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Die Erfindung betrifft eine Bodengruppe für eine Batterieaufnahme eines insbesondere elektromotorisch angetriebenen Fahrzeuges mit einer aus mehreren Leichtmetallstrangpressprofilen zusammengesetzten Bodenplatte mit einem Seitenwandprofil an jedem der Längserstreckung der Leichtmetallstrangpressprofile folgenden Abschluss der Bodenplatte und mit zumindest einer parallel und mit Abstand zu den Seitenwandprofilen angeordneten und an die Bodenplatte angeschlossenen Querwand
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Fahrzeuge mit Elektroantrieb benötigen Batterien als Energiequelle zur Stromversorgung des oder der Elektromotoren. Diese bestehen aus einer Mehrzahl zusammengeschlossener einzelner Batteriezellen. Daher werden derartige Batterien auch als Batteriemodule angesprochen. Aufgenommen sind mehrere derartige Batteriemodule fahrzeugseitig in einer Batteriemodulaufnahme. Aufgrund des Gewichtes der Batteriemodule sind diese typischerweise an Trägern des Fahrzeuges angebracht, auch um den Schwerpunkt des Fahrzeuges möglichst tiefliegend zu haben. Die in einer solchen Batteriemodulaufnahme enthaltenen Batteriemodule müssen zugänglich sein, um bei Bedarf Batteriemodule austauschen zu können.
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Bekannt sind Batteriemodulaufnahmen mit einer Bodengruppe, die eine Bodenplatte aufweist, an die randlich Seitenwände angeschlossen sind, und die ein oder mehrere Querwände aufweisen, die sich parallel zu zwei einander gegenüberliegenden Seitenwänden erstrecken. Die Querwände sind an die Oberseite der Bodenplatte durch einen Schweißvorgang angeschlossen. Die Querwände dienen bei einer solchen Bodengruppe als Querlastpfad, so dass die Bodengruppe einer solchen Batteriemodulaufnahme typischerweise den an die Lastpfade der Batteriemodulaufnahme gestellten Anforderungen genügt. Einem Deckelteil, mit dem die Batteriemodulaufnahme oberseitig verschlossen ist, kommen in einem solchem Fall dann nicht notwendiger Weise weitere, insbesondere tragende Funktionen zu. Dieses kann daher lösbar von der Bodengruppe ausgelegt werden, um eine Zugänglichkeit in das Innere einer solchen Batteriemodulaufnahme durch Abnehmen des Deckels zu ermöglichen.
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Nachteilig bei derartigen Batteriemodulaufnahmen ist, dass sich durch den Schweißvorgang zum Anschließen des oder der Querwände an die Bodenplatte ein Verzug der Bodenplatte und/oder der Querwand einstellen kann. Dieses ist unerwünscht, vor allem bei solchen Ausgestaltungen, bei denen die Bodenplatte Kühlmittelkanäle aufweist, die stirnseitig an Kühlmittelsammler angeschlossen sind. Dann ist es für eine bestimmungsgemäße Abdichtung der Stirnseiten der Bodenplatte an den jeweiligen Sammler notwendig, die geschweißte Bodengruppe zu richten, was wiederum aufwendig ist.
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Ausgehend von diesem diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine Bodengruppe für eine Batteriemodulaufnahme eines insbesondere elektromotorisch angetriebenen Fahrzeuges vorzuschlagen, bei deren Herstellung die Gefahr eines Verzuges im Zusammenhang mit dem Anschließen von Querwänden an die Bodenplatte vermieden ist.
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Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Bodengruppe für eine Batterieaufnahme eines insbesondere elektromotorisch angetriebenen Fahrzeuges der eingangs genannten Art, bei der die Leichtmetallstrangpressprofile der Bodenplatte einen Obergurt und einen Untergurt aufweisen und zwei benachbarte Leichtmetallstrangpressprofile mit ihren Obergurten und Untergurten durch eine Kaltfügeverbindung zweier komplementär zueinander ausgelegter und für die Kaltfügeverbindung miteinander in Eingriff gestellter Verbindungsglieder form- und kraftschlüssig miteinander verbunden sind, wobei benachbarte Obergurte und benachbarte Untergurte komplementäre Verbindungsglieder tragen und wobei zum Anschließen eines eine Querwand bildenden Querwandprofils in die Verbindung zweier Obergurte der Querwandanschluss eingeschaltet ist und zu diesem Zweck das Querwandprofil zwei von der Ebene der Querwand abragende Verbindungsschenkel mit jeweils einem zu dem Verbindungsglied des jeweils benachbarten Obergurtes komplementären Verbindungsglied aufweist.
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Der Begriff "quer" im Rahmen dieser Ausführungen, sich beziehend auf die Querwand bezieht sich, soweit nicht anders dargelegt, auf eine Richtung, die winklig zur Ebene der Bodenplatte verläuft. Der Begriff "quer" umfasst nicht nur eine Anordnung der Querwand in einem rechten Winkel zur Ebene der Bodenplatte, sondern auch eine sich von diesem Winkel unterscheidende winklige Anordnung.
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Bei dieser Bodengruppe wird die Bodenplatte durch mehrere Leichtmetallstrangpressprofile ausgebildet, die zu diesem Zweck längsseitig miteinander verbunden werden. Jedes Leichtmetallstrangpressprofil, welches zur Ausbildung der Bodenplatte eingesetzt wird, verfügt über einen Obergurt und einen Untergurt. Die beiden Gurte sind durch an die Gurte angeformte Stege voneinander beabstandet. Die Verbindung zweier benachbarter Leichtmetallstrangpressprofile der Bodenplatte erfolgt durch eine Kaltfügeverbindung form- und kraftschlüssig. Zu diesem Zweck tragen die Obergurte und Untergurte benachbarter Leichtmetallstrangpressprofile jeweils komplementäre Verbindungsglieder. Diese werden miteinander in Eingriff gestellt, bevor die Kaltfügeverbindung durch einen eine Materialumformung bewirkenden Pressvorgang erstellt wird.
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Von Besonderheit bei dieser Bodengruppe ist, dass die Querwand in die Verbindung zweier Leichtmetallstrangpressprofile zum Ausbilden der Bodenplatte eingeschaltet ist. Aufgrund der gewünschten Zugänglichkeit des Inneren der Batteriemodulaufnahme ist der Querwandanschluss in die Verbindung der Obergurte zweier benachbarter Leichtmetallstrangpressprofile der Bodenplatte eingeschaltet. Die Querwand kann ebenfalls als Leichtmetallstrangpressprofil ausgeführt sein und verfügt in jedem Fall über zwei, seiner Längserstreckung folgende und von der Ebene der Querwand in entgegengesetzte Richtungen abragende Verbindungsschenkel. Jeder Verbindungsschenkel trägt ein zu dem Verbindungsglied des benachbarten Obergurtes komplementäres Verbindungsglied, so dass jeweils ein Verbindungsschenkel des Querwandprofils mit dem benachbarten Profil der Bodenplatte ebenfalls durch eine Kaltfügeverbindung verbunden werden kann. Auf dieser Weise ist eine Bodengruppe herstellbar, ohne das verschiedene Teile miteinander durch einen Warmfügeprozess, wie beispielsweise durch Schweißen miteinander verbunden werden müssen. In Folge dessen lässt sich eine solche Bodengruppe, ohne einen Verzug bei der Herstellung in Kauf nehmen zu müssen, herstellen.
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Die Querwand kann auch aus einem anderen Material als einem Leichtmetallstrangpressprofil hergestellt sein. Durchaus möglich ist der Einsatz einer aus Kunststoff oder auch aus Stahl gefertigten Querwand. Bei einer solchen Ausgestaltung sind die Verbindungsglieder der Querwand und diejenigen der benachbarten Leichtmetallstrangpressprofile der Bodenplatte so ausgelegt, dass zum Herstellen der gewünschten Kaltfügeverbindung die Verbindungsglieder der Querwand nicht umgeformt werden müssen.
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Für den Fall, dass eine Zugänglichkeit in die Batteriemodulaufnahme von unten gewünscht wird, wird die Bodengruppe spiegelbildlich zu einer Auslegung derselben bei einer gewünschten Zugänglichkeit in die Batteriemodulaufnahme von oben ausgelegt sein. Dann ist der Querwandanschluss in die Untergurtverbindung zweier Leichtmetallstrangpressprofile der Bodenplatte eingeschaltet.
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In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Obergurte der Leichtmetallstrangpressprofile, in deren Verbindung miteinander ein Querwandprofil eingeschaltet ist, eine endseitige Verkröpfung zur Vergrößerung des Abstandes zu dem Untergurt aufweisen. Eine solche Ausgestaltung wird man wählen, wenn die Leichtmetallstrangpressprofile der Bodenplatte nur eine relativ geringe Höhe aufweisen und ein Umformen der Verbindungsglieder zum Herstellen der gewünschten Kaltfügeverbindung mit einer Fügekraft vorgenommen wird, die eine zumindest vektoriell anteilige Richtung aufweist, die lotrecht zur Ebene der Leichtmetallstrangpressprofile ist.
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Für das Ausbilden der gewünschten Kaltfügeverbindung tragen die miteinander zu verbindenden Gurte beziehungsweise die mit benachbarten Obergurten zweier Leichtmetallstrangpressprofile der Bodenplatte zu verbindenden Verbindungsschenkel eines Querwandprofils jeweils komplementäre Verbindungsglieder. Gemäß einer ersten Ausgestaltung können als erste Verbindungsglieder Hakenleisten dienen, die gegenüber der äußeren Ebene des Obergurtes zurückversetzt angeordnet sind. Als zweite Verbindungsglieder dienen Nutleisten in die jeweils eine Hakenleiste einsetzbar ist. Die in eine solche Nutenleiste eingesetzte Hakenleiste ist darin vorläufig fixiert, typischerweise nach Art einer Clipsverbindung gehalten, und zwar bis die Kaltfügeverbindung hergestellt ist. Durch die Kaltfügeverbindung ist zumindest ein Schenkel der Nutenleiste umgeformt und nimmt sodann den darin eingesetzten Abschnitt der Hakenleiste mit seiner endseitigen Verdickung form- und kraftschlüssig auf.
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Bei einer solchen Ausgestaltung der Verbindungselemente ist es zweckmäßig, wenn die Verbindungsglieder eines zur Ausbildung der Bodenplatte unter Einschaltung eines Querwandprofils dienenden Leichtmetallstrangpressprofils von Obergurt und Untergurt zueinander in Querrichtung zur Profillängserstreckung versetzt angeordnet sind. Eine Abstützung eines Ziehdorns, der für die Herstellung der Kaltfügeverbindung unter dem Obergurt hindurchgezogen wird, kann sich sodann an der Innenseite des Untergurtes abstützen.
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Gemäß einer alternativen Ausgestaltung sind die Verbindungsglieder ausgeführt, wie dieses in
DE 20 2005 008 016 U1 derselben Anmelderin beschrieben ist. Durch diese explizite Bezugnahme auf
DE 20 2005 008 016 U1 wird der Offenbarungsgehalt dieses Dokumentes in Bezug auf die Ausbildung der Verbindungsglieder zum Verbinden zweier Leichtmetallstrangpressprofile zum Offenbarungsgehalt dieser Unterlagen gemacht. Diese Verbindungsglieder weisen somit als erste Verbindungsglieder Hakenleisten und als zweite Verbindungsglieder ebenfalls Hakenleisten, jedoch mit einer daran angeformten und mit einem quer zur Profillängserstreckung gerichteten Fügedruck verstellbaren Stellleiste auf.
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Einer solchen Bodengruppe ist typischerweise ein Deckelteil zum Verschließen derselben zugeordnet. Der Deckel ist zum Zwecke einer Zugänglichkeit der in die Batteriemodulaufnahme der Bodengruppe eingesetzten Batteriemodule lösbar an der Bodengruppe befestigt.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Bodengruppe Teil eines Fahrzeuges, das elektromotorisch angetrieben ist.
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Das vorstehend anhand einer Bodengruppe beschriebene Konzept einer Einschaltung eines Querwandprofiles in eine Bodenplatte, insbesondere zur Ausbildung eines Querlastpfades kann auch für andere Anwendungen zweckmäßig sein. Daher ist Gegenstand dieser Ausführungen ebenfalls ein Querwandanschluss an eine aus mehreren Leichtmetallstrangpressprofilen zusammengesetzte Platte, wobei die Leichtmetallstrangpressprofile der Platte einen Obergurt und einen Untergurt aufweisen und zwei benachbarte Leichtmetallstrangpressprofile mit ihren Obergurten und Untergurten durch eine Kaltfügeverbindung zweier komplementär zueinander ausgelegter und für die Kaltfügeverbindung miteinander in Eingriff gestellter Verbindungsglieder form- und kraftschlüssig miteinander verbunden sind, wobei benachbarte Obergurte und benachbarte Untergurte komplementäre Verbindungsglieder tragen und wobei zum Anschließen eines eine Querwand bildenden Querwandprofiles in die Verbindung zweier Obergurte der Querwandanschluss eingeschaltet ist und zu diesem Zweck das Querwandprofil ebenfalls ein Leichtmetallstrangpressprofil ist, welches Querwandprofil zwei von der Ebene der Querwand abragende Verbindungsschenkel mit jeweils einem zu dem Verbindungsglied des jeweils benachbarten Obergurtes komplementäres Verbindungsglied aufweist.
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Bei den Strangpressprofilen handelt es sich typischerweise um solche aus einer geeigneten Aluminiumlegierung. Das vorbeschriebene Konzept der Ausbildung einer Bodengruppe beziehungsweise eines Querwandanschlusses lässt sich auch mit Strangspressprofilen aus anderen Leichtmetalllegierungen, wie beispielsweise einer Magnesiumlegierung herstellen.
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Nachfolgend ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen:
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1: Eine schematisierte Darstellung einer Batteriemodulaufnahme für ein elektromotorisch angetriebenes Fahrzeug,
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2: eine Stirnseitenansicht eines zur Ausbildung der Bodenplatte der Batteriemodulaufnahme der 1 eingesetzten Leichtmetallstrangpressprofils und
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3: eine vergrößerte Ausschnittsdarstellung zum Darstellen eines Querwandanschlusses anhand der beispielhaft in 1 gezeigten Batteriemodulaufnahme.
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Eine Batteriemodulaufnahme 1 ist aus mehreren Leichtmetallstrangpressprofilen zusammengesetzt, wobei bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Leichtmetallstrangpressprofile aus einer Aluminiumlegierung hergestellt sind. Die Batteriemodulaufnahme 1 umfasst eine Bodengruppe 2 und einen oberseitig lösbar daran angeschlossenes Deckelteil 3. Die Bodengruppe 2 umfasst eine Bodenplatte 4, die aus mehreren Leichtmetallstrangpressprofilen zusammengesetzt ist. Zu diesem Zweck sind die Leichtmetallstrangpressprofile längsseitig miteinander verbunden, wie dieses nachstehend beschrieben ist. An den seitlichen Abschluss der Bodenplatte 4 an seinen in Längserstreckung der Strangpressprofile verlaufenden Seiten ist jeweils eine ebenfalls als Leichtmetallstrangpressprofil ausgeführte Seitenwand 5, 6 angeschlossen. Die Leichtmetallstrangpressprofile der Bodenplatte 4 sind gekammert. Die Kammerung bildet Temperiermittelkanäle zum Durchleiten einer Kühl- oder Wärmeflüssigkeit. Zu- und abgeführt wird diese über stirnseitig an diese Leichtmetallstrangpressprofile angeschlossene Sammler. Bei dem in 1 nur schematisiert dargestellten Ausführungsbeispiel ist der durch die Stirnseiten der Leichtmetallstrangpressprofile gebildete Abschluss der Bodenplatte 4 jeweils an einen solchen Sammler beinhaltenden Längsträger 7 angeschlossen. Der in 1 vordere Längsträger ist zum Ermöglichen eines Einblickes in das Innere der Batteriemodulaufnahme abgenommen, ebenso wie ein Teil des Deckelteils 3.
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Die Bodenplatte
4 des dargestellten Ausführungsbeispiels wird aus Leichtmetallstrangpressprofilen
8, wie ein solches in
2 gezeigt ist, zusammengesetzt. Jedes Leichtmetallstrangpressprofil
8 ist als Hohlkammerprofil ausgebildet und verfügt über einen Obergurt
9 und einen Untergurt
10. Die beiden Gurte
9,
10 sind durch daran angeformte Stege
11 miteinander verbunden. Durch die Stege
11 ist ein solches Leichtmetallstrangpressprofil
8 gekammert. Die Kammerung wird zum Ausbilden von Temperiermittelkanälen genutzt. Der längsseitige Abschluss des Obergurtes
9 sowie des Untergurtes
10 trägt Verbindungsglieder, um ein solches Leichtmetallstrangpressprofil
8 an ein zweites, benachbart angeordnetes Leichtmetallstrangpressprofil mittels einer Kaltfügeverbindung anschließen zu können. Die Verbindungsglieder sind komplementär zueinander ausgeführt, wie dieses in
DE 20 2005 008 016 U1 beschrieben ist. Die Verbindungsglieder des Leichtmetallstrangpressprofils
8 entsprechen den aus diesem Dokument vorbekannten. Die zu diesen Verbindungsgliedern in
DE 20 2005 008 016 U1 gemachten Ausführungen gelten für die Verbindungsglieder des beziehungsweise der Leichtmetallstrangpressprofile
8 der Bodenplatte
4.
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Eingeschaltet in die Ausbildung der Bodenplatte 4 sind ebenfalls Querwände 12, wobei bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Querwände 12 vorgesehen sind. Die Querwände 12 werden ebenfalls durch Leichtmetallstrangpressprofile bereitgestellt und sind nachfolgend als Querwandprofile 12 angesprochen. Der Anschluss zweier Leichtmetallstrangpressprofile unter Einschaltung eines Querwandprofils 12 unterscheidet sich von dem Anschluss zweier Leichtmetallstrangpressprofile 8. Ist ein Querwandanschluss innerhalb der Bodenplatte 4 vorgesehen, werden Leichtmetallstrangpressprofile 13, 13.1 eingesetzt (siehe 3). In 3 ist nur ein kurzer Abschnitt aus der Längserstreckung des Querwandanschlusses gezeigt. Die zueinander weisenden Verbindungsabschnitte dieser Leichtmetallstrangpressprofile 13, 13.1 tragen an ihrem Obergurt 14, 14.1 ebenfalls Verbindungsglieder, die mit komplementären Verbindungsgliedern zum Ausbilden einer Kaltfügeverbindung verpresst werden können. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Obergurt 14, 14.1 der benachbarten Leichtmetallstrangpressprofile 13, 13.1 verkröpft um auf diese Weise den Abstand zu dem jeweiligen Untergurt 15 beziehungsweise 15.1 zu vergrößern. Als komplementäre Verbindungsglieder dienen bei den Leichtmetallstrangpressprofilen 13, 13.1 Hakenleisten 16 und Nutenleisten 17. In die Nutenleisten 17 sind, wie aus 3 erkennbar, die Hakenleisten 16 eingesetzt sind. Die Obergurte 14, 14.1 sind unter Zwischenschaltung des Querwandprofils 12 miteinander verbunden. Das Querwandprofil 12 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ebenfalls ein Hohlkammerprofil und trägt an seinem in der Figur unteren Abschluss zwei in entgegengesetzte Richtungen von der Ebene des Querwandprofils abragende Verbindungsschenkel 18, 18.1. Diese befinden sich in derselben Ebene und tragen endseitig jeweils eine Hakenleiste 16 zum Einsetzen in die komplementären Nutenleisten 17 der Obergurte 14, 14.1. Wie aus 3 ersichtlich, sind die Verbindungsglieder der Untergurte 15, 15.1 in Querrichtung zur Längserstreckung der Leichtmetallstrangpressprofile 13, 13.1 zu denjenigen der Obergurte 14, 14.1 versetzt.
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Zum Herstellen der gewünschten Kaltfügeverbindung wird ein Ziehdorn durch die im Bereich der Verbindungsabschnitte befindliche Kammer gezogen, um die in die Nutenleisten 17 mit den darin eingesetzten Hakenleisten 16 form- und kraftschlüssig miteinander zu verbinden.
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Aufgrund der Belastbarkeit der Kaltfügeverbindungen, wie vorbeschrieben, kann das Querwandprofil 12 als Querlastpfad dienen, während die Leichtmetallstrangpressprofile 8, 13, 13.1 der Bodenplatte 4 einen Längslastpfad definieren. Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel befinden sich die Verbindungsglieder 17 der Obergurte 14, 14.1 in unmittelbarer Nachbarschaft zu der durch die Verkröpfung erstellten Abwinkelung und daher an einer besonders stabilen Position. Daher kann durch den durch das Querwandprofil 12 bereitgestellten Querlastpfad die Bodenplatte 4 hohe Lasten aufnehmen, ohne dass die Gefahr bestünde, Beschädigungen in Kauf nehmen zu müssen. Auf das Querwandprofil 12 einwirkende Querkräfte werden durch das Vorsehen der Verbindungsschenkel 18, 18.1 und die dadurch vergrößerte Basis der Querwandprofils wirksam aufgefangen.
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Für den Fall, dass im Unterschied zu der in den Figuren gezeigten Ausgestaltung die Querwand nicht rechtwinklig zur Ebene der Bodenplatte, sondern in einem anderen Winkel zu dieser geneigt verlaufen soll, kann vorgesehen sein, die Ebene der Verbindungsschenkel der Querwand in einem entsprechenden Winkel an die Querwand anzuformen. An Stelle oder auch ergänzend hierzu besteht auch die Möglichkeit, dass die in 3 gezeigte Verkröpfung des Obergurtes an einem der beiden Leichtmetallstrangpressprofile weniger stark geprägt ist, mithin die Höhe der Verkröpfung geringer ist als bei dem anderen Leichtmetallstrangpressprofil.
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Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben worden. Ohne den Umfang der geltenden Ansprüche zu verlassen, ergeben sich für einen Fachmann zahlreiche weitere Ausgestaltungen, die Erfindung umsetzen zu können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Batteriemodulaufnahme
- 2
- Bodengruppe
- 3
- Deckel
- 4
- Bodenplatte
- 5
- Seitenwand
- 6
- Seitenwand
- 7
- Längsträger
- 8
- Leichtmetallstrangpressprofil
- 9
- Obergurt
- 10
- Untergurt
- 11
- Steg
- 12
- Querwand/Querwandprofil
- 13, 13.1
- Leichtmetallstrangpressprofil
- 14, 14.1
- Obergurt
- 15, 15.1
- Untergurt
- 16
- Hakenleiste
- 17
- Nutenleiste
- 18, 18.1
- Verbindungsschenkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202005008016 U1 [0015, 0015, 0025, 0025]
