DE102014016185A1

DE102014016185A1 - Karosseriestruktur eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102014016185A1
Application number: DE102014016185.4A
Authority: DE
Inventors: Andreas Ottinger; Vladimir Idelevich
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2014-11-03
Filing date: 2014-11-03
Publication date: 2016-05-04
Anticipated expiration: 2034-11-04
Also published as: DE102014016185B4

Abstract

Fahrzeug (1) mit einer Traktionsbatterie (2) und einem Achsträger (3), an dem zumindest ein Radführungselement (4) angeordnet ist, wobei der Achsträger (3) mit zumindest einem elastischen Lagerelement (6) an der Unterseite eines Fahrzeugunterbodens (1a) angeordnet ist und wobei die Traktionsbatterie (2) starr mit der Unterseite des Fahrzeugunterbodens (1a) verbunden ist und der Achsträger (3) die Traktionsbatterie (2) berührungsfrei zumindest teilweise umgibt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einer Traktionsbatterie und einem Achsträger, an dem zumindest ein Radführungselement angeordnet ist, wobei der Achsträger mit zumindest einem elastischen Lagerelement an der Außenseite bzw. Unterseite eines Fahrzeugunterbodens angeordnet ist.
Derartige Fahrzeuge sind als Elektro- oder Hybridfahrzeug ausgebildet und weisen zur Versorgung des elektrischen Antriebs mit Strom eine Traktionsbatterie als Akkumulator auf. Der Fahrzeugunterboden bezieht sich auf die Normallage des Fahrzeugs und stellt den Teil der Karosserie dar, der von unterhalb des Fahrzeugs betrachtet sichtbar ist. Ein Achsträger oder Hilfsrahmen dient der Aufnahme von Radführungselementen, wie beispielsweise Lenkern, Stabilisatoren und/oder Fahrwerksstellern.
Die DE 10 2012 021 857 A1 zeigt ein Fahrzeug, bei dem die Karosserie einen innenliegenden Raum aufweist, der von einer fachwerkartigen Struktur begrenzt ist, wobei in dem Raum eine Traktionsbatterie angeordnet ist. Nachteilig ist jedoch, dass der Raum von außerhalb des Fahrzeugs nicht zugänglich ist und deshalb ein Austausch der Traktionsbatterie nur sehr schwer möglich ist.
Die DE 10 2010 043 901 A1 offenbart einen Achsträger für ein zweispuriges Fahrzeug, wobei der Achsträger zur Fahrzeugkarosserie über Lagerelemente elastisch entkoppelt ist. Der Achsträger nimmt eine Traktionsbatterie und Elektromotoren auf. Aufgrund der geringen Energiedichte aktueller Traktionsbatterien ist deren Gewicht sehr hoch. Das zusätzliche Gewicht lastet im vorliegenden Fall auf den Lagerelementen des Achsträgers, was deren elastische Eigenschaften kompromittiert.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher ein Fahrzeug bereitzustellen, bei dem eine Traktionsbatterie leicht zugänglich ist und die Lagerung eines Achsträgers nicht negativ beeinflusst.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Fahrzeug mit einer Traktionsbatterie und einem Achsträger, an dem zumindest ein Radführungselement angeordnet ist, wobei der Achsträger mit zumindest einem elastischen Lagerelement an der Unterseite eines Fahrzeugunterbodens angeordnet ist und wobei die Traktionsbatterie starr mit der Unterseite des Fahrzeugunterbodens verbunden ist und der Achsträger die Traktionsbatterie berührungsfrei zumindest teilweise umgibt.
Indem die Traktionsbatterie an der Außenseite bzw. Unterseite des Fahrzeugunterbodens starr angebunden ist, ist diese besonders leicht zugänglich, beispielsweise für Austausch oder Reparatur. Die Traktionsbatterie ist zumindest teilweise (in Fahrzeuglängsrichtung und Fahrzeugquerrichtung) von dem Achsträger umgeben, jedoch ohne dass die beiden sich berühren. Dadurch werden die Lagerelemente nicht durch das Gewicht der Traktionsbatterie beeinflusst und der Achsträger bildet einen schützenden Käfig um die Traktionsbatterie. Der Achsträger selbst ist mit elastischen Lagerelementen an der Außenseite bzw. Unterseite des Fahrzeugunterbodens angebunden, so dass die von den Radführungselementen eingebrachten Schwingungen sich nur gedämpft auf die Fahrzeugkarosserie übertragen (akustische Entkopplung). Unter Radführungselementen sind vorliegend in erster Linie die Fahrwerkslenker, aber auch ein Drehstabstabilisator oder ein aktiver Fahrwerkssteller zu verstehen. Bevorzugt ist der Achsträger fachwerkartig aufgebaut.
In einer bevorzugten Ausführung ist das zumindest eine Lagerelement als Elastomerlager ausgebildet. Ein Elastomerlager eignet sich besonders gut zur akustischen Entkopplung des Achsträgers von der Fahrzeugkarosserie.
In einer bevorzugten Ausführung ist der Achsträger kastenförmig ausgebildet. Eine Kastenform umfasst zumindest eine Abgrenzung nach vier Seiten, also bezogen auf das Fahrzeug in Fahrzeuglängs- und querrichtung. Optional kann zusätzlich noch die Unterseite und/oder die Oberseite, also die Fahrzeughochrichtung, durch den Achsträger abgedeckt sein.
In einer bevorzugten Ausführung umgibt der Achsträger die Traktionsbatterie allseitig. Dies gewährt einen sehr guten Schutz der Traktionsbatterie vor mechanischen Beschädigungen, beispielsweise bei einem unfallbedingten Aufprall. In diesem Fall bildet der Achsträger ein wirksames zusätzliches Deformationselement.
In einer bevorzugten Ausführung weist der Achsträger beiderseits jeweils ein Seitenteil zur Anbindung des zumindest einen Radführungselements auf, wobei die Seitenteile durch Streben fachwerkartig miteinander verbunden sind. Die Streben müssen in diesem Fall lediglich Zug- bzw. Druckkräfte aufnehmen und können für diesen speziellen Anwendungsfall mit einer einfachen Struktur hergestellt werden. Der so gebildete Achsträger eignet sich für ein zweispuriges Fahrzeug, bei dem an beiden Seiten jeweils ein Rad über Radführungselemente geführt wird.
In einer bevorzugten Ausführung bestehen die Seitenteile aus einem Gussmaterial, insbesondere einer metallischen Gusslegierung, oder aus extrudierten Profilen.
In einer bevorzugten Ausführung bilden die Seitenteile jeweils zumindest eine Konsole zur Aufnahme eines der Radführungselemente einteilig aus. Die Konsole kann aus dem Seitenteil durch biegetechnische Umformung erzeugt oder bei einem Gussteil gleich während des Gießprozesses ausgebildet werden.
In einer bevorzugten Ausführung bestehen die Streben aus einer metallischen Legierung, einem Polymer oder einem faserverstärkten Kunststoff. Im Falle eines Seitenteils aus einer Metalllegierung kann durch die geeignete Materialauswahl der Streben ein leichter hybrider Aufbau des Achsträgers erreicht werden. Da die Streben lediglich auf Zug bzw. Druck belastet werden, können Materialien mit besonderen Festigkeitseigenschaften, wie beispielsweise CFK, eingesetzt werden.
In einer bevorzugten Ausführung löst sich die Traktionsbatterie bei einer unfallbedingten Beschädigung des Fahrzeugs vom Fahrzeugunterboden und wird von dem Achsträger aufgefangen. Das Lösen der Traktionsbatterie vom Fahrzeugunterboden kann entweder selbständig durch die Krafteinwirkung beim Unfall oder fremdgesteuert mittels einer Steuereinheit erfolgen. Im letzteren Fall nimmt die Steuereinheit entweder die Unfalldaten auf und entscheidet fallweise auf ein Lösen der Traktionsbatterie oder der Befehl zum Lösen wird extern, beispielsweise durch die Rettungsmannschaft, gegeben. Das Lösen der Traktionsbatterie bewirkt eine schnelle und sichere spannungstechnische Entkopplung vom Fahrzeug, so dass die Rettungsmannschaft nicht durch die in der Traktionsbatterie verbliebene elektrische Ladung gefährdet wird. Der Achsträger fängt die herabfallende Traktionsbatterie auf, so dass diese nicht unkontrolliert vom Fahrzeug abfällt.
In einer bevorzugten Ausführung ist zumindest eine Anbindung der Traktionsbatterie an den Fahrzeugunterboden pyrotechnisch lösbar. Die Anbindung enthält hierzu eine Sprengkapsel, die durch einen Impuls gezündet wird. Dabei wird die Anbindung mechanisch derart beschädigt, dass sich die Traktionsbatterie vom Fahrzeugunterboden löst und in den kastenartigen Achsträger fällt.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
Darin zeigt die einzige Figur eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs mit Achsträger und Traktionsbatterie.
Gemäß der Figur hat ein zweispuriges Fahrzeug 1 einen Fahrzeugunterboden 1a, an dessen Unterseite eine Traktionsbatterie 2 starr mittels Anbindungen 7 und ein Achsträger 3 elastisch mittels Lagerelementen 6 angeordnet ist. Die Traktionsbatterie 2 hat eine kubische Außenform. Der Achsträger 3 besteht aus zwei spiegelsymmetrisch zueinander angeordneten und voneinander beabstandeten Seitenteilen 3a aus einer metallischen Gusslegierung, die sich beiderseits der Traktionsbatterie 2 erstrecken. Die beiden Seitenteile 3a sind mittels mehrerer fachwerkartig angeordneter Streben 3b miteinander verbunden, wodurch sich für den Achsträger 3 insgesamt eine Kastenform ergibt und der Achsträger 3 die Traktionsbatterie 2 allseitig berührungsfrei umgibt. Die Streben 3b werden nur auf Zug bzw. Druck belastet. An den Seitenteilen 3a sind jeweils Radführungselemente 4 angebunden, die miteinander ein Rad 5 unter Gewährung bestimmter Freiheitsgrade führen.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
1a: Fahrzeugunterboden
2: Traktionsbatterie
3: Achsträger
3a: Seitenteil
3b: Strebe
4: Radführungselement
5: Rad
6: Lagerelement
7: Anbindung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012021857 A1 [0003]
DE 102010043901 A1 [0004]

Claims

Fahrzeug (1) mit einer Traktionsbatterie (2) und einem Achsträger (3), an dem zumindest ein Radführungselement (4) angeordnet ist, wobei der Achsträger (3) mit zumindest einem elastischen Lagerelement (6) an der Unterseite eines Fahrzeugunterbodens (1a) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Traktionsbatterie (2) starr mit der Unterseite des Fahrzeugunterbodens (1a) verbunden ist und der Achsträger (3) die Traktionsbatterie (2) berührungsfrei zumindest teilweise umgibt.
Fahrzeug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Lagerelement (6) als Elastomerlager ausgebildet ist.
Fahrzeug (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Achsträger (3) kastenförmig ausgebildet ist.
Fahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Achsträger (3) die Traktionsbatterie (2) allseitig umgibt.
Fahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Achsträger (3) beiderseits jeweils ein Seitenteil (3a) zur Anbindung des zumindest einen Radführungselements (4) aufweist, wobei die Seitenteile (3a) durch Streben (3b) fachwerkartig miteinander verbunden sind.
Fahrzeug (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenteile (3a) aus einem Gussmaterial bestehen.
Fahrzeug (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenteile (3a) jeweils zumindest eine Konsole zur Aufnahme eines der Radführungselemente (4) einteilig ausbilden.
Fahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Streben (3b) aus einer metallischen Legierung, einem Polymer oder einem faserverstärkten Kunststoff bestehen.
Fahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Traktionsbatterie (2) bei einer unfallbedingten Beschädigung des Fahrzeugs (1) vom Fahrzeugunterboden (1a) löst und von dem Achsträger (3) aufgefangen wird.
Fahrzeug (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Anbindung (7) der Traktionsbatterie (2) an den Fahrzeugunterboden (1a) pyrotechnisch lösbar ist.