WO2019121077A1 - Kraftfahrzeug - Google Patents

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WO2019121077A1
WO2019121077A1 PCT/EP2018/084079 EP2018084079W WO2019121077A1 WO 2019121077 A1 WO2019121077 A1 WO 2019121077A1 EP 2018084079 W EP2018084079 W EP 2018084079W WO 2019121077 A1 WO2019121077 A1 WO 2019121077A1
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motor vehicle
damping
damping component
housing structure
component
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PCT/EP2018/084079
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French (fr)
Inventor
Thomas Becker
Moritz FRENZEL
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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    • B60K1/00—Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B60K1/04—Arrangement or mounting of electrical propulsion units of the electric storage means for propulsion
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    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D29/00—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof
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    • B60K2001/0438—Arrangement under the floor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
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    • B60Y2300/18—Propelling the vehicle
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2306/00—Other features of vehicle sub-units
    • B60Y2306/09—Reducing noise

Definitions

  • the invention relates to a motor vehicle according to the preamble of claim 1.
  • a motor vehicle is already known from US Pat. No. 9,045,030 B2, in which a housing with a cover is arranged on a lower side of a floor of a body.
  • energy storage such as batteries are arranged in the housing.
  • the object of the invention is to provide a motor vehicle in which on a lower side of a floor assembly of the motor vehicle, a housing for energy storage is arranged so that the vibrations of the floor assembly are reduced.
  • a motor vehicle has a body with a passenger compartment, which comprises a floor structure. At a bottom of the floor structure, a housing structure for energy storage is attached.
  • the housing structure is a closed container which has a trough-shaped component and a lid which is at a distance from the trough-shaped component.
  • the trough-shaped component has, for example, circumferential side walls and arranged on the side walls bottom.
  • At least one damping member is arranged, which is installed under bias in the space between the cover of the housing structure and the bottom.
  • the damping component is a compressible foam.
  • the compressible foam of the damping component is an elastomer foam whose material properties have a dynamic hardening under dynamic load, so that the rigidity under dynamic load decreases greater than 2 by a dynamic hardening factor greater than 2, is greater than the static stiffness which exists under quasi-static loading, as in the case of assembly.
  • the property of dynamic hardening of the compressible foam of the damping member causes the rigidity under dynamic loading to be higher than under quasi-static loading. This results in the quasi-static load case, as in the quasi-static mounting case, that a lower force for compression of the damping component is required. Under dynamic load, with a frequency loading greater than 0.1 Hz, there is a dynamic hardening, which causes a vibration reduction due to the increased rigidity.
  • the dynamic hardening has a dynamic hardening factor in the frequency range from 0.1 to 100 Hz, which lies in a range from 2 to 30.
  • the damping component is an elastomer component whose material properties have a damping factor of at least 0.2 in the frequency range from 0.1 to 800 Hz.
  • the damping component is an elastomer component whose material properties have a damping factor of at least 0.7 in the frequency range from 0.1 to 100 Hz.
  • the foam of the damping component is compressed by the attachment of the housing structure at the bottom to a height that is dependent on a vibration amplitude, at the mounting location of the damping component below the ground when driving the motor vehicle and the associated Excitation of the soil occurs.
  • the component height of the foam of the damping component caused by the compression depends on various parameters. These parameters include the tolerance situation between the underside of the floor and the outside surface of the floor Cover of the housing structure. The existing tolerances are partly due to the manufacturing process. Furthermore, tolerances for assembly are required.
  • the damping component is glued in an advantageous embodiment to the outer surface of the lid of the housing structure of the energy storage and / or on the underside of the bottom.
  • the damping component either as a compressible foam or as an elastomeric spring has a stiffness adapted to the load situation.
  • the damping component advantageously covers at least 0.1 to 90 percent of the outer surface at the bottom of the soil.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a floor of a body, which is fastened at its two side edges to the side sills,
  • FIG. 2 shows a self-oscillatory form which, when excited at the bottom of the body, moves in a bell-shaped manner upwards and downwards from a neutral center line between those at the attached side ends;
  • FIG. 3 shows a cross-sectional view of a damping component in the neutral state, which has an upwardly pointing concave shape corresponding to the upwardly pointing waveform in FIG. 2,
  • FIG. 4 shows a cross-sectional view of the base shown in FIG. 1, a damping component shown on the underside of the base in a compressed state, and a housing structure arranged below the damping component Ground is fixed
  • FIG. 5 shows a top view of an upper side of the housing structure on which large-area damping components are arranged at vibration-relevant points
  • FIG. 6 shows a cross-sectional view from the front of the housing structure shown in FIG. 5 with the damping components arranged thereon, FIG.
  • FIG. 7 shows a top view of the top side of the housing structure on which a single large-area damping component with a cross-section corresponding to FIG. 3 is arranged
  • FIG. 8 shows a cross-sectional view of the embodiment shown in FIG. 7, in which the damping component has a cross section which is composed of a rectangular cross section and of a circular segmental cross section, and
  • FIG. 9 shows a diagram, wherein the dynamic stiffening factor is plotted on the left-hand ordinate axis, the damping factor on the right-hand ordinate axis and the frequency on the abscissa axis.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of a base 3 of a body 2 of a motor vehicle 1 (not shown).
  • the bottom 3 is fixedly clamped on its two side edges 1 a and 1 b via side skirts or longitudinal members 18, 19 and overlying side frames of a passenger compartment of the body 2, as shown in FIG.
  • the floor 3 of the motor vehicle 1 is an oscillatory system which, for example, has the natural mode 4 shown in FIG.
  • the natural mode 4 has an upwardly swinging bulbous or convex portion 5 and a downwardly swinging, bulbous concave portion 6.
  • the convex section 5 and the concave section 6 each have the same maximum oscillation amplitude as, 6.
  • the neutral, non-oscillating state of the bottom 3 is shown in a dashed line 3a.
  • FIG. 3 shows a cross-section of a damping component 7 made of an elastomeric foam in a neutral, ie non-prestressed state 25.
  • the damping component 7 is composed of a lower rectangular section 8 and an upper circular segment-shaped section 9.
  • the damping component 7 has an overall height Z7.
  • a solid dividing line 10 marks the transition between the two sections 8 and 9.
  • the circular segment-shaped portion 9 is supplemented in Figure 3 at its two ends 1 1 a and 1 1 b with a dotted outline.
  • the circular segment-shaped section 9 enlarged by the dotted outline corresponds to the circular-segment-shaped convex section 5 of FIG. 2 with a segment height zs, 6 corresponding to the maximum oscillation amplitude as, 6.
  • the circular segment-shaped section 9 has a segment height ZQ which is smaller than the maximum oscillation amplitude as, 6 of the convex section 5 of FIG. 2.
  • the rectangular section 8 has a fleas zs.
  • FIG. 4 shows a floor or floor structure 3 of a motor vehicle 1.
  • the motor vehicle 1 has a body 2 with a passenger compartment, not shown.
  • the passenger compartment is bounded on opposite sides by side frames which each have at their respective lower end a side sill with an inte grated or separate side member.
  • the housing structure 13 is a closed container comprising a trough-shaped component 22 and a cover 16.
  • the trough-shaped component 22 has peripheral side walls and a bottom arranged on the side walls.
  • the lid 16 is spaced from the bottom 22a of the trough-shaped component 22 to form a cavity.
  • Energy storages 14 in the form of batteries and optionally in the form of a fuel tank are arranged in the hollow space of the housing structure 13.
  • a damping component 7 is arranged in a gap 28 between the bottom 12 of the bottom 3 of the body 2 of the motor vehicle 1 and an outer surface 15 of the lid 16 of the housing structure 13.
  • the mounting of the damping component 7 and the housing structure 13 takes place in one embodiment such that first the damping component 7 is arranged on the bottom 3 and then the housing structure 13 is positioned on the damping component 7.
  • the damping component 7 is first arranged on the housing structure 13 and then the housing structure 13 is positioned with the damping component 7 on the bottom 3.
  • the attachment of the housing structure 13 takes place, for example, via a screw connection 23 to a respective lateral longitudinal member or a side sill 18, 19 which is formed on the respective outer edge 20, 21 of the base 3.
  • the damping member 7 In attaching the housing structure 13 to the bottom 3, the damping member 7 is compressed by an amount z which, in the illustrated embodiment, is at z 5, 6, i.
  • the damping component 7 has in the prestressed state 17 of Figure 4 a height Z7, 17 on.
  • the damping component 7 is more compacted in the middle region than at the edge regions. With a vibration of the bottom 3 upwards, the compacted region of the damping component 7 follows the region of the bottom 3 opposite thereto, so that when the bottom 3 swings back, the bottom 3 is braked by the damping component 7.
  • the degree of bias of the damping component 7 is dependent on several parameters.
  • To carry out the assembly of the housing structure 13 and of the damping component 7 to the base 3 and the attachment 23 of the housing structure 13 on Floor 13 requires a mounting game from S13.
  • the assembly play is 2mm ⁇ S13 ⁇ 6mm.
  • t3, 13 of the bottom 3 and / or the housing structure 13 which is, for example, -3mm ⁇ t3, 13 ⁇ 3mm.
  • a possible maximum oscillation amplitude a of the bottom 3 is, for example, -1 mm ⁇ a3 ⁇ 1 mm.
  • the damping component 7 consists in one embodiment of a foam, in particular an elastomeric foam.
  • the material of the damping component 7 has high damping properties, is geometrically adaptable to the shape of the bottom 3 to be damped and the housing structure 13 of the energy accumulator 14 and can be prestressed or compressed up to 70%.
  • the damping component 7 is adhesively bonded to the outer surface 12a of the underside 12 of the bottom 3 and / or to the outer surface 15 of the upper side 16 of the housing structure 16.
  • Figures 5 and 6 show an embodiment in which partially at the top 16 of the housing structure 13 individual damping components 24a, 24b, 24c and 24d are arranged at Stel len, where the bottom 3 has a higher vibration amplitude a up.
  • the damping components 24a to 24d are in the relaxed state 25. Due to the different heights of the damping components 24a to 24d shown in FIG. 6, a different vibration damping is possible.
  • FIGS. 7 and 8 show a second embodiment in which a large-area damping component 26 is arranged on the upper side 16 of the housing structure 13.
  • the damping component 26 is in the relaxed state 25 in FIGS. 7 and 8.
  • FIG. 9 shows a diagram with the frequency plotted on the left-hand ordinate axis of the dynamic stiffening factor, on the right-hand ordinate axis the damping factor and on the abscissa axis.
  • the characteristics of a material with less dynamic stiffening are plotted on a low-vertex lower frequency curve composed of small squares, and the characteristics of a high-dynamic-strength material are plotted on a small upper-quadratic upper curve Voben versus frequency ,
  • the dynamic stiffening factor increases from a value "1" at a low frequency of approx. 0.1 Hz to a value of approx. "1.2" at a frequency of approx. 35 Hz.
  • the dynamic stiffening factor increases from a value "1" at a low frequency of approximately 0.1 Hz to a value of approximately "8.5" at a frequency of approximately 35 Hz.
  • the damping component 7, 24, 26 is an elastomer component whose material properties have a dynamic hardening, so that the rigidity under dynamic load is higher than under quasi-static loading. This results in a quasi- static mounting case, a lower force for compression of the damping component, whereas in the dynamic design case, an increased stiffness acts to reduce vibration.
  • Usable materials are, for example, "Cellasto L" from BASF with a dynamic stiffening factor of 3 in the relevant frequency range of 0.1 to 100 Flz.
  • Rogers Corporation's PORON XRD material which has dynamic stiffening factors greater than "10" in the relevant frequency range of 0.1 to 100 Hz.
  • FIG. 9 also shows a lower curve Dunten in a solid line for a damping component whose material properties have a damping factor between 0.1 and 0.2 in the frequency range from 0.1 to 50 Hz.
  • FIG. 9 shows an upper curve Doben in a solid line for a damping component whose material properties have a damping factor of at least 0.7 in the frequency range from 0.1 to 50 Hz.
  • the damping components are glued, for example, on the transverse structure of the housing of the energy storage and / or on the underside of the floor.
  • the energy storage is, for example, a high-voltage storage.
  • the damping component is designed as an elastomer component and serves for the connection between the energy store, a high-voltage accumulator, and the body, wherein the damping component embodied as an elastomer component has the property of dynamic hardening.
  • This material property describes the effect of a stiffening of material under dynamic loading (eg at 40 Hz) compared to a quasi-static rigidity. This material property is advantageous in this application.
  • the effectiveness of the prestressed, elastomer component according to the invention with regard to vibration damping and structural dynamics of the energy storage body composite can be significantly increased by a targeted design of the dynamic hardening of the inventive elastomer component, without due to a strain in the quasi-static Assembly disadvantages for the energy storage body-composite occur.

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Abstract

2.1 Aus der US 9,045,030 B2 ist bereits eine Gehäusestruktur zur Aufnahme von Batterien oder dergleichen bekannt. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kraftfahrzeug zu schaffen, bei dem an einer Unterseite einer Bodengruppe des Kraftfahrzeuges ein Gehäuse für Energiespeicher so angeordnet ist, dass die Schwingungen der Bodengruppe reduziert sind. 2.2 Dies wird dadurch erreicht, dass der komprimierbare Schaum des DämpfungsBauteils ein Elastomer Schaum ist, dessen Materialeigenschaften unter dynamischer Belastung eine dynamische Verhärtung aufweist, so dass die Steifigkeit unter dynamischer Belastung ab einer Frequenz von größer 0,1 Hz um einen dynamischen Verhärtungsfaktor, der größer als 2 ist, größer ist, als die Steifigkeit, die unter quasi-statischer Belastung, wie zum Beispiel im Montagefall, vorhanden ist.

Description

Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .
Aus der US 9,045,030 B2 ist bereits ein Kraftfahrzeug bekannt, bei dem an einer Un- terseite eines Bodens einer Karosserie ein Gehäuse mit einem Deckel angeordnet ist. In dem Gehäuse sind Energiespeicher, wie beispielsweise Batterien, angeordnet.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kraftfahrzeug zu schaffen, bei dem an einer Unter- seite einer Bodengruppe des Kraftfahrzeuges ein Gehäuse für Energiespeicher so an- geordnet ist, dass die Schwingungen der Bodengruppe reduziert sind.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug weist eine Karosserie mit einer Fahrgastzelle auf, die eine Bodenstruktur umfasst. An einer Unterseite der Bodenstruktur ist eine Gehäusestruktur für Energiespeicher befestigt. Die Gehäusestruktur ist ein geschlos- senes Behältnis, das ein wannenförmiges Bauteil und einen zum wannenförmigen Bauteil beabstandeten Deckel aufweist. Das wannenförmige Bauteil weist beispiels weise umlaufende Seitenwände und einen an den Seitenwänden angeordneten Boden auf.
In einem Zwischenraum zwischen der Unterseite des Bodens und einer Außenfläche des Deckels der Gehäusestruktur ist mindestens ein Dämpfungs-Bauteil angeordnet, das unter Vorspannung in dem Zwischenraum zwischen dem Deckel der Gehäu- sestruktur und dem Boden eingebaut ist. Das Dämpfungs-Bauteil ist ein komprimier- barer Schaum.
Vorteilhafterweise ist der komprimierbare Schaum des Dämpfungs-Bauteils ein Elasto- mer Schaum, dessen Materialeigenschaften unter dynamischer Belastung eine dyna- mische Verhärtung aufweist, so dass die Steifigkeit unter dynamischer Belastung ab einer Frequenz von größer 0,1 Hz um einen dynamischen Verhärtungsfaktor, der grö- ßer als 2 ist, größer ist, als die statische Steifigkeit, die unter quasi-statischer Belas- tung, wie im Montagefall, vorhanden ist.
Die Eigenschaft einer dynamischen Verhärtung des komprimierbaren Schaums des Dämpfungs-Bauteils bewirkt, dass die Steifigkeit unter dynamischer Belastung höher ist als unter quasi-statischer Belastung. Dadurch ergibt sich im quasi-statischen Be- lastungsfall, wie beim quasi-statischen Montagefall, dass eine niedrigere Kraft zur Kompression des Dämpfungs-Bauteils erforderlich ist. Unter dynamischer Belastung, bei einer Frequenzbeaufschlagung größer als 0,1 Hz, kommt es zu einer dynamischen Verhärtung, die aufgrund der erhöhten Steifigkeit eine Schwingungsreduktion bewirkt.
Die dynamische Verhärtung weist in einer vorteilhaften Ausführungsform im Frequenz- bereich von 0,1 bis 100 Hz einen dynamischen Verhärtungsfaktor auf, der in einem Bereich von 2 bis 30 liegt.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Dämpfungs-Bauteil ein Elastomer-Bau- teil, dessen Materialeigenschaften einen Dämpfungsfaktor von mindestens 0,2 im Fre- quenzbereich von 0,1 bis 800 Hz aufweist.
In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform ist das Dämpfungs-Bauteil ein Elasto- mer-Bauteil, dessen Materialeigenschaften einen Dämpfungsfaktor von mindestens 0,7 im Frequenzbereich von 0,1 bis100 Hz aufweist.
Vorteilhafterweise ist der Schaum des Dämpfungs-Bauteils durch die Befestigung der Gehäusestruktur am Boden auf eine Höhe komprimiert ist, die von einer Schwingungs- amplitude abhängig ist, die an dem Anbringungsort des Dämpfungs-Bauteils unterhalb des Bodens bei einer Fahrt des Kraftfahrzeuges und der damit verbundenen Anregung des Bodens auftritt.
Die durch die Komprimierung bewirkte Bauteil-Höhe des Schaums des Dämpfungs- Bauteils ist von verschiedenen Parametern abhängig. Zu diesen Parametern gehört die Toleranzsituation zwischen der Unterseite des Bodens und der Außenfläche des Deckels der Gehäusestruktur. Die vorhandenen Toleranzen sind teilweise herstel- lungsbedingt. Ferner sind Toleranzen für die Montage erforderlich.
Das Dämpfungs-Bauteil ist in einer vorteilhaften Ausführungsform an der Außenfläche des Deckels der Gehäusestruktur des Energiespeichers und/ oder an der Unterseite des Bodens verklebt.
In einer vorteilhaften Ausführungsform hat das Dämpfungs-Bauteil entweder als kom- primierbarer Schaum oder als Elastomer-Feder eine an die Belastungssituation ange- passte Steifigkeit.
Das Dämpfungs-Bauteil deckt vorteilhafterweise mindestens 0,1 bis 90 Prozent der Außenfläche an der Unterseite des Bodens ab.
Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen bei spielshalber beschrieben. Dabei zeigen:
Figur 1 eine Prinzipdarstellung eines Bodens einer Karosserie, der an seinen beiden Seitenrändern an den Seitenschwellern befestigt ist,
Figur 2 eine bei einer entsprechenden Anregung des Bodens der Karosserie ent- stehende Eigenschwingungsform, die sich bauchförmig nach oben und bauchförmig nach unten von einer neutralen Mittellinie zwischen den bei den befestigten Seitenenden bewegt,
Figur 3 eine Querschnittsansicht eines Dämpfungs-Bauteils im neutralen Zu- stand, das eine nach oben zeigende konkave Form entsprechend der nach oben zeigenden Schwingungsform in der Figur 2 aufweist,
Figur 4 eine Querschnittsansicht des in der Figur 1 gezeigten Bodens, eines an der Unterseite des Bodens in einem zusammengedrückten Zustand be- findlichen, in der Figur 3 gezeigten Dämpfungs-Bauteils und einer unter- halb des Dämpfungs-Bauteils angeordneten Gehäusestruktur, die an Längsträgern des Bodens befestigt ist, Figur 5 eine Draufsicht auf eine Oberseite der Gehäusestruktur, auf dem an schwingungsrelevanten Stellen großflächige Dämpfungs-Bauteile ange- ordnet sind,
Figur 6 eine Querschnittsansicht von vorne auf die in der Figur 5 gezeigte Ge- häusestruktur mit den darauf angeordneten Dämpfungs-Bauteilen,
Figur 7 eine Ansicht von oben auf die Oberseite der Gehäusestruktur auf der ein einziges großflächiges Dämpfungs-Bauteil mit einem Querschnitt ent- sprechend der Figur 3 angeordnet ist,
Figur 8 eine Querschnittsansicht der in der Figur 7 gezeigten Ausführungsform, bei der das Dämpfungs-Bauteil einen Querschnitt aufweist, der sich aus einem rechteckförmigen Querschnitt und aus einem kreissegmentförmi- gen Querschnitt zusammensetzt, und
Figur 9 ein Diagramm, wobei auf der linken Ordinatenachse der dynamische Ver- steifungsfaktor, auf der rechten Ordinatenachse der Dämpfungsfaktor und auf der Abszissenachse die Frequenz aufgetragen ist.
Die Figur 1 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Bodens 3 einer nicht weiter dargestell- ten Karosserie 2 eines Kraftfahrzeuges 1 . Der Boden 3 ist an seinen beiden Seiten- rändern 1 a und 1 b über in der Figur 4 dargestellte Seitenschweller oder Längsträger 18, 19 und darüber befindliche Seitenrahmen einer Fahrgastzelle der Karosserie 2 im Prinzip fest eingespannt.
Der Boden 3 des Kraftfahrzeuges 1 ist ein schwingfähiges System, das beispielsweise die in der Figur 2 gezeigte Eigenschwingungsform 4 hat. Die Eigenschwingungsform 4 weist einen nach oben schwingenden bauchförmigen oder konvexen Abschnitt 5 und einen nach unten schwingenden, bauchförmigen konkaven Abschnitt 6 auf. Der kon- vexe Abschnitt 5 und der konkave Abschnitt 6 haben jeweils die gleiche maximale Schwingungsamplitude as, 6. In der Figur 2 ist in einer gestrichelten Linie 3a der neut- rale, nichtschwingende Zustand des Bodens 3 dargestellt. In der Figur 3 ist ein Querschnitt eines Dämpfungs-Bauteils 7 aus einem Elastomer- Schaum in einem neutralen, d.h. nicht vorgespannten Zustand 25 dargestellt. Das Dämpfungs-Bauteil 7 ist aus einem unteren rechteckförmigen Abschnitt 8 und einem oberen kreissegmentförmigen Abschnitt 9 zusammengesetzt. Das Dämpfungs-Bauteil 7 weist eine Gesamthöhe Z7 auf. Eine durchgezogene Trennungslinie 10 markiert den Übergang zwischen den beiden Abschnitten 8 und 9.
Der kreissegmentförmige Abschnitt 9 ist in der Figur 3 an seinen beiden Enden 1 1 a und 1 1 b mit einer punktierten Umrisslinie ergänzt. Der um die punktierte Umrisslinie vergrößerte kreissegmentförmige Abschnitt 9 entspricht dem kreissegmentförmigen konvexen Abschnitt 5 der Figur 2 mit einer Segmenthöhe zs, 6 entsprechend der maxi- malen Schwingungsamplitude as, 6.
Der kreissegmentförmige Abschnitt 9 weist eine Segmenthöhe ZQ auf, die geringer ist als die maximale Schwingungsamplitude as, 6 des konvexen Abschnittes 5 der Figur 2. Der rechteckförmige Abschnitt 8 weist eine Flöhe zs auf.
Die Figur 4 zeigt einen Boden oder eine Bodenstruktur 3 eines Kraftfahrzeuges 1 . Das Kraftfahrzeug 1 weist eine Karosserie 2 mit einer nicht dargestellten Fahrgastzelle auf. Die Fahrgastzelle wird an gegenüberliegenden Seiten durch Seitenrahmen begrenzt, die an ihrem jeweiligen unteren Ende jeweils einen Seitenschweller mit einem inte grierten oder separaten Längsträger aufweisen.
An einer Außenfläche 12a einer Unterseite 12 der Bodenstruktur 3 ist eine Gehäu- sestruktur 13 für einen Energiespeicher 14 befestigt. Die Gehäusestruktur 13 ist ein geschlossenes Behältnis aus einem wannenförmigen Bauteil 22 und einem Deckel 16. Das wannenförmige Bauteil 22 weist umlaufende Seitenwände und einen an den Sei- tenwänden angeordneten Boden auf.
Der Deckel 16 ist zum Boden 22a des wannenförmigen Bauteils 22 unter Bildung eines Hohlraumes beabstandet. In dem Hohlraum der Gehäusestruktur 13 sind Ener- giespeicher 14 in Form von Batterien und gegebenenfalls in Form eines Kraftstoffbe- hälters angeordnet. In einem Zwischenraum 28 zwischen der Unterseite 12 des Bodens 3 der Karosserie 2 des Kraftfahrzeuges 1 und einer Außenfläche 15 des Deckels 16 der Gehäusestruk- tur 13 ist ein Dämpfungs-Bauteil 7 angeordnet.
Die Montage des Dämpfungs-Bauteils 7 und der Gehäusestruktur 13 erfolgt in einer Ausführungsform so, dass zunächst das Dämpfungs-Bauteil 7 am Boden 3 angeordnet wird und anschließend die Gehäusestruktur 13 am Dämpfungs-Bauteil 7 positioniert wird. In einer anderen Ausführungsform wird das Dämpfungs-Bauteil 7 zunächst an der Gehäusestruktur 13 angeordnet und anschließend wird die Gehäusestruktur 13 mit dem Dämpfungs-Bauteil 7 am Boden 3 positioniert.
Danach erfolgt die Befestigung der Gehäusestruktur 13 beispielsweise über eine Schraubverbindung 23 an jeweils einen seitlichen Längsträger oder einem Seiten- schweller 18, 19, der am jeweiligen Außenrand 20, 21 des Bodens 3 jeweils ausgebil- det ist.
Bei der Befestigung der Gehäusestruktur 13 am Boden 3 wird das Dämpfungs-Bauteil 7 um einen Betrag z zusammengedrückt, der in der gezeigten Ausführungsform bei z 5, 6 liegt, d.h. der maximalen Schwingungsamplitude a 5,6 der Fig. 2. Das Dämpfungs- Bauteil 7 weist im vorgespannten Zustand 17 der Fig.4 eine Höhe Z7, 17 auf.
Das Dämpfungs-Bauteil 7 ist im mittleren Bereich stärker verdichtet als an den Rand- bereichen. Bei einer Schwingung des Bodens 3 nach oben folgt der verdichtete Be- reich des Dämpfungs-Bauteils 7 dem dazu gegenüberliegenden Bereich des Bodes 3, so beim Zurückschwingen des Bodens 3 der Boden 3 durch das Dämpfungs-Bauteil 7 gebremst wird.
Durch die Vorspannung des Dämpfungs-Bauteils 7, 24a bis 24d, 26 findet auch ein Ausgleich der Toleranzen statt, die aufgrund von Montage- und Herstellprozessen vor- liegen.
Das Maß der Vorspannung des Dämpfung-Bauteils 7 ist von mehreren Parametern abhängig. Zur Durchführung der Montage der Gehäusestruktur 13 und des Dämp- fungs-Bauteils 7 an den Boden 3 und die Befestigung 23 der Gehäusestruktur 13 am Boden 13 ist ein Montagespiel von S13 erforderlich. Beispielsweise liegt das Montage- spiel bei 2mm < S13 < 6mm.
Hinzu kommt eine Bauteiltoleranz t3, 13 des Bodens 3 und/oder der Gehäusestruktur 13, die beispielsweise bei -3mm < t3, 13 < 3mm liegt.
Eine mögliche maximale Schwingungsamplitude a des Bodens 3 liegt beispielsweise bei -1 mm < a3 ^ 1 mm. Durch die Berücksichtigung des Montagespiels S13, der Ferti- gungstoleranz t3, 13 und der maximalen Schwingungsamplitude amax ergeben sich die minimale und die maximale Dehnung des vorgespannten Dämpfungs-Bauteils 7.
Der Kraftfluss zwischen der Außenfläche 15 der Gehäusestruktur 13 und der Außen- fläche 12a an der Unterseite 12 des Bodens 3 und dem dazwischen angeordneten, vorgespannten Dämpfungs-Bauteil 7 ist somit über die Materialeigenschaft und geo- metrische Gestaltung in jeglicher Toleranzsituation gesichert.
Das Dämpfungs-Bauteil 7 besteht in einer Ausführungsform aus einem Schaum, ins- besondere einem Elastomer-Schaum. Der Werkstoff des Dämpfungs-Bauteils 7 ver- fügt über hohe Dämpfungseigenschaften, ist geometrisch an die zu dämpfende Form des Bodens 3 und der Gehäusestruktur 13 des Energiespeichers 14 anpassbar und kann bis zu 70% vorgespannt bzw. komprimiert werden.
Durch die Befestigung 23 der Gehäusestruktur 13 beispielsweise über eine Verschrau- bung an die jeweiligen Seitenschweller oder Längsträger 18 oder 19 erfolgt die Ver- spannung des Dämpfungs-Bauteils.
In einer Ausführungsform ist das Dämpfungs-Bauteil 7 an der Außenfläche 12a der Unterseite 12 des Bodens 3 und/oder an der Außenfläche 15 der Oberseite 16 der Gehäusestruktur 16 verklebt.
Die Figuren 5 und 6 zeigen eine Ausführungsform, bei der partiell an der Oberseite 16 der Gehäusestruktur 13 einzelne Dämpfungs-Bauteile 24a, 24b, 24c und 24d an Stel len angeordnet sind, an denen der Boden 3 eine höhere Schwingungsamplitude a auf- weist. In der Ansicht von vorne in der Figur 6 befinden sich die Dämpfungs-Bauteile 24a bis 24d im entspannten Zustand 25. Durch die unterschiedlichen Höhen der in der Figur 6 gezeigten Dämpfungs-Bauteile 24a bis 24d ist eine unterschiedliche Schwingungs- dämpfung möglich.
In den Figuren 7 und 8 ist eine zweite Ausführungsform gezeigt, bei der ein großflä- chiges Dämpfungs-Bauteil 26 an der Oberseite 16 der Gehäusestruktur 13 angeordnet ist. Das Dämpfungs-Bauteil 26 befindet sich in den Figuren 7 und 8 im entspannten Zustand 25.
Die Figur 9 zeigt ein Diagramm, wobei auf der linken Ordinatenachse der dynamische Versteifungsfaktor, auf der rechten Ordinatenachse der Dämpfungsfaktor und auf der Abszissenachse die Frequenz aufgetragen ist.
Die Kennwerte eines Werkstoffes mit einer geringeren dynamischen Versteifung sind auf einer aus kleinen Quadraten zusammengesetzten unteren Kurve Vunten über der Frequenz aufgetragen und die Kennwerte eines Werkstoffes mit einer hohen, dynami- schen Versteifung sind auf einer aus kleinen Quadraten zusammengesetzten oberen Kurve Voben über der Frequenz aufgetragen.
Bei der unteren Kurve Vunten steigt der dynamische Versteifungsfaktor von einem Wert „1“ bei einer geringen Frequenz von ca. 0,1 Hz auf einen Wert von ca.„1 ,2“ bei einer Frequenz von ca. 35 Hz.
Bei der oberen Kurve Voben steigt der dynamische Versteifungsfaktor von einem Wert „1“ bei einer geringen Frequenz von ca. 0,1 Hz auf einen Wert von ca.„8,5“ bei einer Frequenz von ca. 35 Hz.
Das Dämpfungs-Bauteil 7, 24, 26 ist ein Elastomer-Bauteil dessen Materialeigenschaf- ten eine dynamische Verhärtung aufweist, so dass die Steifigkeit unter dynamischer Belastung höher ist als unter quasi-statischer Belastung. Dadurch ergibt sich im quasi- statischen Montagefall eine niedrigere Kraft zur Kompression des Dämpfungs-Bau- teils, wohingegen im dynamischen Auslegungsfall zur Schwingungsreduktion eine er- höhte Steifigkeit wirkt. Verwendbare Werkstoffe sind beispielsweise„Cellasto L“ von BASF mit einen dyna- mischen Versteifungsfaktor von 3 im relevanten Frequenzbereich von 0,1 bis 100 Flz.
Ferner ist auch der Werkstoff PORON XRD der Rogers Corporation geeignet, die dynamische Versteifungsfaktoren größer„10“ im relevanten Frequenzbereich von 0,1 bis 100 Hz aufweisen. Weitere Werkstoffe existieren oder können entwickelt werden, die diese oder vergleichbare Eigenschaften besitzen.
In der Figur 9 ist ferner eine untere Kurve Dunten in einer durchgezogenen Linie für ein Dämpfungs-Bauteil dargestellt, dessen Materialeigenschaften einen Dämpfungsfaktor zwischen 0,1 und 0,2 im Frequenzbereich von 0,1 bis 50 Hz aufweist.
Ferner ist in der Figur 9 eine obere Kurve Doben in einer durchgezogenen Linie für ein Dämpfungs-Bauteil dargestellt, dessen Materialeigenschaften einen Dämpfungsfaktor von mindestens 0,7 im Frequenzbereich von 0,1 bis 50 Hz aufweist.
Die Dämpfungs-Bauteile werden beispielsweise auf die Querstruktur des Gehäuses des Energiespeichers und/ oder an der Unterseite des Bodens verklebt. Der Energie- speicher ist beispielsweise ein Hochvoltspeicher.
Durch die Verwendung der oben genannten Dämpfungs-Bauteile zu dem genannten Zweck wird die Akustik und der Schwingungskomfort in einem mit einer Batterie be- triebenen Fahrzeug (oder BEV, d.h. Battery Electric Vehicle) gesteigert, ohne dass Nachteile während des Montageprozesses entstehen.
Das Dämpfungs-Bauteil ist als ein Elastomer-Bauteil ausgebildet und dient zur Ver- spannung zwischen dem Energiespeicher, einem Hochvoltspeicher, und der Karosse- rie, wobei das als Elastomer-Bauteil ausgebildete Dämpfungs-Bauteil die Eigenschaft einer dynamischen Verhärtung aufweist.
Diese Materialeigenschaft beschreibt den Effekt einer Versteifung von Material bei dy- namischer Belastung (z.B. bei 40 Hz) gegenüber einer quasi-statischen Steifigkeit. Diese Materialeigenschaft ist in diesem Anwendungsfall vorteilhaft. Die Effektivität des vorgespannten, erfindungsgemäßen Elastomer-Bauteils hinsicht- lich Schwingungsdämpfung und Strukturdynamik des Energiespeicher-Karosserie- Verbunds kann durch eine gezielte Gestaltung der dynamischen Verhärtung des erfin- dungsgemäßen Elastomer-Bauteils deutlich gesteigert werden, ohne dass aufgrund einer Verspannung in der quasi-statischen Montage Nachteile für den Energiespei- cher-Karosserie-Verbund auftreten.

Claims

Patentansprüche
1. Kraftfahrzeug (1 ) mit einer Karosserie (2), wobei die Karosserie (2) eine Fahr- gastzelle umfasst, wobei die Fahrgastzelle eine Bodenstruktur (3) aufweist, wo- bei an einer Unterseite (12) der Bodenstruktur (3) eine Gehäusestruktur (13) für Energiespeicher (14) befestigt ist, wobei die Gehäusestruktur (13) ein geschlos- senes Behältnis ist, das ein wannenförmiges Bauteil (22) und einen zum wan- nenförmigen Bauteil (22) beabstandeten Deckel (16) aufweist, wobei in einem Zwischenraum (28) zwischen der Unterseite (12) des Bodens (3) und einer Au- ßenfläche (15) des Deckels (16) der Gehäusestruktur (13) mindestens ein Dämp- fungs-Bauteil (7, 24a bis 24d, 26) angeordnet ist, das unter Vorspannung in dem Zwischenraum (28) zwischen dem Deckel (16) der Gehäusestruktur (13) und dem Boden (3) eingebaut ist, wobei das Dämpfungs-Bauteil (7, 24a bis 24d, 26) ein komprimierbarer Schaum ist, dadurch gekennzeichnet, dass der kompri- mierbare Schaum des Dämpfungs-Bauteils (7, 24a bis 24d, 26) ein Elastomer Schaum ist, dessen Materialeigenschaften unter dynamischer Belastung eine dy- namische Verhärtung aufweist, so dass die Steifigkeit unter dynamischer Belas- tung ab einer Frequenz von größer 0,1 Flz um einen dynamischen Verhärtungs- faktor, der größer als 2 ist, größer ist, als die Steifigkeit, die unter quasi-statischer Belastung, wie zum Beispiel im Montagefall, vorhanden ist.
2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die dynamische Verhärtung im Frequenzbereich von 0,1 bis 100 Hz einen dynamischen Verhär- tungsfaktor aufweist, der in einem Bereich von 2 bis 30 liegt.
3. Kraftfahrzeug nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungs-Bauteil ein Elastomer-Bauteil ist, dessen Materialeigenschaften ei- nen Dämpfungsfaktor von mindestens 0,2 im Frequenzbereich von 0,1 bis 800 Hz aufweist.
4. Kraftfahrzeug nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungs-Bauteil ein Elastomer-Bauteil ist, dessen Materialeigenschaften ei- nen Dämpfungsfaktor von mindestens 0,7 im Frequenzbereich von 0,1 bis 100 Hz aufweist.
5. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Schaum des Dämpfungs-Bauteils (7, 24a bis 24d, 26) durch die Befestigung der Gehäusestruktur (13) am Boden (3, 18, 19) auf eine Höhe (h7,i7) komprimiert ist, die von einer Schwingungsamplitude (a) abhängig ist, die an dem Anbringungsort des Dämpfungs-Bauteils (7, 24a bis 24d, 26) unterhalb des Bodens (3) bei einer Fahrt des Kraftfahrzeuges (1 ) und der damit verbunde- nen Anregung des Bodens (3) auftritt.
6. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Dämpfungs-Bauteil (7, 24a bis 24d, 26) an der Außenfläche (15) des Deckels (16) der Gehäusestruktur (13) des Energiespeichers (14) und/ oder an der Unterseite (12) des Bodens (3) verklebt ist.
7. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass der komprimierbare Schaum eine an die Belastungssituation an- gepasste Steifigkeit hat.
8. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Dämpfungs-Bauteil (7) mindestens 0,1 bis 90 Prozent der Au- ßenfläche (12a) an der Unterseite (12) des Bodens (3) abdeckt.
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