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Die Erfindung betrifft eine Karosserie eines elektrisch oder teilelektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs mit einem elektrischen Antriebsaggregat, das in einem Vorderwagen angeordnet ist, und mit einer Unterbodenbatterie, die in einem Unterbodenbereich der Karosserie in einem Batterierahmen angeordnet ist, der in einen Kastenrohbau integriert ist, der einen Stirnwandquerträger umfasst.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2013 106 433 A1 ist ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug mit einem Tragrahmen bekannt, an dem eine Traktionsbatterie und eine elektrische Antriebseinheit angeordnet ist, wobei zwischen der Traktionsbatterie und der elektrischen Antriebseinheit eine Prallplatte vorgesehen ist. Aus der europäischen Offenlegungsschrift
EP 1 167 125 A2 ist ein Kraftfahrzeug mit einem Querträger und einem Getriebe bekannt, wobei an einem Getriebegehäuse eine Crashkufe vorgesehen ist, durch die das Getriebe im Crashfall schräg nach oben über den Querträger geführt wird. Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2017 217 931 A1 ist ein Kraftfahrzeug mit einer Karosseriestruktur, einer elektrischen Antriebseinheit und einer Traktionsbatterie bekannt, wobei die elektrische Antriebseinheit und die Traktionsbatterie derart an der Karosseriestruktur angeordnet sind, dass die elektrische Antriebseinheit im Crashfall in eine vordefinierte Crashposition verlagert wird, um eine Beschädigung der Traktionsbatterie zu vermeiden. Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2013 001 029 A1 ist ein Kraftfahrzeug mit einem Antriebsaggregat, einer Batterie und einer Stützeinrichtung bekannt, wobei die Stützeinrichtung eine die Batterie aufnehmende Tragstruktur und eine daran anschließende Abstützstruktur zur Abstützung des Antriebsaggregats bei einer unfallbedingten Rückverlagerung des Antriebsaggregats aufweist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Karosserie gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 im Hinblick auf ihr Crashverhalten zu verbessern.
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Die Aufgabe ist bei einer Karosserie eines elektrisch oder teilelektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs mit einem elektrischen Antriebsaggregat, das in einem Vorderwagen angeordnet ist, und mit einer Unterbodenbatterie, die in einem Unterbodenbereich der Karosserie in einem Batterierahmen angeordnet ist, der in einen Kastenrohbau integriert ist, der einen Stirnwandquerträger umfasst, dadurch gelöst, dass der Stirnwandquerträger über ein membranartiges Verbindungselement mit dem Batterierahmen indirekt verbunden ist, wobei die Verbindung so ausgeführt ist, dass das membranartige Verbindungselement bei einem Frontalcrash versagt und eine Verlagerung des elektrischen Antriebsaggregats oberhalb der Unterbodenbatterie ermöglicht. So wird verhindert, dass das elektrische Antriebsaggregat bei einem Frontalcrash auf die Unterbodenbatterie gedrückt wird und diese beschädigt. Bei der Unterbodenbatterie handelt es sich vorzugsweise um eine Hochvoltbatterie, die auch als Traktionsbatterie oder als Hochvolt-Traktionsbatterie bezeichnet wird. Durch die indirekte Verbindung zwischen dem Stirnwandquerträger und dem Batterierahmen über das membranartige Verbindungselement wird vorteilhaft ein Abgleiten des elektrischen Antriebsaggregats bei einem Frontalcrash in einer Fahrzeuglängsrichtung von vorne nach hinten oberhalb der Unterbodenbatterie sichergestellt. Der Batterierahmen ist vorzugsweise aus einem Stahlmaterial oder aus einem Aluminiummaterial gebildet. Besonders bevorzugt ist der Batterierahmen aus Aluminium-Strangpressprofilen gebildet. Der Stirnwandquerträger ist vorzugsweise aus einem Stahlmaterial gebildet. Dabei ist der Stirnwandquerträger zum Beispiel als einteiliges Hohlprofil ausgeführt. Der Stirnwandquerträger kann aber auch in Schalenbauweise ausgeführt sein. Der Stirnwandquerträger in Schalenbauweise kann zwei- oder mehrteilig ausgeführt sein. Die Begriffe vorne, hinten, oben, unten und quer beziehen sich auf ein dreidimensionales kartesisches Koordinatensystem. Eine Fahrzeuglängsrichtung wird auch als x-Richtung bezeichnet. Eine Fahrzeugquerrichtung wird auch als y-Richtung bezeichnet. Eine Fahrzeughochrichtung wird auch als z-Richtung bezeichnet. Die Begriffe vorne und hinten beziehen sich auf die Fahrzeuglängsrichtung. Die Begriffe oben und unten beziehen sich auf die Fahrzeughochrichtung. Das membranartige Verbindungselement kann einteilig oder mehrteilig ausgeführt sein. Die Verbindung zwischen dem Batterierahmen, insbesondere einem vorderen Querträger des Batterierahmens und dem Stirnwandquerträger, durch das membranartige Verbindungselement erstreckt sich im Wesentlichen in einer vertikalen Richtung. Daher wird die Verbindung auch als im Wesentlichen vertikale membranartige Verbindung bezeichnet. Der Kastenrohbau ist so oder so ähnlich ausgeführt wie der in der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2018 113 812 A1 beschriebene Kastenrohbau.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Karosserie ist dadurch gekennzeichnet, dass das membranartige Verbindungselement mit einem oberen Randbereich an dem Stirnwandquerträger und mit einem unteren Randbereich an einem vorderen Querträger des Batterierahmens befestigt ist. Die Befestigung erfolgt zum Beispiel stoffschlüssig. Die stoffschlüssige Verbindung erfolgt je nach Materialkombination durch Schweißen und/oder durch Kleben. Alternativ oder zusätzlich können zur Befestigung des membranartigen Verbindungselements an dem Stirnwandquerträger und/oder dem vorderen Querträger des Batterierahmens geeignete Befestigungselemente verwendet werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Karosserie ist dadurch gekennzeichnet, dass der vordere Querträger des Batterierahmens in dem Kastenrohbau nach hinten abgestützt ist. Dadurch wird die Stabilität der Karosserie erhöht. Die Abstützung nach hinten kann, insbesondere in seitlichen Bereichen des vorderen Querträgers des Batterierahmens an Schwellern der Karosserie erfolgen. Dadurch wird die Stabilität der Karosserie weiter erhöht.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Karosserie ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen dem Stirnwandquerträger und dem vorderen Querträger des Batterierahmens in einem in Fahrzeugquerrichtung mittleren Bereich hinter dem elektrischen Antriebsaggregat signifikant schwächer als in äußeren Bereichen ausgeführt ist.
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Dadurch wird die Stabilität der Karosserie weiter erhöht, ohne die gewünschte Verlagerung des elektrischen Antriebsaggregats bei einem Frontalcrash zu beeinträchtigen.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Karosserie ist dadurch gekennzeichnet, dass der Stirnwandquerträger in Fahrzeuglängsrichtung relativ zu dem vorderen Querträger des Batterierahmens nach hinten versetzt angeordnet ist. Dadurch kann der Batteriebauraum in Fahrzeuglängsrichtung effektiv vergrößert werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Karosserie ist dadurch gekennzeichnet, dass der vordere Querträger durch ein Bodenblech über seine gesamte Ausdehnung in Fahrzeugquerrichtung abgestützt ist. Dadurch wird die Stabilität der Karosserie weiter erhöht.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Karosserie ist dadurch gekennzeichnet, dass der Stirnwandquerträger in dem Kastenrohbau nach hinten abgestützt ist. Die Abstützung des Stirnwandquerträgers in dem Kastenrohbau nach hinten erfolgt zum Beispiel an A-Säulen der Karosserie. Alternativ oder zusätzlich kann die Abstützung des Stirnwandquerträgers in dem Kastenrohbau nach hinten durch einen mittig angeordneten Karosserietunnel erfolgen. Dadurch wird die Stabilität der Karosserie weiter erhöht.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Karosserie ist dadurch gekennzeichnet, dass der Stirnwandträger in einem Auftreffbereich des elektrischen Antriebsaggregats eine reduzierte Abmessung in einer Fahrzeughöhenrichtung aufweist. Der Stirnwandquerträger ist vorteilhaft in der Mitte niedriger als außen ausgeführt. Dadurch wird die gewünschte Verlagerung des elektrischen Antriebsaggregats bei einem Frontalcrash vereinfacht.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Karosserie ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement als Verbindungsblech aus einem metallischen Material gebildet ist. Das Verbindungsblech ist zum Beispiel aus einem Aluminiummaterial oder einem Stahlmaterial gebildet. So kann die gewünschte Wirkung kostengünstig realisiert werden.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verbindungselement, einen Batterierahmen, insbesondere einen vorderen Querträger, und/oder einen Stirnwandquerträger für eine vorab beschriebene Karosserie. Die genannten Teile sind separat handelbar.
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Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch ein Kraftfahrzeug mit einer vorab beschriebenen Karosserie. Durch die vorab beschriebene Karosserie ergeben sich vorteilhaft sowohl Gewichtsersparnisse als auch Kostenersparnisse bei der Herstellung des Kraftfahrzeugs.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
- 1 eine schematische, perspektivische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer als Kastenrohbau ausgeführten Karosserie, die einen Batterierahmen und einen Stirnwandquerträger umfasst, der über ein membranartiges Verbindungselement mit dem Batterierahmen indirekt verbunden ist;
- 2 die Karosserie aus 1 aus einer anderen Perspektive; und
- 3 den über das membranartige Verbindungselement mit einem vorderen Querträger des Batterierahmens indirekt verbundenen Stirnwandquerträger im Querschnitt.
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In den
1 und
2 ist ein Kraftfahrzeug 1 mit einer Karosserie 2 schematisch in zwei verschiedenen Perspektiven dargestellt. Die Karosserie 2 ist als Kastenrohbau 3 ausgeführt, der in
1 nur angedeutet ist. Der Kastenrohbau 3 ist so oder so ähnlich ausgeführt wie der in der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2018 113 812 A1 beschriebene Kastenrohbau. In
1 ist ein elektrisches Antriebsaggregat 4 angedeutet. Das elektrische Antriebsaggregat 4 ist in einem Vorderwagen 5 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet. Eine Vorwärtsfahrtrichtung ist in den
1 und
2 durch einen Pfeil 16 angedeutet.
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Der Kastenrohbau 3 umfasst einen Batterierahmen 6, der zur Aufnahme einer ebenfalls nur angedeuteten Unterbodenbatterie 7 dient. Die Unterbodenbatterie 7 ist in dem Batterierahmen 6 in einem Unterbodenbereich 8 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet.
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Bei der Unterbodenbatterie 7 handelt es sich um eine Hochvoltbatterie, die mehrere Batteriemodule 9 umfasst. In 1 oberhalb der Unterbodenbatterie 7 ist ein Bodenblech 10 angedeutet. Das Bodenblech 10 ist fest mit dem Batterierahmen 6 verbunden.
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Der Batterierahmen 6 umfasst zwei parallele Längsträger 11, 12. Die Längsträger 11, 12 sind an ihren freien Enden durch einen vorderen Querträger 13 und durch einen hinteren Querträger 14 miteinander verbunden. Der Aufbau der Karosserie 2 als Kastenrohbau 3 mit einem integrierten Batterierahmen 6 ist zum Beispiel aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2018 113 812 A1 bekannt.
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Die als Kastenrohbau 3 ausgeführte Karosserie 2 umfasst des Weiteren einen Stirnwandquerträger 17. Der Stirnwandquerträger 17 ist oberhalb des vorderen Querträgers 13 des Batterierahmens 6 und im Wesentlichen parallel zu diesem vorderen Querträger 13 angeordnet.
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In 2 sieht man, dass an den freien Enden des Stirnwandquerträgers 17 optionale Befestigungslaschen 18, 19 ausgebildet sind. Die Befestigungslaschen 18, 19 sind seitlich außen an dem Batterierahmen 6 befestigt.
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Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung ist der Stirnwandquerträger 17 durch ein membranartiges Verbindungselement 15 mit dem vorderen Querträger 13 des Batterierahmens 6 indirekt verbunden. Diese Verbindung ist so ausgeführt, dass sich das elektrische Antriebsaggregat 4 bei einem Frontalcrash in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten oberhalb der Unterbodenbatterie 7 verlagern kann.
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Durch das membranartige Verbindungselement 15 wird ein Abgleiten des elektrischen Antriebsaggregats 4 oberhalb der Unterbodenbatterie 7 ermöglicht. Daher kann eine Vorderkante der Unterbodenbatterie 7 weiter vorne in dem Kraftfahrzeug 1 positioniert werden. So kann besonders vorteilhaft ein größeres Batterievolumen in dem Kraftfahrzeug 1 untergebracht werden.
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In 3 sind der vordere Querträger 13 des karosseriefesten Batterierahmens (6 in den 1 und 2) und der Stirnwandquerträger 17 zusammen mit dem membranartigen Verbindungselement 15 alleine im Querschnitt dargestellt. Der Querschnitt ist in Fahrzeugquerrichtung etwa in der Mitte angeordnet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013106433 A1 [0002]
- EP 1167125 A2 [0002]
- DE 102017217931 A1 [0002]
- DE 102013001029 A1 [0002]
- DE 102018113812 A1 [0004, 0017, 0020]
