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GEBIET DER TECHNIK
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Strukturbaugruppe und ein Fahrzeug, das eine Strukturbaugruppe aufweist.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Die Aussagen in diesem Abschnitt stellen lediglich Hintergrundinformationen in Bezug auf die vorliegende Offenbarung bereit und stellen möglicherweise nicht den Stand der Technik dar.
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Der Wunsch, den Kraftstoffverbrauch und die Emissionen von Automobilen zu reduzieren, ist hinlänglich dokumentiert. Daher wurden Elektrofahrzeuge entwickelt, um die Abhängigkeit von Brennkraftmaschinen erheblich zu reduzieren. Im Allgemeinen unterscheiden sich Elektrofahrzeuge dadurch von herkömmlichen Kraftfahrzeugen, dass sie von einem oder mehreren wiederaufladbaren Batteriepacks angetrieben werden, die zum Beispiel Lithium-Ionen-Batterien oder beliebige andere geeignete Speichereinheiten für elektrische Leistung aufweisen. Der Batteriepack versorgt typischerweise einen oder mehrere Elektromotoren mit Leistung, um einen Satz Räder anzutreiben. Die Größe und das Gewicht des Batteriepacks sind typischerweise größer für Elektrofahrzeuge, die in der Lage sind, lange Strecken zurückzulegen (z. B. Elektrofahrzeuge, die mehr als 500 Meilen zurücklegen können). Abhängig vom Montageort relativ zu dem Fahrzeug kann der Batteriepack anfällig für verschiedene Fahrzeuglasten sein.
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Die Integration von wiederaufladbaren Batteriepacks in die Struktur bestehender Fahrzeuge und das Bereitstellen effizienter Lastpfade unter einer Vielfalt von Betriebsbedingungen kann eine Herausforderung darstellen, hauptsächlich aufgrund des erhöhten Gewichts der Batteriepacks und ihrer größeren Grundfläche im Fahrzeug. Die vorliegende Offenbarung befasst sich mit diesen Problemen, die mit der Integration von wiederaufladbaren Batteriepacks in Elektrofahrzeugen in Zusammenhang stehen.
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Technische Probleme des Standes der Technik werden durch das Gebrauchsmuster gelöst.
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KURZDARSTELLUNG
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Dieser Abschnitt stellt eine allgemeine Kurzdarstellung der Offenbarung bereit und ist keine umfassende Offenbarung ihres vollständigen Umfangs oder all ihrer Merkmale.
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In einer Form offenbart die vorliegende Offenbarung eine Strukturbaugruppe für ein Fahrzeug, die eine Batteriestruktur beinhaltet, die ein Batteriegehäuse aufweist. Die Strukturbaugruppe umfasst einen Fahrzeugrahmen und eine Fahrzeugkarosserie. Der Fahrzeugrahmen weist gegenüberliegende Längsschienen auf. Die Fahrzeugkarosserie ist von dem Fahrzeugrahmen getrennt und an diesem montiert. Die Fahrzeugkarosserie beinhaltet gegenüberliegende Schweller, die sich in einer Längsrichtung des Fahrzeugs erstrecken. Jede gegenüberliegende Längsschiene befindet sich zwischen einem jeweiligen Schweller und dem Batteriegehäuse der Batteriestruktur.
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In Variationen der Strukturbaugruppe des vorstehenden Absatzes, die einzeln oder in einer beliebigen Kombination umgesetzt werden können, gilt Folgendes: die Schweller überlappen die gegenüberliegenden Längsschienen; die gegenüberliegenden Längsschienen sind um einen vorbestimmten Abstand von dem jeweiligen Schweller beabstandet; der vorbestimmte Abstand beträgt weniger als oder gleich 19 Millimeter; eine Vielzahl von Halterungen ist an eine jeweilige gegenüberliegende Längsschiene befestigt und ein Einfederungsanschlag ist an einer jeweiligen Halterung und zwischen der jeweiligen Halterung und der Fahrzeugkarosserie angeordnet; ein Fahrzeugaufhängungssystem ist an dem Fahrzeugrahmen und einem Rad des Fahrzeugs befestigt; die Fahrzeugkarosserie beinhaltet Querelemente, die sich über die gegenüberliegenden Längsschienen und die Batteriestruktur erstrecken; der Fahrzeugrahmen ist aus Stahl hergestellt; der Fahrzeugrahmen beinhaltet keine Querelemente an oder nahe einem Mittelabschnitt des Fahrzeugrahmens; und die gegenüberliegenden Längsschienen sind von einer jeweiligen Seite des Batteriegehäuses beabstandet.
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In einer anderen Form offenbart die vorliegende Offenbarung ein Elektrofahrzeug, das eine Batteriestruktur, einen Fahrzeugrahmen, ein Fahrzeugaufhängungssystem und eine Fahrzeugkarosserie umfasst. Die Batteriestruktur weist ein Batteriegehäuse auf. Der Fahrzeugrahmen weist gegenüberliegende Längsschienen auf. Das Fahrzeugaufhängungssystem ist an dem Fahrzeugrahmen und einem jeweiligen Rad des Fahrzeugs befestigt. Die Fahrzeugkarosserie ist von dem Fahrzeugrahmen getrennt und an diesem montiert. Die Fahrzeugkarosserie beinhaltet keine Querelemente an oder nahe einem Mittelabschnitt davon und beinhaltet gegenüberliegende Schweller, die sich in einer Längsrichtung des Fahrzeugs erstrecken. Jede gegenüberliegende Längsschiene befindet sich zwischen einem jeweiligen Schweller und dem Batteriegehäuse der Batteriestruktur. Die Schweller überlappen die gegenüberliegenden Längsschienen.
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In Variationen der Strukturbaugruppe des vorstehenden Absatzes, die einzeln oder in einer beliebigen Kombination umgesetzt werden können, ist der Fahrzeugrahmen aus Stahl hergestellt.
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Weitere Anwendungsbereiche werden aus der in dieser Schrift bereitgestellten Beschreibung ersichtlich. Es versteht sich, dass die Beschreibung und konkreten Beispiele lediglich der Veranschaulichung dienen und den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken sollen.
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Figurenliste
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Für ein umfassendes Verständnis der Offenbarung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen verschiedene Formen davon beispielhaft beschrieben, wobei Folgendes gilt:
- 1 ist eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs, das eine Strukturbaugruppe gemäß den Grundgedanken der vorliegenden Offenbarung beinhaltet;
- 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugrahmens und einer Fahrzeugkarosserie des Fahrzeugs aus 1;
- 3 ist eine Querschnittansicht eines Abschnitts des Fahrzeugrahmens und der Fahrzeugkarosserie des Fahrzeugs aus 1;
- 4 ist eine Unteransicht des Fahrzeugrahmens und der Fahrzeugkarosserie des Fahrzeugs aus 1;
- 5 ist eine Unteransicht des Fahrzeugrahmens des Fahrzeugs aus 1; und
- 6 ist eine Querschnittansicht eines Abschnitts des Fahrzeugs aus 1 während eines Aufprallereignisses.
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Die in dieser Schrift beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich Veranschaulichungszwecken und sind nicht dazu gedacht, den Umfang der vorliegenden Offenbarung in beliebiger Weise einzuschränken.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und soll die vorliegende Offenbarung, Anwendung oder die Verwendungen nicht einschränken. Es versteht sich, dass über alle Zeichnungen hinweg einander entsprechende Bezugszeichen gleiche oder einander entsprechende Teile und Merkmale angeben.
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Unter Bezugnahme auf die 1-4 ist ein Fahrzeug 10, wie etwa ein Elektrofahrzeug, bereitgestellt. In dem bereitgestellten Beispiel ist das Elektrofahrzeug ein Batterieelektrofahrzeug (battery electric vehicle - BEV). In anderen Beispielen kann das Elektrofahrzeug ein Hybridelektrofahrzeug (hybrid electric vehicle - HEV), ein Plug-in-Elektrofahrzeug (plug-in electric vehicle - PHEV) oder ein Brennstoffzellenfahrzeug sein. Das Fahrzeug 10 beinhaltet eine Batteriestruktur 12 (2 und 3), einen Fahrzeugrahmen 14 und eine Fahrzeugkarosserie 16. Die Batteriestruktur 12 kann wiederaufladbar sein und kann Lithium-Ionen-Batterien, Festkörperbatterien oder beliebige andere geeignete Speichereinheiten für elektrische Leistung beinhalten. Die Batteriestruktur 12 kann an verschiedenen Stellen des Fahrzeugs 10 angeordnet sein und kann über eine Batteriepackstützbaugruppe 17 an dem Fahrzeugrahmen 14 befestigt sein. Auf diese Weise wird die Batteriestruktur 12 durch den Fahrzeugrahmen 14 gestützt und ist von einer Fahrgastkabine (nicht gezeigt) und Laderäumen (nicht gezeigt) des Fahrzeugs 10 entfernt, wodurch sie keinen Raum einnimmt, der andernfalls für Fahrgäste oder Fracht verfügbar wäre. Die Batteriestruktur 12 beinhaltet einen äußeren Stützrahmen 18. Die Batteriestruktur 12 versorgt einen Heckmotor (nicht gezeigt) mit Leistung, um die Hinterräder 20a, 20b eines Satzes von Hinterrädern 20 über eine Hinterachse 22 anzutreiben. Gleichermaßen versorgt die Batteriestruktur 12 einen Frontmotor (nicht gezeigt) mit Leistung, um die Vorderräder 24a, 24b eines Satzes von Vorderrädern 24 über eine Vorderachse 26 anzutreiben.
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Unter zusätzlicher Bezugnahme auf 5 besteht der Fahrzeugrahmen 14 aus einem Metallmaterial, wie zum Beispiel Stahl, und ist die Hauptstützstruktur des Fahrzeugs 10, an der verschiedene Komponenten entweder direkt oder indirekt angebracht sind. Zum Beispiel ist ein Aufhängungssystem 30 (4) an dem Fahrzeugrahmen 14 befestigt und befestigt die Räder 20, 24 des Fahrzeugs 10 an dem Fahrzeugrahmen 14. Das Aufhängungssystem 30 stellt eine ruhige Fahrt bereit, indem es Energie von verschiedenen Fahrbahnunebenheiten während des Fahrens absorbiert, und unterstützt die Räder 20, 24 dabei, in Kontakt mit der Straße zu bleiben, indem es die Radreibung erhöht. Das Aufhängungssystem 30 beinhaltet verschiedene Komponenten, wie zum Beispiel obere und untere Querlenker, Stoßdämpfer und Kugelgelenke.
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Der Fahrzeugrahmen 14 beinhaltet gegenüberliegende Längsschienen 28a, 28b und Querelemente 32. Die Schienen 28a, 28b sind voneinander beabstandet und können eine Länge des Fahrzeugrahmens 14 festlegen. Die Schienen 28a, 28b sind ebenfalls von einer jeweiligen Seite 33 des äußeren Stützrahmens 18 beabstandet. Auf diese Weise können sich Komponenten, wie etwa elektrische Leitungen, entlang und zwischen dem äußeren Stützrahmen 18 und den Schienen 28a, 28b erstrecken. Die Querelemente 32 verbinden die Schienen 28a, 28b miteinander. Das Aufhängungssystem 30 kann an den Schienen 28a, 28b und/oder den Querelementen 32 befestigt sein. Es versteht sich, dass der Fahrzeugrahmen 14 keine Querelemente an oder nahe einem Mittelabschnitt davon beinhaltet, um die Batteriestruktur 12 aufzunehmen. Es versteht sich auch, dass die Schienen 28a, 28b an dem Mittelabschnitt des Fahrzeugrahmens 14 um einen größeren Abstand beabstandet sind als an den Enden des Fahrzeugrahmens 14. Eine Vielzahl von Halterungen 34 ist an und entlang einer jeweiligen Schiene 28a, 28b des Fahrzeugrahmens 14 an oder nahe dem Mittelabschnitt des Fahrzeugrahmens 14 befestigt.
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Die Fahrzeugkarosserie 16 ist von dem Fahrzeugrahmen 14 getrennt und an diesem montiert. Anders ausgedrückt ist die Fahrzeugkarosserie 16 an der Vielzahl von Halterungen 34 montiert, die an dem Fahrzeugrahmen 14 befestigt ist. Einfederungsanschläge sind an einer jeweiligen Halterung 34 und zwischen der jeweiligen Halterung 34 und der Fahrzeugkarosserie 16 angeordnet. Die Fahrzeugkarosserie 16 beinhaltet Querelemente 35 (2 und 3), die sich über die gegenüberliegenden Längsschienen 28a, 28b und die Batteriestruktur 12 erstrecken.
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Unter Bezugnahme auf 2 beinhaltet die Fahrzeugkarosserie 16 zudem ein vorderes Ende (nicht gezeigt), eine Vielzahl von Säulen (z. B. A-Säulen (nicht gezeigt), B-Säulen 36b, C-Säulen 36c, Scharniersäulen (nicht gezeigt)), Dachschienen 38 und Schweller 40. In einem Beispiel beinhaltet das vordere Ende einen Stoßfänger (nicht gezeigt), ein Paar gegenüberliegender Träger oder Innenschienen (nicht gezeigt) und ein Paar gegenüberliegender oberer Schienen (nicht gezeigt). Der Stoßfänger erstreckt sich in einer Querrichtung relativ zu einer Längsrichtung des Fahrzeugs 10 und ist an vorderen Enden des Paars von Trägern befestigt. Jeder Träger erstreckt sich von einer jeweiligen Scharniersäule zu dem Stoßfänger. Jeder Träger ist ebenfalls bogenförmig und erstreckt sich um ein Vorderrad 24a, 24b des Fahrzeugs 10 und bildet einen Abschnitt eines jeweiligen vorderen Radkastens. Die oberen Schienen sind über den Trägern positioniert und erstrecken sich von einer jeweiligen Scharniersäule zu einem jeweiligen Träger. Die oberen Schienen bilden zudem einen Abschnitt eines jeweiligen vorderen Radkastens.
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Die A-Säulen, die B-Säulen 36b, die Scharniersäulen, die Schweller 40 und die Dachschienen 38 wirken zusammen, um Türöffnungen 42 in der Fahrzeugkarosserie 16 zu definieren. Die Türen (nicht gezeigt) sind drehbar an die Scharniersäulen zwischen einer geschlossenen Position (nicht gezeigt), in der die Türen innerhalb der Türöffnungen 42 angeordnet sind, und einer offenen Position (nicht gezeigt), in der die Türen von den Türöffnungen 42 entfernt sind, gekoppelt.
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Jeder Schweller 40 ist länglich und erstreckt sich entlang der Längsrichtung des Fahrzeugs 10. Jeder Schweller 40 überlappt zudem eine jeweilige gegenüberliegende Längsschiene 28a, 28b und ist von der jeweiligen gegenüberliegenden Längsschiene 28a, 28b um einen vorbestimmten Abstand X beabstandet (3; der vorbestimmte Abstand X wird von einem inneren Element 64 des Schwellers 40 zu der jeweiligen gegenüberliegenden Längsschiene 28a, 28b gemessen). In einem Beispiel kann der vorbestimmte Abstand X kleiner oder gleich 19 Millimeter (mm) sein. Jede gegenüberliegende Längsschiene 28a, 28b befindet sich zwischen einem jeweiligen Schweller 40 und dem äußeren Stützrahmen 18 der Batteriestruktur 12. Ein vorderes Ende des Schwellers 40 ist in einer jeweiligen Scharniersäule untergebracht und daran befestigt (d. h., das vordere Ende des Schwellers 40 ist innerhalb eines Hohlraums der jeweiligen Scharniersäule angeordnet).
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Der Schweller 40 beinhaltet ein äußeres Element 62, ein inneres Element 64 und einen inneren Schweller 66. Das äußere Element 62 ist durch Schweißen an dem inneren Element 64 befestigt. In einigen Konfigurationen ist das äußere Element 62 mit mechanischen Befestigungselementen an dem inneren Element 64 befestigt. Die Querelemente 35 erstrecken sich von dem inneren Element 64. Der innere Schweller 66 ist innerhalb eines Hohlraums untergebracht, der über das äußere und das innere Element 62, 64 gebildet ist, und erstreckt sich entlang eines Innenabschnitts des äußeren Elements 62.
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Eine Strukturbaugruppe der vorliegenden Offenbarung umfasst den Fahrzeugrahmen 14 und die Fahrzeugkarosserie 16. Die Schweller 40, die sich in einem vorbestimmten Abstand von der jeweiligen gegenüberliegenden Längsschiene 28a, 28b befinden und die jeweilige gegenüberliegende Längsschiene 28a, 28b überlappen, stellen verbesserte Lastwege zum Verteilen von Lasten während eines Fahrzeugaufprallereignisses bereit. Zum Beispiel, wie in 6 gezeigt, verteilt die Strukturbaugruppe die Lasten von den Schwellern 40 auf die jeweilige gegenüberliegende Längsschiene 28a, 28b während des Aufprallereignisses. Auf diese Weise wird verhindert, dass die Fahrzeugkarosserie 16 relativ zu dem Fahrzeugrahmen 14 verschoben wird. Ferner stellen die Schweller 40, die in die jeweilige gegenüberliegende Längsschiene 28a, 28b eingreifen, eine Energieabsorption an einer beliebigen Position entlang der Länge der Schweller 40 bereit.
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Sofern in dieser Schrift nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist, sind alle numerischen Werte, die mechanische/thermische Eigenschaften, Prozentanteile von Zusammensetzungen, Abmessungen und/oder Toleranzen oder andere Charakteristiken angeben, so zu verstehen, dass sie durch das Wort „etwa“ oder „ungefähr“ modifiziert sind, wenn sie den Umfang der vorliegenden Offenbarung beschreiben. Diese Modifikation ist aus verschiedenen Gründen wünschenswert, einschließlich industrieller Praxis, Material, Herstellung und Montagetoleranzen sowie Testfähigkeit.
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Wie in dieser Schrift verwendet, ist die Formulierung mindestens eines von A, B und C so auszulegen, dass sie ein logisches (A ODER B ODER C) bedeutet, wobei ein nicht ausschließendes logisches ODER verwendet wird, und sollte sie nicht dahingehend ausgelegt werden, dass sie „mindestens eines von A, mindestens eines von B und mindestens eines von C“ bedeutet.
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Die Beschreibung der Offenbarung ist rein beispielhafter Natur und somit ist beabsichtigt, dass Variationen, die nicht vom Kern der Offenbarung abweichen, innerhalb des Umfangs der Offenbarung liegen. Derartige Variationen sind nicht als Abweichung vom Wesen und Umfang der Offenbarung zu betrachten.
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Gemäß dem vorliegenden Gebrauchsmuster ist eine Strukturbaugruppe für ein Fahrzeug bereitgestellt, die eine Batteriestruktur beinhaltet, die ein Batteriegehäuse aufweist, aufweisend: einen Fahrzeugrahmen, der gegenüberliegende Längsschienen aufweist; und eine Fahrzeugkarosserie, die von dem Fahrzeugrahmen getrennt und an diesem montiert ist, wobei die Fahrzeugkarosserie gegenüberliegende Schweller beinhaltet, die sich in einer Längsrichtung des Fahrzeugs erstrecken, wobei sich jede gegenüberliegende Längsschiene zwischen einem jeweiligen Schweller und dem Batteriegehäuse der Batteriestruktur befindet, wobei die Schweller die gegenüberliegenden Längsschienen überlappen.
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Gemäß einer Ausführungsform sind die gegenüberliegenden Längsschienen um einen vorbestimmten Abstand von dem jeweiligen Schweller beabstandet.
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Gemäß einer Ausführungsform beträgt der vorbestimmte Abstand weniger als oder gleich 19 Millimeter.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das Gebrauchsmuster ferner gekennzeichnet durch: eine Vielzahl von Halterungen, die an einer jeweiligen gegenüberliegenden Längsschiene befestigt ist; und eine Vielzahl von Einfederungsanschlägen, wobei jeder Einfederungsanschlag an einer jeweiligen Halterung und zwischen der jeweiligen Halterung und der Fahrzeugkarosserie angeordnet ist.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das Gebrauchsmuster ferner gekennzeichnet durch eine Fahrzeugaufhängung, die an dem Fahrzeugrahmen und einem Rad des Fahrzeugs befestigt ist.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der Fahrzeugrahmen aus Stahl hergestellt.
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Gemäß einer Ausführungsform sind die gegenüberliegenden Längsschienen von einer jeweiligen Seite des Batteriegehäuses beabstandet.
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Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Fahrzeugkarosserie Querelemente, die sich über die gegenüberliegenden Längsschienen und die Batteriestruktur erstrecken.
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Gemäß dem vorliegenden Gebrauchsmuster ist ein Elektrofahrzeug bereitgestellt, das Folgendes aufweist: eine Batteriestruktur, die ein Batteriegehäuse aufweist; einen Fahrzeugrahmen, der gegenüberliegende Längsschienen aufweist; ein Fahrzeugaufhängungssystem, das an dem Fahrzeugrahmen und einem jeweiligen Rad des Fahrzeugs befestigt ist; und eine Fahrzeugkarosserie, die von dem Fahrzeugrahmen getrennt und an diesem montiert ist, wobei die Fahrzeugkarosserie keine Querelemente an oder nahe einem Mittelabschnitt davon beinhaltet und gegenüberliegende Schweller beinhaltet, die sich in einer Längsrichtung des Fahrzeugs erstrecken, wobei sich jede gegenüberliegende Längsschiene zwischen einem jeweiligen Schweller und dem Batteriegehäuse der Batteriestruktur befindet, wobei die Schweller die gegenüberliegenden Längsschienen überlappen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der Fahrzeugrahmen aus Stahl hergestellt.
