DE102018132168A1

DE102018132168A1 - Vehicle underbody structure with attached battery housing

Info

Publication number: DE102018132168A1
Application number: DE102018132168.6A
Authority: DE
Inventors: Andreas Breidenbach; Clemens Latuske; Stephan Drewes; Daniel Nierhoff
Original assignee: ThyssenKrupp Steel Europe AG
Current assignee: ThyssenKrupp Steel Europe AG
Priority date: 2018-12-13
Filing date: 2018-12-13
Publication date: 2020-06-18

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugunterbodenstruktur (1), insbesondere für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug oder ein Fahrzeug mit Hybridantrieb, mit einem angebundenen Batteriegehäuse (2), in welchem ein oder mehrere Batterieelemente zur Speisung des Fahrzeugs mit Energie angeordnet sind, umfassend- einen Fahrzeugboden (3), welcher insbesondere einen Fahrgastraum des Fahrzeugs nach unten abschließt,- mindestens einen in Fahrzeuglängsrichtung (L) angeordneten Längsträger (4),- mindestens einen in Fahrzeugquerrichtung (Q) angeordneten Querträger (5),wobei der Fahrzeugboden (3), der mindestens eine Längsträger (4) und/oder der mindestens eine Querträger (5) mindestens einen Anbindungsbereich (6) zum insbesondere lösbaren Anbinden des Batteriegehäuses (2) aufweist, wobei der Fahrzeugboden (3) mindestens eine Öffnung (3.1) aufweist, durch welche ein Befestigungsmittel (10) zum zusätzlichen Anbinden des Batteriegehäuses (2) durchführbar ist, wobei die Durchführung des Befestigungsmittels (10) von oben, insbesondere aus der Fahrgastzelle heraus nach unten erfolgt.The invention relates to a vehicle underbody structure (1), in particular for an electrically powered vehicle or a vehicle with hybrid drive, with a connected battery housing (2), in which one or more battery elements for supplying the vehicle with energy are arranged, comprising a vehicle floor ( 3), which in particular closes off a passenger compartment of the vehicle, - at least one side member (4) arranged in the vehicle longitudinal direction (L), - at least one cross member (5) arranged in the vehicle transverse direction (Q), the vehicle floor (3), the at least A side member (4) and / or the at least one cross member (5) has at least one connection area (6) for releasably connecting the battery housing (2), the vehicle floor (3) having at least one opening (3.1) through which a fastening means (10) for additional connection of the battery housing (2) can be carried out, the implementation of the command Stigungsmittel (10) from above, in particular from the passenger compartment down.

Description

Technisches GebietTechnical field

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugunterbodenstruktur, insbesondere für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug oder ein Fahrzeug mit Hybridantrieb, mit angebundenem Batteriegehäuse, in welchem ein oder mehrere Batterieelemente zur Speisung des Fahrzeugs mit Energie angeordnet sind, umfassend: - einen Fahrzeugboden, welcher insbesondere einen Fahrgastraum des Fahrzeugs nach unten abschließt, - mindestens einen in Fahrzeuglängsrichtung angeordneten Längsträger, - mindestens einen in Fahrzeugquerrichtung angeordneten Querträger, wobei der Fahrzeugboden, der mindestens eine Längsträger und/oder der mindestens eine Querträger mindestens einen Anbindungsbereich zum insbesondere lösbaren Anbinden des Batteriegehäuses aufweist.The present invention relates to a vehicle underbody structure, in particular for an electrically powered vehicle or a vehicle with a hybrid drive, with a connected battery housing, in which one or more battery elements for supplying the vehicle with energy are arranged, comprising: a vehicle floor, which in particular a passenger compartment of the vehicle closes at the bottom, - at least one longitudinal member arranged in the longitudinal direction of the vehicle, - at least one transverse member arranged in the transverse direction of the vehicle, the vehicle floor, the at least one longitudinal member and / or the at least one transverse member having at least one connection area for in particular releasably connecting the battery housing.

Technischer HintergrundTechnical background

Karosserien für elektrisch angetriebene bzw. batterieelektrische Fahrzeuge unterscheiden sich in der Bauweise von konventionell angetriebenen Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor. Die Änderungen werden im Wesentlichen durch einen Austausch des Verbrennungsmotors, der Abgasanlage und des Tanks gegen einen elektrischen Antrieb mit Batteriesystem und Ladesystem verursacht. Das Batteriesystem, welches im Wesentlichen ein Batteriegehäuse mit den darin angeordneten Batterieelementen und ggf. weiteren Elementen wie Kabel etc. umfasst, weist einen hohen Bauraumbedarf und ein hohes Gewicht auf, wobei die Dimensionierung und Größe des Batteriesystems respektive des Batteriegehäuses abhängig von der Kapazität der Batterieelemente ist. In elektrisch angetriebenen bzw. batterieelektrischen Fahrzeugen wird das Batteriesystem vorzugsweise unterhalb eines Fahrzeugs, insbesondere unterhalb des Fahrzeugbodens unterhalb der Fahrgastzelle eines Fahrzeugs montiert. Das Batteriesystem respektive das Batteriegehäuse erstreckt sich beispielsweise im montierten Zustand in Fahrzeugquerrichtung zwischen den Schwellern und in Fahrzeuglängsrichtung zwischen den Achsen des Fahrzeugs. Das Montieren bzw. die Befestigung des Batteriesystems respektive des Batteriegehäuses an einen Fahrzeugunterboden erfolgt insbesondere über Anbindungspunkte bzw. -bereiche, welche an einem dafür ausgelegten Bereich, insbesondere am seitlichen Rand, optional auch am vorderen und/oder hinteren Rand des Batteriegehäuses und an korrespondierenden Bereichen am Fahrzeugunterboden vorgesehen sind. Das Montieren bzw. Befestigen des Batteriesystems erfolgt mit lösbaren Verbindungsmitteln, vorzugsweise mit Schrauben, an den Fahrzeugunterboden. Eine entsprechende Ausführung ist in der DE 10 2016 110 330 A1 gezeigt.Bodies for electrically powered or battery-electric vehicles differ in construction from conventionally powered vehicles with internal combustion engines. The changes are essentially caused by an exchange of the internal combustion engine, the exhaust system and the tank for an electric drive with a battery system and charging system. The battery system, which essentially comprises a battery housing with the battery elements arranged therein and possibly further elements such as cables, etc., requires a large amount of space and is heavy, the dimensions and size of the battery system or the battery housing depending on the capacity of the battery elements is. In electrically powered or battery-electric vehicles, the battery system is preferably mounted below a vehicle, in particular below the vehicle floor below the passenger compartment of a vehicle. The battery system or the battery housing extends, for example, in the assembled state in the vehicle transverse direction between the sills and in the vehicle longitudinal direction between the axles of the vehicle. The mounting or attachment of the battery system or the battery housing to a vehicle underbody is carried out in particular via connection points or areas which are attached to an area designed for this purpose, in particular on the side edge, optionally also on the front and / or rear edge of the battery housing and on corresponding areas are provided on the vehicle underbody. The battery system is mounted or fastened to the vehicle underbody with releasable connecting means, preferably with screws. A corresponding version is in the DE 10 2016 110 330 A1 shown.

Mit zunehmender Dimensionierung bzw. Größe des Batteriesystems steigt auch das Gewicht des Batteriesystems proportional an, so dass eine hohe Kraft auf eine große freie Fläche, insbesondere in der Batteriegehäusemitte, welche nicht angebunden ist, wirkt. Dies führt zu einer statischen Durchbiegung und zu einer erhöhten Schwingungsneigung des Batteriegehäuses im Fahrbetrieb. Abhilfe können zusätzliche Anbindungspunkte bzw. -bereiche bereitstellen, beispielsweise durch mindestens eine innerhalb des Batteriekastens angeordneten Hülse, welche das Durchführen einer Schraube von unten durch das Batteriegehäuse bis zu einer Anbindungsstelle an einer Unterseite eines Fahrzeugs ermöglicht. Die Hülse ist in einem Bereich des Batteriegehäuses angeordnet, welcher vom Rand des Batteriegehäuses beabstandet ist, so dass eine insgesamt steifere Anbindung des Batteriegehäuses an das Fahrzeug erfolgen kann. Eine entsprechende Ausführung ist in der DE 10 2017 105 578 A1 gezeigt. Da die Hülsen den Innenraum des Batteriegehäuses vollständig durchqueren, muss eine Abdichtung gegen ein unerwünschtes Eindringen von Flüssigkeiten in den Innenraum des Batteriegehäuses sichergestellt sein. Des Weiteren nimmt die Hülse Bauraum in Anspruch, welches bei der Auslegung des Batteriesystems berücksichtigt werden muss.With increasing dimensioning or size of the battery system, the weight of the battery system also increases proportionally, so that a high force acts on a large free area, in particular in the middle of the battery housing, which is not connected. This leads to a static deflection and to an increased tendency to vibrate the battery housing when driving. Remedial measures can be provided by additional connection points or areas, for example by means of at least one sleeve arranged inside the battery box, which enables a screw to be passed through the battery housing from below to a connection point on the underside of a vehicle. The sleeve is arranged in a region of the battery housing which is spaced from the edge of the battery housing, so that the battery housing can be connected to the vehicle in a more rigid manner overall. A corresponding version is in the DE 10 2017 105 578 A1 shown. Since the sleeves pass completely through the interior of the battery housing, a seal must be ensured against the undesired penetration of liquids into the interior of the battery housing. Furthermore, the sleeve takes up space, which must be taken into account when designing the battery system.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Fahrzeugunterbodenstruktur, insbesondere für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug oder ein Fahrzeug mit Hybridantrieb, mit einem angebundenen Batteriegehäuse bereitzustellen, welches im Wesentlichen eine verbesserte Steifigkeit aufweist und leicht herstellbar ist.The invention is based on the object of providing a vehicle underbody structure, in particular for an electrically driven vehicle or a vehicle with a hybrid drive, with a connected battery housing, which essentially has improved rigidity and is easy to produce.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Fahrzeugunterbodenstruktur mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.This object is achieved by a vehicle underbody structure with the features of patent claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Varianten der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.Advantageous refinements and variants of the invention result from the dependent claims and the following description.

Erfindungsgemäß weist der Fahrzeugboden mindestens eine Öffnung auf, durch welche ein Befestigungsmittel zum zusätzlichen Anbinden des Batteriegehäuses durchführbar ist, wobei die Durchführung des Befestigungsmittels von oben, insbesondere aus der Fahrgastzelle heraus nach unten erfolgt. Durch das zusätzliche Anbinden des Batteriegehäuses kann ein Durchbiegen und ein Schwingen des Batteriesystems/Batteriegehäuses im Fahrbetrieb im Wesentlichen reduziert bzw. vermieden werden. Die Montage bzw. Befestigung des Batteriesystems/ Batteriegehäuses erfolgt zusätzlich durch eine Befestigung, vorzugsweise durch eine Verschraubung, aus der Fahrgastzelle, quasi von der Innenseite des Fahrzeugs heraus nach unten. Dadurch können Durchgangslöcher bzw. Hülsen, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, welche sich über die gesamte Höhe des Batteriegehäuses erstrecken, vermieden werden, so dass ein hoher Anspruch an die Dichtigkeit des Batteriegehäuses gewährleistet und sichergestellt werden kann. Um ein Eindringen von Feuchtigkeit in den Innenraum bzw. in die Fahrgastzelle des Fahrzeugs zu vermeiden, können bekannte Mittel, wie beispielsweise Stopfen und/oder Pfropfen, die Öffnung im Fahrzeugboden zumindest bereichsweise, vorzugsweise vollständig schließen bzw. abdichten. Alternativ oder zusätzlich kann die Öffnung im Fahrzeugboden durch insbesondere Innenverkleidungsteile abgedeckt werden. Je nach Ausführung kann das Befestigungsmittel im montierten Zustand des Batteriegehäuses unterhalb der Öffnung des Fahrzeugbodens angeordnet sein oder aus dieser, beispielsweise nach oben herausragen. Eine vorzusehende Abdichtung kann im/am Deckel des Batteriegehäuses oder in der darunterliegenden Befestigungsstruktur (z.B. umlaufend um das Gewindeloch) und/oder im Befestigungsmittel selbst (z.B. integriert in der Unterseite des Befestigungsmittels/ Schraubenkopfs) vorhanden sein. Alternativ kann die Befestigungsstruktur im Deckelbereich so ausgeführt werden, dass überhaupt kein Zugang zum dichten Innenraum erzeugt wird (z.B. eine dicht angeschweißte oder dichtend angebundene Hülse mit Sackloch-Gewinde). Alternativ oder zusätzlich kann eine Abdichtung zwischen Deckel des Batteriegehäuses und einem Anbindungsbauteil angeordnet sein. Die Abdichtung kann als Zusatzbauteil oder in eines der Bauteile integriert ausgeführt sein.According to the invention, the vehicle floor has at least one opening through which a fastening means for additionally connecting the battery housing can be carried out, the fastening means being carried out from above, in particular from the passenger compartment, downwards. By additionally connecting the battery housing, bending and vibration of the battery system / battery housing during driving operation can be substantially reduced or avoided. The battery system / battery housing is additionally assembled or fastened by fastening, preferably by screwing, from the passenger compartment, quasi from the inside of the vehicle Vehicle out down. Through holes or sleeves, as are known from the prior art, which extend over the entire height of the battery housing, can be avoided, so that high demands on the tightness of the battery housing can be guaranteed and ensured. In order to prevent moisture from penetrating into the interior or into the passenger compartment of the vehicle, known means, such as, for example, stoppers and / or plugs, can at least partially, preferably completely, close or seal the opening in the vehicle floor. Alternatively or additionally, the opening in the vehicle floor can be covered by, in particular, interior trim parts. Depending on the version, the fastening means can be arranged below the opening of the vehicle floor in the assembled state of the battery housing or can protrude from it, for example upwards. A seal to be provided can be present in / on the cover of the battery housing or in the fastening structure underneath (for example all around the threaded hole) and / or in the fastening means itself (for example integrated in the underside of the fastening means / screw head). Alternatively, the fastening structure in the lid area can be designed in such a way that no access to the tight interior is created at all (eg a tightly welded or tightly connected sleeve with a blind hole thread). Alternatively or additionally, a seal can be arranged between the cover of the battery housing and a connection component. The seal can be designed as an additional component or integrated into one of the components.

Das Batteriegehäuse zur Aufnahme des oder der Batterieelemente kann unterschiedlich ausgeführt sein. Das Batteriegehäuse umfasst beispielsweise einen Kasten, der einen Boden mit einem insbesondere umlaufenden Rahmen als Wandung aufweist, welche einen Innenbereich zur Aufnahme des oder der Batterieelemente definieren, und einen Deckel zum Schließen des Kastens. Bei dem Kasten kann es sich um einen gebauten Kasten handeln, heißt, dass dieser aus einzelnen Bauteilen, wie zum Beispiel aus mindestens einem Profil, welches derart umgeformt ist, dass es einen umlaufenden Rahmen ausbildet, oder vorzugsweise aus mindestens vier Profilen, welche derart miteinander verbunden sind, dass sie einen umlaufenden Rahmen ausbilden, und einer Platte, die mit dem Rahmen verbunden ist und den Boden des Kastens bildet, zusammengesetzt ist. Die Werkstoffe für den Kasten können individuell und bedarfsgerecht zusammengestellt sein, wobei der Rahmen aus Stahl oder Aluminium bestehen kann. Auch die Platte kann aus Stahl oder Aluminium bestehen. Alternativ kann der Kasten respektive der abgedichtete Innenbereich auch in Form einer ein- oder mehrteiligen Wanne aus einem einzigen Bauteil oder mehreren Bauteilen aus einem oder verschiedenen Werkstoffen gebildet sein, beispielsweise aus einem Tiefziehteil aus Metall oder aus einem Spritzteil aus Kunststoff, insbesondere aus faserverstärktem Kunststoff. Auch der Deckel kann aus unterschiedlichen Werkstoffen hergestellt sein, beispielsweise auch aus einem Werkstoffverbund. Das Batteriegehäuse kann zusätzlich mindestens ein Verstärkungselement zur Verbesserung der Crashperformance, welches vorzugsweise im Innenbereich des Kastens angeordnet ist, umfassen, wobei sich das eine oder mehrere Verstärkungselemente im montierten Zustand in Fahrzeuglängsrichtung und/oder Fahrzeugquerrichtung erstrecken. Des Weiteren kann das Batteriegehäuse auch einen zweiten Boden (Unterfahrschutz), welcher unterhalb des Bodens des Kastens angeordnet sein kann, umfassen. Zusätzlich und/oder integriert können Anbindungsbereiche zur Montage bzw. Befestigung an ein Fahrzeug vorgesehen sein, beispielsweise Anbindungsflansche, welche zumindest abschnittsweise längs und/oder quer entlang des Batteriegehäuses angeordnet sein können.The battery housing for receiving the battery element or elements can be designed differently. The battery housing includes, for example, a box that has a bottom with a frame that surrounds it in particular as a wall, which define an interior area for receiving the battery element or elements, and a cover for closing the box. The box can be a built box, which means that it consists of individual components, such as, for example, at least one profile which is shaped in such a way that it forms a circumferential frame, or preferably from at least four profiles which are connected to one another in this way are connected to form a circumferential frame and a plate which is connected to the frame and forms the bottom of the box. The materials for the box can be put together individually and as required, whereby the frame can be made of steel or aluminum. The plate can also be made of steel or aluminum. Alternatively, the box or the sealed inner region can also be formed in the form of a one-part or multi-part trough from a single component or several components from one or different materials, for example from a deep-drawn part made from metal or from a molded part made from plastic, in particular from fiber-reinforced plastic. The lid can also be made from different materials, for example also from a composite material. The battery housing can additionally comprise at least one reinforcing element for improving the crash performance, which is preferably arranged in the inner region of the box, the one or more reinforcing elements in the assembled state extending in the longitudinal and / or transverse direction of the vehicle. Furthermore, the battery housing can also comprise a second floor (underride protection), which can be arranged below the floor of the box. In addition and / or integrated, connection areas for mounting or fastening to a vehicle can be provided, for example connection flanges, which can be arranged at least in sections along and / or transversely along the battery housing.

Gemäß einer Ausführungsform weist das Batteriegehäuse auf seiner Oberseite, insbesondere auf der der Fahrzeugboden zugewandten Seite bzw. im oder am Deckel des Batteriegehäuses, und/oder im Innenbereich des Batteriegehäuses mindestens einen Anbindungspunkt zur Aufnahme des Befestigungsmittels auf, welches insbesondere aus der Fahrgastzelle heraus nach unten durch die Öffnung im Fahrzeugboden durchgeführt ist/wird. Als eine Möglichkeit und für den Fall, dass eine Verschraubung erfolgt, kann die beispielsweise von oben kommende Schraube durch eine auf der Oberseite des Batteriegehäuses angeordnete Mutter oder beispielsweise ein anderes Teil mit Gewinde als Anbindungspunkt aufnehmen und eine kraftschlüssige und lösbare zusätzliche Anbindung des Batteriegehäuses gewährleisten. Die Mutter oder das Teil mit Gewinde ist beispielsweise verdrehsicher an und/oder unterhalb der Oberseite bzw. am Deckel des Batteriegehäuses angebracht. Der Anbindungspunkt kann integral mit der Oberseite respektive dem Deckel des Batteriegehäuses ausgebildet sein, beispielsweise als Sacklochbohrung mit Gewinde, oder von außen und/oder von innen an und/oder unterhalb der Oberseite des Batteriegehäuses durch ein zusätzliches Teil (Mutter etc.) bereitgestellt werden. Der Anbindungspunkt kann alternativ oder zusätzlich auch, falls mindestens ein Verstärkungselement innerhalb des Batteriegehäuses vorgesehen bzw. angeordnet sein sollte, an oder innerhalb des Verstärkungselements ausgebildet sein. Sind Verstärkungselemente innerhalb des Batteriegehäuses vorgesehen, sind diese vorzugsweise mit dem Boden des Batteriegehäuses verbunden. Dadurch kann sichergestellt werden, dass sich der Boden des Batteriegehäuses nicht durchbiegt. Liegt der Anbindungspunkt innen, sprich ist dieser im Innenbereich des Batteriegehäuses vorgesehen, muss sichergestellt sein, dass keine Feuchtigkeit in den Innenbereich des Batteriegehäuses eindringen kann.According to one embodiment, the top of the battery housing, in particular on the side facing the vehicle floor or in or on the cover of the battery housing and / or in the interior of the battery housing, has at least one connection point for receiving the fastening means, which in particular outwards from the passenger compartment through the opening in the vehicle floor. As a possibility and in the event that a screw connection takes place, the screw, for example, coming from above, can be accommodated by a nut arranged on the top of the battery housing or, for example, another part with a thread as a connection point, and can ensure a non-positive and releasable additional connection of the battery housing. The nut or the threaded part is, for example, attached to and / or below the top or on the cover of the battery housing in a manner such that it cannot rotate. The connection point can be formed integrally with the top or the lid of the battery housing, for example as a blind hole with thread, or from the outside and / or from the inside and / or below the top of the battery housing by an additional part (nut etc.). The connection point can alternatively or additionally also be formed on or within the reinforcement element if at least one reinforcement element should be provided or arranged within the battery housing. If reinforcing elements are provided within the battery housing, these are preferably connected to the bottom of the battery housing. This can ensure that the bottom of the battery housing does not sag. If the connection point is on the inside, i.e. it is provided in the interior of the battery housing, it must be ensured that no moisture can penetrate into the interior of the battery housing.

Gemäß einer Ausführung umfasst die Fahrzeugunterbodenstruktur mindestens einen Sitzquerträger und/oder mindestens eine Konsole zum Anbinden eines Fahrer- und/oder Beifahrersitzes. Dieser Sitzquerträger ist insbesondere so ausgeführt, dass er gleichzeitig als Stützbereich für die Batteriegehäuse-Fixierung genutzt werden kann. Die hierfür vorgesehenen Befestigungsmittel sollten die entstehenden Kräfte idealerweise in den bzw. die Sitzquerträger einleiten.According to one embodiment, the vehicle underbody structure comprises at least one seat cross member and / or at least one console for connecting a driver and / or front passenger seat. This seat cross member is in particular designed so that it can simultaneously be used as a support area for the battery housing fixation. The fastening means provided for this purpose should ideally introduce the resulting forces into the seat cross member (s).

Gemäß einer Ausführung weist der Fahrzeugboden einen Tunnelabschnitt auf. Dieser Tunnelabschnitt kann sich im Wesentlichen im mittleren Bereich des Fahrzeugbodens zumindest abschnittsweise in Fahrzeuglängsrichtung erstrecken. Bei konventionellen Fahrzeugen dient der Tunnel im Fahrzeugboden zur Aufnahme einer Abgasanlage. Bei elektrisch angetriebenen Fahrzeugen dient der Tunnel beispielsweise zur Aufnahme von Kabeln, Fluidleitungen etc., so dass dieser in seiner Höhe im Vergleich zu konventionellen Fahrzeugen geringer dimensioniert werden kann. Des Weiteren kann der Tunnelabschnitt auch die Funktion einer Versteifungssicke für den relativ groß dimensionierten Fahrzeugboden übernehmen und trägt somit zur Erhöhung der Steifigkeit bei. in einer bevorzugten Ausführung ist die Position der Öffnung zur Durchführung des Befestigungsmittels im Tunnelabschnitt vorgesehen, da mit einer maximalen Durchbiegung des Batteriesystems/Batteriegehäuses im Wesentlichen in der Mitte des Batteriegehäuses zu rechnen ist und damit im Wesentlichen mit dem Verlauf des Tunnelabschnitts des Fahrzeugbodens korreliert.According to one embodiment, the vehicle floor has a tunnel section. This tunnel section can extend essentially in the central region of the vehicle floor, at least in sections, in the vehicle longitudinal direction. In conventional vehicles, the tunnel in the vehicle floor serves to accommodate an exhaust system. In the case of electrically powered vehicles, the tunnel is used, for example, to accommodate cables, fluid lines, etc., so that the height of the tunnel can be reduced compared to conventional vehicles. Furthermore, the tunnel section can also take on the function of a stiffening bead for the relatively large vehicle floor and thus contributes to increasing the rigidity. In a preferred embodiment, the position of the opening for the passage of the fastening means in the tunnel section is provided, since a maximum deflection of the battery system / battery housing is to be expected essentially in the middle of the battery housing and thus essentially correlates with the course of the tunnel section of the vehicle floor.

Gemäß einer Ausführung ist die Position der Öffnung zum Durchführen des Befestigungsmittels im Schnittpunkt des Tunnelabschnitts und des Sitzquerträgers und/oder im Schnittpunkt des Tunnelabschnitts und der Konsole vorgesehen. Sowohl der Tunnelabschnitt als auch der Sitzquerträger und/oder die Konsole weisen jeweils eine Erstreckung in ihrer Längsrichtung/-verlauf auf, die jeweils als eine Gerade betrachtet werden kann, wobei der Punkt in dem sich die Geraden des Tunnelabschnitts und Sitzquerträgers und/oder des Tunnelabschnitts und der Konsole treffen als Schnittpunkt bezeichnet werden. in diesem Schnittpunkt ergibt sich eine besonders steife Anbindungsstelle für das Batteriegehäuse.According to one embodiment, the position of the opening for the passage of the fastening means is provided in the intersection of the tunnel section and the seat cross member and / or in the intersection of the tunnel section and the console. Both the tunnel section and the seat cross member and / or the console each have an extension in their longitudinal direction / course, which can be viewed as a straight line, the point at which the straight line of the tunnel section and seat cross member and / or the tunnel section and meet the console as an intersection. at this intersection there is a particularly rigid connection point for the battery housing.

Gemäß einer Ausführung ist ein Anbindungsbauteil im Tunnelabschnitt zwischen Fahrzeugboden und Batteriegehäuse angeordnet. Durch dieses insbesondere zusätzliche Anbindungsbauteil kann eine vereinfachte Positionierung des Batteriegehäuses relativ zum Tunnelabschnitt des Fahrzeugbodens gewährleistet werden. Das Anbindungsbauteil kann beispielsweise entweder fest mit der Oberseite bzw. dem Deckel des Batteriegehäuses oder fest mit dem Tunnelabschnitt verbunden bzw. innerhalb des Tunnelabschnitts integriert sein. Vorzugsweise ist das Anbindungsbauteil im Bereich der Öffnung angeordnet, so dass es bereichsweise bzw. lokal von dem Befestigungsmittel erfasst ist, insbesondere dadurch auch zur Aussteifung beitragen kann. Das Anbindungsbauteil ist beispielsweise ein Profil, vorzugsweise ein Profil mit hutförmigem Querschnitt, welches zumindest abschnittsweise im Tunnelabschnitt angeordnet ist. Beispielsweise kann die Höhe des Anbindungsbauteils respektive des Profils derart dimensioniert sein, dass dem Batteriegehäuse eine Art Vorspannung in Quer- und/oder Längserstreckung durch insbesondere eine leichte, vordefinierte Wölbung in Richtung des Fahrzeugbodens eingestellt werden kann, um Toleranzen auszugleichen und/oder den Kraftschluss der Verbindung zu erhöhen bzw. zu gewährleisten.According to one embodiment, a connection component is arranged in the tunnel section between the vehicle floor and the battery housing. This additional connection component, in particular, enables a simplified positioning of the battery housing relative to the tunnel section of the vehicle floor. The connection component can, for example, either be permanently connected to the top or the cover of the battery housing or permanently to the tunnel section or be integrated within the tunnel section. The connection component is preferably arranged in the region of the opening, so that it is gripped in areas or locally by the fastening means, and in particular can thereby also contribute to the stiffening. The connection component is, for example, a profile, preferably a profile with a hat-shaped cross section, which is arranged at least in sections in the tunnel section. For example, the height of the connection component or the profile can be dimensioned such that a kind of pretension in the transverse and / or longitudinal extension can be set in the direction of the vehicle floor, in particular by means of a slight, predefined curvature, in order to compensate for tolerances and / or the adhesion of the battery Increase or ensure connection.

Gemäß einer Ausführung umfasst die Fahrzeugunterbodenstruktur mindestens zwei Längsträger, welche sich in Fahrzeuglängsrichtung seitlich entlang des Fahrzeugbodens erstrecken, und zwei weitere Längsträger, welche jeweils in Fahrzeuglängsrichtung außen jeweils neben den Längsträgern angeordnet sind und den Schweller eines Fahrzeugs definieren, wobei der mindestens eine Sitzquerträger durchgehend ausgebildet und zwischen den zwei weiteren Längsträgern respektive zwischen den Schwellern oberhalb des Fahrzeugbodens angeordnet ist. Der durchgehend ausgebildete Sitzquerträger verbessert das Intrusionsverhalten durch Erhöhung des Eindringwiderstands zwischen den beiden weiteren Längsträgern bzw. Schwellern bei einem seitlichen Aufprall.According to one embodiment, the vehicle underbody structure comprises at least two side members, which extend laterally along the vehicle floor in the vehicle longitudinal direction, and two further side members, which are each arranged in the vehicle longitudinal direction on the outside next to the side members and define the sill of a vehicle, the at least one seat cross member being continuous and is arranged between the two further side members or between the sills above the vehicle floor. The continuous seat cross member improves intrusion behavior by increasing the resistance to penetration between the two further side members or sills in the event of a side impact.

Die Fahrzeugunterbodenstruktur kann gemäß einer Ausführung Teil eines Personenfahrzeugs, Nutzfahrzeugs, Sonderfahrzeugs, vorzugsweise eines Busses, Omnibusses, eines gleisgebundenen Fahrzeugs, vorzugsweise einer Straßenbahn oder eines personenbefördernden Waggons sein.According to one embodiment, the vehicle underbody structure can be part of a passenger vehicle, commercial vehicle, special vehicle, preferably a bus, omnibus, a track-bound vehicle, preferably a tram or a passenger carriage.

FigurenlisteFigure list

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Im Einzelnen zeigen:

1 a) eine schematische Ansicht auf eine Fahrzeugunterbodenstruktur von unten (Unteransicht) und b) eine schematische Seitenansicht in Richtung A-A gemäß 1a).
2 a) eine schematische Ansicht auf eine Fahrzeugunterbodenstruktur von oben (Draufsicht) und b) ein schematischer (Teil-)Querschnitt entlang des Schnitts B-B gemäß 2a).

The invention is explained in more detail below with reference to drawings. The same parts are provided with the same reference numerals. Show in detail:

1 a) a schematic view of a vehicle underbody structure from below (bottom view) and b) a schematic side view in the direction AA according to 1a) .
2 a) a schematic view of a vehicle underbody structure from above (top view) and b) a schematic (partial) cross section along the section BB according to 2a) .

Beschreibung der bevorzugten AusführungsformenDescription of the preferred embodiments

In den 1 und 2 sind unterschiedliche schematische Ansichten und Schnitte durch eine erfindungsgemäße Fahrzeugunterbodenstruktur (1) gezeigt, welche für elektrisch angetriebene Fahrzeuge bzw. Fahrzeuge mit Hybridantrieb (nicht gezeigt), verwendet werden können, insbesondere als Teil eines nicht dargestellten Personenfahrzeugs, Nutzfahrzeugs, Sonderfahrzeugs, vorzugsweise eines Busses, Omnibusses, eines gleisgebundenen Fahrzeugs, vorzugsweise einer Straßenbahn oder eines personenbefördernden Waggons. Die Fahrzeugunterbodenstruktur (1) mit angebundenem Batteriegehäuse (2), in welchem ein oder mehrere nicht dargestellte Batterieelemente zur Speisung des Fahrzeugs mit Energie angeordnet sind, umfasst einen Fahrzeugboden (3), welcher insbesondere einen Fahrgastraum des Fahrzeugs nach unten abschließt, mindestens einen in Fahrzeuglängsrichtung (L) angeordneten Längsträger (4), mindestens einen in Fahrzeugquerrichtung (Q) angeordneten Querträger (5), wobei der Fahrzeugboden (3), der mindestens eine Längsträger (4) und/oder der mindestens eine Querträger (5) mindestens einen Anbindungsbereich (6) zum insbesondere lösbaren Anbinden des Batteriegehäuses (2) aufweist.In the 1 and 2nd are different schematic views and sections through a vehicle underbody structure according to the invention ( 1 ), which can be used for electrically powered vehicles or vehicles with hybrid drive (not shown), in particular as part of a passenger vehicle, commercial vehicle, special vehicle, not shown, preferably a bus, omnibus, a track-bound vehicle, preferably a tram or a passenger-carrying vehicle Wagons. The vehicle underbody structure ( 1 ) with attached battery housing ( 2nd ), in which one or more battery elements (not shown) for supplying the vehicle with energy are arranged, comprises a vehicle floor ( 3rd ), which in particular closes off a passenger compartment of the vehicle, at least one in the longitudinal direction of the vehicle ( L ) arranged side members ( 4th ), at least one in the vehicle transverse direction ( Q ) arranged cross member ( 5 ), the vehicle floor ( 3rd ), the at least one side member ( 4th ) and / or the at least one cross member ( 5 ) at least one connection area ( 6 ) for releasably connecting the battery housing ( 2nd ) having.

1a) zeigt eine schematische Unteransicht einer Ausführung einer Fahrzeugunterbodenstruktur (1) mit zwei in Fahrzeuglängsrichtung (L) angeordneten Längsträger (4), zwei in Fahrzeugquerrichtung (Q) angeordneten Querträger (5), und einem angebundenen Batteriegehäuse (2), welches über Anbindungsbereiche (6) lösbar an den Längsträgern (4) und Querträgern (5) angebunden ist. Es sind schematisch zwei weitere Längsträger in Fahrzeugquerrichtung (Q) außen jeweils neben den Längsträgern (4) angeordnet, welche den Schweller eines Fahrzeugs definieren. 1b) zeigt eine Seitenansicht in Richtung A-A gemäß 1a). Mit (2) ist das angebundene, in dieser Darstellung nicht sichtbare Batteriegehäuse in der Fahrzeugunterbaustruktur (1) hinter dem Schweller angedeutet. Die dargestellte Strichlinie soll das Durchhängen eines Batteriegehäuses (2) aufgrund seines Gewichts, welches nach dem Stand der Technik an eine Fahrzeugunterbodenstruktur (1) angebunden ist, symbolisieren. 1a) shows a schematic bottom view of an embodiment of a vehicle underbody structure ( 1 ) with two in the vehicle's longitudinal direction ( L ) arranged side members ( 4th ), two in the vehicle transverse direction ( Q ) arranged cross member ( 5 ), and a connected battery housing ( 2nd ), which over connection areas ( 6 ) detachable on the side members ( 4th ) and cross beams ( 5 ) is connected. Two further longitudinal members in the vehicle transverse direction are shown schematically ( Q ) on the outside next to the side members ( 4th ) arranged, which define the sill of a vehicle. 1b) shows a side view in the direction AA according to 1a) . With ( 2nd ) is the connected battery housing in the vehicle substructure, which is not visible in this illustration ( 1 ) indicated behind the sill. The dashed line shown is intended to sag a battery housing ( 2nd ) due to its weight, which according to the prior art is attached to a vehicle underbody structure ( 1 ) is connected, symbolize.

2a) zeigt eine schematische Draufsicht einer Ausführung einer Fahrzeugunterbodenstruktur (1). Erfindungsgemäß weist der Fahrzeugboden (3) mindestens eine Öffnung (3.1) auf, durch welche ein Befestigungsmittel (10) zum zusätzlichen Anbinden des Batteriegehäuses (2) durchführbar ist, wobei die Durchführung des Befestigungsmittels (10) von oben, insbesondere aus der Fahrgastzelle heraus nach unten erfolgt. Durch das zusätzliche Anbinden des Batteriegehäuses (2) kann ein Durchbiegen, vgl. Strichlinie in 1b), und ein Schwingen des Batteriegehäuses (2) im Fahrbetrieb im Wesentlichen reduziert bzw. vermieden werden. Um ein Eindringen von Feuchtigkeit in den Innenraum bzw. in die Fahrgastzelle des Fahrzeugs zu vermeiden, können nicht dargestellte Mittel zum zumindest bereichsweisen Schließen und/oder Abdichten der Öffnung (3.1) im Fahrzeugboden (3) verwendet werden. in der gezeigten Ausführung ist das Befestigungsmittel (10) im montierten Zustand des Batteriegehäuses (2) unterhalb der Öffnung (3.1) des Fahrzeugbodens (3) angeordnet, so dass beispielsweise über nicht dargestellte Stopfen und/oder Pfropfen die Öffnung (3.1) im Fahrzeugboden (3) dicht verschlossen werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann die Öffnung (3.1) im Fahrzeugboden (3) durch nicht dargestellte Innenverkleidungsteile abgedeckt werden. Im Wartungsfall und bei einer erforderlichen Demontage des Batteriegehäuses (2) ist ein einfaches Herauslösen des nicht dargestellten Mittels zum dichten Verschließen der Öffnung (3.1) sicherzustellen. Der Fahrzeugboden (3) weist einen Tunnelabschnitt (3.2) auf, welcher sich im Wesentlichen im mittleren Bereich des Fahrzeugbodens (3) zumindest abschnittsweise in Fahrzeuglängsrichtung (L) erstreckt. 2a) shows a schematic top view of an embodiment of a vehicle underbody structure ( 1 ). According to the invention, the vehicle floor ( 3rd ) at least one opening ( 3.1 ) through which a fastener ( 10th ) for additional connection of the battery housing ( 2nd ) can be carried out, the implementation of the fastening means ( 10th ) from above, in particular from the passenger compartment downwards. By additionally connecting the battery housing ( 2nd ) can bend, cf. Dash line in 1b) , and a swinging of the battery case ( 2nd ) can be substantially reduced or avoided while driving. In order to prevent moisture from penetrating into the interior or into the passenger compartment of the vehicle, means (not shown) can be used to close and / or seal the opening at least in certain areas ( 3.1 ) in the vehicle floor ( 3rd ) be used. in the version shown, the fastener ( 10th ) in the assembled state of the battery housing ( 2nd ) below the opening ( 3.1 ) of the vehicle floor ( 3rd ) arranged so that the opening (for example, via plugs and / or plugs not shown) 3.1 ) in the vehicle floor ( 3rd ) can be tightly closed. Alternatively or additionally, the opening ( 3.1 ) in the vehicle floor ( 3rd ) are covered by interior trim parts, not shown. In the event of maintenance and if the battery housing has to be dismantled ( 2nd ) is a simple removal of the means, not shown, for sealing the opening ( 3.1 ) ensure. The vehicle floor ( 3rd ) has a tunnel section ( 3.2 ), which is essentially in the central area of the vehicle floor ( 3rd ) at least in sections in the vehicle's longitudinal direction ( L ) extends.

Die Fahrzeugunterbodenstruktur (1) umfasst ferner mindestens einen Sitzquerträger (7) und/oder mindestens eine Konsole (8), welche von oben auf dem Fahrzeugboden (3) angeordnet und/oder mit diesem verbunden ist, vorzugsweise stoffschlüssig. Der Sitzquerträger (7) und/oder die Konsole (8) dienen zum Anbinden eines nicht dargestellten Fahrer- und/oder Beifahrersitzes. In dieser Ausführung ist der Sitzquerträger (7) durchgehend ausgebildet und zwischen den zwei weiteren Längsträgern respektive zwischen den Schwellern oberhalb des Fahrzeugbodens (3) angeordnet. Der Sitzquerträger (7) dient der Aufnahme des vorderen Teils des Fahrer- und des Beifahrersitzes und die beispielhaft dargestellten drei Konsolen (8) nehmen die hinteren Teile des Fahrer- und Beifahrersitzes auf. Die mittlere Konsole (8) nimmt den rechten hinteren Teil des Fahrersitzes und den linken hinteren Teil des Beifahrersitzes auf.The vehicle underbody structure ( 1 ) further comprises at least one seat cross member ( 7 ) and / or at least one console ( 8th ), which from above on the vehicle floor ( 3rd ) is arranged and / or connected to it, preferably cohesively. The seat cross member ( 7 ) and / or the console ( 8th ) are used to connect a driver and / or front passenger seat, not shown. In this version, the seat cross member ( 7 ) continuous and between the two further side members or between the sills above the vehicle floor ( 3rd ) arranged. The seat cross member ( 7 ) is used to accommodate the front part of the driver and front passenger seats and the three consoles shown as examples ( 8th ) take up the rear parts of the driver and front passenger seats. The middle console ( 8th ) takes up the right rear part of the driver's seat and the left rear part of the front passenger seat.

Die Position der Öffnung (3.1) zur Durchführung des Befestigungsmittels (10) ist vorzugsweise im Tunnelabschnitt (3.2) vorgesehen. In dieser Ausführung sind zwei Öffnungen (3.1) im Tunnelabschnitt (3.2) vorgesehen, wobei die Position der Öffnungen (3.1) zum Durchführen der Befestigungsmittel (10) jeweils im Schnittpunkt des Tunnelabschnitts (3.2) und des Sitzquerträgers (7) und im Schnittpunkt des Tunnelabschnitts (3.2) und der Konsole (8) vorgesehen sind. Die jeweilige Erstreckung des Tunnelabschnitts (3.2), des Sitzquerträgers (7) und der Konsole (8) sind jeweils als eine Gerade strichpunktiert dargestellt.The position of the opening ( 3.1 ) to carry out the fastener ( 10th ) is preferably in the tunnel section ( 3.2 ) intended. In this version there are two openings ( 3.1 ) in the tunnel section ( 3.2 ) provided, the position of the openings ( 3.1 ) to carry out the fasteners ( 10th ) at the intersection of the tunnel section ( 3.2 ) and the seat cross member ( 7 ) and at the intersection of the tunnel section ( 3.2 ) and the console ( 8th ) are provided. The respective extent of the tunnel section ( 3.2 ), the seat cross member ( 7 ) and the console ( 8th ) are each shown as a straight line with a dash-dot line.

2b) zeigt einen schematischen (Teil-)Querschnitt entlang des Schnitts B-B gemäß 2a). Im Tunnelabschnitt (3.2) zwischen Fahrzeugboden (3) und Batteriegehäuse (2) ist ein insbesondere zusätzliches Anbindungsbauteil (9) angeordnet. Das Anbindungsbauteil (9) ist in dieser Ausführung beispielsweise ein Profil mit einem hutförmigen Querschnitt, und ist beispielsweise fest über Fügepunkte (F) mit dem Tunnelabschnitt (3.2) verbunden. Das Anbindungsbauteil (9) ist vorzugsweise im Bereich der Öffnung (3.1) angeordnet, so dass es bereichsweise bzw. lokal von dem Befestigungsmittel (10) erfasst ist. Auch der Sitzquerträger (7) weist eine zur Öffnung (3.1) des Fahrzeugbodens (3) fluchtende Öffnung (7.1) zur Durchführung eines Befestigungsmittels (10) auf. Das Batteriegehäuse (2) weist in seinem Innenbereich mindestens einen Anbindungspunkt (11) zur Aufnahme des Befestigungselements (10), welches beispielsweise in Form einer Schraube (10) ausgebildet sein kann, auf, wobei auf eine von innen an der Oberseite (2.1) des Batteriegehäuses ein zusätzliches Teil, beispielsweise in Form einer verdrehsicher angeordneten Mutter (11) oder einer angebundenen Hülse mit Sackloch-Gewinde, bereitgestellt wird. Aufgrund der Durchführung des Befestigungsmittels (10) durch die Oberseite (2.1) respektive durch den Deckel des Batteriegehäuses (2), muss sichergestellt sein, dass keine Feuchtigkeit in den Innenbereich des Batteriegehäuses (2), in welchen das oder die nicht dargestellten Batterieelemente angeordnet sind, eindringen kann. 2 B) shows a schematic (partial) cross section along the section BB according to 2a) . In the tunnel section ( 3.2 ) between vehicle floor ( 3rd ) and battery case ( 2nd ) is a particularly additional connection component ( 9 ) arranged. The connection component ( 9 ) in this version is, for example, a profile with a hat-shaped cross section, and is, for example, fixed over joining points ( F ) with the tunnel section ( 3.2 ) connected. The connection component ( 9 ) is preferably in the area of the opening ( 3.1 ) arranged so that it is partially or locally from the fastening means ( 10th ) is recorded. The seat cross member ( 7 ) points to the opening ( 3.1 ) of the vehicle floor ( 3rd ) aligned opening ( 7.1 ) to carry out a fastener ( 10th ) on. The battery case ( 2nd ) has at least one connection point in its interior ( 11 ) to accommodate the fastener ( 10th ), which for example in the form of a screw ( 10th ) can be formed, with an inside from the top ( 2.1 ) of the battery housing, an additional part, for example in the form of a non-rotatably arranged nut ( 11 ) or a connected sleeve with a blind hole thread. Due to the implementation of the fastener ( 10th ) through the top ( 2.1 ) or through the cover of the battery housing ( 2nd ), it must be ensured that there is no moisture in the interior of the battery housing ( 2nd ), in which the battery element or elements (not shown) are arranged can penetrate.

Die Erfindung ist nicht auf die gezeigte Ausführungsform beschränkt, sondern die einzelnen Merkmale sind beliebig miteinander kombinierbar, sofern dies technisch möglich ist.The invention is not limited to the embodiment shown, but the individual features can be combined with one another as far as this is technically possible.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102016110330 A1 [0002]
DE 102017105578 A1 [0003]

Claims

Vehicle underbody structure (1), in particular for an electrically driven vehicle or a vehicle with hybrid drive, with a connected battery housing (2), in which one or more battery elements for supplying the vehicle with energy are arranged, comprising - a vehicle floor (3), which in particular closes a passenger compartment of the vehicle at the bottom, - at least one side member (4) arranged in the vehicle longitudinal direction (L), - at least one cross member (5) arranged in the vehicle transverse direction (Q), the vehicle floor (3), the at least one side member (4) and / or the at least one cross member (5) has at least one connection area (6) for the in particular releasable connection of the battery housing (2), characterized in that the vehicle floor (3) has at least one opening (3.1) through which a fastening means (10 ) for additional connection of the battery housing (2) can be carried out, the implementation of the fastener els (10) from above, in particular from the passenger compartment down.

Vehicle underbody structure after Claim 1 The battery housing (2) has at least one connection point (11) on its upper side (2.1) and / or in the interior of the battery housing (2) for receiving the fastening means (10).

Vehicle underbody structure according to one of the preceding claims, wherein the vehicle underbody structure (1) comprises at least one seat cross member (7) and / or at least one console (8) for connecting a driver and / or front passenger seat.

Vehicle underbody structure according to one of the preceding claims, wherein the vehicle floor (3) has a tunnel section (3.2).

Vehicle underbody structure after Claim 4 The position of the opening (3.1) in the tunnel section (3.2) is provided.

Vehicle underbody structure according to one of the Claims 3 to 5 The position of the opening (3.1) at the intersection of the tunnel section (3.2) and the seat cross member (7) and / or at the intersection of the tunnel section (3.2) and the bracket (8) is provided.

Vehicle underbody structure according to one of the Claims 4 to 6 A connection component (9) is arranged in the tunnel section (3.2) between the vehicle floor (3) and the battery housing (2).

Vehicle underbody structure according to one of the preceding claims, wherein the vehicle underbody structure (1) comprises at least two side members (4) which extend laterally along the vehicle floor (3) in the vehicle longitudinal direction (L), and two further side members, each in the vehicle longitudinal direction (L) outside are each arranged next to the side members (4) and define the sill of a vehicle, the at least one seat cross member (7) being continuous and arranged between the two further side members above the vehicle floor (3).

Vehicle underbody structure according to one of the preceding claims, wherein the vehicle underbody structure (1) is part of a passenger vehicle, commercial vehicle, special vehicle, preferably a bus, bus, a track-bound vehicle, preferably a tram or a passenger carriage.