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Die Erfindung betrifft einen Rohbau eines Kraftfahrzeugs mit einer Fahrzeugkarosserie und einem Unterfahrschutz gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Kraftfahrzeug mit einem Rohbau gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 10.
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Die
DE 10 2013 009 256 A1 beschreibt eine Unterbodenverkleidung mit einem Unterbodenelement, welches als Aluminiumblech ausgeführt ist, und welches auf seiner dem Fahrzeuginneren zugewandten Seite mit einem als Stahlteil ausgeführten Einlegeteil verstärkt ist. Über Befestigungselemente kann die Unterbodenverkleidung an Karosserieelemente angebunden werden.
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Aus der
DE 10 2008 061 493 A1 ist ein Kraftfahrzeug mit einem Bodentunnel und zumindest einem Behälter zur Aufnahme von elektrischen Speicherelementen, Betriebsstoffen und/oder Energiemedien, welcher auf einem Behälterträger angeordnet ist, bekannt. Zur sicheren Unterbringung des zumindest einen Behälters wird durch den Behälterträger und ein im Querschnitt U-förmiges Bodenelement des Bodentunnels ein im Querschnitt geschlossenes Hohlprofil zur Bereitstellung eines Aufnahmeraums für den besagten Behälter gebildet. Dabei ist es vorgesehen sein, dass der Behälterträger in zwei separate sowie übereinander angeordnete Hohlräume nach Art eines Doppelhohlprofils ausgebildet ist, wobei der obere Hohlraum den Aufnahmeraum für den Behälter bildet und der untere Hohlraum als Unterfahrschutz dient. Der untere Hohlraum stellt dann einen Deformationsraum dar, welche eine Energieabsorption durch Verformung des U-förmigen Bodenelements gestattet.
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Aus der
DE 10 2014 202 162 A1 ist eine elektrische Speichereinheit für ein Kraftfahrzeug bekannt, welche mehrere in einem Gehäuse der Speichereinheit auf einem Gehäuseboden angeordnete Batteriezellen umfasst. An einer den Batteriezellen abgewandten Außenwandfläche des Gehäusebodens ist unterhalb der Batteriezellen ein von einer Kühlflüssigkeit durchströmbares Kühlelement vorgesehen. Der Gehäuseboden bildet somit zugleich eine Wärmeaustauschfläche für die Kühlflüssigkeit, um so eine effiziente Kühlung der Batteriezellen zu ermöglichen. Im Falle einer beispielsweise unfallbedingten Verformung und einer damit einhergehenden Leckage ist die Batterie durch das Gehäuse von der Kühlflüssigkeit getrennt, sodass eine Benetzung stromführender Teile der Batteriezellen mit der Kühlflüssigkeit ausgeschlossen ist.
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Die
DE 10 2012 018 487 A1 beschreibt eine Unterbauverkleidung, welche zwischen zwei Befestigungspunkten einen flexiblen, verformbaren Bereich aufweist, der einen Längenausgleich bewirkt.
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Nachteilig hierbei ist, dass die Unterbauverkleidung aufgrund ihres flexiblen Bereiches keine Lasten aufnehmen und keinen Beitrag zur Tragstruktur leisten kann.
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Die
DE 10 2012 010 465 A1 beschreibt eine Rohbaustruktur für einen Rohbau eines Kraftfahrzeugs, bei welcher der Karosserieboden über Dämpfungseinrichtungen mit den Schwellern verbunden ist.
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Nachteilig hierbei ist jedoch, dass der Karosserieboden keinen Unterfahrschutz aufweist und bei Krafteinwirkungen verformt und beschädigt werden kann.
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Die
DE 10 2011 051 698 A1 beschreibt eine Bodentragstruktur für ein Fahrzeug, welche mehrere Querträger und Längsträger sowie zwei Schweller umfasst. Zusätzlich weist die Bodentragstruktur seitliche Deformationszonen mit Deformationselementen auf, mit denen ein definiertes Deformationsverhalten im Bodenbereich erzielt werden kann.
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Nachteilig hierbei ist es, dass der Fahrzeugboden sehr kosten- und materialaufwändig gestaltet werden muss und auch die Reparatur bei einer Beschädigung hohe Kosten verursacht.
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Die
DE 10 2013 106 080 A1 offenbart einen Unterbodenschutz zur Anordnung im Vorderwagen- oder Hinterwagenbereich eines Kraftfahrzeugs, welcher dreidimensional strukturierte Bereiche zur Erhöhung seiner Steifigkeit aufweist und der integrierte Halterungen zur Befestigung am Fahrwerk oder an der Karosserie aufweist.
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Nachteilig hierbei ist, dass der Unterbodenschutz sehr komplex aufgebaut ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist zu erreichen, dass jeweilige Strukturelemente eines Kraftfahrzeugs zur Erfüllung von Sicherheitsanforderungen im Falle eines Verkehrsunfalls besonders wenig Bauraum benötigen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Rohbau mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen des Rohbaus als vorteilhafte Ausgestaltungen des Kraftfahrzeugs und umgekehrt anzusehen sind.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft einen Rohbau eines Kraftfahrzeugs mit einer Fahrzeugkarosserie und einem Unterfahrschutz. Der Unterfahrschutz kann dabei dazu dienen, jeweilige in Fahrzeughochrichtung darüber angeordnete Komponenten von unten zu schützen. Beispielsweise kann der Unterfahrschutz darüber angeordnete Energiespeichereinheiten bei einem Aufsetzen des Kraftfahrzeugs vor Beschädigungen schützen. Vorzugsweise widersteht der Unterfahrschutz dabei einem Durchschlagen von unten. Der Schutz kann durch Deformation und/oder Energieabsorption des Unterfahrschutzes bei einem solchen Aufsetzen bereitgestellt werden. Der Unterfahrschutz bietet so beispielsweise einen Schutz vor hochgewirbelten Teilen auf der Straße.
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Erfindungsgemäß ist es dabei vorgesehen, dass der Unterfahrschutz wenigstens einen Abstützbereich umfasst, mittels welchem wenigstens ein Teilbereich der Fahrzeugkarosserie im Falle eines Verkehrsunfalls abstützbar ist. Der Unterfahrschutz ist hierbei als Platte ausgebildet, welche in Fahrzeugquerrichtung seitliche Abstützbereiche umfasst, mittels welchen Teile von Seitenschwellern der Fahrzeugkarosserie abstützbar sind, und in Fahrzeuglängsrichtung vordere Abstützbereiche umfasst, mittels welchen Längsträger der Fahrzeugkarosserie abstützbar sind. Demgemäß stützt der Unterfahrschutz einen Teilbereich der Fahrzeugkarosserie in Fahrzeugquerrichtung und Fahrzeuglängsrichtung ab, sodass es zu keiner oder nur einer verringerten Intrusion bei einem Aufprall auf ein Hindernis ins Fahrzeuginnere kommt. Der Unterfahrschutz hat somit eine Zusatzfunktion zur Abstützung von Karosseriebauteilen. Der Unterfahrschutz kann dabei auch als strukturintegrierter Unterfahrschutz bezeichnet werden und übernimmt wenigstens bereichsweise auch die Funktion eines Strukturbauteils.
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Der Abstützbereich kann dabei auch als Abstützelement ausgebildet sein, beispielsweise als Flansch, und verhindert oder reduziert im Falle eines Verkehrsunfalls eine Verformung der abgestützten Teilbereiche der Fahrzeugkarosserie.
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Dadurch, dass der Unterfahrschutz die Fahrzeugkarosserie abstützt, kann beispielsweise eine rohbauseitige Querabstützung kleiner sein oder sogar gänzlich entfallen. Dadurch nimmt eine solche rohbauseitige Querabstützung keinen oder nur einen geringen Platz in Fahrzeughochrichtung ein, sodass dieser Platz nun für andere Komponenten zur Verfügung steht. Es kommt also zu einem Gewinn von Packageraum in Fahrzeughochrichtung, welcher auch als Z-Maß bezeichnet werden kann. Ebenso kann mittels des Unterfahrschutzes eine Intrusion bei Verkehrsunfällen verhindert werden, insbesondere eine Intrusion im kritischen Lastfall eines sogenannten Pfahlcrashs. Der Unterfahrschutz kann eine gezielte, lokale Energieabsorption und/oder Versteifung im Auftreffbereich bei einem Verkehrsunfall bereitstellen, wodurch ein Deformationsverhalten der Fahrzeugkarosserie verbessert wird und der Insassenschutz erhöht ist. Zudem kann die Fahrzeugkarosserie so besonders leicht sein.
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Vorzugsweise wird der Rohbau beziehungsweise der strukturintegrierte Unterfahrschutz für ein stark elektrifiziertes Kraftfahrzeug verwendet, insbesondere ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antrieb. Solche Kraftfahrzeuge benötigen viel Bauraum für ihre Energieversorgung. Üblicherweise werden jeweilige Batteriezellen im Unterboden des Kraftfahrzeugs angeordnet. Beispielsweise wird zuunterst in Fahrzeughochrichtung ein Unterfahrschutz vorgesehen, darüber eine Kühlung für die Batteriezellen, darüber die Batteriezellen, welche mit einem Deckel verschlossen sind, worauf dann in Fahrzeughochrichtung eine rohbauseitige Querabstützung und dann der Innenraum folgt. Durch den Zugewinn von Bauraum in Fahrzeughochrichtung können so mehr und/oder größere Batteriezellen verbaut werden.
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Eine Lage jeweiliger Energiespeicher im Bodenbereich wird unter anderem auch aus Achslastgründen bevorzugt. Die Z-Maßkette zum Innenraum in Fahrzeughochrichtung ist aufgrund großer Batteriezellen sehr angespannt. Gegebenenfalls ist bei starker Elektrifizierung eine Anhebung von jeweiligen Sitzen und/oder sogar des Gesamtfahrzeugs nötig, welche durch den strukturintegrierten Unterfahrschutz vermieden werden können. Dies kann auch negative Auswirkungen auf ein Design des Kraftfahrzeugs verhindern.
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Gleichzeitig bestehen bei der Anordnung von Batteriezellen im Unterboden des Kraftfahrzeugs besonders hohe Anforderungen bezüglich Deformation und Intrusion im Falle eines Verkehrsunfalls. Vorzugsweise sollte eine Deformation und/oder Beschädigung von Batteriezellen im Falle eines Verkehrsunfalls ausgeschlossen werden, um nicht jeweilige Insassen des Kraftfahrzeugs zu gefährden. Deswegen ist bei einer solchen Anordnung von Batteriezellen eine besondere Versteifung der Fahrzeugkarosserie notwendig, welche bisher beispielsweise große und/oder schwere Querabstützungen erfordert. Dadurch, dass der Unterfahrschutz nun ebenfalls als Querabstützung fungiert, können jedoch die anderen Querabstützungen kleiner und/oder leichter ausfallen.
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Der Unterfahrschutz kann so auch als eine Art Strebe und/oder Strukturteil der Fahrzeugkarosserie fungieren. Mittels des Unterfahrschutzes kann die Steifigkeit der Fahrzeugkarossiere insgesamt erhöht werden, insbesondere wenigstens eine Biegesteifigkeit und/oder wenigstens eine Torsionssteifigkeit. Der Unterfahrschutz kann dabei auch als ein Teil der Fahrzeugkarosserie verstanden werden. Das heißt, der Unterfahrschutz ist nicht als ein separates Verkleidungselement eines Unterbodens des Kraftfahrzeugs ausgebildet sondern als integrales Teil der Fahrzeugkarosserie. Zusätzlich kann der Unterfahrschutz auch mit jeweiligen Batteriezellen und/oder anderen Energiespeichern des Kraftfahrzeugs gekoppelt sein, um auch deren Steifigkeit und damit Widerstandsfähigkeit gegen Beschädigungen zu erhöhen.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Rohbaus ist es vorgesehen, dass der Abstützbereich mit wenigstens einem Seitenschweller, einem Längsträger, einem Hilfsrahmen und/oder einem Querträger der Fahrzeugkarosserie zum Abstützen im Falle eines Verkehrsunfalls kontaktiert und/oder verbunden ist. Es können auch Teile des Vorderwagens und/oder des Hinterwagens abgestützt werden. Die genannten Teile sind besonders relevant für die Sicherheit des Kraftfahrzeugs im Falle eines Verkehrsunfalls, weswegen hier eine zusätzliche Abstützung besonders sinnvoll ist. Der Hilfsrahmen kann ein Teil der Fahrzeugkarosserie sein, mittels welchem jeweilige Teile des Antriebs gehalten sind, beispielsweise kann an dem Hilfsrahmen der Motor und/oder eine Achse befestigt sein.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Rohbaus ist es vorgesehen, dass der Abstützbereich mittels wenigstens eines Profilelements mit dem Seitenschweller verbunden ist. Dadurch kann eine vollflächige Krafteinleitung in den Unterfahrschutz bei einem seitlichen Aufprall erzielt werden. Insbesondere kann durch das Profilelement auch eine Verwindung und/oder eine Verdrehung von jeweiligen Seitenschwellern reduziert oder verhindert werden. Auch dies erhöht die Sicherheit. Der Abstützbereich kann auch in vorteilhafter Weise mit anderen Teilen der Fahrzeugkarosserie mittels eines Profilelements verbunden werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Rohbaus ist es vorgesehen, dass der Abstützbereich gemeinsam mit dem Hilfsrahmen eine untere Lastebene des Rohbaus im Falle eines Verkehrsunfalls bildet. Insbesondere kann diese Lastebene Kräfte im Falle eines Frontalcrashs und/oder eines Heckcrashs aufnehmen. Dadurch können von dem Rohbau im Falle eines Verkehrsunfalls besonders hohe Kräfte aufgenommen werden. Insbesondere kann so ein Abknicken des Hilfsrahmens beim Übergang vom Vorderwagen und/oder Hinterwagen zu einem mittleren Bereich der Fahrzeugkarosserie im Falle eines Verkehrsunfalls verhindert werden. Durch das Bilden einer gemeinsamen Lastebene kann zudem der Unterfahrschutz mit seiner Haupterstreckung zu jeweiligen im Falle eines Verkehrsunfalls wirkenden Kräfte ausgerichtet werden. Beispielsweise kann sich die Haupterstreckung eines als Platte ausgebildeten Unterfahrschutzes in dieser Lastebene erstrecken, wodurch der Unterfahrschutz die Fahrzeugkarosserie besonders gut abstützen kann.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Rohbaus ist es vorgesehen, dass der Abstützbereich dazu ausgebildet ist, eine Verformung des abgestützten Teilbereichs der Fahrzeugkarosserie im Falle eines Verkehrsunfalls zu verhindern. Dazu kann der Unterfahrschutz hier besonders verstärkt sein. Damit können besonders gut kritische Systeme wie beispielsweise Energiespeicher vor Beschädigungen geschützt werden. Gerade bei dem Verbau von Hochvoltbatteriezellen im Bodenbereich des Kraftfahrzeugs ist eine solche Ausgestaltung des Rohbaus besonders vorteilhaft.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Rohbaus ist es vorgesehen, dass der Abstützbereich in Sandwichbauweise ausgebildet ist und/oder aus einem Faserverbundwerkstoff gebildet ist. Vorzugsweise kann der gesamte Unterfahrschutz in Sandwichbauweise ausgebildet sein und/oder aus einem Faserverbundwerkstoff gebildet sein. Durch diese Gestaltung des Abstützbereichs und/oder des Unterfahrschutzes kann der Unterfahrschutz besonders leicht, insbesondere dünn und klein sein, während er besonders hohe Kräfte aufnehmen kann und somit die Fahrzeugkarosserie besonders gut abstützen kann.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Rohbaus ist es vorgesehen, dass der Rohbau zur Aufnahme wenigstens eines Energiespeichers für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug ausgebildet ist. Die besonderen Vorteile der Verwendung des Rohbaus bei einem elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug wurden bereits erläutert.
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Alternativ oder zusätzlich kann der Rohbau auch zur Aufnahme eines anderen Energiespeichers, wie beispielsweise zur Aufnahme eines Kraftstofftanks, ausgebildet sein, insbesondere unmittelbar über dem Unterfahrschutz. Dieser Energiespeicher ist so besonders gut vor Beschädigungen geschützt.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Rohbaus ist es vorgesehen, dass der Unterfahrschutz einstückig mit dem Teilbereich der Kraftfahrzeugkarosserie ausgebildet ist, welcher mit dem Unterfahrschutz im Falle eines Verkehrsunfalls abstützbar ist und/oder dass der Unterfahrschutz als ein Teil eines Gehäuses des Energiespeichers ausgebildet ist. Durch das einstückige Ausbilden mit dem Teilbereich der Fahrzeugkarosserie können Kräfte im Falle eines Verkehrsunfalls besonders gut aufgenommen werden und eine Verformung kann entsprechend nur bei besonders hohen Kräften erfolgen. Dadurch, dass der Unterfahrschutz als ein Teil des Gehäuses des Energiespeichers ausgebildet ist, benötigt die Kombination aus Energiespeicher und Unterfahrschutz besonders wenig Bauraum, insbesondere in Fahrzeughochrichtung.
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Der Unterfahrschutz kann ein- oder mehrteilig und/oder als Teil eines Gehäuses des Energiespeichers ausgebildet sein und stützt im Falle eines Verkehrsunfalls die Karosserie ab. Ein mehrteiliger Unterfahrschutz ist besonders einfach zu montieren, ein einstückiger Unterfahrschutz ist besonders kostengünstig zu fertigen.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Rohbaus ist es vorgesehen, dass der Unterfahrschutz als separates Teil von dem Teilbereich der Fahrzeugkarosserie ausgebildet ist, welcher mit dem Unterfahrschutz im Falle eines Verkehrsunfalls abstützbar ist und/oder kein Teil des Gehäuses des Energiespeichers ist. Dadurch, dass der Unterfahrschutz als separates Teil von dem Teilbereich der Fahrzeugkarosserie ausgebildet ist, welcher mit dem Unterfahrschutz abgestützt ist, ist der Rohbau besonders wartungsfreundlich. Beispielsweise kann der Unterfahrschutz so besonders leicht und kostengünstig ausgetauscht werden, falls er beispielsweise bei einem Aufsetzen des Kraftfahrzeugs beschädigt wurde. Gleiches gilt, wenn der Unterfahrschutz nicht Teil des Gehäuses des Energiespeichers ist. Insbesondere kann der Unterfahrschutz so auch das Gehäuse des Energiespeichers besonders gut vor Beschädigungen schützen, insbesondere bei einem Aufsetzen auf dem Boden. Zudem kommt es so nicht zwangsläufig zu einer Beschädigung des Gehäuses des Energiespeichers, wenn der Unterfahrschutz beschädigt wird. Dadurch ist der Energiespeicher selber besonders gut vor Beschädigungen geschützt.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Rohbau, welcher eine Fahrzeugkarosserie und einen Unterfahrschutz umfasst. Erfindungsgemäß ist es dabei vorgesehen, dass der Unterfahrschutz wenigstens einen Abstützbereich umfasst, mittels welchem wenigstens ein Teilbereich der Fahrzeugkarosserie im Falle eines Verkehrsunfalls abstützbar ist. Der Unterfahrschutz ist hierbei als Platte ausgebildet, welche in Fahrzeugquerrichtung seitliche Abstützbereiche umfasst, mittels welchen Teile von Seitenschwellern der Fahrzeugkarosserie abstützbar sind, und in Fahrzeuglängsrichtung vordere Abstützbereiche umfasst, mittels welchen Längsträger der Fahrzeugkarosserie abstützbar sind. Dadurch benötigt das Kraftfahrzeug besonders wenig Bauraum in Fahrzeughochrichtung, um durch seine Strukturbauteile jeweilige Sicherheitsanforderungen im Falle eines Verkehrsunfalls erfüllen zu können. Bei dem Kraftfahrzeug gemäß dem zweiten Erfindungsaspekt kann ein Rohbau gemäß dem ersten Erfindungsaspekt verwendet werden. Die sich aus der Verwendung des Rohbaus gemäß dem ersten Erfindungsaspekt ergebenden Merkmale und Vorteile sind den Beschreibungen des ersten Erfindungsaspekts zu entnehmen, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Erfindungsaspekts als vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Erfindungsaspekts und umgekehrt anzusehen sind.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren allein gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Dabei zeigt:
- 1 in einer schematischen Perspektivansicht einen erfindungsgemäßen Rohbau eines Kraftfahrzeugs mit einer Fahrzeugkarosserie und einem Unterfahrschutz;
- 2 in einer schematischen Darstellung eine Z-Maßkette eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Stand der Technik;
- 3 in einer schematischen Darstellung eine Z-Maßkette eines Kraftfahrzeugs mit einem Rohbau gemäß 1;
- 4 in einer schematischen Schnittansicht ausschnittsweise einen Unterboden eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Stand der Technik;
- 5 in einer schematischen Schnittansicht ausschnittsweise einen Unterboden eines Kraftfahrzeugs mit einem Rohbau gemäß der 1;
- 6 ausschnittsweise in einer schematischen Schnittansicht den Rohbau gemäß 1, wobei ein Lastpfad im Falle eines Frontalcrashs veranschaulicht ist;
- 7 in einer schematischen Perspektivansicht Teile des Rohbaus gemäß 1, wobei ebenfalls Lastpfade im Falle eines Frontalcrashs veranschaulicht sind;
- 8 ausschnittsweise in einer schematischen Schnittansicht den Rohbau gemäß 1, wobei ein Lastpfad im Falle eines Seitencrashs veranschaulicht ist; und
- 9 in einer schematischen Perspektivansicht Teile des Rohbaus gemäß 1, wobei ebenfalls die Lastpfade im Falle eines Seitencrashs veranschaulicht sind.
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1 zeigt einen Rohbau 10 eines Kraftfahrzeugs mit einer Fahrzeugkarosserie 12 und einem Unterfahrschutz 14. Der Unterfahrschutz 14 umfasst in Fahrzeugquerrichtung seitliche Abstützbereiche 16 und in Fahrzeuglängsrichtung vordere Abstützbereiche 18, mittels welchen Teile der Seitenschweller 20 und des Längsträgers 68 im Falle eines Verkehrsunfalls abstützbar sind. Der Unterfahrschutz 14 kann hier auch als rohbaufester Unterfahrschutz bezeichnet werden. Die Seitenschweller 20 und die Längsträger 68 sind Teile der Fahrzeugkarosserie 12. Der Unterfahrschutz 14 kann also im Falle eines Verkehrsunfalles jeweilige auf den Rohbau 10 wirkende Kräfte aufnehmen und somit die Fahrzeugkarosserie 12 wenigstens bereichsweise abstützen. Dadurch wird eine Verformung reduziert oder sogar gänzlich verhindert. Der Unterfahrschutz 14 hat somit, neben dem Schutz von in Fahrzeugrichtung von unten auf das Kraftfahrzeug einwirkenden Fremdkörpern, die Funktion eines Strukturbauteils. Der Unterfahrschutz 14 wird deswegen auch als strukturintegrierter Unterfahrschutz 14 bezeichnet.
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Dadurch kann das Kraftfahrzeug sicherer sein und/oder es steht mehr Bauraum bei gleichen Außenabmessungen insbesondere in Fahrzeughochrichtung zur Verfügung. Die Platznutzung beziehungsweise Bauraumverfügbarkeit in Fahrzeughochrichtung wird dabei auch als sogenannte Z-Maßkette bezeichnet. Die Z-Maßkette wenigstens eines unteren Teils eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Stand der Technik ist dabei schematisch in 2 veranschaulicht. In Fahrzeughochrichtung zuunterst ist dort ein herkömmliches Bodenblech 24 vorgesehen, welches auch als Boden, Bodenstruktur oder konventioneller Unterfahrschutz bezeichnet werden kann. In Fahrzeughochrichtung darüber ist eine Kühlung 26 angeordnet, welche eine über der Kühlung 26 angeordnete Batteriezelle 28 während eines Fahrbetriebs kühlt. Die Batteriezelle 28 ist in einem Gehäuse gelagert, welches durch einen Deckel 30 abgeschlossen ist. Anschließend angeordnet ist eine rohbauseitige Querabstützung 32 einer Fahrzeugkarosserie. Auch diese rohbauseitige Querabstützung 32 entspricht dem Stand der Technik. Abgeschlossen wird die Z-Maßkette in Fahrzeughochrichtung durch ein Innenraumpackage 34, welche beispielsweise jeweilige Sitze und benötigten Platz für jeweilige Insassen umfasst.
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In 3 ist zum Vergleich schematisch die Z-Maßkette für ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug mit dem erfindungsgemäßen Rohbau 10 veranschaulicht. Hier ist in Fahrzeughochrichtung von oben nach unten der strukturintegrierte Unterfahrschutz 14, ebenfalls eine Kühlung 26, eine Batteriezelle 28, ein Deckel 30, eine anders gestaltete rohbauseitige Querabstützung 36 und das Innenraumpackage 34 angeordnet. Unmittelbar ersichtlich ist dabei, dass die rohbauseitige Querabstützung 36 bei Verwendung des strukturintegrierten Unterfahrschutzes 14 wesentlich dünner ausfallen kann als eine rohbauseitige Querabstützung 32 bei Verwendung eines Bodenblechs 24 gemäß dem Stand der Technik. Die Querabstützung 32 kann dabei auch als Querträger im Rohbau bezeichnet werden. Dadurch, dass der strukturintegrierte Unterfahrschutz 14 zur Abstützung der Fahrzeugkarosserie 12 genutzt werden kann und im Falle eines Verkehrsunfalls große Kräfte aufnehmen kann, kann bei gleicher Sicherheit und gleichem Deformationsverhalten der Fahrzeugkarosserie 12 die Querabstützung 36 wesentlich dünner und leichter ausfallen. Dadurch kommt es zu einem Gewinn von Z-Maß, welcher in 3 durch den gestrichelten Kasten 38 veranschaulicht ist. Dieser Gewinn an Z-Maß erleichtert das Verbauen von jeweiligen Batteriezellen 28 in elektrischen Fahrzeugen ungemein, da diese Batteriezellen 28 im Gegensatz zu beispielsweise von Verbrennungsmotoren angetriebenen Kraftfahrzeugen zu einer starken Bauraumverknappung in Fahrzeughochrichtung im Unterboden von Kraftfahrzeugen führen. Die Batteriezellen 28 sind dabei vorzugsweise aus Achslastgründen im Unterboden angeordnet.
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Diese Verknappung des Bauraums ist auch aus einem Vergleich der schematischen Schnittansichten von 4 und 5 ersichtlich. 4 zeigt dabei teilweise einen Rohbau 40 eines konventionellen Kraftfahrzeugs gemäß dem Stand der Technik. Die Pfeile 42 veranschaulichen dabei den noch vorhandenen Platz in Fahrzeughochrichtung unterhalb eines Sitzes 44. Der Pfeil 46 zeigt dabei die zulässigen Deformationen des Unterbodens des Rohbaus 40 im Falle eines Verkehrsunfalls, wobei eine so weite Verformung des Bodenblechs 24 ebenfalls zulässig ist. Zu erkennen ist dabei auch, dass das Bodenblech 24 ungleichmäßig geformt ist.
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Im Vergleich zeigt 5 den Rohbau 10 mit dem strukturintegrierten Unterfahrschutz 14. Hierbei wird die Bauweise eines Kraftfahrzeugs mit zumindest teilelektrifizierten Antriebsaggregaten gezeigt. Entsprechend ergibt sich aus Sicherheitsvorschriften bezüglich der Batteriezellen 28 ein wesentlich kleinerer zulässiger maximaler Deformationsweg, welcher durch Pfeil 48 veranschaulicht ist. Trotz der für den Bauraum vorteilhaften Bauweise des Unterfahrschutzes 14 ergibt sich dennoch ein kaum vorhandener restlicher Bauraum in Fahrzeughochrichtung unterhalb des Sitzes 44, welcher durch Pfeil 50 markiert ist. Gut zu erkennen ist ebenfalls die im Unterboden integrierte Batteriezelle 28, welche beispielsweise als Hochvoltbatteriezelle ausgebildet ist. Aufgrund dieser Batteriezelle 28 ergibt sich der wesentlich kleinere zulässige maximale Deformationsweg im Falle eines Seitenaufpralls, damit die Batteriezelle 28 nicht beschädigt wird und jeweilige Insassen des Kraftfahrzeugs nicht gefährdet werden.
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In 5 ist ebenfalls zu erkennen, dass der strukturintegrierte Unterfahrschutz 14 als ebene Platte ausgebildet ist. Dadurch kann der strukturintegrierte Unterfahrschutz 14 wesentlich höhere Kräfte entlang der Haupterstreckungsebene der Platte aufnehmen als das ungleichmäßig geformte Bodenblech 24. Der Unterfahrschutz 14 ist dabei als Sandwichplatte mit Faserverbundwerkstoffen gebildet. Dadurch kann der strukturintegrierte Unterfahrschutz 14 nochmals höhere Kräfte aufnehmen und/oder abstützen als beispielsweise ein Unterfahrschutz aus einem Blechbauteil. An einem in Fahrzeugquerrichtung seitlichen Ende des Unterfahrschutzes 14 umfasst dieser dabei ein Profilelement 52, mittels welchem der Seitenschweller 20 mit dem Unterfahrschutz 14 verbunden ist. Das Profilelement 52 erlaubt dabei eine besonders vorteilhafte Krafteinleitung im Falle eines Seitenaufpralls in den Unterfahrschutz 14 und kann gleichzeitig eine Verdrehung des Seitenschwellers 20 reduzieren oder sogar verhindern. Dadurch wird auch vorteilhafterweise eine Intrusion von Fremdkörpern in einen Passagierraum des Kraftfahrzeugs reduziert.
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6 veranschaulicht die Lastpfade im Falle eines Frontalcrashs. 6 zeigt ausschnittsweise in einer Schnittansicht den Rohbau 10. Zu erkennen ist insbesondere, dass ein Hilfsrahmen 22 mit dem strukturintegrierten Unterfahrschutz 14 eine gemeinsame Lastebene bildet. Der Hilfsrahmen 22 wird also ebenfalls wenigstens bereichsweise von dem Unterfahrschutz 14 abgestützt. Pfeil 66 veranschaulicht dabei einen Deformationsbereich des Hilfsrahmens 22 im Falle eines Frontalcrashs. Durch die Deformation des Hilfsrahmens 22 kommt es zu einer Energieabsorption. Pfeil 54 veranschaulicht dagegen einen Schutzbereich, in welchem der Rohbau 10 eine besonders hohe Steifigkeit aufweist und sich nicht oder nur geringfügig im Falle eines Frontalcrashs verformt. Dadurch werden jeweilige Insassen des Kraftfahrzeugs und auch die Batteriezellen 28 besonders gut geschützt. Die gemeinsame Lastebene, welche durch den Pfeil 56 veranschaulicht ist, erlaubt dabei eine besonders gute Kraftaufnahme durch den strukturintegrierten Unterfahrschutz 14. Insbesondere kommt es so zu keiner Krafteinwirkung auf den Unterfahrschutz 14 quer zu einer Haupterstreckungsebene der Platte, wodurch es insbesondere nicht oder nur zu einem geringfügigen Knicken und Beulen des Unterfahrschutzes 14 kommt. Dadurch kann der Unterfahrschutz 14 die Fahrzeugkarosserie 12 besonders gut abstützen.
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7 veranschaulicht erneut die Lastpfade im Falle eines Frontalcrashs in einer schematischen Perspektivansicht. Zu erkennen ist dabei, wie die auf die Längsträger 68 wirkenden Kräfte bei dem strukturintegrierten Unterfahrschutz 14 lediglich in dessen Haupterstreckungsebene wirken. Dadurch kann der strukturintegrierte Unterfahrschutz 14 die Längsträger 68 besonders gut abstützen.
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8 und 9 veranschaulichen analog zu 6 und 7 die Vorteile des Rohbaus 10 im Falle eines Seitenaufpralls, welcher auch als Seitencrash bezeichnet werden kann. Der strukturintegrierte Unterfahrschutz 14 bildet dabei mit dem Seitenschweller 20 zumindest eine untere Lastebene, welche durch Pfeil 60 veranschaulicht ist. Pfeil 62 veranschaulicht den Deformationsbereich des Seitenschwellers 20, wodurch es auch hier zu einer Energieabsorption kommt. Pfeil 64 veranschaulicht dazu den Schutzbereich im Falle eines Seitenaufpralls. In diesem Bereich verhindert der steife strukturintegrierte Unterfahrschutz 14 durch Abstützung eine weitere Intrusion des Seitenschwellers 20 in Richtung der Batteriezelle 28. Der strukturintegrierte Unterfahrschutz 14 stützt hier also Teile des Seitenschwellers 20 so ab, dass die Batteriezelle 28 geschützt ist, ohne dass dabei besondere Versteifungsmaßnahmen von rohbauseitigen Querabstützungen 36 notwendig sind.
