DE102018114097B4

DE102018114097B4 - Karosseriebodenstruktur für ein Kraftfahrzeug mit einer Traktionsbatterie

Info

Publication number: DE102018114097B4
Application number: DE102018114097.5A
Authority: DE
Inventors: Steffen Kielwein; Pascal Kober
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2018-06-13
Filing date: 2018-06-13
Publication date: 2023-11-16
Anticipated expiration: 2038-06-14
Also published as: DE102018114097A1; US20190381878A1; FR3082462A1; KR102283924B1; KR20190141085A; FR3082462B1; CN110588311A; US11059363B2

Abstract

Karosseriebodenstruktur (1) für ein Kraftfahrzeug mit einer Traktionsbatterie (2), umfassend- einen ersten Längsträger (3) und einen zweiten Längsträger (4), die sich in einer Fahrzeuglängsrichtung erstrecken,- ein Bodenblech (5), das sich zwischen den beiden Längsträgern (3, 4) aufspannt, sowie- einen Mitteltunnel (6, 6'), der sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckt und einen Hohlraum (60, 60') aufweist, der zur Aufnahme von Bauteilkomponenten des Kraftfahrzeugs eingerichtet ist,wobei die Traktionsbatterie (2) an einer Unterseite der Karosseriebodenstruktur (1) angeordnet ist,dadurch gekennzeichnet, dass die Traktionsbatterie (2) an einer Unterseite des Bodenblechs (5) angebracht ist und dass der Hohlraum (60, 60') des Mitteltunnels (6, 6') in Richtung eines Fahrzeuginnenraums (7) offen ausgebildet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Karosseriebodenstruktur für ein Kraftfahrzeug mit einer Traktionsbatterie, umfassend einen ersten Längsträger und einen zweiten Längsträger, die sich in einer Fahrzeuglängsrichtung erstrecken, ein Bodenblech, das sich zwischen den beiden Längsträgern aufspannt, sowie einen Mitteltunnel, der sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckt und einen Hohlraum aufweist, der zur Aufnahme von Bauteilkomponenten des Kraftfahrzeugs eingerichtet ist, wobei die Traktionsbatterie an einer Unterseite der Karosseriebodenstruktur angeordnet ist.
Bei der Entwicklung von Kraftfahrzeugen spielen alternative Antriebskonzepte eine zunehmend wichtigere Rolle. Rein elektrisch angetriebene Kraftfahrzeuge, die häufig auch als batterieelektrische Kraftfahrzeuge bezeichnet werden und als Antriebsvorrichtung zumindest eine elektrische Maschine aufweisen, oder Hybrid-Fahrzeuge, die zusätzlich zu einer Brennkraftmaschine zumindest eine elektrische Maschine aufweisen, sind mit einer Traktionsbatterie ausgestattet, um die elektrische Maschine mit elektrischer Energie zu versorgen. Für die Traktionsbatterie sind unterschiedliche Montageorte denkbar. Ein möglicher Montageort befindet sich an einer Unterseite einer Karosseriebodenstruktur.
Kraftfahrzeuge mit einer Brennkraftmaschine als Antriebsvorrichtung weisen üblicherweise einen Mitteltunnel auf, der sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckt. Dieser Mitteltunnel leistet einen Beitrag zur Crashsicherheit des Kraftfahrzeugs, da er konzeptionell so gestaltet ist, dass er bei einem Frontalaufprall einen Teil der auf das Kraftfahrzeug einwirkenden Last ableiten kann. Darüber hinaus schafft ein derartiger Mitteltunnel einen Bauraum für unterschiedliche Bauteilkomponenten des Kraftfahrzeugs, wie zum Beispiel für Komponenten eines Getriebes oder einer Abgasanlage des Kraftfahrzeugs. Der Mitteltunnel herkömmlicher Kraftfahrzeuge weist einen Hohlraum auf, der nach unten offen gestaltet ist. Beispielsweise kann der Mitteltunnel einen umgekehrt U-förmigen Querschnitt aufweisen, um dadurch den nach unten offenen Hohlraum zu erhalten. Die innerhalb des Mitteltunnels unterzubringenden Bauteilkomponenten werden somit von unten innerhalb des Mitteltunnels montiert und befinden sich in einem Außenbereich des Kraftfahrzeugs.
Aus der DE 10 2009 006 990 A1 ist eine Karosseriebodenstruktur für ein Kraftfahrzeug mit einer Traktionsbatterie bekannt, wobei die Karosseriebodenstruktur einen Mitteltunnel mit einem umgekehrt U-förmigen Querschnitt und mit einem nach unten offenen Hohlraum aufweist. Dieser Hohlraum wird für die Aufnahme der Traktionsbatterie genutzt.
Die FR 2 955 077 A1 und die DE 10 2013 016 824 A1 offenbaren Karosseriebodenstrukturen für ein Kraftfahrzeug mit einer Traktionsbatterie, bei denen die Traktionsbatterie in einem nach oben offenen Hohlraum eines Mitteltunnels untergebracht ist.
Es hat sich gezeigt, dass die Anordnung der Traktionsbatterie an einer Unterseite der Karosseriebodenstruktur zwischen dem ersten Längsträger und dem zweiten Längsträger, die dich in Fahrzeuglängsrichtung erstrecken, zahlreiche Vorteile bietet. Neben einer Verbesserung des Crashverhaltens resultiert aus der Anordnung der Traktionsbatterie an der Unterseite der Karosseriebodenstruktur eine Absenkung des Fahrzeugschwerpunkts, die sich insbesondere auf die fahrdynamischen Eigenschaften des Kraftfahrzeugs positiv auswirken kann. Dadurch, dass der Hohlraum des Mitteltunnels jedoch nach unten offen gestaltet ist, ist dieser Hohlraum durch die an der Unterseite der Karosseriebodenstruktur angeordnete Traktionsbatterie versperrt, so dass keine Bauteilkomponenten innerhalb des Hohlraums des Mitteltunnels untergebracht werden können, ohne dass zuvor die Traktionsbatterie demontiert wird. Dieses schränkt die Nutzbarkeit des Mitteltunnels für die Aufnahme von Bauteilkomponenten des Kraftfahrzeugs massiv ein, da zum Beispiel im Falle eines Defekts einer der Bauteilkomponenten der Hohlraum des Mitteltunnels nur nach einer aufwändigen Demontage der Traktionsbatterie von unten zugänglich ist.
Die Erfindung macht es sich zur Aufgabe, eine Karosseriebodenstruktur für ein Kraftfahrzeug mit einer Traktionsbatterie der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, welche die Nutzbarkeit des Hohlraums des Mitteltunnels bei einer unterhalb der Karosseriebodenstruktur angeordneten Traktionsbatterie wirksam verbessert.
Die Lösung dieser Aufgabe liefert eine gattungsgemäße Karosseriebodenstruktur mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Eine erfindungsgemäße Karosserierohbaustruktur zeichnet sich dadurch aus, dass die Traktionsbatterie an einer Unterseite des Bodenblechs angebracht ist und dass der Hohlraum des Mitteltunnels in Richtung eines Fahrzeuginnenraums offen ausgebildet ist. Vorzugsweise kann sich die Traktionsbatterie zwischen den beiden Längsträgern erstrecken. Durch diesen Montageort der Traktionsbatterie ergeben sich insbesondere verbesserte Eigenschaften des Kraftfahrzeugs im Crashfall. Da der Hohlraum des Mitteltunnels in Richtung des Fahrzeuginnenraums offen ausgebildet ist und somit von oben vom Fahrzeuginnenraum aus zugänglich ist, kann eine Montage von Bauteilkomponenten innerhalb des Hohlraums sehr einfach erfolgen, ohne dass etwa eine vorherige Demontage der Traktionsbatterie notwendig wäre. Somit ist es möglich, trotz der unterhalb der Karosseriebodenstruktur angeordneten Traktionsbatterie den nunmehr nach oben offen ausgebildeten Hohlraum des Mitteltunnels als Bauraum für die Aufnahme von Bauteilkomponenten des Kraftfahrzeugs, wie zum Beispiel elektronischen Bauteilkomponenten, zu nutzen. Dadurch ergeben sich erhebliche Package-Vorteile.
Vorzugsweise kann der Mitteltunnel einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt aufweisen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Mitteltunnel eine erste Mitteltunnelwand und eine zweite Mitteltunnelwand, die sich in Längsrichtung der Karosseriebodenstruktur erstrecken, zur seitlichen Begrenzung des Hohlraums umfasst sowie einen Boden aufweist. Vorzugsweise können die erste Mitteltunnelwand und die zweite Mitteltunnelwand als Flachprofile, insbesondere mit einem im Wesentlichen I-förmigen Querschnitt, ausgebildet sein, die hochkant an einer Oberseite des Bodenblechs befestigt sind. Die Befestigung der beiden Flachprofile an der Oberseite des Bodenblechs kann zum Beispiel stoffschlüssig, insbesondere durch Verschweißen oder Verkleben, oder mit Hilfe geeigneter Befestigungsmittel erfolgen.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann der Boden des Mitteltunnels durch einen sich zwischen den beiden Mitteltunnelwänden erstreckenden Abschnitt des Bodenblechs gebildet sein. Somit ist es nicht erforderlich, dass der Mitteltunnel einen zusätzlichen Boden aufweist, da der Boden in dieser Ausführungsform durch einen Abschnitt des Bodenblechs zwischen den beiden Mitteltunnelwänden gebildet ist. Durch den Verzicht auf einen zusätzlichen Boden ergeben sich insbesondere Gewichtsvorteile.
In einer alternativen vorteilhaften Ausführungsform besteht die Möglichkeit, dass der Mitteltunnel als Profilkörper, insbesondere mit einem im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt, ausgebildet ist, der die beiden Mitteltunnelwände und den Boden umfasst, der sich zwischen den beiden Mitteltunnelwänden erstreckt. Die Befestigung des Profilkörpers an der Oberseite des Bodenblechs kann zum Beispiel stoffschlüssig, insbesondere durch Verschweißen oder Verkleben, oder mit Hilfe geeigneter Befestigungsmittel erfolgen.
Um die Herstellung und die Montage des Mitteltunnels zu vereinfachen, wird in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform vorgeschlagen, dass der Profilkörper einstückig ausgebildet ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer Karosseriebodenstruktur und einer Traktionsbatterie, die an einer Unterseite der Karosseriebodenstruktur angebracht ist. Erfindungsgemäß zeichnet sich das Kraftfahrzeug dadurch aus, dass die Karosseriebodenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgeführt ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Dabei zeigen

1 eine schematisch stark vereinfachte Schnittansicht in Querrichtung einer Karosseriebodenstruktur, die gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist,
2 eine schematisch stark vereinfachte Schnittansicht in Querrichtung einer Karosseriebodenstruktur, die gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist.

Unter Bezugnahme auf 1 umfasst eine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel ausgeführte Karosseriebodenstruktur 1, die für ein Kraftfahrzeug 1 mit einer Traktionsbatterie 2, insbesondere für ein batterieelektrisches Fahrzeug oder für ein Hybrid-Fahrzeug, vorgesehen ist, einen ersten Längsträger 3 und einen zweiten Längsträger 4, die sich in Fahrzeuglängsrichtung (d.h. in die Zeichenebene hinein) im Wesentlichen parallel zueinander erstrecken. Die Karosseriebodenstruktur 1 weist ferner ein Bodenblech 5 auf, das sich zwischen den beiden Längsträgern 3, 4 erstreckt. Die Traktionsbatterie 2 ist an einer Unterseite des Bodenblechs 5 angeordnet und erstreckt sich ebenfalls zwischen den beiden Längsträgern 3, 4.
Ferner weist die Karosseriebodenstruktur 1 einen Mitteltunnel 6 auf, der sich ebenfalls in Fahrzeuglängsrichtung erstreckt. Ein derartiger Mitteltunnel 6 dient unter Stabilitätsaspekten insbesondere zur Lastableitung im Falle eines Frontalaufpralls des Kraftfahrzeugs und verbessert dadurch die Eigenschaften des Kraftfahrzeugs im Crashfall.
Der Mitteltunnel 6 ist vorliegend so ausgebildet, dass er einen in Richtung eines Fahrzeuginnenraums 7 offenen Hohlraum 60 aufweist. Dadurch wird erreicht, dass der Hohlraum 60 von oben - d.h. vom Fahrzeuginnenraum 7 her - zugänglich ist. Dadurch wird die Möglichkeit geschaffen, dass zusätzliche Bauteilkomponenten des Kraftfahrzeugs, wie zum Beispiel elektronische Bauteilkomponenten, innerhalb des Hohlraums 60 des Mitteltunnels 6 aufgenommen werden können. Da der Hohlraum 60 des Mitteltunnels 6 von oben vom Fahrzeuginnenraum 7 aus zugänglich ist, kann eine Montage der Bauteilkomponenten innerhalb des Hohlraums 60 sehr einfach erfolgen, ohne dass etwa eine vorherige aufwändige Demontage der Traktionsbatterie 2 notwendig wäre. Somit ist es möglich, trotz der unterhalb des Bodenblechs 5 angeordneten Traktionsbatterie 2 den vorliegend nach oben in Richtung des Fahrzeuginnenraums 7 offenen Hohlraum 60 als Bauraum für Bauteilkomponenten des Kraftfahrzeugs, wie zum Beispiel für elektronische Bauteilkomponenten, zu nutzen. Dadurch ergeben sich insbesondere Package-Vorteile.
In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Hohlraum 60 des Mitteltunnels 6 durch eine erste Mitteltunnelwand 61 und eine zweite Mitteltunnelwand 62, die sich in Längsrichtung der Karosseriebodenstruktur 1 erstrecken, seitlich begrenzt. Die erste Mitteltunnelwand 61 und die zweite Mitteltunnelwand 62 sind vorliegend als Flachprofile, insbesondere mit einem im Wesentlichen I-förmigen Querschnitt, ausgebildet, die hochkant an einer Oberseite des Bodenblechs 5 befestigt sind. Der Mitteltunnel weist 6 darüber hinaus einen Boden 63 auf, der durch einen sich zwischen den beiden Mitteltunnelwänden 61, 62 erstreckenden Abschnitt des Bodenblechs 5 gebildet ist. Die Befestigung der beiden als Flachprofile ausgeführten Mitteltunnelwände 61, 62 an der Oberseite des Bodenblechs 5 kann zum Beispiel stoffschlüssig, insbesondere durch Verschweißen oder Verkleben, oder mit Hilfe geeigneter Befestigungsmittel erfolgen.
Unter Bezugnahme auf 2 soll nachfolgend ein zweites Ausführungsbeispiel einer Karosseriebodenstruktur 1 für ein Kraftfahrzeug mit einer Traktionsbatterie 2 näher erläutert werden. Der grundlegende konstruktive Aufbau entspricht demjenigen des ersten Ausführungsbeispiels.
Die Karosseriebodenstruktur 1 weist wiederum einen ersten Längsträger 3 und einen zweiten Längsträger 4 auf, die sich in Fahrzeuglängsrichtung im Wesentlichen parallel zueinander erstrecken. Darüber hinaus ist ein Bodenblech 5 vorgesehen, das sich zwischen den beiden Längsträgern 3, 4 aufspannt. Die Traktionsbatterie 2 ist an einer Unterseite des Bodenblechs 5 angeordnet und erstreckt sich wiederum zwischen den beiden Längsträgern 3, 4.
Die Karosseriebodenstruktur 1 weist ferner einen Mitteltunnel 6' auf, der ebenfalls so ausgebildet ist, dass er einen in Richtung des Fahrzeuginnenraums 7 offenen Hohlraum 60' aufweist. Somit ist der Hohlraum 60' des Mitteltunnels 6' wie schon im ersten Ausführungsbeispiel von oben - d.h. vom Fahrzeuginnenraum 7 her - zugänglich. Durch diese Maßnahme wird wiederum erreicht, dass zusätzliche Bauteilkomponenten des Kraftfahrzeugs, wie zum Beispiel elektronische Bauteilkomponenten, innerhalb des Hohlraums 60' des Mitteltunnels 6' untergebracht werden können, so dass sich entsprechende Package-Vorteile ergeben. Da der Hohlraum 60' des Mitteltunnels 6' von oben vom Fahrzeuginnenraum 7 aus zugänglich ist, kann eine Montage der Bauteilkomponenten innerhalb des Hohlraums 60' sehr einfach erfolgen, ohne dass eine vorherige Demontage der Traktionsbatterie 2 notwendig wäre. Somit ist es möglich, trotz der unterhalb des Bodenblechs 5 angeordneten Traktionsbatterie 2 den nach oben offen gestalteten Hohlraum 60' des Mitteltunnels 6' als Bauraum für Bauteilkomponenten des Kraftfahrzeugs zu nutzen.
Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel, bei dem der Mitteltunnel 6 durch die beiden Mitteltunnelwände 61, 62 und durch den sich zwischen den beiden Mitteltunnelwänden 61, 62 erstreckenden Abschnitt des Bodenblechs 5 gebildet wurde, ist der Mitteltunnel 6' in diesem Ausführungsbeispiel als vorzugsweise einstückiger Profilkörper mit einem im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt ausgebildet, der zwei sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckende Mitteltunnelwände 61', 62' und einen Boden 63' umfasst, der sich zwischen den beiden Mitteltunnelwänden 61', 62' erstreckt. Die Befestigung des vorliegend als Profilkörper ausgebildeten Mitteltunnels 6' an der Oberseite des Bodenblechs 5 kann zum Beispiel stoffschlüssig, insbesondere durch Verschweißen oder Verkleben, oder mit Hilfe geeigneter Befestigungsmittel erfolgen.

Claims

Karosseriebodenstruktur (1) für ein Kraftfahrzeug mit einer Traktionsbatterie (2), umfassend - einen ersten Längsträger (3) und einen zweiten Längsträger (4), die sich in einer Fahrzeuglängsrichtung erstrecken, - ein Bodenblech (5), das sich zwischen den beiden Längsträgern (3, 4) aufspannt, sowie - einen Mitteltunnel (6, 6'), der sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckt und einen Hohlraum (60, 60') aufweist, der zur Aufnahme von Bauteilkomponenten des Kraftfahrzeugs eingerichtet ist, wobei die Traktionsbatterie (2) an einer Unterseite der Karosseriebodenstruktur (1) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Traktionsbatterie (2) an einer Unterseite des Bodenblechs (5) angebracht ist und dass der Hohlraum (60, 60') des Mitteltunnels (6, 6') in Richtung eines Fahrzeuginnenraums (7) offen ausgebildet ist.
Karosseriebodenstruktur (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitteltunnel (6, 6') eine U-förmigen Querschnitt aufweist.
Karosseriebodenstruktur (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitteltunnel (6, 6') eine erste Mitteltunnelwand (61, 61') und eine zweite Mitteltunnelwand (62, 62'), die sich in Längsrichtung der Karosseriebodenstruktur (1) erstrecken, zur seitlichen Begrenzung des Hohlraums (60) umfasst sowie einen Boden (63, 63') aufweist.
Karosseriebodenstruktur (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Mitteltunnelwand (61) und die zweite Mitteltunnelwand (62) als Flachprofile ausgebildet sind, die hochkant an einer Oberseite des Bodenblechs (5) befestigt sind.
Karosseriebodenstruktur (1) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (63) des Mitteltunnels (6) durch einen sich zwischen den beiden Mitteltunnelwänden (61, 62) erstreckenden Abschnitt des Bodenblechs (5) gebildet ist.
Karosseriebodenstruktur (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitteltunnel (6') als Profilkörper ausgebildet ist, der die beiden Mitteltunnelwände (61', 62') und den Boden (63') umfasst, der sich zwischen den beiden Mitteltunnelwänden (61', 62') erstreckt.
Karosseriebodenstruktur (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Profilkörper einstückig ausgebildet ist.
Kraftfahrzeug mit einer Karosseriebodenstruktur (1) und einer Traktionsbatterie (2), die an einer Unterseite der Karosseriebodenstruktur (1) angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Karosseriebodenstruktur (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgeführt ist.