Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Energieabsorptionsabschnitt mindestens eines Aufnahmeelements mit mindestens einem (zusätzlichen) Energieabsorptionselement versehen ist. Als Energieabsorptionselement kann insbesondere ein Energie absorbierendes Material vorgesehen sein, mittels welchem ein Innenraum mindestens eines Energieabsorptionsabschnitts mindestens eines Aufnahmeelements zumindest teilweise gefüllt ist.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Energieabsorptionselement ein geschäumtes Material und/oder ein wabenförmiges Material umfasst oder aus einem geschäumten Material und/oder einem wabenförmigen Material gebildet ist. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Energieabsorptionselement ein wabenförmiges Material umfasst, welches zumindest teilweise mit einem geschäumten Material gefüllt ist.
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Das erfindungsgemäße Strukturelement eignet sich insbesondere zur Verwendung in einem Fahrzeug, welches eine tragende Struktur und mindestens ein erfindungsgemäßes Strukturelement umfasst. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass mindestens ein erfindungsgemäßes Strukturelement einen Bestandteil der tragenden Struktur des Fahrzeugs bildet.
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Die vorliegende Erfindung betrifft somit auch ein Fahrzeug, welches eine tragende Struktur und mindestens ein erfindungsgemäßes Strukturelement umfasst.
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Das erfindungsgemäße Fahrzeug weist vorzugsweise die vorstehend im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Strukturelement beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens ein Strukturelement als eine Querstrebe, insbesondere als ein Querträger, oder als eine Längsstrebe, insbesondere als ein Längsträger, der tragenden Struktur des Fahrzeugs ausgebildet ist.
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Mindestens ein Strukturelement ist vorzugsweise einerseits (direkt) an einem ersten Seitenschweller des Fahrzeugs und andererseits (direkt) an einem zweiten Seitenschweller des Fahrzeugs angeordnet. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Strukturelement formschlüssig und/oder stoffschlüssig an weiteren Bestandteilen der tragenden Struktur des Fahrzeugs festgelegt ist. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass mindestens ein erfindungsgemäßes Strukturelement mit weiteren Strukturelementen zu einer tragenden Struktur des Fahrzeugs verschweißt ist.
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Ferner können das erfindungsgemäße Strukturelement und/oder das erfindungsgemäße Fahrzeug die nachfolgend beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile aufweisen:
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Mittels des erfindungsgemäßen Strukturelements kann eine unerwünschte, aus der Anordnung zusätzlicher Energiespeicher folgende Massenzunahme eines Fahrzeugs reduziert werden, indem mindestens ein Energiespeicher in die tragende Struktur des Fahrzeugs integriert wird und so zur statischen Fahrzeugfestigkeit und Fahrzeugsteifigkeit, insbesondere in einer Richtung quer zur Fahrtrichtung, beiträgt.
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Vorzugsweise nimmt mindestens ein Energiespeicher statische Torsionslasten und/oder Biegelasten auf und trägt so zur Fahrzeugtorsionssteifigkeit und/oder Fahrzeugbiegesteifigkeit bei.
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Vorteilhaft kann es sein, wenn mindestens ein erfindungsgemäßes Strukturelement in eine Fahrzeugbodenstruktur integriert ist.
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Durch die schwimmende Aufnahme mindestens eines Energiespeichers in mindestens einem Aufnahmeabschnitt wird eine Ausweichmöglichkeit des mindestens einen Energiespeichers im Crashfall (im Falle eines Aufpralls des Fahrzeugs auf ein Hindernis) gegeben.
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Grundsätzlich kann vorgesehen sein, dass zusätzlich zu mindestens einem Energiespeicher weitere Elemente eines Fahrzeugs schwimmend aufgenommen, insbesondere schwimmend gelagert, werden. Auf diese Weise ist das Prinzip der schwimmenden Aufnahme (schwimmenden Lagerung) vorzugsweise übertragbar.
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Vorzugsweise ist mindestens ein Energiespeicher und/oder mindestens ein Aufnahmeelement zumindest abschnittsweise rohrförmig ausgebildet.
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Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug kann beispielsweise ein 2-, 3-, 4- oder mehrrädriges bodengebundenes Kraftfahrzeug sein, insbesondere als ein Personenkraftwagen, als ein Kraftrad und/oder als ein Kleintransportfahrzeug ausgebildet sein.
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Weitere Merkmale oder Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.
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In den Figuren zeigen:
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1 einen schematischen horizontalen Schnitt durch eine tragende Struktur eines Fahrzeugs, bei welchem vier mit Energiespeichern versehene Strukturelemente gemäß einer ersten Ausführungsform vorgesehen sind;
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2 eine schematische vertikale Schnittdarstellung durch die tragende Struktur des Fahrzeugs aus 1;
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3 eine vergrößerte Darstellung eines Strukturelements mit einem Energiespeicher des Fahrzeugs aus 1, in einem unversehrten Zustand;
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4 eine der 3 entsprechende schematische Darstellung des Strukturelements mit Energiespeicher aus 3 in einem deformierten Zustand;
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5 eine der 3 entsprechende schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines Strukturelements, bei welchem ein zusätzliches Energieabsorptionselement vorgesehen ist, in einem unversehrten Zustand;
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6 eine der 4 entsprechende schematische Darstellung des Strukturelements aus 5, in einem deformierten Zustand; und
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7 eine der 3 entsprechende schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform eines Strukturelements, welches einen als elektrischen Energiespeicher ausgebildeten Energiespeicher umfasst.
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Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in sämtlichen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Ein in den 1 bis 4 dargestelltes, als Ganzes mit 100 bezeichnetes Fahrzeug umfasst eine tragende Struktur 102, welche aus zwei Längsstreben 104, zwei Querstreben 106 und mehreren, beispielsweise vier, Strukturelementen 108 gebildet ist.
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Die Längsstreben 104 bilden Längsträger 110, welche im Wesentlichen parallel zu einer Fahrzeuglängsrichtung 111 des Fahrzeugs 100 ausgerichtet sind.
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Die Querstreben 106 bilden Querträger 112, welche im Wesentlichen senkrecht zu der Fahrzeuglängsrichtung 111 des Fahrzeugs 100 ausgerichtet sind.
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Die Strukturelemente 108 sind länglich ausgebildet und parallel zu den Querstreben 106 bezüglich der Fahrzeuglängsrichtung 111 in einer Reihe nebeneinander angeordnet (siehe insbesondere 2).
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Die Strukturelemente 108 erstrecken sich dabei von dem einen Längsträger 110 bis zu dem anderen Längsträger 110 und sind jeweils fest mit den beiden Längsträgern 110 verbunden.
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Die Längsträger 110 können bei einer Ausführungsform des Fahrzeugs 100 zugleich Seitenschweller 114 des Fahrzeugs 100 bilden, so dass sich die Strukturelemente 108 zwischen den beiden Seitenschwellern 114 des Fahrzeugs 100 erstrecken und an den Seitenschwellern 114 festgelegt sind.
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Die in 1 dargestellte Ausführungsform der tragenden Struktur 102 des Fahrzeugs 100 kann beispielsweise einen Fahrzeugboden 116 des Fahrzeugs 100 bilden.
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Wie insbesondere der für sämtliche Strukturelemente 108 dieser ersten Ausführungsform repräsentativen Darstellung eines einzelnen Strukturelements 108 in 3 zu entnehmen ist, umfasst jedes Strukturelement 108 einen Energiespeicher 118, welcher in einem Aufnahmeelement 120 aufgenommen ist.
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Jedes Aufnahmeelement 120 ist im Wesentlichen rohrförmig ausgebildet und umfasst einen hohlzylindrischen Aufnahmeabschnitt 122 und zwei Energieabsorptionsabschnitte 124.
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Die Energieabsorptionsabschnitte 124 begrenzen den Aufnahmeabschnitt 122 des Aufnahmeelements 122 in bezüglich einer Rotationsachse 126 des Aufnahmeelements 120 axialer Richtung.
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Die Energieabsorptionsabschnitte 124 sind hohl ausgebildete Kegelstümpfe, das heißt konisch ausgebildet, wobei die Energieabsorptionsabschnitte 124 so angeordnet sind, dass sie sich ausgehend von dem Aufnahmeabschnitt 122 hin zu den Enden 128 des Aufnahmeelements 120 verjüngen.
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Mit den Enden 128 des Aufnahmeelements 120 ist das Strukturelement 108 an den Längsstreben 104 festgelegt, beispielsweise mit den Längsstreben 104 verschweißt.
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Der Energiespeicher 118 des Strukturelements 108 ist in einem Innenraum 130 des Aufnahmeelements 120 angeordnet und zumindest abschnittsweise im Wesentlichen komplementär zu dem Innenraum 130 ausgebildet, so dass der Energiespeicher 118 besonders einfach und stabil in dem Aufnahmeelement 120 angeordnet werden kann.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass der Energiespeicher 118 einen im Wesentlichen zylindrischen Abschnitt 132 umfasst, welcher durch zwei bezüglich der Rotationsachse 126 des Strukturelements 108 in axialer Richtung zu beiden Seiten des zylindrischen Abschnitts 132 angeordnete halbkugelförmige Endabschnitte 134 beschränkt ist.
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Wie 3 zu entnehmen ist, ist der Energiespeicher 118 vorzugsweise so in dem Aufnahmeelement 120 aufgenommen, dass der zylindrische Abschnitt 132 des Energiespeichers 118 im Bereich des Aufnahmeabschnitts 122 des Aufnahmeelements 120 aufgenommen ist.
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Die halbkugelförmigen Endabschnitte 134 des Energiespeichers 118 erstrecken sich dann vorzugsweise in die konusförmigen Energieabsorptionsabschnitte 124 des Aufnahmeelements 120 hinein.
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Bei der in den 1 bis 4 dargestellten ersten Ausführungsform des Strukturelements 108 ist der Energiespeicher 118 ein Kraftstoffbehälter 136, insbesondere ein Druckbehälter 138 (Gasflasche) zur Aufnahme von unter Druck stehendem Gas, beispielsweise von Wasserstoff mit einem Druck von ungefähr 700 bar.
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Der Energiespeicher 118 muss somit im beladenen Zustand des Energiespeichers 118 einem hohen Innendruck standhalten.
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Die Endabschnitte 134 des Energiespeichers 118 sind vorzugsweise so ausgebildet, dass sie diesem Druck und zusätzlich einem Sicherheitsfaktor, welcher die Sicherheit des Energiespeichers 118 beispielsweise bei einem Unfall des Fahrzeugs 100 gewährleisten soll, standhalten.
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Der zylindrische Abschnitt 132 des Energiespeichers 118 ist hingegen vorzugsweise so ausgebildet, dass er lediglich dem Innendruck im beladenen Zustand des Energiespeichers 118 standhält. Erst in Verbindung mit dem Aufnahmeabschnitt 122 des Aufnahmeelements 120 erfüllt der Energiespeicher 118 den Sicherheitsfaktor zur Gewährleistung der Sicherheit des Energiespeichers 118 beispielsweise bei einem Unfall des Fahrzeugs 100.
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Der im Normalbetrieb des Energiespeichers 118 im Innern herrschende Druck beträgt beispielsweise ungefähr 700 bar im vollständig beladenen Zustand. Zur Erfüllung des Sicherheitsfaktors muss hingegen ein Druck von beispielsweise ungefähr 2.000 bar zumindest für eine kurze Zeit ohne eine Beschädigung des Energiespeichers 118 aufgenommen werden können. Bei der Verwendung von Erdgas als Kraftstoff für das Fahrzeug 100 und somit in dem Energiespeicher 118 beträgt der normale Betriebsdruck beispielsweise ungefähr 200 bar. Ein aufgrund des Sicherheitsfaktors zu erzielender minimaler Druck, welchem der Energiespeicher 118 zumindest in Verbindung mit dem Aufnahmeelement 120 standhalten muss, beträgt beispielsweise ungefähr 450 bar.
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Das Aufnahmeelement 120 bildet somit eine stützende Hülle 140 für den Energiespeicher 118.
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Wie insbesondere 3 zu entnehmen ist, ist der Energiespeicher 118 in der Hülle 140 lediglich dadurch gehalten, dass die sich nach außen hin verjüngenden Energieabsorptionsabschnitte 124 des Aufnahmeelements 120 ein Verrutschen des Energiespeichers 118 längs der Rotationsachse 126 verhindern.
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Der Energiespeicher 118 ist somit im Wesentlichen formschlüssig in dem Aufnahmeelement 120 aufgenommen (der eingezeichnete Abstand zwischen dem Energiespeicher 118 und der Hülle 140 dient der einfacheren Darstellung; tatsächlich liegt die Hülle 140 an dem Energiespeicher 118 an).
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In dem in 3 dargestellten unversehrten Zustand des Strukturelements 108 ergibt sich hierdurch ein Abstand d zwischen den Endabschnitten 134 und den Längsstreben 104, welcher der Hälfte der Differenz zwischen dem Abstand D zwischen den Längsstreben 104 und der Länge L des Energiespeichers 118 entspricht.
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Beispielsweise bei einem Pfahlcrash des Fahrzeugs 100, bei welchem das Fahrzeug 100 seitlich, das heißt mit einer Längsstrebe 104, auf ein Hindernis prallt, wird der Abstand D zwischen den Längsstreben 104 verringert. Die Länge L des Energiespeichers 118 muss hingegen gewährleistet bleiben, um garantieren zu können, dass der Energiespeicher 118 nicht beschädigt wird.
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Durch die Ausgestaltung des Aufnahmeelements 120 wird die Verringerung des Abstands D mittels der Energieabsorptionsabschnitte 124 des Aufnahmeelements 120 aufgefangen, so dass sich lediglich die Abstände d zwischen den Endabschnitten 134 und den Längsstreben 104 verringern.
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Aufgrund der schwimmenden Lagerung des Energiespeichers 118 in dem Aufnahmeelement 120 wird der Energiespeicher 118 längs der Rotationsachse 126 des Strukturelements 108 bei der in 4 dargestellten Deformation des Strukturelements 108 verschoben und dringt somit in einen Energieabsorptionsabschnitt 124 des Aufnahmeelements 120 ein.
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Wie 4 zu entnehmen ist, wird der sich verjüngende Energieabsorptionsabschnitt 124 hierdurch mittels des halbkugelförmigen Endabschnitts 134 des Energiespeichers 118 aufgeweitet, so dass bei der Verschiebung des Energiespeichers 118 durch die Deformation des Energieabsorptionsabschnitts 124 Energie absorbiert und zugleich die Unversehrtheit des Energiespeichers 118 gewährleistet werden kann.
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Ferner wird im Crashfall mittels des Aufnahmeabschnitts 122 Energie von der Aufprallseite des Strukturelements 108 auf die gegenüberliegende Seite übertragen, so dass auch an dieser gegenüberliegenden Seite Energie mittels des Energieabsorptionsabschnitts 124 absorbiert werden kann.
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Das vorstehend beschriebene Strukturelement 108 ermöglicht somit die sichere Aufnahme eines Energiespeichers 118.
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Eine in den 5 und 6 dargestellte zweite Ausführungsform eines Strukturelements 108 unterscheidet sich von der in den 1 bis 4 dargestellten ersten Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass die Energieabsorptionsabschnitte 124 des Aufnahmeelements 120 nicht konisch, sondern hohlzylinderförmig ausgebildet sind.
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Das gesamte Aufnahmeelement 120 ist dabei vorzugsweise als ein einstückiges hohlzylindrisches Rohr ausgebildet.
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Die Energieabsorptionsabschnitte 124 werden bei der in den 5 und 6 dargestellten zweiten Ausführungsform des Strukturelements 108 dadurch gebildet, dass das Strukturelement 108 mindestens zwei Energieabsorptionselemente 142, das heißt mindestens ein Energieabsorptionselement 142 pro Energieabsorptionsabschnitt 124, umfasst.
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Mittels der Energieabsorptionselemente 142, welche beispielsweise aus einem Energie absorbierenden Material, beispielsweise aus einem geschäumten Material oder aus einem wabenförmigen Material gebildet sind, kann ein Energiespeicher 118 im Wesentlichen mittig bezüglich der Rotationsachse 126 des Strukturelements 108 gehalten werden.
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Die Energieabsorptionselemente 142 sind dabei so ausgebildet, dass bei der Einleitung von Kräften längs der Rotationsachse 126, beispielsweise bei einem Aufprall des Fahrzeugs 100 auf ein Hindernis, zunächst die Energieabsorptionselemente 142 deformiert werden und somit die Unversehrtheit des Energiespeichers 118 gewährleistet werden kann.
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Wie insbesondere 6 zu entnehmen ist, werden bei einer Deformation des Strukturelements 108 auch bei der in den 5 und 6 dargestellten zweiten Ausführungsform des Strukturelements 108 lediglich die Abstände d zwischen den Endabschnitten 134 des Energiespeichers 118 und den Längsstreben 104 reduziert, so dass auch bei dieser Ausführungsform der Energiespeicher 118 sicher in dem Aufnahmeelement 120 aufgenommen ist.
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Im Übrigen stimmt die in den 5 und 6 dargestellte zweite Ausführungsform des Strukturelements 108 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den 1 bis 4 dargestellten ersten Ausführungsform überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
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Eine in 7 dargestellte dritte Ausführungsform eines Strukturelements 108 unterscheidet sich von der in den 1 bis 4 dargestellten ersten Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass das Aufnahmeelement 120 zumindest im Bereich des Aufnahmeabschnitts 122 im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet ist. Auf diese Weise kann ein üblicherweise quaderförmig ausgebildeter elektrischer oder elektrochemischer Energiespeicher 118, beispielsweise ein Akkumulator 144, einfach in dem Aufnahmeelement 120 aufgenommen werden.
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Insbesondere dann, wenn der Energiespeicher 118 keinem Innendruck standhalten muss, kann vorgesehen sein, dass das Aufnahmeelement 120 den Energiespeicher 118 nicht ununterbrochen umgibt, sondern vielmehr mit einer (nicht dargestellten) Zugangsöffnung versehen ist und somit zumindest im Bereich des Aufnahmeabschnitts 122 des Aufnahmeelements 120 als ein, beispielsweise verschließbares, U-Profil ausgebildet ist.
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Im Übrigen stimmt die in 7 dargestellte dritte Ausführungsform des Strukturelements 108 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den 1 bis 4 dargestellten ersten Ausführungsform überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
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Dadurch, dass bei sämtlichen Ausführungsformen des Strukturelements 108 mindestens ein Energiespeicher 118 schwimmend in mindestens einem Aufnahmeabschnitt 122 mindestens eines Aufnahmeelements 120 aufgenommen ist, kann der Energiespeicher 118 stabil und sicher in der tragenden Struktur 102 des Fahrzeugs 100 aufgenommen werden.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Fahrzeug
- 102
- tragende Struktur
- 104
- Längsstrebe
- 106
- Querstrebe
- 108
- Strukturelement
- 110
- Längsträger
- 111
- Fahrzeuglängsrichtung
- 112
- Querträger
- 114
- Seitenschweller
- 116
- Fahrzeugboden
- 118
- Energiespeicher
- 120
- Aufnahmeelement
- 122
- Aufnahmeabschnitt
- 124
- Energieabsorptionsabschnitt
- 126
- Rotationsachse
- 128
- Ende
- 130
- Innenraum
- 132
- zylindrischer Abschnitt
- 134
- halbkugelförmiger Abschnitt
- 136
- Kraftstoffbehälter
- 138
- Druckbehälter
- 140
- Hülle
- 142
- Energieabsorptionselement
- 144
- Akkumulator
- d
- Abstand
- D
- Abstand
- L
- Länge
