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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bodenstruktur für eine Karosse eines Kraftfahrzeugs mit einem langgestreckten Versteifungselement zum Versteifen der Bodenstruktur, das in einer Längsrichtung des Kraftfahrzeugs ausgerichtet ist, und einem in der Längsrichtung des Kraftfahrzeugs verlaufenden Fahrzeugtunnel, wobei das Versteifungselement einen Längsträger aufweist, der an dem Fahrzeugtunnel festgelegt ist und einen Lastpfad zwischen dem Karosserieende und dem Fahrzeugtunnel bildet. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Maschine.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Maschine zum Bereitstellen von Antriebsleistung und einem elektrischen Energiespeicher zum Bereitstellen von elektrischer Energie zum Antreiben der elektrischen Maschine.
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Derartige Bodenstrukturen dienen im Allgemeinen dazu, die Karosse des Kraftfahrzeugs zu versteifen und Torsionsschwingungen zu reduzieren.
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Die Versteifung der Karosse eines Kraftfahrzeugs im Bereich des Antriebsmotors erfolgt bei herkömmlichen Verbrennungsmaschinen durch die äußere Rahmenkarosse und den in der Rahmenkarosse angeordneten Verbrennungsmotor. Die Steifigkeit der Karosse in diesem Bereich wird dabei maßgeblich durch eine Blockbildung zwischen dem Verbrennungsmotor, dem Getriebe und dem Kraftfahrzeugtunnel, der mit dem Getriebe verbunden ist, erzielt. Bei rein elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen ist es demnach nachteilig, dass die Versteifung der Karosse durch die fehlende Verbrennungskraftmaschine und die damit erzielte Blockbildung fehlt und somit zusätzliche Versteifungen in diesem Bereich erforderlich sind, um die entsprechende passive Sicherheit zu gewährleisten.
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Zur Versteifung der Fahrzeugkarosse wird in der
JP 2011 -
195 057 A vorgeschlagen, Längsträger in einer Bodenstruktur des Kraftfahrzeugs vorzusehen, die sich von einem Ende des Kraftfahrzeugs durch das Fahrzeug hindurch erstrecken und mit einem gegenüberliegenden Abschnitt der Fahrzeugkarosse verbunden sind, um einen Lastpfad zwischen dem Fahrzeugende und der Fahrzeugkarosse zu bilden. Nachteilig dabei ist es, dass für die zusätzlichen Längsträger Bauraum benötigt wird und im Allgemeinen durch die zusätzlichen Längsträger das Gewicht des Kraftfahrzeugs erhöht wird.
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Weiterhin wird in der
FR 2 953 477 A1 beispielsweise vorgeschlagen, Längsträger in einer Bodenstruktur eines Kraftfahrzeugs vorzusehen, die mit Querträgern der Fahrzeugkarosse verbunden sind, um einen entsprechenden Lastpfad zu bilden und entsprechende Kräfte entlang der Längsträger auf die Fahrzeugkarosse zu übertragen. Dabei ist es nachteilig, dass die zusätzlichen Längsträger technisch aufwendig sind und das Fahrzeuggewicht erhöhen.
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Die deutsche Offenlegungsschrift
DE 10 2006 015 416 A1 beschreibt dahingegen eine sehr aufwendige Karosserieanordnung eines Roadsters, bei der Querträger im Bereich der B-Säulen vorgesehen sind, auf die ein bügelförmiger Dachquerträger angreift. Dieser bügelförmige Dachquerträger ist wiederum über gekrümmte Rahmenelemente mit einem hinteren Querträger verbunden, wobei sie zur Fahrzeugmitte gerichtet V-förmig verlaufen und über ein Stegblech miteinander verbunden sind.
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Eine gattungsgemäße Bodenstruktur ist aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 102 55 968 A1 und der japanischen Offenlegungsschrift
JP 2010 -
241 393 A bekannt. Auch wenn diese Ausführungsform gewisse Vorteile bietet, so ist hier die Torsionssteifigkeit der Anordnung noch zu gering.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bodenstruktur für eine Karosse eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, bereitzustellen, die mit technisch geringem Aufwand und geringer Masse die Stabilität der Fahrzeugkarosserie erhöht.
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Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Bodenstruktur erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Bodenstruktur schräg zu der Längsrichtung verlaufende Versteifungsstreben aufweist, die Fahrwerksträger des Kraftfahrzeugs mit dem Fahrzeugtunnel verbinden, wobei die Versteifungsstreben V-förmig miteinander verbunden sind und ein offenes Ende der verbundenen Versteifungsstreben in Richtung des Karosserieendes ausgerichtet ist und die verbundenen Versteifungsstreben am anderen Ende an dem Fahrzeugtunnel festgelegt sind.
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Diese Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Maschine zum Bereitstellen von Antriebsleistung und einem elektrischen Energiespeicher zum Bereitstellen von elektrischer Energie zum Antreiben der elektrischen Maschine und mit einer Bodenstruktur für eine Karosse des Kraftfahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Dadurch, dass das Versteifungselement einen Längsträger aufweist, der an dem Fahrzeugtunnel festgelegt ist, kann mit geringem technischen Aufwand und wenig Material ein Lastpfad zwischen dem Karosserieende und dem Fahrzeugtunnel gebildet werden, so dass die steife Struktur des Fahrzeugtunnels für die Stabilisierung der Fahrzeugkarosse genutzt werden kann und dadurch die Karosse zwischen dem Karosserieende und dem Fahrzeugtunnel mit geringem Materialaufwand verstärkt werden kann, so dass auch ohne Blockbildung durch Komponenten eines Verbrennungsantriebs die notwendige Stabilität der Fahrzeugkarosse gewährleistet werden kann.
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Durch den schrägen Verlauf der Versteifungsstreben kann eine Torsionssteifigkeit der Fahrzeugkarosse verbessert werden. Durch die V-förmige Verbindung der Versteifungsstreben kann bei einem schrägen Aufprall des Fahrzeugs die Aufprallenergie auf den Fahrzeugtunnel übertragen werden, so dass die passive Sicherheit des Kraftfahrzeugs im Allgemeinen auch für schräge Aufprallrichtungen erhöht wird.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird somit vollständig gelöst.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Längsträger in einer Draufsicht auf die Bodenstruktur mit dem Fahrzeugtunnel überlappend ausgebildet.
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Dadurch ist mit geringem Aufwand eine feste mechanische Verbindung zwischen dem Längsträger und dem Fahrzeugtunnel realisierbar.
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Es ist weiterhin bevorzugt, wenn das Versteifungselement zwei parallele Längsträger aufweist, die sich parallel zu einander in der Längsrichtung des Kraftfahrzeugs erstrecken und an dem Fahrzeugtunnel festgelegt sind.
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Dadurch lässt sich die passive Sicherheit des Kraftfahrzeugs auch bei versetztem bzw. überlappendem Aufprall erhöhen, da in jedem Falle einer der Längsträger als Lastpfad für die Aufprallenergie dienen kann.
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Es ist weiterhin bevorzugt, wenn das Versteifungselement an dem Karosserieende mit einem Stoßfänger des Kraftfahrzeugs mechanisch verbunden ist.
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Dadurch lässt sich im Falle eines Aufpralls des Kraftfahrzeugs die Aufprallenergie zuverlässig auf die Längsträger übertragen.
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Es ist weiterhin bevorzugt, wenn die Versteifungsstreben mittels einer Querstrebe miteinander verbunden sind, die sich in einer Richtung senkrecht zu der Längsrichtung des Kraftfahrzeugs erstreckt.
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Dadurch kann die Torsionssteifigkeit der Karosse im Allgemeinen weiter erhöht werden und die passive Sicherheit bei einem seitlichen Aufprall verbessert werden.
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Es ist weiterhin bevorzugt, wenn zwischen der Querstrebe und den Versteifungsstreben eine Ausnehmung gebildet ist.
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Dadurch kann ein Zugriff auf Elemente, die von den Verbindungsstreben abgedeckt sind erleichtert werden und gleichzeitig können Lufteinlässe zur Kühlung von Fahrzeugkomponenten realisiert werden.
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Es ist weiterhin bevorzugt, wenn die Versteifungselemente und/oder die Versteifungsstreben mit einer Bodenplatte der Bodenstruktur verbunden sind.
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Dadurch kann die Steifigkeit der Bodenstruktur im Allgemeinen verstärkt werden und gleichzeitig der Luftwiderstand der Bodenstruktur reduziert werden.
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Es ist weiterhin bevorzugt, wenn der Längsträger und/oder die Versteifungsstreben ein Hohlprofil aufweisen.
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Dadurch kann mit geringem Materialaufwand und geringem Gewicht eine hohe Steifigkeit der Elemente erzielt werden.
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Es ist weiterhin bevorzugt, wenn die Versteifungsstreben in einer Draufsicht auf die Bodenstruktur mit dem Fahrzeugtunnel überlappend ausgebildet sind.
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Dadurch kann eine mechanisch feste Verbindung zwischen den Versteifungsstreben und dem Fahrzeugtunnel mit geringem technischen Aufwand realisiert werden.
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Es ist weiterhin bevorzugt, wenn oberhalb des Längsträgers eine Aufnahme für einen elektrischen Energiespeicher gebildet ist.
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Dadurch kann der elektrische Energiespeicher zum Antreiben des Kraftfahrzeugs vor Beschädigungen geschützt werden.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Bodenstruktur eines Kraftfahrzeugs mit einem Fahrzeugtunnel und damit verbundenen Längsträgern; und
- 2 eine schematische Detailansicht einer Bodenstruktur eines Kraftfahrzeugs mit einem Kraftfahrzeugtunnel und damit verbundenen Versteifungsträgern.
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In 1 ist ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug schematisch dargestellt und allgemein mit 10 bezeichnet. Das Kraftfahrzeug 10 weist einen Tragrahmen 12 auf, der eine Karosserie 12 des Kraftfahrzeugs 10 bildet. An dem Tragrahmen 12 sind Räder 14 des Kraftfahrzeugs 10 gelagert. Das Kraftfahrzeug 10 weist im Allgemeinen eine Längsachse 16 auf und bewegt sich im Wesentlichen in der Längsrichtung parallel zu der Längsachse 16, die mit einem Pfeil 18 angedeutet ist.
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An dem Tragrahmen 12 ist ein Fahrzeugtunnel 20 ausgebildet, in dem Antriebskomponenten oder elektrische Komponenten des Kraftfahrzeugs 10 geführt sein können. Das Kraftfahrzeug 10 weist ferner ein Kraftfahrzeuggetriebe 22 auf, das mit dem Kraftfahrzeugtunnel 20 und mit einer nicht näher dargestellten elektrischen Antriebsmaschine verbunden ist. Das Kraftfahrzeug 12 weist ferner einen elektrischen Energiespeicher 24 auf, der als Traktionsbatterie 24 ausgebildet ist und der die elektrische Antriebsmaschine zum Antreiben des Kraftfahrzeugs 10 mit elektrischer Energie versorgt.
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In 1 ist das Kraftfahrzeug 10 im Allgemeinen in einer Ansicht von unten dargestellt, wobei die Karosserie 12 des Kraftfahrzeugs 10 eine Bodenstruktur aufweist, die in 1 allgemein mit 30 bezeichnet ist. Die Bodenstruktur 30 weist ein Versteifungselement 32 auf, das durch zwei langgestreckte Längsträger 34, 36 gebildet ist und sich in Richtung der Längsachse 16 erstreckt. Die Längsträger 34, 36 sind an dem Fahrzeugtunnel 20 festgelegt und verbinden ein Karosserieende 38 der Karosserie 12 mit dem Fahrzeugtunnel 20. Die Längsträger 34, 36 sind in der Ansicht in 1 überlappend mit dem Fahrzeugtunnel 20 ausgebildet und an dem Fahrzeugtunnel 20 festgelegt. Das Versteifungselement 32 bildet eine gerade Verlängerung des Fahrzeugtunnels 20. Der Fahrzeugtunnel 20 erstreckt sich ebenso wie die Längsträger 34, 36 in Richtung der Längsachse 16, so dass die Längsträger 34, 36 einen Lastpfad zwischen dem Karosserieende 38 und dem Fahrzeugtunnel 20 bilden. Dadurch kann im Falle eines Aufpralls des Kraftfahrzeugs 10 Verformungsenergie über den so gebildeten Lastpfad auf den Kraftfahrzeugtunnel 20 übertragen werden und entsprechend aufgenommen werden, so dass die Karosserie 12 im Bereich des Karosserieendes 38 eine steife Konstruktion bildet, die eine entsprechende passive Sicherheit bietet.
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Vorzugsweise sind die Längsträger 34, 36 entsprechend mit einem Stoßfänger des Kraftfahrzeugs 10 mechanisch verbunden, um die Aufprallenergie zuverlässig aufzunehmen und auf den Fahrzeugtunnel 20 zu übertragen. Wie in 1 dargestellt ist die Traktionsbatterie 24 oberhalb der Längsträger 34, 36 angeordnet bzw. gelagert, so dass die Längsträger 34, 36 die Traktionsbatterie 24 vor Beschädigung durch beispielsweise Aufsetzen auf Bodenwellen schützen.
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Die Karosserie 12 des Kraftfahrzeugs 10 ist ferner mit Fahrwerksstreben 40, 42 verbunden, die ein Fahrwerk mit den Rädern 14 an der Karosserie 12 lagern. An dem Fahrzeugtunnel 20 sind ferner Versteifungsstreben 44, 46 gelagert, die die Fahrwerksstreben 40, 42 entsprechend mit dem Fahrzeugtunnel 20 verbinden. Die Versteifungsstreben 44, 46 sind V-förmig miteinander verbunden und bilden einen Lastpfad schräg zu der Längsrichtung 16 von den Rädern 14 bzw. den Fahrwerksstreben 40, 42 zu dem Fahrzeugtunnel 20. Die Versteifungsstreben 44, 46 sind an einem Ende miteinander verbunden und an dem Fahrzeugtunnel 20 festgelegt und können mittels Querstreben an unterschiedlichen Abschnitten miteinander verbunden sein, um die Steifigkeit der Bodenstruktur 30 im Allgemeinen zu erhöhen.
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Die Längsträger 34, 36 und die Versteifungsstreben 44, 46 sind als Hohlprofil-Halbzeuge ausgebildet, um entsprechend Material und Gewicht einzusparen.
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Die Bodenstruktur 30 kann ferner eine nicht dargestellte Unterbodenplatte aufweisen, die die Längsträger 34, 36 und die Versteifungsträger 44, 46 mit dem Fahrzeugtunnel 20 mechanisch verbindet, um die Steifigkeit der Bodenstruktur 30 im Allgemeinen zu erhöhen.
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Durch die Bodenstruktur 30 mit den Längsträgern 34, 36 kann eine steife Fahrzeugkarosserie bereitgestellt werden, die mit geringem technischen Aufwand ohne eine Blockbildung eines Verbrennungsmotors eine notwendige passive Sicherheit bietet. Dadurch kann wie in 1 dargestellt, in einem vorderen oder hinteren Bereich der Karosserie 12 ein weniger massives Bauteil wie z.B. die Traktionsbatterie 24 angeordnet werden, wodurch die passive Sicherheit des Kraftfahrzeugs 10 nicht reduziert wird.
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In 2 ist eine detaillierte Teilansicht der Bodenstruktur 30 schematisch dargestellt. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet, wobei hier lediglich die Besonderheiten erläutert sind.
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An dem Fahrzeugtunnel 20 sind die Längsträger 34, 36 festgelegt, die in der Längsrichtung 16 des Kraftfahrzeugs 10 das Karosserieende 38 mit dem Fahrzeugtunnel 20 verbinden. Die Traktionsbatterie 24 ist oberhalb der Längsträger 34, 36 angeordnet und gelagert, so dass die Längsträger 34, 36 die Traktionsbatterie 24 vor Beschädigungen durch beispielsweise Bodenwellen schützen. Die Versteifungsträger 44, 46 verbinden die Fahrwerksträger 40, 42 mit dem Fahrzeugtunnel 20, um eine entsprechende Stabilisierung und eine Reduzierung von Torsionsschwingungen zu erzielen. Die Versteifungsstreben 44, 46 sind in einer Richtung senkrecht zu der Längsachse 16 mit Querträgern 48, 50 verbunden, um die Steifigkeit der Struktur weiter zu erhöhen. Zwischen den Querträgern 48, 50 sind Ausnehmungen 52, 54 ausgebildet, um eine Montage durch die Ausnehmungen 52, 54 hindurch zu ermöglichen und gleichzeitig eine Belüftung zu erzielen.
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Im Allgemeinen kann durch die Bodenstruktur 30 die Stabilität der Fahrzeugkarosserie 12 im Allgemeinen erhöht werden. Die Längsträger 34, 36 und die Versteifungsträger 44, 46 sowie die Querträger 48, 50 können mit einer hier nicht dargestellten Bodenplatte verbunden oder in dieser integriert sein.
