DE102015103902A1

DE102015103902A1 - Unterboden eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102015103902A1
Application number: DE102015103902.8A
Authority: DE
Inventors: Dennis Berger; Michael Werner
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2015-03-17
Filing date: 2015-03-17
Publication date: 2016-09-22
Also published as: US20160272246A1; US9862427B2; CN105984507A; CN105984507B

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Unterboden eines Kraftfahrzeugs, mit einer Bodenplatte (3) und einem mit dieser verbundenen Schlagschutz (6) auf einer Unterseite der Bodenplatte (3). Bei einem solchen Unterboden ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Schlagschutz (6) als Materialverbund aus Metall und Faserverbundwerkstoff ausgebildet ist. Hierdurch ergibt sich eine besonders effektive Schutzmaßnahme für den Unterboden eines Kraftfahrzeugs.

Description

Die Erfindung betrifft einen Unterboden eines Kraftfahrzeugs, mit einer Bodenplatte und einem mit dieser verbundenen Schlagschutz auf einer Unterseite der Bodenplatte.
In der Praxis finden bei Kraftfahrzeugen durchgehende, massive Aluminium-Bodenplatten Verwendung, als Schlagschutz zur Straßenoberfläche hin gegen einschlagende Gegenstände, Poller usw. Diese massiven Aluminium-Bodenplatten können durchaus auch Bestandteil einer Unterboden-Traktionsbatterie eines Hybrid- oder Elektrofahrzeugs sein.
In der US 2009/0295195 A1 ist ein Unterboden eines Kraftfahrzeugs in dessen Frontbereich beschrieben, der unter Verwendung von Kevlarfasern, somit einem Faserverbundwerkstoff auf Aramidbasis hergestellt ist.
Aus der US 2012/0160088 A1 ist ein Schlagschutz einer Unterbodenbatterie bekannt, wobei der Schlagschutz beabstandet zu dieser angeordnet ist.
In der US 2012/0103714 A1 und der WO 2013/156732 A1 ist die Verwendung von laminierten Fasern zum Schutz einer Unterbodenbatterie beschrieben.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine besonders effektive Schutzmaßnahme für den Unterboden eines Kraftfahrzeugs anzugeben.
Gelöst wird die Aufgabe durch einen Unterboden eines Kraftfahrzeugs, wobei der Unterboden gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 ausgebildet ist.
Der Unterboden des Kraftfahrzeugs weist gemäß der Erfindung somit eine Bodenplatte und einen mit dieser verbundenen Schlagschutz auf einer Unterseite der Bodenplatte auf. Hierbei ist der Schlagschutz als Materialverbund aus Metall und Faserverbundwerkstoff ausgebildet.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Metall um ein hochelastisches Aluminium oder Titan.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Faserverbundwerkstoff um eine Aramidfaser und/oder ein Aramidgewebe.
Die Ausbildung des Schlagschutzes als Materialverbund aus Metall und Faserverbundwerkstoff ermöglicht es, die Funktion des Schlagschutzes auf engstem Raum zu gewährleisten. Dies ist insbesondere bei einer Dicke des Schlagschutzes von lediglich 2 bis 4 mm, insbesondere lediglich 3 mm gewährleistet. Der Schlagschutz ist demnach als Schlagschutzschicht ausgebildet.
Es wird somit als Schlagschutz ein intelligenter Materialverbund eingesetzt; dieser enthält Metall und Faserverbundstoff. Der Faserverbundstoff hat auch die Funktion der thermischen Isolation zur heißen Fahrbahnfläche hin.
Der Schlagschutz ist insbesondere durch eine Vielzahl von Einzelplatten oder durch eine einzige Gesamtplatte gebildet. Bei Verwendung von einer Vielzahl von Einzelplatten sind diese aneinander liegend positioniert, decken die Bodenplatte ab und sind mit der Bodenplatte verbunden. Ist eine einzige Gesamtplatte vorgesehen, deckt diese die Bodenplatte insgesamt ab und ist mit dieser verbunden.
Insbesondere ist die jeweilige Einzelplatte oder die Gesamtplatte aus zwei Metalllagen und dem zwischen diesen angeordneten Faserverbundwerkstoff gebildet. Der Schlagschutz besteht damit aus drei Einzelschichten, die den Materialverbund bilden.
Gemäß einer bevorzugten Gestaltung des Unterbodens ist vorgesehen, dass die jeweilige Einzelplatte oder Gesamtplatte direkt auf die Bodenplatte auflaminiert ist. Die Schutzschicht ist somit als Laminat von unten gegen die Bodenplatte verklebt. Grundsätzlich bestünde aber durchaus auch die Möglichkeit, die jeweilige Einzelplatte oder die Gesamtplatte mittels Verbindungselementen mit der Bodenplatte zu verbinden. Allerdings ist der Montageaufwand hierbei deutlich höher.
Bevorzugtes Anwendungsgebiet des bei dem Unterboden Verwendung findenden Schlagschutzes ist derjenige bei einer Unterboden-Batterie eines Hybrid- oder Elektrofahrzeugs. Es ist somit die Bodenplatte Bestandteil einer Unterboden-Batterie eines Hybrid- oder Elektrofahrzeugs. Bei dieser Unterboden-Batterie handelt es sich insbesondere um eine Unterboden-Traktionsbatterie des Hybrid- oder Elektrofahrzeugs. Bei der Bodenplatte der Batterie handelt es sich insbesondere um eine Metallplatte. Vorzugsweise ist diese Metallplatte eine Aluminiumplatte. In Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass in die Bodenplatte, auf deren dem Schlagschutz abgewandten Seite, eine Kühlstruktur mit Kühlkanälen integriert ist. Diese Kühlstruktur ermöglicht ein Kühlen der Batterie, insbesondere der Traktionsbatterie des Kraftfahrzeugs. Insbesondere ist bei Ausbildung der Bodenplatte als Bestandteil der Batterie vorgesehen, dass die Bodenplatte mit einem Strukturrahmen der Unterboden-Traktionsbatterie verbindbar ist, insbesondere mit dem Strukturrahmen verschraubbar, verklebbar oder verschweißbar ist.
Die Erfindung und deren Weiterbildungen schlägt somit einen besonders gestalteten Unterboden eines Kraftfahrzeugs vor. Hierbei kann es sich bei der Bodenplatte um eine übliche Bodenplatte des Kraftfahrzeugs handeln, mit der ein Schlagschutz auf der Unterseite der Bodenplatte verbunden ist. Bevorzugt handelt es sich bei der Bodenplatte aber um eine Bodenplatte einer im Bereich des Unterbodens des Kraftfahrzeugs angeordneten Batterie eines Hybrid- oder Elektrofahrzeugs. Der erfindungsgemäße Schlagschutz als Materialverbund aus Metall und Faserverbundwerkstoff verhindert nachhaltig eine Beschädigung der Bodenplatte der Batterie, somit eine Beschädigung der Batterie als wichtiges Funktionsteil des Fahrzeugs.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der beigefügten Zeichnung und der Beschreibung der in der Zeichnung wiedergegebenen, bevorzugten Ausführungsbeispiele, ohne hierauf beschränkt zu sein.
Es zeigt:
1 für ein erstes Ausführungsbeispiel, in einer Explosionsdarstellung, den Unterboden eines Kraftfahrzeugs im Bereich einer Traktions-Batterie, mit als Gesamtplatte ausgebildetem Schlagschutz,
2 ein Ausführungsbeispiel eines Schlagschutzes zur Verwendung bei einem Unterboden eines Kraftfahrzeugs, wobei der Schlagschutz als Einzelplatte ausgebildet ist, veranschaulicht in einer räumlichen Ansicht,
3 die Einzelplatte gemäß 2 in einer Seitenansicht.
Figurenbeschreibung
1 zeigt den Unterboden eines Kraftfahrzeugs im Bereich einer Unterboden-Traktionsbatterie 1 eines Hybrid- oder Elektrofahrzeugs, wobei diese Unterboden-Traktionsbatterie 1 bezüglich eines Strukturrahmens 2 und einer darunter befindlichen Bodenplatte 3 veranschaulicht ist. Die Bodenplatte 3 besteht aus Aluminium und weist auf deren Oberseite eingefräste, schlangenförmig angeordnete Kühlkanäle 4 auf. Mit diesem oberen Strukturrahmen 2, der aus Metall besteht, ist die Bodenplatte 3 mittels einer Vielzahl Schrauben 5 verschraubt. Bei dieser Anordnung von Strukturrahmen 2 und Bodenplatte 3 lässt sich die Unterboden-Traktionsbatterie 1 von unten mittels die Kühlkanäle 4 passierendem Kühlmittel kühlen. Üblicherweise würde somit die Bodenplatte 3 mit deren unteren Fläche zur Straße hin zugewandt sein und als Schlagschutz zur Straßenoberfläche hin gegen einschlagende Gegenstände, Poller usw. wirken.
Um den Schlagschutz zu optimieren, ist ein eigenständiger, mit der Bodenplatte 3 verbundener Schlagschutz 6 vorgesehen, der als Materialverbund aus Metall und Faserverbundwerkstoff ausgebildet ist. Entsprechend der Fläche und Gestalt der Bodenplatte 3, die den Strukturrahmen 2 der Unterboden-Traktionsbatterie 1 vollständig abdeckt, ist der Schlagschutz 6 als Gesamtplatte 7 ausgebildet. Es findet somit eine einzige Gesamtplatte 7 zum Abdecken der Bodenplatte 3 Verwendung. Die Gesamtplatte 7 ist aus zwei Metalllagen 8, 9 und dem zwischen diesen angeordneten Faserverbundwerkstoff 10 gebildet. Die Abmessungen von Länge und Breite der Metalllagen 8, 9 und des Faserverbundwerkstoffs 10 sind somit identisch. Die Metalllagen 8, 9 und der Faserverbundwerkstoff 10 bilden einen Materialverbund, stellen somit vor der Montage an der Bodenplatte 3 eine Einheit dar.
Die jeweilige Metalllage 8, 9 besteht aus einem hochelastischen Aluminium oder Titan. Der zwischen den Metalllagen 8, 9 angeordnete Faserverbundwerkstoff 10 ist eine Aramidfaser oder ein Aramidgewebe. Es kann durchaus auch eine Kombination von Aramidfaser und Aramidgewebe Verwendung finden.
Der Schlagschutz 6 ist insbesondere als Schlagschutzschicht ausgebildet, weist somit eine relativ geringe Stärke auf, vorzugsweise eine Stärke von 3 mm.
Der Schlagschutz 6 wird als Laminat von unten auf die Bodenplatte 3 des Unterbodens, vorliegend der Unterboden-Traktionsbatterie 1 laminiert. Eine Verwendung separater Befestigungsmittel ist nicht erforderlich. Insbesondere ist es nicht notwendig, den Schlagschutz 6 mit der Bodenplatte 3 zu verschrauben. Es wird somit der Schlagschutz 6 direkt auf die zusammengebaute Einheit von Strukturrahmen 2 und Bodenplatte 3 laminiert. Der Schlagschutz 6 ermöglicht eine sehr hohe Festigkeit ohne Verschraubung. Demzufolge erhöht sich die Bauhöhe der Unterboden-Traktionsbatterie 1 durch diesen Schlagschutz 6 nur geringfügig.
Die 2 und 3 veranschaulichen einen Schlagschutz 6, der aus den beiden Metalllagen 8, 9 und dem dazwischen befindlichen Faserverbundwerkstoff 10 gebildet ist. Allerdings handelt es sich bei diesem Schlagschutz 6 nicht um eine Gesamtplatte 7, sondern um eine Einzelplatte 11. Diese weist, genauso wie der Schlagschutz 6, eine rechteckige Form auf, ist aber im Bereich der Ecken mit Löchern 12 zum Durchstecken von Verbindungselementen, insbesondere Schrauben, versehen. Zum Abdecken einer Bodenplatte eines Kraftfahrzeugs, wobei es sich hierbei nicht um eine Bodenplatte einer Batterie des Fahrzeugs handeln muss, werden eine Vielzahl von Einzelplatten 11 dicht an dicht positioniert und mit der Bodenplatte verbunden. Die Einzelplatten 11 werden somit in Art von Kacheln an der Bodenplatte angebracht.
Bezugszeichenliste

1: Unterboden-Traktionsbatterie
2: Strukturrahmen
3: Bodenplatte
4: Kühlkanal
5: Schraube
6: Schlagschutz
7: Gesamtplatte
8: Metalllage
9: Metalllage
10: Faserverbundwerkstoff
11: Einzelplatte
12: Loch

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

US 2009/0295195 A1 [0003]
US 2012/0160088 A1 [0004]
US 2012/0103714 A1 [0005]
WO 2013/156732 A1 [0005]

Claims

Unterboden eines Kraftfahrzeugs, mit einer Bodenplatte (3) und einem mit dieser verbundenen Schlagschutz (6) auf einer Unterseite der Bodenplatte (3), dadurch gekennzeichnet, dass der Schlagschutz (6) als Materialverbund aus Metall und Faserverbundwerkstoff ausgebildet ist.
Unterboden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall ein hochelastisches Aluminium oder Titan ist.
Unterboden nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserverbundwerkstoff eine Aramidfaser und/oder ein Aramidgewebe ist.
Unterboden nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlagschutz (6) als Schlagschutzschicht ausgebildet ist, insbesondere als Schlagschutzschicht mit einer Stärke von 2 bis 4 mm, vorzugsweise 3 mm.
Unterboden nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlagschutz (6) durch eine Vielzahl von Einzelplatten (11) oder eine einzige Gesamtplatte (7) gebildet ist.
Unterboden nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Einzelplatte (11) oder die Gesamtplatte (7) aus zwei Metalllagen (8, 9) und dem zwischen diesen angeordneten Faserverbundwerkstoff (10) gebildet ist.
Unterboden nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Einzelplatte (11) oder Gesamtplatte (7) direkt auf die Bodenplatte (3) auflaminiert ist.
Unterboden nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenplatte (3) Bestandteil einer Unterboden-Batterie ist, insbesondere einer Unterboden-Traktionsbatterie (1) eines Hybrid- oder Elektrofahrzeugs ist.
Unterboden nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenplatte (3) eine Metallplatte, insbesondere eine Aluminiumplatte ist.
Unterboden nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass in die Bodenplatte (3) auf deren dem Schlagschutz (6) abgewandten Seite eine Kühlstruktur mit Kühlkanälen (4) integriert ist.
Unterboden nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenplatte (3) mit einem Strukturrahmen (2) der Unterboden-Batterie (1) verbindbar ist, insbesondere mit dem Strukturrahmen (2) verschraubbar, verklebbar oder verschweißbar ist.