DE102015003643B3

DE102015003643B3 - Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102015003643B3
Application number: DE102015003643.2A
Authority: DE
Inventors: Erdal Acikgöz; Jörg Schmidt
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2015-03-19
Filing date: 2015-03-19
Publication date: 2016-06-16
Anticipated expiration: 2035-03-20
Also published as: US10870340B2; CN107405988B; CN107405988A; US20180281577A1; WO2016146840A1

Abstract

Kraftfahrzeug, umfassend einen Unterboden sowie wenigstens einen oberhalb des Unterbodens angeordneten Energiespeicher, sowie eine oder mehrere oberhalb des Unterbodens verlaufende Leitungen, wobei der Energiespeicher (3) auf wenigstens einem flächigen Dämpfungselement (4) angeordnet ist, an dem wenigstens eine kanalartige Durchbrechung (7) vorgesehen ist, durch das wenigstens eine der oberhalb des Unterbodens (2) verlaufenden Leitungen (6) geführt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Unterboden sowie wenigstens einen oberhalb des Unterbodens angeordneten Energiespeicher, sowie eine oder mehrere oberhalb des Unterbodens verlaufende Leitungen.
Moderne Kraftfahrzeuge setzen zunehmend auf einen Elektroantrieb. Bekannt sind rein batteriegetriebene Elektrofahrzeuge, oft auch BEV (battery electric vehicle) genannt, sowie Hybridfahrzeuge mit einer Brennkraftmaschine und einem Elektromotor, der aus einer entsprechenden Batterie gespeist wird, wobei diese Fahrzeuge oft auch PHEV (plug-in-hybrid electric vehicle) genannt werden.
Aufgrund der Größe des Energiespeichers, also der Batterie, wird diese bevorzugt oberhalb des Unterbodens im Zwischenraum zur Fahrgastzelle angeordnet. In diesem Bereich verlaufen jedoch auch eine Vielzahl von Leitungen wie Kühlleitungen, Bremsleitungen, Elektrokabel etc. Aufgrund der geringen Bauraumhöhe ist es erforderlich, die Batterie möglichst schmal auszuführen, damit sie zusammen mit den entsprechenden Leitungen etc. verbaut werden kann. Dabei sind zwischen den Leitungen und dem Energiespeicher entsprechende Schutzmaßnahmen vorzusehen oder einzubringen, damit die Komponenten nicht unmittelbar aufeinanderliegen und einander gegenüber geschützt sind, was sich nachteilig auf den zur Verfügung stehenden Bauraum und damit auf die mögliche Höhe des Energiespeichers auswirkt.
DE 10 2010 024 320 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Halten einer Batterie in einer Tragstruktur einer Fahrzeugkarosserie. Die Tragstruktur umfasst mindestens eine Halteeinrichtung, die mehrschichtig ausgebildet ist. Dadurch ergibt sich eine Sandwichstruktur, deren Schichten an unterschiedliche Anwendungsfälle bezüglich einer möglicherweise auftretenden Belastung anpassbar sind.
FR 2 977 554 A1 offenbart ein Fahrzeug mit einem Rahmen, der eine wabenförmige Struktur aufweist, die eine Platte bildet, wobei eine Seite dieser Platte mit einer Bodenplatte verbunden ist. An einem Rand der verbundenen Platten ist ein Kranz angeordnet, der dafür sorgt, dass der Rand von äußeren Einflüssen geschützt ist.
DE 10 2009 058 808 A1 betrifft eine Fahrzeugantriebsbatteriebaugruppe und eine Kühlvorrichtung. Die Kühlvorrichtung weist einen Kühlboden auf, der mit einer Kontaktplatte an einer Unterseite einer Fahrzeugantriebsbatterie der Fahrzeugantriebsbatteriebaugruppe angeordnet ist. Ein Trägerbauteil umfasst eine entsprechende Halterung für die Kontaktplatte und mindestens eine Kühlmittelleitung.
Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, ein Kraftfahrzeug anzugeben, das demgegenüber verbessert ist.
Zur Lösung dieses Problems ist bei einem Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Energiespeicher auf wenigstens einem flächigen Dämpfungselement angeordnet ist, an dem wenigstens eine kanalartige Durchbrechung vorgesehen ist, durch das wenigstens eine der oberhalb des Unterbodens verlaufenden Leitungen geführt ist.
Erfindungsgemäß ist ein flächiges Dämpfungselement vorgesehen, das unterhalb des Energiespeichers angeordnet ist. Das Dämpfungselement weist zumindest eine kanalartige Durchbrechung auf, durch die zumindest eine der oberhalb des Unterbodens verlaufenden Leitungen geführt ist. Bevorzugt sind natürlich mehrere solcher kanalartigen Durchbrechungen vorgesehen, wie natürlich auch mehr als eine Leitung in einer solchen Durchbrechung aufgenommen sein kann.
Dieses Dämpfungselement bewirkt zum einen eine Dämpfung zum eigentlichen Unterboden hin, das heißt, dass entsprechende vom Unterboden herrührende Kraftspitzen hierüber gedämpft werden und sich nicht nachteilig bezüglich des Energiespeichers auswirken. Darüber hinaus sind die Leitungen einerseits in der oder den kanalartigen Durchbrechungen definiert geführt, zum anderen sind sie über das Dämpfungselement auch relativ zum Energiespeicher beabstandet, so dass die Leitungen und der Energiespeicher gegeneinander geschützt sind. Auch sind die Leitungen natürlich aufgrund ihrer Integration in das Dämpfungselement ebenfalls geschützt, nachdem das Dämpfungselement auch einwirkende Kraftspitzen vom Unterboden her gegenüber den Leitungen kompensiert.
Da die Leitungen in dem Dämpfungselement aufgenommen sind, wird vorteilhaft eine Bauraumneutralität erreicht. Das heißt, dass Energiespeicher und Leitungen eng benachbart zueinander, gleichwohl einander gegenüber geschützt angeordnet werden können. Die Höhe des Energiespeichers kann daher gegenüber bisher bekannten Anordnungen vergrößert werden, mithin also eine Batterie mit einem höheren Energieinhalt verwendet werden.
Die Fläche des Dämpfungselements sollte wenigstens der Grundfläche des Energiespeichers entsprechen, kann aber bevorzugt auch zu allen vier Seiten des üblicherweise im Wesentlichen rechteckigen Energiespeichers etwas überstehen.
Auch können bevorzugt mehrere Durchbrechungen, in denen jeweils wenigstens eine Leitung aufgenommen ist, vorgesehen sein. Da die Leitungen in der Regel in Fahrzeuglängsrichtung verlegt sind, laufen natürlich auch die Durchbrechungen entsprechend der Fahrzeuglängsrichtung. Das heißt, dass eine Mehrzahl von das Dämpfungselement in Längsrichtung durchsetzenden Durchbrechungen vorgesehen sind, die jeweils eine oder mehrere Leitungen aufnehmen.
Das Dämpfungselement selbst ist bevorzugt aus einem Kunststoffmaterial. Bevorzugt handelt es sich hierbei um ein flexibles, elastisches Kunststoffmaterial, das hinreichend gute Dämpfungseigenschaften besitzt, wie gegebenenfalls auch sonstige spezifische mechanische, physikalische oder chemische Parameter wie Feuerfestigkeit etc. Dabei kann das Dämpfungselement ein einschichtiges Bauteil sein, also aus einem Kunststoffmaterial bestehen. Denkbar ist es aber auch, dass das Dämpfungselement aus mehreren Lagen aus unterschiedlichen Kunststoffmaterialien besteht, mithin also einen Sandwichaufbau aufweist, der eine gute Anpassung etwaiger benötigter spezifischer Eigenschaften des Dämpfungselements ermöglicht. So können beispielsweise unterschiedlich harte Kunststoffmaterialien verwendet werden und dergleichen.
Das Dämpfungselement, insbesondere das Kunststoffmaterial, ist natürlich bevorzugt elastisch deformierbar, um Kraftspitzen oder Schwingungen etc. möglichst gut dämpfen zu können.
Bevorzugt besteht das flächige Dämpfungselement aus zwei miteinander verbundenen flächigen Elementhälften, wobei bei getrennten Elementhälften die eine oder die mehreren kanalartigen Durchbrechungen, ein Einlegen der einen oder der mehreren Leitungen ermöglichend, offen sind. Zur Montage werden die flächigen Elementhälften voneinander getrennt, so dass die eine Elementhälfte beispielsweise auf den Unterboden gelegt und die entsprechenden Leitungen in die dort offenen, kanalartigen Durchbrechungen eingelegt werden können. Anschließend wird die zweite flächige Elementhälfte aufgesetzt und mit der ersten Elementhälfte entsprechend verbunden, so dass die Leitungen komplett eingeschlossen sind. Die Elementhälften können dabei stoffschlüssig miteinander verbunden sein, beispielsweise durch Verkleben oder Ultraschallschweißen.
In Weiterbildung der Erfindung kann das flächige Dämpfungselement auf einer Tragplatte angeordnet sein, die direkt oder indirekt mit dem Unterboden verbunden ist. Diese Tragplatte ist ein hinreichend stabiles Bauteil, das bevorzugt als Metallplatte oder Kunststoffplatte oder Verbundmaterialplatte ausgeführt ist. Die Tragplatte dient dazu, extreme Kraftspitzen, die von unten, also vom Unterboden her, einwirken können, bereits abzufangen. Dies gilt insbesondere in Bezug auf Punktlasten, die beispielsweise durch einen starken Schlag eines Gegenstands gegen den Unterboden hervorgerufen werden können. Diese Tragplatte ist entweder direkt unterbodenseitig verschraubt oder gegebenenfalls über zwischengeschaltete Verbindungselemente mit dem Unterboden verbunden. Sie ist bevorzugt größer als die Fläche des Dämpfungselements, so dass an den Seiten entsprechende Verbindungsabschnitte gegeben sind, über die die Tragplatte unterbodenseitig befestigt werden kann.
Bevorzugt kommt eine Metallplatte zum Einsatz, vorzugsweise aus einem möglichst leichten Material wie Aluminium. Alternativ kann auch ein entsprechend stabiler Kunststoff verwendet werden oder ein Verbundmaterial, beispielsweise ein faserverstärktes Kunststoffmaterial, insbesondere ein kohlenstofffaserverstärktes Kunststoffmaterial.
Der Energiespeicher und das Dämpfungselement selbst sind bevorzugt stoffschlüssig miteinander verbunden, insbesondere miteinander verklebt. Dieses Verkleben kann im Rahmen einer Vormontage erfolgen, das heißt, dass der Energiespeicher nebst Dämpfungselement verbaut wird und anschließend die Leitung(en) durch die Durchbrechung(en) geführt werden, sollte es sich um ein einteiliges Dämpfungselement handeln. Handelt es sich um ein zweiteiliges Dämpfungselement, so kann die untere Elementhälfte zunächst verbaut und die Leitungen eingelegt werden, wonach erst der Energiespeicher samt der oberen Dämpfungselementhälfte verbaut wird. Auch ist es denkbar, zuerst das Dämpfungselement zu. montieren, und anschließend den Energiespeicher auf das verbaute Dämpfungselement aufzusetzen und dort zu verkleben.
Auch das Dämpfungselement und die Tragplatte sind bevorzugt stoffschlüssig miteinander verbunden, insbesondere verklebt. Handelt es sich um ein einteiliges Dämpfungselement, so kann auch die Tragplatte bereits vormontiert, also vor der Montage am Dämpfungselement angeklebt sein. Handelt es sich um ein zweiteiliges Dämpfungselement, so kann die Tragplatte mit der unteren Elementhälfte verklebt sein und zusammen mit dieser zunächst montiert werden. Erst nach Anlegen der Leitungen wird dann der Energiespeicher nebst oberer Dämpfungselementhälfte verbaut.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
1 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs mit einem verbauten Energiespeicher nebst Dämpfungseinrichtung und Tragplatte,
2 eine vergrößerte Ansicht des Energiespeichers nebst Dämpfungselement und Tragplatte aus 1, und
3 eine Prinzipdarstellung eines Dämpfungselements bestehend aus zwei Elementhälften nebst Energiespeicher und Tragplatte.
1 zeigt ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug 1, umfassend einen Unterboden 2 sowie einen oberhalb des Unterbodens verbauten Energiespeicher 3, z. B. eine Batterie, der über ein flächiges Dämpfungselement 4 relativ zum Unterboden 2 gedämpft gelagert ist. Das Dämpfungselement 4 seinerseits ist auf einer Tragplatte 5 angeordnet, die ihrerseits, wie nachfolgend noch beschrieben wird, mit dem Unterboden 2 verbunden ist. Bei dem Kraftfahrzeug 1 handelt es sich beispielsweise um ein reines Elektrofahrzeug.
Oberhalb des Unterbodens verlaufen des Weiteren eine oder mehrere Leitungen 6, bei denen es sich um Kühlmittelleitungen, Bremsleitungen oder Elektroleitungen etc. handeln kann. Diese Leitungen laufen, worauf nachfolgend noch eingegangen wird, durch das flächige Dämpfungselement 4, also zwischen Energiespeicher 3 und Tragplatte 5.
2 zeigt in Form einer vergrößerten Darstellung den Energiespeicher 3, das flächige Dämpfungselement 4 sowie die Tragplatte 5. Der Energiespeicher 3, der im Wesentlichen eine rechteckige Grundfläche aufweist, ist von der Grundfläche her deutlich kleiner als das Dämpfungselement 4, das ebenfalls vorzugsweise eine rechteckige Grundfläche aufweist. Beide sind bevorzugt über eine Klebeverbindung stoffschlüssig miteinander verbunden.
Am Dämpfungselement 4 ist wenigstens eine, bevorzugt mehrere kanalartige Durchbrechungen 7 vorgesehen, in denen jeweils eine oder mehrere der Leitungen 6 aufgenommen sind. Die Durchbrechungen 7 erstrecken sich in Fahrzeuglängsrichtung, da üblicherweise auch die Leitungen in Fahrzeuglängsrichtung verlegt sind.
Das Dämpfungselement 4 ist aus einem hinreichend elastischen Material, vorzugsweise einem Kunststoffmaterial. Es kann ein reines Elastomermaterial verwendet werden, oder ein geschäumtes Kunststoffmaterial, so dass das Dämpfungselement 4 eine hinreichende kraft- und schwingungsdämpfende Eigenschaft aufweist. Auch kann das Dämpfungselement 4 aus mehreren separaten Lagen bestehen, die ihrerseits aus unterschiedlichen Kunststoffmaterialien bestehen, die jeweils unterschiedliche mechanische, physikalische oder chemische Eigenschaften aufweisen. In jedem Fall ermöglicht das Dämpfungselement, etwaige vom eigentlichen Unterboden 2 her eingebrachte Kraftspitzen oder Schwingungen etc. zu dämpfen, so dass diese nicht an den Energiespeicher bzw. zumindest gedämpft weitergegeben werden. Der Energiespeicher 3 selbst ist über entsprechende Befestigungselemente 8, beispielsweise Schrauben, karosserieseitig verschraubt.
Das Dämpfungselement 4 sitzt wie ausgeführt auf der Tragplatte 5 auf. Bei dieser kann es sich um eine hinreichend stabile Metallplatte handeln, beispielsweise aus Aluminium. Denkbar ist aber auch eine Kunststoffplatte, die hinreichend stabil und steif ist, oder eine Verbundwerkstoffplatte, Beispielsweise aus Kohlenstofffaserverbundwerkstoff. Die Tragplatte 5 ist über Befestigungselemente 9, beispielsweise ebenfalls Schrauben, fest mit dem Unterboden 2 verschraubt. Ihre Funktion ist es, sehr hohe Kraftspitzen, die beispielsweise durch einen am Unterboden aufschlagenden Gegenstand hervorgerufen werden, aufzufangen, so dass diese sich nicht auf den Energiespeicher 3 auswirken. Die Größe der Tragplatte 5 ist so bemessen, dass sie zumindest etwas länger als das Dämpfungselement 4 ist, so dass die Befestigungselemente 9 an entsprechenden vorstehenden Abschnitten der Tragplatte 9 angebracht werden können.
3 zeigt eine Ausgestaltung mit einem zweigeteilten Dämpfungselement 4. Das Dämpfungselement 4 besteht aus einer oberen Elementhälfte 4a und einer unteren Elementhälfte 4b. Im gezeigten Beispiel ist an der oberen Elementhälfte 4a bereits der Energiespeicher 3 angeklebt, während an der unteren Elementhälfte 4b bereits die Tragplatte 5 angeklebt ist. Die beiden Elementhälften 4a, 4b sind voneinander weggeklappt, bei der Montage wird die obere Elementhälfte 4a, wie durch den Pfeil P dargestellt, auf die untere Elementhälfte 4 gelegt.
Sowohl an der oberen als auch an der unteren Elementhälfte 4a sind positionsmäßig miteinander korrespondierende Durchbrechungsabschnitte 7a, 7b ausgebildet, die sich ersichtlich in Fahrzeuglängsrichtung erstrecken. Liegen beide Elementhälften 4a, 4b aufeinander, so ergänzen sich die Durchbrechungsabschnitte 7a, 7b zur jeweiligen durchlaufenden kanalartigen Durchbrechung. Im Rahmen der Montage kann nun beispielsweise zunächst die Tragplatte 5 nebst Elementhälfte 4b unterbodenseitig verbaut werden, wonach die Leitungen in die entsprechenden Durchbrechungshälften 7b eingelegt werden, wonach dann die obere Elementhälfte 4a nebst Energiespeicher 3 aufgesetzt wird. Die beiden Elementhälften 4a, 4b werden sodann stoffschlüssig miteinander verbunden, beispielsweise durch Verkleben oder Ultraschallschweißen etc. Anschließend ist lediglich noch der Energiespeicher 3 mit der Karosserie zu verbinden.
Ersichtlich ist damit zum einen der Energiespeicher 3 vom Unterboden 2 entkoppelt. Etwaige Schwingungen oder hohe Kräfte werden durch das Dämpfungselement 4 respektive die Metallplatte 5 aufgefangen und nicht respektive nicht nur stark gedämpft an den Energiespeicher 3 übergeben. Gleichwohl kann der Energiespeicher 3 hinreichend hoch ausgeführt werden. Denn erfindungsgemäß laufen die Leitungen 6 durch das Dämpfungselement in den Durchbrechungen 7 hindurch, das heißt dass die Integration des Dämpfungselements 4 letztlich bauraumneutral erfolgt und der Energiespeicher 3 entsprechend ausgelegt werden kann.

Claims

Kraftfahrzeug, umfassend einen Unterboden sowie wenigstens einen oberhalb des Unterbodens angeordneten Energiespeicher, sowie eine oder mehrere oberhalb des Unterbodens verlaufende Leitungen, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (3) auf wenigstens einem flächigen Dämpfungselement (4) angeordnet ist, an dem wenigstens eine kanalartige Durchbrechung (7) vorgesehen ist, durch das wenigstens eine der oberhalb des Unterbodens (2) verlaufenden Leitungen (6) geführt ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche des Dämpfungselements (4) wenigstens der Grundfläche des Energiespeichers (3) entspricht.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche des Dämpfungselements (4) größer als die Grundfläche des Energiespeichers (3) ist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Durchbrechungen (7), in denen jeweils wenigstens eine Leitung (6) aufgenommen ist, vorgesehen sind.
Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (4) aus einem Kunststoffmaterial ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (4) aus mehreren Lagen aus unterschiedlichen Kunststoffmaterialien besteht.
Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (4) elastisch deformierbar ist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das flächige Dämpfungselement (4) aus zwei miteinander verbundenen flächigen Elementhälften (4a, 4b) besteht, wobei bei getrennten Elementhälften (4a, 4b) die eine oder die mehreren kanalartigen Durchbrechung (7), ein Einlegen der eine oder der mehreren Leitungen (6) ermöglichend, offen sind.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Elementhälften (4a, 4b) stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
Kraftfahrzeug nach einem der vorfangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das flächige Dämpfungselement (4) auf einer Tragplatte (5) angeordnet ist, die direkt oder indirekt mit dem Unterboden (2) verbunden ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche der Tragplatte (5) größer ist als die Fläche des Dämpfungselements (4).
Kraftfahrzeug nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragplatte (5) aus Metall oder Kunststoff oder einem Verbundmaterial ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbundmaterial ein faserverstärktes Kunststoffmaterial ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das faserverstärkte Kunststoffmaterial ein kohlenstofffaserverstärktes Kunststoffmaterial ist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (3) und das Dämpfungselement (4) miteinander stoffschlüssig verbunden sind.
Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (4) und die Tagplatte (5) miteinander stoffschlüssig verbunden sind.