DE102015103904A1

DE102015103904A1 - Unterbodeneinheit für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102015103904A1
Application number: DE102015103904.4A
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: US20160272245A1; US9718340B2; CN105984508A; CN105984508B

Abstract

Es ist eine Unterbodeneinheit (10) zum Schutz von Kraftfahrzeugkomponenten eines Kraftfahrzeugs, insbesondere einer Traktionsbatterie zum elektrischen Antrieb des Kraftfahrzeugs, vor bodenseitigen Schlägen vorgesehen mit einer Bodenplatte (12) zum bodenseitigen Abdecken der Kraftfahrzeugkomponente und mehreren separaten mit der Bodenplatte (12) verbundenen Schlagschutzkacheln (16) zur Aufnahme bodenseitiger Schläge. Durch die Mehrzahl der Schlagschutzkacheln (16) brauchen bei einem harten abgefangenen bodenseitigen Schlag nur einzelne Schlagschutzkacheln (16) ausgetauscht werden, so dass ein Kraftfahrzeug mit geringen Wartungs- und/oder Reparaturkosten ermöglicht ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Unterbodeneinheit für ein Kraftfahrzeug, mit dessen Hilfe Kraftfahrzeugkomponenten des Kraftfahrzeugs bodenseitig geschützt werden können.
Eine Kraftfahrzeugkarosserie eines Kraftfahrzeugs kann eine tragende Tragstruktur aufweisen, bei der massiv ausgeführte Längsträger und massiv ausgeführte Querträger zu einem Tragrahmen miteinander verbunden sind, um eine stabile Plattform auszubilden, mit der die übrigen Bauteile des Kraftfahrzeugs verbunden werden können. Die Tragstruktur kann insbesondere einen Antrieb, die einzelnen Karosserieteile, Funktionseinheiten des Kraftfahrzeugs sowie eine Nutzlast tragen und deren Gewichtskräfte an einen Untergrund abtragen. Mit der Tragstruktur kann eine Unterbodeneinheit verbunden sein, welche den Unterboden des Kraftfahrzeugs ausbildet und oberhalb der Unterbodeneinheit angeordnete Kraftfahrzeugkomponenten gegenüber dem Untergrund abdeckt und schützt.
Aus DE 10 2013 106 080 A1 ist es bekannt die gesamte Unterbodeneinheit aus einem faserverstärkten Kunststoff herzustellen und an seiner Unterseite mit einem Blech zu versehen.
Es besteht das ständige Bedürfnis die Wartungs- und Reparaturkosten eines Kraftfahrzeugs zu reduzieren.
Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen anzugeben, die ein Kraftfahrzeug mit geringen Wartungs- und/oder Reparaturkosten ermöglichen.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Unterbodeneinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
Erfindungsgemäß ist eine Unterbodeneinheit zum Schutz von Kraftfahrzeugkomponenten eines Kraftfahrzeugs, insbesondere einer Traktionsbatterie zum elektrischen Antrieb des Kraftfahrzeugs, vor bodenseitigen Schlägen, vorgesehen mit einer Bodenplatte zum bodenseitigen Abdecken der Kraftfahrzeugkomponente und mehreren separaten mit der Bodenplatte verbundenen Schlagschutzkacheln zur Aufnahme bodenseitiger Schläge.
Durch die Schlagschutzkacheln können die eigentliche Bodenplatte und erst recht die oberhalb der Bodenplatte angeordneten Kraftfahrzeugkomponenten vor einer Beschädigung durch bodenseitige Schläge geschützt sein. Wenn die Unterbodeneinheit beispielsweise an einem bodenseitigen Hindernis, beispielsweise eine Bordsteinkante oder ein Poller, anschlägt können die Schlagschutzkacheln die Aufprallenergie aufnehmen und vorzugsweise zumindest teilweise absorbieren. Bei der Vielzahl der Schlagschutzkacheln überdeckt jede Schlagschutzkachel nur einen entsprechend geringen Teil der Bodenplatte. Bei einem Aufprall der Unterbodeneinheit an einem bodenseitigen Hindernis oder bei einem von unten an der Unterbodeneinheit einschlagenden Gegenstand wird dadurch nur die jeweilige in Kontakt geratende Schlagschutzkachel in Mitleidenschaft gezogen. Falls durch den Aufprall eine plastische Verformung oder ein Brechen der betroffenen Schlagschutzkachel auftreten sollte, braucht nur diese Schlagschutzkachel und nicht die übrigen unbeteiligten Schlagschutzkacheln und/oder die Bodenplatte bei einer Wartung und/oder Reparatur ausgetauscht werden. Dadurch können die Kosten für Ersatzteile und Kosten für die Montage reduziert werden. Durch die Mehrzahl der Schlagschutzkacheln brauchen bei einem harten abgefangenen bodenseitigen Schlag nur einzelne Schlagschutzkacheln ausgetauscht werden, so dass ein Kraftfahrzeug mit geringen Wartungs- und/oder Reparaturkosten ermöglicht ist.
Die Bodenplatte kann insbesondere aus einem metallischen Material, beispielsweise Stahl, hergestellt sein. Vorzugsweise ist die Bodenplatte als einem im Vergleich zu Stahl weicheren und/oder leichteren Material, beispielsweise Aluminium, hergestellt. Durch die Mehrzahl der Schlagschutzkacheln kann ein ausreichender Schlagschutz erreicht werden, so dass das Material der Bodenplatte mit einer stärkeren Gewichtung auf Leichtbau ausgewählt werden kann. Vorzugsweise weist die Bodenplatte an der von den Schlagschutzkacheln weg weisenden Oberseite mindestens eine Aufnahmevertiefung zur zumindest teilweisen Aufnahme einer Kraftfahrzeugkomponente, insbesondere einer Traktionsbatterie zum elektrischen Antrieb des Kraftfahrzeugs, auf. Insbesondere kann dadurch eine Traktionsbatterie mechanisch stabil mit der Bodenplatte verbunden und thermisch an die Bodenplatte zu Kühlung der Traktionsbatterie angekoppelt sein. Vorzugsweise sind die Schlagschutzkacheln im Wesentlichen quadratisch oder rechteckig ausgeformt, so dass die Schlagschutzkacheln leicht in unmittelbarer Nähe aneinander angrenzend angesetzt werden können. Von den Schlagschutzkacheln nicht abgedeckte Bereiche der Bodenplatte können dadurch minimiert werden.
Insbesondere ist die Schlagschutzkachel aus einem Metall, insbesondere Stahl und/oder Aluminium, und/oder einem Faserverbundwerkstoff hergestellt. Dadurch kann die Schlagschutzkachel eine ausreichende Festigkeit und eine ausreichende elastische und/oder plastische Deformierbarkeit aufweisen, um die Aufprallenergie eines bodenseitigen Schlags aufzunehmen und zumindest teilweise absorbieren zu können.
Vorzugsweise weist die Bodenplatte einen zur Schlagschutzkachel hin geöffneten Kühlkanal zur Kühlung der Kraftfahrzeugkomponente auf. Durch ein durch den Kühlkanal geleitetes Kühlfluid kann eine oberhalb der Bodenplatte angeordnete und thermisch an der Bodenplatte angekoppelte Kraftfahrzeugkomponente, insbesondere eine Traktionsbatterie zum elektrischen Antrieb des Kraftfahrzeugs, gekühlt werden. Da der Kühlkanal einseitig offen ist, kann der Kühlkanal leicht und kostengünstig in der Bodenplatte vorgesehen sein, so dass es beispielweise nicht erforderlich ist den Kühlkanal durch eine entsprechend lang ausgestaltete Bohrung nachträglich einzubringen. Die offene Seite des Kühlkanals kann von der mindestens einen Schlagschutzkachel abgedeckt und insbesondere abgedichtet sein, so dass eine Leckage des Kühlfluids vermieden oder zumindest gering gehalten ist.
Besonders bevorzugt ist zwischen der Bodenplatte und der Schlagschutzkachel eine, vorzugsweise nachgiebige und/oder flexible, Dichtmatte zum Abdichten des Kühlkanals gegenüber der Schlagschutzkachel vorgesehen. Die beispielsweise als Dichtplatte ausgestaltete Dichtmatte kann den einseitig offenen Kühlkanal ausreichend abdichten, so dass auch dann ein dichter Kühlkanal vorliegt, wenn eine den Kühlkanal abdeckende Schlagschutzkachel deformiert oder gebrochen ist.
Insbesondere sind mehrere identisch ausgeformte Schlagschutzkacheln vorgesehen. Die Anzahl der Gleichteile ist dadurch erhöht, so dass die Herstellung kostengünstiger erfolgen kann. Zudem ist der Austausch einzelner Schlagschutzkacheln erleichtert.
Vorzugsweise sind mindestens zwei Schlagschutzkacheln in Fahrtrichtung hintereinander und/oder mindestens zwei Schlagschutzkacheln quer zur Fahrtrichtung nebeneinander mit der Bodenplatte verbunden, wobei insbesondere für die Anzahl N der in Fahrtrichtung hintereinander und/oder quer zur Fahrtrichtung nebeneinander angeordneten Schlagschutzkacheln 2 ≤ N ≤ 30, insbesondere 3 ≤ N ≤ 25, vorzugsweise 4 ≤ N ≤ 20, weiter bevorzugt 5 ≤ N ≤ 15 und besonders bevorzugt 6 ≤ N ≤ 10 gilt. Die Anzahl der Schlagschutzkacheln kann dadurch gering genug sein, dass der Montageaufwand bei der Herstellung, der Wartung und/oder Reparatur gering ist, wobei gleichzeitig die Anzahl der Schlagschutzkacheln hoch genug ist, dass bei einem abgefangenen harten Schlag nicht beeinträchtigte Bereiche nicht mit ausgetauscht werden müssen.
Besonders bevorzugt sind die Schlagschutzkacheln in einer korrespondierenden Vertiefung der Bodenplatte versenkt eingesetzt, wobei insbesondere eine zum Fahrbahnboden weisende Schlagschutzseite der Schlagschutzkacheln und eine zum Fahrbahnboden weisende Unterseite eines außerhalb der Schlagschutzkacheln vorgesehenen Rahmenteils des Unterbodens im Wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind. Die Schlagschutzkacheln können, insbesondere im Wesentlichen absatzlos, in den Formverlauf der Bodenplatte integriert sein, so dass sich eine strömungsoptimierte Unterseite der Unterbodeneinheit mit einem geringen Luftwiderstand ergibt.
Insbesondere weist die Schlagschutzkachel mindestens eine Befestigungsöffnung zur Befestigung der Schlagschutzkachel mit dem Unterboden auf, wobei in der Befestigungsöffnung ein lösbares Befestigungsmittel, insbesondere eine Schraube, vorzugsweise vollständig versenkt, eingesetzt ist. Die Schlagschutzkachel kann dadurch leicht demontiert und durch eine andere Schlagschutzkachel ersetzt werden. Durch die versenkte Anordnung des Befestigungsmittels kann zudem ein geringer Luftwiderstand der Unterbodeneinheit erreicht werden.
Vorzugsweise sind die Schlagschutzkacheln oberhalb einer vordefinierten Grenzkraft zur Absorption von Aufprallenergie durch plastische Verformung und/oder Brechen ausgestaltet. Die Schlagschutzkacheln können durch die Aufnahme von Verformungsenergie die Aufprallenergie eines hinreichend starken Schlags absorbieren. Die verformte und/oder gebrochene Schlagschutzkachel kann dann leicht ausgetauscht und durch eine neue unverformte Schlagschutzkachel ersetzt werden.
Die Erfindung betrifft ferner ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug, insbesondere Hybridkraftfahrzeug oder reines Elektrokraftfahrzeug, mit einer Traktionsbatterie zum rein elektrischen Antrieb des Kraftfahrzeugs und einer die Traktionsbatterie bodenseitig abdeckenden Unterbodeneinheit, die wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann. Durch die Schlagschutzkacheln ist die Traktionsbatterie gut geschützt und kann gegebenenfalls über die Unterbodeneinheit passiv gekühlt werden. Durch die Mehrzahl der Schlagschutzkacheln brauchen bei einem harten abgefangenen bodenseitigen Schlag nur einzelne Schlagschutzkacheln ausgetauscht werden, so dass ein Kraftfahrzeug mit geringen Wartungs- und/oder Reparaturkosten ermöglicht ist.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
1: eine schematische perspektivische Ansicht einer Unterbodeneinheit von unten und
2: eine schematische perspektivische geschnittene Detailansicht der Unterbodeneinheit aus 1.
Die in 1 dargestellte Unterbodeneinheit 10 für ein Kraftfahrzeugs weist eine Bodenplatte 12 auf, mit deren Unterseite 14 eine Vielzahl von insbesondere identisch ausgestalteten rechteckigen Schlagschutzkacheln 16 verbunden ist. Die Schlagschutzkacheln 16 sind insbesondere an den seitlichen Enden der Unterbodeneinheit 10 im Wesentlichen unmittelbar nebeneinander angeordnet, so dass die Bodenplatte 12 in diesen Bereichen im Wesentlichen lückenlos von den Schlagschutzkacheln 16 abgedeckt ist.
Wie in 2 dargestellt können die Schlagschutzkacheln 16 über in Befestigungsöffnungen 18 versenkt aufgenommene Schrauben mit dem Unterboden 12 verschraubt sein. Hierbei ist insbesondere eine Schlagschutzseite 20 der in der Bodenplatte 12 versenkt aufgenommenen Schlagschutzkacheln 16 im Wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene mit der Unterseite 14 der von den Schlagschutzkacheln 16 nicht abgedeckten Bereichen der Bodenplatte 12, beispielsweise ein Rahmenteil des Unterbodens 12, angeordnet, um einen möglichst geringen Strömungswiderstand für die Unterbodeneinheit 10 zu erreichen.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind in der Bodenplatte 12 zu den Schlagschutzkacheln 16 hin geöffnete Kühlkanäle 22 vorgesehen, mit deren Hilfe eine auf der Bodenplatte 12 abgestellte Traktionsbatterie zum rein elektrischen Antrieb des Kraftfahrzeugs aktiv gekühlt und/oder temperiert werden kann. Im Bereich des Kühlkanals 22 ist zwischen der Schlagschutzkachel 16 und der Bodenplatte 12 eine den Kühlkanal 22 überspannende plattenartige Dichtmatte 24 vorgesehen, die insbesondere zwischen der Schlagschutzkachel 16 und der Bodenplatte 12 abdichtend verpresst ist. Insbesondere kann die Dichtmatte 24 zumindest teilweise in der Schlagschutzkachel 16 und/oder der Bodenplatte 12 versenkt aufgenommen sein, so dass für die Dichtmatte 24 eine entsprechend große Dicke vorgesehen werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013106080 A1 [0003]

Claims

Unterbodeneinheit zum Schutz von Kraftfahrzeugkomponenten eines Kraftfahrzeugs, insbesondere einer Traktionsbatterie zum elektrischen Antrieb des Kraftfahrzeugs, vor bodenseitigen Schlägen, mit einer Bodenplatte (12) zum bodenseitigen Abdecken der Kraftfahrzeugkomponente und mehreren separaten mit der Bodenplatte (12) verbundenen Schlagschutzkacheln (16) zur Aufnahme bodenseitiger Schläge.
Unterbodeneinheit nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Schlagschutzkachel (16) aus einem Metall, insbesondere Stahl und/oder Aluminium, und/oder einem Faserverbundwerkstoff hergestellt ist.
Unterbodeneinheit nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenplatte (12) einen zur Schlagschutzkachel (16) hin geöffneten Kühlkanal (22) zur Kühlung der Kraftfahrzeugkomponente aufweist.
Unterbodeneinheit nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Bodenplatte (12) und der Schlagschutzkachel (16) eine, vorzugsweise nachgiebige und/oder flexible, Dichtmatte (24) zum Abdichten des Kühlkanals (22) gegenüber der Schlagschutzkachel (16) vorgesehen ist.
Unterbodeneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass mehrere identisch ausgeformte Schlagschutzkacheln (16) vorgesehen sind.
Unterbodeneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Schlagschutzkacheln (16) in Fahrtrichtung hintereinander und/oder mindestens zwei Schlagschutzkacheln (16) quer zur Fahrtrichtung nebeneinander mit der Bodenplatte (12) verbunden sind, wobei insbesondere für die Anzahl N der in Fahrtrichtung hintereinander und/oder quer zur Fahrtrichtung nebeneinander angeordneten Schlagschutzkacheln (16) 2 ≤ N ≤ 30, insbesondere 3 ≤ N ≤ 25, vorzugsweise 4 ≤ N ≤ 20, weiter bevorzugt 5 ≤ N ≤ 15 und besonders bevorzugt 6 ≤ N ≤ 10 gilt.
Unterbodeneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass die Schlagschutzkacheln (16) in einer korrespondierenden Vertiefung der Bodenplatte (12) versenkt eingesetzt sind, wobei insbesondere eine zum Fahrbahnboden weisende Schlagschutzseite (20) der Schlagschutzkacheln (16) und eine zum Fahrbahnboden weisende Unterseite (14) eines außerhalb der Schlagschutzkacheln (16) vorgesehenen Rahmenteils des Unterbodens (12) im Wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind.
Unterbodeneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Schlagschutzkachel (16) mindestens eine Befestigungsöffnung (18) zur Befestigung der Schlagschutzkachel (16) mit dem Unterboden (12) aufweist, wobei in der Befestigungsöffnung (18) ein lösbares Befestigungsmittel, insbesondere eine Schraube, vorzugsweise vollständig versenkt, eingesetzt ist.
Unterbodeneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Schlagschutzkacheln (16) oberhalb einer vordefinierten Grenzkraft zur Absorption von Aufprallenergie durch plastische Verformung und/oder Brechen ausgestaltet sind.
Elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug, insbesondere Hybridkraftfahrzeug oder reines Elektrokraftfahrzeug, mit einer Traktionsbatterie zum rein elektrischen Antrieb des Kraftfahrzeugs und einer die Traktionsbatterie bodenseitig abdeckenden Unterbodeneinheit (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.