WO2019121078A1 - Kraftfahrzeug - Google Patents

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WO2019121078A1
WO2019121078A1 PCT/EP2018/084080 EP2018084080W WO2019121078A1 WO 2019121078 A1 WO2019121078 A1 WO 2019121078A1 EP 2018084080 W EP2018084080 W EP 2018084080W WO 2019121078 A1 WO2019121078 A1 WO 2019121078A1
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motor vehicle
damping
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dynamic
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PCT/EP2018/084080
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Thomas Becker
Moritz FRENZEL
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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    • F16F2228/00—Functional characteristics, e.g. variability, frequency-dependence
    • F16F2228/08—Functional characteristics, e.g. variability, frequency-dependence pre-stressed

Definitions

  • the invention relates to a motor vehicle according to the preamble of claim 1.
  • a motor vehicle in which at a Un underside of a floor of a body, a housing is arranged with a lid.
  • energy storage such as batteries are arranged.
  • the object of the invention is to provide a motor vehicle in which on a lower side of a bottom group of the motor vehicle, a housing for energy storage is arranged so that the vibrations of the bottom group 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 senes container, which has a trough-shaped component and a distance to the trough-shaped component lid.
  • the trough-shaped component has, for example, circumferential side walls and arranged on the side walls Bo on the.
  • At least one damping member is arranged, which is biased in the space between the lid of the housin sepatented and the bottom is installed.
  • the damping member is a targeted gestal ended elastomeric spring whose material property under dynamic load has a dynamic hardening, so that the rigidity under dynamic Belas processing from a frequency greater than 0.1 Hz to a dynamic hardening factor, the is greater than 2, is greater than the static stiffness, which is present under quasi-static load, as in the case of installation.
  • the property of a dynamic hardening of the elastomeric spring causes the rigidity under dynamic load is higher than under quasi-static Belas direction. 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 Frequenzbeetz suppression greater than 0.1 Hz, it comes to a dynamic hardening, which causes due to the increased rigidity, a vibration reduction.
  • 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 property has a damping factor of at least 0.7 in the frequency range of 0.1 to 100 Hz.
  • the damping component is advantageously compressed by the attachment of the housin se Modell to the body floor to a predetermined height.
  • the component height depends on various parameters. These parameters include the tolerance situation between the bottom of the bottom and theassiflä surface of the lid of the housing structure. The existing tolerances are partly production-related. Furthermore, tolerances for assembly are required.
  • the component height is additionally dependent on a vibration amplitude, which occurs at the mounting location of the damping component below the ground when driving the motor vehicle and the associated excitation of the soil.
  • the damping component is glued in an advantageous embodiment of theticianflä surface of the lid of the housing structure of the energy storage and / or on the underside of the bottom.
  • the damping component advantageously covers at least 0.1 to 90 percent of the
  • 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 arising from a corresponding excitation of the floor of the body, which moves upwards in the shape of a belly and downwards in a bell-shaped manner from a neutral center line between the two attached side ends.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a damping member in the neutral state having an upwardly facing concave shape corresponding to the upward-pointing waveform in FIG. 2;
  • Figure 4 is a cross-sectional view of the bottom shown in Figure 1, one on the underside of the bottom in a compressed state be sensitive, shown in Figure 3 damping component and a un disposed below the damping component housing structure attached to longitudinal members of the bottom is
  • FIG. 5 is a plan view of an upper side of the housing structure, on which vibration-relevant points large-area damping components are arranged,
  • 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 according to FIG. 3 is arranged
  • Figure 8 is a cross-sectional view of the embodiment shown in Figure 7, in which the damping member has a cross section, which is composed of a rectangular cross section and a niksegmentförmi gene cross section, and
  • Figure 9 is a diagram, wherein on the left ordinate axis of the dynamic
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a bottom 3 of a not further dargestell th body 2 of a motor vehicle 1.
  • the bottom 3 is on its two sides edges 1 a and 1 b shown in Figure 4 side skirts or side members 18, 19 and overlying side frames a passenger compartment of the body 2 in principle firmly clamped.
  • the bottom 3 of the motor vehicle 1 is an oscillatory system, which crizspielswei se has shown in Figure 2 natural mode 4.
  • the natural vibration form 4 has an upwardly swinging bulbous or convex From section 5 and a downwardly swinging, belly-shaped 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.
  • a cross section of a damping member 7 made of an elastomeric spring is shown in a neutral, i.e. unbiased state 25 shown.
  • the elastomeric spring has in the static, non-prestressed state 25 without vibra tion loading a linear spring characteristic.
  • the elastomeric spring is a three-dimensional body, which may be, for example, a hollow body or a solid or a combination of both.
  • the elastomeric spring may consist of the vulcanizates of natural rubber or synthetic rubbers.
  • the damping member 7 is composed of a lower rectangular portion 8 and egg nem upper circular segment-shaped portion 9.
  • the damping component 7 has an overall height zi.
  • a solid dividing line 10 mar kiert the transition between the two sections 8 and 9.
  • the circular segment-shaped portion 9 is supplemented in Figure 3 at its two ends 11 a and 1 1 b with a dotted outline.
  • the circular segment-shaped section 9 has a segment height Z9 which is smaller than the maximum oscillation amplitude as, e of the convex portion 5 of FIG. 2.
  • the rectangular section 8 has a height zs.
  • the motor vehicle 1 has a body 2 with a passenger compartment, not shown on.
  • the passenger compartment is bounded on opposite sides by side frames which each have at their respective lower end a side sill with egg nem integrated or separate side member.
  • a housin is seregal 13 attached to an energy storage 14.
  • the housing structure 13 is a closed container made of a trough-shaped component 22 and a cover 16.
  • the trough-shaped component 22 has circumferential side walls and a bottom arranged on the side walls.
  • the lid 16 is spaced from the bottom 22 a of the trough-shaped component 22 to form egg Nes cavity.
  • Ener are gie notes 14 in the form of batteries and optionally arranged in the form of a container Kraftstoffbe.
  • a damping member 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 housin sepatented 13, 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 housin sepatented 13, a damping member 7 is arranged.
  • the assembly of the damping component 7 and the housing structure 13 is carried out in an embodiment such that initially the damping member 7 is angeord net at the bottom 3 and then the housing structure 13 on the damping member 7 is positio ned.
  • 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 damping member 7 is compressed by an amount z, which is in the illustrated embodiment form at z 5, e, i. E.
  • the damping component 7 has in the prestressed state 17 of Figure 4, a fleas Z7, 17 on.
  • the damping component 7 is more compacted in the central region than at the edge regions. With an upward vibration of the bottom 3, 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.
  • a mounting clearance of S13 required.
  • the Monta is playing at 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.
  • prestressed damping component 7 is thus secured over the material property and geo metric design in any tolerance situation.
  • the damping member 7 is in one embodiment, an elastomeric spring.
  • 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 storage device 14 and can be up to 70% biased or compressed.
  • the damping component 7 is adhesively bonded to the outer surface 12a of the underside 12 of the base 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 on the upper side 1 6 of the housing structure 13 individual damping components 24a, 24b, 24c and 24d are arranged at locations where the bottom 3 has a higher oscillation amplitude a.
  • the damping components 24a to 24d are in the relaxed state 25. Due to the different heights of the damping components shown in Figure 6 24a to 24d a different vibration damping is possible.
  • Figure 9 shows a diagram, wherein on the left axis of ordinate the dynamic cal stiffening factor, on the right axis of the ordinate the damping factor and on the abscissa axis, the frequency is plotted.
  • the characteristics of a lower dynamic stiffening material are plotted on a low-squares lower curve vunts versus frequency and the characteristics of a high-stiffening material are plotted on a small upper-quadratic Voben versus frequency curve.
  • 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 member 7, 24, 26 is an elastomeric component whose material properties has a dynamic hardening properties, so that the rigidity under dynamic shear load is higher than under quasi-static load. This results in the quasi-static mounting case, a lower force for compression of the Dämp tion component, whereas tion in the dynamic design case for Schwingungsreduk tion increased stiffness acts.
  • a lower curve Dunten is also shown in a solid line for a damping component whose material properties has a Dämpfungsfak tor between 0.1 and 0.2 in the frequency range of 0.1 to 50 Hz.
  • an upper curve Doben is shown 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 elastomeric component and serves for Ver voltage between the energy storage, a high-voltage storage, and the Karos series, wherein the formed as an elastomeric component damping component has the characteristic of a dynamic hardening.
  • This material property describes the effect of stiffening material under dynamic loading (e.g., at 40 Hz) versus quasi-static stiffness. This material property is advantageous in this application.
  • the effectiveness of the prestressed, elastomeric spring according to the invention with respect 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 he inventive elastomer spring without disadvantages due to a strain in the quasi-static assembly the energy storage body-composite occur.

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Abstract

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. Dies wird dadurch erreicht, dass das Dämpfungs-Bauteil eine Elastomer-Feder ist, deren 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 angeordnet 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 Bo den 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.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Dämpfungs-Bauteil eine gezielt gestal tete Elastomer-Feder, deren Materialeigenschaft unter dynamischer Belastung eine dynamische Verhärtung aufweist, so dass die Steifigkeit unter dynamischer Belas tung ab einer Frequenz von größer 0,1 Hz um einen dynamischen Verhärtungsfaktor, der größer als 2 ist, größer ist, als die statische Steifigkeit, die unter quasi-statischer Belastung, wie im Montagefall, vorhanden ist. Die Eigenschaft einer dynamischen Verhärtung der Elastomer-Feder bewirkt, dass die Steifigkeit unter dynamischer Belastung höher ist als unter quasi-statischer Belas tung. Dadurch ergibt sich im quasi-statischen Belastungsfall, wie beim quasi statischen Montagefall, dass eine niedrigere Kraft zur Kompression des Dämpfungs- Bauteils erforderlich ist. Unter dynamischer Belastung, bei einer Frequenzbeauf schlagung größer als 0,1 Hz, kommt es zu einer dynamischen Verhärtung, die auf grund der erhöhten Steifigkeit eine Schwingungsreduktion bewirkt.
Die dynamische Verhärtung weist in einer vorteilhaften Ausführungsform im Fre quenzbereich 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- Bauteil, dessen Material-Eigenschaften einen Dämpfungsfaktor von mindestens 0,2 im Frequenzbereich von 0,1 bis 800 Hz aufweist.
In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform ist das Dämpfungs-Bauteil ein Elastomer-Bauteil, dessen Materialeigenschaft einen Dämpfungsfaktor von mindes tens 0,7 im Frequenzbereich von 0,1 -100 Hz aufweist.
Das Dämpfungs-Bauteil ist vorteilhafterweise durch die Befestigung der Gehäu sestruktur an den Karosserie-Boden auf eine vorbestimmte Höhe komprimiert. Die Bauteil-Höhe ist von verschiedenen Parametern abhängig. Zu diesen Parametern gehört die Toleranzsituation zwischen der Unterseite des Bodens und der Außenflä che des Deckels der Gehäusestruktur. Die vorhandenen Toleranzen sind teilweise herstellungsbedingt. Ferner sind Toleranzen für die Montage erforderlich.
Die Bauteil-Höhe ist zusätzlich von einer Schwingungsamplitude abhängig, die an dem Anbringungsort des Dämpfungs-Bauteils unterhalb des Bodens bei einer Fahrt des Kraftfahrzeuges und der damit verbundenen Anregung des Bodens auftritt.
Das Dämpfungs-Bauteil ist in einer vorteilhaften Ausführungsform an der Außenflä che des Deckels der Gehäusestruktur des Energiespeichers und/ oder an der Unter seite des Bodens verklebt. 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 beispielshalber 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 entstehende Eigenschwingungsform, die sich bauchförmig nach oben und bauchförmig nach unten von einer neutralen Mittellinie zwischen den beiden 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-Bauteiles und einer un terhalb 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 Dämpfungsbauteile 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 Dämpfungsbauteil mit einem Querschnitt entsprechend der Figur 3 angeordnet ist, Figur 8 eine Querschnittsansicht der in der Figur 7 gezeigten Ausführungsform, bei der das Dämpfungsbauteil 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
Versteifungsfaktor, auf der rechten Ordinatenachse der Dämpfungsfak tor 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 beispielswei se die in der Figur 2 gezeigte Eigenschwingungsform 4 hat. Die Eigenschwingungs form 4 weist einen nach oben schwingenden bauchförmigen oder konvexen Ab schnitt 5 und einen nach unten schwingenden, bauchförmigen konkaven Abschnitt 6 auf. Der konvexe 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 neutrale, nichtschwingende Zustand des Bodens 3 dargestellt.
In der Figur 3 ist ein Querschnitt eines Dämpfungsbauteiles 7 aus einer Elastomer- Feder in einem neutralen, d.h. nicht vorgespannten Zustand 25 dargestellt. Die Elastomer-Feder weist im statischen, nicht vorgespannten Zustand 25 ohne Schwin gungsbeaufschlagung eine lineare Feder-Kennlinie auf.
Die Elastomer-Feder ist ein dreidimensionaler Körper, der beispielsweise ein Hohl körper oder ein Vollkörper oder eine Kombination von Beidem sein kann.
Die Elastomer-Feder kann aus den Vulkanisaten von Naturkautschuk oder syntheti sche Kautschuken bestehen. Das Dämpfungsbauteil 7 ist aus einem unteren rechteckförmigen Abschnitt 8 und ei nem oberen kreissegmentförmigen Abschnitt 9 zusammengesetzt. Das Dämpfungs bauteil 7 weist eine Gesamthöhe zi auf. Eine durchgezogene Trennungslinie 10 mar kiert den Übergang zwischen den beiden Abschnitten 8 und 9.
Der kreissegmentförmige Abschnitt 9 ist in der Figur 3 an seinen beiden Enden 11 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 ma ximalen Schwingungsamplitude as, e
Der kreissegmentförmige Abschnitt 9 weist eine Segmenthöhe Z9 auf, die geringer ist als die maximale Schwingungsamplitude as, e des konvexen Abschnittes 5 der Figur 2. Der rechteckförmige Abschnitt 8 weist eine Höhe 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 Fahrgast zelle auf. Die Fahrgastzelle wird an gegenüberliegenden Seiten durch Seitenrahmen begrenzt, die an ihrem jeweiligen unteren Ende jeweils einen Seitenschweller mit ei nem integrierten 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 Seitenwänden angeordneten Boden auf.
Der Deckel 16 ist zum Boden 22a des wannenförmigen Bauteils 22 unter Bildung ei nes 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 Gehäu sestruktur 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 angeord net wird und anschließend die Gehäusestruktur 13 am Dämpfungs-Bauteil 7 positio niert 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 ausge bildet ist.
Bei der Befestigung der Gehäusestruktur 13 am Boden 3 wird das Dämpfungs- Bauteil 7 um einen Betrag z zusammengedrückt, der in der gezeigten Ausführungs form bei z 5, e liegt, d.h. der maximalen Schwingungsamplitude a 5,6 der Fig. 2. Das Dämpfungsbauteil 7 weist im vorgespannten Zustand 17 der Fig.4 eine Flöhe Z7, 17 auf.
Das Dämpfungs-Bauteil 7 ist im mittleren Bereich stärker verdichtet als an den Randbereichen. Bei einer Schwingung des Bodens 3 nach oben folgt der verdichtete Bereich des Dämpfungs-Bauteils 7 dem dazu gegenüberliegenden Bereich des Bo- des 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 Fierstellprozessen vorliegen.
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 Monta gespiel 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 ist in einer Ausführungsform eine Elastomer-Feder. Der Werkstoff des Dämpfungs-Bauteils 7 verfügt 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. kompri miert werden.
Durch die Befestigung 23 der Gehäusestruktur 13 beispielsweise über eine Ver schraubung an die jeweiligen Seitenschweller oder Längsträger 18 oder 19 erfolgt die Verspannung 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 1 6 der Gehäusestruktur 16 verklebt.
Die Figuren 5 und 6 zeigen eine Ausführungsform, bei der partiell an der Oberseite 1 6 der Gehäusestruktur 13 einzelne Dämpfungs-Bauteile 24a, 24b, 24c und 24d an Stellen angeordnet sind, an denen der Boden 3 eine höhere Schwingungsamplitude a aufweist. In der Ansicht von vorne in der Figur 6 befinden sich die Dämpfungsbauteile 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 1 6 der Gehäusestruktur 13 angeord net ist. Das Dämpfungs-Bauteil 26 befindet sich in den Figuren 7 und 8 im entspann ten Zustand 25.
Die Figur 9 zeigt ein Diagramm, wobei auf der linken Ordinatenachse der dynami sche 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 dynamischen Hochversteifung 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 Materialeigen schaften eine dynamische Verhärtung aufweist, so dass die Steifigkeit unter dynami scher Belastung höher ist als unter quasi-statischer Belastung. Dadurch ergibt sich im quasi-statischen Montagefall eine niedrigere Kraft zur Kompression des Dämp fungs-Bauteils, wohingegen im dynamischen Auslegungsfall zur Schwingungsreduk tion eine erhöhte Steifigkeit wirkt. In der Figur 9 ist ferner eine untere Kurve Dunten in einer durchgezogenen Linie für ein Dämpfungs-Bauteil dargestellt, dessen Materialeigenschaften einen Dämpfungsfak tor 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 Dämpfungsfak tor 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 Karos serie, wobei das als Elastomer-Bauteil ausgebildete Dämpfungs-Bauteil die Eigen schaft einer dynamischen Verhärtung aufweist.
Diese Materialeigenschaft beschreibt den Effekt einer Versteifung von Material bei dynamischer Belastung (z.B. bei 40 Hz) gegenüber einer quasi-statischen Steifigkeit. Diese Materialeigenschaft ist in diesem Anwendungsfall vorteilhaft.
Die Effektivität der vorgespannten, erfindungsgemäßen Elastomer-Feder hinsichtlich Schwingungsdämpfung und Strukturdynamik des Energiespeicher-Karosserie- Verbunds kann durch eine gezielte Gestaltung der dynamischen Verhärtung der er findungsgemäßen Elastomer-Feder 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 ge schlossenes Behältnis ist, das ein wannenförmiges Bauteil (22) und einen zum wannenförmigen Bauteil (22) beabstandeten Deckel (16) aufweist, wobei in ei nem Zwischenraum (28) zwischen der Unterseite (12) des Bodens (3) und einer Außenfläche (15) des Deckels (16) der Gehäusestruktur (13) mindestens ein Dämpfungs-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 komprimierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämp fungs-Bauteil (7, 24a bis 24d, 26) eine Elastomer-Feder ist, deren Materialei genschaften unter dynamischer Belastung eine dynamische Verhärtung auf weist, 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.
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 die Materialeigenschaften der Elastomer-Feder einen Dämpfungsfaktor von mindestens 0,2 im Frequenzbereich von 0,1 bis 800 Hz aufweisen.
4. Kraftfahrzeug nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialeigenschaften der Elastomer-Feder einen Dämpfungsfaktor von mindestens 0,7 im Frequenzbereich von 0,1 bis 100 Hz aufweisen.
io
5. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass die Elastomer-Feder (7, 24a bis 24d, 26) durch die Befestigung der Gehäusestruktur (13) am Boden (3, 18, 19) auf eine Höhe (h7,i7) kompri miert ist, die von einer Schwingungsamplitude (a) abhängig ist, die an dem An bringungsort des Dämpfungs-Bauteils (7, 24a bis 24d, 26) unterhalb des Bo dens (3) bei einer Fahrt des Kraftfahrzeuges (1 ) und der damit verbundenen Anregung des Bodens (3) auftritt.
6. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass das Dämpfungs-Bauteil (7, 24a -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 die komprimierbare Elastomer-Feder eine an die Belastungssi tuation angepasste Steifigkeit hat.
8. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass das Dämpfungs-Bauteil (7) mindestens 0,1 bis 90 Prozent der Außenfläche (12a) an der Unterseite (12) des Bodens (3) abdeckt.
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