DE102021129833B3

DE102021129833B3 - Middle floor module for a motor vehicle body, modular motor vehicle platform, method of manufacturing a middle floor module and motor vehicle

Info

Publication number: DE102021129833B3
Application number: DE102021129833.4A
Authority: DE
Inventors: Jasmin Ostertag; Erwin Götz
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2021-11-16
Filing date: 2021-11-16
Publication date: 2023-01-12
Anticipated expiration: 2041-11-17

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Mittelbodenmodul (3) für eine Kraftfahrzeugkarosserie, wobei das Mittelbodenmodul (3) eine antriebskonzeptunabhängige Rahmenstruktur (5) und eine antriebskonzeptspezifische Verstärkungsstruktur (6) aufweist, wobei die Verstärkungsstruktur (6) mit der Rahmenstruktur (5) verbunden ist, wobei die Verstärkungsstruktur (6) wenigstens einen Längsträger (7) und wenigstens einen Querträger (8) aufweist. Die Erfindung betrifft ferner eine modulare Kraftfahrzeugplattform, ein Verfahren zur Herstellung eines Mittelbodenmoduls und ein Kraftfahrzeug.The invention relates to a center floor module (3) for a motor vehicle body, the center floor module (3) having a drive concept-independent frame structure (5) and a drive concept-specific reinforcement structure (6), the reinforcement structure (6) being connected to the frame structure (5), the Reinforcement structure (6) has at least one longitudinal member (7) and at least one cross member (8). The invention also relates to a modular motor vehicle platform, a method for producing a center floor module and a motor vehicle.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mittelbodenmodul für eine Kraftfahrzeugkarosserie. Die Erfindung betrifft ferner eine modulare Kraftfahrzeugplattform, ein Verfahren zur Herstellung eines Mittelbodenmoduls und ein Kraftfahrzeug.The present invention relates to a center floor module for a motor vehicle body. The invention also relates to a modular motor vehicle platform, a method for producing a center floor module and a motor vehicle.

Die Aufgaben einer Karosserie sind es unter anderem, die verschiedenen Baugruppen eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, zu einer Einheit zu verbinden und sowohl statische als auch dynamische Kräfte aufzunehmen. Es sind hierzu eine Vielzahl von unterschiedlichen Karosserietypen entwickelt worden.The tasks of a body are, among other things, to connect the various assemblies of a vehicle, in particular a motor vehicle, to form a unit and to absorb both static and dynamic forces. A large number of different body types have been developed for this purpose.

Ferner ist es bekannt, im Kraftfahrzeugbau möglichst modular zu bauen, wobei ein Kraftfahrzeughersteller eine oder mehrere Plattformen, insbesondere im Sinne einer modularen Systemarchitektur, entwickelt hat, aus denen über verschiedene Modulkombinationen mehrere Kraftfahrzeugtypen herstellbar sind.It is also known to build as modularly as possible in motor vehicle construction, with a motor vehicle manufacturer having developed one or more platforms, in particular in the sense of a modular system architecture, from which several motor vehicle types can be produced using different module combinations.

Gängige Module sind dabei beispielsweise ein Vorderwagenmodul, eine Fahrgastzelle, ein Dach, ein Hinterwagenmodul sowie ein Mittelbodenmodul bzw. eine Bodengruppe. Insbesondere ein derartiges Mittelbodenmodul stellt dabei tragende Bauteile bereit zur Sicherstellung einer notwendigen Steifigkeit und nehmen im Falle eines (Frontal- oder Seiten-)Aufpralls die eingeleiteten Kräfte auf. Ferner müssen in der Bodengruppe weitere funktionale Module, wie beispielsweise eine Abgasanlage, Leitungen, eine Schalteinheit und dergleichen angeordnet werden, d.h. ein entsprechender Bauraum muss zur Verfügung gestellt werden.Common modules are, for example, a front end module, a passenger cell, a roof, a rear end module and a center floor module or floor assembly. In particular, such a center floor module provides load-bearing components to ensure the necessary rigidity and absorb the forces introduced in the event of a (frontal or side) impact. Furthermore, further functional modules, such as an exhaust system, lines, a switching unit and the like, must be arranged in the floor assembly, i.e. a corresponding installation space must be made available.

Die Gestaltung des Mittelbodenmoduls bzw. der Bodengruppe ist daher entscheidend für die Sicherheitsanforderungen, aber auch für die Ergonomie des Kraftfahrzeugs, da über die Gestaltung der Bodengruppe beispielsweise die Insassenplätze definiert werden hinsichtlich, Position, Höhe, Sicht, etc.The design of the center floor module or the floor assembly is therefore decisive for the safety requirements, but also for the ergonomics of the motor vehicle, since the design of the floor assembly defines, for example, the occupant spaces with regard to position, height, visibility, etc.

Hinzu kommt, dass der Wahl des Antriebskonzepts eines Kraftfahrzeugs entscheidende Bedeutung für die Ausgestaltung der Bodengruppe zukommt. So muss die Bodengruppe für ein Elektrofahrzeug (kurz BEV für „Battery Electric Vehicle“) die Batterie des Kraftfahrzeugs aufnehmen, während die Bodengruppe für einen Verbrennungskraftmaschinenantrieb (kurz ICE für „Internal Combustion Engine“) insbesondere erhöhte Festigkeitsanforderungen erfüllen muss und beispielsweise Abgasanlagen aufnehmen muss. Weitere Antriebskonzepte sind beispielsweise Hybridantriebe (insbesondere Plugin-Hybrid-Kraftfahrzeuge, kurz PHEV für „Plugin Hybrid Electric Vehicle“) oder Wasserstoff-Brennstoffzellenantriebe.In addition, the choice of the drive concept of a motor vehicle is of crucial importance for the design of the underbody. For example, the floor assembly for an electric vehicle (BEV for "Battery Electric Vehicle" for short) has to accommodate the motor vehicle's battery, while the floor assembly for an internal combustion engine drive (ICE for "Internal Combustion Engine" for short) has to meet particularly high strength requirements and, for example, has to accommodate exhaust systems. Other drive concepts are, for example, hybrid drives (especially plug-in hybrid vehicles, PHEV for short for "Plugin Hybrid Electric Vehicle") or hydrogen fuel cell drives.

Nun ist es für einen Kraftfahrzeughersteller wünschenswert, die Produktion auf eine möglichst einheitliche Plattform aufzubauen, deren Module möglichst antriebskonzeptunabhängig sind. Aus den vorgenannten Gründen ist dies bei der Bodengruppe nicht ohne weiteres möglich.Now it is desirable for a motor vehicle manufacturer to set up production on a platform that is as uniform as possible, the modules of which are as independent as possible of the drive concept. For the above reasons, this is not easily possible with the floor assembly.

Aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus der Druckschrift DE 10 2020 102 547 A1 ist es bereits bekannt, ein Montagemodul mit einer eigensteifen Montageplatte bereitzustellen, wobei eine antriebskonzeptabhängige Komponente mit der Montageplatte verbindbar ist und die Steifigkeit der Montageplatte an die Komponente anpassbar ist. Hierbei ist also eine eigensteife Montageplatte zentral. Eine solche eigensteife Montageplatte ist jedoch schwer und aufwendig herzustellen.From the prior art, for example from the publication DE 10 2020 102 547 A1 it is already known to provide a mounting module with an inherently rigid mounting plate, wherein a drive concept-dependent component can be connected to the mounting plate and the rigidity of the mounting plate can be adapted to the component. Here, an inherently rigid mounting plate is central. However, such an inherently rigid mounting plate is difficult and expensive to produce.

DE 10 2014 203 505 A1 offenbart den Gegenstand des Oberbegriffs von Anspruch 1. DE 10 2014 203 505 A1 discloses the subject-matter of the preamble of claim 1.

DE 10 2017 010 670 B4 offenbart die Seitenschwelleranordnung einer Karosserie eines elektrisch betreibbaren Kraftwagens, mit jeweiligen Seitenschwellern, welche zumindest in einem jeweiligen Längenbereich ein Hohlprofil aufweisen und an welchen ein Batterietragrahmen mittels jeweiliger Befestigungselemente an jeweils zugehörigen Befestigungsstellen der Seitenschweller festlegbar ist, wobei innerhalb des jeweiligen Hohlraums des entsprechenden Seitenschwellers ein zugeordnetes Verstärkungselement vorgesehen ist, welches sich zumindest über die annähernd gesamte Breite des zugeordneten Seitenschwellers zwischen jeweiligen Seitenschwellerwänden erstreckt, und die Verstärkungselemente im Bereich der Befestigungsstellen für den Batterietragrahmen angeordnet sind und sich jeweils - in Kraftwagenquerrichtung gesehen - zumindest in teilweiser Überdeckung mit dem Batterietragrahmen befinden. DE 10 2017 010 670 B4 discloses the side sill arrangement of a body of an electrically operable motor vehicle, with respective side sills, which have a hollow profile at least in a respective length region and on which a battery support frame can be fixed by means of respective fastening elements at respective associated fastening points of the side sill, with an associated one within the respective cavity of the corresponding side sill reinforcement element is provided, which extends at least over almost the entire width of the associated side sill between the respective side sill walls, and the reinforcement elements are arranged in the area of the attachment points for the battery support frame and are each - as seen in the transverse direction of the vehicle - at least partially overlapping the battery support frame.

Vor diesem Hintergrund stellt sich die Aufgabe, ein Mittelbodenmodul für eine Kraftfahrzeugkarosserie zur Verfügung zu stellen, welches die beschriebenen Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist, sondern möglichst antriebskonzeptunabhängig vorgesehen ist und gleichzeitig in möglichst einfacher Weise an die antriebskonzeptspezifischen Anforderungen anpassbar ist.Against this background, the task is to provide a center floor module for a motor vehicle body which does not have the described disadvantages of the prior art but is provided as drive concept-independently as possible and at the same time can be adapted to the drive concept-specific requirements in the simplest possible way.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Mittelbodenmodul nach Anspruch 1.This object is achieved by a center floor module according to claim 1.

Ein Modul im Sinne der vorliegenden Erfindung soll dabei insbesondere ein relativ autonomes Subsystem eines modularen Systems bezeichnen. Vorzugsweise sind die internen Beziehungen des Moduls sehr viel stärker ausgeprägt als die Beziehungen zu anderen Modulen, wobei das Modul besonders bevorzugt weitgehend unabhängig ist von Veränderungen auf höheren und niedrigeren Systemebenen.A module within the meaning of the present invention is intended to refer in particular to a relatively autonomous subsystem of a modular system. Preferably, the internal relationships of the Module is much more pronounced than the relationships to other modules, with the module particularly preferably being largely independent of changes at higher and lower system levels.

Das erfindungsgemäße Mittelbodenmodul ermöglicht es in besonders vorteilhafter Weise, dass ein weitgehend antriebskonzeptunabhängiges Modul bereitgestellt wird, welches in einfacher Weise in die Karosserie integrierbar ist, wobei dennoch eine antriebskonzeptabhängige Komponente eine optimale Anpassung an ein jeweiliges Antriebskonzept gewährleistet. Insbesondere wird dabei durch die Rahmenstruktur eine vergleichsweise leichte und einfach herstellbare, antriebskonzeptunabhängige Komponente bereitgestellt, welche auch als Rohbodenbaugruppe bezeichnet werden kann.The central floor module according to the invention makes it possible in a particularly advantageous manner that a largely drive concept-independent module is provided which can be easily integrated into the body, with a drive concept-dependent component nevertheless ensuring optimal adaptation to a respective drive concept. In particular, the frame structure provides a comparatively light and easy-to-manufacture component that is independent of the drive concept and can also be referred to as a sub-floor assembly.

Die Rahmenstruktur ist vorzugsweise ununterbrochen umlaufend ausgebildet. Besonders bevorzugt ist die Rahmenstruktur mehrteilig vorgesehen. Vorzugsweise ist die Kraftfahrzeugkarosserie eine selbstragende Karosserie. Vorzugsweise umfasst die Verstärkungsstruktur eine Vielzahl von Quer- und Längsträgern. Dabei kann die Anzahl, die Ausgestaltung und die Position der Quer- und Längsträger in vorteilhafter Weise auf das jeweilige Antriebskonzept eines Antriebsmoduls abgestimmt werden.The frame structure is preferably designed to run around without interruption. The frame structure is particularly preferably provided in several parts. The motor vehicle body is preferably a self-supporting body. Preferably, the reinforcement structure comprises a plurality of cross and longitudinal members. The number, the design and the position of the transverse and longitudinal beams can be advantageously matched to the respective drive concept of a drive module.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Rahmenstruktur und/oder die Verstärkungsstruktur wenigstens abschnittsweise als Hohlprofile vorgesehen sind, wobei besonders bevorzugt wenigstens bereichsweise ein Verstärkungselement in dem Hohlprofil angeordnet ist. Die Rahmenstruktur und/oder die Verstärkungsstruktur sind ganz besonders bevorzugt wenigstens teilweise aus Metall und/oder Kunststoff hergestellt, insbesondere aus einem wenigstens bereichsweise gehärteten und/oder hochfestem Metall. Weitere geeignete Materialien für wenigstens einen Abschnitt der Rahmenstruktur und/oder der Verstärkungsstruktur sind verstärkte Kunststoffe wie glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK) oder Carbonfaserverstärkter Kunststoff (CFK). Als Metall sind Bleche bevorzugt, insbesondere Stahlbleche.According to a preferred embodiment, it is provided that the frame structure and/or the reinforcement structure are provided at least in sections as hollow profiles, with a reinforcement element particularly preferably being arranged in the hollow profile at least in regions. The frame structure and/or the reinforcement structure are very particularly preferably made at least partially from metal and/or plastic, in particular from a metal that is hardened at least in certain areas and/or has a high strength. Further suitable materials for at least one section of the frame structure and/or the reinforcement structure are reinforced plastics such as glass fiber reinforced plastic (GRP) or carbon fiber reinforced plastic (CFRP). Sheet metal is preferred as the metal, in particular sheet steel.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Rahmenstruktur und/oder die Verstärkungsstruktur wenigstens bereichsweise einen Korrosionsschutz auf, insbesondere eine Korrosionsschutzschicht wie eine zink-, zinn-, aluminium-, und/oder magnesiumhaltige Schutzschicht und/oder Legierung. Dies kann beispielsweise über eine Phosphatierung, Chromatierung, Eloxierung, Harteloxierung, Galvanisierung oder Feuerverzinkung erfolgen. According to a particularly preferred embodiment, the frame structure and/or the reinforcement structure has at least some areas of anti-corrosion protection, in particular an anti-corrosion layer such as a protective layer and/or alloy containing zinc, tin, aluminum and/or magnesium. This can be done, for example, by phosphating, chromating, anodizing, hard anodizing, electroplating or hot-dip galvanizing.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.Further advantageous configurations and developments of the invention can be found in the dependent claims and in the description with reference to the drawings.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Rahmenstruktur wenigstens zwei seitliche Schweller umfasst. Besonders bevorzugt umfasst die Rahmenstruktur wenigstens vier miteinander form-, kraft- und/oder stoffschlüssig verbundene, insbesondere miteinander verschweißte, Elemente. Diese Elemente können grob hinsichtlich ihrer Längsausrichtung unterschieden werden. Im Kontext dieser Anmeldung wird als Referenzrichtung die übliche Längsrichtung eines Kraftfahrzeugs verwendet, wobei die Richtung von dem Heck, d.h. dem hinteren Bereich des Kraftfahrzeugs, zur Front, d.h. dem vorderen Bereich des Kraftfahrzeugs, weist. Die Schweller sind vorzugsweise längs ausgerichtet. Die Rahmenstruktur umfasst vorzugsweise weiterhin quer ausgerichtete Elemente, die die beiden Schweller miteinander verbinden. Der Vollständigkeit halber wird angemerkt, dass der Fachmann zwischen Schwellern und Seitenschwellern unterscheidet, wobei Schweller insbesondere Strukturteile einer selbstragenden Karosserie sind und Seitenschweller insbesondere nichttragende Bauteile, beispielsweise aus Kunststoff. Dadurch, dass die Rahmenstruktur Schweller umfasst, wird vorteilhafterweise ein besonders stabiles und einfach in die Karosserie integrierbares Mittelbodenmodul bereitgestellt.According to a preferred embodiment, it is provided that the frame structure comprises at least two side sills. Particularly preferably, the frame structure comprises at least four elements that are positively, non-positively and/or cohesively connected to one another, in particular welded to one another. These elements can be roughly differentiated in terms of their longitudinal orientation. In the context of this application, the usual longitudinal direction of a motor vehicle is used as a reference direction, the direction pointing from the rear, i.e. the rear area of the motor vehicle, to the front, i.e. the front area of the motor vehicle. The rocker panels are preferably aligned longitudinally. The frame structure preferably further includes transversely oriented elements that connect the two rocker panels together. For the sake of completeness, it is noted that those skilled in the art distinguish between sills and side sills, with sills being in particular structural parts of a self-supporting body and side sills being in particular non-load-bearing components, for example made of plastic. Because the frame structure includes rocker panels, a particularly stable center floor module that can be easily integrated into the body is advantageously provided.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Rahmenstruktur und die Verstärkungsstruktur miteinander form-, kraft- und/oder stoffschlüssig verbunden, insbesondere verschweißt, sind. Hierdurch wird ein besonders stabiles Mittelbodenmodul bereitgestellt, welches besonders gut Kräfte aufnehmen und in die Karosserie einleiten kann.According to a further preferred embodiment, it is provided that the frame structure and the reinforcement structure are connected to one another in a form-fitting, force-fitting and/or material-locking manner, in particular welded. As a result, a particularly stable center floor module is provided, which can absorb forces particularly well and introduce them into the body.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Verstärkungsstruktur ein Batterieaufnahmemodul bildet. Der Fachmann versteht, dass dies insbesondere vorteilhaft ist, wenn das Antriebsmodul einen Elektromotor umfasst. In diesem Fall müssen in dem Kraftfahrzeug Batterien aufgenommen werden, die wiederum erhöhte Anforderungen an die Crashsicherheit stellen. Durch die Ausbildung der Verstärkungsstruktur als Batterieaufnahmemodul kann somit in vorteilhafter Weise eine Batterieaufnahme in das Mittelbodenmodul integriert werden, wobei durch die Verstärkungsstruktur eine ausreichende Festigkeit gewährleistet wird.According to yet another preferred embodiment, it is provided that the reinforcement structure forms a battery receiving module. Those skilled in the art understand that this is particularly advantageous when the drive module includes an electric motor. In this case, batteries must be accommodated in the motor vehicle, which in turn place increased demands on crash safety. By designing the reinforcement structure as a battery holder module, a battery holder can thus advantageously be integrated into the center floor module, with the reinforcement structure ensuring sufficient strength.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Verstärkungsstruktur wenigstens bereichsweise, insbesondere in wenigstens einem Übergangsbereich zu der Rahmenstruktur, einen in vertikaler Richtung variierenden, vorzugsweise einen stetig und/oder linear ansteigenden und/oder abfallenden, Querschnitt aufweist, wobei vorzugsweise der wenigstens eine Querträger der Verstärkungsstruktur in einem der Rahmenstruktur zugewandten Bereich einen ersten Durchmesser und in einem der Rahmenstruktur abgewandten Bereich einen zweiten Durchmesser aufweist, wobei der erste Durchmesser insbesondere größer ist als der zweite Durchmesser. Insbesondere ist auf diese Weise wenigstens ein Querträger in der Mitte des Mittelbodens dünner als in einem Randbereich des Mittelbodens. Dies ist besonders vorteilhaft, falls das Kraftfahrzeug keinen reinen Elektroantrieb umfasst. In diesem Fall wird durch den Übergangsbereich in besonders vorteilhafter Weise ein Einknicken des Schwellers verhindert und somit das Mittelbodenmodul versteift- bzw. verstärkt.According to the invention it is provided that the reinforcement structure, at least in regions, in particular in at least one transition region to the frame structure, has a vertical direction varying cross-section, preferably a continuously and/or linearly increasing and/or decreasing cross-section, with the at least one cross member of the reinforcement structure preferably having a first diameter in an area facing the frame structure and a second diameter in an area facing away from the frame structure, the first Diameter is in particular greater than the second diameter. In particular, in this way at least one cross member is thinner in the center of the center floor than in an edge region of the center floor. This is particularly advantageous if the motor vehicle does not have a purely electric drive. In this case, the transition area prevents the sill from buckling in a particularly advantageous manner and the center floor module is thus stiffened or reinforced.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist ferner vorgesehen, dass das Mittelbodenmodul eine Bodenplatte umfasst, wobei die Bodenplatte insbesondere mehrteilig vorgesehen ist. Besonders bevorzugt weist die Bodenplatte eine nicht-ausreichende Eigensteifigkeit auf. Denkbar ist dabei auch, dass die Bodenplatte zwar einstückig bzw. einteilig vorgesehen ist, dennoch gleichzeitig derart ausgebildet ist, dass sie nicht-eigensteif ist. In vorteilhafter Weise wird hierdurch auf eine stabile und dadurch schwere Bodenplatte verzichtet und die nötige Eigensteifigkeit über die Rahmenstruktur und/oder die Verstärkungsstruktur bereitgestellt. Die Bodenplatte ist dabei vorzugsweise Teil einer Unterbodenverkleidung. Besonders bevorzugt ist die Bodenplatte und/oder die Unterbodenverkleidung dabei derart vorgesehen, dass sie wenigstens abschnittsweise eine im Wesentlichen ebene Fläche bereitstellt. According to a preferred embodiment, it is further provided that the central floor module comprises a floor panel, the floor panel being provided in particular in multiple parts. Particularly preferably, the base plate does not have sufficient inherent rigidity. It is also conceivable that the base plate is provided in one piece or in one piece, but at the same time is designed in such a way that it is not inherently rigid. In this way, a stable and therefore heavy base plate is advantageously dispensed with and the necessary inherent rigidity is provided via the frame structure and/or the reinforcement structure. The floor panel is preferably part of an underbody paneling. Particularly preferably, the floor panel and/or the underbody paneling is/are provided in such a way that it provides an essentially flat surface at least in sections.

Ganz besonders bevorzugt ist die Bodenplatte mit der Rahmenstruktur und/oder Verstärkungsstruktur kraft-, form- und/oder stoffschlüssig verbunden.The base plate is very particularly preferably connected to the frame structure and/or reinforcement structure in a non-positive, positive and/or material connection.

Gemäß einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass zwischen der Verstärkungsstruktur, insbesondere einem unteren Ende des Querträgers und/oder des Längsträgers, und der Bodenplatte ein Aufnahmeraum zur Aufnahme von funktionellen Modulen gebildet ist. In besonders vorteilhafter Weise können in diesem Aufnahmeraum funktionelle Module angeordnet werden und somit ein besonders kompaktes Mittelbodenmodul bereitgestellt werden, welches eine einfache Montage des Kraftfahrzeugs ermöglicht. Also funktionelle Module kommen insbesondere (Leistungs-)Elektronikmodule, Abgasleitungsmodule, Batteriemodule, Getriebemodule und Allradmodule in Frage.According to a particularly preferred embodiment, it is provided that a receiving space for receiving functional modules is formed between the reinforcement structure, in particular a lower end of the cross member and/or the longitudinal member, and the floor panel. In a particularly advantageous manner, functional modules can be arranged in this receiving space and thus a particularly compact center floor module can be provided, which enables simple assembly of the motor vehicle. So functional modules are in particular (power) electronic modules, exhaust gas line modules, battery modules, transmission modules and all-wheel drive modules in question.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein Abstand zwischen der Verstärkungsstruktur, insbesondere dem Längsträger und/oder dem Querträger, und der Bodenplatte antriebskonzeptunabhängig konstant ist. Hierdurch wird es in vorteilhafter Weise ermöglicht, dass unabhängig von der Wahl des Antriebskonzepts immer ein gewisser Aufnahmeraum als Bauraum zur Verfügung steht, so dass beispielsweise funktionelle Module, die allen Antriebskonzepten gemein sind, sicher und in gleicher Weise untergebracht werden können.According to a preferred embodiment, it is provided that a distance between the reinforcement structure, in particular the longitudinal member and/or the cross member, and the base plate is constant, regardless of the drive concept. This makes it advantageously possible that, regardless of the choice of drive concept, a certain amount of space is always available as installation space, so that, for example, functional modules that are common to all drive concepts can be accommodated safely and in the same way.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung zur Lösung der eingangs formulierten Aufgabe ist eine modulare Kraftfahrzeugplattform, wobei die Plattform wenigstens ein Vorderwagenmodul, ein Hinterwagenmodul, ein Antriebsmodul und ein erfindungsgemäßes Mittelbodenmodul aufweist, wobei die Verstärkungsstruktur des Mittelbodenmoduls in Abhängigkeit von dem Antriebsmodul gewählt ist. Hierdurch wird in besonders vorteilhafter Weise auch für verschiedene Antriebskonzepte, die sich in verschiedenen Antriebsmodulen äußern, ein einheitliches Mittelbodenmodul als Bodenbaugruppe bereitgestellt, so dass die Plattform erhebliche Synergieeffekte aufweist. Gleichzeitig kann durch die Verstärkungsstruktur den antriebsspezifischen Anforderungen in einfacher Weise Rechnung getragen werden.Another object of the invention for solving the problem formulated at the outset is a modular motor vehicle platform, the platform having at least one front end module, one rear end module, a drive module and a center floor module according to the invention, with the reinforcement structure of the center floor module being selected depending on the drive module. As a result, a uniform center floor module is provided as a floor assembly in a particularly advantageous manner for different drive concepts, which are expressed in different drive modules, so that the platform has considerable synergy effects. At the same time, the drive-specific requirements can be easily taken into account by the reinforcement structure.

Noch ein weiterer Gegenstand der Erfindung zur Lösung der eingangs formulierten Aufgabe ist ein Verfahren zur Herstellung eines Mittelbodenmoduls für eine Kraftfahrzeugkarosserie, wobei eine antriebskonzeptunabhängige Rahmenstruktur bereitgestellt wird, wobei eine antriebskonzeptspezifische Verstärkungsstruktur innerhalb der Rahmenstruktur angeordnet und mit der Rahmenstruktur form-, kraft- und/oder stoffschlüssig verbunden wird.Yet another object of the invention for solving the problem formulated at the outset is a method for producing a central floor module for a motor vehicle body, wherein a drive concept-independent frame structure is provided, wherein a drive concept-specific reinforcement structure is arranged within the frame structure and is connected to the frame structure in terms of shape, force and/or is materially connected.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass eine Bodenplatte unterhalb der Verstärkungsstruktur angeordnet und besonders bevorzugt mit der Rahmenstruktur und/oder der Verstärkungsstruktur form-, kraft-, und/oder stoffschlüssig verbunden, insbesondere verschweißt, wird. Somit kann vorteilhafterweise eine, insbesondere nicht-eigensteife, beispielsweise mehrteilige, Bodenplatte in das Mittelbodenmodul integriert werden.According to a preferred embodiment of the method according to the invention, it is provided that a base plate is arranged below the reinforcement structure and particularly preferably connected, in particular welded, to the frame structure and/or the reinforcement structure in a positive, non-positive and/or material manner. Thus, a floor panel that is not inherently rigid, for example in several parts, can advantageously be integrated into the central floor module.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung zur Lösung der eingangs formulierten Aufgabe ist ein Kraftfahrzeug aufweisend eins erfindungsgemäßes Mittelbodenmodul.A further object of the invention for solving the problem formulated at the outset is a motor vehicle having a central floor module according to the invention.

Alle zuvor im Zusammenhang mit dem Mittelbodenmodul offenbarten Einzelheiten, Merkmale und Vorteile beziehen sich gleichfalls auf die erfindungsgemäße modulare Kraftfahrzeugplattform, das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Mittelbodenmoduls das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.All previously disclosed in connection with the center floor module details, features and advantages also relate to the inventions a modular motor vehicle platform according to the invention, the method according to the invention for producing a central floor module, the motor vehicle according to the invention.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nachfolgend anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert werden. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den Erfindungsgedanken nicht einschränken. Hierin zeigt:

1 illustriert ein Kraftfahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 illustriert einen Detailausschnitt der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Querschnitt.
3 illustriert ein Kraftfahrzeug gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 illustriert einen Detailausschnitt der weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Querschnitt.

Further details and advantages of the invention will be explained below with reference to the embodiment shown in the drawings. The drawings only illustrate exemplary embodiments of the invention, which do not limit the inventive idea. Herein shows:

1 12 illustrates an automotive vehicle in accordance with an exemplary embodiment of the present invention.
2 12 illustrates a cross-sectional detail of the exemplary embodiment of the present invention.
3 12 illustrates an automotive vehicle according to another exemplary embodiment of the present invention.
4 illustrates a detail of the further exemplary embodiment of the present invention in cross section.

In 1 ist ein Kraftfahrzeug 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das Kraftfahrzeug 1 ist dabei vorzugsweise im Rahmen einer modularen Kraftfahrzeugplattform herstellbar. Das Kraftfahrzeug 1, insbesondere die Kraftfahrzeugkarosserie, wobei im Kontext der vorliegenden Beschreibung und Abbildungen Kraftfahrzeug 1 und Kraftfahrzeugkarosserie teilweise synonym verwendet werden. Eine solche Kraftfahrzeugkarossiere umfasst ein, in der Abbildung links schematisch angedeutetes, Vorderwagenmodul 2, welches beispielsweise unter anderem eine Motorhaube umfasst, ein Mittelbodenmodul 3, welches unter einem Fahrgastzellenbereich bzw. -modul angeordnet ist und hier in im Folgenden näher zu beschreibender Weise gebildet ist, und ein Hinterwagenmodul 4, welches beispielsweise unter anderem einen Kofferraum umfasst. Das Kraftfahrzeug 1 weist eine übliche Längsrichtung 100 auf.In 1 1 shows a motor vehicle 1 according to an exemplary embodiment of the present invention. The motor vehicle 1 can preferably be produced as part of a modular motor vehicle platform. The motor vehicle 1, in particular the motor vehicle body, with the motor vehicle 1 and motor vehicle body being used synonymously in some cases in the context of the present description and illustrations. Such a motor vehicle body comprises a front end module 2, which is indicated schematically on the left in the figure and which, for example, includes a hood, a center floor module 3, which is arranged under a passenger cell area or module and is formed here in a manner to be described in more detail below, and a rear vehicle module 4, which, for example, includes a trunk, among other things. The motor vehicle 1 has a normal longitudinal direction 100 .

Der Fachmann versteht, dass das Kraftfahrzeug 1 und auch die Kraftfahrzeugkarosserie eine Vielzahl weiterer Module umfasst, die hier der Einfachheit halber nicht dargestellt sind und auch nicht den Fokus der vorliegenden Erfindung bilden.The person skilled in the art understands that the motor vehicle 1 and also the motor vehicle body comprises a large number of further modules which are not shown here for the sake of simplicity and also do not form the focus of the present invention.

Für jedes der Module liegt vorzugsweise eine Mehrzahl von unterschiedlichen Ausführungsformen vor. Durch entsprechende Kombination der in sich relativ autarken Module ist somit effizient eine Vielzahl von verschiedenen Kraftfahrzeugtypen herstellbar. Dies betrifft insbesondere auch Kraftfahrzeuge 1 mit verschiedenen Antriebskonzepten. So sind vorzugsweise im Rahmen der modularen Kraftfahrzeugplattform sowohl Kraftfahrzeuge mit beispielsweise einem Elektromotor, einem Verbrennungsmotor, einem Hybridantrieb, der einen Elektromotor mit einem Verbrennungsmotor in unterschiedlichen Varianten oder weiteren möglichen Antriebsarten, wie beispielsweise einem Brennstoffzellenantrieb herstellbar. Die zugehörigen Antriebe werden dabei als verschiedene Antriebsmodule in die Kraftfahrzeugplattform integriert.There are preferably a number of different embodiments for each of the modules. A large number of different motor vehicle types can thus be efficiently produced by appropriate combination of the relatively self-sufficient modules. This also applies in particular to motor vehicles 1 with different drive concepts. Thus, motor vehicles with, for example, an electric motor, an internal combustion engine, a hybrid drive, an electric motor with an internal combustion engine in different variants or other possible drive types, such as a fuel cell drive, can preferably be produced within the framework of the modular motor vehicle platform. The associated drives are integrated into the motor vehicle platform as different drive modules.

Jede dieser unterschiedlichen Antriebsarten hat unterschiedliche Anforderungen an das Kraftfahrzeug 1 und die Kraftfahrzeugkarosserie. So müssen insbesondere bei einem Elektroantrieb große Batteriesysteme in der Karosserie aufgenommen und in erhöhtem Maße aus Sicherheitsgründen vor von außen einwirkenden Kräften, wie sie beispielsweise bei einem Unfall auftreten, geschützt werden.Each of these different drive types has different requirements for the motor vehicle 1 and the motor vehicle body. In the case of an electric drive in particular, large battery systems must be accommodated in the body and, for safety reasons, must be protected to a greater extent from external forces, such as those that occur in the event of an accident.

Ein Verbrennungsmotor wiederum erfordert beispielsweise die Verlegung von Abgasleitungen.A combustion engine, for example, requires the laying of exhaust pipes.

Weitere funktionelle Module sind vorzugsweise für wenigstens zwei Antriebsarten gleichzeitig erforderlich. Dies betrifft beispielsweise eine Leistungselektronik eines Elektronikmoduls, Getriebe, Allradsystembauteile eines Allradmoduls, etc.Additional functional modules are preferably required for at least two types of drive at the same time. This applies, for example, to the power electronics of an electronic module, transmission, all-wheel drive system components of an all-wheel drive module, etc.

Damit das Kraftfahrzeug 1 und insbesondere die Kraftfahrzeugkarosserie unabhängig von der zu wählenden Antriebsart möglichst einheitlich und somit einfach und kostensparend herstellbar ist, schlägt die vorliegende Erfindung ein Mittelbodenmodul 3 vor.The present invention proposes a center floor module 3 so that the motor vehicle 1 and in particular the motor vehicle body can be produced as uniformly as possible, and thus simply and cost-effectively, independently of the type of drive to be selected.

Das Mittelbodenmodul 3, welches hier insbesondere in der Ausführungsform für einen Elektroantrieb dargestellt ist, umfasst eine antriebskonzeptunabhängige Rahmenstruktur 5, welche somit vorzugsweise für alle Kraftfahrzeuge 1 der modularen Kraftfahrzeugplattform im Wesentlichen identisch vorgesehen ist. Diese Rahmenstruktur 5 umfasst einen, hier ununterbrochen umlaufenden, Rahmen, der vorzugsweise aus mehreren miteinander fest verbundenen, insbesondere verschweißten, Bauteilen zusammengesetzt ist.The center floor module 3, which is shown here in particular in the embodiment for an electric drive, includes a drive concept-independent frame structure 5, which is therefore preferably provided essentially identically for all motor vehicles 1 of the modular motor vehicle platform. This frame structure 5 comprises a frame, which in this case runs continuously all the way around, which is preferably composed of a plurality of components which are firmly connected to one another, in particular welded.

Besonders bevorzugt umfasst die Rahmenstruktur 5 beispielsweise seitliche Schweller 10. Diese strukturellen Bauteile sind bereits hinlänglich bekannt und werden daher vorliegend nicht näher beschrieben. Es kann sich beispielsweise wenigstens teilweise um Hohlprofile aus einem festen oder hochfesten Blechmaterial handeln, wobei zusätzliche Verstärkungselemente in an sich bekannter Weise in den Hohlprofilen anordenbar sind. Die Rahmenstruktur 5 umfasst vorzugsweise einen Korrosionsschutz.The frame structure 5 particularly preferably comprises, for example, side sills 10. These structural components are already well known and are therefore not described in detail here. For example, at least some of them can be hollow profiles made of a solid or high-strength sheet metal material, with additional reinforcement elements being able to be arranged in the hollow profiles in a manner known per se. The frame structure 5 preferably includes an anti-corrosion protection.

Innerhalb der Rahmenstruktur 5 ist nun eine Verstärkungsstruktur 6 angeordnet, die hier eine Vielzahl von Längsträgern 7 und Querträgern 8 umfasst. Diese bilden zusammen im vorliegenden Fall ein Batterieaufnahmemodul. Dies bedeutet insbesondere, dass die Verstärkungsstruktur 6 im Wesentlichen rasterförmig ausgebildet ist und eine Vielzahl von taschenartigen Aufnahmen bereitstellt, in die Batteriemodule einsetzbar sind. Durch die Verstärkungsstruktur 6 sind diese hinreichend gut gegen seitliche Aufprallkräfte geschützt.A reinforcement structure 6 is now arranged inside the frame structure 5 , which here comprises a multiplicity of longitudinal members 7 and cross members 8 . In the present case, these together form a battery receiving module. This means in particular that the reinforcement structure 6 is essentially in the form of a grid and provides a large number of pocket-like receptacles into which the battery modules can be inserted. The reinforcement structure 6 protects them sufficiently well against lateral impact forces.

Das Mittelbodenmodul 3 umfasst folglich insbesondere ein Batterieaufnahmemodul, welches wenigstens teilweise durch die Verstärkungsstruktur 6 bereitgestellt wird.Consequently, the center floor module 3 comprises in particular a battery receiving module, which is provided at least partially by the reinforcement structure 6 .

Die Verstärkungsstruktur 6 ist in geeigneter Weise mit der Rahmenstruktur 5 verbunden, vorzugsweise wenigstens abschnittsweise mit dieser verschweißt, um eine ausreichende Eigensteifigkeit des Mittelbodenmoduls 3 zu gewährleisten.The reinforcement structure 6 is connected to the frame structure 5 in a suitable manner, preferably welded to it at least in sections, in order to ensure sufficient inherent rigidity of the center floor module 3 .

In 2 ist ein Detailausschnitt der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Querschnitt dargestellt. Dabei ist ein seitlicher Bereich dargestellt, der einen Schweller 10 als Teil der Rahmenstruktur 5 umfasst. Die Verstärkungsstruktur 6 ist dabei hier derart an den Schweller 10 angepasst, dass ein dieser durch einen Längsträger 7 stabilisiert wird. Zusätzlich oder alternativ kann an dieser Stelle auch ein Batterierahmen angeordnet sein, der vorzugsweise integraler Teil der Verstärkungsstruktur 6 oder separat von dieser ausgebildet ist.In 2 1 is a cross-sectional detail of the exemplary embodiment of the present invention. A side area is shown, which includes a sill 10 as part of the frame structure 5 . The reinforcement structure 6 is here adapted to the sill 10 in such a way that one of these is stabilized by a side member 7 . Additionally or alternatively, a battery frame can also be arranged at this point, which is preferably formed as an integral part of the reinforcement structure 6 or separately from it.

Ferner ist hier ein Fahrzeugboden schematisch angedeutet. Bei diesem kann es sich um eine ein- oder mehrteilige Unterbodenverkleidung handeln, die beispielsweise eine ein- oder mehrteilig ausgebildete Bodenplatte 9 umfasst. Die Bodenplatte 9 muss insbesondere keine hinreichende Eigensteifigkeit ausbilden, da die Eigensteifigkeit des Mittelbodenmoduls 3 vorzugsweise durch die Rahmenstruktur 5 und/oder die Verstärkungsstruktur 6 bereitgestellt wird. Die Bodenplatte 9 ist hier derart vorgesehen, dass sie wenigstens bereichsweise eine im Wesentlichen ebene Fläche bietet.Furthermore, a vehicle floor is indicated here schematically. This can be a one-piece or multi-piece underbody paneling that includes, for example, a one-piece or multi-piece floor panel 9 . In particular, the base plate 9 does not have to have sufficient inherent rigidity, since the inherent rigidity of the central floor module 3 is preferably provided by the frame structure 5 and/or the reinforcement structure 6 . The base plate 9 is provided here in such a way that it offers a substantially flat surface at least in certain areas.

In 3 ist ein Kraftfahrzeug 1 gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Dabei entspricht das Kraftfahrzeug 1 grundsätzlich dem im Zusammenhang mit der in 1 dargestellten Ausführungsform erläuterten Kraftfahrzeug, so dass auch die diesbezüglichen Ausführungen verwiesen wird.In 3 1 shows a motor vehicle 1 according to a further exemplary embodiment of the present invention. The motor vehicle 1 basically corresponds to that in connection with the in 1 illustrated embodiment explained motor vehicle, so that the relevant statements are referenced.

Hier ist jedoch die Verstärkungsstruktur 6 abweichend ausgeführt. Wie durch Vergleich der Abbildungen deutlich wird, ist die Rahmenstruktur 5 vorzugsweise im Wesentlichen gleich ausgebildet. Das hier dargestellte Mittelbodenmodul 3 ist jedoch insbesondere für den Einsatz mit einem Verbrennungsmotor vorgesehen. Dort ist keine großräumige Batterieaufnahme im Bodenbereich erforderlich.Here, however, the reinforcement structure 6 is designed differently. As can be seen by comparing the figures, the frame structure 5 is preferably of essentially the same design. However, the central floor module 3 shown here is intended in particular for use with an internal combustion engine. There is no need for a spacious battery holder in the floor area.

Stattdessen sind hier wenige, aber dafür stabilere Querträger 8 vorgesehen, welche die notwendige Eigensteifigkeit des Mittelbodenmoduls 3 realisieren.Instead, a few but more stable cross members 8 are provided here, which realize the necessary inherent rigidity of the center floor module 3 .

In 4 ist ein Detailausschnitt der weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Querschnitt dargestellt. Erneut ist ein seitlicher Bereich mit einem Schweller 10 im Querschnitt dargestellt. Wie durch Vergleich mit 2 deutlich wird, umfasst die Verstärkungsstruktur 6 hier keinen Längsträger 7 bzw. keinen Batterierahmen, welcher den Schweller stabilisiert.In 4 a detailed section of the further exemplary embodiment of the present invention is shown in cross section. Again, a lateral area with a sill 10 is shown in cross section. As by comparison with 2 As is clear, the reinforcement structure 6 does not include a side member 7 or a battery frame that stabilizes the rocker panel.

Ferner ist im linken Bildbereich angedeutet, dass der Querträger 8 einen vergleichsweise geringen Durchmesser aufweist, so dass bei gleichbleibendem Durchmesser des Querträgers 8 im Kontaktbereich zwischen Schweller 10 und Querträger 8 keine ausreichende Stabilität vorläge.Furthermore, it is indicated in the left-hand area of the figure that the cross member 8 has a comparatively small diameter, so that if the diameter of the cross member 8 remained the same, there would not be sufficient stability in the contact area between the sill 10 and the cross member 8 .

Daher weist der Querträger 8 hier einen Übergangsbereich auf, in dem der Durchmesser des Querträgers ansteigt, so dass im Kontaktbereich mit dem Schweller 10 dieser hinreichend stabilisiert wird und somit ein Einknicken des Schwellers 10 verhindert wird. Der Übergangsbereich ist hier derart vorgesehen, dass der Querträger 8 in der unmittelbaren Nähe des Schwellers 10 einen ersten Durchmesser D und in einem weiter in Richtung der Kraftfahrzeugmitte, also quer zu der Längsrichtung 100 vorgesehenen, Bereich, einen zweiten Durchmesser d aufweist. Der Durchmesser bzw. Querschnitt des Querträgers 8 steigt dabei in Richtung des Schwellers 10 vorzugsweise stetig, hier im Wesentlichen linear, an.Therefore, the cross member 8 here has a transition area in which the diameter of the cross member increases, so that in the contact area with the rocker panel 10 this is sufficiently stabilized and buckling of the rocker panel 10 is thus prevented. The transition area is provided here in such a way that the cross member 8 has a first diameter D in the immediate vicinity of the sill 10 and a second diameter d in an area further in the direction of the center of the motor vehicle, i.e. transverse to the longitudinal direction 100 . The diameter or cross section of the cross member 8 increases in the direction of the sill 10 preferably continuously, here essentially linearly.

Im Bereich des Kraftfahrzeugmitte wird hierdurch ein Bereich zwischen der Bodenplatte 9 und dem Querträger 8 bereitgestellt, der als Aufnahmeraum 11 beispielsweise zur Aufnahme weiterer funktioneller Module dienen kann. Hierdurch wird zum einen eine einfache Integration von funktionellen Modulen in das Mittelbodenmodul ermöglicht, zum anderen wird durch den geringeren zweiten Durchmesser d eine Gewichtsersparnis bei gleichbleibender Stabilität bzw. Eigensteifigkeit ermöglicht. Der Aufnahmeraum 11 kann in diesem Fall beispielsweise zur Aufnahme von Abgasmodulen eingesetzt werden.In this way, in the area of the center of the motor vehicle, an area is provided between the base plate 9 and the cross member 8, which can serve as a receiving space 11, for example for receiving further functional modules. On the one hand, this enables functional modules to be easily integrated into the center floor module, and on the other hand, the smaller second diameter d enables a weight saving with the same stability or inherent rigidity. In this case, the receiving space 11 can be used, for example, to receive exhaust gas modules.

Der Fachmann versteht, dass der Aufnahmeraum 11 dabei nicht über den gesamten Bereich des Mittelbodenmoduls 3 konstant sein muss. So ist es beispielsweise vorstellbar, dass zur Erhöhung der Stabilität weitere Längsträger 7 vorgesehen sind.The person skilled in the art understands that the receiving space 11 does not have to be constant over the entire area of the center floor module 3 . That's the way it is conceivable, for example, that further longitudinal beams 7 are provided to increase stability.

Claims

Central floor module (3) for a motor vehicle body, which has a drive concept-independent frame structure (5) and a drive concept-specific reinforcement structure (6), the reinforcement structure (6) being connected to the frame structure (5), the reinforcement structure (6) having at least one longitudinal member (7 ) and at least one cross member (8), characterized in that the reinforcement structure (6) has a cross section that decreases linearly in the vertical direction in at least one transition region to the frame structure (5), the central floor module (3) having a multi-part floor panel (9) with a constant distance from the longitudinal member (7) and cross member (8) that is independent of the drive concept and the at least one cross member (8) of the reinforcement structure (6) has a first diameter (D) in an area facing the frame structure (5) and in one of the frame structure ( 5) remote area has a second diameter (d) which is less than that first diameter (D).

Central floor module (3) according to claim 1 , characterized in that the frame structure (5) comprises at least two side sills (10).

Central floor module (3) according to one of the preceding claims, characterized in that the frame structure (5) and the reinforcing structure (6) are connected to one another in a positive, non-positive and/or material connection.

Central floor module (3) according to one of the preceding claims, characterized in that the reinforcement structure (6) forms a battery accommodation module.

Central floor module (3) according to one of the preceding claims, characterized in that a receiving space (11) for receiving functional modules is formed between the reinforcing structure (6) and the floor panel (9).

Modular motor vehicle platform, wherein the platform has at least a front-end module (2), a rear-end module (4), a drive module and a center floor module (3) according to one of the preceding claims, the reinforcement structure (6) of the center floor module (3) depending on the drive module is chosen.

Motor vehicle (1) having a central floor module (3) according to one of Claims 1 - 5 .