DE4129737A1 - Elektrisch angetriebenes fahrzeug, insbesondere ein personenkraftwagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisch angetriebenes Fahr­ zeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE-PS 25 22 844 ist bereits ein elektrisch ange­ triebenes Fahrzeug bekannt, bei dem vor einer Hinterachse eine Akkumulatorenbatterie angeordnet ist. Die Batterie ist in einem Batterietrog unterhalb eines Rahmens, der durch einen Querträger und damit verbundenen Längsschwel­ lern gebildet ist und oberhalb einer Bodenwanne angeord­ net. Die Batterie ist über Halterungen an dem Rahmen so befestigt, daß bei einem Aufprall des Fahrzeugs ab einer bestimmten Aufprallstärke ein Lösen der Akkumulatorenbat­ terie vom Fahrzeug bewirkt wird. Aus diesem Grund sind weitere Schutzmaßnahmen zur Vermeidung der Beschädigung der Batterie nicht getroffen worden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein elektrisch angetriebe­ nes Fahrzeug zu schaffen, bei dem die Batterie crash­ sicher angeordnet ist und die Batterie in einfacher Weise ein- oder ausgeladen werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem gattungsge­ mäßen Fahrzeug durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die Positionierung der Batterie vor der Hinterachse und die Anordnung einer sie zumindest an ihren Seiten- oder Mantelflächen umgebenden Trägerstruktur ist ein crashsicherer Raum für alle Crasharten geschaffen. Die Trägerstruktur besteht aus oberen und unteren Querträ­ gern, die in Fahrtrichtung sowohl vor als auch hinter der Batterie ausgebildet sind. Die Querträger sind mit ent­ sprechenden oberen und unteren Längsträgern an beiden Seiten miteinander verbunden, so daß sich jeweils ein oberer und ein unterer geschlossener Rahmen ergibt. Zu­ mindest der obere, vordere Querträger ist an seinen bei­ den stirnseitigen Enden mit den B-Säulen verbunden. Der untere, vordere Querträger ist mit seinen stirnseitigen Enden jeweils an einem Längsschweller und/oder an der B- Säule befestigt. Der hintere, obere Querträger ist an seinen stirnseitigen Enden jeweils an einer Verlängerung des Längsschwellers oder eines Längsträgers angebunden.

Die Batterie steht auf einer Platte, die bevorzugt in Sandwichbauweise ausgebildet ist. Die Platte ist fest mit der Trägerstruktur verbunden, dadurch wird die Karosseriesteifigkeit erhöht. Ferner dichtet die Platte zusammen mit den an den Längs- und Querträgern der Trä­ gerstruktur angeordneten Beplankungsfläche einen dadurch geschaffenen Innenraum nach außen hin ab. In einer ande­ ren Ausführungsform erfolgt das Ein- und Ausladen der Batterie 45 über die Bodenplatte 42. In diesem Fall ist die Bodenplatte 42 lösbar an der Trägerstruktur 43 ange­ ordnet. Die Beplankungsfläche können in Sandwichbauweise hergestellt sein oder aus einem dünnen Blech bestehen. Die Beplankungsfläche sind an die Trägerstruktur geklebt, geschweißt oder in einer sonstigen Weise befestigt.

Vorzugsweise ist die Trägerstruktur aus Strangpreßprofi­ len oder Blechprofilen ausgebildet, die aus Leichtmetall hergestellt sind. Die hinteren, oberen und unteren Querträger bilden zusammen mit der aus mindestens einer Platte bestehenden Achsaufnahme ein Crashelement, das ein Eindringen des Elektromotors sowie der Achsteile, insbesondere der Querlenker, verhindert. Ein weiterer Energieabbau bei einem Heckcrash wird dadurch erreicht, daß ein zusätzlicher Querträger zwischen den beiden heckseitigen Enden der Längsträger angeordnet ist. An diesem Querträger stützt sich der Elektromotor über zwei Motorlager ab. Ein drittes Motorlager ist an dem Achsaufnahmeteil ausgebildet.

Das durch die Trägerstruktur und die Bodenplatte gebil­ dete Behältnis ist im Bodenbereich zumindest so bemessen, daß sich die Batterie nicht verschieben kann. Zusätzlich wird die Batterie durch in Fahrzeuglängsrichtung verlau­ fende Spannbänder in ihrer Position fixiert. Zur Er­ leichterung des Ein- oder Ausladens der Batterie ist zu­ mindest an einer Querfläche eine leichte Schräge vorgese­ hen. Der Transport der Batterie in das Behältnis erfolgt über die Öffnung der Heckklappe und umgekehrt.

Oberhalb der Batterie ist ein Deckel angeordnet, der vor­ zugsweise nach vorne schwenkbar ist. Der Deckel ist so in den oberen Rahmen der Trägerstruktur integriert, daß sich bei einem Crash eine formschlüssige Verbindung gibt. In einer weiteren Ausführungsform kann der Deckel auch auf das Behältnis aufgeschraubt werden. In beiden Fällen wird durch den Deckel im Verbund mit den Querträgern die Schubsteifigkeit in diesem Bereich erhöht und beim Über­ schlag des Fahrzeuges ein Herausfallen der Batterie ver­ hindert. Auf der Deckelaußenfläche ist die Sitzfläche ei­ ner Rücksitzbank oder von Rücksitzen angeordnet. Ferner können umklappbare Rückenlehnen und Rücksitze oder die Rücksitzbank am vorderen, oberen Querträger befestigt werden. Am hinteren, oberen Querträger sind die Sicherheitsgurtschlösser befestigt. Dadurch ist eine gute Krafteinleitung gewährleistet.

Durch die Anordnung der Batterie vor der Hinterachse und des Elektromotors auf der Hinterachse ergibt sich eine günstige Achslastverteilung. Vorzugsweise liegt die Achs­ lastverteilung bei 40% der Last auf der Vorderachse und bei 60% Last auf der Hinterachse. Durch diese Anordnung der Batterie und des Motors bleibt die Achslastverteilung bei allen Beladungszuständen etwa konstant. Die Achslastverteilung ändert sich auch nur geringfügig, wenn eine größere und evtl. schwerere Batterie vor der Hinterachse bei einem entsprechend längerem Rahmen eingebaut wird. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist die Batterie quer unter dem Rücksitz vor der Hinterachse angeordnet.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend an­ hand der Zeichnungen beispielshalber beschrieben. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht von der Seite des unteren Bereichs der hinteren Boden­ gruppe eines elektrisch angetriebenen Fahr­ zeugs,

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Ansicht von oben des hinteren Bereichs der Bodengruppe und

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Ansicht längs der Linie III-III in der Fig. 2, wobei in der Fig. 3 ferner eine Ansicht hinten auf die Hin­ terachse und die Rücksitzbank dargestellt ist.

Die Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht eines hinteren, unteren Bereichs eine elektrisch angetriebenen Fahrzeuges 1.

Das Fahrzeug 1 wird von einem Elektromotor 2 angetrieben, dessen Symmetrielinie 3 in etwa auf der Ver­ bindungslinie 4 zwischen den beiden Mittelpunkten 5 der Räder 6 liegt. Oberhalb des Elektromotors 2 verlaufen parallel und beabstandet zueinander zwei Längsträger 7, 8, an denen der Elektromotor 2 über Querstreben 9, 10 an einem Querträger 11 gelagert ist. Der Querträger 11 ist mit seinen stirnseitigen Enden 12 und 13 an den Längsträ­ gern 7, 8 befestigt. Ein weiteres Motorlager 14 ist an einer Achsaufnahme 15 angeordnet.

Die Achsaufnahme 15 besteht im wesentlichen aus zwei par­ allel zueinander angeordneten Platten 16 und 17, zwischen denen die Querlenker 18, 19, 20 und 21 angelenkt sind. Die Achsaufnahme 15 ist an einem oberen und einem unteren Querträger 22 und 23 befestigt.

Die Querträger 22, 23 sind mit ihren stirnseitigen Enden 24, 25 jeweils an den Längsträgern 7 und 8 befestigt. Die Querträger 22, 23 sind in senkrechter Richtung über eine Sandwich-Platte oder ein Blech 26 miteinander verbunden. An die oberen und unteren Querträger 22, 23 schließen sich jeweils Längsträger 27, 28, 29 und 30 an, die an entsprechend ausgebildeten vorderen, oberen und unteren Querträgern 31, 32 befestigt sind. Auf diese Weise wird ein oberer und ein unterer geschlossener Rahmen 33 und 34 gebildet. Die Längsträger 27 bis 30 und die Querträger 31, 32 sind ebenfalls wie die Querträger 22, 23 in senk­ rechter Richtung über Sandwich-Platten oder Bleche 35, 36, 37 miteinander verbunden. Die vorderen, oberen und unteren Querträger 31 und 32 sind an den entsprechenden B-Säulen 38, 39 und/oder den als Längsschwellern 40, 41 ausgebildeten Längsträgern 7, 8 befestigt. Dadurch werden die B-Säulen 38, 39 bei einem Seitenaufprall gegen ein Eindringen abgestützt.

Zwischen den unteren Querträgern 23 und 32 sowie den un­ teren Längsträgern 29 und 30 ist eine Platte 42, insbe­ sondere in Sandwichbauweise, angeordnet, die fest mit dem unteren Rahmen 39 verbunden ist. Durch die aus den Quer­ trägern 22, 23, 31, 32 und den Längsträgern 27 bis 30 ge­ bildete Trägerstruktur 43, die mit den Blechen oder Plat­ ten 26, 35, 36, 37 verkleidet ist, und die Bodenplatte 42 wird ein Innenraum oder ein nach obenhin offenes Behält­ nis 44 geschaffen, in dem eine Batterie 45 gelagert ist. Die Batterie 45 ist ein quaderförmiges Bauteil und quer zur Fahrzeuglängsachse 46 eingebaut. Die Bodenfläche 47 des Behältnisses 44 ist so bemessen, daß die Batterie 45 lagefest und unverrutschbar steht. Zusätzlich wird der obere Bereich der Batterie 45 durch Spannbänder 48, 49 fixiert, wobei die Spannbänder quer zur Batterie 45 in Fahrzeuglängsrichtung 46 verlaufen. Oberhalb der Batterie ist vorzugsweise formschlüssig ein Deckel 50 angeordnet. In einer anderen Ausführungsform ist der Deckel 50 nach vorne schwenkbar, wie dies in der Fig. 1 angedeutet ist. Im Verbund mit den Querträgern 22, 31 bzw. dem oberen, geschlossenen Rahmen 33 mit dem Deckel 50 wird die Schub­ steifigkeit in diesem Bereich erhöht und durch eine ent­ sprechende Befestigung des Deckels 50 wird ein Heraus­ fallen der Batterie 45 bei einem Fahrzeugüberschlag ver­ hindert.

Oberhalb der Batterie 45 bzw. des Deckels 50 ist eine Sitzfläche 51 einer Rücksitzbank oder eines Rücksitzes 52 in strichpunktierten Linien in der Fig. 1 angedeutet. Der Rücksitz bzw. die Rücksitzbank 52 weist eine Rücken­ lehne 53 auf, die vorzugsweise umklappbar ist. Die Rück­ sitzbank 52 ist am vorderen, oberen Querträger 31 befe­ stigt. Am hinteren, oberen Querträger 22 sind die Sicher­ heitsgurtschlösser 54 angeordnet.

Wie aus strichlierten Linien in der Fig. 1 hervorgeht, erstreckt sich jeweils an der Außenseite 59, 60 des Be­ hältnisses 44 ein schräg nach oben verlaufender Abschnitt 55, 56 des jeweiligen Längsträgers 7, 8 zwischen dem vor­ deren, unteren Querträger 32 und dem hinteren, oberen Querträger 22. Auf diese Weise wird zusätzlich die Crash­ sicherheit bei einem Seitenaufprall erhöht.

In der Draufsicht der Fig. 2 ist die aus den beiden Platten 16 und 17 bestehende Achsaufnahme 15 erkennbar. Ferner zeigt die Fig. 2 die Anordnung des Elektromotors 2 in Höhe der Verbindungslinie 4 zwischen den Radmittel­ punkten 5. Der Elektromotor ist wie die Achsaufnahme 15 ungefähr in der Fahrzeugmitte angeordnet. Ferner ist er­ sichtlich, daß die Querlenker 18 bis 21 nahezu senkrecht zur Fahrzeuglängsachse 46 angelenkt sind, so daß im Falle eines Heckcrashs keine Achsteile in die Trägerstruktur 43 eindringen können. Dies wird zusätzlich dadurch gesi­ chert, daß die Platte 16 als Prallplatte stabil ausgebil­ det ist. Ferner sind die Querlenker 18, 19 und 20, 21 un­ gefähr in einer senkrechten Ebene übereinander angeord­ net. Auf der Symmetrielinie 3 des Elektromotors 2 verlau­ fen zwei Antriebswellen 57 und 58 in Fahrzeugquerrich­ tung.

Die Längsträger 7, 8 weisen einen sich verändernden Quer­ schnitt auf, wie dies aus der Fig. 3 in der Schnittan­ sicht längs der Linie III-III in der Fig. 2 ersicht­ lich ist. Die Querträger 22, 23, 31 und 32 und die Längs­ träger 27 bis 30 sind vorzugsweise als Strangpreßprofile aus Leichtmetall hergestellt. Zur Gewichtseinsparung be­ stehen die Längsträger 7, 8 und die Querlenker 18 bis 21 ebenfalls auch Leichtmetall. Dies gilt auch für den Deck­ el 50 und die Beplankungsfläche oder Platten 26, 35, 36, 37 der Trägerstruktur 43.

Claims (12)

1. Elektrisch angetriebenes Fahrzeug, insbesondere ein Personenkraftwagen, mit einer vor der Hinterachse angeordneten Batterie, dadurch gekennzeichnet, daß die Batterie (45) an ihrer Mantelfläche von einer umlaufenden und miteinander verbundenen Trägerstruk­ tur (43) umgeben ist, daß an die Trägerstruktur (43) eine Bodenplatte (42) in unlösbarer oder lösbarer Weise befestigt ist und daß die Trägerstruktur (43) mit einem Deckel (50) versehen ist, der zumindest so ausgebildet und ange­ ordnet ist, daß ein Herausfallen der Batterie (45) bei einem Überschlag verhindert ist.

2. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den äußeren Seitenflächen (59, 60) eines die Batterie (45) aufnehmenden und durch die Träger­ struktur (43) sowie die Bodenplatte (42) gebildeten Behältnisses (44) jeweils ein diagonal verlaufender Abschnitt (55, 56) eines Längsträgers (7, 8) ange­ ordnet ist, der als Prallbox dient.

3. Fahrzeug nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Trägerstruktur (43) vordere, obere und untere Querträger (31, 32) aufweist, die entsprechend mit den Karosseriesäulen (38, 39) und/oder den Längsschwellern (40, 41) verbunden sind.

4. Fahrzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der vordere, obere Querträger (31) über seitlich verlaufende Längsträger (27, 28) mit einem hinteren, oberen Querträger (22) verbunden ist, so daß sich ein oberer geschlossener Rahmen (33) ergibt und daß in gleicher Weise der vordere, untere Querträger (32) über seitlich angeordnete Längsträger (29, 30) an einem hinteren, unteren Querträger (23) zur Bildung eines geschlossenen Rahmens (34) befestigt ist.

5. Fahrzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in Längs­ richtung verlaufenden äußeren Seitenflächen (59, 60) des Behältnisses (44) durch Bleche oder Platten (35, 37) in Sandwichbauweise gebildet sind und daß die dazu senkrecht verlaufenden Flächen in gleicher Weise aus Bleche oder Platten (26, 36) in Sandwich­ bauweise bestehen.

6. Fahrzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Behältnis (44) nach oben durch den Deckel (50) dadurch ver­ schlossen ist, daß der Deckel (50) formschlüssig in Verbindung mit dem oberen Rahmen (33) steht, daß der Deckel (50) über eine Schraub- oder Klemmverbindung an der Trägerstruktur (43) befestigt ist und daß der Deckel (50) ggf. nach vorne in Fahrtrichtung ver­ schwenkbar ist.

7. Fahrzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Querträ­ ger (22, 23, 31, 32), die Längsträger (27, 28, 29, 30) die Bleche (26, 35, 36, 37), die Längsträger (7, 8), der Deckel (50) und die Bodenplatte (43) aus Leichtmetall hergestellt sind.

8. Fahrzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Träger­ struktur (43) aus Strangpreßprofilen oder Strangguß­ teilen gebildet ist.

9. Fahrzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die hinteren, oberen und unteren Querträger (22, 23) mit einer Achsaufnahme (15) ein Crash- oder Verformungselement bilden, das ein Eindringen von Achsteilen (18, 19, 20, 21) oder des Elektromotors (2) in die Batterie (45) verhindert.

10. Fahrzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hinter­ achse als eine Zentral-Lenker-Achse ausgebildet ist, bei der die Querlenker (18, 19, 20, 21) in etwa senkrecht zur Fahrzeuglängsachse (46) stehen und die entsprechenden, zusammengehörigen Querlenker in ei­ ner senkrechten Ebene so angeordnet sind, daß im Falle eines Heckcrashs keine Achsteile in die Batte­ rie (45) eindringen können.

11. Fahrzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Deck­ el (50) mindestens ein Rücksitz oder eine Rücksitz­ bank (52) angeordnet ist, daß am vorderen oberen Querträger (31) die Rücksitze oder die Rücksitzbank (52) befestigt sind, daß am hinteren, oberen Quer­ träger (22) die jeweiligen Gurtschlösser (54) für die Sicherheitsgurte befestigt sind.

12. Fahrzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Batterie (45) quer unter dem Rücksitz (52) vor der Hinter­ achse liegt und daß der Elektromotor (2) sich unge­ fähr auf der Verbindungslinie (4) zwischen den Rad­ mittelpunkten (5) befindet.