DE102014203570A1 - Fahrzeugkarosserie für ein Hybridfahrzeug - Google Patents

Fahrzeugkarosserie für ein Hybridfahrzeug

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    • B62D29/001Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof characterised by combining metal and synthetic material
    • B62D29/005Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof characterised by combining metal and synthetic material preformed metal and synthetic material elements being joined together, e.g. by adhesives

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugkarosserie mit einer Bodenstruktur (1), die ein Vorderwagen-Modul (7), ein Mittelteil (9) mit einer Traktionsbatterie (3) für eine Elektromaschine und ein Hinterwagen-Modul (11) mit einem Kraftstofftank (5) für eine Brennkraftmaschine aufweist. Erfindungsgemäß weist der am Hinterwagen-Modul (11) angeordnete Kraftstofftank (5) eine in der Fahrzeuglängsrichtung (x) nach vorne offene Aussparung (31) auf zur Bereitstellung eines Zusatz-Bauraums für die Traktionsbatterie (3).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugkarosserie mit einer Bodenstruktur nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Fahrzeugkarosserie nach dem Patentanspruch 10.
  • Die Bodenstruktur einer Fahrzeugkarosserie kann modular aufgebaut sein und beispielhaft ein Vorderwagen-Modul, ein Mittelteil sowie ein Hinterwagen-Modul aufweisen. Je nach herzustellender Fahrzeugvariante können unterschiedlich ausgebildete Module zu der Bodenstruktur zusammengesetzt werden.
  • Aus der DE 10 2010 018 481 A1 ist ein gattungsgemäßes Fahrzeug mit einem Hybridantrieb bekannt, der eine Elektromaschine sowie eine Brennkraftmaschine aufweist. Die Bodenstruktur des Fahrzeugs ist mit einem Vorderwagen-Modul, einem Mittelteil zur Anordnung einer Traktionsbatterie für eine Elektromaschine sowie mit einem Hinterwagen-Modul zur Anordnung eines Kraftstofftanks für die Brennkraftmaschine aufgebaut.
  • Bei einem modularen Karosserieaufbau kann das Mittelteil Anbindungsgeometrien zur Anbindung am Vorderwagen-Modul und am Hinterwagen-Modul aufweisen. Bei Fahrzeugen mit einem herkömmlichen verbrennungsmotorischen Antrieb ist bereits ein modularer Karosserieaufbau bekannt. Im Unterschied dazu lässt sich – aufgrund der unterschiedlichen Antriebskonzepte – ein solcher bekannter modularer Karosserieaufbau nicht ohne weiteres auf ein Hybrid-Fahrzeug mit sowohl verbrennungsmotorischem Antrieb als auch elektrischem Antrieb übertragen.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Fahrzeugkarosserie für ein Hybrid-Fahrzeug bereitzustellen, deren Bodenstruktur in einfacher Weise modular aufgebaut werden kann.
  • Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 oder des Patentanspruches 10 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
  • Erfindungsgemäß wird im Hinblick auf eine Fahrzeug-Variantenbildung ein erstes Mittelteil und zumindest ein zweites Mittelteil bereitgestellt. Das erste Mittelteil und das zweite Mittelteil sind jeweils unterschiedlich ausgebildet, um eine Variation der Fahrzeugkarosserie zu erzielen. Das erste Mittelteil und das zweite Mittelteil weisen jedoch jeweils identische Anschlussgeometrien für das Vorderwagen-Modul und für das Hinterwagen-Modul auf, so dass in Abhängigkeit von der herzustellenden Fahrzeugvariante die Mittelteile prozesstechnisch einfach ausgetauscht werden können.
  • Bevorzugt erfolgt eine Variation der Bodenstruktur der Fahrzeugkarosserie ausnahmslos nur durch den Austausch des ersten Mittelteils mit dem zweiten Mittelteil. Das Vorderwagen-Modul und das Hinterwagen-Modul bleiben dagegen vom Austausch der Mittelteile unberührt.
  • In einer Ausführungsform kann das erste Mittelteil und das zweite Mittelteil, in der Fahrzeuglängsrichtung betrachtet, unterschiedliche Baulängen aufweisen, um Bodenstrukturen für Fahrzeuge mit unterschiedlichen Radständen herzustellen. Beispielhaft können das erste Mittelteil und das zweite Mittelteil jeweils identische Traktionsbatterien mit identischer Baulänge aufweisen. Diese können mit unterschiedlichen Überständen das Mittelteil in der Fahrzeuglängsrichtung nach hinten überragen. Jeder dieser Traktionsbatterie-Überstände kann in eine Aussparung des am Hinterwagen-Modul angeordneten Kraftstofftanks einragen.
  • Wie oben erwähnt können das erste Mittelteil und das zweite Mittelteil beispielhaft mit unterschiedlichen Baulängen in der Fahrzeuglängsrichtung ausgeführt sein, jedoch ansonsten identisch zueinander sein. Die Baulängen-Kürzung kann hierbei an der Rückseite des jeweiligen Mittelteils erfolgen.
  • Die oben genannte, im Kraftstofftank ausgebildete Aussparung ist daher in der Fahrzeuglängsrichtung nach vorne offen gestaltet, um einen Zusatz-Bauraum für die Traktionsbatterie bereitzustellen. Demgegenüber wird der Haupt-Batterieraum vom jeweiligen Mittelteil der Bodenstruktur zur Verfügung gestellt. Auf diese Weise wird der vom Mittelteil gebildete Haupt-Batterieraum mittels des Zusatz-Batterieraums, das heißt der im Kraftstofftank ausgebildeten Aussparung nach hinten verlängert.
  • Beim Zusammenbau der Bodenstruktur der Fahrzeugkarosserie werden zunächst das Vorderwagen-Modul, das Mittelteil sowie das Hinterwagen-Modul als separate Baueinheiten bereitgestellt und an den jeweiligen Anschlussgeometrien miteinander insbesondere durch Punktschweißung verbunden. Sowohl der, den Haupt-Batterieraum bildende Mitteltunnel als auch der vom Kraftstofftank begrenzte Zusatz-Batterieraum sind bevorzugt in der Fahrzeughochrichtung nach unten offen, wodurch ein Anbau der Traktionsbatterie an der Unterseite der Bodenstruktur vereinfacht ist.
  • Im Hinblick auf ein für das Fahrverhalten günstige Gewichtsverteilung ist eine zentrale Positionierung der Traktionsbatterie von großer Bedeutung. Vor diesem Hintergrund ist erfindungsgemäß die Traktionsbatterie größtenteils am Mittelteil angeordnet. Der den Haupt-Batterieraum bildende Mitteltunnel kann zudem unterhalb der Frontsitze in der Fahrzeugquerrichtung mit zumindest einem Teil-Batterieraum erweitert sein.
  • In einer technischen Realisierung der Bodenstruktur kann der Mitteltunnel in der Fahrzeuglängsrichtung betrachtet nach hinten an einer, in der Fahrzeughochrichtung hochgezogenen Begrenzungswand eines Fondblechteils enden. Das Fondblechteil kann eine zweite oder gegebenenfalls eine dritte Sitzreihe tragen oder alternativ den heckseitigen Ladeboden definieren.
  • Wie bereits oben erwähnt, kann das erste Mittelteil und das zweite Mittelteil jeweils mit unterschiedlichen Baulängen in der Fahrzeuglängsrichtung ausgeführt sein. Eine Baulängen-Kürzung kann bevorzugt an der Rückseite des jeweiligen Mittelteils erfolgen. Auf diese Weise ergeben sich bei Verwendung baugleicher Traktionsbatterien jeweils unterschiedliche Traktionsbatterie-Überstände am ersten Mittelteil und am zweiten Mittelteil. Diese unterschiedlichen Traktionsbatterie-Überstände werden jeweils von der Kraftstofftank-Aussparung aufgenommen, die den oben erwähnten Zusatz-Bauraum für die Traktionsbatterie bereitstellt.
  • Die Traktionsbatterie nimmt daher bevorzugt Bauraum unterhalb der frontseitigen Fahrzeugsitze, im Mitteltunnel sowie gegebenenfalls auch in der vom Kraftstofftank begrenzten Aussparung ein.
  • Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und/oder Weiterbildungen der Erfindung können – außer zum Beispiel in den Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen – einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen.
  • Die Erfindung und ihre vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 in einer schematischen Seitenschnittansicht ein Hybrid-Fahrzeug mit einer an der Unterseite der Karosserie-Bodenstruktur angeordneten Traktionsbatterie sowie einem Kraftstofftank;
  • 2 in einer perspektivischen Darstellung von oben die Bodenstruktur der Fahrzeugkarosserie;
  • 3 und 4 jeweils Ansichten, die den Zusammenbau der Bodenstruktur der Fahrzeugkarosserie veranschaulichen; und
  • 5 in einer Ansicht entsprechend der 2 eine Bodenstruktur für eine Fahrzeugkarosserie mit im Vergleich zur 2 reduziertem Radstand.
  • In der 1 ist grob schematisch ein Hybrid-Fahrzeug angedeutet, bei dem die Bodenstruktur 1 der Fahrzeugkarosserie im Teilschnitt angedeutet ist. An der Unterseite der Bodenstruktur 1 ist eine Traktionsbatterie 3 für eine nicht gezeigte Elektromaschine und ein Kraftstofftank 5 für eine nicht gezeigte Brennkraftmaschine angebaut. Die 1, wie auch die folgenden 2 bis 5 sind im Hinblick auf ein einfaches Verständnis der Erfindung angefertigt. Von daher sind die Figuren lediglich grob vereinfachte Darstellungen, die keinen realitätsgetreuen Aufbau der Fahrzeugkarosserie wiedergeben.
  • Die Bodenstruktur 1 ist modular aufgebaut, und zwar mit einem Vorderwagen-Modul 7, einem Mittelteil 9 und einem Hinterwagen-Modul 11. Die Bodenstruktur 1 weist zudem einen in der Fahrzeugmittelebene in der Längsrichtung x verlaufenden, nach unten offenen Mitteltunnel 13 auf. Der Mitteltunnel 13 erstreckt sich in der Fahrzeuglängsrichtung x nach hinten bis zu einer Begrenzungswand 15, die in der Fahrzeughochrichtung z hochgezogen ist und Bestandteil eines heckseitigen Fondblechteils 17 ist. Wie aus der 1 weiter hervorgeht, ist der Mitteltunnel 13 im Bereich der frontseitigen Fahrzeugsitze 19 in der Fahrzeugquerrichtung y mit seitlichen Ausbuchtungen 21 ausgeweitet. Die seitlichen Ausbuchtungen 21 des Mitteltunnels 13 erstrecken sich in der 1 zwischen den Sitzaufnahmen 23 der Frontsitze 19 (1). In der 1 und 2 definiert der Mitteltunnel 13 einen Haupt-Batterieraum, während die seitlichen Ausbuchtungen 21 unterhalb der Frontsitze 19 weitere Teil-Batterieräume zur Verfügung stellen.
  • Die Vorderwagen- und Hinterwagen-Module 7, 11 sind über entsprechend ausgebildete Anschlussgeometrien 25 mit dem Mittelteil 9 punktverschweißt. Die Anschlussgeometrien 25 sind in den Figuren lediglich gestrichelt angedeutet. In einer technischen Realisierung sind die Anschlussgeometrien 25 aneinander korrespondierende Flansche, die in Punktschweißverbindung gebracht sind. Gemäß der 1 sind unterhalb des Fondblechteils 17 des Hinterwagen-Moduls 11 lediglich grob schematisch angedeutete Radaufhängungselemente 26 positioniert. Zudem ist im Fondblechteil 17 eine Reserveradmulde 27 vorgesehen.
  • Die mit der nicht gezeigten Brennkraftmaschine verbundene Abgasanlage 29 verläuft gemäß der 1 nicht innerhalb des Mitteltunnels 13, sondern vielmehr in geänderter Führung seitlich versetzt zum Mitteltunnel 19. Die Abgasanlage 29 ist in den Figuren lediglich gestrichelt angedeutet.
  • Wie aus der 1 weiter hervorgeht, überragt die Traktionsbatterie 3 die Rückseite des Mittelteils 9 in der Fahrzeuglängsrichtung x um einen Überstand a1 (1). Der Überstand a1 der Traktionsbatterie 3 ragt gemäß der 1 in eine Aussparung 31 des Kraftstofftanks 5. Die Aussparung 31 ist in der Fahrzeuglängsrichtung x nach vorne offen gestaltet und bildet einen Zusatz-Bauraum für die Traktionsbatterie 3. Je nach Größe des Überstands a1 ragt die Traktionsbatterie 3 mehr oder minder in die Aussparung 31 des Kraftstofftanks 5 hinein. Bei den geometrischen Gegebenheiten in der 1 verbleibt ein Freiraum 28 zwischen einem Boden 30 der Aussparung 31 und einer heckseitigen Stirnseite der Traktionsbatterie 3.
  • Anhand der folgenden 3 und 4 wird in groben Zügen der Zusammenbau der Bodenstruktur 1 der Fahrzeugkarosserie beschrieben: Zunächst werden gemäß der 3 das Vorderwagen-Modul 7, das Mittelteil 9 und das Hinterwagen-Modul 11 als separate Baueinheiten bereitgestellt. Anschließend werden die separaten Baueinheiten an den jeweiligen Anschlussgeometrien 25 miteinander verschweißt (4), und zwar unter Bildung der Bodenstruktur 1. Anschließend werden an der Unterseite der Bodenstruktur 1 unter Anderem die Traktionsbatterie 3, die Radaufhängungselemente 26 sowie die Abgasanlage 29 angebaut.
  • In dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung der Bodenstruktur 1 wird in den 1 bis 4 das Mittelteil 9 verbaut, das eine Baulänge l1 aufweist. Mit dieser Baulänge l1 ergibt sich ein vorgegebener erster Radstand der Fahrzeugkarosserie.
  • Im erfindungsgemäßen Verfahren werden im Hinblick auf eine einfache Fahrzeug-Variantenbildung neben dem Mittelteil 9 zumindest ein zweites Mittelteil 33 (5) bereitgestellt, das eine im Vergleich zum Mittelteil 9 reduzierte Baulänge l2 aufweist. Die Baulängen-Kürzung erfolgt an der Rückseite des Mittelteils 33. Ansonsten sind die beiden Mittelteile 9, 33 identisch zueinander. Durch Variierung der Baulängen l1, l2 ergeben sich unterschiedliche Radstände für eine Variation der Bodenstruktur 1, so dass in der 5 eine Fahrzeugkarosserie mit einem zweiten Radstand gebildet ist. Aufgrund der reduzierten Baulänge l2 des zweiten Mittelteils 33 (5) stellt sich ein Traktionsbatterie-Überstand a2 ein, der im Vergleich zu den 1 bis 4 erhöht ist. Die Aussparung 31 des Kraftstofftanks 5 ist dabei in seiner Bautiefe so ausgelegt, dass auch der größere Überstand a2 aufgenommen werden kann.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102010018481 A1 [0003]

Claims (15)

  1. Fahrzeugkarosserie mit einer Bodenstruktur (1), die ein Vorderwagen-Modul (7), ein erstes Mittelteil (9) zur Anordnung einer Traktionsbatterie (3) für eine Elektromaschine, und ein Hinterwagen-Modul (11) zur Anordnung eines Kraftstofftanks (5) für eine Brennkraftmaschine aufweist, wobei das erste Mittelteil (9) Anbindungsgeometrien (25) zur Anbindung am Vorderwagen-Modul (7) und am Hinterwagen-Modul (1) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein zweites Mittelteil (33) bereitstellbar ist mit unterschiedlicher Ausbildung für eine Variation der Fahrzeugkarosserie, jedoch mit zum ersten Mittelteil (9) identischen Anschlussgeometrien (25).
  2. Fahrzeugkarosserie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der am Hinterwagen-Modul (11) angeordnete Kraftstofftank (5) eine in der Fahrzeuglängsrichtung (x) nach vorne offene Aussparung (31) aufweist zur Bereitstellung eines Zusatz-Bauraums für die Traktionsbatterie (3).
  3. Fahrzeugkarosserie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittelteil (9) der Bodenstruktur (1) einen, von einem in der Fahrzeuglängsrichtung (x) verlaufenden Mitteltunnel (13) gebildeten Haupt-Batterieraum aufweist.
  4. Fahrzeugkarosserie nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der vom Mitteltunnel (13) gebildete Haupt-Batterieraum mittels des von der Kraftstofftank-Aussparung (31) bereitgestellten Zusatz-Batterieraums in der Fahrzeuglängsrichtung (x) nach hinten verlängert ist.
  5. Fahrzeugkarosserie nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die als Zusatz-Bauraum wirkende, nach vorne offene Aussparung (31) des Kraftstofftanks (5) in der Fahrzeughochrichtung (z) nach unten offen ist.
  6. Fahrzeugkarosserie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorderwagen-Modul (7), das Mittelteil (9) und das Hinterwagen-Modul (11) als separate Baueinheiten bereitstellbar sind, die an Anbindungsstellen (25) miteinander verbindbar sind.
  7. Fahrzeugkarosserie nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der den Haupt-Batterieraum bildende Mitteltunnel (13) unterhalb der Frontsitze (19) in der Fahrzeugquerrichtung (y) mit zumindest einen Teil-Batterieraum (21) erweitert ist.
  8. Fahrzeugkarosserie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstofftank (5) unterhalb einer dritten Sitzreihe (22) oder unterhalb eines heckseitigen Ladebodens angeordnet ist.
  9. Fahrzeugkarosserie nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitteltunnel (13) in der Fahrzeuglängsrichtung (x) nach hinten an einer in der Fahrzeughochrichtung (z) hochgezogene Begrenzungswand (15) eines Fondblechteils (17) endet, und dass das Fondblechteil (17) die dritte Sitzreihe (22) trägt oder den heckseitigen Ladeboden definieren.
  10. Verfahren zur Herstellung einer Fahrzeugkarosserie nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Mittelteil (9, 33) in der Fahrzeuglängsrichtung (x) betrachtet unterschiedliche Baulängen (l1, l2) aufweisen zur Herstellung von Fahrzeugkarosserien mit unterschiedlichen Radständen.
  12. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Traktionsbatterie (3) in der Fahrzeuglängsrichtung (x) nach hinten mit einem Überstand (a1, a2) das Mittelteil (9, 33) überragt, und dass der Traktionsbatterie-Überstand (a1, a2) in die Aussparung (31) des Kraftstofftanks (3) einragt.
  13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Mittelteil (9) und das zweite Mittelteil (33) mit unterschiedlichen Baulängen (l1, l2) in der Fahrzeuglängsrichtung (x) ausgeführt werden zur Realisierung von Bodenstrukturen (1) mit unterschiedlichen Randständen.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass am zweiten Mittelteil (33) eine Baulängen-Kürzung erfolgt, und zwar im Vergleich zum längeren ersten Mittelteil (9) sowie unter Vergrößerung des Überstands (a) an der, in der Fahrzeuglängsrichtung (x) nach hinten weisenden Rückseite des jeweiligen Mittelteils (9, 33).
  15. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass beim ersten und zweiten Mittelteil (9, 33) die Traktionsbatterien (3) unterschiedlich große Überstände (a1, a2) aufweist, und dass das erste und das zweite Mittelteil (9, 33) identische Traktionsbatterien (3) mit in der Fahrzeuglängsrichtung (x) betrachtet identischen Baulängen aufweisen.
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