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Die Erfindung betrifft eine Rohbaustruktur eines Fahrzeugs mit einem Fondsitzquerträger mit zumindest einer Anschlussvorrichtung und mit einem Verschraubungselement zum Anbringen einer Batterie. Ferner betrifft die Erfindung einen Querträger einer solchen Rohbaustruktur und ein Fahrzeug mit einer solchen Rohbaustruktur.
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Batteriebetriebene Elektrofahrzeuge erreichen mit größeren Batterien größere Reichweiten. Häufig werden dadurch Batterien mit einem Volumen von 400 Litern oder mehr verwendet. Eine solche Batterie hat eine entsprechend große Masse, beispielsweise 700 Kilogramm. Begründet durch Effekte in der Fahrdynamik wird eine solche Batterie bevorzugt im Bereich des Unterbodens angeordnet. Insbesondere bei Fahrzeugen mit rein elektrischem Antrieb entfallen bestimmte Rohbaustrukturen gegenüber Fahrzeugen mit Verbrennungskraftmaschine, wie zum Beispiel die Längsträger direkt unterhalb des Hauptbodens. Ebenfalls entfällt der Karosserietunnel in der Fahrzeugmitte, da insbesondere Getriebe sowie Kardanwelle entfallen können. Der Entfall der Rohbaustrukturen und die damit einhergehende Änderung der mechanischen Struktureigenschaften wird bevorzugt über die Verschraubung einer solchen Batterie an dem Rohbau kompensiert. Insbesondere ist dies zur Einhaltung von mechanischen Anforderungen wie zum Beispiel der sogenannten „Noise-Vibration-Harshness” als Maß für die dynamischen Eigenschaften des Rohbaus, der Struktursteifigkeit und den Eigenschaften hinsichtlich Energieabsorption, insbesondere bei einem Unfall, maßgeblich. Somit sind steife Verschraubungen zwischen der Batterie und dem Rohbau notwendig. Die Befestigung der Batterie erfolgt über mehrere Schraubstellen an die Karosserie. Seitlich bietet sich hierfür die steife Schwellerstruktur an. Im Bereich des Vorderwagens die Querträger „Pedalboden” sowie im Bereich des Hauptbodens die weiterhin vorhandenen Sitzquerträger. Im Bereich „Heckwagen” gibt es bei konventionellen Fahrzeugen keine adäquate, steife Rohbaustruktur für die Anbindung/Befestigung der Batterie.
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Die
DE 10 2013 004 833 A1 betrifft eine Rohbaustruktur eines Straßenfahrzeugs mit zwei Seitenwandstrukturen, mit einer Querträgerstruktur und mit einem Batteriegehäuse zur Aufnahme wenigstens einer Batterie, das mit mehreren ersten Befestigungsstellen an der Querträgerstruktur und mit mehreren zweiten Befestigungsstellen an den beiden Seitenwandstrukturen befestigt ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Rohbaustruktur bereitzustellen, die eine ausreichend steife und dynamisch adäquate Anbindung einer schweren Batterie am Fahrzeug erlaubt.
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Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Rohbaustruktur für ein Fahrzeug mit einem oberhalb und in Fahrtrichtung vor einer Hinterachse des Fahrzeugs angeordneten und sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckenden Fondsitzquerträger, wobei an dem Fondsitzquerträger zumindest eine Anschlussvorrichtung angeordnet ist, und wobei die Anschlussvorrichtung ausgeführt ist, ein Verschraubungselement an der Unterseite des Fondsitzquerträgers zum Anbringen einer Batterie aufzunehmen.
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Das Fahrzeug kann ein PKW, LKW, Bus oder ein Schienenfahrzeug sein.
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Die Rohbaustruktur bildet im Wesentlichen die Karosserie des Fahrzeugs aus und ist dazu ausgeführt, Kräfte und Momente aufzunehmen.
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Die Anschlussvorrichtung an dem Fondsitzquerträger erfüllt insbesondere die Funktion einer verteilten Krafteinleitung. Zur Anbringung einer Batterie dient das Verschraubungselement, das die Gewichtskraft und Trägheitskräfte der Batterie auf die Karosserie direkt aufnimmt oder für eine ausreichende Verspannung zwischen einem Flansch der Batterie und der Anschlussvorrichtung sorgt, um diese Kräfte über die Anschlussvorrichtung in die Rohbaustruktur des Fahrzeugs einzuleiten. Je nach Typ des Verschraubungselements werden bestimmte Anforderungen an die Härte des Materials der Anschlussvorrichtung gestellt, insbesondere dann, wenn eine Mutter oder ein Schraubenkopf gegen ein Element der Anschlussvorrichtung drückt.
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Bei der Batterie handelt es sich insbesondere um einen wiederaufladbaren Akkumulator mit einer Masse von mehreren hundert Kilogramm.
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Die Fahrtrichtung des Fahrzeugs wird durch die Hauptfahrtrichtung in körperfester Längsrichtung der Karosserie bestimmt, die alternativ aus der Richtung von Hinterachse zu Vorderachse definiert ist. Eine Querachse des Fahrzeugs liegt dagegen rechtwinklig zu einer Längsrichtung in einer horizontalen Ebene des Fahrzeugs. In dieser horizontalen Ebene liegen außerdem die Vorderachse und die Hinterachse des Fahrzeugs. Ebenso gemäß dieser Definition zeigt die Unterseite des Fondsitzquerträgers zur Unterseite des Fahrzeugs, das heißt in Richtung der Erde. Da der Fondsitzquerträger „vor” der Hinterachse angeordnet ist, befindet er sich in Fahrtrichtung vor der Hinterachse, das heißt zwischen Hinterachse und Vorderachse des Fahrzeugs.
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Es ist eine vorteilhafte Wirkung der Erfindung, dass ein ausreichend steifer Fondsitzquerträger die Anbringung einer Batterie in einem Fahrzeug zumindest nach mechanischen Gesichtspunkten verbessert.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform befindet sich der Fondsitzquerträger unterhalb eines Rücksitzes des Fahrzeugs.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Verschraubungselement eines aus:
- – Käfigmutter, oder
- – Schweißmutter.
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Eine Käfigmutter weist als spezielle Bauform von Vierkantmuttern insbesondere einen rechteckigen Teil auf, der in einen ebenfalls rechteckigen Käfig aus Metall einführbar ist. Der Käfig unterstützt die Mutter besonders bei der Anbringung an Blechen, die für ein lastaufnehmendes Gewinde zu dünn sind. Eine entsprechende Verbindung zwischen dem Käfig der Mutter und einem solchen Blech ist dabei bevorzugt über am Käfig der Mutter angeordnete Nasen vorgesehen, die in das Blech einschnappen. Diese Nasen stellen weiterhin eine kraftschlüssige Verbindung dar, um ein Gegendrehmoment beim Anziehen der Schrauben in der Käfigmutter aufzubringen. Eine Käfigmutter ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Rückseite eines zu verschraubenden Bleches nicht mehr zugänglich ist, sodass die Mutter vor dem Montagevorgang an geeigneter Stelle zu platzieren ist.
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Eine Schweißmutter wird mit dem zu verbindenden Blech durch Verschweißen verbunden. Dafür sind an der Mutter entsprechende Schweißwarzen und/oder ein entsprechender Flansch angeordnet. Auch hier entfällt vorteilhaft ein externes Aufbringen eines Gegendrehmoments an der Mutter beim Anziehen der Schraube, da das Gegendrehmoment durch die kraftschlüssige Schweißnaht bereits gegeben ist.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Anschlussvorrichtung ein metallisches Kaltfließpressteil, wobei das Verschraubungselement eine gewindeformende Schraube ist, und wobei die Schraube dazu ausgeführt ist, in das Kaltfließpressteil eingeschraubt zu werden.
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Alternativ zur obigen Ausführungsform ist in dieser Ausführungsform keine Mutter notwendig. Vielmehr ist die Schraube dazu ausgeführt, beim Eindrehen ein Gewinde in ein Sackloch oder ein Durchgangsloch eines Metallbleches oder eines Metallflansches durch Materialverdrängung zu formen. Vorteilhaft weist eine so hergestellte Verschraubung eine hohe Festigkeit auf, da insbesondere beim Eindrehen der Schraube das Material des Gegenstücks durch Kaltverfestigung an Härte gewinnt.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Anschlussvorrichtung und der Fondsitzquerträger jeweils aus einem metallischen Werkstoff, wobei die Anschlussvorrichtung an den Fondsitzquerträger angeschweißt ist.
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Diese Verbindung weist alle Vorteile einer metallischen Schweißverbindung auf.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Fondsitzquerträger ein Hohlträger, wobei die Anschlussvorrichtung des Fondsitzquerträgers innerhalb des Querschnitts des Fondsitzquerträgers angeordnet ist.
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Demnach wird die Anschlussvorrichtung in den Fondsitzquerträger eingesetzt, sodass sich die Anschlussvorrichtung im hohlen Inneren des Fondsitzquerträgers befindet. Vorteilhaft wird hierdurch die Anschlussvorrichtung platzsparend untergebracht. Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsform besteht in einer günstigen Platzierung der Krafteinleitung aus dem Verschraubungselement, insbesondere durch die Möglichkeit der Abstützung der Anschlussvorrichtung in verschiedenen Winkeln, bevorzugt mit einer waagrechten und einer senkrechten Komponente der resultierenden Krafteinleitung.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Fondsitzquerträger ein Hohlträger, wobei die Anschlussvorrichtung des Fondsitzquerträgers außerhalb des Querschnitts des Fondsitzquerträgers angeordnet ist.
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In diesem Fall ist die Anschlussvorrichtung an dem Hohlträger außerhalb seines geschlossenen Querschnitts angeordnet. Vorteilhaft wird so die Montage der Anschlussvorrichtung an dem Hohlträger erleichtert.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die an der Anschlussvorrichtung angebrachte Batterie unterhalb des Fondsitzquerträgers angeordnet.
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Vorteilhaft wird dadurch der Schwerpunkt der Batterie, die insbesondere einen hohen Anteil an der Leermasse des Fahrzeugs ausmacht, nach unten verlagert. Dies ist insbesondere für eine stabile und gleichzeitig agile Fahrdynamik von Vorteil.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Fondsitzquerträger einer Rohbaustruktur wie oben und im Folgenden beschrieben.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einer Rohbaustruktur wie oben und im Folgenden beschrieben.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der – gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung – zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Es zeigen:
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1 eine Rohbaustruktur mit einem Fondsitzquerträger gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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2 eine Rohbaustruktur mit einem Fondsitzquerträger gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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3 eine Rohbaustruktur mit einem Fondsitzquerträger gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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4 eine Rohbaustruktur mit einem Fondsitzquerträger gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
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5 ein Fahrzeug mit einer Rohbaustruktur und einem Fondsitzquerträger gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.
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1 zeigt eine Rohbaustruktur 1 für ein Fahrzeug 100 mit einem oberhalb und in Fahrtrichtung vor einer Hinterachse 20 des Fahrzeugs 100 angeordneten und sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckenden Fondsitzquerträger 10. Der Blick des Betrachters der 1 ist dabei von schräg oben auf den Unterboden des Fahrzeugs 100 gerichtet, sodass in der Abbildung die Hinterachse 20 des Fahrzeugs 100 eher rechts und die Vorderachse (nicht dargestellt) des Fahrzeugs 100 eher links liegen. Als Orientierung dürfen weiterhin die dargestellten Radkästen über der Hinterachse 20 dienen.
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2 zeigt einen Ausschnitt mit dem Fondsitzquerträger 10 der 1 in derselben Blickrichtung, jedoch vergrößert. Der Fondsitzquerträgers 10 ist hierbei ein Hohlträger.
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3 zeigt den Fondsitzquerträger 10 der 2 in einem Aufriss, das heißt, der Blick des Betrachters schaut in den Fondsitzquerträger 10 hinein, in dem vier der Anschlussvorrichtungen 14 mit einem jeweiligen Verschraubungselement 16 angeordnet sind. Der Blick des Betrachters ist derselbe der 2 und damit wieder auf die Oberseite des Unterbodens des Fahrzeugs 100 gerichtet. Die Anschlussvorrichtung 14 des Fondsitzquerträgers 10 ist hier innerhalb des Querschnitts des Querträgers angeordnet. Alternativ ist die Anschlussvorrichtung 14 des Fondsitzquerträgers 10 außerhalb des Querschnitts des Querträgers angeordnet (nicht dargestellt). In beiden Fällen verlaufen die einzelnen Verschraubungselemente 16 durch den Unterboden nach unten hindurch, sodass die Batterie an der Unterseite des Unterbodens des Fahrzeugs 100 montierbar ist. Der Fondsitzquerträger 10 weist hier vier Anschlussvorrichtungen 14 auf, wobei die jeweilige Anschlussvorrichtung 14 eingerichtet ist, ein Verschraubungselement 16 an der Unterseite des Fondsitzquerträgers 10 zum Anbringen einer Batterie aufzunehmen. Dargestellt ist eine angeschweißte Mutter, die zu einer Schraubenverbindung zu einer unter dem Unterboden angebrachten Batterie gehört. Der Fondsitzquerträger 10 ist hier auf Höhe bezüglich der Längsrichtung des Fahrzeugs 100 unterhalb eines Rücksitzes oder einer Rückbank des Fahrzeugs 100 angeordnet. Alternativ ist die Anschlussvorrichtung 14 dabei ein metallisches Kaltfließpressteil, wobei das Verschraubungselement 16 eine gewindeformende Schraube ist, und wobei die Schraube dazu ausgeführt ist, in das Kaltfließpressteil eingeschraubt zu werden. Die Anschlussvorrichtung 14 und der Fondsitzquerträger 10 sind jeweils aus einem metallischen Werkstoff, wobei die Anschlussvorrichtung 14 an den Fondsitzquerträger 10 angeschweißt ist. Die Anschlussvorrichtung 14 weist dabei insbesondere eine Winkelform auf, um sich an einer Seitenwand und eines Unterbodenteils des Fondsitzquerträgers 10 abzustützen. Somit erfolgt durch die harte und steife Anschlussvorrichtung 14 die Lasteinleitung über die Verschraubungselemente 16 gleichmäßiger in den Fondsitzquerträger 10.
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4 zeigt die Rohbaustruktur 1 der 1, 2 und 3 aus einer Unteransicht. Die Blickrichtung des Betrachters ist damit auf die Unterseite des Unterbodens des Fahrzeugs 100 gerichtet. Dabei ist die Vorderachse des Fahrzeugs 100 in der linken Bildhälfte, die Hinterachse 20 des Fahrzeugs 100 in der rechten Bildhälfte angeordnet.
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5 zeigt ein Fahrzeug 100 mit einer Rohbaustruktur 1 aus den vorherigen Figuren.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen, beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente, vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehenden Erläuterung in der Beschreibung, definiert wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013004833 A1 [0003]
