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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftfahrzeug, mit einem Druckbehälter, der im Bereich einer Bodenbaugruppe angeordnet ist.
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Es ist bekannt an einer Unterseite einer Bodenbaugruppe einer Karosserie eines Personenkraftfahrzeugs eine Unterbodenverkleidung anzubringen. Die Unterbodenverkleidung hat zum einen aerodynamische Vorteile und kann zum anderen die Bodenbaugruppe oder daran montierte Teile vor Umgebungseinflüssen schützen. Eine derartige Unterbodenverkleidung besteht aus Gewichts- und Kostengründen häufig aus einen Kunststoffverbundwerkstoff. Die Unterbodenverkleidung kann unter bestimmten Bedingungen zum Schwingen angeregt werden.
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Ferner weist ein bekanntes Kraftfahrzeug mit Brennstoffzelle einen Druckbehälter im Bereich eines Mitteltunnels einer Bodenbaugruppe des Kraftfahrzeugs auf. Auch bei einem derartigen Kraftfahrzeug ist üblicherweise eine Unterbodenverkleidung vorgesehen.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kraftfahrzeug mit einem Druckbehälter in einer Bodenbaugruppe zu schaffen, wobei Schwingungen einer Unterbodenverkleidung verringert sind.
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Diese Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeug gelöst, das die Merkmale von Patentanspruch 1 aufweist. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen genannt.
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Erfindungsgemäß hat ein Kraftfahrzeug einen Druckbehälter, der im Bereich einer Bodenbaugruppe einer Karosserie des Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Ferner hat das Kraftfahrzeug eine Unterbodenverkleidung. Die Unterbodenverkleidung ist mit dem Druckbehälter gekoppelt bzw. an dem Druckbehälter abgestützt. Insbesondere ist die Unterbodenverkleidung zumindest teilweise an dem Druckbehälter befestigt bzw. montiert.
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Bedingt durch die Anforderungen eines Druckbehälters entsprechend des zulässigen Überdrucks, hat der Druckbehälter eine vergleichsweise große Masse, sowohl im gefüllten Zustand als auch im leeren Zustand. Durch die unmittelbare, schwingungsdämpfende Kopplung der Unterbodenverkleidung mit dem Druckbehälter kann ein Schwingungsverhalten der Unterbodenverkleidung positiv beeinflusst werden. Die Unterbodenverkleidung kann beispielsweise bei schneller Fahrt des Kraftfahrzeugs zum Schwingen angeregt werden. Ferner kann die Unterbodenverkleidung durch Unebenheiten der Straße zum Schwingen angeregt werden. Der Druckbehälter wirkt hier vorteilhaft als Schwingungsdämpfer für die Unterbodenverkleidung, da dieser im Vergleich zur Unterbodenverkleidung eine wesentlich größere Masse aufweist.
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Die Unterbodenverkleidung ist bevorzugt derart ausgebildet, dass sie die Bodenbaugruppe bzw. an der Bodenbaugruppe angeordnete Bauteile beispielsweise vor Verschmutzung, Witterungseinflüssen oder Beschädigung schützt. Ferner kann die Unterbodenverkleidung eine Aerodynamik des Kraftfahrzeugs verbessern und beispielsweise einen Luftwiderstand des Kraftfahrzeugs verringern.
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Insbesondere ist die Unterbodenverkleidung unter anderem an dem Druckbehälter lösbar montiert. Die Unterbodenverkleidung ist wie der Druckbehälter ein Montageteil des Kraftfahrzeugs.
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Der Druckbehälter dient bevorzugt zur Speicherung von Kohlenwasserstoffen oder Wasserstoff unter Druck. Das Kraftfahrzeug kann ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug mit einer Brennstoffzelle zur Stromerzeugung aus mittels des Kohlenwasserstoffs oder des Wasserstoffs als Energieträger sein. Das Kraftfahrzeug kann auch einen Verbrennungsmotor aufweisen, der mit den Kohlenwasserstoffen oder dem Wasserstoff betrieben wird.
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Bevorzugt ist der Druckbehälter in einem Mitteltunnel der Karosserie angeordnet. Ein Mitteltunnel verläuft vorteilhaft in der Bodenbaugruppe in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs. Dementsprechend ist auch der Druckbehälter bevorzugt in Längsrichtung in das Kraftfahrzeug eingebaut.
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Der Mitteltunnel kann durch einen in einem Querschnitt im Wesentlichen U-förmigen, nach unten offenen Kasten ausgebildet sein, und ist insbesondere Bestandteil des sogenannten Karosserierohbaus.
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Vorteilhaft kann der Druckbehälter an einem Mitteltunnelquerträger, der quer zu einer Unterseite des Mitteltunnels an einer Unterseite der Bodenbaugruppe verläuft, befestigt sein.
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Der Druckbehälter kann jedoch auch in einem anderem Bereich der Bodenbaugruppe längs oder quer montiert sein.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist eine Halterung der Unterbodenverkleidung mit einem Spannband an dem Druckbehälter befestigt.
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Dies ist eine besonders einfache Befestigung an dem Druckbehälter. Ein Spannband ist nicht druckbehälterintegral, so dass eine Position der Halterung der Unterbodenverkleidung im Wesentlichen unabhängig vom Druckbehälter frei wählbar ist. Eine Fertigung des Druckbehälters kann somit unabhängig von der Halterung erfolgen.
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Der Druckbehälter kann über ein Dämpfungselement mit dem Mitteltunnel in Kontakt sein.
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Hierdurch ist eine Verbindung zur Karosserie geschaffen, die eine wechselseitige Masseanbindung von Karosserie und Druckbehälter ermöglicht und damit wechselseitige Schwingungsdämpfung und entsprechend auch eine verbesserte Schwingungsdämpfung der Unterbodenverkleidung.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung erstreckt sich die Unterbodenverkleidung über eine gesamte Breite der Bodenbaugruppe.
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Bevorzugt ist die Unterbodenverkleidung aus einem im Wesentlichen nicht metallischen Werkstoff, insbesondere einem Kunststoff oder einem faserverstärktem Kunststoff, ausgebildet.
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Somit ist die Unterbodenverkleidung leicht, kostengünstig herstellbar und unempfindlich gegenüber Korrosion.
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Alternativ kann die Unterbodenverkleidung aus einem metallischen Werkstoff oder einem Verbundwerkstoff aus einem metallischen Werkstoff und einem Kunststoff ausgebildet sein.
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Dies hat insbesondere Vorteile bei erhöhten Anforderungen der Unterbodenverkleidung an einen Überfahrschutz bzw. Kollisionsschutz von unten.
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Der Druckbehälter weist bevorzugt einen runden, insbesondere kreisförmigen, Querschnitt aufweist. Hierdurch ist kann der Druckbehälter besser großen Drücken widerstehen. Der Druckbehälter ist insbesondere kreiszylindrisch ausgeführt und hat beispielsweise geeignet gewölbte Stirnseiten.
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Der Druckbehälter kann jedoch auch jegliche andere Form aufweisen. Beispielsweise könnte der Druckbehälter ein sogenannter Schlangentank (ein Druckbehälter bestehend aus einem in Schleifen geführtem Rohr mit vergleichsweise kleinem Durchmesser) oder ein zugverstrebter Druckbehälter sein, der einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisen kann.
Der Mitteltunnel kann sich in dem Bereich der Fahrgastzelle von einem Bereich hinter einer Vorderachse bis hin zu einem Bereich vor der Hinterachse erstrecken.
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Vorstehend genannte Weiterbildungen der Erfindung sind, soweit möglich und sinnvoll, beliebig miteinander kombinierbar.
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Es folgt eine Kurzbeschreibung der Figur.
- 1 ist eine schematische Schnittansicht in eine Fahrzeugquerrichtung und eine Fahrzeughochrichtung einer Bodenbaugruppe eines Kraftfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Es folgt eine detaillierte Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 1.
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1 zeigt eine Schnittansicht eines Teils einer Karosserie eines Personenkraftfahrzeugs mit einem kreiszylindrischen Druckbehälter 1 zum Speichern eines Energieträgers, wie beispielsweise Wasserstoff, unter Druck. Der Energieträger dient zum Antrieb einer Brennkraftmaschine oder einer Brennstoffzelle. Das Personenkraftfahrzeug kann zum Beispiel ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug mit einer Brennstoffzelle sein, deren Energieträger, d.h. Brennstoff, in Form von Wasserstoff in dem Druckbehälter 1 gespeichert ist.
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Die Karosserie weist insbesondere eine Bodengruppe 3 mit einem Boden 15 und einem Mitteltunnel 7 auf. Der Mitteltunnel 7 ist in Form eines Kastens ausgebildet, der die Gestalt eines umgedrehten U hat. Demnach ist der Mitteltunnel 7 nach unten geöffnet. In dem Mitteltunnel 7 ist der Druckbehälter 1 angeordnet, der sich im Wesentlichen über eine gesamte Länge des Mitteltunnels 7 erstreckt. Über der Bodenbaugruppe 3 befindet sich eine Fahrgastzelle. Die Bodenbaugruppe 3 erstreckt sich über eine gesamte Breite des Kraftfahrzeugs zwischen einer Vorderachse und einer Hinterachse, wobei in 1 nur ein mittlerer Teil der Bodenbaugruppe 1 gezeigt ist. Der Mitteltunnel 7 in Bezug auf eine Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung im Fahrzeugkoordinatensystem) in der Mitte der Bodenbaugruppe 1 angeordnet und erstreckt sich in Fahrzeuglängsrichtung.
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An einer Unterseite der Bodenbaugruppe 1 ist eine Unterbodenverkleidung 5 montiert. Die Unterbodenverkleidung 5 ist ein plattenförmiges Element aus Kunststoff mit Versteifungsrippen. Die Unterbodenverkleidung 5 ist an einer Halterung 9 befestigt, z.B. verklipst oder verschraubt. Die Halterung 9 ist wiederum über ein Spannband 11 an einer Mantelfläche des Druckbehälters 1 befestigt. Somit ist die Unterbodenverkleidung 5 mit einer Masse des Druckbehälters 1 gekoppelt. Es sind mehrere Halterungen 9 mit mehreren Spannbändern 11 vorgesehen. Mit einem Spannband 11 können auch mehrere, z.B. zwei, Halterungen 9 an der Mantelfläche des Druckbehälters 1 befestigt sein, wobei in der 1 lediglich eine Halterung 9 gezeigt ist. Der Druckbehälter 1 hat eine verhältnismäßig große Masse, insbesondere im Verhältnis zu einer Masse der Unterbodenverkleidung 5, so dass durch die unmittelbare Befestigung der Unterbodenverkleidung 5 an dem Druckbehälter 1 dieser als Schwingungsdämpfer für die Unterbodenverkleidung 5 wirkt. Die Unterbodenverkleidung 5 kann beispielsweise durch hohe Fahrtgeschwindigkeiten und Bodenunebenheiten zum Schwingen angeregt werden, was entsprechend durch die Masse des Druckbehälters 1 gedämpft wird. Die Halterungen 9 sind möglichst steif ausgeführt, so dass die Masse des Druckbehälters 1 noch besser als Schwingungsdämpfer für die Unterbodenverkleidung 5 wirken kann. Zusätzlich kann die Unterbodenverkleidung 5 an weiteren Stellen an der Bodenbaugruppe 3 befestigt sein. Wie in der 1 gezeigt ist, hat die Unterbodenverkleidung 5 im Bereich eines untersten Bereichs der Druckbehälters 1 aus Bauraumgründen bzw. Gründen einer Bodenfreiheit eine Aussparung. Die Unterbodenverkleidung 5 kann jedoch auch durchgängig ausgeführt sein und sich ohne Unterbrechung über eine gesamte Breite der Bodenbaugruppe 3 erstrecken.
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Ferner ist der Druckbehälter 1 über Dämpfungselemente 13 mit dem Mitteltunnel 7 gekoppelt. Die Dämpfungselemente 13 sind zwischen der Mantelfläche des Druckbehälters 1 und dem Mitteltunnel 7 angeordnet und bringen den Druckbehälter 1 mit dem Mitteltunnel 7 in Kontakt. Diese Dämpfungselemente 13 reduzieren zusätzlich Schwingungen des Systems Bodenbaugruppe 3, Druckbehälter 1 und Unterbodenverkleidung 5. Insbesondere sind damit die Massen des Druckbehälters 1 und der Bodenbaugruppe 3 miteinander gekoppelt, wodurch Schwingungen der Unterbodenverkleidung 5 noch besser gedämpft werden.
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Der Druckbehälter 1 ist auf mehreren nicht gezeigten Mitteltunnelquerträgern montiert, die unterhalb des Mitteltunnels 7 mit einer rechten Seite und einer linken Seite des Bodens 15 verbunden ist. Mit anderen Worten stützten die Mitteltunnelquerträger den Druckbehälter 1 nach unten hin ab und bilden die Befestigung des Druckbehälters 1 mit der Karosserie, d.h. der Bodenbaugruppe 3.
