WO2019105760A1 - Hybrid underbody protection device for a battery housing - Google Patents

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WO2019105760A1
WO2019105760A1 PCT/EP2018/081492 EP2018081492W WO2019105760A1 WO 2019105760 A1 WO2019105760 A1 WO 2019105760A1 EP 2018081492 W EP2018081492 W EP 2018081492W WO 2019105760 A1 WO2019105760 A1 WO 2019105760A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
plastic layer
protection device
underbody
bottom plate
protection
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/081492
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Dieter Kalemba
Fabian Schongen
Vanessa Wieschalla
Lothar Patberg
Daniel Nierhoff
Original Assignee
Thyssenkrupp Steel Europe Ag
Thyssenkrupp Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thyssenkrupp Steel Europe Ag, Thyssenkrupp Ag filed Critical Thyssenkrupp Steel Europe Ag
Publication of WO2019105760A1 publication Critical patent/WO2019105760A1/en

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
    • B62D25/20Floors or bottom sub-units

Definitions

  • the present invention relates to an underbody protection device for a motor vehicle, in particular for the protection of a drive battery, wherein the underbody protection device comprises a bottom plate and an underrun protection, wherein the bottom plate and the underrun protection are arranged so that they at least partially enclose a gap.
  • the invention further relates to a method for producing such a underbody protection device.
  • the drive battery of an electric vehicle is often mounted in the vehicle floor, resulting in the technical problem of storing the battery so that it is sufficiently protected against the penetration of foreign bodies from the outside space under the vehicle, or a strong deformation of the vehicle floor.
  • a module for example from DE 10 2011 076 575 A1, in which the cells are arranged between two end plates and are braced by at least one tension element.
  • the end plates in this case have a layer structure in which at least one wave-like shaped inner layer is surrounded by two outer layers.
  • This design allows cells to be stably and low-weight combined in one module and to compensate, to some extent, for the deformations that occur due to pressure changes during operation of the storage cells.
  • the layer structure is not sufficient because it distributes only the mechanical stress by relatively rigid elements on the entire surface of the end plates.
  • an underbody protection device for a motor vehicle in particular for the protection of a drive battery, wherein the underbody protection device has a base plate and an underrun protection, wherein the base plate and the underride protection are arranged such that they at least partially enclose a gap, wherein the bottom plate and / or the underrun protection has a plastic layer.
  • the vehicle floor is protected by the double structure consisting of base plate and underrun protection against the exterior of the vehicle.
  • the vertical to the direction of travel vertical is used, with respect to which the various elements can be arranged below or above each other.
  • the direction of travel is referred to as the longitudinal direction and the direction perpendicular to the vertical and to the longitudinal direction is referred to as the transverse direction.
  • the bottom plate forms a partition of the substantially sealed inside of the battery case, in which various electronic assemblies and in particular the drive battery are mounted.
  • the battery case can be an independent, detachable assembly or insoluble part structure of the vehicle body.
  • the underride guard is disposed below the bottom plate and spaced from the bottom plate so that a gap is formed between the two.
  • Both the bottom plate and the underrun protection are made of metal, preferably made of steel.
  • a plastic layer is arranged in the space between the bottom plate and the underrun protection.
  • the plastic layer is made of a thermoplastic material and the bottom plate and / or the underrun protection provided with an optimized surface or a plastic coupling layer over which a material and / or positive connection with the plastic layer is made possible.
  • the hybrid structure of base plate, plastic layer and underrun protection on the one hand forms an additional protective barrier between the outer space and the interior of the battery housing and on the other hand can preferably assume additional functions according to the invention, such as thermal insulation between the cooling of the drive battery and the vehicle floor or the Street. Further possible functions are described in the following preferred embodiments of the invention. Due to the intermediate space and the plastic layer, with this hybrid structure it is advantageous to have one, compared to a monolithic one. A particularly light design or a deformation space for targeted energy dissipation when a foreign body impact from below is realized.
  • the plastic layer can preferably be used to dampen the movement of the underrun protection to the extent that a mechanical contact between the floor slab and underrun protection is avoided.
  • damping is already achieved by a simple plastic layer, which absorbs the impact energy by deforming itself elastically or plastically.
  • An improved energy absorption compared with this simple embodiment can be achieved by means of a number of special designs of the plastic layer.
  • the plastic layer consists of a fiber-reinforced plastic.
  • the material properties of the plastic matrix can advantageously be combined with those of the fiber material, which in particular results in lower weight and higher strength or rigidity.
  • a side of the plastic layer facing the intermediate space has a modulated contour.
  • the contour can be, for example, wave-shaped or zigzag-shaped, with the waves or prongs being oriented in the longitudinal direction or transverse direction.
  • grooves, bumps or nubs are conceivable.
  • the plastic layer is connected to the bottom plate and / or the underrun protection via shock absorbing elements.
  • shock absorbing elements can be formed by parts of a viscoelastic plastic, a porous foam, a nonwoven fabric or gel pads which have a strong damping effect against abrupt loads, shock waves or vibrations.
  • the plastic layer has at least one macroscopic cavity.
  • the term "macroscopic" is used herein to distinguish the preferred cavities according to the invention from, for example, the smaller cavities of a porous structure. According to the invention, these are preferably chambers or channels in the size range of a few millimeters to one meter, which are formed in the plastic. With such macroscopic cavities, the energy absorption is increased, which intercepts the impact effect in the event of a rapid contraction of the space between the base plate and underbody protection. Furthermore, vibration damping or thermal insulation can advantageously be realized via such macroscopic cavities. According to the invention, the plastic layer preferably has a plurality of such macroscopic cavities.
  • the plastic layer has at least one macroscopic cavity which is filled with a solid or liquid or gaseous medium.
  • the medium is a viscoelastic plastic or gel.
  • the plastic layer is arranged on the underbody protection.
  • This has the advantage, for example, that the joining of the plastic layer and underrun protection can be carried out in a first production step and the underrun protection provided with the plastic layer can then be attached as a whole to the bottom of the vehicle, in particular detachably below the bottom plate. The assembly can then be easily replaced as a sacrificial part in case of uncritical damage.
  • the underride protection together with the plastic layer forms a metal-plastic-metal sandwich structure.
  • the plastic layer is surrounded by two metallic layers, for example in the form of steel sheets.
  • the composite structure thus formed combines the strength of the metal layers with the advantageous properties of the plastic, such as the ability to absorb shocks and vibrations.
  • the underrun protection forms a metal-plastic two-layer structure together with the plastic layer.
  • the plastic layer is, for example, by gluing, injection molding, extrusion, thermal pressing, calendering or laminating on the, applied to the gap between the bottom plate and underride guard side of the lower plate.
  • the plastic layer is arranged on the bottom plate.
  • the plastic layer has one or a plurality of fastening domes.
  • the attachment domes are formed by protruding parts of the plastic layer and serve to secure the bottom plate.
  • the underride guard can be connected to the bottom plate by means of fasteners, such as screws, by countersunk the fastener into the mounting dome. As a result, a bore in the bottom plate can advantageously be dispensed with.
  • Another object of the invention is a method for producing a subfloor structure described above.
  • the bottom plate and / or the underrun protection is formed in a first process step of a metal sheet and applied the plastic layer by gluing, injection molding, thermal pressing, extrusion, lamination or calendering on the bottom plate or underrun protection.
  • One of the forming methods for metal sheets familiar to the person skilled in the art can be used for the shaping of the base plate or underbody protection.
  • the metal sheet itself is preferably made of steel, although other metals are conceivable. Preferably, it is a high-strength material with which sufficient strength or rigidity can be achieved with a small thickness.
  • the metal sheet is particularly preferably a corrosion-resistant, coated steel sheet in order to achieve high media resistance.
  • the steel sheet can be galvanized or provided with a zinc-magnesium coating.
  • the plastic is preferably a thermoplastic such as, for example, acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), polyamides (PA), polyactate (PLA), polymethylmethacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), polyethylene terephthalate (PET) , Polyurethane (PU), Polyphenylsulfide (PPS), Polysulfone (PSU), Polyethylene (PE), Polypropylene (PP), Polystyrene (PS), Polyetheretherketone (PEEK), Polyvinylchloride (PVC), and other or mixtures and compounds of these plastics.
  • ABS acrylonitrile-butadiene-styrene
  • PA polyamides
  • PLA polyactate
  • PMMA polymethylmethacrylate
  • PC polycarbonate
  • duroplastic plastics are also possible.
  • high-performance plastics for applications at higher temperatures such as polyaryls, aromatic polyesters (polyarylates) and polyamides (polyaramides), such as polyphenylene isophthalamide (PMI), heterocyclic polymers, such as polyimides, polybenzimidazoles and polyetherimide, polyetherimides, polybenzimidazoles ( PBI), aromatic polyamides Based on poly-m-phenylene isophthalamide (PMI), polyaramide fibers, liquid crystal polymers (LCP Liquid Crystalline Polymers), fluoropolymers, perfluoroalkoxylalkane (PFA), polyphenylene etc.
  • Denkar are also compounds in which base polymers are heat-activated by additives. and / or made electrically conductive
  • the plastic layer by laminating, injection molding, extrusion, thermal pressing, calendering or gluing is applied to the bottom plate and / or underrun protection.
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of a underbody protection device according to the invention.
  • FIG. 2 shows a second embodiment of an underbody protection device according to the invention.
  • FIG. 3 shows a third embodiment of an underbody protection device according to the invention.
  • FIG. 4 shows a fourth exemplary embodiment of an underbody protection device according to the invention.
  • FIG. 5 shows a fifth exemplary embodiment of an underbody protection device according to the invention.
  • FIG. 6 shows a sixth exemplary embodiment of an underbody protection device according to the invention.
  • FIG. 7 shows a seventh embodiment of an underbody protection device according to the invention.
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of a underbody protection device 1 according to the invention.
  • the vertical direction in the drawing plane corresponds to the vertical direction of the vehicle in normal position. That is, the illustrated underbody protection apparatus 1 is mounted on the underside of the vehicle, the floor panel 3 delimiting the interior of the vehicle at the bottom. Inside the vehicle, in particular the drive battery 2 is arranged together with the various electronic assemblies, which is protected by the underbody protection device 1 against the ingress of foreign bodies.
  • the underrun protection 4 consists of a composite structure of two metal layers which surround a plastic layer 6 and are connected to it in a positive and / or cohesive manner.
  • the plastic layer 6 complements the strength and resilience of the two metal layers by the ability to dampen shocks or vibrations and to absorb the energy associated therewith by deformation work in a strong shock-like load.
  • FIG. 2 shows a second embodiment of an underbody protection device 1 according to the invention.
  • the underrun protection 4 consists of a two-layer structure, which is formed by a metal layer and a plastic layer 6.
  • the metal layer and the plastic layer 6 are positively and / or materially connected to one another, so that the underrun protection 4, similar to the embodiment in FIG. 1, combines the advantages of the metal layer and the plastic layer 6 in it.
  • the plastic layer 6 is arranged above the metal layer, so that the metal surface, which is harder than the plastic layer 6, forms a resistant outer surface of the underbody protection device 1.
  • FIG. 3 shows a third embodiment of an underbody protection device 1 according to the invention.
  • the bottom plate 3 and the underride guard 4 close the gap 5, in which the plastic layer 6 is arranged at the top of the underrun protection 4.
  • the plastic layer 6 has on its upper side a modulated contour with a wave shape. If the underride guard 4 experiences a heavy load, deforms itself by the load and the gap 5 subsequently brews completely at least at one point, the wavy contour of the plastic ply 6 is pressed against the bottom plate 3, so that the movement of the underride guard 4 is damped is and deformation of the bottom plate 3 is prevented or at least mitigated.
  • FIG. 4 illustrates a fourth exemplary embodiment of an underbody protection device 1 according to the invention.
  • the plastic layer 6 arranged on the upper side of the underrun protection 4 contains a plurality of macroscopic cavities 7 in the form of chambers 7, which are formed in the plastic.
  • the chambers 7 are filled with a medium which can fulfill several functions.
  • the medium can provide additional damping, which intercepts the movement of the underride guard 4 and so on large force effect on the bottom plate 3 prevented.
  • the chamber 7 may be filled with a viscous or viscoelastic medium, for example a gel.
  • a porous structure is also possible by which the kinetic energy is converted into deformation work and absorbed in this way.
  • Other functions of the filled chambers may be to provide thermal insulation through reduced heat transfer. Conversely, a medium with high thermal conductivity can provide efficient temperature compensation. Other possible functions include sound or vibration damping.
  • the chamber 7 may also simply contain a gaseous medium such as air, by which the impact of the underrun protection 4 is damped on the bottom plate 3.
  • FIG. 5 shows a fifth embodiment of an underbody protection device 1 according to the invention.
  • the plastic layer 6 is attached in this embodiment to the underside of the bottom plate 3 and has a plurality of macroscopic cavities 7, which extend in the form of channels 7 perpendicular to the plane of the drawing.
  • the plastic layer 6 with the channels 7 can at least partially absorb the impact energy and thus prevent penetration of the underrun protection 4 into the base plate 3.
  • the channels 7 a Provide damping against shock or vibration and be filled for this purpose with a suitable medium.
  • an improvement in the thermal insulation or an improvement in the temperature compensation can also be achieved via a medium with low or high thermal conductivity. It is also conceivable that the medium is introduced into the channels 7 via supply lines and so a regular or even continuous exchange of the medium is possible.
  • FIG. 6 shows a sixth embodiment of an underbody protection device 1 according to the invention.
  • the underride guard 4 is arranged with a fastening means 9 on the bottom plate 3.
  • a plastic layer 6 is arranged, which in addition to a plurality of cavities 7 has one or more attachment domes 8.
  • the fastening means 9 is sunk into the illustrated fastening dome 8, so that the connection between the base plate 3 and the underrun protection 4 takes place indirectly via the plastic layer 6. In this way, movements and vibrations of the underride guard 4 are damped by the plastic layer 6 and a transfer to the bottom plate 3 is reduced.
  • additional openings or bores on the base plate for receiving the fastening means can advantageously be dispensed with in this way.
  • FIG. 7 shows a seventh exemplary embodiment of an underbody protection device 1 according to the invention.
  • the plastic layer 6 is attached to the top of the underride guard 4 and connected via shock absorbing elements 10 to the bottom plate 3.
  • the shock-absorbing elements 10 are shown in the drawing by a general coupling 10, which is symbolically characterized by a parallel arrangement of a spring and a damping element.
  • the coupling 10 transmits movements and in particular vibrations of the underrun protection 4 in an elastic, damped manner, in particular abrupt, rapid movements during the transmission suffer a high energy loss and the shock-like energy is thereby effectively absorbed.
  • Such shock-absorbing elements 10 can be realized, for example, by viscoelastic polymer materials. LIST OF REFERENCE NUMBERS

Abstract

The present invention relates to an underbody protection device for a motor vehicle, in particular for protecting a drive battery, wherein the underbody protection device comprises a base plate and an underride guard, the base plate and the underride guard being arranged in such a way that they at least partially enclose an intermediate space, wherein the base plate and/or the underride guard has a plastic layer. The present invention further relates to a method for producing such an underbody protection device.

Description

BESCHREIBUNG  DESCRIPTION
Titel title
Hybride Unterbodenschutzvorrichtung für Batteriegehäuse  Hybrid underbody protection device for battery case
Stand der Technik State of the art
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Unterbodenschutzvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zum Schutz einer Antriebsbatterie, wobei die Unterbodenschutzvorrichtung eine Bodenplatte und einen Unterfahrschutz aufweist, wobei die Bodenplatte und der Unter- fahrschutz so angeordnet sind, dass sie zumindest teilweise einen Zwischenraum einschlie- ßen. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Unterboden- schutzvorrichtung. The present invention relates to an underbody protection device for a motor vehicle, in particular for the protection of a drive battery, wherein the underbody protection device comprises a bottom plate and an underrun protection, wherein the bottom plate and the underrun protection are arranged so that they at least partially enclose a gap. The invention further relates to a method for producing such a underbody protection device.
Die Antriebsbatterie eines Elektrofahrzeugs wird häufig im Fahrzeugbodens angebracht, woraus sich das technische Problem ergibt, die Batterie so zu lagern, dass sie vor dem Ein- dringen von Fremdkörpern aus dem Außenraum unter dem Fahrzeug, beziehungsweise vor einer starken Deformation des Fahrzeugbodens hinreichend geschützt ist. The drive battery of an electric vehicle is often mounted in the vehicle floor, resulting in the technical problem of storing the battery so that it is sufficiently protected against the penetration of foreign bodies from the outside space under the vehicle, or a strong deformation of the vehicle floor.
Zur Lagerung von Energiespeicherzellen ist beispielsweise aus der DE 10 2011 076 575 A1 ein Modul bekannt, bei dem die Zellen zwischen zwei Endplatten angeordnet werden und über mindestens ein Zugelement verspannt sind. Die Endplatten weisen dabei eine Schicht- struktur auf, bei der mindestens eine wellenartig geformte innere Schicht von zwei äußeren Schichten umgeben ist. Diese Konstruktion erlaubt es, Zellen stabil und mit geringem Eigen- gewicht in einem Modul zusammenzufassen und bis zu einem gewissen Grad die Verfor- mungen auszugleichen, die aufgrund von Druckänderungen während des Betriebs der Spei- cherzellen auftreten. Um Verformungen entgegenzuwirken, die aufgrund starker äußerer Einflüsse auftreten, wie zum Bespiel der abrupten Verformung der Fahrzeugwandung, ist die Schichtstruktur dagegen nicht ausreichend, da sie lediglich die mechanische Spannung durch relativ starre Elemente auf die gesamte Fläche der Endplatten verteilt. For storage of energy storage cells, a module is known for example from DE 10 2011 076 575 A1, in which the cells are arranged between two end plates and are braced by at least one tension element. The end plates in this case have a layer structure in which at least one wave-like shaped inner layer is surrounded by two outer layers. This design allows cells to be stably and low-weight combined in one module and to compensate, to some extent, for the deformations that occur due to pressure changes during operation of the storage cells. In contrast, to counteract deformations that occur due to strong external influences, such as the abrupt deformation of the vehicle, the layer structure is not sufficient because it distributes only the mechanical stress by relatively rigid elements on the entire surface of the end plates.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schutzvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die die Antriebsbatterie vor einer unzulässig starken Belastung schützt, welche durch eine Deformation oder ein Versagen des Fahrzeugbodens aufgrund des Einschlags eines Fremdkörpers entstehen kann. Against this background, it is an object of the present invention to provide a protective device that provides the drive battery against an unduly high load protects, which can be caused by a deformation or a failure of the vehicle floor due to the impact of a foreign body.
Zur Lösung der Aufgabe wird eine Unterbodenschutzvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbe- sondere zum Schutz einer Antriebsbatterie vorgeschlagen, wobei die Unterbodenschutzvor- richtung eine Bodenplatte und einen Unterfahrschutz aufweist, wobei die Bodenplatte und der Unterfahrschutz so angeordnet sind, dass sie zumindest teilweise einen Zwischenraum einschließen, wobei die Bodenplatte und/oder der Unterfahrschutz eine Kunststofflage auf- weist. To achieve the object, an underbody protection device for a motor vehicle is proposed, in particular for the protection of a drive battery, wherein the underbody protection device has a base plate and an underrun protection, wherein the base plate and the underride protection are arranged such that they at least partially enclose a gap, wherein the bottom plate and / or the underrun protection has a plastic layer.
Bei der erfindungsgemäßen Unterbodenschutzvorrichtung wird der Fahrzeugboden durch die Doppelstruktur aus Bodenplatte und Unterfahrschutz gegenüber dem Außenraum des Fahr- zeugs geschützt. Zur räumlichen Beschreibung wird die zur Fahrtrichtung senkrechte Verti- kale herangezogen, bezüglich derer die verschiedenen Elemente unterhalb oder oberhalb voneinander angeordnet sein können. In der Ebene senkrecht zur Vertikalen wird die Fahrtrichtung als die Längsrichtung und die zur Vertikalen und zur Längsrichtung senkrechte Richtung als Querrichtung bezeichnet. Die Bodenplatte bildet eine Abtrennung des im We- sentlichen abgedichteten Inneren des Batteriegehäuses, in dem verschiedene elektronische Baugruppen und insbesondere die Antriebsbatterie angebracht sind. Das Batteriegehäuse kann dabei eine eigenständige, lösbare Baugruppe oder auch unlösbare Teilstruktur der Fahrzeugkarosserie sein. Der Unterfahrschutz ist unterhalb der Bodenplatte angeordnet und so von der Bodenplatte beabstandet, dass zwischen beiden ein Zwischenraum gebildet wird. Sowohl die Bodenplatte als auch die Unterfahrschutz sind aus Metall, vorzugsweise aus Stahl gefertigt. In den Zwischenraum zwischen der Bodenplatte und der Unterfahrschutz ist eine Kunststofflage angeordnet. Vorzugsweise ist die Kunststofflage aus einem thermoplasti- schen Kunststoff gefertigt und die Bodenplatte und/oder der Unterfahrschutz mit einer opti- mierten Oberfläche oder einer Kunststoffkoppelschicht versehen, über die eine stoff- und/oder formschlüssige Verbindung mit der Kunststofflage ermöglicht wird. Die Hybridstruk- tur aus Bodenplatte, Kunststofflage und Unterfahrschutz bildet einerseits eine zusätzliche Schutzbarriere zwischen Außenraum und Innerem des Batteriegehäuses und kann anderer- seits erfindungsgemäß bevorzugt zusätzliche Funktionen übernehmen, wie beispielsweise eine thermische Isolierung zwischen der Kühlung der Antriebsbatterie und dem Fahrzeugbo- den bzw. der Straße. Weitere mögliche Funktionen sind in den nachfolgend aufgeführten bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung beschrieben. Durch den Zwischenraum und die Kunststofflage ist mit dieser Hybridstruktur vorteilhafterweise eine, gegenüber einem monoli- thischen Metallblech besonders leichte Bauform bzw. ein Deformationsraum für den geziel- ten Energieabbau bei einem Fremdkörpereinschlag von unten realisiert. In the case of the underbody protection device according to the invention, the vehicle floor is protected by the double structure consisting of base plate and underrun protection against the exterior of the vehicle. For spatial description, the vertical to the direction of travel vertical is used, with respect to which the various elements can be arranged below or above each other. In the plane perpendicular to the vertical, the direction of travel is referred to as the longitudinal direction and the direction perpendicular to the vertical and to the longitudinal direction is referred to as the transverse direction. The bottom plate forms a partition of the substantially sealed inside of the battery case, in which various electronic assemblies and in particular the drive battery are mounted. The battery case can be an independent, detachable assembly or insoluble part structure of the vehicle body. The underride guard is disposed below the bottom plate and spaced from the bottom plate so that a gap is formed between the two. Both the bottom plate and the underrun protection are made of metal, preferably made of steel. In the space between the bottom plate and the underrun protection a plastic layer is arranged. Preferably, the plastic layer is made of a thermoplastic material and the bottom plate and / or the underrun protection provided with an optimized surface or a plastic coupling layer over which a material and / or positive connection with the plastic layer is made possible. The hybrid structure of base plate, plastic layer and underrun protection on the one hand forms an additional protective barrier between the outer space and the interior of the battery housing and on the other hand can preferably assume additional functions according to the invention, such as thermal insulation between the cooling of the drive battery and the vehicle floor or the Street. Further possible functions are described in the following preferred embodiments of the invention. Due to the intermediate space and the plastic layer, with this hybrid structure it is advantageous to have one, compared to a monolithic one. A particularly light design or a deformation space for targeted energy dissipation when a foreign body impact from below is realized.
Wird zum Beispiel durch einen Unfall der Unterfahrschutz so stark deformiert, dass es zu einem Kontakt zwischen Bodenplatte und Unterfahrschutz kommen würde, lässt sich durch die Kunststofflage erfindungsgemäß bevorzugt erreichen, dass die Bewegung des Unterfahr- schutzes soweit abgedämpft wird, dass ein mechanischer Kontakt zwischen Bodenplatte und Unterfahrschutz vermieden wird. Eine solche Dämpfung wird bereits durch eine einfache Kunststoffschicht erreicht, die die Stoßenergie dadurch absorbiert, dass sie sich selbst elas- tisch oder plastisch verformt. Eine, gegenüber dieser einfachen Ausführungsform verbesser- te Energieabsorption lässt sich durch mehrere spezielle Gestaltungen der Kunststofflage erreichen. If, for example, the underrun protection is so severely deformed by an accident that contact between the floor slab and underride protection would occur, the plastic layer can preferably be used to dampen the movement of the underrun protection to the extent that a mechanical contact between the floor slab and underrun protection is avoided. Such damping is already achieved by a simple plastic layer, which absorbs the impact energy by deforming itself elastically or plastically. An improved energy absorption compared with this simple embodiment can be achieved by means of a number of special designs of the plastic layer.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung besteht die Kunststofflage aus einem faserverstärkten Kunststoff. Dadurch lassen sich vorteilhafterweise die Materialeigenschaften der Kunststoffmatrix mit denen des Fasermaterials kombinieren, wodurch sich insbesondere ein geringeres Gewicht und eine höhere Festigkeit beziehungsweise Steifigkeit erreichen lässt. According to a preferred embodiment of the invention, the plastic layer consists of a fiber-reinforced plastic. As a result, the material properties of the plastic matrix can advantageously be combined with those of the fiber material, which in particular results in lower weight and higher strength or rigidity.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist eine dem Zwischenraum zuge- wandte Seite der Kunststofflage eine modulierte Kontur auf. Die Kontur kann dabei beispiels- weise wellenförmig oder zickzackförmig sein wobei die Wellen oder Zacken in Längsrichtung oder Querrichtung orientiert sein können. Alternativ sind auch Rillen, Höcker oder Noppen denkbar. Durch eine derartige Modulierung lässt sich vorteilhafterweise die Energieabsorpti- on verbessern, falls der Unterfahrschutz so stark deformiert wird, dass sie die Kunststofflage gegen die Bodenplatte presst. According to a preferred embodiment of the invention, a side of the plastic layer facing the intermediate space has a modulated contour. In this case, the contour can be, for example, wave-shaped or zigzag-shaped, with the waves or prongs being oriented in the longitudinal direction or transverse direction. Alternatively, grooves, bumps or nubs are conceivable. By means of such a modulation, the energy absorption can be advantageously improved if the underrun protection is so strongly deformed that it presses the plastic layer against the bottom plate.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Kunststofflage mit der Boden- platte und/oder dem Unterfahrschutz über schockabsorbierende Elemente verbunden. Sol- che schockabsorbierenden Elemente können durch Teile aus einem viskoelastischen Kunst- stoff, einem porösen Schaumstoff, einen Vliesstoff oder durch Gel-Pads gebildet werden, die eine starke Dämpfungswirkung gegenüber abrupten Belastungen, Stoßwellen oder Schwin- gungen haben. Dadurch lassen sich vorteilhafterweise starke und plötzliche Kontraktionen des Zwischenraums zwischen Bodenplatte und Unterfahrschutz abfangen und eine kritische Energieübertragung an die darüber liegende Struktur und damit die Verformung der Boden- platte verhindern. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Kunststofflage mindestens einen makroskopischen Hohlraum auf. Der Begriff„makroskopisch“ wird hier verwendet, um die erfindungsgemäß bevorzugten Hohlräume zum Beispiel von den kleineren Hohlräumen einer porösen Struktur abzugrenzen. Erfindungsgemäß bevorzugt handelt es sich hier um Kammern oder Kanäle im Größenbereich von einigen Millimetern bis einem Meter, die im Kunststoff gebildet sind. Mit solchen makroskopischen Hohlräumen wird die Energieabsorpti- on erhöht, die bei einer raschen Kontraktion des Raums zwischen Bodenplatte und Unter- fahrschutz die Stoßwirkung abfängt. Ferner lässt sich über solche makroskopischen Hohlräu- me vorteilhafterweise eine Schwingungsdämpfung oder eine thermische Isolierung realisie- ren. Erfindungsgemäß bevorzugt weist die Kunststofflage eine Mehrzahl solcher makroskopi- schen Hohlräume auf. According to a preferred embodiment of the invention, the plastic layer is connected to the bottom plate and / or the underrun protection via shock absorbing elements. Such shock absorbing elements can be formed by parts of a viscoelastic plastic, a porous foam, a nonwoven fabric or gel pads which have a strong damping effect against abrupt loads, shock waves or vibrations. As a result, it is advantageously possible to intercept strong and sudden contractions of the gap between the base plate and underrun protection and to prevent a critical transfer of energy to the overlying structure and thus the deformation of the base plate. According to a preferred embodiment of the invention, the plastic layer has at least one macroscopic cavity. The term "macroscopic" is used herein to distinguish the preferred cavities according to the invention from, for example, the smaller cavities of a porous structure. According to the invention, these are preferably chambers or channels in the size range of a few millimeters to one meter, which are formed in the plastic. With such macroscopic cavities, the energy absorption is increased, which intercepts the impact effect in the event of a rapid contraction of the space between the base plate and underbody protection. Furthermore, vibration damping or thermal insulation can advantageously be realized via such macroscopic cavities. According to the invention, the plastic layer preferably has a plurality of such macroscopic cavities.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Kunststofflage mindestens einen makroskopischen Hohlraum auf, der mit einem festen oder flüssigen oder gasförmigen Medium gefüllt ist. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Medium um einen viskoelastischen Kunststoff oder ein Gel. Dadurch lässt sich vorteilhafterweise die Absorptionsfähigkeit der Kunststofflage gegenüber stoßartigen Beanspruchungen erhöhen. Ferner lässt sich über ein geeignet gewähltes Medium entweder eine erhöhte thermische Isolierung erzielen oder durch ein Medium mit entsprechend hoher Wärmeleitfähigkeit ein verbesserter Temperatur- ausgleich erreichen. According to a preferred embodiment of the invention, the plastic layer has at least one macroscopic cavity which is filled with a solid or liquid or gaseous medium. Preferably, the medium is a viscoelastic plastic or gel. As a result, it is advantageously possible to increase the absorption capacity of the plastic layer in relation to impact-like stresses. Furthermore, either an increased thermal insulation can be achieved via a suitably selected medium or an improved temperature compensation can be achieved by a medium having a correspondingly high thermal conductivity.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Kunststofflage an dem Unter- fahrschutz angeordnet. Dies hat zum Beispiel den Vorteil, dass sich das Verbinden von Kunststofflage und Unterfahrschutz in einem ersten Herstellungsschritt ausführen lässt und der mit der Kunststofflage versehene Unterfahrschutz anschließend als Gesamtheit am Fahr- zeugboden insbesondere lösbar unter der Bodenplatte angebracht werden kann. Die Bau- gruppe kann dann bei unkritischen Beschädigungen als Opferteil leicht ausgetauscht wer- den. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung bildet der Unterfahr- schutz zusammen mit der Kunststofflage eine Metall-Kunststoff-Metall-Sandwichstruktur. Die Kunststofflage ist dabei von zwei metallischen Schichten, zum Beispiel in der Form von Stahlblechen umgeben. Die so gebildete Verbundstruktur kombiniert die Festigkeit der Me- tallschichten mit den vorteilhaften Eigenschaften des Kunststoffs, wie zum Beispiel die Dämpfungsfähigkeit gegenüber Stößen und Schwingungen. Gemäß einer besonders bevor- zugten alternativen Ausgestaltung bildet der Unterfahrschutz zusammen mit der Kunststoffla- ge eine Metall-Kunststoff-Zweischichtstruktur. Die Kunststofflage wird dazu beispielsweise durch Kleben, Spritzguss, Fließpressen, thermisches Pressen, Kalandrieren oder Laminieren auf der, dem Zwischenraum zwischen Bodenplatte und Unterfahrschutz zugewandten Seite der Unterplatte aufgebracht. According to a preferred embodiment of the invention, the plastic layer is arranged on the underbody protection. This has the advantage, for example, that the joining of the plastic layer and underrun protection can be carried out in a first production step and the underrun protection provided with the plastic layer can then be attached as a whole to the bottom of the vehicle, in particular detachably below the bottom plate. The assembly can then be easily replaced as a sacrificial part in case of uncritical damage. According to a particularly preferred embodiment of the invention, the underride protection together with the plastic layer forms a metal-plastic-metal sandwich structure. The plastic layer is surrounded by two metallic layers, for example in the form of steel sheets. The composite structure thus formed combines the strength of the metal layers with the advantageous properties of the plastic, such as the ability to absorb shocks and vibrations. According to a particularly preferred alternative embodiment, the underrun protection forms a metal-plastic two-layer structure together with the plastic layer. The plastic layer is, for example, by gluing, injection molding, extrusion, thermal pressing, calendering or laminating on the, applied to the gap between the bottom plate and underride guard side of the lower plate.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Kunststofflage an der Boden- platte angeordnet. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung weist die Kunststoff- lage einen oder eine Mehrzahl von Befestigungsdomen auf. Die Befestigungsdome werden von hervorstehenden Teilen der Kunststofflage gebildet und dienen zur Befestigung der Bo- denplatte. Der Unterfahrschutz lässt sich mit Hilfe von Befestigungsmitteln, wie zum Beispiel Schrauben mit der Bodenplatte verbinden, indem das Befestigungsmittel in den Befesti- gungsdom versenkt wird. Dadurch kann vorteilhafterweise auf eine Bohrung in der Boden- platte verzichtet werden. According to a preferred embodiment of the invention, the plastic layer is arranged on the bottom plate. According to a particularly preferred embodiment, the plastic layer has one or a plurality of fastening domes. The attachment domes are formed by protruding parts of the plastic layer and serve to secure the bottom plate. The underride guard can be connected to the bottom plate by means of fasteners, such as screws, by countersunk the fastener into the mounting dome. As a result, a bore in the bottom plate can advantageously be dispensed with.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer vorstehend beschriebenen Unterbodenstruktur. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Bodenplatte und/oder der Unterfahrschutz in einem ersten Verfahrensschritt aus einem Metallblech geformt und die Kunststofflage durch Kleben, Spritzguss, thermisches Pressen, Fließpressen, Laminieren oder Kalandrieren auf die Bodenplatte oder der Unter- fahrschutz aufgebracht. Für die Formgebung der Bodenplatte beziehungsweise des Unter- fahrschutzes kann eines der dem Fachmann geläufigen Umformverfahren für Metallbleche eingesetzt werden. Das Metallblech selbst besteht dabei vorzugsweise aus Stahl, wobei auch andere Metalle denkbar sind. Vorzugsweise handelt es sich um ein höherfestes Materi- al, mit dem sich eine ausreichende Festigkeit beziehungsweise Steifigkeit bei geringer Dicke erzielen lässt. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Metallblech um ein korrosions- beständiges, beschichtetes Stahlblech um eine hohe Medienbeständigkeit zu erzielen. Bei- spielsweise kann das Stahlblech verzinkt oder mit einer Zink-Magnesium-Beschichtung ver- sehen werden. Bei dem Kunststoff handelt es sich vorzugsweise um einen thermoplasti- schen Kunststoff wie beispielsweise Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polyamide (PA), Poly- actat (PLA), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polycarbonat (PC), Polyethylenterephthalat (PET), Polyurethan (PU), Polyphenylsulfid (PPS), Polysulfon (PSU), Polyethylen (PE), Poly- propylen (PP), Polystyrol (PS), Polyetheretherketon (PEEK), Polyvinylchlorid (PVC), und andere oder beliebige Mischungen sowie Compounds dieser Kunststoffe. Möglich sind auch duroplastische Kunststoffe, Elastomere sowie thermoplastische Elastomere. Weitere mögli- che Materialen sind Hochleistungskunststoffe für Anwendungen bei höheren Temperaturen wie Polyaryle, Aromatische Polyester (Polyarylate) und Polyamide (Polyaramide) wie Poly- m-phenylenisophthalamid (PMI), Heterocyclische Polymere wie Polyimide, Polybenzimidazo- le und Polyetherimid, Polyetherimide, Polybenzimidazole (PBI), Aromatische Polyamide auf Basis von Poly-m-phenylenisophthalamid (PMI), Polyaramid-Fasern, Flüssigkristallpolymere (LCP Liquid Crystalline Polymers), Fluorpolymere, Perfluoralkoxylalkan (PFA), Polyphenyle- ne etc. Denkar sind auch Verbindungen in denen Basis-Polymere durch Zuschlagstoffe wär- me- und/oder elektrisch leitfähig gemacht werden Another object of the invention is a method for producing a subfloor structure described above. According to a preferred embodiment of the invention, the bottom plate and / or the underrun protection is formed in a first process step of a metal sheet and applied the plastic layer by gluing, injection molding, thermal pressing, extrusion, lamination or calendering on the bottom plate or underrun protection. One of the forming methods for metal sheets familiar to the person skilled in the art can be used for the shaping of the base plate or underbody protection. The metal sheet itself is preferably made of steel, although other metals are conceivable. Preferably, it is a high-strength material with which sufficient strength or rigidity can be achieved with a small thickness. The metal sheet is particularly preferably a corrosion-resistant, coated steel sheet in order to achieve high media resistance. For example, the steel sheet can be galvanized or provided with a zinc-magnesium coating. The plastic is preferably a thermoplastic such as, for example, acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), polyamides (PA), polyactate (PLA), polymethylmethacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), polyethylene terephthalate (PET) , Polyurethane (PU), Polyphenylsulfide (PPS), Polysulfone (PSU), Polyethylene (PE), Polypropylene (PP), Polystyrene (PS), Polyetheretherketone (PEEK), Polyvinylchloride (PVC), and other or mixtures and compounds of these plastics. Also possible are duroplastic plastics, elastomers and thermoplastic elastomers. Further possible materials are high-performance plastics for applications at higher temperatures, such as polyaryls, aromatic polyesters (polyarylates) and polyamides (polyaramides), such as polyphenylene isophthalamide (PMI), heterocyclic polymers, such as polyimides, polybenzimidazoles and polyetherimide, polyetherimides, polybenzimidazoles ( PBI), aromatic polyamides Based on poly-m-phenylene isophthalamide (PMI), polyaramide fibers, liquid crystal polymers (LCP Liquid Crystalline Polymers), fluoropolymers, perfluoroalkoxylalkane (PFA), polyphenylene etc. Denkar are also compounds in which base polymers are heat-activated by additives. and / or made electrically conductive
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Kunststofflage durch Lami- nieren, Spritzguss, Fließpressen, thermisches Pressen, Kalandrieren oder Kleben auf die Bodenplatte und/oder den Unterfahrschutz aufgebracht. According to a preferred embodiment of the invention, the plastic layer by laminating, injection molding, extrusion, thermal pressing, calendering or gluing is applied to the bottom plate and / or underrun protection.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnun- gen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen an- hand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausfüh- rungsformen der Erfindung, welche den Erfindungsgedanken nicht einschränken. Further details, features and advantages of the invention will become apparent from the drawings, as well as from the following description of preferred embodiments with reference to the drawings. The drawings illustrate only exemplary embodiments of the invention, which do not limit the inventive concept.
Kurze Beschreibung der Figuren Brief description of the figures
Die Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Unterbodenschutzvorrichtung gemäß der Erfindung. FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of a underbody protection device according to the invention.
Die Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Unterbodenschutzvorrichtung ge- mäß der Erfindung. FIG. 2 shows a second embodiment of an underbody protection device according to the invention.
Die Figur 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer Unterbodenschutzvorrichtung gemäß der Erfindung. FIG. 3 shows a third embodiment of an underbody protection device according to the invention.
Die Figur 4 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel einer Unterbodenschutzvorrichtung gemäß der Erfindung. FIG. 4 shows a fourth exemplary embodiment of an underbody protection device according to the invention.
Die Figur 5 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel einer Unterbodenschutzvorrichtung gemäß der Erfindung. FIG. 5 shows a fifth exemplary embodiment of an underbody protection device according to the invention.
Die Figur 6 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel einer Unterbodenschutzvorrichtung ge- mäß der Erfindung. FIG. 6 shows a sixth exemplary embodiment of an underbody protection device according to the invention.
Die Figur 7 zeigt ein siebtes Ausführungsbeispiel einer Unterbodenschutzvorrichtung gemäß der Erfindung. Ausführungsformen der Erfindung FIG. 7 shows a seventh embodiment of an underbody protection device according to the invention. Embodiments of the invention
In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen ver- sehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt beziehungsweise erwähnt. In the various figures, identical parts are always provided with the same reference numerals and are therefore generally named or mentioned only once in each case.
In der Figur 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Unterboden- schutzvorrichtung 1 abgebildet. Hier und in den anderen Figuren entspricht die vertikale Richtung in der Zeichenebene der vertikalen Richtung des Fahrzeugs in Normallage. Das heißt, die abgebildete Unterbodenschutzvorrichtung 1 ist an der Unterseite des Fahrzeugs angebracht, wobei die Bodenplatte 3 das Innere des Fahrzeugs nach unten hin abgrenzt. Im Inneren des Fahrzeugs ist zusammen mit den verschiedenen elektronischen Baugruppen insbesondere die Antriebsbatterie 2 angeordnet, die durch die Unterbodenschutzvorrichtung 1 gegen das Eindringen von Fremdkörpern geschützt ist. Unterhalb der Bodenplatte 3 ist ein Unterfahrschutz 4 angeordnet, so dass die Bodenplatte 3 und der Unterfahrschutz 4 einen Zwischenraum 5 einschließen, der im Falle einer Deformation des Unterfahrschutzes 4 als zusätzliche Schutzzone fungiert, so dass der verformte Unterfahrschutz 4 nicht in die Boden- platte 3 eindringt. In diesem Ausführungsbeispiel besteht der Unterfahrschutz 4 aus einer Verbundstruktur zweier Metallschichten, die eine Kunststofflage 6 umgeben und mit ihr form- und/oder stoffschlüssig verbunden sind. Die Kunststofflage 6 ergänzt dabei die Festigkeit und Belastbarkeit der beiden Metallschichten durch die Fähigkeit, Stöße beziehungsweise Schwingungen abzudämpfen und bei einer starken stoßartigen Belastung die damit verbun- dene Energie durch Verformungsarbeit zu absorbieren. FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of a underbody protection device 1 according to the invention. Here and in the other figures, the vertical direction in the drawing plane corresponds to the vertical direction of the vehicle in normal position. That is, the illustrated underbody protection apparatus 1 is mounted on the underside of the vehicle, the floor panel 3 delimiting the interior of the vehicle at the bottom. Inside the vehicle, in particular the drive battery 2 is arranged together with the various electronic assemblies, which is protected by the underbody protection device 1 against the ingress of foreign bodies. Below the bottom plate 3, an underride guard 4 is arranged, so that the bottom plate 3 and the underride guard 4 include a gap 5, which acts as an additional protection zone in case of deformation of the underrun protection 4, so that the deformed underride guard 4 not in the bottom plate 3rd penetrates. In this embodiment, the underrun protection 4 consists of a composite structure of two metal layers which surround a plastic layer 6 and are connected to it in a positive and / or cohesive manner. The plastic layer 6 complements the strength and resilience of the two metal layers by the ability to dampen shocks or vibrations and to absorb the energy associated therewith by deformation work in a strong shock-like load.
In der Figur 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Unterboden- schutzvorrichtung 1 abgebildet. In dieser Ausführungsform besteht der Unterfahrschutz 4 aus einer Zweischichtstruktur, die von einer Metallschicht und einer Kunststofflage 6 gebildet wird. Die Metallschicht und die Kunststofflage 6 sind form- und/oder stoffschlüssig miteinan- der verbunden, so dass der Unterfahrschutz 4, ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel in Figur 1 , die Vorteile des Metallschicht und der Kunststofflage 6 in sich vereint. Die Kunst- stofflage 6 ist dabei oberhalb der Metallschicht angeordnet, so dass die gegenüber der Kunststofflage 6 härtere Metalloberfläche eine widerstandsfähige Außenfläche der Unterbo- denschutzvorrichtung 1 bildet. In der Figur 3 ist ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Unterboden- schutzvorrichtung 1 abgebildet. Die Bodenplatte 3 und der Unterfahrschutz 4 schließen den Zwischenraum 5 ein, in dem die Kunststofflage 6 an der Oberseite des Unterfahrschutzes 4 angeordnet ist. Die Kunststofflage 6 weist an ihrer Oberseite eine modulierte Kontur mit Wel- lenform auf. Wenn der Unterfahrschutz 4 eine starke Belastung erfährt, sich durch die Belas- tung verformt und der Zwischenraum 5 daraufhin zumindest an einer Stelle vollständig kolla biert, wird die wellenförmige Kontur der Kunststofflage 6 gegen die Bodenplatte 3 gepresst, so dass die Bewegung des Unterfahrschutzes 4 gedämpft wird und eine Verformung der Bodenplatte 3 verhindert oder zumindest abgemildert wird. FIG. 2 shows a second embodiment of an underbody protection device 1 according to the invention. In this embodiment, the underrun protection 4 consists of a two-layer structure, which is formed by a metal layer and a plastic layer 6. The metal layer and the plastic layer 6 are positively and / or materially connected to one another, so that the underrun protection 4, similar to the embodiment in FIG. 1, combines the advantages of the metal layer and the plastic layer 6 in it. The plastic layer 6 is arranged above the metal layer, so that the metal surface, which is harder than the plastic layer 6, forms a resistant outer surface of the underbody protection device 1. FIG. 3 shows a third embodiment of an underbody protection device 1 according to the invention. The bottom plate 3 and the underride guard 4 close the gap 5, in which the plastic layer 6 is arranged at the top of the underrun protection 4. The plastic layer 6 has on its upper side a modulated contour with a wave shape. If the underride guard 4 experiences a heavy load, deforms itself by the load and the gap 5 subsequently brews completely at least at one point, the wavy contour of the plastic ply 6 is pressed against the bottom plate 3, so that the movement of the underride guard 4 is damped is and deformation of the bottom plate 3 is prevented or at least mitigated.
In der Figur 4 ist ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Unterboden- schutzvorrichtung 1 abgebildet. Die an der Oberseite des Unterfahrschutzes 4 angeordnete Kunststofflage 6 enthält mehrere makroskopische Hohlräume 7 in Form von Kammern 7, die im Kunststoff gebildet sind. Die Kammern 7 sind mit einem Medium gefüllt, das mehrere Funktionen erfüllen kann. In dem Fall, in dem der Unterfahrschutz 4 eine stoßartige, starke Belastung erfährt und der Zwischenraum 5 zwischen Bodenplatte 3 und Unterfahrschutz 4 zumindest teilweise zusammen gepresst wird, kann das Medium eine zusätzliche Dämpfung bereitstellen, die die Bewegung des Unterfahrschutzes 4 abfängt und so eine zu große Kraft- wirkung auf die Bodenplatte 3 verhindert. Zu diesem Zweck kann die Kammer 7 mit einem viskosen oder viskoelastischen Medium, beispielsweise einem Gel gefüllt sein. Möglich ist auch eine poröse Struktur, durch die die Bewegungsenergie in Verformungsarbeit umgewan- delt und auf diese Weise absorbiert wird. Weitere Funktionen der gefüllten Kammern können darin bestehen, durch einen verminderten Wärmetransport eine thermische Isolierung bereit- zustellen. Umgekehrt kann ein Medium mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit für einen effizienten Temperaturausgleich sorgen. Weitere mögliche Funktionen bestehen in Schall- bzw. Vibrationsdämpfung. Die Kammer 7 kann auch einfach ein gasförmiges Medium wie beispielsweise Luft enthalten, durch das der Aufprall des Unterfahrschutzes 4 auf die Boden- platte 3 gedämpft wird. FIG. 4 illustrates a fourth exemplary embodiment of an underbody protection device 1 according to the invention. The plastic layer 6 arranged on the upper side of the underrun protection 4 contains a plurality of macroscopic cavities 7 in the form of chambers 7, which are formed in the plastic. The chambers 7 are filled with a medium which can fulfill several functions. In the case in which the underrun protection 4 experiences a shock-like, heavy load and the gap 5 between the bottom plate 3 and underride guard 4 is at least partially pressed together, the medium can provide additional damping, which intercepts the movement of the underride guard 4 and so on large force effect on the bottom plate 3 prevented. For this purpose, the chamber 7 may be filled with a viscous or viscoelastic medium, for example a gel. A porous structure is also possible by which the kinetic energy is converted into deformation work and absorbed in this way. Other functions of the filled chambers may be to provide thermal insulation through reduced heat transfer. Conversely, a medium with high thermal conductivity can provide efficient temperature compensation. Other possible functions include sound or vibration damping. The chamber 7 may also simply contain a gaseous medium such as air, by which the impact of the underrun protection 4 is damped on the bottom plate 3.
In der Figur 5 ist ein fünftes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Unterboden- schutzvorrichtung 1 abgebildet. Die Kunststofflage 6 ist bei diesem Ausführungsbeispiel an der Unterseite der Bodenplatte 3 angebracht und weist mehrere makroskopische Hohlräume 7 auf, die sich in Form von Kanälen 7 senkrecht zur Zeichenebene erstrecken. In dem Fall, in dem der Zwischenraum 5 stoßartig zusammengepresst wird, kann die Kunststofflage 6 mit den Kanälen 7 die Stoßenergie zumindest teilweise absorbieren und so ein Eindringen des Unterfahrschutzes 4 in die Bodenplatte 3 verhindern. Weiterhin können die Kanäle 7 eine Dämpfung gegenüber Erschütterungen oder Vibrationen bereitstellen und zu diesem Zweck mit einem geeigneten Medium gefüllt sein. In einer Situation, in der die Temperaturkontrolle des Zwischenraums 5 erstrebenswert ist, kann außerdem über ein Medium mit geringer oder hoher Wärmeleitfähigkeit eine Verbesserung der thermischen Isolierung bzw. eine Verbesse- rung des Temperaturausgleichs erreicht werden. Denkbar ist auch, dass das Medium in die Kanäle 7 über Versorgungsleitungen eingeleitet wird und so ein regelmäßiger oder sogar kontinuierlicher Austausch des Mediums möglich ist. FIG. 5 shows a fifth embodiment of an underbody protection device 1 according to the invention. The plastic layer 6 is attached in this embodiment to the underside of the bottom plate 3 and has a plurality of macroscopic cavities 7, which extend in the form of channels 7 perpendicular to the plane of the drawing. In the case in which the gap 5 is jerkily compressed, the plastic layer 6 with the channels 7 can at least partially absorb the impact energy and thus prevent penetration of the underrun protection 4 into the base plate 3. Furthermore, the channels 7 a Provide damping against shock or vibration and be filled for this purpose with a suitable medium. In a situation in which the temperature control of the intermediate space 5 is desirable, an improvement in the thermal insulation or an improvement in the temperature compensation can also be achieved via a medium with low or high thermal conductivity. It is also conceivable that the medium is introduced into the channels 7 via supply lines and so a regular or even continuous exchange of the medium is possible.
In der Figur 6 ist ein sechstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Unterboden- schutzvorrichtung 1 abgebildet. In dieser Ausführungsform ist der Unterfahrschutz 4 mit ei- nem Befestigungsmittel 9 an der Bodenplatte 3 angeordnet. An der Unterseite der Boden- platte 3 ist eine Kunststofflage 6 angeordnet, die neben mehreren Hohlräumen 7 einen oder mehrere Befestigungsdome 8 aufweist. Das Befestigungsmittel 9 ist den dargestellten Befes- tigungsdom 8 versenkt, so dass die Verbindung zwischen Bodenplatte 3 und Unterfahrschutz 4 indirekt über die Kunststofflage 6 erfolgt. Auf diese Weise werden Bewegungen und Schwingungen des Unterfahrschutzes 4 durch die Kunststofflage 6 gedämpft und eine Über- tragung auf die Bodenplatte 3 vermindert. Zusätzlich kann sich auf diese Weise vorteilhafter- weise auf zusätzliche Öffnungen oder Bohrungen an der Bodenplatte zur Aufnahme des Be- festigungsmittels verzichtet werden. FIG. 6 shows a sixth embodiment of an underbody protection device 1 according to the invention. In this embodiment, the underride guard 4 is arranged with a fastening means 9 on the bottom plate 3. On the underside of the bottom plate 3, a plastic layer 6 is arranged, which in addition to a plurality of cavities 7 has one or more attachment domes 8. The fastening means 9 is sunk into the illustrated fastening dome 8, so that the connection between the base plate 3 and the underrun protection 4 takes place indirectly via the plastic layer 6. In this way, movements and vibrations of the underride guard 4 are damped by the plastic layer 6 and a transfer to the bottom plate 3 is reduced. In addition, additional openings or bores on the base plate for receiving the fastening means can advantageously be dispensed with in this way.
In der Figur 7 ist ein siebtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Unterboden- schutzvorrichtung 1 abgebildet. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Kunststofflage 6 an der Oberseite des Unterfahrschutzes 4 angebracht und über schockabsorbierende Elemente 10 mit der Bodenplatte 3 verbunden. Die schockabsorbierenden Elemente 10 sind in der Zeichnung durch eine allgemeine Kopplung 10 dargestellt, die symbolisch durch eine paralle- le Anordnung einer Feder- und eines Dämpfungselements gekennzeichnet ist. Die Kopplung 10 überträgt Bewegungen und insbesondere Schwingungen des Unterfahrschutzes 4 auf eine elastische, gedämpfte Weise, wobei insbesondere abrupte, rasche Bewegungen bei der Übertragung einen hohen Energieverlust erleiden und die schockartig zugeführte Energie dadurch effektiv absorbiert wird. Derartige schockabsorbierenden Elemente 10 können bei- spielsweise durch viskoelastische Polymermaterialen realisiert werden. Bezugszeichenliste FIG. 7 shows a seventh exemplary embodiment of an underbody protection device 1 according to the invention. In this embodiment, the plastic layer 6 is attached to the top of the underride guard 4 and connected via shock absorbing elements 10 to the bottom plate 3. The shock-absorbing elements 10 are shown in the drawing by a general coupling 10, which is symbolically characterized by a parallel arrangement of a spring and a damping element. The coupling 10 transmits movements and in particular vibrations of the underrun protection 4 in an elastic, damped manner, in particular abrupt, rapid movements during the transmission suffer a high energy loss and the shock-like energy is thereby effectively absorbed. Such shock-absorbing elements 10 can be realized, for example, by viscoelastic polymer materials. LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Unterbodenschutzvorrichtung1 underbody protection device
2 Antriebsbatterie 2 drive battery
3 Bodenplatte  3 base plate
4 Unterfahrschutz  4 underrun protection
5 Zwischenraum  5 gap
6 Kunststofflage  6 plastic layer
7 makroskopischer Hohlraum 7 macroscopic cavity
8 Befestigungsdom 8 fortification dome
9 Befestigungsmittel  9 fasteners
10 schockabsorbierendes Element  10 shock absorbing element

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Unterbodenschutzvorrichtung 1 für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zum Schutz einer Antriebsbatterie 2, wobei die Unterbodenschutzvorrichtung 1 eine Bodenplatte 3 und ein Unterfahrschutz 4 aufweist, wobei die Bodenplatte 3 und der Unterfahrschutz 4 so angeordnet sind, dass sie zumindest teilweise einen Zwischenraum 5 einschließen, dadurch gekennzeichnet dass die Bodenplatte 3 und/oder der Unterfahrschutz 4 eine Kunststofflage 6 aufweist. 1. Underbody protection device 1 for a motor vehicle, in particular for the protection of a drive battery 2, wherein the underbody protection device 1 has a bottom plate 3 and an underrun protection 4, wherein the bottom plate 3 and the underrun protection 4 are arranged so that they at least partially enclose a gap 5, characterized characterized in that the bottom plate 3 and / or the underrun protection 4 has a plastic layer 6.
2. Unterbodenschutzvorrichtung 1 nach Anspruch 1 , wobei die Kunststofflage 6 aus ei- nem faserverstärkten Kunststoff besteht. 2. Underbody protection device 1 according to claim 1, wherein the plastic layer 6 consists of a fiber-reinforced plastic.
3. Unterbodenschutzvorrichtung 1 nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine dem Zwischen- raum zugewandte Seite der Kunststofflage 6 eine modulierte Kontur aufweist. 3. underbody protection device 1 according to claim 1 or 2, wherein a the intermediate space facing side of the plastic layer 6 has a modulated contour.
4. Unterbodenschutzvorrichtung 1 nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kunststofflage 6 mit der Bodenplatte 3 und/oder dem Unterfahrschutz 4 über schockabsorbierende Elemente 10 verbunden ist 4. Underbody protection device 1 according to any one of the preceding claims, wherein the plastic layer 6 is connected to the bottom plate 3 and / or the underrun protection 4 via shock absorbing elements 10
5. Unterbodenschutzvorrichtung 1 nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kunststofflage 6 mindestens einen makroskopischen Hohlraum 7 aufweist. 5. Underbody protection device 1 according to any one of the preceding claims, wherein the plastic layer 6 has at least one macroscopic cavity 7.
6. Unterbodenschutzvorrichtung 1 nach Anspruch 5, wobei der mindestens eine makro- skopische Hohlraum 7 mit einem festen oder flüssigen oder gasförmigen Medium ge- füllt ist. 6. Underbody protection device 1 according to claim 5, wherein the at least one macroscopic cavity 7 is filled with a solid or liquid or gaseous medium.
7. Unterbodenschutzvorrichtung 1 nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kunststofflage 6 an dem Unterfahrschutz 4 angeordnet ist. 7. Underbody protection device 1 according to one of the preceding claims, wherein the plastic layer 6 is arranged on the underrun protection 4.
8. Unterbodenschutzvorrichtung 1 nach Anspruch 6, wobei der Unterfahrschutz 4 zu- sammen mit der Kunststofflage 6 eine Metall-Kunststoff-Metall-Sandwichstruktur bil det. 8. Underbody protection device 1 according to claim 6, wherein the underrun protection 4 together with the plastic layer 6 a metal-plastic-metal sandwich structure bil det.
9. Unterbodenschutzvorrichtung 1 nach Anspruch 6, wobei der Unterfahrschutz 4 zu- sammen mit der Kunststofflage 6 eine Metall-Kunststoff-Zweischichtstruktur bildet. 9. Underbody protection device 1 according to claim 6, wherein the underrun protection 4 together with the plastic layer 6 forms a metal-plastic two-layer structure.
10. Unterbodenstruktur 1 nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Kunststofflage 6 an der Bodenplatte 3 angeordnet ist. 10. Underbody structure 1 according to any one of claims 1 to 6, wherein the plastic layer 6 is arranged on the bottom plate 3.
1 1. Unterbodenstruktur 1 nach Anspruch 10, wobei die Kunststofflage 6 einen oder eine Mehrzahl von Befestigungsdomen 8 aufweist. 1 1. Underbody structure 1 according to claim 10, wherein the plastic layer 6 has one or a plurality of Befestigungsdomen 8.
12. Verfahren zur Herstellung einer Unterbodenstruktur 1 nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , wobei die Bodenplatte 3 und/oder der Unterfahrschutz 4 in einem ersten Ver- fahrensschritt aus einem Metallblech geformt wird und die Kunststofflage 6 durch Kle- ben, Spritzguss, thermisches Pressen, Fließpressen, Laminieren oder Kalandrieren geformt wird 12. A method for producing an underbody structure 1 according to one of claims 1 to 11, wherein the bottom plate 3 and / or the underrun protection 4 is formed in a first process step from a metal sheet and the plastic layer 6 by gluing, injection molding, thermal pressing , Extrusion, laminating or calendering
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Kunststofflage 6 durch Laminieren, Spritz- guss, Fließpressen, thermisches Pressen, Kalandrieren oder Kleben auf die Boden- platte 3 und/oder den Unterfahrschutz 4 aufgebracht wird. 13. The method according to claim 12, wherein the plastic layer 6 is applied to the bottom plate 3 and / or the underrun protection 4 by lamination, injection molding, extrusion, thermal pressing, calendering or gluing.
PCT/EP2018/081492 2017-11-28 2018-11-16 Hybrid underbody protection device for a battery housing WO2019105760A1 (en)

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