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Die Erfindung betrifft eine Bodenstruktur für eine Karosserie eines elektrisch antreibbaren Kraftwagens gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Derartige Bodenstrukturen sind aus dem Stand der Technik bekannt und umfassen üblicherweise entlang der Fahrzeugaußenseiten verlaufende Seitenschweller, welche über eine Mehrzahl von Querträgern, beispielsweise jeweilige Sitzquerträgern, miteinander verbunden sind.
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Aus der
DE 10 2011 051 698 A1 ist eine Bodenstruktur für ein Fahrzeug mit Aufnahmemitteln für mindestens zwei Energiespeichermodule offenbart. Diese Aufnahmemittel umfassen zwei Längsträger und zwei Querträger. Es ist vorgesehen, dass die Querträger Deformationszonen mit definiertem Deformationsverhalten in Form von Faltsicken aufweisen, die so angeordnet sind, dass sie zwischen den einsetzbaren Energiespeichermodulen positioniert sind, jeweils zwischen benachbarten Faltsicken.
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Aus der
DE 10 2016 110 787 A1 ist ein Batteriegehäuse einer Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs offenbart. Hierbei ist ein Deformationselement offenbart, welches abschnittsweise eine offene, dreieckige Querschnittsform aufweist und als Zwischenteil zwischen dem Querträger und der Seitenwand angeordnet ist, um eine Stützmöglichkeit für den Querträger bereitzustellen.
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Schließlich sind noch aus der
DE 10 2020 103 240 B3 und aus der
DE 10 2018 206 118 A1 jeweilige Querträgerausgestaltungen jeweiliger Bodenstrukturen zum Stand der Technik zur erfindungsgemäßen Bodenstruktur offenbart.
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Ein weiterer Trend bei derartigen Bodenstrukturen sieht vor, dass die unterhalb der Bodenstruktur angeordneten Speichergehäuse in jüngster Zeit nicht mehr durch jeweilige, innerhalb des Speichergehäuses verlaufende Querträger ausgesteift sind, da diese Querträger innerhalb des Speichergehäuses wertvollen Bauraum für Speicherzellen des Energiespeichers des elektrisch antreibbaren Kraftwagens benötigen. Da demzufolge die früher innerhalb des Speichergehäuses verlaufenden Querträger nicht mehr vorgesehen sind, müssen die oberhalb des Fahrzeugbodens angeordneten Querträger der Bodenstruktur entsprechend stabiler und steifer ausgebildet werden, um beispielsweise bei einer Seitenkollision des Kraftwagens, insbesondere bei einem Pfahlanprall, eine hinreichende Steifigkeit zu gewährleisten, damit die innerhalb des Speichergehäuses angeordneten Speicherzellen des Energiespeichers nicht beaufschlagt werden. Andererseits sollen die Querträger jedoch auch unter Absorption von Aufprallenergie in gewissen Grenzen deformierbar sein, um hinreichend Aufprallenergie abbauen zu können.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Bodenstruktur der eingangs genannten Art zu schaffen, welche bei einer Seitenkollision auf die Karosserie des Kraftwagens verbesserte Eigenschaften aufweist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Bodenstruktur mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die erfindungsgemäße Bodenstruktur umfasst entlang der Fahrzeugaußenseite verlaufende Seitenschweller, welche über eine Mehrzahl von Querträgern miteinander verbunden sind.
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Um dabei die Eigenschaften der Bodenstruktur insbesondere bei einer Seitenkollision des Kraftwagens zu verbessern, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass wenigstens ein Querträger im Anschlussbereich zu den Seitenschwellern eine Schwächung aufweist. Erfindungsgemäß ist es demzufolge vorgesehen, dass der wenigstens eine Querträger in einem mittleren Bereich zwar äußerst stabil ausgebildet ist, um die Speicherzellen des unterhalb dieser Bodenstruktur angeordneten Energiespeichers entsprechend zu schützen beziehungsweise die Deformation der Bodenstruktur und des Speichergehäuses zu begrenzen. Andererseits soll durch die gezielte, endseitige Schwächung des Querträgers im jeweiligen Anschlussbereich zum Seitenschweller gezielt die Festigkeit beziehungsweise Steifigkeit reduziert werden, um somit bei einem Seitenaufprall auf den jeweiligen, seitlich zugeordneten Seitenschweller eine Abstützung mittels des Querträgers zu erzeugen, welche unter Absorption von Aufprallenergie entsprechend gut nachgeben kann. Mit anderen Worten wird somit der im Mittenbereich äußerst steife und feste Querträger an seinen Außenseiten gezielt geschwächt, um in gewissen Grenzen, nämlich beispielsweise über die Länge des Anschlussbereichs, eine besonders gute Deformation unter Absorption von Aufprallenergie zu ermöglichen. Hierdurch ergibt sich insgesamt ein verbessertes Unfallverhalten der Bodenstruktur bei einer Seitenkollision, wobei gleichzeitig gewährleistet ist, dass im mittleren Bereich der Bodenstruktur eine derartige Deformation nicht erfolgen kann, da in diesem Bereich unterhalb der Bodenstruktur die Speicherzellen des Energiespeichers angeordnet sind.
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Es ist vorgesehen, dass der Querträger über einen Adapter am seitlich zugeordneten Seitenschweller befestigt ist. Hierdurch kann eine weitestgehend unerwünschte Relativbewegung des äußeren Endes des Querträgers relativ zum korrespondierenden Seitenschweller infolge einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung vermieden werden. Der Adapter ist hierbei so angeordnet, dass dieser zumindest den die Schwächungen aufweisenden Anschlussbereich des Seitenschwellers überdeckt. Hierdurch kann eine entsprechende Führung des Seitenschwellers bei einer unfallbedingten Deformation besonders wirkungsvoll erreicht werden.
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Die vorliegende Erfindung kommt dabei insbesondere bei Bodenstrukturen zum Einsatz, bei denen das unterhalb der Bodenstruktur angeordnete Speichergehäuse nicht mehr durch jeweilige, innerhalb des Speichergehäuses verlaufende Querträger ausgesteift sind, da diese Querträger innerhalb des Speichergehäuses wertvollen Bauraum für Speicherzellen des Energiespeichers des elektrisch antreibbaren Kraftwagens benötigen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich dabei als vorteilhaft gezeigt, wenn die Schwächung durch wenigstens eine abnehmende Wandstärke des Profils des wenigstens einen Querträgers und/oder durch wenigstens eine Änderung der Materialeigenschaften, insbesondere der Festigkeit, des Profils des wenigstens einen Querträgers erzeugt ist. Alternativ hierzu kann die Schwächung auch durch wenigstens eine Aussparung innerhalb des Profils des Querträgers gebildet sein. Natürlich können diese Maßnahmen auch überlagert vorgenommen werden. Im Ergebnis jedenfalls wird die gewünschte Schwächung an den Außenseiten des Querträgers im Anschlussbereich an dem jeweiligen Seitenschweller erzielt, um die beschriebenen Wirkungen zu erzielen.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Anschlussbereich eine Mehrzahl von sich aneinander anschließenden Bereichen von Schwächungen aufweist. Demzufolge ist es beispielsweise möglich, die Wandstärke des Profils des jeweiligen Querträgers von außen nach innen ansteigend zu gestalten oder aber beispielsweise die Festigkeit ebenfalls von außen nach innen im Bereich des Anschlussbereichs des Seitenschwellers ansteigend zu gestalten. Durch geeignete Ausbildung der jeweiligen Aussparung ist es ebenfalls möglich, ein gewünschtes Deformationsverhalten des jeweiligen Querträgers zu erzielen.
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Im Wesentlichen jedenfalls soll erreicht werden, dass die Schwächungen der einzelnen Bereiche von außen nach innen abnehmen, sodass der Querträger außen im Anschlussbereich weicher und sukzessive nach innen fester ausgebildet ist.
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Um eine besonders hohe Steifigkeit des Querträgers insbesondere im Mittenbereich zu erhalten, ist es besonders vorteilhaft, wenn dessen Profil als Rollformprofil gestaltet ist.
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Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn der Adapter als Falzteil aus einem Metallblech hergestellt ist. Hierdurch ist dieser besonders einfach herstellbar und es können entsprechende Umformgrade erzielt werden.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.
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Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine ausschnittsweise und perspektivische Schnittansicht entlang einer in Fahrzeugquerrichtung beziehungsweise in Fahrzeughochrichtung verlaufenden Schnittebene durch die erfindungsgemäße Bodenstruktur, wobei ein sich an der Fahrzeugaußenseite erstreckender Seitenschweller in Querschnittsansicht erkennbar ist, an welchen ein Querträger der Bodenstruktur oberhalb eines Fahrzeugbodens angeschlossen ist, welcher im Anschlussbereich zu dem Seitenschweller eine Schwächung aufweist, sowie
- 2 eine weitere, ausschnittsweise und perspektivische Schnittansicht der Bodenstruktur mit einem Adapter, mittels welchem der Querträger am seitlich zugeordneten Seitenschweller befestigt ist.
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1 zeigt in einer ausschnittsweisen und perspektivischen Schnittansicht entlang einer in Fahrzeughochrichtung beziehungsweise in Fahrzeugquerrichtung verlaufenden Schnittebene von einer Bodenstruktur 1 für eine Karosserie eines elektrisch antreibbaren Kraftwagens einen entlang der Fahrzeugaußenseite verlaufenden Seitenschweller 2, an welchen einer von mehreren Querträgern 3 angeschlossen ist, welcher sich horizontal und in Fahrzeugquerrichtung erstreckt. Auf der gegenüberliegenden Fahrzeugaußenseite ist ebenfalls ein derartiger Seitenschweller 2 vorgesehen, an welchen der jeweilige Querträger 3 mit seinem gegenüberliegenden Ende angeschlossen ist. Im vorliegenden Fall handelt es sich beispielsweise um einen Sitzquerträger, welcher im Bereich einer vorderen Fahrzeugsitzreihe in Fahrzeugquerrichtung und horizontal verläuft.
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Unterhalb der Bodenstruktur 1 ist im vorliegenden Fall ein nicht erkennbares Speichergehäuse eines Energiespeichers zur Versorgung des elektrischen Antriebs des Personenkraftwagens mit elektrischer Energie vorgesehen, welcher sich beispielsweise zwischen den beiden Seitenschwellern 2 und unterhalb der jeweiligen Querträger 3 der Bodenstruktur 1 erstreckt. Im vorliegenden Fall ist in 1 ein Bodenelement, beispielsweise ein Bodenblech 4, erkennbar, welches unterseitig des Querträgers 3 verläuft beziehungsweise auf welches der Querträger 3 aufgesetzt beziehungsweise mit welchem dieses verbunden ist. Das Bodenblech 4 kann hierbei entweder durch das Gehäuseoberteil des Speichergehäuses des Energiespeichers gebildet sein oder aber durch ein separates Blechelement oder dergleichen, wobei im Abstand unterhalb dieses Bodenblechs 4 das Gehäuseoberteil des Speichergehäuses angeordnet ist.
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Da insbesondere vorgesehen ist, dass innerhalb des Speichergehäuses keine Querträger zur Queraussteifung der Bodenstruktur 1 sowie des unterhalb der Bodenstruktur 1 angeordneten Energiespeichers vorgesehen ist, müssen im vorliegenden Fall die jeweiligen Querträger 3 entsprechend steif und stabil ausgebildet sein beziehungsweise eine hohe Festigkeit aufweisen. Im vorliegenden Fall sind die Querträger, wie der Querträger 3, aus einem Hohlformprofil gebildet, beispielsweise aus einem hochfesten oder einem höchstfesten Stahl. Natürlich sind auch andere Ausgestaltungen des Querträgers 3 denkbar. Der Querträger 3 bildet hierbei gemeinsam mit dem Bodenblech 4 jeweilige Kammerprofile aus, welche zur Aussteifung der Bodenstruktur beitragen.
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Wie nun aus 1 erkennbar ist, weist der Querträger 3 im Anschlussbereich A zu den Seitenschwellern 2 eine beziehungsweise vorliegend mehrere Schwächungen 5, 6, 7, 8 auf. Diese Schwächungen 5 bis 8 sind beispielsweise durch unterschiedliche Wandstärken des Profils des Querträgers 3 und/oder durch wenigstens eine Änderung der Materialeigenschaften, insbesondere der Festigkeit, des Profils des entsprechenden Querträgers 3 erzeugt. So kann beispielsweise die äußerste Schwächung 5 durch eine geringere Wanddicke oder dergleichen ausgebildet sein als die innenseitig davon angeordneten Schwächungen 6 bis 8. Auch diese Schwächungen 6 bis 8 können beispielsweise durch sukzessiv ansteigende Wanddicken des Profils des Querträgers 3 gebildet sein. Vorzugsweise weist demzufolge der Querträger 3 wenigstens eine Schwächung 5 bis 8 an der Außenseite im Anschlussbereich A zum Seitenschweller 2 hin auf. Oder anders herum gesagt kann beispielsweise die Wandstärke von innen nach außen über die Schwächungen 8 bis hin zu 5 abnehmen. Außerdem kann die Schwächung 5 bis 8 auch durch eine jeweils abnehmende Festigkeit oder durch Einbringen wenigstens einer Aussparung im Bereich einer dieser Schwächungen 5 bis 8 gebildet werden.
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Im Ergebnis soll jedenfalls erreicht werden, dass der Querträger 3 nahe der Anschlussstelle zum Seitenschweller 2 hin die geringste Festigkeit beziehungsweise Steifigkeit aufweist und zur Fahrzeugmitte hin infolge einer geeigneten Anzahl von Schwächungen 5 bis 8 sukzessive steifer beziehungsweise fester wird, bis der Querträger 3 im Anschluss an den Anschlussbereich A beziehungsweise im Mittenbereich des Querträgers 3 seine volle Steifigkeit und Festigkeit aufweist.
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Gemäß 1 ist des Weiteren erkennbar, dass sich der Querträger 3 außenseitig an einem Innenblech beziehungsweise einer Innenschale beziehungsweise Innenteil 9 des Seitenschwellers 2 abstützt, welcher sich mit einem im Wesentlichen im Querschnitt U-förmigen Blechteil 10 eine Kammer 11 ausbildet, innerhalb welcher ein Energieabsorptionselement 12 angeordnet ist, welches sich gegen das Innenteil 9 des Seitenschwellers 2 und somit unter Vermittlung von diesem am Querträger 3 abstützt.
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Kommt es nun zu einer Seitenkollision des Personenkraftwagens, beispielsweise zu einem Pfahlanprall, so sorgt der Querträger 3 einerseits dafür, dass das Energieabsorptionselement 12 hinreichend stabil abgestützt ist und unter Absorption von Aufprallenergie deformiert werden kann. Ist des Weiteren eine zusätzliche Absorption von Aufprallenergie erforderlich, so kann der Querträger 3 aufgrund seiner wenigstens einen Schwächung 5 bis 8 im Anschlussbereich A zum Seitenschweller 2 hin entsprechend unter Absorption von Aufprallenergie deformieren.
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Der mittlere Bereich des Querträgers 3 beziehungsweise der Bodenstruktur 1 ist hingegen außerhalb der Schwächung 5 bis 8 angeordnet und demzufolge derart steif ausgebildet, dass es im Wesentlichen nicht zu einer Deformation der Bodenstruktur 1 sowie des unterhalb angeordneten Speichergehäuses kommen kann, welches zu einer Beschädigung der innerhalb des Speichergehäuses angeordneten Speicherzellen des Energiespeichers führen könnte, und welches letztlich ein thermisches Ereignis auslösen könnte. Der vorliegenden Erfindung liegt also der Grundgedanke zugrunde, dass mittels der jeweiligen Querträger 3 zusätzlich im Anschlussbereich A zu den Seitenschwellern 2 Unfallenergie absorbiert werden können soll, ohne dass die Querträger 3 derart deformiert werden können, dass sich erhebliche Beschädigungen der Speicherzellen des Energiespeichers ergeben.
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2 zeigt analog zu 1 eine ausschnittsweise und perspektivische Schnittansicht durch die Bodenstruktur 1 entlang einer in Fahrzeughochrichtung beziehungsweise in Fahrzeugquerrichtung verlaufenden Schnittebene. Erkennbar ist hierbei insbesondere, dass der Querträger 3 über einen Adapter am seitlich zugeordneten Seitenschweller 2 befestigt ist. Der Adapter 13 ist hierbei oberseitig auf den Anschlussbereich A des Seitenschwellers 2 aufgesetzt und erstreckt sich vorzugsweise zumindest über die Länge dieses Anschlussbereichs A. Dies bedeutet, dass sich der Adapter 13 vorzugsweise über die zumindest annähernd gesamte Länge der Schwächungen 5 bis 8 des Querträgers 3 erstreckt.
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Der Adapter 13 ist vorliegend beispielsweise als Falzteil aus einem Metallblech hergestellt und mittels jeweiliger Laschen 14 über entsprechende Fügverbindungen, beispielsweise Punktschweißverbindungen oder dergleichen, mit dem Innenteil 9 des Seitenschwellers 2 verbunden. Außerdem sind jeweilige Schraubverbindungen 15 vorgesehen, über welche der Adapter 13 unter Vermittlung des Innenteils 9 des Seitenschwellers 2 mit dem Energieabsorptionselement 12 verschraubt ist. Darüber hinaus kann der Adapter über jeweilige Fügverbindungen oder dergleichen auch mit dem Querträger 3 verbunden sein.
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Durch den Adapter wird hierbei insbesondere nach einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung infolge eines Seitenaufpralls eine besonders günstige Halterung und Abstützung des Querträgers 3 relativ zum Seitenschweller 2 erreicht, sodass der Querträger 3 beispielsweise nicht in Fahrzeughochrichtung nach oben oder dergleichen weichen kann, wenn es zu einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung infolge eines Seitenaufpralls kommt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bodenstruktur
- 2
- Seitenschweller
- 3
- Querträger
- 4
- Bodenblech
- 5
- Schwächung
- 6
- Schwächung
- 7
- Schwächung
- 8
- Schwächung
- 9
- Innenschale
- 10
- Blechteil
- 11
- Kammer
- 12
- Energieabsorptionselement
- 13
- Adapter
- 14
- Lasche
- 15
- Schraubverbindung
- A
- Anschlussbereich
