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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Elektrofahrzeug, mit einem Aggregateraum, der einen Trockenbereich und einen Nassbereich aufweist.
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Bei Kraftfahrzeugen ist der Aggregateraum (Motorraum) üblicherweise als Nassraum ausgelegt, was bedeutet, dass viele dort verbaute Bauteile eine erhöhte Beaufschlagung mit Wasser erfahren. Bei jedem Regenfall, auch im geparkten Zustand, ist der Aggregateraum großflächig und dauerhaft mit Nässe beaufschlagt Dies führt dazu, dass ein kostenintensiver Korrosions- und Wasserschutz bei jedem einzelnen Bauteil (IP-Schutzklassen, Dichtung Frontkofferraum Elektrofahrzeuge, etc.) vorgesehen werden muss. Zudem beeinträchtigt ein hoher Schmutzeintrag in den Motorraum die „Motorraum- bzw. Aggregateraum-Hygiene“ und den optischen Eindruck des Motorraum-Inneren.
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Die
US 3 177 840 A betrifft ein Amphibienfahrzeug mit einer versiegelten Hülle auf einer mit vier Rädern ausgestatteten Antriebseinheit. Eine vordere Erweiterung der versiegelten Hülle stellt einen versiegelten Motorraum bereit. Die Mehrzahl der Aggregate und Verbindungen sind verkapselt und gegen Wassereintritt versiegelt.
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Aus der US 2013 / 0 078 876 A1 ist ein amphibisches Fahrzeug bekannt, das Tauchoperationen durchführen kann. Das Fahrzeug hat Flügel, die so konfiguriert sind, dass sie eine ausreichende Tauchkraft erzeugen, um dem Auftrieb des Fahrzeugs entgegenzuwirken, wenn dies gewünscht wird und die auf gegenüberliegenden Seiten eines zentralen Rumpfes angeordnet sind. Motor und Batterien befinden sich in einer versiegelten Kammer.
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Die
US 7 934 963 B1 offenbart ein Amphibienfahrzeug mit einer Karosserie, deren Oberteil eine Passagierkabine bildet und deren Unterteil ein schwimmfähiges Floß bildet, dessen Oberseite so ausgestaltet ist, dass Wasser automatisch davon abfließen kann. Ein auf der Karosserie montierter Motor treibt selektiv ein Radpaar oder einen Wasserantrieb an. Durch einen Unterbrecher kann jeweils nur ein Antrieb mit dem Motor verbunden werden.
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Vor diesem Hintergrund hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, ein Kraftfahrzeug zur Verfügung zu stellen, das es ermöglicht, den für Wasser-. und Korrosionsschutz von Bauteilen im Aggregateraum erforderlichen Aufwand zu verringern und den Schmutzeintrag in den Aggregateraum zu reduzieren.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Abbildungen.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Elektrofahrzeug mit einem mindestens eine elektrische Maschine enthaltenden Aggregateraum, der im Vorderwagen angeordnet ist. Der Aggregateraum wird zu einer Fahrgastzelle des Fahrzeugs hin durch eine Spritzwand begrenzt, an der ein Wasserkasten angebracht ist, und weist an seiner Frontseite ein Crash-Management-System auf, das mit zwei entlang der beiden Längsseiten des Aggregateraums verlaufenden Längsträgern verbunden ist. Im Aggregateraum befindet sich eine Frontkofferraumschale. Erfindungsgemäß wird der Aggregateraum durch eine an der Frontkofferraumschale angebrachte Trennwand in einen oberen Trockenbereich und einen unteren Feuchtbereich unterteilt.
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Der Aggregateraum erstreckt sich in Längsrichtung des Fahrzeugs von dem Crash-Management-System bis zur Fahrgastzelle und in Hochrichtung vom Fahrzeugboden bis zur Fahrzeughaube bzw. der Frontkofferraumschale. Erfindungsgemäß wird mit der Trennwand eine Einzugsebene in den Aggregateraum eingeführt, um den Aggregateraum in zwei Bereiche zu unterteilen, wovon der in z-Richtung höher gelegene Bereich möglichst trocken ausgelegt ist, jedoch nicht zwingend bis 1 bar Außendruck wasserdicht sein muss. Ziel ist es, eine Einzugsebene zwischen der vorderen Begrenzung des Aggregateraums, dem Fahrwerk (oder beispielsweise einem Hilfsrahmen), der antreibenden elektrischen Maschine und der Wasserkastenstirnwand einzuziehen.
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Im Aggregateraum befindet sich mindestens eine elektrische Maschine als Antriebsaggregat. In einer Ausführungsform deckt die Trennwand die Oberseite der mindestens einen elektrischen Maschine vollständig ab. Die elektrische Maschine wird sowohl in Längsrichtung des Fahrzeugs (x-Richtung) als auch in Querrichtung des Fahrzeugs (y-Richtung) effektiv überdeckt.
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Im Aggregateraum befindet sich eine Frontkofferraumschale, an der die Trennwand angebracht ist, die den Aggregateraum in einen oberen Trockenbereich und einen unteren Feuchtbereich unterteilt. Die Außenseite der Frontkofferraumschale bildet einen Teil der oberen Begrenzung des Aggregateraums.
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In einer Ausführungsform besteht die Frontkofferraumschale aus Kunststoff. In einer anderen Ausführungsform besteht die Frontkofferraumschale aus Metall. In einer Ausführungsform ist die Trennwand aus dem gleichen Material gefertigt wie die Frontkofferraumschale. In einer Ausführungsform werden Frontkofferraumschale und Trennwand in einem Fertigungsschritt zusammen gefertigt.
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In einer anderen Ausführungsform wird die Frontkofferraumschale zweiteilig gefertigt. Dabei wird an der Frontkofferraumschale die Trennwand montiert, beispielsweise durch Schrauben, Verschweißen oder Kleben.
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In einer Ausführungsform besteht die Trennwand aus Kunststoff. In einer anderen Ausführungsform besteht die Trennwand aus Metall. Im Bereich der Befestigung an der Karosserie können Dichtelemente vorgesehen sein (bspw. eine flächige gummierte Auflage). Die Trennwand (Einzugsebene) kann beispielsweise mit der Karosseriestruktur verschraubt oder verklebt sein.
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Im Falle einer Trennwand aus Metall kann diese bereits im Karosseriebau mit Serienfügetechnik (z.B. durch Halbhohlstanzniete, (FDS-)Verschraubung, Verklebung oder PVC-Abdichtung) in die Karosseriestruktur integriert werden. In einer Ausführungsform erhält die Einzugsebene auch eine KTL-Beschichtung (kathodische Tauchlackierung).
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Im Fall einer Trennwand aus Kunststoff können im Bereich der Verschraubungspunkte metallische Buchsen implementiert sein, welche einen setzungsfreien Schraubverbund von metallischer Karosserie und Kunststoff-Trennwand sicherstellen.
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In einer Ausführungsform ist eine erste Kante der Trennwand formschlüssig an der Frontkofferraumschale angeordnet und eine zweite Kante der Trennwand ist formschlüssig an einer Außenwand des Wasserkastens oberhalb eines Wasserablaufs angeordnet.
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In einer anderen Ausführungsform ist eine erste Kante der Trennwand formschlüssig an der Frontkofferraumschale angeordnet und eine zweite Kante der Trennwand ist formschlüssig an der Spritzwand oberhalb des Ausgangs eines Wasserablaufs angeordnet.
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In einer Ausführungsform sind die beiden seitlichen Kanten der Trennwand formschlüssig an den Längsträgern angeordnet. In einer weiteren Ausführungsform ist die Trennwand entlang des Trennflansches des Längsträger montiert (entweder oberhalb oder unterhalb des Längsträgers).
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In einer Ausführungsform erfolgt eine Fixierung der Trennwand an den Längsträgern mithilfe von Schrauben. In einer Ausführungsform mit einer Trennwand aus Kunststoff sind im Bereich der Verschraubung metallische Buchsen in der Trennwand enthalten.
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In einer weiteren Ausführungsform ist zwischen der Trennwand und den Längsträgern ein Dichtelement angeordnet, das die Dichtheit gegenüber der Karosserie sicherstellt.
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In einer anderen Ausführungsform reichen die Seiten der Trennwand nicht bis zu den Längsträgern, wodurch ein weitgehend wasserfreier, aber nicht vollständig trockener oberer Bereich erhalten wird.
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In einer Ausführungsform ist zwischen der Trennwand und der mindestens einen elektrischen Maschine eine Dichtung angeordnet. In einer weiteren Ausführungsform ist zwischen der Trennwand und den Längsträgern eine Dichtung angeordnet. In einer weiteren Ausführungsform ist zwischen der Trennwand und dem Wasserkasten eine Dichtung angeordnet. In einer weiteren Ausführungsform ist zwischen der Trennwand und der Spritzwand eine Dichtung angeordnet.
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Zu den Vorteilen der erfindungsgemäßen Lösung zählen ein geringerer Schmutzeintrag in den Aggregateraum und damit eine bessere Optik, geringere Korrosion und verbesserter Marderschutz. Es kann der Aufwand für den Korrosionsschutz und Wasserschutz (IP-Schutzklassen) der Bauteile im Aggregateraum reduziert werden. Zudem wird der Einsatz korrosionsanfälliger Materialien (z.B. Magnesiumlegierungen) im Aggregateraum möglich, was für Leichtbau und damit Gewichtsersparnis und in der Folge eine erhöhte Reichweite des Fahrzeugs genutzt werden kann.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen weiter beschrieben. Es zeigt:
- 1 eine Teildarstellung eines Kraftfahrzeugs des Standes der Technik;
- 2 einen Ausschnitt eines Längsschnittes eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs mit zwei Varianten einer Trennwand;
- 3 einen Querschnitt des Kraftfahrzeugs aus 2.
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1 zeigt eine schematische Teildarstellung eines Elektrofahrzeugs 100 des Standes der Technik ohne die Karosserie. Der Vorderwagen 130 umfasst einen Aggregateraum 120 mit einer elektrischen Maschine 110. Der Aggregateraum 120 wird zur Fahrzeugvorderseite hin begrenzt durch ein Crash-Management-System 170 und nach hinten zur Fahrgastzelle 140 hin durch eine Spritzwand 150. Ein Wasserkasten 160 befindet sich im Aggregateraum 120 an der Spritzwand 150. Zwei Längsträger 180 begrenzen den Aggregateraum auf beiden Seiten. An der Unterseite des Aggregateraums 120 befindet sich das Fahrwerk 190 bzw. ein Hilfsrahmen. Im oberen Teil des Aggregateraums 120 ist eine Frontkofferraumschale 200 angeordnet.
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2 zeigt schematisch einen Ausschnitt eines Längsschnittes eines erfindungsgemäßen Elektrofahrzeugs 100 mit zwei Varianten einer an der Fronkofferraumschale 200 ansetzenden Trennwand 210, die den Aggregateraum 120 in einen oberen Trockenbereich 220 und einen Feuchtbereich 230 aufteilt. In beiden Varianten ist ein erstes Ende 211 der Trennwand 210 formschlüssig an der Frontkofferraumschale 200 angeordnet. In einer ersten Variante ist ein zweites Ende 212 der Trennwand 210 an einer Außenwand des Wasserkastens 160 oberhalb des Wasserablaufs 165 angeordnet, beispielsweise an der dem Aggregateraum 120 zugewandten Stirnwand oder der Unterseite des Wasserkastens 160. In einer zweiten Variante ist ein zweites Ende 213 der Trennwand 210 an der Stirnwand 150 oberhalb des Auslasses des Wasserablaufs 165 angeordnet. In beiden Varianten ist die elektrische Maschine 110 durch die Trennwand 210 abgedeckt und vor in den Aggregateraum 120 eintretendem Wasser geschützt.
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3 zeigt schematisch einen Schnitt quer durch das Elektrofahrzeug 100 aus 1 von der Fahrzeugvorderseite her gesehen. Die Schnittebene liegt vor der elektrischen Maschine 110. Die Trennebene 210 deckt die elektrische Maschine 110 ab, die seitlichen Kanten 215 sind formschlüssig an den Längsträgern 180 angeordnet. In einer simplifizierten Variante entfallen die in der Zeichnung gestrichelt dargestellten Seitenbereiche der Trennwand 210. Es ist dann auf jeder Seite eine Lücke zwischen der Trennwand 210 und den Längsträgern 180 vorhanden.
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In einem nicht dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel ist die Trennwand 210 in einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor eingesetzt. Die elektrische Maschine 110 ist dabei durch einen Verbrennungsmotor ersetzt. In einer bevorzugten Variante ist das Fahrzeug ein Hybridfahrzeug, insbesondere mit einem Antrieb, der eine Kombination aus Verbrennungsmotor und elektrischem Motor darstellt. In einer anderen Variante wird das Fahrzeug von einem Wasserstoffantrieb mit Brennstoffzelle und elektrischer Maschine 110 angetrieben, wobei hierbei das Fahrzeug im weiteren Sinne als Elektrofahrzeug 100 anzusehen ist.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Elektrofahrzeug
- 110
- elektrische Maschine
- 120
- Aggregateraum
- 130
- Vorderwagen
- 140
- Fahrgastzelle
- 150
- Spritzwand
- 160
- Wasserkasten
- 165
- Wasserablauf
- 170
- Crash-Management-System
- 180
- Längsträger
- 190
- Hilfsrahmen (Fahrwerk)
- 200
- Frontkofferraumschale
- 210
- Trennwand
- 211
- erste Kante
- 212
- zweite Kante Variante 1
- 213
- zweite Kante Variante 2
- 215
- seitliche Kante
- 220
- Trockenbereich
- 230
- Feuchtbereich
