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Die Erfindung betrifft eine Abstützanordnung eines Antriebsaggregats an einer Personenkraftwagenkarosserie.
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Im Zuge der Entwicklung moderner Personenkraftwagen werden ständig neue, unterschiedliche Antriebskonzepte entwickelt. Dabei wird es als vorteilhaft angesehen, diese unterschiedlichen Antriebskonzepte, das heißt unterschiedliche Antriebsvarianten wahlweise beispielsweise bei einer Baureihe eines Personenkraftwagens einzusetzen. Mit anderen Worten ist es vorgesehen, ein und dieselbe Baureihe wahlweise beispielsweise mit einem konventionellen, eine Verbrennungskraftmaschine umfassenden Antriebsstrang oder mit einem alternativen Antriebskonzept auszustatten, welcher beispielsweise wenigstens einen Elektromotor und/oder eine Batterie und/oder eine Brennstoffzelle umfasst. Weitere Varianten des Antriebskonzepts können vorsehen, dass die Verbrennungskraftmaschine mit einem flüssigen Kraftstoff oder mit einem gasförmigen Kraftstoff betreibbar ist. Hierzu sind dann unterschiedliche Kraftstofftanks vorzusehen.
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Eine weitere Variation kann sich dadurch ergeben, dass die Verbrennungskraftmaschine des konventionellen Antriebsstrangs wahlweise als Dieselmotor oder als Ottomotor ausgebildet sein kann. Darüber hinaus sind Antriebskonzepte mit einem sogenannten Reichweitenverlängerer (Range-Extender – REX) bekannt, wobei eine Verbrennungskraftmaschine im Zusammenwirken mit einem Generator dazu dient, elektrischen Strom bereitzustellen, mit welchem dann ein Elektromotor zum Antreiben des Personenkraftwagens versorgt werden kann. Nicht zuletzt können Variationen des Antriebskonzepts hinsichtlich der angetriebenen Räder des Personenkraftwagens vorgesehen sein. Dabei kann beispielsweise der Personenkraftwagen wahlweise mit einem Frontantrieb oder mit einem Heckantrieb ausgestattet sein. Eine solche Darstellung unterschiedlicher Fahrzeugkonzepte, mit jeweiligen, unterschiedlichen Antriebskonzepten ohne oder mit nur sehr geringfügigen Änderungen stellt insbesondere hinsichtlich der Realisierung einer günstigen Abstützung von unfallbedingten Lasten eine große Herausforderung dar.
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Diese Vielzahl an unterschiedlichen und vorzugsweise bei einer Baureihe des Personenkraftwagens wahlweise verwendbaren Antriebskonzepten können aufgrund der Variantenbildung zu hohen Kosten für den Personenkraftwagen bzw. die Baureihe führen. Es wäre dabei wünschenswert, von einem Fahrzeugkonzept, welches grundsätzlich auf ein Antriebskonzept ausgelegt ist, ausgehen zu können und ausgehend von diesem Fahrzeugkonzept ohne oder mit nur sehr geringfügigen Änderungen, weitere Fahrzeugkonzepte ableiten zu können, bei denen dann anderweitige Antriebskonzepte zum Einsatz kommen könnten.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Abstützanordnung eines Antriebsaggregats an einer Personenkraftwagenkarosserie bereitzustellen, mittels welcher auf besonders einfache und kostengünstige Weise unterschiedliche Antriebskonzepte bei einem Personenkraftwagen sowie ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten des Personenkraftwagens verwirklicht werden können.
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Diese Aufgabe wird durch eine Abstützanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Die erfindungsgemäße Abstützanordnung eines Antriebsaggregats an einer Personenkraftwagenkarosserie weist eine Stützeinrichtung auf, welche eine unterseitig eines Fahrzeugbodens befestigte Tragstruktur umfasst. Mit anderen Worten ist die Tragstruktur in Fahrzeughochrichtung unterhalb des Fahrzeugbodens angeordnet. An der Tragstruktur ist dabei wenigstens eine dem Antriebsaggregat zugeordnete Komponente gehalten. Die Stützeinrichtung umfasst auch eine Abstützstruktur, welche sich von der Tragstruktur in Fahrzeuglängsrichtung von hinten unten nach vorne oben erstreckt. Mittels dieser Abstützstruktur ist das Antriebsaggregat gegen eine unfallbedingte Rückverlagerung abgestützt. Vorzugsweise ist es dabei vorgesehen, dass das Antriebsaggregat über wenigstens ein Verbindungselement, welches insbesondere aus einem elastischen Material gebildet ist, mit der Abstützstruktur verbunden ist. Die Abstützeinrichtung ist multifunktional, da sie einerseits zum Haltern der wenigstens einen Komponente an der Personenkraftwagenkarosserie und andererseits zum Abstützen des Antriebsaggregats bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung dient. Darüber hinaus ist die Stützeinrichtung wesentlicher Bestandteil der Lagerung des Antriebsaggregats. Mit anderen Worten ist das Antriebsaggregat über die Stützeinrichtung an der Personenkraftwagenkarosserie gelagert, wodurch das Antriebsaggregat gegen die unfallbedingte Rückverlagerung abgestützt ist.
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Darüber hinaus kann die Tragstruktur modular und wahlweise mit unterschiedlichen, unterschiedlichen Antriebskonzepten zugeordneten Komponenten bestückt werden. Ist das Antriebskonzept des Personenkraftwagens beispielsweise ein konventioneller Antrieb, so kann es sich bei dem Antriebsaggregat um eine Verbrennungskraftmaschine handeln. Die wenigstens eine Komponente ist hierbei beispielsweise ein Tank zum Speichern von flüssigem Kraftstoff, mit dem die Verbrennungskraftmaschine betreibbar ist. Bei dem flüssigen Kraftstoff kann es sich um Ottokraftstoff für einen Ottomotor oder einen Dieselkraftstoff für einen Dieselmotor handeln.
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Alternativ kann vorgesehen sein, dass es sich bei dem Antriebskonzept um ein alternatives Antriebskonzept handelt, welches als das Antriebsaggregat wenigstens einen Elektromotor zum Antreiben des Personenkraftwagens umfasst. Hierbei ist die wenigstens eine Komponente beispielsweise eine Batterie zum Versorgen des Elektromotors mit elektrischem Strom und zum Speichern des elektrischen Stroms.
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Das Antriebsaggregat kann auch als Verbrennungskraftmaschine ausgebildet sein, welche mit einem gasförmigen Kraftstoff betreibbar ist. Die wenigstens eine Komponente ist hierbei beispielsweise ein Gastank, in welchem der Kraftstoff, beispielsweise in gasförmigem Aggregatszustand gespeichert werden kann. Bei dem Kraftstoff handelt es sich beispielsweise um CNG (CNG – compressed natural gas) oder um ein anderweitiges Gas.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
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1 eine schematische Seitenansicht auf eine Abstützanordnung eines Antriebsaggregats an einer Personenkraftwagenkarosserie, mit einer Stützeinrichtung, welche ein unterseitig eines Fahrzeugbodens befestigte und wenigstens eine dem Antriebsaggregat zugeordnete Komponente haltende Tragstruktur umfasst, von welcher sich eine Abstützstruktur der Stützeinrichtung nach vorne oben erstreckt, mittels welcher das Antriebsaggregat gegen eine unfallbedingte Rückverlagerung abgestützt ist;
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2 eine schematische Perspektivansicht auf die Tragstruktur der Stützeinrichtung;
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3 eine schematische Perspektivansicht auf die Stützeinrichtung mit der Tragstruktur und der Abstützstruktur;
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4 eine schematische und perspektivische Rückansicht auf das vorliegend als Brennstoffzellenantrieb ausgebildete Antriebsaggregat, welches über die Stützeinrichtung an der Personenkraftwagenkarosserie gelagert und dadurch gegen die unfallbedingte Rückverlagerung abgestützt ist; und
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5 eine schematische und perspektivische Explosionsansicht auf die Stützeinrichtung mit der Abstützstruktur und mit der Tragstruktur gemäß einer zweiten Ausführungsform.
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In den 1 bis 5 sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt in einer schematischen Seitenansicht eine Abstützanordnung eines Antriebsaggregats 10 an einer im Ganzen mit 12 bezeichneten Personenkraftwagenkarosserie. Mittels dieser, im Folgenden noch weiter erläuterten Abstützanordnung ist es möglich, mit keinen oder nur sehr geringfügigen Änderungen eine Vielzahl von unterschiedlichen Antriebskonzepten des Personenkraftwagens unter Verwendung der Personenkraftwagenkarosserie 12 darzustellen bei gleichzeitiger Realisierung eines besonders vorteilhaften Unfallverhaltens. So ist es möglich, unterschiedliche Fahrzeugkonzepte mit unterschiedlichen Antriebskonzepten zu realisieren. Eines dieser Antriebskonzepte kann beispielsweise als konventionelles Antriebskonzept ausgebildet sein, welches als das Antriebsaggregat 10 eine im Vorbau der Personenkraftwagenkarosserie 12 positionierte Verbrennungskraftmaschine mit Heckantrieb umfasst. Anderweitige dieser Antriebskonzepte können einen Frontantrieb vorsehen und/oder beispielsweise eine Brennstoffzelle zum Erzeugen von elektrischem Strom und/oder wenigstens eine Batterie zum Speichern von elektrischem Strom umfassen. Diese unterschiedlichen Antriebskonzepte können dabei insbesondere hinsichtlich des Rohbaus der Personenkraftwagenkarosserie 12 in einem einzigen Fahrzeugumfeld realisiert werden. Mit anderen Worten können die unterschiedlichen Fahrzeugkonzepte mit den unterschiedlichen Antriebskonzepten von der einen Personenkraftwagenkarosserie 12 abgeleitet werden. Dabei ist es möglich, die Personenkraftwagenkarosserie 12 grundsätzlich lediglich auf eines der Antriebskonzepte auszulegen, wobei die Personenkraftwagenkarosserie 12 beispielsweise primär auf ein Fahrzeugkonzept mit Frontmotor und Heckantrieb ausgelegt ist.
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Die Ableitung der anderen Fahrzeugkonzepte mit anderen Antriebskonzepten kann dabei ohne oder mit nur sehr geringfügigen Rohbauänderungen realisiert werden bei gleichzeitiger Realisierung eines sehr günstigen Unfallverhaltens insbesondere bei einem Frontalunfall. Die unterschiedlichen Fahrzeug- und Antriebskonzepte können dabei auch besonders gewichts- und kostengünstig realisiert werden. Das Rohbaukonzept der Personenkraftwagenkarosserie 12 ist dabei grundsätzlich auf einen Heckantrieb mit einem Frontmotor ausgelegt. Durch die Verwendung der Abstützanordnung können auch Verstärkungsmaßnahmen der Rohbaustruktur vermieden oder zumindest sehr gering gehalten werden.
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Bei konventionellen Antriebskonzepten mit Frontmotor und Heckantrieb ist in Fahrzeuglängsrichtung hinter dem Frontmotor üblicherweise ein Getriebe angeordnet, welches in einem Getriebetunnel eines Fahrzeugbodens der Personenkraftwagenkarosserie aufgenommen ist. Bei Fahrzeugen mit einem solchen Antriebskonzept spielt im Falle eines Frontalaufpralls insbesondere die abstützende Wirkung des Getriebes sowie einer sich an das Getriebe in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten anschließenden Antriebswelle an der Personenkraftwagenkarosserie und insbesondere am Tunnel eine wichtige Rolle, da das Unfallverhalten des Getriebes und vor allem das Drehverhalten des Antriebsaggregats und des Getriebes sowohl um die Hochachse (Fahrzeughochrichtung) als auch um die Querachse (Fahrzeugquerrichtung) in hohem Maße von einer formschlüssigen Anlage des Getriebes im Tunnel bestimmt wird.
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Bei davon abweichenden und insbesondere alternativen Antriebskonzepten ist eine solche Abstützung des Frontmotors an der Personenkraftwagenkarosserie nicht notwendigerweise möglich, da beispielsweise ein in Fahrzeuglängsrichtung an den Motor sich anschließendes tunnelseitiges Getriebe und/oder eine in Fahrzeug-Längsrichtung ausgerichtete Antriebswelle nicht vorgesehen sind.
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Der Einsatz der Abstützanordnung ermöglicht jedoch dennoch ein vorteilhaftes Unfallverhalten. Dazu umfasst die Abstützanordnung eine im Ganzen mit 14 bezeichnete Stützeinrichtung mit einer zumindest im Wesentlichen rahmenförmigen Tragstruktur in Form eines Tragrahmens 16.
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Wie aus 2 erkennbar ist, umfasst der Tragrahmen 16 zwei in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandete Längsträger 18, welche über mindestens zwei in Fahrzeuglängsrichtung voneinander beabstandete Querträger 20 des Tragrahmens 16 miteinander verbunden sind.
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Am Tragrahmen 16 ist dabei wenigstens eine dem Antriebsaggregat 10 zugeordnete Komponente 22 gehalten. Bei dieser Komponente 22 handelt es sich vorliegend um einen Gastank zum Speichern von CNG. Das Antriebsaggregat 10 ist dabei als Verbrennungskraftmaschine ausgebildet, welche mit einem vom Gastank bereitstellbaren, gasförmigen Kraftstoff in Form von CNG betreibbar ist.
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Wie aus 1 erkennbar ist, ist der Tragrahmen 16 in Fahrzeughochrichtung unterseitig eines im Ganzen mit 24 bezeichneten Fahrzeugbodens der Personenkraftwagenkarosserie 12 angeordnet und an dem Fahrzeugboden 24 befestigt. Der Fahrzeugboden 24 umfasst dabei einen Tunnel 26, in dem die Komponente 22 zumindest bereichsweise aufgenommen ist.
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Die Stützeinrichtung 14 umfasst darüber hinaus eine Abstützstruktur in Form eines Stützrahmens 28, welcher einerseits am Tragrahmen 16 abgestützt ist. Dazu ist der Stützrahmen 28 mit dem Tragrahmen 16 gefügt.
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Der Stützrahmen 28 erstreckt sich ausgehend vom Tragrahmen 16 in Fahrzeuglängsrichtung von hinten unten nach vorne oben und ragt somit zumindest teilweise in einen Aufnahmeraum 30 des Personenkraftwagens hinein, in welchem das Antriebsaggregat 10 aufgenommen ist. Wie aus 1 erkennbar ist, erstreckt sich der Stützrahmen 28 bis zu einem hinteren, oberen Bereich 32 des Antriebsaggregats 10, wobei das Antriebsaggregat 10 über wenigstens ein Verbindungselement 34 mit dem Stützrahmen 28 verbunden ist. Dadurch ist das Antriebsaggregat 10 gegen eine unfallbedingte Rückverlagerung am Stützrahmen 28 und über diesen und über den Tragrahmen 16 an der Personenkraftwagenkarosserie 12 abgestützt.
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Die Stützeinrichtung 14 dient somit nicht nur zum Haltern der Komponente 22, sondern ist auch wesentlicher Bestandteil der Lagerung des Antriebsaggregats 10 an der Personenkraftwagenkarosserie 12, da das Antriebsaggregat 10 ständig mit der Stützeinrichtung 14 über das Verbindungselement 34 verbunden ist. Das Verbindungselement 34 ist dabei aus einem elastischen Material gebildet und kann beispielsweise als Gummielement ausgebildet sein. Dadurch ist das Antriebsaggregat 10 über die Stützeinrichtung 14 elastisch an der Personenkraftwagenkarosserie 12 gelagert.
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Der Stützrahmen 28 wirkt als sogenannte Pendelstütze, mittels welcher eine Momentenabstützung des Antriebsaggregats 10 realisierbar ist. Mit anderen Worten wird das Antriebsaggregat 10 mittels des Stützrahmens 28 gegen eine Drehung um die Fahrzeugquer- und Fahrzeughochrichtung nach hinten abgestützt, wenn es beispielsweise zu einer Frontalkollision kommt. Auch kann eine Drehung um die Fahrzeuglängsrichtung verhindert oder zumindest begrenzt werden.
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Die Lagerung des Antriebsaggregats 10 in Fahrzeughochrichtung erfolgt entweder mittels eines Integralträgers 36, welcher an korrespondierenden Längsträgern 38 der Personenkraftwagenkarosserie 12 oder direkt auf den Längsträgern gehalten ist. Die Lagerung des Antriebsaggregats 10 am Integralträger 36 erfolgt dabei über jeweilige, seitliche Motorlager 40, welche als Gummilager ausgebildet sein können und die Hauptlager der Antriebslagerung darstellen.
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Die Anbindung der Stützeinrichtung 14 am Fahrzeugboden 24 ist in 1 sehr schematisch durch Anbindungselemente in Form von Lagerelementen 42a–d veranschaulicht. Durch den Einsatz der Stützeinrichtung 14 kann somit eine bei konventionellen Frontantriebskonzepten vorgesehene Momentenabstützung des Antriebsaggregats 10 gegen den Integralträger 36, welcher im Vorbau der Personenkraftwagenkarosserie 12 angeordnet ist, entfallen. Die zuvor geschilderte, vor allem bei Fahrzeugen mit Heckantrieb bewirkte Abstützung durch das Getriebe wird nun durch die Stützeinrichtung 14 gewährleistet. Als vorderste, rohbauseitige Befestigung der Stützeinrichtung 14 werden beispielsweise Lagerpunkte zur Lagerung des Getriebes verwendet, was vorliegend beispielsweise durch die Lagerelemente 42a–c realisiert wird.
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Durch die feste, in allen Betriebszuständen bestehende Anbindung des Antriebsaggregats 10 an die Stützeinrichtung 14 können unfallbedingte Verlagerungen und insbesondere Drehungen des Antriebsaggregats 10 um die Querachse sowie um die Hochachse vermieden oder gering gehalten werden. Durch die in Fahrzeuglängsrichtung frühzeitige, steife und feste Anbindung der Stützeinrichtung 14 insbesondere über die Lagerelemente 42a–c am Rohbau kann ein unkontrolliertes Abgleiten des Antriebsaggregats 10 an eine in Fahrzeuglängsrichtung dahinter angeordneten Stirnwand 44 der Personenkraftwagenkarosserie 12 vermieden werden. Die Pendelstütze ist dabei nicht unterhalb des Antriebsaggregats 10 gegen den Integralträger 36 sondern vorliegend in Fahrzeuglängsrichtung zwischen dem Antriebsaggregat 10 und der Stirnwand 44 vorgesehen. Durch diese Abstützung des Antriebsaggregats 10 kann ein Kippen des Antriebsaggregats 10 um die Querachse in die Stirnwand 44 wirksam unterbunden werden, so dass übermäßige Stirnwandintrusionen verhindert werden können.
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Bei der Stützeinrichtung 14 handelt es sich somit auch um einen Integralträger, da die Stützeinrichtung 14 eine montierbare und gegen den Rohbau fest verschraubte Strukturkomponente darstellt, die sowohl Rohbau- und somit Abstützfunktionen im Falle eines Unfalls wie auch Lagerfunktionen für Antriebs- und gegebenenfalls Achskomponenten übernimmt.
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Die Stützeinrichtung 14 kann somit auch zur Vormontage von Aggregaten insbesondere in Form der Komponente 22 dienen. Dabei wird beispielsweise die Komponente 22 zunächst am Tragrahmen 16 befestigt, woraufhin die Stützeinrichtung 14 mit der am Tragrahmen 16 befestigten Komponente 22 als Modulbauteil an der Personenkraftwagenkarosserie 12 bzw. an deren Rohbau montiert wird.
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Vorzugsweise ist die Stützeinrichtung 14, insbesondere im Bereich des Tunnels 26, reversibel lösbar mit der Personenkraftwagenkarosserie 12 verbunden. Dadurch ist eine einfache Montage sowie Demontage realisierbar. Die Stützeinrichtung 14 und insbesondere ihr Tragrahmen 16 kann dabei auch die wenigstens eine, am Tragrahmen 16 gehalterte Komponente 22 im Crashfall schützen, um beispielsweise übermäßige Deformationen der Komponente 22 zu verhindern. Die Stützeinrichtung 14 ermöglicht insbesondere die Integration von Antriebskonzepten, die im Vorbau verbaut werden und primär die Lagerkonzeption eines Frontantriebs zeigen, in ein Fahrzeugumfeld eines typischen Heckantrieb-Fahrzeugs bei nur minimaler Rohbauanpassung. Eine solche Lagerkonzeption eines Frontantriebs sieht beispielsweise vor, die Lagerung ausschließlich in Fahrzeugquerrichtung vor der Stirnwand 44 anzuordnen. Ferner ist bei einer solchen Lagerkonzeption keine Abstützung über ein tunnelseitiges Getriebe oder Getriebelager, wie es bei Fahrzeugen mit Heckantrieb üblich ist, vorgesehen.
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Aus 2 ist erkennbar, dass am Tragrahmen 16 vordere Lagerstellen 46 vorgesehen sind, welche beispielsweise mit den Lagerelementen 42a–c korrespondieren und über jeweilige, seitliche Konsolen 48 realisiert werden. Ferner sind aus 2 und 3 hintere Lagerstellen 50 vorgesehen, welche durch jeweilige, seitliche Konsolen 52 bereitgestellt werden. Dabei sind die Konsolen 48, 52 an den jeweiligen, seitlichen Längsträgern 18 befestigt und beispielsweise mit diesen verschweißt.
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3 zeigt die Stützeinrichtung 14 mit dem Tragrahmen 16 und dem Stützrahmen 28. Der Stützrahmen 28 umfasst zwei seitliche, in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandete Seitenteile 54, welche über Querelemente 56 des Stützrahmens 28 miteinander verbunden sind. Darüber hinaus sind die Seitenteile 54 durch Streben 58 ausgesteift. Ferner sind aus 3 Abstützungsflansche 60 erkennbar, an denen jeweilige, seitliche Verbindungselemente 34 wie beispielsweise Gummielemente befestigbar und somit abstützbar sind.
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Anhand von 4 ist besonders gut die Abstützung des beispielsweise als Elektroantrieb ausgebildeten Antriebsaggregats 10 in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten an der Stützeinrichtung 14 veranschaulicht, wobei diese Abstützung über jeweilige, seitliche Motorlager 62 erfolgt. Diese Motorlager sind dabei einerseits am Antriebsaggregat 10 und andererseits an den Abstützungsflanschen 60 befestigt und umfassen beispielsweise die genannten Gummielemente.
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Aus 4 ist auch ausschnittsweise die Komponente 22 erkennbar, welche als Gastank ausgebildet ist. Die Anordnung des Gastanks zumindest teilweise im Tunnel 26 mittels des Tragrahmens 16 ermöglicht auch eine bauraumgünstige Verstauung der Komponente 22 und/oder anderweitiger Komponenten des jeweiligen Antriebskonzepts. Durch die zumindest teilweise Aufnahme des Gastanks im Tunnel 26 kann der Gastank auch mit einem sehr hohen Aufnahmevolumen für Kraftstoff ausgestaltet werden. Mittels der Stützeinrichtung 14 ist es auch möglich, unterschiedliche und insbesondere alternative Antriebskonzepte zu realisieren und dabei zumindest weitgehend Maßkonzepte, Rohbaukonzepte, Rohbaufertigungen und Montagekonzepte konventioneller Antriebskonzepte beizubehalten, ohne wichtige Eigenschaften wie beispielsweise Unfallverhalten und Steifigkeit negativ zu beeinflussen.
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Entsprechende Anbindungs- bzw. Lagerpunkte, an denen die Stützeinrichtung 14 und insbesondere der Tragrahmen 16 am Fahrzeugboden 24 angebunden ist, werden vorzugsweise verstärkt, so dass eine stabile und feste Lagerung realisiert ist. Da der Stützrahmen 28 über den Tragrahmen 16 an der Personenkraftwagenkarosserie 12 gehalten ist, kann auch der Stützrahmen 28 auf einfache Weise montiert sowie demontiert werden.
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Die Stützeinrichtung 14 übernimmt somit einerseits zentrale Rohbaufunktionen wie die Lagerung des Antriebsaggregats 10, der Komponente 22 sowie gegebenenfalls weiterer Komponenten sowie den Schutz der Komponente 22 gegen ein Aufsetzen auf der Fahrbahn. Ferner kann der Tragrahmen 16 als Montagerahmen verwendet werden, der es erlaubt, alle montierten Aggregate und Komponenten vorzumontieren und im montierten Zustand zu überprüfen.
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Andererseits leitet die Stützeinrichtung 14 über ihren vorderen Stützrahmen 28 über das Antriebsaggregat 10 aufgebrachte, unfallbedingte Lasten direkt und zumindest weitestgehend unter Umgehung der Stirnwand 44 in die untere, verstärkte Tunnelstruktur ein und dient darüber hinaus als Lastverteiler zwischen dem Antriebsaggregat 10 und der Stirnwand 44 sowie dem Tunnel 26. Die Stützeinrichtung 14 stellt somit zusätzlich ein zentrales Sicherheitsbauteil im Falle eines Frontalunfalls dar.
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Wie bereits angedeutet, kann die Stützeinrichtung 14 für einen Erdgasantrieb (CNG) verwendet werden. Hierbei ist das Antriebsaggregat 10 eine mit einem gasförmigen Kraftstoff betreibbare Verbrennungskraftmaschine. Zudem weist der Personenkraftwagen beispielsweise einen Frontantrieb auf. Die Komponente 22 ist hierbei beispielsweise ein Erdgas-Hochdrucktank.
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Alternativ dazu kann die Stützeinrichtung 14 auch für einen batterieelektrischen Antrieb verwendet werden, wobei das Antriebsaggregat 10 als Elektromotor ausgebildet ist oder wenigstens einen Elektromotor umfasst. Die Komponente 22 ist hierbei eine sogenannte Hochvolt-Komponente, beispielsweise eine Hochvolt-Batterie. Darüber hinaus können auch anderweitige Hochvolt-Komponenten wie eine Leistungselektronik am Tragrahmen 16 gehalten sein. Der Tragrahmen gewährleistet dabei einen sehr guten Schutz der unfallsensiblen Hochvolt-Komponenten.
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Ferner kann die Stützeinrichtung bei einem sogenannten Range-Extender (Reichweitenverlängerer) eingesetzt werden. Der Personenkraftwagen kann hierbei einen Frontantrieb aufweisen. Das Antriebsaggregat umfasst beispielsweise wenigstens einen Elektromotor und/oder wenigstens eine Verbrennungskraftmaschine. Am Tragrahmen 16 können hierbei als Komponenten 22 wenigstens eine Hochvolt-Batterie und/oder anderweitige Hochvolt-Komponenten und/oder ein Kraftstofftank zum Versorgen der Verbrennungskraftmaschine mit Kraftstoff gehalten sein.
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Alternativ dazu kann die Stützeinrichtung 14 auch bei einem Plug-in-Hybrid verwendet werden, wobei ein Frontantrieb vorgesehen ist. Das Antriebsaggregat 10 umfasst hierbei wenigstens eine Verbrennungskraftmaschine und/oder wenigstens einen Elektromotor, wobei als Komponenten 22 am Tragrahmen 16 wenigstens eine Hochvolt-Batterie und/oder anderweitige Komponenten gehalten sind.
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Alternativ hierzu kann die Stützeinrichtung 14 auch bei einem Brennstoffzellenantrieb verwendet werden, wobei ein elektrischer Frontantrieb und/oder ein elektrischer Heckantrieb vorgesehen ist. Das Antriebsaggregat 10 umfasst hierbei wenigstens ein Brennstoffzellenaggregat, gegebenenfalls mit zusätzlicher elektrischer Frontantriebsmaschine, wobei als Komponente 22 am Tragrahmen 16 wenigstens ein Wasserstoffhochdrucktank und/oder anderweitige Komponenten gehalten sind.
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Grundsätzlich kann die Stützeinrichtung 14 somit für einen Frontantrieb allgemeiner Art verwendet werden, wobei das Rohbaukonzept der Personenkraftwagenkarosserie 12 primär auf ein heckgetriebenes Fahrzeug ausgelegt ist. Hierbei dient der Tragrahmen 16 beispielsweise zur Halterung von Aggregaten bzw. Komponenten allgemeiner Art.
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Wie 1 zu entnehmen ist, ist der Fahrzeugboden 24 als sogenannter tiefer Boden ausgebildet. Die Stützeinrichtung kann auch bei Fahrzeugen mit einem sogenannten hohen Boden verwendet werden, was im Folgenden anhand von 5 beschrieben ist. Hierbei wird in Fahrzeuglängsrichtung vor einem in 5 sehr schematisch gezeigten Sitzquerträger 64 des Fahrersitzes der anhand von 1 veranschaulichte tiefe Fahrzeugboden 24 mit dem Tunnel 26 gegebenenfalls aus dem Basis-Fahrzeug übernommen. In Fahrzeuglängsrichtung hinter dem Sitzquerträger 64 wird der hohe Boden zur Aufnahme der wenigstens einen Komponente beispielsweise in Form eines Energiespeichers (Hochvolt-Batterie, Hochdruck-Gastank etc.) verwendet. Die Stützeinrichtung umfasst dabei den Stützrahmen 28 sowie den Tragrahmen 16 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Dabei ist auch der Tragrahmen 16 durch den vorderen Stützrahmen 28 zur Stützeinrichtung 14 ergänzt, wodurch die zuvor geschilderte Möglichkeit geschaffen ist, eine Vielzahl von unterschiedlichen Antriebskonzepten ausgehend von dem Basis-Fahrzeug mit konventionellen Antrieb zu realisieren. Hierdurch kann ein besonders vorteilhaftes Unfall- und Schwingungsverhalten realisiert werden. Darüber hinaus können insbesondere im Vorbaubereich Package-Vorteile erzielt werden.
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Bei einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Stützrahmen 28 und der Tragrahmen 16 durch wenigstens eine Schweißverbindung miteinander gefügt sind. Alternativ dazu ist möglich, dass der Stützrahmen 28 und der Tragrahmen 16 durch wenigstens eine zerstörungsfrei lösbare und insbesondere mechanische Verbindung miteinander gefügt sind. Mit anderen Worten sind hierbei der Tragrahmen 16 und der Stützrahmen 28 reversibel lösbar, d. h. zerstörungsfrei lösbar miteinander verbunden. Zur Realisierung einer besonders hohen Steifigkeit und Stabilität kann vorgesehen sein, dass der Stützrahmen 28 und/oder der Tragrahmen 16 aus einem Stahl bzw. einer Stahllegierung gebildet sind. Ein besonders geringes Gewicht der Stützeinrichtung 14 ist dadurch realisierbar, dass der Stützrahmen 28 und/oder der Tragrahmen 16 aus einem Leichtmetall, insbesondere Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung, gebildet sind.
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Darüber hinaus ist es vorteilhafterweise möglich, den Stützrahmen 28 und/oder den Tragrahmen 16 aus einem faserverstärkten Kunststoff auszubilden, so dass hohe Steifigkeit sowie ein geringes Gewicht realisierbar sind.
