DE102020111290B4

DE102020111290B4 - Achsträgeranordnung für ein Elektrokraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102020111290B4
Application number: DE102020111290.4A
Authority: DE
Inventors: Yunfei Wu
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2020-04-24
Filing date: 2020-04-24
Publication date: 2022-01-27
Anticipated expiration: 2040-04-25
Also published as: CN113548113A; DE102020111290A1

Abstract

Achsträgeranordnung (1) für ein Elektrokraftfahrzeug, wobei an dem Elektrokraftfahrzeug im Unterflurbereich ein Batterieträger (2) angeordnet ist und die Achsträgeranordnung (1) ferner einen Achshilfsrahmen (3) aufweist, an welchen Lenker zur Koppelung mit Radträgern gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Kraftfahrzeugvertikalrichtung (Z) bezogen unterhalb des Achshilfsrahmens (3) ein Schutzelement (4) angeordnet ist, wobei das Schutzelement (4) nach unten gegenüber dem Achshilfsrahmen (3) vorsteht und in einer Fahrtrichtung in Kraftfahrzeuglängsrichtung (X) vor dem Batterieträger (2) angeordnet ist, wobei das Schutzelement (4) als Querträger (6) ausgebildet ist, der mittels Abstandhalter (5) an den Achshilfsrahmen (3) gekoppelt ist, wobei der Abstand (A6) des Querträgers (6) zu einer Fahrbahnoberfläche (8) kleiner ist, als der Abstand (A2) einer Unterseite (9) des Batterieträgers (2) zu der Fahrbahnoberfläche (8).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Achsträgeranordnung für ein Elektrokraftfahrzeug gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Anspruch 1.
Aus dem Stand der Technik sind Elektrokraftfahrzeuge bekannt. Hierbei handelt es sich insbesondere um Personenkraftwagen. Diese sind mit herkömmlichen Kraftfahrzeugen vergleichbar. Im Unterschied ist jedoch kein Verbrennungsmotor angeordnet, sondern ein Elektromotor, der das Kraftfahrzeug antreibt.
Zur Speicherung der notwendigen Energie ist weiter ein Batterieträger auch als Batteriekasten oder auch Battery Tray bekannt, in dem Elektrofahrzeug angeordnet. Dieser ist insbesondere im Unterflurbereich unter der Fahrgastzelle angeordnet. Ein solcher Batterieträger kann ein flächenmäßiges Ausmaß von 2 Quadratmetern oder mehr aufweisen und auch eine Höhe von beispielsweise 10 bis 20 cm. Damit kann eine Reichweite von bis zu mehreren 100 km für ein Elektrokraftfahrzeug hinsichtlich der gespeicherten Energie erreicht werden.
Fährt das Kraftfahrzeug beispielsweise auf einen Bordstein auf oder auch eine Bodenwelle, so kann es passieren, dass der Batterieträger aufsetzt oder gar beschädigt wird. Eine solche Beschädigung der Batterien kann bis hin zu einem wirtschaftlichen Totalschaden des Elektrokraftfahrzeuges führen.
Aus der gattungsbildenden DE 10 2018 123 357 A1 ist eine Batterieträgeranordnung bekannt. Hier wird ein Lastpfad in Kraftfahrzeuglängsrichtung durch die seitlichen Schweller des Batterieträgers bereitsgestellt. Aus DE 10 2018 211 467 A1 , DE 10 2018 205 171 A1 , DE 10 2018 208 803 A1 und DE 11 2006 000 256 B4 sind weitere Karosseriebaugruppen bzw. Achsträgeranordnungen für Kraftfahrzeuge bekannt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Möglichkeit aufzuzeigen, die einen Batterieträger im Betrieb des Kraftfahrzeugs präventiv schützt.
Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Achsträgeranordnung für ein Elektrokraftfahrzeug mit den Merkmalen im Anspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Die erfindungsgemäße Achsträgeranordnung für ein Elektrokraftfahrzeug kann auch als Batterieträgeranordnung bzw. Anordnung im Unterflurbereich eines Elektrokraftfahrzeuges bezeichnet werden. Sie zeichnet sich dadurch aus, dass in dem Unterflurbereich des Elektrokraftfahrzeuges ein Batterieträger angeordnet ist. Ferner ist ein Achshilfsrahmen an dem Elektrokraftfahrzeug angeordnet. Dabei handelt es sich bevorzugt um einen Achshilfsrahmen der Vorderachse. An den Achshilfsrahmen selbst sind dann wiederum Lenker gekoppelt, die Radträger aufnehmen. Es können weitere Anbauteile an den Achshilfsrahmen gekoppelt sein.
Erfindungsgemäß ist nunmehr vorgesehen, dass auf die Kraftfahrzeugvertikalrichtung bezogen unterhalb des Achshilfsrahmens ein Schutzelement angeordnet ist. Das Schutzelement selbst steht dabei nach unten gegenüber dem Achshilfsrahmen vor und ist in Fahrtrichtung, bezogen auf die Kraftfahrzeuglängsrichtung vor dem Batterieträger angeordnet. Die Fahrtrichtung ist insbesondere die Vorwärtsfahrtrichtung.
Das Schutzelement selber weist mindestens einen Querträger auf. Der Querträger erstreckt sich selbst mit seiner Längsrichtung in Kraftfahrzeugquerrichtung. Der Querträger ist mittels Abstandhalter, insbesondere mittels zweier Abstandhalter an den Achshilfsrahmen gekoppelt.
Besonders bevorzugt sind zwei Abstandhalter angeordnet. Die zwei Abstandhalter sind auf die Kraftfahrzeugquerrichtung bezogen, auf gegenüberliegenden Seiten an dem Achshilfsrahmen angeordnet.
Es hat sich als weiterhin bevorzugt vorteilig herausgestellt, dass der Querträger lösbar mit dem Achshilfsrahmen, insbesondere lösbar mit den Abstandhaltern gekoppelt ist. Im Falle eines Auffahrunfalls oder ähnlichem kann somit der Querträger und optional auch die Abstandhalter ausgetauscht werden. Der Reparaturaufwand ist somit gering.
Das Schutzelement bietet somit zwei Vorteile. Wird das Kraftfahrzeug in der Fahrtrichtung über ein Hindernis bewegt und würde eine Kollision mit dem Batterierahmen drohen, so bemerkt der Kraftfahrzeugführer frühzeitig durch mechanisches Anprallen bzw. Aufsetzen, dass eine Kollision bevorsteht und kann das Kraftfahrzeug stoppen.
Ein zweiter Vorteil ist, im Falle des Überfahrens eines Bordsteins oder ähnlichem und Gefahr eines Aufsetzens des Batterieträgers, so kann das Schutzelement hier ein Aufsetzen verhindern oder zumindest derart mindern, dass evtl. Beschädigungen an dem Batterieträger nur geringfügig sind.
Ein eventueller Austausch des Schutzelementes ist einfach und kostengünstig durchführbar. Teure Instandsetzungsmaßnahmen an dem Batterieträger, ggf. mit Austausch von Batterien, die gar in einer Fahruntüchtigkeit des Kraftfahrzeuges enden würde, können somit verhindert werden.
Der Querträger selbst kann als Rohr ausgebildet werden. Der Querträger kann jedoch auch als Hohlprofil, beispielsweise als extrudiertes Hohlprofil ausgebildet werden.
Der Abstandhalter selbst ist bevorzugt als Blechumformbauteil ausgebildet. Der Abstandhalter kann jedoch auch als Distanzstück, beispielsweise als Extrusionsbauteil oder ähnliches hergestellt sein.
Insbesondere weist der Abstandhalter eine Aufnahmemulde auf, zur zumindest teilweisen formschlüssigen Aufnahme, insbesondere teilweise Umgreifen des Querträgers. Dies bietet weiterhin den Vorteil, dass der Querträger einfach und kostengünstig mit dem Abstandhalter gekoppelt werden kann. Durch die zusätzliche formschlüssige Aufnahme bzw. das teilweise Umgreifen, wird jedoch eine Verbindung geschaffen, die hohe Kräfte übertragen kann. Ein nur einfaches Verschrauben oder Verschweißen wird somit durch den zumindest teilweisen Formschluss deutlich verstärkt. Die Mulde ist dabei mit ihrer Öffnung nach unten bzw. auf die Kraftfahrzeuglängsrichtung schräg nach vorn gerichtet. Eine Kraftweiterleitung im Falle einer Kollision mit einem Hindernis oder Aufsetzens auf ein Bodenhindernis erfolgt somit in Richtung der Mulde.
Der Querträger selbst ist als metallisches Bauteil ausgebildet oder als Kunststoffbauteil.
Die Abstandhalter selbst sind mit dem Achshilfsrahmen stoffschlüssig, insbesondere durch Schweißen gekoppelt. Die Abstandshalter können jedoch auch, beispielsweise mit dem Achshilfsrahmen verschraubt werden. Dies würde insbesondere bei Instandsetzungsarbeiten einen Vorteil bilden.
Der Querträger ist somit auch wiederum besonders bevorzugt mit den Abstandhaltern gekoppelt, insbesondere mit einer Schraubverbindung. Der Querträger kann mit den Abstandhaltern derart hergestellt werden, dass dieser geschweißt oder geklebt ist.
Eine alternative Ausführungsvariante würde vorsehen, dass der Querträger einstückig und werkstoffeinheitlich als Integralbauteil mit den Abstandhaltern hergestellt ist.
Es hat sich als weiterhin vorteilig erwiesen, wenn der Abstand des Querträgers zur Fahrbahnoberfläche kleiner ist als der Abstand des Batterieträgers zur Fahrbahnoberfläche. Hiermit ist eine Unterseite des Batterieträgers gemeint, sowie eine Unterseite des Querträgers, bezogen auf die Kraftfahrzeugvertikalrichtung, jeweils im Einbauzustand. Insbesondere bei der Problematik des Aufsetzens kann somit sichergestellt werden, dass die evtl. Schäden an dem Batterieträger vermieden oder möglichst geringgehalten werden, da der Querträger den Batterieträger entsprechend schützt.
Weitere Vorteile, Merkmale, Eigenschaften, Aspekte der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung. Bevorzugte Ausgestaltungsvarianten werden in schematische Figuren dargestellt. Diese dienen dem einfachen Verständnis der Erfindung. Es zeigen:

1 zeigt eine Seitenansicht einer exemplarischen Achsträgeranordnung,
2 und 3 zeigen perspektivische Ansichten auf einen Achshilfsrahmen
4 und 5 zeigen einen Abstandhalter.

In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet, auch wenn eine wiederholte Beschreibung aus Vereinfachungsgründen entfällt.
1 zeigt eine erfindungsgemäße auszugsweise Achsträgeranordnung 1 in einem Unterflur im Bereich eines Kraftfahrzeuges. Hierbei ist ein vorderer Teil eines Batterieträgers 2 dargestellt. Dieser sitzt in Kraftfahrzeuglängsrichtung X hinter einem Achshilfsrahmen 3. Der Achshilfsrahmen 3 kann auch Achsträger genannt werden. In Kraftfahrzeuglängsrichtung X vor dem Batterieträger 2 ist erfindungsgemäß ein Schutzelement 4 angeordnet. Dieses Schutzelement 4 ist bezogen auf die Kraftfahrzeugvertikalrichtung Z unterhalb des Achshilfsrahmens 3 angeordnet. Das Schutzelement 4 weist einen Abstandhalter 5 sowie einen Querträger 6 auf. Würde das Fahrzeug auf ein hier dargestelltes Hindernis 7 in Kraftfahrzeuglängsrichtung X auffahren, so würde zunächst der Querträger 6 des Schutzelementes 4 mit dem Hindernis 7 kollidieren. Das Kraftfahrzeug kann dann gestoppt werden. Hier dargestellt ist das Schutzelement 4 in Kraftfahrzeuglängsrichtung X in einem hinteren Teil des Achsträgers 3 angeordnet. Das Schutzelement 4 kann jedoch auch mittig unterhalb des Achshilfsrahmens 3 bzw. auch in einem vorderen Bereich, bezogen auf die Kraftfahrzeuglängsrichtung X an dem Achshilfsrahmens 3 angeordnet sein. Besonders bevorzugt ist der Abstand A6 des Querträgers 6 zu einer Fahrbahnoberfläche kleiner dem Abstand einer Unterseite 9 des Batterieträgers 2 zur Fahrbahnoberfläche 8. 2 und 3 zeigen jeweils eine perspektivische Anordnung einer Achsträgeranordnung 1 bzw. nur den Achshilfsrahmen 1, ohne den Batterieträger 2. Im Falle von 2 in einer perspektivischen Ansicht von oben, im Falle von 3 in einer perspektivischen Ansicht von unten. Gut zu erkennen ist, dass in Kraftfahrzeuglängrichtung X der Querträger 6 über die Abstandhalter 5 mit dem Achshilfsrahmen 3 gekoppelt ist. In diesem Falle mit vorderen Gabelfortsätzen des Achshilfsrahmens 3. Der Achshilfsrahmen 3 ist bezogen auf die Kraftfahrzeugvertikalrichtung Z unterhalb des Achsträgers angeordnet. Insbesondere in der perspektivischen Ansicht von unten sieht man dies gemäß 3. Der Querträger 6 ist hier als Rohr ausgebildet und erstreckt sich in Kraftfahrzeugquerrichtung Y.
4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Abstandhalters 5. Der Abstandhalter 5 weist eine Mulde 10 auf, wobei innerhalb der Mulde 10 der nicht näher dargestellte Querträger 6 angeordnet ist. Hierdurch wird es insbesondere gemäß der Seitenansicht gemäß 5 möglich, dass der Querträger 6 zumindest formschlüssig umgriffen ist. Im Falle einer Kollision kann somit eine besonders gute Kraftweiterleitung erfolgen, um ein Abreißen oder ähnliches des Querträgers 6 zu verhindern. Beispielsweise kann der Achsträger als Montageschelle auch ausgebildet sein, so dass eine nicht näher dargestellte Schelle den ebenfalls nicht näher dargestellten Querträger 6 formschlüssig übergreift, so dass der Querträger 6 auswechselbar ist.
Bezugszeichenliste

1 -: Achsträgeranordnung
2 -: Batterieträger
3 -: Achshilfsrahmen
4 -: Schutzelement
5 -: Abstandhalter
6 -: Querträger
7 -: Hindernis
8 -: Fahrbahnoberfläche
9 -: Unterseite zu 2
10 -: Mulde
X -: Kraftfahrzeuglängsrichtung
Y -: Kraftfahrzeugquerrichtung
Z -: Kraftfahrzeugvertikalrichtung
A2 -: Abstand zu 2
A6 -: Abstand zu 6

Claims

Achsträgeranordnung (1) für ein Elektrokraftfahrzeug, wobei an dem Elektrokraftfahrzeug im Unterflurbereich ein Batterieträger (2) angeordnet ist und die Achsträgeranordnung (1) ferner einen Achshilfsrahmen (3) aufweist, an welchen Lenker zur Koppelung mit Radträgern gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Kraftfahrzeugvertikalrichtung (Z) bezogen unterhalb des Achshilfsrahmens (3) ein Schutzelement (4) angeordnet ist, wobei das Schutzelement (4) nach unten gegenüber dem Achshilfsrahmen (3) vorsteht und in einer Fahrtrichtung in Kraftfahrzeuglängsrichtung (X) vor dem Batterieträger (2) angeordnet ist, wobei das Schutzelement (4) als Querträger (6) ausgebildet ist, der mittels Abstandhalter (5) an den Achshilfsrahmen (3) gekoppelt ist, wobei der Abstand (A6) des Querträgers (6) zu einer Fahrbahnoberfläche (8) kleiner ist, als der Abstand (A2) einer Unterseite (9) des Batterieträgers (2) zu der Fahrbahnoberfläche (8).
Achsträgeranordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Abstandhalter (5) angeordnet sind, insbesondere sind die zwei Abstandhalter (5) auf die Kraftfahrzeugquerrichtung (Y) auf gegenüberliegenden Seiten angeordnet.
Achsträgeranordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (6) lösbar mit dem Achshilfsrahmen (3) gekoppelt ist.
Achsträgeranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (6) als Rohr ausgebildet ist oder dass der Querträger (6) als Hohlprofil ausgebildet ist.
Achsträgeranordnung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandhalter (5) als Blechumformbauteil ausgebildet ist.
Achsträgeranordnung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandhalter (5) eine Aufnahmemulde (10), zur teilweisen formschlüssigen Aufnahme, insbesondere teilweise Umgreifen des Querträgers (6) aufweist.
Achsträgeranordnung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (6) als metallisches Bauteil ausgebildet ist oder als Kunststoffbauteil.
Achsträgeranordnung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandhalter (5) mit dem Achshilfsrahmen (3) stoffschlüssig gekoppelt ist.
Achsträgeranordnung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (6) mit den Abstandhaltern (5) formschlüssig gekoppelt ist.