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Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Die
JP 2015 -
615 A offenbart ein Batteriegehäuse, dass so angeordnet ist, dass ein Heckboden einer Fahrzeugkaroserie in vertikaler Richtung durchbrochen werden kann. Das Batteriegehäuse weist einen oberen Raum auf, in dem ein Batteriekörper gelagert wird, und einen unteren Raum, in dem Batteriezubehörteile aufgenommen werden. Ein Auspuffschalldämpfer ist hinter dem Batteriegehäuse angeordnet. Insofren offenbart die
JP 2015 -
615 A ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem heckseitig zu einer Hinterachse des Kraftfahrzeugs angeordneten Fahrzeugbauteil in Form eines Auspuffschalldämpfers, an und mit einer heckseitig benachbart zu dem Fahrzeugbauteil angeordneten, an einem Heckboden des Kraftfahrzeugs und wannenförmig ausgebildeten Batterieaufnahme sowie wenigstens einer zumindest teilweise in der Batterieaufnahme angeordneten Batterie. Das Batteriegehäuse weist an seinem unterem Raum eine gewölbte Oberfläche auf, an welcher der Auspuffschalldämpfer im heckseitigen Kollisionsfall nach unten abgleiten kann.
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Die
DE 10 2015 205 255 A1 offenbart eine Schutzstruktur für ein in einem hinteren Teil einer Fahrzeugkarosserie montiertes Batteriemodul. In der Schutzstruktur ist ein Batteriemodul in einem hinteren Teil einer Fahrzeugkarosserie montiert und an sich in der Fahrzeugkarosserie nach hinten erstreckenden seitlichen Rahmenelementen befestigt. Das Batteriemodul ist an den hinteren Seitenrahmenelementen derart befestigt, dass die hinteren Seitenrahmenelemente über das Batteriemodul hinaus nach hinten hervorstehen. Rampenelemente sind an der Rückseite des Batteriemoduls angeordnet. Die Rampenelemente bilden nach vorne ansteigende schräge Flächen, die über dem hinteren Seitenrahmenelement an der Rückseite des Batteriemoduls hervorstehen.
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Ein Kraftfahrzeug kann eine Brennkraftmaschine aufweisen, die unter anderem einen Verbrennungsmotor und eine, ein Abgas von dem Verbrennungsmotor abführende Auspuffanlage umfasst. Die Auspuffanlage umfasst zur Reduzierung von Schallemissionen der Brennkraftmaschine üblicherweise wenigstens einen Auspuffschalldämpfer, der heckseitig zu einer Hinterachse des Kraftfahrzeugs unterhalb eines Heckbodens des Kraftfahrzeugs angeordnet ist.
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Es sind Fahrzeugkonstruktionen bekannt, bei denen eine unter anderem aus mehreren elektrochemischen Zellen gebildete Batterie zumindest teilweise in einer zumindest teilweise zwischen der Hinterachse und dem Auspuffschalldämpfer angeordneten, an dem Heckboden und wannenförmig ausgebildeten Batterieaufnahme angeordnet ist, wobei die Batterieaufnahme an einem Boden einer an dem Heckboden ausgebildeten Reserveradaufnahme ausgebildet sein kann.
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Bei einer heckseitigen Kollision eines solchen Kraftfahrzeugs mit einem Objekt kann es zu einer plastischen Verformung von heckseitigen Bauteilen, insbesondere Karosseriebauteilen bzw. dem Heckboden, des Kraftfahrzeugs kommen. Durch einen körperlichen Kontakt zwischen den plastisch verformten Bauteilen und dem Auspuffschalldämpfer kann es während der Kollision dazu kommen, dass der Auspuffschalldämpfer frontseitig in Richtung der Batterieaufnahme verlagert wird und hierbei in körperlichen Kontakt mit der Batterieaufnahme kommt, wodurch auch die Batterieaufnahme plastisch verformt werden kann. Insbesondere kann es passieren, dass die Batterieaufnahme frontseitig verlagert und zwischen der Hinterachse und dem Auspuffschalldämpfer eingeklemmt und dadurch plastisch verformt wird.
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Durch die plastische Verformung der Batterieaufnahme kann die Batterie eingeklemmt und beschädigt werden, was es aus Sicherheitsgründen unbedingt zu verhindern gilt. Zudem kann im Fall einer heckseitigen Kollision ein oberhalb der Batterie angeordnetes Reserverad, beispielsweise durch dessen Verlagerung, von oben auf die Batterie drücken und diese dadurch beschädigen. Ferner kann die Hinterachse durch eine höhere Achslast an der Hinterachse näher an dem Fahrzeugboden angeordnet sein, was die Baugruppensituation im Heckbereich zusätzlich verschlechtert und das oben beschriebene Einklemmen der Batterieaufnahme zwischen der Hinterachse und dem Auspuffschalldämpfer begünstigen kann. Des Weiteren kann es durch die Verlagerung der Komponenten zueinander zu einem Kontakt zwischen heißen Komponenten des Abgasstranges und der Batterie, beispielsweise einer Li-Ionen Batterie, oder anderen leicht entflammbaren Komponenten oder Materialien kommen. Diese Vorgänge führen dazu, dass gewünschte und/oder vorgegebene Sicherheitsziele nicht erreicht werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kraftfahrzeug mit einem hinsichtlich Sicherheitsaspekten verbesserten Heckaufbau bereitzustellen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sowie Maßnahmen 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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Das Kraftfahrzeug weist wenigstens ein zwischen der Batterieaufnahme und dem Fahrzeugbauteil angeordnetes Ablenkelement auf, das derart ausgebildet ist, dass es das durch eine seitliche und/oder frontseitige Verlagerung des Fahrzeugbauteils in Kontakt mit dem Ablenkelement stehende Fahrzeugbauteil bei seiner weitergehenden seitlichen bzw. frontseitigen Verlagerung nach unten in Bodenrichtung drängt, wobei das Kraftfahrzeug erfindungsgemäß wenigstens eine die Batterie zumindest teilweise in der Batterieaufnahme haltende Halteeinheit aufweist, die zwei bezüglich einer Fahrzeugquerrichtung seitlich an der Batterie angeordnete, H-förmig ausgebildete Halteklammern aufweist, über die die Halteeinheit an dem Heckboden befestigt ist.
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Unter einer heckseitigen Kollision wird in Sinne der Erfindung jeglicher Aufprall auf das Heck auch unter einer seitlichen Komponente verstanden. Eine frontseitige Verlagerung ist im Sinne der Erfindung eine Verlagerung entlang der Längsachse des Fahrzeugs in Richtung zu dessen Front, wobei der Bewegungsweg auch eine quer zur Längsachse orientierte Komponente aufweisen kann.
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Das Fahrzeugbauteil kann ein Auspuffbauteil, insbesondere ein Auspuffschalldämpfer sein, ohne dass die Erfindung auf einen Auspuffschalldämpfer eingeschränkt sein soll. Ein Auspuffbauteil kann auch lediglich ein Rohrabschnitt des Auspuffs oder ein anderes Bauteil, wie zum Beispiel eine Abgasnachbehandlungsanlage oder eine andere im Abgasstrang angeordnete Komponente sein. Alternativ kann das Fahrzeugbauteil ein am Unterboden gelagertes Reserverad sein. Das Fahrzeugbauteil kann teilweise oder vollständig seitlich und/oder heckseitig versetzt zu der Batterieaufnahme angeordnet sein.
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Kommt es bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug zu einer heckseitigen Kollision mit einem Objekt, beispielsweise durch ein heckseitig auffahrendes Fahrzeug, kann es vorkommen, dass ein heckseitig zu der Batterieaufnahme angeordneter Auspuffschalldämpfer oder ein entsprechend angeordnetes Reserverad frontseitig in Richtung der Batterieaufnahme verlagert wird. Ab einer bestimmten Verlagerungsstrecke kommt es zu einem körperlichen Kontakt zwischen dem frontseitig verlagerten Auspuffschalldämpfer bzw. Reserverad und dem zwischen dem Auspuffschalldämpfer bzw. Reserverad einerseits und der Batterieaufnahme andererseits angeordneten Ablenkelement. Bei einer darüberhinausgehenden frontseitigen Verlagerung des Auspuffschalldämpfers bzw. Reserverads in Fahrzeuglängsrichtung wird der Auspuffschalldämpfer bzw. das Reserverad durch das Ablenkelement nach unten in Richtung Boden bzw. befahrenem Untergrund gedrängt und hierdurch von seiner Bewegungsbahn in Richtung der Batterieaufnahme abgelenkt. Dadurch kann zuverlässig verhindert werden, dass der Auspuffschalldämpfer bzw. das Reserverad bei einer heckseitigen Kollision in körperlichen Kontakt mit der Batterieaufnahme kommt, wodurch die Batterieaufnahme plastisch verformt und die Batterie beschädigt werden könnte. Somit kann auch verhindert werden, dass die bei der Kollision eventuell frontseitig verlagerte und hierdurch mit der Hinterachse in körperlichem Kontakt stehende Batterieaufnahme zwischen der Hinterachse und dem Auspuffschalldämpfer bzw. Reserverad eingeklemmt und hierdurch weitergehender plastisch verformt wird. Zudem wird durch das Ausweichen des Auspuffschalldämpfers bzw. Reserverads im Kollisionsfall ein zusätzlicher Fahrzeugabschnitt zur Absorption von Aufprallenergie durch Verformung von Fahrzeugbauteilen freigegeben, wodurch die Unfalleigenschaften des Kraftfahrzeugs verbessert werden. Folglich weist das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug einen hinsichtlich Sicherheitsaspekten verbesserten Heckaufbau auf.
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Kommt es bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug zu einer heckseitigen Kollision mit einem Objekt, beispielsweise durch ein seitlich auffahrendes Fahrzeug, kann es vorkommen, dass ein auf der Aufprallseite seitlich zu der Batterieaufnahme angeordnetes Auspuffrohr oder ein seitlich zu der Batterieaufnahme angeordneter Auspuffschalldämpfer seitlich in Richtung der Batterieaufnahme verlagert wird. Ab einer bestimmten Verlagerungsstrecke kommt es zu einem körperlichen Kontakt zwischen dem seitlich verlagerten Auspuffrohr bzw. Auspuffschalldämpfer und dem zwischen dem Auspuffrohr bzw. Auspuffschalldämpfer und der Batterieaufnahme angeordneten Ablenkelement. Bei einer darüberhinausgehenden seitlichen Verlagerung des Auspuffrohrs bzw. Auspuffschalldämpfers in Fahrzeugquerrichtung wird das Auspuffrohr bzw. der Auspuffschalldämpfer durch das Ablenkelement nach unten in Richtung Boden bzw. befahrenem Untergrund gedrängt und hierdurch von seiner Bewegungsbahn in Richtung der Batterieaufnahme abgelenkt. Dadurch kann zuverlässig verhindert werden, dass das Auspuffrohr bzw. der Auspuffschalldämpfer bei einer heckseitigen Kollision in körperlichen Kontakt mit der Batterieaufnahme kommt, wodurch die Batterieaufnahme plastisch verformt und die Batterie beschädigt werden könnte. Zudem wird durch das Ausweichen des Auspuffrohrs bzw. Auspuffschalldämpfers im Kollisionsfall ein zusätzlicher Fahrzeugabschnitt zur Absorption von Aufprallenergie durch Verformung von Fahrzeugbauteilen freigegeben, wodurch die Unfalleigenschaften des Kraftfahrzeugs verbessert werden. Folglich weist das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug einen hinsichtlich Sicherheitsaspekten verbesserten Heckaufbau auf.
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Das Ablenkelement kann aus einem Kunststoff, einem Verbundwerkstoff, insbesondere Faserverbundwerkstoff, einem Metall oder einer Metalllegierung, insbesondere Stahl, hergestellt sein. Das Ablenkelement kann als Blechteil unter Verwendung eines Stanzvorgangs oder mit Hilfe eines 3D-Druck-Verfahrens hergestellt sein. Darüber hinaus können die Ablenkelemente auch in der Batteriewanne bzw. dem Heckboden aus Kunststoff oder SMC integriert sein. Das Ablenkelement kann wenigstens eine geradlinig oder gekrümmt verlaufende Kontaktfläche aufweisen, entlang der das Fahrzeugbauteil im Kollisionsfall geführt werden kann. Abschnitte dieser Kontaktfläche sind vorzugsweise umso näher an der Batterieaufnahme angeordnet, je weiter sie von dem Heckboden des Kraftfahrzeugs entfernt sind. Das Ablenkelement kann bodenseitig an dem Heckboden des Kraftfahrzeugs fixiert sein. Alternativ oder additiv kann das Ablenkelement seitlich oder heckseitig an der Batterieaufnahme fixiert sein. Alternativ kann das Ablenkelement seitlich oder heckseitig beabstandet zu der Batterieaufnahme angeordnet sein. Das Ablenkelement kann Abwinklungen und/oder Sicken aufweisen, um die Formsteifigkeit des Ablenkelements unter möglichst geringem Materialaufwand zu erhöhen. Das Ablenkelement erstreckt sich vorzugsweise bis zum bodenseitigen unteren Ende der Batterieaufnahme. Das Kraftfahrzeug kann auch zwei, drei, vier oder mehr entsprechende Ablenkelemente aufweisen, die vorzugsweise in Fahrzeuglängsrichtung bzw. Fahrzeugquerrichtung beabstandet voneinander angeordnet sind. Auf der anderen Seite können solche Ablenkelemente auch am Fahrzeugbauteil angebracht sein und/oder das Fahrzeugbauteil kann eine spezielle Form haben, die ein Abgleiten an den Ablenkelementen erleichtert, beispielsweise eine aufgesetzte, integrierte Schräge auf der Rückseite oder eine abgerundete, beispielsweise ovale, Form.
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Das Kraftfahrzeug kann beispielsweise ein Personenkraftwagen oder ein Nutzfahrzeug sein. Insbesondere kann das Kraftfahrzeug einen konventionellen Antrieb, der allein durch eine Brennkraftmaschine gebildet ist, oder einen Elektrohybridantrieb oder ausschließlich einen Elektroantrieb aufweisen. Die Hinterachse des Kraftfahrzeugs kann beispielsweise als Mehrlenkerachse ausgebildet sein. Ein heckseitig zu der Batterieaufnahme angeordneter Auspuffschalldämpfer kann sich in einer Fahrzeugquerrichtung erstrecken. Die Batterie kann zur Versorgung einer Fahrzeugelektrik mit elektrischer Energie eingesetzt werden. Alternativ oder additiv kann die Batterie als Traktionsbatterie dienen. Die Batterie umfasst vorzugsweise mehrere elektrisch miteinander verschaltete elektrochemische Zellen, insbesondere Lithium-Ionen-Zellen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Ablenkelement eine dreieckig ausgebildete Rippe, die sich parallel oder quer zu einer Fahrzeuglängsrichtung erstreckt und sich in Bodenrichtung verjüngt. Unter einer Rippe ist hierbei ein im Vergleich zu seiner Längserstreckung dünnwandiges Bauteil zu verstehen. Ein solches Ablenkelement lässt sich aufgrund seiner geringen baulichen Komplexität einfach und kostengünstig herstellen. Durch die geradlinige oder gekrümmt verlaufende Verjüngung der Rippe wird eine geneigte Kontaktfläche bereitgestellt, entlang der das Fahrzeugbauteil bei einer heckseitigen Kollision in Richtung Boden gleiten kann, um das Fahrzeugbauteil abzulenken. Vorzugsweise ist die Rippe als rechtwinkliges Dreieck ausgebildet. Dabei kann das Ablenkelement derart angeordnet werden, dass die längste Randfläche des Ablenkelements als Kontaktfläche für den Kontakt mit dem Fahrzeugbauteil genutzt wird. Die Kontaktfläche der Rippe für den Kontakt mit dem Fahrzeugbauteil kann unter einem Winkel geneigt angeordnet sein, der hinsichtlich der jeweiligen Formgebung des Fahrzeugbauteils und der Ablenkeigenschaften des Ablenkelements optimiert ist. Die Rippe kann auch andere Formen haben. Beispielsweise kann die Kontaktfläche der als rechtwinkliges Dreieck ausgebildeten Rippe auch konkav oder konvex gestaltet sein, individuell passend zur Geometrie des kontaktierenden Fahrzeugbauteils. Auch eine Ausbildung der Rippe als trapezförmiges Viereck ist möglich, wobei der untere Steg der Rippe in Längsrichtung deutlich kürzer zu wählen ist als der obere Steg, um die Ablenkfunktion der Rippe zu gewährleisten. Hiermit könnte ein längerer Abstand in Fahrzeuglängsachse zu dem Fahrzeugbauteil überbrückt werden, falls erforderlich.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass ein mit dem Fahrzeugbauteil in Kontakt kommender Teil des Ablenkelements flächig ausgebildet ist. Hierdurch wird ein scharfer bzw. schneidender Linienkontakt zwischen dem Ablenkelement und dem Fahrzeugbauteil vermieden, wodurch beispielsweise verhindert wird, dass ein Auspuffschalldämpfer im Kollisionsfall von dem Ablenkelement aufgeschnitten wird und dass ein Abgleiten der des Auspuffschalldämpfers durch eine erhöhte Reibung oder Verhaken erschwert wird. Die flächige Ausbildung des im Kollisionsfall unter Umständen mit dem Fahrzeugbauteil in Kontakt kommenden Teil des Ablenkelements kann durch eine Abwinklung des Ablenkelements, eine Verdickung an dem Ablenkelement oder dergleichen verwirklicht sein.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist zumindest eine für den Kontakt mit dem Ablenkelement vorgesehene Kontaktfläche des Fahrzeugbauteils abgerundet oder abgeschrägt ausgebildet. Hierdurch wird das Ablenkverhalten des Fahrzeugbauteils verbessert, um sicherzustellen, dass das Fahrzeugbauteil, ohne großen Kraftaufwand und ohne sich auf irgendeine Art und Weise mit dem Ablenkelement zu verhaken, entlang des Ablenkelements nach unten in Richtung des Bodens gleiten kann. Bei einer abgeschrägten Kontaktfläche des Fahrzeugbauteils kann diese beispielsweise komplementär zur damit in Kontakt kommenden Kontaktfläche des Ablenkelements ausgebildet sein.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Ablenkelement seitlich und/oder heckseitig beabstandet zu oder in Kontakt mit der Batterieaufnahme angeordnet. Die Anordnung des Ablenkelements seitlich und/oder heckseitig beabstandet zu der Batterieaufnahme dient dazu, eine Lastübertragung von dem Ablenkelement auf die Batterieaufnahme, und damit letztendlich auch auf die Batterie, weitestgehend zu verhindern. Durch einen Kontakt zwischen dem Ablenkelement und der Batterieaufnahme kann sich das Ablenkelement seitlich bzw. frontseitig an der Batterieaufnahme abstützen, wodurch eine robustere Baugruppe geschaffen wird. Zudem kann das in Kontakt mit der Batterieaufnahme befindliche Ablenkelement an der Batterieaufnahme fixiert sein, um die Robustheit der so gebildeten Baugruppe weiter zu erhöhen.
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Wie bereits oben erwähnt, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Kraftfahrzeug wenigstens eine die Batterie zumindest teilweise in der Batterieaufnahme haltende Halteeinheit aufweist, die zwei bezüglich einer Fahrzeugquerrichtung seitlich an der Batterie angeordnete, H-förmig ausgebildete Halteklammern aufweist, über die die Halteeinheit an dem Heckboden befestigt ist. Die Halteeinheit kann die Batterie teilweise oder vollständig umschließen. Die Halteeinheit kann aus einzelnen miteinander verbundenen Halteelementen gebildet sein, um eine leichtgewichtige Haltestruktur auszubilden. Die Halteeinheit kann zusammen mit der Batterie eine im Wesentlichen nicht verformbare Baugruppe bilden. Die Halteeinheit kann teilweise oder vollständig aus einem Metall, einer Metalllegierung, einem Verbundwerkstoff oder einem Kunststoff hergestellt sein. Mittels der Halteeinheit wird die Batterie im Normalbetrieb des Kraftfahrzeugs sicher und positionsgetreu in der Batterieaufnahme gehalten. Durch eine Wahl eines bestimmten Werkstoffs, beispielsweise ein Metall, eine Metalllegierung oder ein Kunststoff, für die Halteklammern können die Verformungseigenschaften der Halteeinheit an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden. Die Halteeinheit kann auch um 90° gedreht unter dem Fahrzeug montiert sein, mit den Halteklammern bezüglich einer Fahrzeuglängsrichtung seitlich an der Batterie angeordnet.
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Jede H-förmig ausgebildete Halteklammer der Haltekonstruktion umfasst zwei vertikal verlaufende Elemente, die an ihren oberen Enden, beispielsweise über daran abgewinkelt angeordnete Befestigungslaschen, zumindest mittelbar an dem Heckboden fixiert sind, und einen horizontal bzw. quer zu den Elementen verlaufenden, die Elemente mittig miteinander verbindenden Steg, an dem die Batterie befestigt sein kann.
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Wird beispielsweise das heckseitige vertikale Element der jeweiligen H-förmigen Halteklammer im Fall einer heckseitigen Kollision bzw. einer damit einhergehenden plastischen Verformung der Batterieaufnahme mechanisch belastet, kann das heckseitige Element, insbesondere elastisch verformt und hierbei abseits seines Befestigungspunkts an dem Heckboden teilweise frontseitig verlagert werden. Hierbei verdrängt das heckseitige Element über den Steg gleichzeitig auch das frontseitige Element entsprechend teilweise frontseitig bzw. verformt dieses, insbesondere elastisch. Folglich kann die Batterie mittels der H-förmigen Halteklammern bzw. der Haltekonstruktion frontseitig verlagert und dabei gleichzeitig angehoben werden, um einer heckseitigen mechanischen Belastung der Batterie durch einen körperlichen Kontakt mit einem heckseitigen Abschnitt der Batterieaufnahme zumindest teilweise und ohne Schaden an der Batterie frontseitig und nach oben ausweichen zu können. Zielführend ist, wenn die Batterie untrennbar mit der Halteeinheit, also der jeweiligen Halteklammer (Schaukel) verbunden ist, damit die Batterie zu keinem Zeitpunkt unbefestigt ist. So ist ein relatives Verschieben zur Halteklammer vermieden, um Lasten auf die Batterie und/oder ein Verhaken der Batterie mit umgebenden Komponenten zu vermeiden. Die Halteklammer erfüllt diese Aufgabe als konstant haltende Batterieaufnahme, da diese trotz Verformung nicht versagt. Die Batterie wird also nicht aus der Batterieaufnahme herausgehoben sondern lediglich aus der Bodenwanne. Abhängig von den umgebenden Komponenten kann selbstverständlich eine geringfügige relative Verschiebung der Batterie zur Halteklammer zugelassen werden, was jedoch individuell festlegbar ist. In idealer Ausgestaltung ist die Batterieanbindung zur Halteklammer jedoch als unlöslich anzusehen. Durch das Ausweichen der Batterie kann ein zusätzlicher Fahrzeugabschnitt zur Absorption von Aufprallenergie freigegeben werden, was die Unfalleigenschaften des Kraftfahrzeugs weiter verbessert.
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Die beschriebene frontseitige Verlagerung und Anhebung der Batterie ist insbesondere von Vorteil, wenn eine heckseitige Kollision derart abläuft, dass das Fahrzeugbauteil in Kontakt mit einem unteren Abschnitt der Batterieaufnahme kommt, da hierdurch die Batterieaufnahme insbesondere in einem bodenseitigen Bereich plastisch verformt wird, wodurch wiederum eine Kraft auf das untere freie Ende des heckseitigen Elements von jeder Halteklammer ausgeübt wird. Aufgrund der dadurch gegebenen starken Hebelwirkung werden die Halteklammern optimal wie oben beschrieben verformt.
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Wird die heckseitige mechanische Belastung auf die Halteklammern wieder entfernt, beispielsweise durch Demontage des Fahrzeugbauteils und Bearbeitung der Batterieaufnahme, können sich die vertikalen Elemente der Halteklammern durch innere Rückstellkräfte wieder selbsttätig in ihre nicht verformten Zustände bewegen, wenn sie bei der Kollision ausschließlich elastisch verformt worden sind. Die Batterie wird so über die Halteeinheit gewissermaßen in Fahrzeuglängsrichtung schwingend an dem Heckboden gelagert. Die Halteeinheit kann dabei derart ausgebildet und angeordnet sein, dass die Batterie, insbesondere bei höheren heckseitigen mechanischen Belastungen, bis in eine Stellung verschwenkt werden kann, in der sich die Batterie vollständig oberhalb der Hinterachse befindet. Hierdurch kann eine weitere heckseitige mechanische Belastung der Halteeinheit und der Batterie reduziert oder verhindert werden. Zudem kann hierdurch ein zusätzlicher Abschnitt zur Absorption von Aufprallenergie freigegeben werden, um die Unfalleigenschaften des Kraftfahrzeugs noch weiter zu verbessern.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Halteklammern über in Fahrzeuglängsrichtung und/oder in Fahrzeugquerrichtung variierbare Befestigungspunkte an dem Heckboden befestigt. Hierdurch können die Halteklammern bzw. kann die Halteeinheit bei einer heckseitigen Kollision zusätzlich um ein bestimmtes Ausmaß frontseitig bzw. seitlich verlagert werden, um eine zu hohe mechanische Belastung der Batterie zu verhindern. Auch hierdurch kann ein zusätzlicher Abschnitt zur Absorption von Aufprallenergie freigegeben werden, um die Unfalleigenschaften des Kraftfahrzeugs weiter zu verbessern. Es kann vorgesehen sein, dass die Halteeinheit bei einer heckseitigen Kollision zunächst frontseitig bzw. seitlich verlagert und, falls erforderlich, im Anschluss an diese Verlagerung mittels der oben genannten Halteklammern frontseitig bzw. seitlich und gleichzeitig nach oben verschwenkt wird.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Kraftfahrzeug wenigstens ein zwischen der Batterie und einem auf oder über dem Heckboden angeordneten Reserverad des Kraftfahrzeugs angeordnetes Abstützelement, das an der Halteeinheit befestigt ist. Hierdurch wird im Kollisionsfall ein direkter körperlicher Kontakt zwischen der Batterie und dem bei der Kollision relativ zu der Batterie verlagerten Reserverad zuverlässig vermieden. Stattdessen findet eine Übertragung von mechanischen Belastungen von dem Reserverad auf die Batterie ausschließlich über das Abstützelement statt. Das Abstützelement kann derart ausgebildet sein, dass es einer oben beschriebenen Verlagerung bzw. Verschwenkung der Batterie im Kollisionsfall mittels der Halteklammern nicht entgegensteht. Das Abstützelement kann aus einem Metall, einer Metalllegierung, einem Kunststoff oder einem Verbundwerkstoff hergestellt sein. Das Abstützelement kann als Blechstreifen mit endseitigen gegenläufigen Abwinklungen ausgebildet sein. Das Abstützelement kann mittels eines 3D-Druck-Verfahrens mit entsprechenden Werkstoffen hergestellt werden. Das Abstützelement kann alternativ aus miteinander verbundenen, beispielsweise miteinander verklebten, Einzelteilen gebildet sein. Das Kraftfahrzeug kann auch zwei oder mehrere entsprechende Abstützelemente aufweisen.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass das Abstützelement Z-förmig ausgebildet ist. Das Z-förmige Abstützelement kann zwei gegenläufig und jeweils unter einem rechten Winkel von einem Mittelteil vorstehende Schenkel aufweisen. Der der Batterie zugewandt angeordnete Schenkel kann heckseitig verlaufend an der Halteeinheit befestigt sein.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Figurenbeschreibung offenbart. Es zeigen:
- 1 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug,
- 2 eine schematische und perspektivische Darstellung des in 1 gezeigten Ablenkelements,
- 3 eine weitere schematische und perspektivische Darstellung des in 1 gezeigten Ablenkelements,
- 4 eine schematische und perspektivische Darstellung der in 1 gezeigten Halteeinheit und der damit gehaltenen Batterie,
- 5 eine schematische Darstellung einer Halteklammer der in 4 gezeigten Halteeinheit in einem nicht verformten Zustand,
- 6 eine schematische Darstellung einer Halteklammer der in 4 gezeigten Halteeinheit in einem nicht verformten Zustand,
- 7 eine schematische Schnittdarstellung des in 1 gezeigten Kraftfahrzeugs in vier verschiedenen Verformungszuständen, und
- 8 eine schematische Seitenansicht des in 4 gezeigten Abstützelements im nicht verformten Zustand und im verformten Zustand.
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In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weswegen diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
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1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug 1, wobei in 1 lediglich ein unterer Heckabschnitt im Bereich eines Kofferraums 2 des Kraftfahrzeugs 1 im Längsschnitt gezeigt ist.
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Das Kraftfahrzeug 1 weist eine gefederte Masse 3 auf, die in dem gezeigten Heckabschnitt gegenüber einer Hinterachse 4 des Kraftfahrzeugs 1 abgefedert ist. Des Weiteren weist das Kraftfahrzeug 1 ein heckseitig zu der Hinterachse 4 angeordnetes Fahrzeugbauteil 5 in Form eines Auspuffbauteils, insbesondere Auspuffschalldämpfers. Zudem weist das Kraftfahrzeug 1 eine teilweise zwischen der Hinterachse 4 und dem Fahrzeugbauteil 5 angeordnete, an einem Heckboden 6 des Kraftfahrzeugs 1 und wannenförmig ausgebildete Batterieaufnahme 7 auf. Das Kraftfahrzeug 1 weist des Weiteren eine teilweise in der Batterieaufnahme 7 angeordnete Batterie 8 auf. An dem den Kofferraum 2 bodenseitig begrenzenden Heckboden 6 ist eine Reserveradaufnahme 9 ausgebildet, in der ein Reserverad 10 teilweise angeordnet und über Fixiermittel 11 fixiert ist.
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Ferner weist das Kraftfahrzeug 1 drei in Fahrzeugquerrichtung beabstandet voneinander angeordnete und zwischen der Batterieaufnahme 7 und dem Fahrzeugbauteil 5 angeordnete Ablenkelemente 12 auf, von denen in 1 nur ein Ablenkelement 12 gezeigt ist und die jeweils derart ausgebildet sind, dass das jeweilige Ablenkelement 12 das durch eine frontseitige Verlagerung des Fahrzeugbauteils 5 in Kontakt mit dem jeweiligen Ablenkelement 12 stehende Fahrzeugbauteil 5 bei seiner weitergehenden frontseitigen Verlagerung nach unten in Bodenrichtung drängt. Hierzu weist jedes Ablenkelement 12 eine dreieckig ausgebildete Rippe 13 auf, die sich parallel zu einer Fahrzeuglängsrichtung erstreckt und sich in Bodenrichtung verjüngt. Ein solches Ablenkelement 12 ist in den 2 und 3 aus verschiedenen Perspektiven gezeigt, wobei die 2 und 3 insbesondere zeigen, dass ein mit dem Fahrzeugbauteil 5 in Kontakt kommender Teil des Ablenkelements 12 flächig ausgebildet ist. 1 zeigt des Weiteren, dass eine für den Kontakt mit dem jeweiligen Ablenkelement 12 vorgesehene Fläche des Fahrzeugbauteils 5, also die in 1 links dargestellte Fläche des Fahrzeugbauteils 5, abgerundet ausgebildet ist. Alternativ kann diese Fläche komplementär zu der gezeigten Abschrägung des jeweiligen Ablenkelements 12 abgeschrägt sein. Jedes Ablenkelement 12 ist in Kontakt mit dem Heckboden 6 und der Batterieaufnahme 7 angeordnet und kann an dem Heckboden 6 und der Batterieaufnahme 7 fixiert sein. Alternativ kann jedes Ablenkelement 12 heckseitig beabstandet zu der Batterieaufnahme 7 angeordnet sein.
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Das Kraftfahrzeug 1 weist des Weiteren eine die Batterie 8 teilweise in der Batterieaufnahme 7 haltende Halteeinheit 14 auf, die zwei bezüglich einer senkrecht zur Zeichenebene verlaufenden Fahrzeugquerrichtung seitlich an der Batterie 8 angeordnete, H-förmig ausgebildete, in den 4 bis 6 gezeigte Halteklammern aufweist, über die die Halteeinheit 14 an dem Heckboden 6 befestigt ist. Von der Halteeinheit 14 ist in 1 lediglich ein bodenseitiges Halteelement 15 gezeigt. Die Halteklammern können zusätzlich über in Fahrzeuglängsrichtung variierbare, nicht gezeigte Befestigungspunkte an dem Heckboden 6 befestigt sein. Die Batterie 8 ist in idealer Ausgestaltung untrennbar mit der jeweiligen Halteklammer 20 verbunden.
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Ferner weist das Kraftfahrzeug 1 ein zwischen der Batterie 8 und dem auf oder über dem Heckboden 6 angeordneten Reserverad 10 angeordnetes, in den 4 und 8 gezeigtes Abstützelement auf, das an der Halteeinheit 14 befestigt ist. Das Abstützelement ist Z-förmig ausgebildet sein, wie in den 4 und 8 gezeigt.
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2 zeigt eine schematische und perspektivische Darstellung eines in 1 gezeigten Ablenkelements 12. Das Ablenkelement 12 weist die Rippe 13 auf, die als rechtwinkliges Dreieck ausgebildet ist. An den beiden kürzeren Seiten der Rippe 13 schießen sich an diese rechtwinklig zu der Rippe 13 verlaufende Abwinklungen 16 und 17 an, wodurch Stoßflächen bzw. Befestigungsflächen zur Befestigung des Ablenkelements an dem in 1 gezeigten Heckboden und/oder an der in 1 gezeigten Batterieaufnahme zur Verfügung stehen. In dem Übergang von der Rippe 13 zu der Abwinklung 16 ist eine einzelne Vertiefung 18 angeordnet und in dem Übergang von der Rippe 13 zu der Abwinklung 17 sind zwei beabstandet voneinander angeordnete Vertiefungen 18 ausgebildet, wodurch die Formsteifigkeit des Ablenkelements 12 erhöht wird. An der längsten Seite der Rippe 13 ist eine Abwinklung 19 angeordnet, wodurch ein bei einer heckseitigen Kollision mit dem in 1 gezeigten Fahrzeugbauteil in Kontakt kommender Teil des Ablenkelements 12 flächig ausgebildet ist. Die Abwinklung 19 kann monolithisch mit der Rippe 13 hergestellt sein. Alternativ kann die Abwinklung 19 separat hergestellt und stoffschlüssig mit der Rippe 13 verbunden werden.
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3 zeigt eine weitere schematische und perspektivische Darstellung des in 1 gezeigten Ablenkelements 12. Bei dieser Perspektive ist die Abwinklung 16 schräg von oben gezeigt, während die Blickrichtung parallel zur Längserstreckung der Abwinklung 19 ist. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird im Übrigen auf die obige Beschreibung zu 2 verwiesen.
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4 zeigt eine schematische und perspektivische Darstellung der in 1 gezeigten Halteeinheit 14 und der damit gehaltenen Batterie 8. Zudem sind drei in Fahrzeugquerrichtung beabstandet voneinander angeordnete Ablenkelemente 12 gezeigt, zu deren Beschreibung auf die obige Beschreibung zu den 1 bis 3 verwiesen wird.
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Es sind die H-förmig ausgebildeten Halteklammern 20 der Halteeinheit 14 gezeigt, die bezüglich der Fahrzeugquerrichtung seitlich an der Batterie 8 angeordnet sind. Jede Halteklammer 20 umfasst zwei vertikal und parallel zueinander verlaufende Halteelemente 21 sowie einen die beiden Halteelemente 21 etwa mittig miteinander verbindenden Steg 22. An dem oberen Ende von jedem Halteelement 21 ist eine laschenförmige Abwinklung 23 vorhanden, über die die jeweilige Halteklammer 20 an dem in 1 gezeigten Heckboden fixiert wird.
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Des Weiteren weist die Halteeinheit 14 an Längskanten der Batterie 8 angeordnete versteifende Längselemente 24 und etwa mittig an der Batterie 8 angeordnete versteifende Verbindungselemente 25 und 26 auf, über die die Längselemente 24 miteinander verbunden sind. Hierdurch ist die aus der Halteeinheit 14 und der Batterie 8 gebildete Baugruppe im Wesentlichen nicht verformbar.
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An einem Längselement 24 und/oder an einem Verbindungselement 25 ist das Z-förmig ausgebildete Abstützelement 27 fixiert, über das im Kollisionsfall mechanische Lasten von dem in 1 gezeigten Reserverad auf die Halteeinheit 14 übertragen werden können. Das Abstützelement 27 umfasst einen vertikal verlaufenden Mittelteil 28 bzw. Steg, über den zwei gegenläufig und jeweils in einem rechten Winkel von dem Mittelteil 28 abgewinkelte Abschnitte 29 und 30 des Abstützelements 27 miteinander verbunden sind. Der Abschnitt 30 ist an der Halteeinheit 14 fixiert, und in der Darstellung in 4 strichpunktiert erkennbar. Der Aufbau des Abstützelements 27 ist ergänzend in 8 gezeigt.
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5 zeigt eine schematische Darstellung der in 4 links gezeigten Halteklammer 20 der in 4 gezeigten Halteeinheit in einem nicht verformten Zustand. Dieser Zustand der Halteklammer 20 ist in einem Normalzustand des nicht gezeigten Kraftfahrzeugs gegeben. Die Halteelemente 21 der Halteklammer 20 sind nicht verformt.
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6 zeigt eine schematische Darstellung einer Halteklammer 20 der in 4 gezeigten Halteeinheit in einem verformten Zustand. Durch eine im unteren Teil der Halteklammer 20 in 6 von rechts einwirkende Kraft wird das in 6 rechts gezeigte Halteelement 21, und dadurch über den Steg 22 zwangsläufig auch das in 6 links gezeigte Halteelement 21, wie gezeigt verformt. Hierdurch wird die mit der Halteklammer 20 verbundene, in 1 und 4 gezeigte Batterie frontseitig und nach oben verlagert.
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7 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des in 1 gezeigten Kraftfahrzeugs 1 in vier verschiedenen Verformungszuständen. Es ist zu erkennen, wie das Fahrzeugbauteil 5 in Form eines Auspuffschalldämpfers bei einer heckseitigen Kollision mit den nicht gezeigten Ablenkelementen in Richtung des Bodens nach unten abgelenkt und hierbei gedreht wird. Zudem ist erkennbar, wie die Batterie 8 während der Kollision frontseitig und nach oben verlagert bzw. verschwenkt wird.
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8 zeigt eine schematische Seitenansicht des in 4 gezeigten Abstützelements 27 im verformten Zustand, der durch die gestrichelten Linien angedeutet ist, und im nicht verformten Zustand, der durch die durchgezogenen Linien angedeutet ist. Es ist die rechtwinklige Anordnung der Abschnitte 29 und 30 relativ zu dem Mittelteil 28 im nicht verformten Zustand des Abstützelements 27 zu erkennen. Im Kollisionsfall kann eine vertikale mechanische Last an dem Abstützelement 27 angreifen, wodurch das Abstützelement 27 wie gezeigt verformt werden kann, ohne dass hierdurch die oben beschriebene Verschwenkbarkeit der in den 1, 4 und 7 gezeigten Batterie eingeschränkt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Kofferraum
- 3
- gefederte Masse
- 4
- Hinterachse
- 5
- Fahrzeugbauteil
- 6
- Heckboden
- 7
- Batterieaufnahme
- 8
- Batterie
- 9
- Reserveradaufnahme
- 10
- Reserverad
- 11
- Fixiermittel
- 12
- Ablenkelement
- 13
- Rippe
- 14
- Halteeinheit
- 15
- bodenseitiges Halteelement
- 16
- Abwinklung von 12
- 17
- Abwinklung von 12
- 18
- Vertiefung an 12
- 19
- Abwinklung an 12
- 20
- Halteklammer
- 21
- Halteelement von 20
- 22
- Steg von 20
- 23
- Abwinklung von 20
- 24
- Längselement von 14
- 25
- Verbindungselement von 14
- 26
- Verbindungselement von 14
- 27
- Abstützelement
- 28
- Mittelteil von 27
- 29
- Abschnitt von 27
- 30
- Abschnitt von 27
