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Die Erfindung betrifft eine Abstützvorrichtung einer Energieversorgungseinrichtung an einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit der erfindungsgemäßen Abstützvorrichtung.
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Im Zuge der Entwicklung moderner Kraftfahrzeuge werden ständig neue, unterschiedliche Antriebskonzepte entwickelt. Dabei wird es als vorteilhaft angesehen, diese unterschiedlichen Antriebskonzepte, d. h. unterschiedliche Antriebsvarianten wahlweise beispielsweise bei einer Baureihe eines Kraftfahrzeugs einzusetzen. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, ein und dieselbe Baureihe wahlweise beispielsweise mit einem konventionellen, eine Verbrennungskraftmaschine umfassenden Antriebsstrang oder mit einem alternativen Antriebskonzept auszustatten, welcher beispielsweise wenigstens einen Elektromotor und/oder eine Batterie und/oder eine Brennstoffzelle umfasst. Weitere Varianten des Antriebskonzepts können vorsehen, dass die Verbrennungskraftmaschine mit einem flüssigen Kraftstoff oder mit einem gasförmigen Kraftstoff betreibbar ist. Hierzu sind dann unterschiedliche Kraftstofftanks vorzusehen.
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Eine solche Darstellung unterschiedlicher Fahrzeugkonzepte, mit jeweiligen, unterschiedlichen Antriebskonzepten ohne oder mit nur sehr geringfügigen Änderungen stellt insbesondere hinsichtlich der Realisierung einer günstigen Abstützung von unfallbedingten Lasten eine große Herausforderung dar.
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In der
DE 10 2013 001 029 A1 ist hierzu beispielsweise eine Abstützanordnung eines Antriebsaggregats einer Personenkraftwagenkarosserie vorgeschlagen. Die Abstützanordnung umfasst eine Stützeinrichtung, welche eine unterseitig eines Fahrzeugbodens befestigte und wenigstens eine dem Antriebsaggregat zugeordnete Tragstruktur umfasst. Die Stützeinrichtung umfasst ferner eine Abstützstruktur, welche sich von der Stützeinrichtung nach vorne oben erstreckt. Mittels der Abstützstruktur ist das Antriebsaggregat sowohl im Fahrbetrieb als auch gegen eine unfallbedingte Rückverlagerung abgestützt.
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In der
DE 10 2014 005 577 A1 ist ferner eine Stützeinrichtung zur Abstützung eines Antriebsaggregats an einer Personenkraftwagenkarosserie beschrieben. Die Stützeinrichtung umfasst eine unterseitig eines Fahrzeugbodens befestigbare Tragstruktur zum Halten wenigstens einer dem Antriebsaggregat zugeordneten Komponente sowie eine Abstützstruktur. Die Abstützstruktur erstreckt sich von der Tragstruktur nach vorne oben. Ferner weist die Abstützstruktur eine untere Teilstruktur auf, über welche eine obere Teilstruktur an der Tragstruktur angebunden ist. Ferner ist die untere Teilstruktur bei einer unfallbedingten Rückverlagerung der oberen Teilstruktur parallelogrammartig plastisch verformbar.
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Der Nachteil der Abstützvorrichtung sowie der Stützeinrichtung besteht darin, dass deren Aufbau besonders komplex gestaltet ist. Ferner nehmen derartige Abstützungen zusätzlichen Bauraum im Kraftfahrzeug ein.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Abstützvorrichtung bereitzustellen, welche besonders einfach und bauraumschaffend ausgebildet ist.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figuren offenbart.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Abstützvorrichtung einer Energieversorgungseinrichtung an einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs, wobei die Abstützvorrichtung eine erste Abstützeinheit, an welcher die Energieversorgungseinrichtung angeordnet ist, und eine zweite Abstützeinheit aufweist, welche an der ersten Abstützeinheit angeordnet ist. Die erste Abstützeinheit und die zweite Abstützeinheit sind dazu eingerichtet, die Energieversorgungseinrichtung im Fahrbetrieb oder gegen eine unfallbedingte Verlagerung abzustützen. Beispielsweise ist die Energieversorgungseinrichtung als Batterie oder Brennstoffzelle ausgebildet. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die erste Abstützeinheit und die zweite Abstützeinheit gehäuseartig ausgebildet sind. Mit gehäuseartig ist insbesondere gemeint, das die erste Abstützeinheit und die zweite Abstützeinheit, wie ein Gehäuse ausgebildet sind. Insbesondere sind die erste Abstützeinheit und die zweite Abstützeinheit bevorzugt als Hohlkörper ausgebildet. Mit anderen Worten wird die Tragstruktur, das heißt die erste Abstützeinheit und die zweite Abstützeinheit, zur Erzielung eines besonders vorteilhaften Unfallverhaltens bevorzugt als Gehäuse ausgeführt. Es wird die tragende Funktion des jeweils gewählten Antriebskonzepts im Normalbetrieb, die abstützende Funktion bei einem Unfall und die Nutzung des Bauraums ermöglicht. Die multifunktionale Abstützung der Abstützvorrichtung schafft Bauraum und ermöglicht so größere oder leistungsstärkere Komponenten im beengten Fahrzeugbauraum anzuordnen.
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Besonders bevorzugt sind die erste Abstützeinheit und die zweite Abstützeinheit einstückig ausgebildet. Mit „einstückig” ist hier insbesondere einteilig, also aus einem Stück oder Teil gebildet, gemeint. Die erste Abstützeinheit und die zweite Abstützeinheit bilden dabei zusammen ein Gehäuse oder einen gehäuseartigen Hohlkörper aus. Dadurch ist die Abstützvorrichtung besonders einfach und damit kostengünstig herstellbar.
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In vorteilhafter Weise weist die Abstützvorrichtung ferner eine Tragstruktur auf, wobei die zweite Abstützeinheit unterseitig eines Fahrzeugbodens der Karosserie des Kraftfahrzeugs an der Tragstruktur angeordnet ist. Dabei erstreckt sich die zweite Abstützeinheit von der Tragstruktur nach vorne oben. Mit anderen Worten erstreckt sich die zweite Abstützeinheit ausgehend von der Tragstruktur in Fahrzeuglängsrichtung von hinten unten nach vorne oben. Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn der Fahrzeugboden einen Tunnel aufweist, in welchem die zweite Abstützeinheit zumindest bereichsweise aufgenommen ist. Die zweite Abstützeinheit kann dabei derart ausgestaltet sein, dass sie bei einer in Fahrzeuglängsrichtung und von vorne nach hinten wirkende unfallbedingte Kraftbeaufschlagung verhindert, dass die Energieversorgungseinrichtung der durch die Kraftbeaufschlagung bewirkten Rückverlagerung nicht in einen nach oben durch den Tunnel beziehungsweise den Fahrzeugboden nach unten durch die Abstützvorrichtung begrenzten Raum verschoben oder bewegt wird. Die zentrale Lage im Kraftfahrzeug ist bei Unfällen sehr sicher und damit auch für kritische Komponenten, wie z. B. hochvoltführend bei entsprechender Gestaltung der gehäuseartigen Abstützvorrichtung, geeignet.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung sind die erste Abstützeinheit und/oder die zweite Abstützeinheit aus einem Leichtmetall, insbesondere aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, oder aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildet. Die erste Abstützeinheit und/oder die zweite Abstützeinheit aus einem Leichtmetall zu bilden, hat den Vorteil, dass ein besonders geringes Gewicht der Abstützvorrichtung realisierbar ist.
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Beispielsweise können die erste Abstützeinheit und die zweite Abstützeinheit aus einem Aluminiumguss hergestellt sein. Dabei können der Aluminiumguss der ersten Abstützeinheit und der zweiten Abstützeinheit eine Wandstärke zwischen 2 mm und 10 mm, besonders bevorzugt zwischen 4 mm und 6 mm, aufweisen. Darüber hinaus ist es vorteilhafterweise möglich, die erste Abstützeinheit und/oder die zweite Abstützeinheit aus einem faserverstärkten Kunststoff auszubilden, so dass eine hohe Steifigkeit sowie ein geringes Gewicht realisierbar sind.
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Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass die erste Abstützeinheit und/oder die zweite Abstützeinheit ferner dazu eingerichtet ist, der Energieversorgungseinrichtung zugeordnete elektronische Bauteile aufzunehmen. Wird beispielsweise die Energieversorgungseinrichtung als Brennstoffzelle oder Batterie ausgeführt, so kann innerhalb der gehäuseartigen ersten Abstützeinheit und/oder zweiten Abstützeinheit elektrische Leitungen, wie beispielsweise eine Hochvoltführung, geführt werden. Dadurch kann Bauraum im Kraftfahrzeug eingespart werden, da Steckverbindungen außerhalb des Gehäuses beziehungsweise der gehäuseartigen Abstützvorrichtung wegfallen.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass die Abstützvorrichtung in einem Kraftfahrzeug realisiert ist. Entsprechend sieht die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit der erfindungsgemäßen Abstützvorrichtung vor. Das Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildet.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine 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 zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Abstützvorrichtung einer Energieversorgungseinrichtung in einer Perspektivansicht; und
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2 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Abstützvorrichtung von 1 in einer Seitenansicht.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 und 2 zeigen eine Abstützvorrichtung 10 einer Energieversorgungseinrichtung 12 eines Kraftfahrzeugs. Bei der hier gezeigten Energieversorgungseinrichtung 12 handelt es sich um eine Brennstoffzelle zum Erzeugen von elektrischem Strom. Alternativ kann es sich auch beispielsweise um eine Batterie zum Speichern von elektrischem Strom handeln.
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Die Abstützvorrichtung 10 ist dazu eingerichtet, die Energieversorgungseinrichtung 12 im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs oder gegen eine unfallbedingte Verlagerung, insbesondere in Richtung einer Haupterstreckungsrichtung x, abzustützen. Dazu ist die Energieversorgungseinrichtung 12 in einem Gehäuse 14 angeordnet. Mit anderen Worten umgibt das Gehäuse 14 die Energieversorgungseinrichtung 12 zumindest teilweise, also vollständig oder teilweise. Das Gehäuse 14 ist mit der darin angeordneten Energieversorgungseinrichtung 12 an der Abstützvorrichtung 10 angeordnet.
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Die Abstützvorrichtung 10 ist aus einer ersten Abstützeinheit 16 und einer zweiten Abstützeinheit 18 gebildet. Das Gehäuse 14 ist dabei an der ersten Abstützeinheit 16 angeordnet. An die erste Abstützeinheit 16 der Abstützvorrichtung 10 schließt die zweite Abstützeinheit 18 an. Die erste Abstützeinheit 16 ist also zwischen der zweiten Abstützeinheit 18 und dem Gehäuse 14 angeordnet. Die zweite Abstützeinheit 18 erstreckt sich ausgehend von der ersten Abstützeinheit 16 in eine Haupterstreckungsrichtung x entgegen einer Hochrichtung z nach unten. Die zweite Abstützeinheit 18 weist bevorzugt eine keilförmige Form auf. Die erste Abstützeinheit 16 weist eine im Wesentlichen quadratische Form auf.
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Die in 1 und 2 gezeigte Abstützvorrichtung 10 ist einstückig oder einteilig ausgebildet. Mit anderen Worten bilden die zweite Abstützeinheit 16 und die zweite Abstützeinheit 18 zusammen eine Einheit. Die erste Abstützeinheit 16 und die zweite Abstützeinheit 18 sind gehäuseartig ausgebildet. Das heißt, die erste Abstützeinheit 16 und die zweite Abstützeinheit 18 sind als Gehäuse ausgebildet. Damit sind die erste Abstützeinheit 16 und die zweite Abstützeinheit 18 dazu eingerichtet, der Energieversorgungseinrichtung 12 zugeordnete elektrische oder elektronische Bauteile aufzunehmen. Beispielsweise können in den durch die erste Abstützeinheit 16 und die zweite Abstützeinheit 18 gebildeten Gehäuseraum eine Leistungselektronik oder elektrische Leitungen, wie Kabel, aufgenommen oder angeordnet.
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Die Abstützvorrichtung 10 zum Abstützen der Energieversorgungseinrichtung 12 wird bevorzugt in einem Kraftfahrzeug realisiert. Die Abstützvorrichtung 10, insbesondere die zweite Abstützeinheit 18, ist dabei unterseitig eines Fahrzeugbodens der Karosserie des Kraftfahrzeugs angeordnet. Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn der Fahrzeugboden einen Tunnel aufweist, in welchem die zweite Abstützeinheit 18 zumindest bereichsweise aufgenommen ist. Der Tunnel befindet sich dabei bevorzugt unterhalb einer Mittelkonsole des Kraftfahrzeugs. Die zweite Abstützeinheit 18 kann dabei derart ausgestaltet sein, dass sie bei einer in die Haupterstreckungsrichtung x oder Fahrzeuglängsrichtung und von vorne nach hinten in die Haupterstreckungsrichtung x wirkende unfallbedingte Kraftbeaufschlagung verhindert, dass die Energieversorgungseinrichtung 12 der durch die Kraftbeaufschlagung bewirkten Rückverlagerung nicht in einen nach oben durch den Tunnel beziehungsweise den Fahrzeugboden nach unten durch die zweite Abstützeinheit 18 begrenzten Raum verschoben oder bewegt wird.
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Insgesamt ist durch die Erfindung eine Abstützanordnung oder Abstützvorrichtung einer Energieversorgungseinrichtung an einer Personenkraftwagenkarosserie beschrieben.
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Die Tragstruktur der Abstützvorrichtung für unterschiedliche Antriebskonzepte zur Erzielung eines besonders vorteilhaften Unfallverhaltens wird als Gehäuse für funktionale Komponenten ausgeführt. In dem Gehäuse ähnlich eines Getriebegehäuses können für alternative Antriebskonzepte zusätzliche Komponenten, z. B. Hochvolt-Leistungselektronik, verbaut werden.
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Ermöglicht wird es insbesondere eine Karosseriebauform (Baureihe) mit unterschiedlichen Antriebskonzepten auszurüsten (Verbrennungsmotorisch bis zu alternativen Konzepten z. B. Brennstoffzelle). Dies spart Kosten durch Vermeidung von jeweils spezifischen Varianten ein.
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Es wird die tragende Funktion des jeweils gewählten Antriebskonzepts im Normalbetrieb, die abstützende Funktion bei Unfall und die Nutzung des Bauraums ermöglicht.
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Die multifunktionale Abstützung der Abstützvorrichtung nutzt weiteren Bauraum und ermöglicht so größere oder leistungsstärkere Komponenten im beengten Fahrzeugbauraum anzuordnen. Die zentrale Lage im Fahrzeug ist bei Unfällen sehr sicher und damit auch für kritische Komponenten, wie z. B. hochvoltführend bei entsprechender Gestaltung des Gehäuses, geeignet.
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Bei einer vorteilhaften Anordnung der Gehäuse von Brennstoffzelle und Leistungselektronik hintereinander ergeben sich weitere Vorteile. Die Hochvoltführung kann innerhalb der Gehäuse ausgeführt werden und spart Bauraum durch Wegfall von Steckverbindungen außerhalb der Gehäuse ein. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Hochvoltleitungsführung von der Leistungselektronik zur Hochvoltbatterie, die üblicher Weise im hinteren Bereich des Kraftfahrzeugs ist, deutlich kürzer ist. Die Kontur von Brennstoffzelle und Leistungselektronik ähnelt der von Verbrennungsmotor und Getriebe und dadurch resultieren vergleichbare Anforderungen an die Karosserie.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Abstützvorrichtung
- 12
- Energieversorgungseinrichtung
- 14
- Gehäuse
- 16
- erste Abstützeinheit
- 18
- zweite Abstützeinheit
- x
- Haupterstreckungsrichtung
- z
- Hochrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013001029 A1 [0004]
- DE 102014005577 A1 [0005]
