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Die Erfindung betrifft eine Baugruppe für ein Hybridkraftfahrzeug, insbesondere ein teilelektrifiziertes Hybridkraftfahrzeug, welche eine Fahrzeugbatterie und einen Fahrzeugsitz aufweist, wobei die Fahrzeugbatterie unterhalb des Fahrzeugsitzes und oberhalb des Fahrzeugbodens angeordnet oder anordenbar ist, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine weit verbreitete Variante eines Hybridkraftfahrzeugs ist der sogenannte Mild-Hybrid. Bei sogenannten teilelektrifizierten Hybridkraftfahrzeugen (im englischen „mild-hybrid“ oder „mHEV“ genannt) kommt zwar auch ein Elektromotor zum Einsatz, doch reichen dessen Drehmoment und Akkuleistung nicht, um das Kraftfahrzeug alleine anzutreiben. Der Elektroantrieb unterstützt lediglich den Verbrennungsmotor zur Leistungssteigerung, wobei vollelektrisches Fahren so nicht möglich ist. Der Mild-Hybrid hat dennoch ein gutes Kraftstoff-Einsparpotenzial und kann zusätzlich mit wenig Aufwand in vorhandene Fahrzeugkonzepte integriert werden, während für Vollhybride mehr Entwicklungsaufwand benötigt wird. Die Fahrzeugbatterie für solche Mild-Hybride ist typischerweise als 48-Volt-Batterie ausgeführt.
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Der Stauraum in einem solchen Hybridkraftfahrzeug für die 48-Volt-Batterie, der sicher und zugleich praktikabel ist, ist begrenzt. Studien haben gezeigt, dass sich ein geeigneter Platz für die Fahrzeugbatterie unter dem Fahrersitz befindet. Typischerweise bringt dies jedoch weitere Einschränkungen mit sich, weil dann unterhalb des Fahrersitzes beispielsweise kein Platz mehr für die Servomotoren ist, die eine automatische Verstellbarkeit des Fahrersitzes ermöglichen. Die Anordnung der Fahrzeugbatterie unter dem Fahrersitz beschränkt also typischerweise die Verstellbarkeit des Fahrersitzes auf mechanische Vorrichtungen.
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Ein wichtiger Aspekt bei Kraftfahrzeugen ist die Sicherheit für die Insassen bei Unfällen, die maßgeblich durch die Ausgestaltung und Wirksamkeit der vorhandenen Deformationszone bzw. Knautschzone bestimmt wird. Eine wirksame Knautschzone dient aber nicht nur dem Schutz der Insassen vor direkter mechanischer Einwirkung, sondern auch dem Schutz der Fahrzeugelektronik und bei einem Hybridfahrzeug insbesondere dem Schutz der Fahrzeugbatterie. Die Sicherheit des Fahrers und der Fahrzeugbatterie im Bereich des Fahrersitzes wird typischerweise mit dem Seitenaufpralltest überprüft. Dabei wird eine Seitenkollision simuliert, bei der das Fahrzeug seitlich gegen starre Objekte wie Bäume, Pfähle oder bewegliche Objekte wie andere Fahrzeuge geschleudert wird.
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Durch eine gewünschte Verformung der Karosserie sollen die Auswirkungen auf den Fahrer und die darunter befindliche Fahrzeugbatterie minimiert werden. Bei dieser gewünschten Verformung verbiegt sich der Fahrzeugboden unterhalb des Fahrersitzes nach unten. Da die Fahrzeugbatterie auf dem Fahrzeugboden aufliegt, sinkt sie ebenfalls ab bzw. wird nach unten gezogen, was das Risiko von Deformation oder Beschädigung der Fahrzeugbatterie erhöht. Ferner sind zum Schutz des Fahrers versteifte Querträger in einer Querrichtung des Fahrzeugs im Bereich des Fahrersitzes und des Fahrzeugbodens vorgesehen. Dabei sind meist die in Fahrzeugrichtung weiter hinten angeordneten Querträger gegenüber den in Fahrzeugrichtung weiter vorne angeordneten Querträgern schwächer ausgelegt. Dadurch findet bei seitlichem Aufprall wie beabsichtigt die Deformation auch eher im hinteren Bereich des Fahrzeugs statt und eine direkte mechanische Einwirkung auf den Fahrer bzw. den Fahrersitz wird vermieden.
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Im Stand der Technik sind verschiedene Lösungen zum Schutz des Fahrers und/oder der Fahrzeugbatterie bei einer Kollision des Fahrzeugs vorgeschlagen.
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Die
KR 2012/0012656 A1 betrifft einen Fahrzeugboden, der Wölbungen zur Aufnahme einer Fahrzeugbatterie an seiner Unterseite aufweist. Die Wölbungen sind dabei derart ausgebildet, dass sich an der Unterseite des Fahrzeugbodens eine formschlüssige Aufnahme gegenüber der Gehäuseform der Fahrzeugbatterie ergibt. Die Fahrzeugbatterie und der Fahrzeugboden weisen versteifte Querstreben auf, um eine unerwünschte Deformationen bei einem Fahrzeugaufprall zu vermeiden.
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In der
US 2011/0300426 A1 ist die Fahrzeugbatterie in drei Abschnitte unterteilt. Zwei Abschnitte davon sind jeweils unter einem Vordersitz und einem Rücksitz angeordnet, während ein dritter Abschnitt zwischen den beiden Sitzen liegt. Dieser dritte Abschnitt weist eine verringerte Bauhöhe der Fahrzeugbatterie auf, sodass für die Fahrzeuginsassen ausreichend Fußraum bleibt. Die dreiteilige Fahrzeugbatterie ist mit einem Batteriemontagerahmen verbunden, der wiederum an einer Vorderseite und einer Rückseite jeweils an einer Querstrebe montiert ist. Ein ähnliches Konzept einer Batterieanordnung ist bspw. in einer Vielzahl an Fahrzeugmodellen eingesetzt (https://cleantechnica.com/2016/01/06/a-tale-of-3-battery-packs/, aufgerufen am 5.9.2018). In der IN04551CH2013 ist ebenfalls die Aufteilung einer Batterieaufbewahrungsvorrichtung für elektrische Fahrzeuge in drei Abschnitte offenbart. Ein Abschnitt ist unterhalb des Fahrersitzes, ein Abschnitt hinter den Fahrersitzen und ein Abschnitt auf der gegenüberliegenden Seite des Motors angeordnet, um das Gewicht des Motors auszugleichen.
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Die
US 2017/0124277 A1 offenbart eine Anordnung mit Batteriezellen in einem Gehäuse aus Aluminium. An der Außenseite des Gehäuses sind flanschartige Vorsprünge einstückig mit dem Gehäuse ausgebildet. Über diese Vorsprünge kann das Gehäuse mit dem Fahrzeugboden befestigt werden. Dadurch können zusätzliche metallische Befestigungsmittel wie z. B. Halteklammern entfallen.
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Die
US 2014/0136863 A1 platziert drei Batteriemodule einer Batterieeinheit unter dem Fahrersitz, wobei die Batteriemodule auf einer Stützplatte aufliegen. Die Batterieeinheit ist zusätzlich mittels seitlicher Befestigungsflansche mit einer Längsstrebe der Fahrzeugkarosserie verbunden. Oberhalb der Fahrzeugbatterie ist eine bügelartige Stützvorrichtung für den Fahrersitz vorgesehen, die vorderseitig und rückseitig der Fahrzeugbatterie, bezüglich der Fahrzeugrichtung, auf Querstreben der Fahrzeugkarosserie aufgeschraubt ist.
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In der
US 8,556,016 B2 ist eine Fahrzeugbatterie, aufliegend auf dem Fahrzeugboden, in einem Zwischenraum angeordnet, der oberseitig durch den Fahrersitz begrenzt ist. Zur Vorderseite hin bezüglich der Fahrtrichtung ist der Zwischenraum durch eine Querstrebe und zur Rückseite durch eine Erhebung des Fahrzeugbodens begrenzt. In der rückseitigen Erhebung ist der Benzintank angeordnet. Alternativ liegt die Fahrzeugbatterie in einer Vertiefung des Fahrzeugbodens auf.
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Angesichts des aufgezeigten Standes der Technik bietet die Sicherung der Fahrzeugbatterie bei Fahrzeugkollisionen daher noch Raum für Verbesserungen. Starre Kästen oder Verstrebungen können zwar die Fahrzeugbatterie vor direkter mechanischer Einwirkung schützen, verringern aber gleichzeitig die Wirksamkeit der Deformationszone, was sich negativ auf die Sicherheit der Fahrzeuginsassen auswirkt. Trotzdem darf durch den Deformationsprozess ein Beschädigen der Fahrzeugbatterie nicht riskiert werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Fahrzeugbatterie eines Hybridkraftfahrzeugs zu schützen und gleichzeitig die Deformationszone des Kraftfahrzeugs zu optimieren, um die Insassensicherheit, insbesondere im Falle eines seitlichen Aufpralls, zu verbessern.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Baugruppe für ein Hybridkraftfahrzeug, insbesondere ein teilelektrifiziertes Hybridkraftfahrzeug, aufweisend eine Fahrzeugbatterie und einen Fahrzeugsitz, wobei die Fahrzeugbatterie unterhalb des Fahrzeugsitzes und oberhalb des Fahrzeugbodens angeordnet oder anordenbar ist, mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die abhängigen Unteransprüche.
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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. Die Bezeichnungen „oberer Bereich“ und „unterer Bereich“ bzw. „oberseitig“ und „unterseitig“ sind bezüglich einer Betriebsposition des Fahrzeugs zu verstehen. Unter der Bezeichnung „Fahrzeugbatterie“ sind die Batterie selbst, jedoch auch gegebenenfalls dazugehörige mit der Batterie verbundene Gehäuse oder Batteriekäfige oder Schutzkäfige einbezogen. Unter „Fahrzeugquerrichtung“ ist eine im Wesentlichen horizontale Richtung quer zur Fahrzeuglängsachse gemeint. Vorzugsweise betrifft die Erfindung den Fahrersitz, jedoch kann die Fahrzeugbatterie auch unterhalb jedes anderen Fahrzeugsitzes im Fahrzeug erfindungsgemäß angeordnet sein.
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Die Erfindung betrifft eine Baugruppe für ein Hybridkraftfahrzeug, insbesondere ein teilelektrifiziertes Hybridkraftfahrzeug, wobei die Baugruppe eine Fahrzeugbatterie und einen Fahrzeugsitz mit einer Sitzfläche aufweist und der Fahrzeugsitz mittels einer Unterkonstruktion der Sitzfläche mit einem Fahrzeugboden des Hybridkraftfahrzeugs verbunden oder verbindbar ist. Ferner ist die Fahrzeugbatterie unterhalb des Fahrzeugsitzes und oberhalb des Fahrzeugbodens angeordnet oder anordenbar und es sind ein erster, in Fahrtrichtung oder in Fahrzeuglängsrichtung vor der Fahrzeugbatterie angeordneter, versteifter Querträger und ein zweiter, in Fahrtrichtung oder in Fahrzeuglängsrichtung hinter der Fahrzeugbatterie angeordneter, versteifter Querträger vorgesehen. Zudem ist die Fahrzeugbatterie mittels einer ersten Befestigungsanordnung mit dem ersten Querträger und/oder mittels einer zweiten Befestigungsanordnung mit dem zweiten Querträger verbunden.
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Als Unterkonstruktion ist das Sitzgestell unterhalb der Sitzfläche für einen Fahrzeugsitz zu verstehen, wobei ein solches Sitzgestell typischerweise zwei Sitzschienen aufweist. Die Sitzstruktur weist die Unterkonstruktion des Sitzes und zwei Querträger auf, auf denen die Sitzschienen montierbar sind. Als erster Querträger wird vorzugsweise jeder vordere Querträger bezeichnet, also jeder Querträger, der in Fahrtrichtung eines Vorwärts fahrenden Fahrzeuges vor der Batterie angeordnet ist. Als zweiter Querträger wird vorzugsweise jeder hintere Querträger bezeichnet, also jeder Querträger, der in Fahrtrichtung eines Vorwärts fahrenden Fahrzeuges hinter der Batterie angeordnet ist. Die gleiche Zuordnung betrifft die Bezeichnung der ersten und der zweiten Befestigungsanordnung Die Versteifung ist in einer Fahrzeugquerrichtung, also quer zur Fahrzeuglängsrichtung ausgeführt. Bei einem seitlichen Aufprall des Fahrzeugs bleiben die Querträger vergleichsweise formstabil. Durch die Befestigung mit den versteiften und formstabilen Querträgern können damit auch bei einem seitlichen Aufprall des Fahrzeugs unkontrollierte Bewegungen verhindert werden. Verformt sich der Fahrzeugboden, indem er sich nach unten verbiegt oder knickt, wird die Fahrzeugbatterie nicht nach unten gezogen bzw. sie sinkt nicht ab, da sie mit den formstabilen Querträgern verbunden ist. Dadurch, dass die Fahrzeugbatterie nicht mehr auf dem Fahrzeugboden aufliegt, kann das Risiko einer Deformierung oder einer sonstigen Versehrung der Fahrzeugbatterie reduziert werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die erste Befestigungsanordnung und/oder die zweite Befestigungsanordnung unterseitig oder in einem unteren Bereich der Fahrzeugbatterie mit der Fahrzeugbatterie verbunden.
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Die Fahrzeugbatterie muss damit nicht mehr mit einer Unterseite auf dem Fahrzeugboden aufliegen, sondern kann bspw. gegenüber dem Fahrzeugboden berührungsfrei angeordnet sein. In anderen Worten, es ist nicht länger notwendig, die Fahrzeugbatterie unterseitig vom Fahrzeugboden zu stützen. Auch die Oberseite der Fahrzeugbatterie oder des Batteriegehäuses ist nicht mit der Unterkonstruktion befestigt. Die Sitzstruktur, also die Unterkonstruktion mit den Sitzschienen und gegebenenfalls den Querträgern, weist genügend Steifigkeit auf, dass an dem Montageort der Batterie und/oder des Batteriegehäuses eine unerwünschte Deformation verhindert werden kann.
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In einer vorteilhaften optionalen Weiterbildung der Erfindung ist die Fahrzeugbatterie mittels der ersten und der zweiten Befestigungsanordnung an den Querträgern hängend oberhalb des Fahrzeugbodens angeordnet.
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Darunter ist unter anderem zu verstehen, dass die Fahrzeugbatterie entweder mit Abstand gegenüber dem Fahrzeugboden angeordnet ist oder diesen direkt oder indirekt ohne Belastung berührt. Die Befestigungsanordnung ist damit quasi eine Hängeeinrichtung. Durch eine solche Hängeeinrichtung ist die Fahrzeugbatterie nicht nur gegen ein Verrutschen gesichert, vielmehr wird das Gesamtgewicht der Fahrzeugbatterie vollständig oder im Wesentlichen vollständig durch die als Hängeeinrichtung ausgebildete Befestigungseinrichtung getragen. Die Befestigung der Fahrzeugbatterie mittels Hängeeinrichtung ist damit auch unabhängig von der äußeren Form der Fahrzeugbatterie bzw. eines Gehäuses der Fahrzeugbatterie einsetzbar. Während bei der unterseitigen Auflage auf dem Fahrzeugboden auch das Gehäuse der Fahrzeugbatterie unterseitig eine ebene Wandung aufweisen muss, kann bei der Verwendung von Hängeeinrichtungen das Gehäuse flexibler gestaltet werden. Hängeeinrichtungen zeichnen sich typischerweise dadurch aus, dass sie bei Vibration oder sonstigen Erschütterungen ein gewisses Bewegungsspiel aufweisen, um die Vibration auszugleichen. Dadurch kann ein Übertragen der Vibration oder der sonstigen Erschütterungen, bspw. während der Fahrt über Kopfsteinpflaster, verhindert werden, womit zusätzliche Auspolsterung der Fahrzeugbatterie oder um die Fahrzeugbatterie herum entbehrlich werden kann. Die Batterie ist quasi beweglich befestigt.
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Vorzugsweise ist der erste Querträger gegenüber dem zweiten Querträger zusätzlich versteift ausgeführt.
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D.h., dass der erste oder vordere Querträger der steifere Querträger ist. Damit ist die Baugruppe in gängige Sicherheitskonzepte integrierbar, bei denen der Deformationsvorgang beim seitlichen Aufprall im Bereich des Fahrersitzes durch entsprechende Ablenkung oder Umlenkung der Kraft im hinteren Bereich des Fahrzeugs stattfinden soll. Bei einem seitlichen Fahrzeugaufprall bleibt der vordere Querträger formstabil, während der hintere Querträger nach oben oder nach unten wegknickt. Dadurch findet im Wesentlichen hinter dem Fahrzeugsitz die Deformation und die Aufnahme der Aufprallenergie statt. Damit steht die volle Länge des vorderen Querträgers auch zur sicheren Montage der Fahrzeugbatterie zur Verfügung. Auch der hintere Querträger wird typischerweise nicht vollständig deformiert. Im Verbindungsbereich des hinteren Querträgers mit dem Mitteltunnel des Fahrzeugs findet keine oder nur eine geringe Deformation statt, womit sich dieser Verbindungsbereich ebenfalls für die Befestigung der Fahrzeugbatterie eignet. Es ist jedoch ausdrücklich darauf hingewiesen, dass je nach Sicherheitskonzept auch der hintere Querträger gegenüber dem vorderen Querträger versteift ausgeführt sein kann, bspw. bei den Rücksitzen des Fahrzeugs.
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In einer optionalen Weiterbildung der Erfindung weisen die erste Befestigungsanordnung und die zweite Befestigungsanordnung jeweils einen ersten Abschnitt zum Verbinden mit der Fahrzeugbatterie und einen zweiten Abschnitt zum Verbinden mit einer ersten Querträgerauflage des ersten Querträgers und/oder einer zweiten Querträgerauflage des zweiten Querträgers auf.
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Unter Querträgerauflage ist auch die oberseitige Begrenzungswandung des Querträgers zu verstehen. Der zweite Verbindungsabschnitt kann bei der Montage einfach auf die Querträgerauflage der Querträger aufgelegt und anschließend mit allen bekannten im Fahrzeugbau verwendeten Befestigungsmitteln fixiert werden. Dadurch ist eine besonders einfache und schnelle Montage der Baugruppe ermöglicht. Der zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt liegende Verbindungsbereich der Befestigungsanordnungen ist länglich, vorzugsweise als federelastischer Verbindungsstrang ausgebildet.
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Vorzugsweise weist die erste Befestigungsanordnung und/oder die zweite Befestigungsanordnung mindestens eine oder mehrere längliche, insbesondere einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt aufweisende, Halteklammern auf.
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Durch die Gestaltung als länglicher oder strangförmiger Verbindungsabschnitt oder Verbindungsstrang ist die Befestigungsanordnung materialsparend ausgebildet. Die Halteklammern überbrücken mit dem Verbindungsstrang den Abstand zwischen den Querträgern und der Fahrzeugbatterie und ermöglichen, vorzugsweise durch federelastische Materialwahl und/oder Ausbildung, elastische Ausgleichsbewegungen zwischen Fahrzeugbatterie und dem Fahrzeug. Durch die Ausgestaltung als Hängeeinrichtung ist eine Relativbewegung der Fahrzeugbatterie relativ zum Fahrzeugsitz ermöglicht. Diese Relativbewegung ermöglicht nicht nur elastische Ausgleichsbewegungen der Fahrzeugbatterie gegenüber Vibration oder sonstigen Erschütterungen, sondern ist auch für eine kontrollierte Deformation des Fahrzeugs bei einem seitlichen Aufprall nutzbar.
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In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die erste Befestigungsanordnung zwei Halteklammern zum Verbinden der Fahrzeugbatterie mit dem ersten Querträger und die zweite Befestigungsanordnung zwei Halteklammern zum Verbinden der Fahrzeugbatterie mit dem zweiten Querträger auf.
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Die Befestigungsanordnungen und/oder die Halteklammern der Befestigungsanordnungen bilden daher gemeinsam miteinander eine 4-Punktauflage oder 4-Punktaufhängung für die Fahrzeugbatterie aus, die, wie bereits beschrieben, vorzugsweise an der Unterseite oder in einem unteren Bereich der Fahrzeugbatterie montiert ist. Dadurch ist die Fahrzeugbatterie stabil aber gleichzeitig materialsparend gelagert.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die erste Befestigungsanordnung und die zweite Befestigungsanordnung für eine Bewegung der Fahrzeugbatterie in einer Fahrzeugquerrichtung in einer vorab festgelegten Art und Weise deformierbar.
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Vorzugsweise sind die Halteklammern, insbesondere im Falle eines seitlichen Aufpralls des Hybridkraftfahrzeugs und vorzugsweise bei Mitnahme der Fahrzeugbatterie durch den Türschweller, in einer vorab festgelegten Art und Weise, insbesondere in einer Fahrzeugquerrichtung, deformierbar, um sich in Richtung des Mitteltunnels des Fahrzeugs zu bewegen. Damit wird der freie Raum zwischen der Fahrzeugbatterie und dem Mitteltunnel für die Deformationszone verfügbar gemacht. Durch eine derartige Ausgestaltung der Halteklammern wird die Sicherheit der Fahrzeugbatterie und der Fahrzeuginsassen bei einem seitlichen Aufprall weiter verbessert. Optional sind die Halteklammern S-förmig oder mit S-Form ausgebildet, sodass sich die Fahrzeugbatterie zwischen den Querträgern, aber auch zwischen Mitteltunnel und Schweller pendelnd hin und her bewegen kann.
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In einer optionalen aber besonders sicheren Ausführungsform der Erfindung ist mindestens eine Befestigungsanordnung mit einem, vorzugsweise als Halteklammer ausgebildeten, Sollbruchbauteil für die Baugruppe ausgebildet.
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Die Halteklammern deformieren sich also nicht nur in einer vorgegebenen Art und Weise, sie können auch in einer vorgegebenen Art und Weise brechen oder „versagen“. Bricht eine der Halteklammern, wird aus der bereits beschriebenen 4-Punktauflage eine 3-Punktauflage. Damit ist die Fahrzeugbatterie immer noch gegen ein unerwünschtes absinken bei einer Deformation des Fahrzeugbodens einstweilen gesichert, jedoch kann dadurch eine Übertragung von Scher- und/oder Torsionsbelastung von den Halteklammern auf das Batteriegehäuse der Fahrzeugbatterie infolge der Verformung des Fahrzeugbodens bei einem Fahrzeugaufprall verhindert werden. Sofern der zweite oder hintere Querträger gegenüber dem ersten oder vorderen Querträger weniger versteift ausgeführt ist und bei einem seitlichen Aufprall nach unten wegknickt, ist vorgesehen, dass eine der zwei Halteklammern der hinteren Befestigungsanordnung als Sollbruchbauteil mit einer Sollbruchstelle ausgebildet ist. Während die formstabilen Bereiche der Querträger die Fahrzeugbatterie weiter mit, vorzugsweise drei, besonders stabil ausgebildeten Halteklammern halten, wird die vierte Halteklammer als Sollbruchbauteil geopfert, um die mechanischen Kräfte durch die Verformung des Fahrzeugbodens und/oder des hinteren Querträgers nicht auf die Fahrzeugbatterie zu übertragen. Die drei intakten Halteklammern verformen sich stattdessen in einer vorab festgelegten Art und Weise. Das Sollbruchbauteil kann in Z-Richtung, also in Richtung der Fahrzeugvertikalen, wegknicken und/oder durch Scherkräfte und/oder Zugkräfte reißen, womit der Lastpfad in Richtung der Fahrzeugbatterie entladen wird. Vorzugsweise ist die Halteklammer das Sollbruchbauteil, welche näher am Schweller angeordnet ist, da sich dieser Bereich dort bei einem seitlichen Aufprall stärker verformt. Die Halteklammer, die näher am Mitteltunnel angeordnet ist, bleibt stabil. Dadurch kann die Fahrzeugkarosserie durch Verformung der Crashstruktur, insbesondere einer Verformung des Schwellers oder der Querträger unter dem Sitz, die notwendige Menge kinetischer Energie bei einem Aufprall absorbieren.
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Zusätzlich kann der Fahrzeugsitz mindestens eine zusätzliche Querverbindung oder einen Querträger zwischen einer ersten Sitzschiene und einer zweiten Sitzschiene des Fahrzeugsitzes zur Versteifung der Baugruppe in einer Fahrzeugquerrichtung aufweisen, insbesondere zur Versteifung eines durch die Unterkonstruktion des Fahrzeugsitzes ausgebildeten Batterieschutzraums.
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Innerhalb der Baugruppe bildet die Unterkonstruktion der Sitzfläche des Fahrzeugsitzes einen, vorzugsweise nach unten offenen, Batterieschutzraum zur Aufnahme der Fahrzeugbatterie aus, wobei die Fahrzeugbatterie ganz oder teilweise in dem Batterieschutzraum angeordnet oder aufgenommen ist. Wesentliche Schutzelemente des Batterieschutzraums für einen Schutz gegen seitlichen Aufprall sind die Sitzschienen, deren Abstand zueinander auch bei einem seitlichen Aufprall zueinander konstant gehalten wird. Bei einem seitlichen Aufprall bspw. gegen einen Pfahl oder ein anderes Hindernis ist unterhalb der Sitzfläche im Bereich der Unterkonstruktion ein schützender Rahmen, im Wesentlichen parallel zur Sitzfläche bzw. zum Fahrzeugboden, um die Fahrzeugbatterie herum vorgesehen, der die Fahrzeugbatterie vor einer unkontrollierten Einwirkung in einer Fahrzeugquerrichtung schützt. Die Sitzstruktur, die den Batterieschutzraum umgibt, muss eine hinreichende Steifigkeit aufweisen, um eine unerwünschte Deformation der Sitzstruktur selbst und des Batteriegehäuses/Batteriekäfigs bzw. der darin angeordneten Fahrzeugbatterie zu verhindern. Zu diesem Zweck ist als zusätzliche Querversteifung ein zusätzlicher Querträger oder eine zusätzliche Querverbindung vorgesehen. Dadurch kann der Batterieschutzraum unterhalb des Sitzfläche maximiert werden.
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- 1 zeigt eine teilweise geschnittene Vorderansicht einer Baugruppe aus dem Stand der Technik. 2 zeigt eine teilweise geschnittene Rückansicht einer beispielhaften Ausführung aus dem Stand der Technik, jedoch unter Andeutung erfindungsgemäßer Merkmale. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Figurenbeschreibung offenbart. Es zeigen in beispielhafter Ausführungsform
- 3 eine perspektivische Seitenansicht einer beispielhaften Ausführung einer erfindungsgemäßen Baugruppe und
- 4 eine teilweise geschnittene Rückansicht einer beispielhaften Ausführung der Erfindung.
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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. Insbesondere sind die Figuren dahingehend zu verstehen, dass verschiedene Bauteile zur besseren Übersichtlichkeit ausgeblendet oder vereinfacht dargestellt sind. Auch wenn die Fahrzeugbatterie vereinfacht quaderförmig dargestellt ist, kann sie oder das sie umgebende Gehäuse bzw. der Batteriekäfig/Schutzkäfig jede geeignete äußere Form aufweisen.
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Die Vorderansicht der 1 zeigt eine Baugruppe 100, welche eine Fahrzeugbatterie 200 und einen Fahrzeugsitz 300 aufweist. Dargestellt ist die Auswirkung eines seitlichen Fahrzeugaufpralls 500, also einem Aufprall in einer Fahrzeugquerrichtung, auf die Fahrzeugbatterie 200, die zwischen dem Fahrzeugboden 350a, 350b und dem Fahrzeugsitz 300 angeordnet ist, gemäß Stand der Technik. Gestrichelt eingezeichnet ist der nicht deformierte Fahrzeugboden 350a, auf dem die Position der Fahrzeugbatterie 200a vor dem Aufprall 500 gestrichelt eingezeichnet ist. Bei einem seitlichen Aufprall 500 wird die Fahrzeugkarosserie 400 (vgl. 3) und somit auch der Fahrzeugboden 350b deformiert, auf dem die Fahrzeugbatterie 200 aufliegt oder mit diesem befestigt ist. Der Fahrzeugboden 350b biegt sich nach unten durch, wodurch auch die Fahrzeugbatterie 200 eine Bewegung nach unten in einer, mit einem eingezeichneten Pfeil dargestellten, Bewegungsrichtung 120 vollzieht. Die Fahrzeugbatterie 200 wird durch ihr Eigengewicht und/oder durch die Befestigung mit dem sich durchbiegenden Fahrzeugboden 350b nach unten gezogen. Dies birgt das Risiko, dass die Fahrzeugbatterie 200 bzw. das sie umgebende Gehäuse sich deformiert oder anderweitig versehrt wird.
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In einer geschnittenen Rückansicht der 2 auf einen Fahrzeugsitz 300 ist unter Andeutung einiger erfindungsgemäßer Merkmale das Verhalten der Querträger 380, 390 bei einem seitlichen Aufprall 500 dargestellt. Eine erste mitteltunnelseitige Sitzschiene 310 und eine zweite schwellerseitige Sitzschiene 320 liegen mittelbar oder unmittelbar auf dem ersten oder vorderen Querträger 390 und dem zweiten oder hinteren Querträger 380 auf. An der ersten Querträgerauflage 391 des ersten Querträgers 390 und an der zweiten Querträgerauflage 381 des zweiten Querträgers 380 sind die Sitzschienen 310, 320 befestigbar. Der erste Querträger 390 ist gegenüber dem zweiten Querträger 380 versteift ausgeführt. Um bei einem seitlichen Aufprall 500 die Aufprallenergie möglichst nicht auf den Fahrzeuginsassen auf dem betroffenen Fahrzeugsitz 300 zu richten, biegt sich oder knickt der Fahrzeugboden 350b nach unten weg. Ferner biegt sich oder knickt die, gegenüber der vorderen Querträgerauflage 391 weniger versteift ausgeführte, hintere Querträgerauflage 381 ebenfalls nach unten weg, sodass der Lastpfad im hinteren Bereich des Fahrzeugs entladen wird. Aufgrund der Anordnung der Versteifung der Querträger 380, 390 verbleibt auf der ersten Querträgerauflage 391 des ersten Querträgers 390 ein erster formstabiler Bereich 392. Dieser erste formstabile Bereich 392 erstreckt sich im Wesentlichen über die gesamte Fläche der ersten Querträgerauflage 391. Im Gegensatz dazu weist die zweite Querträgerauflage 381 des zweiten Querträgers 390 lediglich in der Nähe des Mitteltunnels (nicht dargestellt) bzw. im Bereich der mitteltunnelseitigen Sitzschiene 310 einen zweiten formstabilen Bereich 382 auf. Für die Montage der Fahrzeugbatterie 200 ist der erste formstabile Bereich 392 zur Montage der ersten Befestigungsanordnung 110 und der zweite formstabile Bereich 382 zur Montage der zweiten Befestigungsanordnung 115 ausgebildet (vgl. 3).
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3 zeigt eine erfindungsgemäße Baugruppe 100 mit einer Fahrzeugbatterie 200 und einem darüber angeordneten Fahrzeugsitz 300. Unterhalb der Fahrzeugbatterie 200 befindet sich der Fahrzeugboden 350a. Der Fahrzeugsitz 300 weist eine Sitzfläche 340 und eine Sitzlehne 345 auf. Unterhalb der Sitzfläche 340 ist das Sitzgestell oder die Unterkonstruktion 330 angeordnet, aufweisend die erste mitteltunnelseitige Sitzschiene 310 und die zweite schwellerseitige Sitzschiene 320 (nicht dargestellt). Zur Sitzstruktur gehören außerdem der erste oder vordere Querträger 390 und der zweite oder hintere Querträger 380. Die beiden Querträger 380, 390 sind entweder als Bestandteil des Fahrzeugbodens 350a oder separat ausgeführt. Die oberseitige Wandung des ersten Querträgers 390 ist die erste Querträgerauflage 391 und die oberseitige Wandung des zweiten Querträgers 380 ist die zweite Querträgerauflage 381. Auf den Querträgerauflagen 381, 391 liegen mittelbar oder unmittelbar die Sitzschienen 310, 320 auf. Zwischen den Querträgern 380,390 ist die Fahrzeugbatterie 200 angeordnet, wobei weder die Oberseite oder der obere Bereich 210 der Fahrzeugbatterie 200 mit der Unterkonstruktion 330, noch die Unterseite oder der untere Bereich 230 mit dem Fahrzeugboden 350a direkt befestigt sind. Vielmehr ist die Fahrzeugbatterie 200 über eine erste Befestigungsanordnung 110 mit dem ersten Querträger 390 und über eine zweite Befestigungsanordnung 115 mit dem zweiten Querträger 380 derart verbunden, dass die Befestigungsanordnungen 110, 115 das Gewicht der Fahrzeugbatterie 200 im Wesentlichen halten.
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Die erste oder vordere Befestigungsanordnung 110 besteht aus zwei Halteklammern 111. Die zweite oder hintere Befestigungsanordnung 115 besteht ebenfalls aus zwei Halteklammern 111. Eine Halteklammer 111 bzw. eine Befestigungsanordnung 110, 115 weist dabei einen ersten Abschnitt 111a zur Befestigung der Halteklammer 111 bzw. Befestigungsanordnung 110,115 mit einer Unterseite 230 der Fahrzeugbatterie 200 auf. Ferner weist die Halteklammer 111 bzw. die Befestigungsanordnung 110, 115 einen zweiten Abschnitt 111b zur Befestigung der Halteklammer 111 bzw. Befestigungsanordnung 110,115 mit einem Querträger 390,380 oder eine Querträgerauflage 381,391 eines Querträgers 380,390 auf. Der zwischen dem ersten Abschnitt 111a und dem zweiten Abschnitt 111b liegende Verbindungsbereich ist länglich als Verbindungsstrang 112 ausgebildet. Die Halteklammer 111 weist federelastisches Material auf, bspw. federelastisches Metall auf, womit die Fahrzeugbatterie 200 in den Befestigungsanordnungen 110, 115 beweglich gehalten ist. Dadurch sind Ausgleichsbewegungen der Fahrzeugbatterie 200 infolge von Erschütterungen oder Vibrationen während der Fahrt möglich. Bei einem seitlichen Aufprall 500 im Bereich des Schwellers (nicht dargestellt) bewegt sich die Fahrzeugbatterie 200 bspw. durch eine Schwingbewegung, Pendelbewegung oder Schaukelbewegung in Richtung des Mitteltunnels 420 und nutzt somit vorhandenen Deformationsraum. Die dem Schweller zugewandte oder benachbarte Halteklammer 111 der hinteren Befestigungsanordnung 115 ist als Sollbruchbauteil 113 ausgebildet. Wenn der hintere Querträger 380 nach unten wegknickt, dann reißt, knickt oder bricht planmäßig das Sollbruchbauteil 113 rechtzeitig und verhindert eine Einwirkung von Kräften auf die Fahrzeugbatterie 200, die zu Torsions- oder Scherspannungen in der Fahrzeugbatterie führen können.
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4 zeigt die gleiche Darstellung wie 2 unter Einbeziehung weiterer erfindungsgemäßer Merkmale. Insbesondere ist der Batterieschutzraum 150 dargestellt, der sich zwischen den Sitzschiene 310, 320 aufspannt. Es ist vorgesehen zu verhindern, dass sich die beiden Sitzschienen 310, 320 bei einem seitlichen Aufprall 500 aufeinander zubewegen und dadurch den Batterieschutzraum 150 verkleinern. Zur Verstärkung dieses Batterieschutzraums 150 ist mindestens eine zusätzliche Querstrebe oder ein zusätzlicher Querträger 385 vorgesehen. Die Fahrzeugbatterie 200 (vgl. 3) ist zwar innerhalb dieses Batterieschutzraums 150 in einer vorgesehenen Art und Weise bewegbar gelagert, durch die Aussteifungen des ersten Querträgers 390, des zweiten Querträgers 380 und des zusätzlichen Querträgers 385 bleibt die Fahrzeugbatterie 200 bei einem seitlichen Aufpralls 500 jedoch geschützt.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Baugruppe
- 110
- erste oder vordere Befestigungsanordnung
- 111
- Halteklammer
- 111a
- erster Abschnitt
- 111b
- zweiter Abschnitt
- 112
- Verbindungsstrang
- 113
- Sollbruchbauteil
- 115
- zweite oder hintere Befestigungsanordnung
- 120
- Bewegungsrichtung
- 150
- Batterieschutzraum
- 200
- Fahrzeugbatterie
- 200a
- Position der Fahrzeugbatterie vor dem Aufprall
- 210
- oberer Bereich
- 230
- unterer Bereich
- 300
- Fahrzeugsitz
- 310
- erste mitteltunnelseitige Sitzschiene
- 320
- zweite schwellerseitige Sitzschiene
- 330
- Unterkonstruktion
- 340
- Sitzfläche
- 345
- Sitzlehne
- 350a
- Fahrzeugboden (nicht deformiert)
- 350b
- Fahrzeugboden (deformiert)
- 380
- zweiter oder hinterer Querträger
- 381
- zweite oder hintere Querträgerauflage
- 382
- zweiter oder hinterer formstabiler Bereich
- 385
- zusätzlicher Querträger
- 390
- erster oder vorderer Querträger
- 391
- erste oder vordere Querträgerauflage
- 392
- erster oder vorderer formstabiler Bereich
- 400
- Fahrzeugkarosserie
- 420
- Mitteltunnel
- 500
- seitlicher Aufprall/Fahrzeugaufprall
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- KR 2012/0012656 A1 [0007]
- US 2011/0300426 A1 [0008]
- US 2017/0124277 A1 [0009]
- US 2014/0136863 A1 [0010]
- US 8556016 B2 [0011]
