-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugteilstruktur für ein wenigstens teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug mit wenigstens einem Fahrwerkhilfsrahmen für ein Hinterachsfahrwerk und mit wenigstens einem in Vorwärtsfahrtrichtung vor dem Fahrwerkhilfsrahmen angeordneten Batteriesystem. Der Fahrwerkhilfsrahmen ist im Bereich eines Hinterwagens an eine Karosserie angebunden. Das Batteriesystem umfasst eine Batterietragstruktur zur Aufnahme wenigstens einer Batterieeinrichtung. Die Batterietragstruktur ist an die Karosserie angebunden.
-
Eine solche Fahrzeugteilstruktur muss in der Regel vielfältige Anforderungen erfüllen. Beispielsweise soll eine möglichst hohe Sicherheit im Crashfall und insbesondere bei einem Heckaufprall gewährleistet werden. Zudem muss das Batteriesystem möglichst gut geschützt werden. Das gilt sowohl für den Fahrbetrieb und einen Unfall als auch für die Zeit vor und während des Einbaus des Batteriesystems in das Fahrzeug. Des Weiteren sind grundsätzlich eine Gewichtsreduktion und eine kompakte und Bauraum sparende Bauweise wünschenswert, um eine möglichst große Reichweite mit dem Energiespeicher zu ermöglichen.
-
Bei Fahrzeugen mit lenkbaren Hinterrädern kommt die Anforderung hinzu, dass für die Bauteile der Hinterachslenkung und für den Bewegungsraum der Hinterräder ausreichend Bauraum zur Verfügung steht. Eine weitere Anforderung ist, dass eine solche Fahrzeugteilstruktur möglichst unaufwendig und wirtschaftlich montiert bzw. eingebaut werden kann. Zudem soll die im fertigen Fahrzeug montierte Fahrzeugteilstruktur möglichst gut und einfach für Wartungsarbeiten oder Reparaturarbeiten zugänglich sein.
-
Eine Fahrzeugheckstruktur mit einem Batteriegehäuse für eine Batterie und einem Hecklastübertragungselement ist aus der
DE 10 2018 214 265 A1 bekannt. Das Hecklastübertragungselement ist hinter dem Batteriegehäuse angeordnet und überträgt während einer Kollision eine Kollisionslast nach vorne. Zur Übertragung der Kollisionslasten sind Beschläge vorgesehen, welche sich von dem Hecklastübertragungselement nach vorne unterhalb des Batteriegehäuses erstrecken.
-
Die
EP 2 986 486 B1 zeigt eine Batterieanordnung für ein zweispuriges Fahrzeug mit einer Traktionsbatterie mit einem Batteriegehäuse. In dem Batteriegehäuse sind crashsensible Batteriezellen und zumindest ein in der Fahrzeugquerrichtung verlaufender Crashquerträger angeordnet. Mittels des Crashquerträgers ist im Seitencrashfall die eingeleitete Aufprallkraft unter Überbrückung der Batteriezellen zur crashabgewandten Fahrzeugseite übertragbar. Dabei sind das Batteriegehäuse und der darin angeordnete Crashquerträger als ein Vormontage-Zusammenbau ausgebildet, welcher separat montierbar ist.
-
Die
DE 35 22 447 A1 zeigt einen Vorderwagen für ein Kraftfahrzeug mit einem Fahrschemel als Träger des Antriebsaggregats. Der Fahrschemel umfasst einen hinteren Querträger und zwei von diesem nach vorn weisende seitliche Längsträger sowie einen vorderen Querträger, welcher die Längsträger verbindet. Dabei sind die Längsträger des Fahrschemels so weit nach vorne verlängert, dass sie mit ihren vorderen freien Enden den frontseitigen Stoßfänger tragen können. Der Fahrschemel wird vormontiert ist bei Fertigmontage mit dem eigentlichen Fahrzeugaufbau lösbar verbunden. Im Rahmen der Vormontage kann der Fahrschemel zusätzlich zum Stoßfänger mit einem Kühler, einem Kondensator einer Klimaanlage, Aufnahmeblechen für Scheinwerfer, einem Kühlergrill, einer Fahrzeugbatterie und weiteren Teilen ausgestattet werden.
-
Demgegenüber ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fahrzeugteilstruktur zur Verfügung zu stellen, welche die zuvor diskutierten Anforderungen möglichst weitgehend und zuverlässig erfüllt.
-
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Fahrzeugteilstruktur mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der allgemeinen Beschreibung und der Beschreibung des Ausführungsbeispiels.
-
Die erfindungsgemäße Fahrzeugteilstruktur ist für ein wenigstens teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug (insbesondere mit lenkbaren Hinterrädern) vorgesehen. Die Fahrzeugteilstruktur umfasst wenigstens einen Fahrwerkhilfsrahmen für ein Hinterachsfahrwerk, welcher im Bereich eines Hinterwagens an eine Karosserie angebunden ist. Die Fahrzeugteilstruktur umfasst wenigstens ein in Vorwärtsfahrtrichtung vor dem Fahrwerkhilfsrahmen angeordnetes Batteriesystem. Das Batteriesystem umfasst wenigstens eine Batterietragstruktur zur Aufnahme wenigstens einer Batterieeinrichtung. Die Batterietragstruktur ist (wenigstens teilweise) an die Karosserie angebunden. Insbesondere ist das Batteriesystem über die Batterietragstruktur an die Karosserie angebunden. Dabei umfasst die Fahrzeugteilstruktur wenigstens einen Montageträger. Der Montageträger dient zur Lastübertragung von dem Fahrwerkhilfsrahmen in die Batterietragstruktur in einem Crashfall und insbesondere bei einem Heckaufprall. Der Montageträger ist dazu geeignet und ausgebildet, den Fahrwerkhilfsrahmen und das Batteriesystem vor ihrem Einbau in das Fahrzeug fest miteinander zu verbinden. Insbesondere ermöglicht der Montageträger eine gleichzeitige Montage von Fahrwerkhilfsrahmen und Batteriesystem. Dadurch wird ein Vormontage-Zusammenbau bereitgestellt. Der Vormontage-Zusammenbau ist so ausgebildet, dass er als eine Einheit mit der Karosserie verheiratet werden kann. Insbesondere ist der Vormontage-Zusammenbau als eine Einheit an der Karosserie montierbar. Der Montageträger ist dazu geeignet und ausgebildet, nach dem Verheiraten des Vormontage-Zusammenbaus mit der Karosserie nach unten (in Fahrzeughochrichtung) von dem Fahrwerkhilfsrahmen und von dem Batteriesystem gelöst (und demontiert) zu werden. Dadurch sind der Fahrwerkhilfsrahmen und das Batteriesystem unabhängig voneinander (und insbesondere in beliebiger Reihenfolge zueinander) von der Karosserie demontierbar. Insbesondere ist der Montageträger bei eingebautem Batteriesystem und bei eingebautem Fahrwerkhilfsrahmen demontierbar. Insbesondere sind Batteriesystem und Fahrwerkhilfsrahmen derartig an der Karosserie befestigt, dass sie auch bei ausgebautem Montageträger noch wenigstens teilweise an der Karosserie angebunden sind.
-
Die vorliegende Erfindung bietet viele Vorteile. Einen erheblichen Vorteil bietet der Montageträger mit seinem besonderen Einbau und seiner Funktionsweise im Zusammenspiel mit den anderen Komponenten der Fahrzeugteilstruktur. Dadurch kann die Erfindung die Anforderungen an eine solche Fahrzeugteilstruktur besonders umfangreich und vorteilhaft erfüllen. Beispielsweise bietet die Erfindung eine besonders hohe Crashsicherheit und zugleich eine unaufwendige und sichere Montage sowie eine gute Zugänglichkeit für Wartungsarbeiten sowohl am Batteriesystem als auch an dem Hinterachsfahrwerk (mit lenkbaren Hinterrädern).
-
In allen Ausgestaltungen ist es besonders bevorzugt und vorteilhaft, dass der Montageträger wenigstens drei Tragarme umfasst. Insbesondere sind nur drei Tragarme vorgesehen. Vorzugsweise bilden die drei Tragarme die Hauptstruktur des Montageträgers. Der Montageträger kann auch (im Wesentlichen) durch die drei Tragarme gebildet werden. Insbesondere ist der Montageträger als ein einziges Bauteil zu handhaben. Insbesondere ist der Montageträger vormontiert.
-
Die drei Tragarme werden vorzugsweise bereitgestellt durch wenigstens einen in Fahrzeughochrichtung verlaufenden Basistragarm und wenigstens zwei winkelig (schräg) am Basistragarm befestigte Seitentragarme. Insbesondere sind die Seitentragarme nicht im rechten Winkel am Basistragarm befestigt. Insbesondere ist der Montageträger (aufgrund der Ausrichtung der wenigstens drei Tragarme) trapezartig ausgebildet. Mit anderen Worten, der Montageträger weist vorzugsweise eine trapezartige Grundgeometrie auf. Diese Grundgeometrie kann auch als bügelartig bezeichnet werden.
-
Der Basistragarm ist insbesondere am Hilfsrahmen abgestützt und/oder daran befestigt. Die Seitentragarme sind insbesondere jeweils an der Batterietragstruktur abgestützt und/oder daran befestigt. Die Tragarme sind insbesondere fest miteinander verbunden. Insbesondere sind die Seitentragarme am Basistragarm befestigt. Insbesondere sind die Seitentragarme in einer Ebene angeordnet. Insbesondere sind die Seitentragarme und der Basistragarm in einer Ebene angeordnet. Insbesondere verläuft der Basistragarm quer zu den Seitentragarmen. Insbesondere sind die Seitentragarme an dem Basistragarm und vorzugsweise an dessen Enden mit ihren Enden (also endständig) befestigt. Der Montageträger kann einstückig ausgebildet sein. Dann wird beispielsweise ein Träger entsprechend umgeformt, sodass sich der Basisträger mit den beiden Seitentragarmen ergibt.
-
Es ist bevorzugt und vorteilhaft, dass der Montageträger in Bezug auf eine Fahrzeughochachse null bis 200 mm oberhalb einer Unterbodenfreiheitslinie angeordnet ist. In diesem Bereich bietet der Montageträger besonders im Hinblick auf Crashsicherheit und den Vormontage-Zusammenbau sowie bei Wartungsarbeiten besondere Vorteile. Die Unterbodenfreiheitslinie verläuft insbesondere entlang eines tiefsten Punktes eines Unterbodens des Fahrzeugs.
-
Bevorzugt ist der Montageträger auf einer Höhe mit den Rahmenlängsträgern des Fahrwerkhilfsrahmens und/oder auf einer Höhe mit der Batterietragstruktur und insbesondere deren Batterielängsträgern und/oder auf einer Höhe mit den Schwellern angeordnet. Insbesondere liegt der Montageträger tiefer als die Längsträgereinheiten der Karosserie im Hinterwagen. Der Montageträger erstreckt sich insbesondere wenigstens zu einem überwiegenden Teil in Vorwärtsfahrtrichtung vor den Längsträgereinheiten. Diese Bauteile werden nachfolgend noch näher beschrieben.
-
In einer vorteilhaften Weiterbildung stellt der Montageträger wenigstens eine Schutzvorrichtung bereit. Die Schutzvorrichtung schützt das Batteriesystem insbesondere vor und/oder während des Einbaus in den Vormontage-Zusammenbau und/oder in das Fahrzeug gezielt vor mechanischen Einwirkungen. Insbesondere schützt die Schutzvorrichtung das Batteriesystem vor und/oder während der Hochzeit des Vormontage-Zusammenbaus mit der Karosserie. Insbesondere erfüllt der Montageträger strukturelle Funktionen beim Schutz des Batteriesystems. Insbesondere schützt die Schutzvorrichtung das Batteriesystem während der gesamten Handhabung des Batteriesystems im Rahmen der Montage.
-
Das bietet eine weitere vorteilhafte Funktionsintegration des Montageträgers. Ein solcher Schutz des Batteriesystems vor dessen Einbau ist immer häufiger ein zulassungsrelevantes Merkmal für Batteriesysteme und Elektrofahrzeuge. Bei der Erfindung muss das Batteriesystem nicht mehr aufwendig und mit gewichtsintensiven Zusatzbauteilen separat geschützt werden. Daher kann durch den Einsatz des Montageträgers auch auf bauliche Veränderungen an bereits entwickelten Batteriesystemen verzichtet werden.
-
In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung stellen der Fahrwerkhilfsrahmen (insbesondere dessen Rahmenlängsträger) und der Montageträger und die Batterietragstruktur (insbesondere deren Batterielängsträger) zusammen eine untere Lastübertragungsebene zu Lastübertragung im Crashfall bereit. Das bietet eine weitere vorteilhafte Funktionsintegration des Montageträgers und eine erhebliche Verbesserung der Fahrzeugsicherheit.
-
Vorzugsweise stützt sich der Fahrwerkhilfsrahmen im Crashfall an dem Basistragarm ab. Insbesondere stützt sich der Fahrwerkhilfsrahmen mit seinen Rahmenlängsträgern am Basistragarm ab. Insbesondere ist die vom Fahrwerkhilfsrahmen eingebrachte Last vom Basistragarm aus über die Seitentragarme schräg nach vorne (mit anderen Worten: schräg zur Fahrzeuglängsrichtung in Vorwärtsfahrtrichtung) und nach außen (mit anderen Worten: schräg zur Fahrzeugquerrichtung) in die Batteriestruktur und insbesondere in deren Batterielängsträger übertragbar. Insbesondere wird die Last von der Batterietragstruktur vorzugsweise auch in die Schweller und/oder andere Abschnitte der Karosserie weitergeleitet. Insbesondere wird die im Crashfall eingebrachte Last vom Fahrwerkhilfsrahmen auf dem Basistragarm und von dort aus über die Seitentragarme zur Batterietragstruktur und vorzugsweise von dort in die Karosserie weitergeleitet.
-
Die Fahrzeugteilstruktur umfasst insbesondere wenigstens zwei im Hinterwagen angeordnete Längsträgereinheiten. Die Längsträgereinheiten sind insbesondere wenigstens teilweise höher als der Fahrwerkhilfsrahmen angeordnet. Die Längsträgereinheiten sind insbesondere fest mit der Karosserie verbunden. Die Fahrzeugteilstruktur umfasst insbesondere wenigstens zwei in Vorwärtsfahrtrichtung vor der Längsträgereinheiten angeordnete Schweller. Die Schweller sind insbesondere fest mit der Karosserie verbunden. Die Schweller sind insbesondere tiefer als die Längsträgereinheiten und/oder seitlich von dem Batteriesystem angeordnet. Die Schweller verlaufen insbesondere parallel zu den Batterielängsträgern.
-
Die Fahrzeugteilstruktur umfasst insbesondere wenigstens zwei (im Crashfall) auf Biegung belastbare Kurbelstrukturen zu Lastübertragung von jeweils wenigstens einer Längsträgereinheit zu jeweils wenigstens einem Schweller im Crashfall. Insbesondere stellen die Längsträgereinheiten und die Kurbelstrukturen und die Schweller zusammen eine obere Lastübertragungsebene zur Lastübertragung im Crashfall bereit. Insbesondere ist die obere Lastübertragungsebene wenigstens abschnittsweise höher als die untere Lastübertragungsebene angeordnet. Insbesondere ist die untere Lastübertragungsebene ergänzend zur oberen Lastübertragungsebene ausgebildet. Insbesondere bilden die untere und die obere Lastübertragungsebene zusammen die für einen Heckaufprall vorgesehene Lastübertragung vom Hinterwagen aus in Fahrzeugrichtung nach vorne in die Karosserie.
-
Die Längsträgereinheiten sind insbesondere höher als der Montageträger und/oder höher als die Batterietragstruktur angeordnet. Insbesondere verlaufen die Längsträgereinheiten wenigstens abschnittsweise oberhalb des Fahrwerkhilfsrahmens. Die Schweller sind insbesondere als Seitenschweller ausgebildet.
-
Es ist möglich, dass die Kurbelstrukturen zur Bauraumgewinnung für lenkbare Hinterräder eine gezielt verringerte Bauteildimensionierung aufweisen. Insbesondere weisen die Kurbelstrukturen dazu eine verringerte Querschnittsgeometrie und/oder einen verringerten Materialeinsatz auf. Dabei ist bevorzugt und vorteilhaft, dass eine durch die verringerte Bauteildimensionierung reduzierte Lastübertragung in der oberen Lastübertragungsebene durch die untere Lastübertragungsebene wenigstens kompensiert und vorzugsweise mehr als kompensiert wird. Insbesondere dient die verringerte Bauteildimensionierung dazu, einen größeren Lenkwinkel für die Hinterräder zur Verfügung zu stellen.
-
Es ist möglich und vorteilhaft, dass der Montageträger wenigstens ein Extrusionsprofil umfasst oder als ein solches ausgebildet ist. Insbesondere umfassen die Tragarme jeweils wenigstens ein Extrusionsprofil oder werden durch ein solches bereitgestellt. Möglich sind auch andere geeignete Arten von Profilbauteilen.
-
Das Batteriesystem kann wenigstens eine Batterieschutzplatte zum Schutz vor straßenseitigen mechanischen Einflüssen umfassen. Der Montageträger umfasst insbesondere eine Montageeinrichtung zur Befestigung der Batterieschutzplatte von unten (in Fahrzeughochrichtung). Die Montageeinrichtung dient insbesondere zur Befestigung der Batterieschutzplatte mittels Schraubverbindungen. Insbesondere wird die Batterieschutzplatte mit einem hinteren Teil an der Montageeinrichtung befestigt.
-
In einer vorteilhaften Weiterbildung spannen die Tragarme des Montageträgers zwischen sich einen Aufnahmeraum auf. Insbesondere dient der Aufnahmeraum zur Unterbringung wenigstens einer elektronischen Steuereinrichtung des Batteriesystems. Insbesondere ist an wenigstens einem Tragarm ein Montageflansch zur Befestigung der Steuereinrichtung ausgebildet.
-
Insbesondere umfasst die Batterietragstruktur wenigstens zwei in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Batterielängsträger. Insbesondere sind die Batterielängsträger jeweils mit ihrem heckseitigen Ende mit einem der Seitentragarme verbunden. Insbesondere sind die Batterielängsträger mit einem frontseitigen Ende der Seitentragarme verbunden. Insbesondere liegen die Batterielängsträger außen und seitlich vom Batteriesystem. Insbesondere schließen die Batterielängsträger das Batteriesystem wenigstens in Fahrzeugquerrichtung ab. Insbesondere liegen die Batterielängsträger jeweils zwischen der Batterieeinrichtung und einem Schweller. Die Batterielängsträger können an einem Schweller und/oder an anderer Stelle an der Karosserie angebunden sein. Insbesondere stützt sich der Montageträger mit den beiden Seitenträgerarmen an den Batterielängsträgern ab.
-
Insbesondere ist der Basistragarm kürzer als der Abstand der Batterielängsträger in Fahrzeugquerrichtung zueinander. Insbesondere ist der Basistragarm in Fahrzeuglängsrichtung beabstandet von dem heckseitigen Ende der Batterielängsträger angeordnet. Insbesondere verbinden die Seitentragarme die Enden des Basistragarms jeweils mit den heckseitigen Enden der Batterielängsträger. Insbesondere erstrecken sich die Seitentragarme jeweils von einem heckseitigen Ende eines Batterielängsträgers zu einem Ende des Basistragarms.
-
Der Fahrwerkhilfsrahmen umfasst insbesondere wenigstens zwei Rahmenlängsträger. Insbesondere sind die Rahmenlängsträger jeweils mit einem frontseitigen Ende an dem Basistragarm abgestützt. Die Rahmenlängsträger sind insbesondere die unteren und vorzugsweise untersten Längsträger des Fahrwerkhilfsrahmens. Insbesondere verlaufen die Rahmenlängsträger zwischen den am Fahrwerkhilfsrahmen angebundenen Hinterrädern.
-
Insbesondere sind die Rahmenlängsträger jeweils an einem Ende des Basistragarms abgestützt. Insbesondere sind die Rahmenlängsträger jeweils dort am Basistragarm abgestützt, wo auch die Seitentragarme am Basistragarm befestigt sind. Insbesondere ergeben sich dadurch zwei Knotenpunkte, an denen jeweils der Rahmenlängsträger und der Seitentragarm und der Basistragarm zur Lastübertragung zusammentreffen. Insbesondere treffen jeweils ein Rahmenlängsträger und jeweils ein Seitentragarm und der Basistragarm an einem Knotenpunkt zusammen.
-
Insbesondere ist der Fahrwerkhilfsrahmen bockartig bzw. quaderartig ausgebildet. Der Fahrwerkhilfsrahmen umfasst insbesondere in Fahrzeuglängsrichtung und in Fahrzeugquerrichtung und auch in Fahrzeughochrichtung verlaufende Träger. Insbesondere liegen die Schweller und die Batterielängsträger weiter außen als die Rahmenlängsträger und insbesondere in Vorwärtsfahrtrichtung vor den Rahmenlängsträgern. Insbesondere verläuft der Basistragarm quer zu den Rahmenlängsträgern.
-
Insbesondere liegen die Rahmenlängsträger mit ihren heckseitigen Enden an der Karosserie an. Insbesondere verlaufen die Rahmenlängsträger schräg nach vorne und schräg nach außen. Insbesondere verlaufen die Seitentragarme in einem größeren Winkel zur Fahrzeuglängsachse schräg nach vorne und nach außen als die Rahmenlängsträger. Das ermöglicht eine besonders vorteilhafte Lastübertragung von den weiter in der Fahrzeugmitte angeordneten Rahmenlängsträgern zu den Seitentragarmen und von dort in die am Fahrzeugrand liegenden Batterielängsträger.
-
Der Fahrwerkhilfsrahmen ist insbesondere für eine Hecklenkung ausgebildet. Das Hinterachsfahrwerk weist insbesondere lenkbare Räder auf. Insbesondere sind die lenkbaren Hinterräder ergänzend zu lenkbaren Vorderrädern vorgesehen. Die Räder der Hinterachse sind insbesondere lenkbar am Fahrwerkhilfsrahmen angebunden. Der Fahrwerkhilfsrahmen dient insbesondere zur Anbindung des Hinterachsfahrwerks an die Karosserie. Die Fahrzeugteilstruktur kann wenigstens ein Hinterachsfahrwerk insbesondere mit lenkbaren Rädern und/oder wenigstens eine Karosserie umfassen. Insbesondere ist die Karosserie selbsttragend ausgebildet. Die Anmelderin behält sich vor, ein wenigstens teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Fahrzeugteilstruktur zu beanspruchen.
-
Das Batteriesystem dient insbesondere zur Energieversorgung eines elektrischen Fahrantriebs. Das Batteriesystem ist insbesondere als eine Unterbodenbatterie ausgeführt. Die Batterieeinrichtung umfasst insbesondere eine Mehrzahl von Batteriemodulen und/oder Batteriezellen. Das Batteriesystem ist insbesondere wenigstens teilweise zwischen den Schwellern angeordnet. Insbesondere ist die Batterietragstruktur an den Schwellern und/oder an einer Karosseriebodenstruktur (insbesondere im Mittelbodenbereich) befestigt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung beziehen sich Angaben auf die Ausrichtung insbesondere auf eine bestimmungsgemäße Montageposition der Fahrzeugteilstruktur am Fahrzeug. Insbesondere beziehen sich die Angaben auf das Fahrzeugkoordinatensystem.
-
Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen, die im Folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Figuren erläutert werden.
-
In den Figuren zeigen:
- 1 eine rein schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Fahrzeugteilstruktur in einer perspektivischen Seitenansicht von schräg unten;
- 2 das Kraftfahrzeug mit der Fahrzeugteilstruktur nach 1 in einer perspektivischen Rückansicht von schräg unten;
- 3 das Kraftfahrzeug mit der Fahrzeugteilstruktur nach 1 in einer geschnittenen perspektivischen Seitenansicht von schräg vorne; und
- 4 eine Detaildarstellung eines Montageträgers einer erfindungsgemäßen Fahrzeugteilstruktur.
-
Die 1 bis 3 zeigen ein Kraftfahrzeug 100 mit einer erfindungsgemäßen Fahrzeugteilstruktur 1 in verschiedenen Darstellungen bzw. Perspektiven, welches hier rein elektrisch oder teilelektrisch angetrieben ist. Zur Energieversorgung eines hier nicht näher dargestellten elektrischen Fahrantriebs ist ein Batteriesystem 3 mit einer Batterieeinrichtung 23 mit Batteriezellen vorgesehen.
-
Das Batteriesystem 3 weist eine Batterietragstruktur 13 auf, über welche die Batterieeinrichtung 23 an einer selbsttragenden Karosserie 104 befestigt ist. Das Batteriesystem 3 ist hier als eine Unterbodenbatterie ausgebildet und zwischen zwei Schwellern 15 im Fahrzeug 100 aufgenommen. Die Batterietragstruktur 13 umfasst hier zwei Batterielängsträger 53, welche hier an der Fahrzeuginnenseite entlang jeweils eines Schwellers 15 verlaufen.
-
Im Hinterwagen 103 sind an der Karosserie 104 zwei Längsträgereinheiten 5 ausgebildet. Über jeweils eine Kurbelstruktur 25 sind die Längsträgereinheiten 5 mit jeweils einem Schweller 15 verbunden. Die Längsträgereinheiten 5 und die Schweller 15 sowie die Kurbelstrukturen 25 sind feste Bestandteile der Karosserie 104.
-
Das Fahrzeug 100 ist hier mit einem Hinterachsfahrwerk 102 mit lenkbaren Hinterrädern 101 ausgestattet. In der 1 sind die Hinterräder 101 nicht eingezeichnet. In den 2 und 3 sind die Hinterräder 101 durch eine Reifenhüllfläche skizziert, welche den Bewegungsraum eines Hinterrads 101 beim Lenken veranschaulicht. Das Hinterachsfahrwerk 102 ist an einem Fahrwerkhilfsrahmen 2 aufgenommen, welcher im Bereich eines Hinterwagens 103 an der Karosserie 104 angebunden ist.
-
Der Fahrwerkhilfsrahmen 2 ist hier bockartig ausgebildet und umfasst eine Mehrzahl von Trägern, welche in Fahrzeuglängsrichtung, in Fahrzeugquerrichtung oder in Fahrzeughochrichtung verlaufen und miteinander verbunden sind. Dabei sind hier im unteren Bereich des Fahrwerkhilfsrahmens 2 zwei Rahmenlängsträger 12 vorgesehen, welche zwischen den Hinterrädern 101 verlaufen und den Fahrwerkhilfsrahmen 2 hier straßenseitig abschließen.
-
Zwischen dem Batteriesystem 3 und dem Fahrwerkhilfsrahmen 2 ist ein trapezartig ausgebildeter Montageträger 4 angeordnet. Der Montageträger 4 umfasst hier drei miteinander verbundene und in einer Ebene angeordnete Tragarme 14. Die Tragarme 14 umfassen einen Basistragarm 24 und zwei winkelig am Basistragarm 24 befestigte Seitentragarme 34. Winkelig.
-
Der Montageträger 4 ist in der 4 noch einmal einzeln dargestellt. Die Tragarme 14 sind hier als Extrusionsprofile 54 ausgebildet. Im Rahmen der Montage kann der Montageträger 4 als ein einzelnes Bauteil gehandhabt werden, so wie es in der 4 dargestellt ist.
-
Während der Montage des Fahrzeugs 100 werden der Fahrwerkhilfsrahmen 2 und das Batteriesystem 3 über den Montageträger 4 fest miteinander verbunden, sodass ein Vormontage-Zusammenbau 40 entsteht. Der Vormontage-Zusammenbau 40 kann dann als eine Einheit mit der Karosserie 104 verheiratet werden. So ermöglicht der Montageträger 4 hier eine gleichzeitige Montage von Fahrwerkhilfsrahmen 2 und Batteriesystem 3, bei der nur eine einzige Baueinheit gehandhabt werden muss.
-
Der Montageträger 4 kann im fertig montierten Zustand, also wenn das Fahrzeug 100 fahrbereit ist, nach unten in Fahrzeughochrichtung demontiert werden. Dann können Fahrwerkhilfsrahmen 2 und Batteriesystem 3 unabhängig voneinander und in beliebiger Reihenfolge von der Karosserie 104 demontiert werden. So können die Bauteile 2, 3, 4 als ein Vormontage-Zusammenbau 40 montiert, aber bei Bedarf einzeln und unabhängig voneinander demontiert bzw. gewartet werden.
-
Der Fahrwerkhilfsrahmen 2 und der Montageträger 4 und die Batterietragstruktur 13 stellen hier zusammen eine untere Lastübertragungsebene zur Lastübertragung im Crashfall bereit. Dabei dient der Montageträger 4 zur Lastübertragung vom Fahrwerkhilfsrahmen 2 in die Batterietragstruktur 13. Dazu ist der Montageträger 4 hier in einer Höhe zwischen 0 bis 200 mm oberhalb der Unterbodenfreiheitslinie angeordnet. In diesem Bereich erstrecken sich auch die Rahmenlängsträger 12 und die Batterielängsträger 53.
-
So kann sich der Fahrwerkhilfsrahmen 2 bei einem Heckaufprall über seine Rahmenlängsträger 12 an dem Basistragarm 24 abstützen. Der Basistragarm 24 überträgt die eingebrachte Last dann über die Seitentragarme 34 schräg nach vorne und nach außen zur Batterietragstruktur 13. Von dort kann die Last beispielsweise in die Schweller 15 oder andere Karosseriebereiche oder auch weiter in die Batterietragstruktur 13 abgegeben werden.
-
Ergänzend zur unteren Lastübertragungsebene ist hier noch eine obere Lastübertragungsebene vorgesehen. Diese verläuft über die höher als der Fahrwerkhilfsrahmen 2 angeordneten Längsträgereinheiten 5 und von dort in Vorwärtsfahrtrichtung über die Kurbelstrukturen 25 nach vorne und unten in die Schweller 15. Dabei werden die Kurbelstrukturen 25 auf Biegung belastet.
-
Die Lastpfade in der unteren Lastübertragungsebene sind in den 2 und 3 durch Pfeile skizziert. Die Lastpfade der oberen Lastübertragungsebene sind in den 2 und 3 durch gestrichelte Pfeile skizziert.
-
Um einen größeren Lenkwinkel für die Hinterräder 101 umsetzen zu können, sind die Kurbelstrukturen 25 hier mit einem geringeren Querschnitt bzw. Materialeinsatz als üblicherweise vorgesehen ausgeführt. Das wird hier dadurch möglich, dass ein Teil der im Crashfall zu erwartenden Lasten auch über die untere Lastübertragungsebene zuverlässig und sicher aufgenommen bzw. abgeführt werden kann.
-
Der maximal darstellbare Kurbelquerschnitt hängt im Wesentlichen von Fahrzeugbreite, Reifengröße, Lenkwinkel und Lenkgröße sowie Position der hinteren Sitzanlage ab. Da die Kurbelstrukturen 25 auf Biegung belastet werden, müssen sie einen bestimmten Mindestquerschnitt aufweisen. Mit der hier vorgestellten Erfindung kann der erforderliche Kurbelquerschnitt erheblich reduziert werden, da zusätzlich zu der oberen Lastübertragungsebene ein weiterer Lastpfad auf einer tieferen Fahrzeugposition eingeführt wird, nämlich die untere Lastübertragungsebene. Dadurch kann der notwendige Kurbelquerschnitt vorteilhaft reduziert werden und ein erhöhter Lenkwinkel der Hinterachse umgesetzt werden, ohne die Ergonomie der zweiten Sitzreihe zu verschlechtern. Dadurch ist auch ein erheblich kleinerer Wendekreis möglich.
-
Wie in der 2 gut zu erkennen ist, kann das Batteriesystem 3 mit einer Batterieschutzplatte 33 zum Schutz vor straßenseitigen Einflüssen abgeschlossen werden. Dazu ist der Montageträger 4 hier mit einer Montageeinrichtung 64 ausgestattet, an welcher die Batterieschutzplatte zumindest im hinteren Teil montiert und beispielsweise verschraubt werden kann. Dabei kann die Batterieschutzplatte 33 von unten befestigt und auch wieder gelöst werden. In der 1 ist die Batterieschutzplatte 33 zur besseren Übersicht nicht dargestellt.
-
Das Batteriesystem 3 ist hier mit einer elektronischen Steuereinrichtung 43 zur Batteriesteuerung ausgestattet. Die Steuereinrichtung 43 ist in einem Aufnahmeraum 74 untergebracht, welcher durch die Tragarme 14 des Montageträgers 4 aufgespannt wird. Das ermöglicht eine sichere und zugleich Bauraum sparende Unterbringung der Steuereinrichtung 43. Beispielsweise ist an wenigstens einem der Tragarme 14 ein Montageflansch zur Befestigung der Steuereinrichtung 43 ausgebildet.
-
Der Montageträger 4 stellt hier zudem eine Schutzvorrichtung 44 zum Schutz des Batteriesystems 3 vor dem Einbau bereit. So wird das Batteriesystem 3 vor und während der Montage des Vormontage-Zusammenbaus 40 zuverlässig geschützt. Eine solche Schutzvorrichtung 44 ist in den gesetzlichen Regelungen immer häufiger als eine zulassungsrelevante Anforderung für Elektrofahrzeuge vorgesehen. Durch die Funktionsintegration der Schutzvorrichtung 44 in den Montageträger 4 können diese Anforderungen hier besonders kompakt und gewichtsoptimiert sowie konstruktiv unaufwendig umgesetzt werden.
-
Der Montageträger 4 erfüllt eine Funktion sowohl vor und während der Montage von Fahrwerkhilfsrahmen 2 und Batteriesystem 3 als auch während des Fahrbetriebs des fertigen Fahrzeugs. Er bildet sowohl ein entscheidendes Hilfsmittel für die Sicherheit und zur Vereinfachung der Montage durch Bereitstellung eines Vormontage-Zusammenbaus 40 aus Fahrwerkhilfsrahmen 2 und dem Batteriesystem 3 als auch ein wesentliches Element bei der Lastübertragung im Crashfall. Insgesamt werden durch die Erfindung auch eine erhebliche Gewichtsreduktion und mehr Bauraum für eine Hinterachslenkung erzielt.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Fahrzeugteilstruktur
- 2
- Fahrwerkhilfsrahmen
- 3
- Batteriesystem
- 4
- Montageträger
- 5
- Längsträgereinheit
- 12
- Rahmenlängsträger
- 13
- Batterietragstruktur
- 14
- Tragarm
- 15
- Schweller
- 23
- Batterieeinrichtung
- 24
- Basistragarm
- 25
- Kurbelstruktur
- 33
- Batterieschutzplatte
- 34
- Seitentragarm
- 40
- Vormontage-Zusammenbau
- 43
- Steuereinrichtung
- 44
- Schutzvorrichtung
- 53
- Batterielängsträger
- 54
- Extrusionsprofil
- 64
- Montageeinrichtung
- 74
- Aufnahmeraum
- 100
- Kraftfahrzeug
- 101
- Hinterrad
- 102
- Hinterachsfahrwerk
- 103
- Hinterwagen
- 104
- Karosserie
