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Die vorliegende Erfindung betrifft ein zumindest teilweise elektrisch betreibbares Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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In einem derartigen Kraftfahrzeug, wie zum Beispiel einem hybridelektrischen Fahrzeug mit Verbrennungsmotor, einem Plug-In-Hybridfahrzeug bzw. Steckdosen-Hybridfahrzeug oder einem reinen Elektrofahrzeug, muss eine große Traktionsbatterie, welche im Wesentlichen die Versorgung eines oder mehrerer Elektromotoren für den Antrieb des Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie gewährleistet, im Kraftfahrzeug untergebracht werden. Es ist bekannt, eine derartige Traktionsbatterie unterhalb einer Bodenstruktur einer Karosserie des Kraftfahrzeugs anzuordnen und mit dieser zu verbinden, wie zum Beispiel die
US 8 702 161 B2 und die
US 2015/0 239 331 A1 zeigen.
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Hierbei besteht eine besondere Herausforderung bei der Entwicklung der Kraftfahrzeugkarosserie darin, den durch die Bodenfreiheit des Kraftfahrzeugs und die Fahrgastzelle stark begrenzten Bauraum optimal auszunutzen. Außerdem muss die Karosserie eine ausreichende Steifigkeit bereitstellen, um bei einer Kollision des Kraftfahrzeugs mit einem Hindernis die Unversehrtheit der Fahrgastzelle und der Traktionsbatterie möglichst zu gewährleisten. Darüber hinaus muss die Fahrzeugkarosserie Befestigungsmöglichkeiten für zum Beispiel die Traktionsbatterie und die Fahrzeugsitze bieten.
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Aus der
US 8 646 790 B2 ist des Weiteren ein Fahrzeugaufbau eines Elektrofahrzeugs zum Schutz einer Traktionsbatterie vor Beschädigung bei einer Frontalkollision des Fahrzeugs mit einem Hindernis bekannt. Hierbei wird ein Teil eines Hilfsrahmens der Fahrzeugkarosserie bei der Frontalkollision mit Hilfe rampenförmiger Elemente unter die Traktionsbatterie geschoben, wodurch diese vor einer Beschädigung geschützt wird.
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Die
DE 10 2012 108 816 A1 beschreibt eine Batterietrageeinrichtung für ein Fahrzeug, mit deren Hilfe eine Fahrzeugbatterie unter einer Fahrzeugkarosserie angeordnet und mit dieser verbunden werden kann. Die Fahrzeugbatterie umfasst ein seitlich links von einem Bodentunnel und ein seitlich rechts von dem Bodentunnel angeordnetes Batteriepaket. Bei einem Seitenaufprall ermöglicht die Batterietrageeinrichtung, dass sich das Batteriepaket in Fahrzeugquerrichtung verschieben kann, wodurch es vor einer Verformung bzw. Beschädigung durch die Seitenaufprallkraft geschützt ist.
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Die
JP H06- 321 137 A offenbart eine Karosserie für ein Elektrofahrzeug mit einem hinteren und einem vorderen Bodenblech, einem Mitteltunnel, der sich entlang einer Längsrichtung des Fahrzeugs erstreckt, und zumindest einer Batterie, wobei die Batterie mittels Klammern an der Karosserie unterhalb des vorderen Bodenblechs befestigt ist.
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Die
US 7 073 824 B2 betrifft einen Kraftstofftank, der auf der Unterseite einer Bodenplatte unter einem Fahrersitz und einem Beifahrersitz angeordnet ist. Ein nach hinten hervorstehender Teil des Kraftstofftanks ist in Bodentunneln untergebracht, die in der Bodenplatte ausgebildet sind. Am hinteren Ende des hervorstehenden Teils ist eine Kraftstoffzufuhrleitung angeschlossen. Dadurch kann nicht nur das Fassungsvermögen des Kraftstofftanks erhöht werden, indem ein Innenraum der Bodentunnel ausgenutzt wird, sondern auch der Widerstand gegen den dem Kraftstofftank zugeführten Kraftstoff durch Verkürzung des Kraftstoffzufuhrrohrs verringert werden. Die
US 7 073 824 B2 bezieht sich jedoch nicht wie die vorliegende Erfindung auf die Anordnung einer Tra ktionsbatterie.
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Die
JP 2014 -
101 009 A betrifft eine Schutzvorrichtung für eine an einem Kraftfahrzeug befestigte Batterie. Die Schutzvorrichtung ist an einem Fahrzeugrahmen in der Peripherie der Batterie ausgebildet. Dabei setzt sich der Rahmen aus einem Energie-absorbierenden Teil und einem schützenden Teil zusammen. Der Energie-absorbierende Teil ist relativ einfach verformbar, während der schützende Teil starr ausgebildet ist. Der schützende Teil ist der Batterie zugewandt angeordnet.
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Die
DE 20 2014 102 281 U1 betrifft eine Fahrzeug-Fahrgestellkonstruktion, umfassend einen Träger, eine nach innen in einem Abstand von dem Träger angeordnete Batterie, und ein nicht störendes Stützelement, das sich zwischen der Batterie und dem Träger zur Absorption einer seitlichen Aufprallkraft erstreckt, umfassend einen Längsabschnitt, der an eine Seitenregion der Batterie angrenzt, und ein Paar von Seitenabschnitten, die sich von beabstandeten Stellen auf dem Längsabschnitt in einem Winkel nach außen erstrecken und neben dem Träger aufeinanderstoßen, um einen umschlossenen Bereich zu definieren.
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Aus der
US 7 836 999 B2 ist eine in einem Mitteltunnel einer Fahrzeugkarosserie aufgenommene Brennstoffzelle bekannt. Dabei umfasst das Kraftfahrzeug einen sich über die gesamte Fahrzeugbreite erstreckenden Querträger, dessen Endabschnitte jedoch nicht unmittelbar mit dem Tunnel verbunden sind. Vielmehr ist der Tunnel an den außen liegenden Stellen mit den dort verlaufenden Längsträgern verbunden.
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Die
DE 10 2016 000 366 A1 ist auf eine untere Fahrzeugkarosseriestruktur eines Fahrzeugs gerichtet, umfassend rechte und linke Seitenschweller, welche sich im Wesentlichen in einer Fahrzeuglängsrichtung an beiden nach auswärts gerichteten Seiten in einer Fahrzeugbreitenrichtung einer Fahrzeugkarosserie erstrecken, rechte und linke Gelenksäulen, welche sich im Wesentlichen nach oben von jeweiligen vorderen Positionen des rechten und linken Seitenschwellers erstrecken, rechte und linke zentrale Säulen, welche sich im Wesentlichen nach oben von jeweiligen mittleren Positionen in der Fahrzeuglängsrichtung des rechten und linken Seitenschwellers erstrecken, eine Bodenplatte, welche mit dem rechten und linken Seitenschweller verbunden ist, und einen Bodentunnel, welcher nach oben an einem zentralen Abschnitt der Bodenplatte vorragt. Ferner weist die offenbarte Karosseriestruktur einen Querträger auf, dessen Endabschnitte an dem Bodentunnel angeschlossen sind bzw. diesen überbrücken. Die Anordenbarkeit einer Traktionsbatterie ist - im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung - aus der
DE 10 2016 000 366 A1 nicht bekannt.
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Des Weiteren beschreibt die
US 2013 / 0 229 030 A1 eine Bodenstruktur eines Kraftfahrzeugs mit einer großen Batterieeinheit, die unterhalb der Bodenstruktur angeordnet ist, wobei die Bodenstruktur dazu ausgelegt ist, die Batterieeinheit bei einem Seitenaufprall vor einer Verformung bzw. Beschädigung zu schützen. Hierzu sind eine in Fahrzeugquerrichtung verlaufende obere Querstrebe und eine in Fahrzeugquerrichtung verlaufende untere Querstrebe vorgesehen, die jeweils mit ihren äußeren Enden mit in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Längsträgern verbunden sind. Die Batterieeinheit ist zwischen den beiden Querstreben angeordnet, so dass die bei einem Seitenaufprall auf einen der Längsträger einwirkende Seitenaufprallkraft von den Querstreben aufgenommen und abgeleitet wird. Die offenbarte Bodenstruktur weist ferner einen Mitteltunnel auf, durch den sich die obere Querstrebe in Fahrzeugquerrichtung erstreckt, wobei ein mittlerer Teil der oberen Querstrebe durch ein den Mitteltunnel durchsetzendes und an diesem befestigtes Querstrebenelement gebildet ist.
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Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein zumindest teilweise elektrisch betreibbares Kraftfahrzeug, wie beispielsweise ein Hybrid-, Plug-In-Hybrid- oder Elektrofahrzeug, mit einer Bodenstruktur einer Kraftfahrzeugkarosserie und mit einer Traktionsbatterie bereitzustellen, bei dem die Traktionsbatterie in kompakter Anordnung bauraumsparend an der Bodenstruktur angebracht werden kann und das die Traktionsbatterie im Falle einer Kollision des Kraftfahrzeugs mit einem Hindernis zugleich weitestgehend vor einer Verformung und damit vor einer Beschädigung schützt. Außerdem soll die Traktionsbatterie mit lediglich geringem Montageaufwand an der Bodenstruktur montierbar sein.
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Diese Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
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Erfindungsgemäß umfasst ein Kraftfahrzeug, das zumindest teilweise elektrisch betreibbar ist, eine Bodenstruktur einer Kraftfahrzeugkarosserie und eine Traktionsbatterie, die an einer Unterseite der Bodenstruktur angeordnet und mit dieser verbunden ist. Die Bodenstruktur weist einen sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckenden Mitteltunnel mit einem nach unten offenen Profil auf. Der Mitteltunnel weist vorzugsweise einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt auf. Ferner sind erfindungsgemäß an dem Mitteltunnel mehrere den Mitteltunnel versteifende und mit diesem fest verbundene Verstärkungsstreben angeordnet. Dabei ist wenigstens eine Verstärkungsstrebe derart angeordnet, dass sie den Mitteltunnel überbrückt. Die Traktionsbatterie ist hierbei wenigstens an einem Teil der Verstärkungsstreben befestigt. Hierunter ist im Sinne der vorliegenden Erfindung zu verstehen, dass die Traktionsbatterie unmittelbar an den Verstärkungsstreben befestigt sein kann, jedoch auch unter Zwischenschaltung eines Hilfsrahmens, in dem die Traktionsbatterie aufgenommen und im Wesentlichen gehalten ist. In letzterem Fall kann dann der Hilfsrahmen zusätzlich oder alternativ zur Traktionsbatterie an den entsprechenden Verstärkungsstreben befestigt sein.
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Somit stabilisieren die Verstärkungsstreben einerseits den Mitteltunnel und bieten zugleich (zusätzliche) Befestigungsmöglichkeiten für die Befestigung der Traktionsbatterie an der Bodenstruktur. Im Falle einer Kollision des Kraftfahrzeugs mit einem Hindernis ist der Mitteltunnel durch die Verstärkungsstreben weitestgehend vor einer Verformung geschützt, da die Verstärkungsstreben zusätzliche Lastpfade zum Ableiten der bei einer Kollision in die Kraftfahrzeugkarosserie und die Bodenstruktur eingeleiteten Kollisionskräfte bereitstellen. Hierdurch wird die Traktionsbatterie wirkungsvoll weitestgehend vor einer Verformung und einer daraus möglicherweise resultierenden Beschädigung infolge der Kollision geschützt.
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In einem Fall, in dem die Traktionsbatterie durch ihren Aufbau, beispielsweise durch in der Batterie bzw. einem Batteriegehäuse vorgesehene Laststreben, selbst Lastpfade zur Ableitung von Kollisionskräften bereitstellt, können sich die Kollisionskräfte auf die durch die Traktionsbatterie bereitgestellten Lastpfade sowie die durch die Verstärkungsstreben am Mitteltunnel bereitgestellten Lastpfade verteilen, so dass die mechanische Beanspruchung der Traktionsbatterie im Kollisionsfall erheblich vermindert ist.
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Eine bauraumsparende Anbringung der Traktionsbatterie an der Bodenstruktur des Kraftfahrzeugs ist dadurch gegeben, dass durch die Anbringung der Traktionsbatterie an wenigstens einem Teil der Verstärkungsstreben am Mitteltunnel auf zusätzliche an der Bodenstruktur der Kraftfahrzeugkarosserie sowie der Traktionsbatterie sonst vorzusehende Befestigungsvorrichtungen, beispielsweise Befestigungsbleche und/oder Befestigungsflansche, verzichtet werden kann, wodurch sich der Herstellungsaufwand und folglich die Herstellungskosten des Kraftfahrzeugs sowie dessen Gewicht verringern lassen. Außerdem haben die Verstärkungsstreben im Vergleich zu einer am Mitteltunnel angebrachten Verstärkungsplatte den Vorteil eines geringeren Gewichts.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die offene Unterseite des Mitteltunnels wenigstens von einem Teil der Verstärkungsstreben überbrückt. Hierbei können die Verstärkungsstreben den Mitteltunnel sowohl im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung überbrücken, zum Beispiel als Querverstärkungsstreben, als auch in jeder zur Fahrzeugquerrichtung geneigten Richtung, zum Beispiel als Diagonalverstärkungsstreben. Durch die Überbrückung der offenen Unterseite des Mitteltunnels durch wenigstens einen Teil der Verstärkungsstreben wird dessen offener Querschnitt geschlossen, was eine weitere Erhöhung der Steifigkeit des Mitteltunnels zur Folge hat. Außerdem verstärken die quer und/oder diagonal verlaufenden Verstärkungsstreben den Mitteltunnel insbesondere hinsichtlich eines Seitenaufpralls eines Hindernisses gegen die Fahrzeugkarosserie, bei der die Kollisionskräfte im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung in die Karosserie und die Bodenstruktur eingeleitet werden. Diese können dann durch die im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung am Mitteltunnel angebrachten Verstärkungsstreben abgeleitet werden und den Mitteltunnel vor einer Verformung schützen.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass sich wenigstens ein Teil der Verstärkungsstreben im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung erstreckt. Hierdurch wird insbesondere wenigstens ein zusätzlicher Lastpfad durch die wenigstens eine in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Verstärkungsstrebe in Längsverlaufsrichtung des Mitteltunnels bereitgestellt. Dies verstärkt den Mitteltunnel insbesondere hinsichtlich einer Frontalkollision des Kraftfahrzeugs mit einem Hindernis, da die Kollisionskräfte bei einer Frontalkollision im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung auf die Fahrzeugkarosserie und deren Bodenstruktur einwirken und durch die wenigstens eine in im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Verstärkungsstrebe am Mitteltunnel abgeleitet werden können.
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Eine ebenfalls vorteilhafte weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Verstärkungsstreben mit dem Mitteltunnel verschraubt sind. Die Verschraubung bietet insbesondere hinsichtlich einer leichteren Montage der Verstärkungsstreben am Mitteltunnel aufgrund des bei der Montage sehr begrenzt zur Verfügung stehenden Montageraums wesentliche Vorteile. Außerdem gewährleistet die Verschraubung eine ausreichende Kraftübertragung zwischen der Verstärkungsstrebe und dem Mitteltunnel in jeder beliebigen Wirkungsrichtung.
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Gemäß einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Traktionsbatterie mit den Verstärkungsstreben, an denen sie befestigt ist, verschraubt. Auch in diesem Fall bietet die Verschraubung insbesondere hinsichtlich einer leichteren Montage der Traktionsbatterie an der bzw. den Verstärkungsstreben aufgrund des bei der Montage sehr begrenzt zur Verfügung stehenden Montageraums wesentliche Vorteile. Außerdem gewährleistet die Verschraubung eine ausreichende Kraftübertragung zwischen der Traktionsbatterie und der Verstärkungsstrebe in jeder beliebigen Wirkungsrichtung.
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Erfindungsgemäß weist die Bodenstruktur auf beiden Seiten des Mitteltunnels wenigstens jeweils einen sich im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung erstreckenden Querträger auf, der jeweils mit seinem dem Mitteltunnel zugewandten Endabschnitt mit dem Mitteltunnel fest verbunden ist. Hierbei ist die wenigstens eine den Mitteltunnel überbrückende Verstärkungsstrebe derart angeordnet, dass sie die jeweiligen Endabschnitte der Querträger zu beiden Seiten des Mitteltunnels miteinander verbindet. Auf diese Weise bildet sich ein geschlossener Lastpfad von dem einen Querträger auf der einen Seite des Mitteltunnels zu dem Querträger auf der anderen Seite des Mitteltunnels, wodurch insbesondere auf die Fahrzeugkarosserie und die Bodenstruktur einwirkende Seitenaufprallkräfte über die Querträger und die Verstärkungsstrebe abgeleitet werden können, was eine frühzeitige Verformung der Bodenstruktur im Kollisionsfall vorteilhaft vermeiden hilft.
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Der bzw. die Querträger können ein Sitzquerträger zur Befestigung einer Bestuhlung in einer Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs sein. Sitzquerträger zählen zu den sicherheitsrelevanten Bauteilen im Fahrzeug und müssen daher im Falle einer Kollision des Kraftfahrzeugs mit einem Hindernis die Position der Bestuhlung sicherstellen. Außerdem stellen die Sitzquerträger einen wesentlichen Teil des lateralen Lastpfads für bei einem Seitenaufprall in die Fahrzeugkarosserie eingeleitete Seitenaufprallkräfte dar. Sie müssen daher eine Verformung der Bodenstruktur möglichst gering halten, um einen ausreichenden Überlebensraum für die Insassen des Kraftfahrzeugs sicherzustellen. Mit der vorstehend beschriebenen, erfindungsgemäßen Anordnung der wenigstens einen Verstärkungsstrebe relativ zu den Quer- bzw. Sitzquerträgern kann dies gewährleistet werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bilden die Verstärkungsstreben eine Leiterrahmenstruktur, die wenigstens zwei im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Längsverstärkungsstreben und mehrere diese miteinander verbindende, den Mitteltunnel überbrückende Querverstärkungsstreben umfasst. Ein derart gestalteter Leiterrahmen bietet dem Mitteltunnel sowohl hinsichtlich einer Frontalkollision als auch hinsichtlich einer Seitenkollision eine ausreichende Versteifung, so dass sowohl Kollisionskräfte in Fahrzeuglängsrichtung über die Längsverstärkungsstreben als auch Kollisionskräfte in Fahrzeugquerrichtung über die Querverstärkungsstreben des Leiterrahmens wirksam abgeleitet werden können.
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Schräg zu den Querverstärkungsstreben verlaufende, den Mitteltunnel ebenfalls überbrückende Diagonalverstärkungsstreben können zusätzlich ebenfalls einen Teil des Leiterrahmens bilden, um diesen noch weiter zu versteifen. Auch ist es denkbar, anstelle der Querverstärkungsstreben lediglich Diagonalverstärkungsstreben vorzusehen, die über die jeweiligen Längsverstärkungsstreben miteinander verbunden sind. In diesem Fall ist die Traktionsbatterie bevorzugt an den Diagonalverstärkungsstreben befestigt, beispielsweise mit diesen verschraubt.
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In hinsichtlich einer einfachen Montage besonders vorteilhafter Weise können bei der vorstehend beschriebenen Leiterrahmenanordnung der Verstärkungsstreben die Längsverstärkungsstreben an dem Mitteltunnel befestigt sein, vorzugsweise angeschraubt sein, und die Traktionsbatterie wenigstens an einem Teil der Querverstärkungsstreben befestigt sein, vorzugsweise angeschraubt sein.
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Eine noch weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass sich die Traktionsbatterie in Fahrzeugquerrichtung zu beiden Seiten des Mitteltunnels erstreckt und im Bereich des Mitteltunnels eine sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckende, dem Mitteltunnel folgende tunnelartige Ausnehmung aufweist. In der Ausnehmung verläuft bevorzugt eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs. Diese Ausgestaltung stellt eine besonders kompakte Anordnung der Traktionsbatterie an der Bodenstruktur der Fahrzeugkarosserie bereit, obwohl sie sich zu beiden Seiten des Mitteltunnels erstreckt und unterhalb des Mitteltunnels angeordnet ist und somit den freien Zugang zum Innenraum des Mitteltunnels im montierten Zustand der Traktionsbatterie versperrt, in dem die Abgasanlage, beispielsweise ein Abgasrohr, verlaufen könnte. Die Ausnehmung der Traktionsbatterie stellt der Abgasanlage jedoch nur geringfügig unterhalb des Mitteltunnels im Wesentlichen denselben Raum zur Verfügung, den auch der Mitteltunnel selbst bereitstellen kann.
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Besonders vorteilhaft können andere leitungsähnliche Elemente, beispielsweise Bremsleitungen, Kraftstoffleitungen und/oder elektrische Leitungen, die vorzugsweise einen geringeren Durchmesser aufweisen als die Abgasanlage, insbesondere das Abgasrohr, in dem in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Zwischen- bzw. Tunnelraum untergebracht sein, der zwischen einer Oberseite der Traktionsbatterie bzw. den den Mitteltunnel überbrückenden Verstärkungsstreben und dem Mitteltunnel gebildet ist.
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Bevorzugt ist die Höhe der Ausnehmung in der Traktionsbatterie so bemessen, dass die Abgasanlage, beispielsweise ein Abgasrohr, vollständig in der Ausnehmung der Traktionsbatterie aufgenommen ist und dementsprechend nicht nach unten über die Unterseite der Traktionsbatterie vorragt. Somit kann die Bodenfreiheit des Kraftfahrzeugs weiter verbessert werden.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung nicht einschränkend zu verstehender Ausführungsbeispiele der Erfindung, die im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert wird. In dieser Zeichnung zeigen schematisch:
- 1 eine perspektivische Unteransicht einer Karosserie, insbesondere einer Bodenstruktur, eines Kraftfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 2 eine perspektivische Unteransicht der Bodenstruktur der Karosserie aus 1,
- 3 eine Draufsicht auf die Bodenstruktur aus 2 von unten,
- 4 eine Draufsicht auf die Bodenstruktur aus 3 von unten sowie eine Querschnittsteilansicht entlang der in der Draufsicht eingezeichneten Schnittlinie A-A,
- 5 eine Draufsicht auf die Bodenstruktur aus 3 von unten sowie eine Querschnittsteilansicht entlang der in der Draufsicht eingezeichneten Schnittlinie B-B,
- 6 eine Draufsicht auf die Bodenstruktur aus 3 von unten sowie eine Querschnittsteilansicht entlang der in der Draufsicht eingezeichneten Schnittlinie C-C,
- 7 eine erste Anordnung leitungsähnlicher Elemente in einem Mitteltunnel der Bodenstruktur aus 6 und
- 8 eine zweite Anordnung der leitungsähnlichen Elemente aus 7.
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In den unterschiedlichen Figuren sind hinsichtlich ihrer Funktion gleichwertige Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
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1 stellt eine perspektivische Unteransicht einer Karosserie 1 eines Kraftfahrzeugs (nicht weiter dargestellt) gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Bei diesem hierin beschriebenen Ausführungsbeispiel ist das Kraftfahrzeug ein Hybrid- oder ein Plug-In-Hybridfahrzeug, das neben wenigstens einem Elektromotor (nicht dargestellt) auch noch eine Brennkraftmaschine (ebenfalls nicht dargestellt) aufweist.
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Die Fahrzeugkarosserie 1 umfasst eine Bodenstruktur 2, die wiederum einen in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Mitteltunnel 3 mit einem nach unten offenen Profil aufweist. Unterhalb der Bodenstruktur 2 ist im montierten Zustand eine in 1 nicht dargestellte Traktionsbatterie 4 (siehe z. B. 6) angeordnet und mit der Bodenstruktur 2 verbunden. Wie 1 zu entnehmen ist, sind an dem Mitteltunnel 3 mehrere den Mitteltunnel 3 versteifende und mit diesem fest verbundene Verstärkungsstreben 5 und 6 angeordnet. Insbesondere umfassen die Verstärkungsstreben bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Längsverstärkungsstreben 5 sowie fünf Querverstärkungsstreben 6. Die Verstärkungsstreben 5 und 6 bilden bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eine Leiterrahmenstruktur, die aus den Längsverstärkungsstreben 5 und den diese miteinander verbindenden Querverstärkungsstreben 6 gebildet ist. Wie unten noch ausführlich beschrieben werden wird, ist die Traktionsbatterie 4 bei diesem Ausführungsbeispiel wenigstens an einem Teil der Verstärkungsstreben 6 befestigt.
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Wie 1 zu entnehmen ist, erstrecken sich die Längsverstärkungsstreben 5 im Wesentlichen entlang der Fahrzeuglängsrichtung und die Querverstärkungsstreben 6 erstrecken sich im Wesentlichen entlang der Fahrzeugquerrichtung. Dementsprechend ist die offene Unterseite des Mitteltunnels 3 von einem Teil der Verstärkungsstreben 5, 6, nämlich hier von den fünf Querverstärkungsstreben 6, überbrückt, so dass der an sich offene Querschnitt des Mitteltunnels 3 durch die Querverstärkungsstreben 6 geschlossen wird, was eine wesentliche Erhöhung der Steifigkeit des Mitteltunnels 3 bewirkt. Insbesondere stellen die Querverstärkungsstreben 6 hinsichtlich eines Seitenaufpralls eines Hindernisses gegen die Fahrzeugkarosserie 1, bei der die Kollisionskräfte im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung in die Karosserie 1 und die Bodenstruktur 2 eingeleitet werden, zusätzliche Lastpfade in Fahrzeugquerrichtung bereit, entlang deren die Kollisionskräfte abgeleitet werden können, so dass der Mitteltunnel 3 vor einer erheblichen Verformung in diesem Fall geschützt ist.
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Des Weiteren stellen die Längsverstärkungsstreben 5 für den Mitteltunnel 3 insbesondere hinsichtlich einer Frontalkollision des Kraftfahrzeugs mit einem Hindernis zusätzliche Lastpfade in Fahrzeuglängsrichtung bereit, so dass die in Fahrzeuglängsrichtung einwirkenden Kollisionskräfte mit Hilfe der Längsverstärkungsstreben 5 ebenfalls wirksam abgeleitet werden können.
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2 stellt eine perspektivische Unteransicht der Bodenstruktur 2 der Karosserie 1 aus 1 alleine dar. Die Bodenstruktur 2 weist bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel auf beiden Seiten des Mitteltunnels 3 jeweils drei sich im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung erstreckende Querträger 7 auf. Wie in 2 zu erkennen ist, sind die jeweiligen dem Mitteltunnel 3 zugewandten Endabschnitte der Querträger 7 mit dem Mitteltunnel 3 fest verbunden. Die gegenüberliegenden Endabschnitte der Querträger 7 sind entsprechend 2 mit je einem Längsträger 8 auf der linken und rechten Fahrzeugseite verbunden. Bei den Querträgern 7 des dargestellten Ausführungsbeispiels handelt es sich um Sitzquerträger zur Befestigung einer Bestuhlung (nicht dargestellt) in einer Fahrgastzelle (ebenfalls nicht dargestellt) des Kraftfahrzeugs.
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In 3, die eine Draufsicht auf die Bodenstruktur aus 2 von unten darstellt, ist zu erkennen, dass bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel erfindungsgemäß ein Teil der den Mitteltunnel 3 überbrückenden Verstärkungsstreben 6 derart angeordnet ist, dass diese die jeweiligen mit dem Mitteltunnel 3 verbundenen Endabschnitte der Querträger 7 zu beiden Seiten des Mitteltunnels 3 miteinander verbinden. Auf diese Weise bildet sich ein geschlossener Lastpfad von einem Querträger 7 auf der einen Seite des Mitteltunnels 3 zu dem jeweils entsprechenden Querträger 7 auf der anderen Seite des Mitteltunnels 3, wodurch insbesondere auf die Fahrzeugkarosserie 1 und die Bodenstruktur 2 einwirkende Seitenaufprallkräfte über die Querträger 7 und die diese miteinander verbindenden Verstärkungsstreben 6 abgeleitet werden können, was eine frühzeitige Verformung der Bodenstruktur 2 im Kollisionsfall vorteilhaft vermeiden hilft. Dementsprechend stellen die Querträger 7 im Falle einer Kollision des Kraftfahrzeugs mit einem Hindernis, insbesondere bei einem Seitenaufprall, die Position der Bestuhlung in der Fahrgastzelle sicher und gewährleisten somit in diesem Fall einen ausreichenden Überlebensraum für die Insassen des Kraftfahrzeugs.
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Des Weiteren ist in 3 schematisch dargestellt, wie die beiden Längsverstärkungsstreben 5 mittels insgesamt acht Verschraubungen 9, jeweils vier Verschraubungen je Längsverstärkungsstrebe 5, am Mitteltunnel 3 befestigt sind. Ferner sind je Querverstärkungsstrebe 6 zwei Verschraubungsmittel 10 dargestellt, die zur Verschraubung der Traktionsbatterie 4 (siehe z. B. 6) an den Verstärkungsstreben 6 dienen.
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Ein in 3 angedeutetes Bodenblech 11 schließt die Bodenstruktur 2 zur (dem Betrachter zugewandten) Unterseite hin ab. Da die Querträger 7 in der Darstellung von dem Bodenblech 2 verdeckt sind, sind diese entsprechend in 3 gestrichelt gezeichnet.
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4 stellt eine Draufsicht auf die Bodenstruktur 2 aus 3 von unten (linke Bildhälfte) sowie eine Querschnittsteilansicht (rechte Bildhälfte) entlang der in der Draufsicht eingezeichneten Schnittlinie A-A dar. Die Querschnittsteilansicht stellt aufgrund des längssymmetrischen Aufbaus der Bodenstruktur 2 lediglich die linksseitige Hälfte des Gesamtquerschnitts entlang der Schnittlinie A-A dar. In der Querschnittsteilansicht der 4 ist deutlich zu erkennen, dass der Querträger 7 (Sitzquerträger) an seinem dem Mitteltunnel 3 zugewandten Endabschnitt fest mit dem Mitteltunnel 3 verbunden, bevorzugt verschweißt, ist. An der Befestigungsstelle des Querträgers 7 am Mitteltunnel 3 sind der Querschnittsteilansicht der 4 zufolge insgesamt drei Bleche (Endabschnitt des Querträgers 7, Bodenblech 11 und Mitteltunnel 3) miteinander verbunden, bevorzugt verschweißt.
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5 stellt eine Draufsicht auf die Bodenstruktur 2 aus 3 von unten (linke Bildhälfte) sowie eine Querschnittsteilansicht (rechte Bildhälfte) entlang der in der Draufsicht eingezeichneten Schnittlinie B-B dar. Die Querschnittsteilansicht stellt aufgrund des längssymmetrischen Aufbaus der Bodenstruktur 2 lediglich die linksseitige Hälfte des Gesamtquerschnitts entlang der Schnittlinie B-B dar. In der Querschnittsteilansicht der 5 ist zu erkennen, dass auf der Oberseite des Mitteltunnels 3 eine Schweißmutter 12 für die Verschraubung 9 der Längsverstärkungsstrebe 5 (siehe 3) vorgesehen ist. Dementsprechend weist der Verlauf des Mitteltunnels 3 an dieser Stelle einen entsprechenden, von dem ansonsten im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt abweichenden Absatz auf, an dem die Schweißmutter 12 befestigt ist. Die Schweißmutter 12 ermöglicht eine einfache Montage bzw. Verschraubung der jeweiligen Längsverstärkungsstrebe 5 am Mitteltunnel 3 von der Unterseite des Mitteltunnels 3.
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6 stellt eine Draufsicht auf die Bodenstruktur 2 aus 3 von unten (linke Bildhälfte) sowie eine Querschnittsteilansicht (rechte Bildhälfte) entlang der in der Draufsicht eingezeichneten Schnittlinie C-C dar. In der Querschnittsteilansicht der 6 ist zu erkennen, wie die Traktionsbatterie 4 mit einer der mehreren Querverstärkungsstreben 6 verbunden, bevorzugt mittels der Verschraubung 10 verschraubt, ist. Hierzu weist die Querverstärkungsstrebe 6 auf ihrer Oberseite für jede Verschraubung 10 eine Schweißmutter 13 auf. Wie in der Querschnittsteilansicht der 6 zu erkennen ist, erfolgt die Verschraubung 10 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel vorzugsweise mittels die Traktionsbatterie 4 an dieser Stelle überbrückenden Distanzbuchsen 14. Die Schweißmutter 13 ermöglicht eine einfache Montage bzw. Verschraubung der Traktionsbatterie 4 an der jeweiligen Querverstärkungsstrebe 6 von der Unterseite der Querverstärkungsstrebe 6.
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Der Querschnittsteilansicht der 6 ist weiterhin zu entnehmen, dass sich die Traktionsbatterie 4 in Fahrzeugquerrichtung zu beiden Seiten des Mitteltunnels 3 erstreckt und im Bereich des Mitteltunnels 3 eine sich in Fahrzeuglängsrichtung (Senkrechte zur Bildebene der Querschnittsteilansicht) erstreckende, dem Mitteltunnel 3 folgende tunnelartige Ausnehmung 15 aufweist. In dieser Ausnehmung 15 verläuft bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Abgasanlage 16, insbesondere ein Abgasrohr 16, der Brennkraftmaschine (nicht dargestellt) des Kraftfahrzeugs. Wie in der Querschnittsteilansicht der 6 dargestellt ist, ragt die Abgasanlage 16 bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel nicht über die Unterseite der Traktionsbatterie 4 vor, was eine verbesserte Bodenfreiheit des Kraftfahrzeugs gewährleistet.
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In dem von dem nach unten offenen Profil des Mitteltunnels 3 gebildeten Zwischen- bzw. Tunnelraum 17 zwischen der Oberseite der Traktionsbatterie 4 bzw. der Querverstärkungsstrebe 6 und der darüber verlaufenden Wölbung des Mitteltunnels 3 sind bei dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel in vorteilhafter Weise leitungsähnliche Elemente 18, beispielsweise Bremsleitungen, Kraftstoffleitungen und/oder elektrische Leitungen, kompakt und bauraumsparend untergebracht.
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Der Querschnittsteilansicht der 6 sind weiterhin an den Stellen der Verschraubungen 9 in die Oberseite der Traktionsbatterie 4 eingebrachte Vertiefungen 19 zu entnehmen. Diese dienen der Schaffung eines ausreichenden Platzes zur Aufnahme des von der Verstärkungsstrebe 5 bzw. 6 vorragenden Teils der Verschraubung 9, zum Beispiel eines Schraubenkopfes.
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7 stellt eine erste spezifische Anordnung der leitungsähnlichen Elemente 18 aus 6 im Mitteltunnel 3 dar. 8 stellt eine zweite spezifische Anordnung der leitungsähnlichen Elemente 18 aus 6 dar. In 7 ist zu erkennen, dass die leitungsähnlichen Elemente 18, zum Beispiel Bremsleitungen, Kraftstoffleitungen und/oder elektrische Leitungen und dergleichen, die vorzugsweise einen geringeren Durchmesser aufweisen als die in der Querschnittsteilansicht der 6 dargestellte Abgasanlage 16, an der Innenseite des Mitteltunnels 3 befestigt sind. Im Gegensatz hierzu sind die Leitungen 18 in 8 an den Verstärkungsstreben 5 und/oder 6 befestigt und bevorzugt bereits vor der Montage der Verstärkungsstreben 5 und/oder 6 am Mitteltunnel 3 an diesen vormontiert.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug wurde anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Das Kraftfahrzeug ist jedoch nicht auf die hierin beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern umfasst auch gleich wirkende weitere Ausführungsformen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Karosserie, Fahrzeugkarosserie, Kraftfahrzeugkarosserie
- 2
- Bodenstruktur
- 3
- Mitteltunnel
- 4
- Traktionsbatterie
- 5
- Längsverstärkungsstrebe, Verstärkungstrebe
- 6
- Querverstärkungsstrebe, Verstärkungstrebe
- 7
- Querträger, Sitzquerträger
- 8
- Längsträger
- 9
- Verschraubung von 5 an 3
- 10
- Verschraubung von 4 an 6
- 11
- Bodenblech
- 12
- Schweißmutter an 3
- 13
- Schweißmutter an 6
- 14
- Distanzbuchse
- 15
- Ausnehmung
- 16
- Abgasanlage, Abgasrohr
- 17
- Zwischen-/Tunnelraum
- 18
- Leitungen, leitungsähnliche Elemente
- 19
- Vertiefung
