WO2022043031A1 - Mittenanbindung einer energiespeicherstruktur in einem fahrzeugboden - Google Patents

Mittenanbindung einer energiespeicherstruktur in einem fahrzeugboden Download PDF

Info

Publication number
WO2022043031A1
WO2022043031A1 PCT/EP2021/072067 EP2021072067W WO2022043031A1 WO 2022043031 A1 WO2022043031 A1 WO 2022043031A1 EP 2021072067 W EP2021072067 W EP 2021072067W WO 2022043031 A1 WO2022043031 A1 WO 2022043031A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
floor
vehicle
stiffening element
support
vehicle floor
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/072067
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jan Danneberg
Christian Mangold
Josef STENGER
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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
Priority to US18/023,421 priority Critical patent/US20230303188A1/en
Application filed by Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft filed Critical Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
Priority to CN202180042374.8A priority patent/CN115697819A/zh
Publication of WO2022043031A1 publication Critical patent/WO2022043031A1/de

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00—Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
    • B62D25/20—Floors or bottom sub-units
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • 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
    • B60K2001/0405—Arrangement or mounting of electrical propulsion units of the electric storage means for propulsion characterised by their position
    • B60K2001/0438—Arrangement under the floor

Definitions

  • the invention relates to a vehicle floor with a support structure, a floor structure and an energy storage structure, and a motor vehicle with such a vehicle floor.
  • a motor vehicle is known from US Pat. No. 9,045,030 B2, in which a housing with a cover is arranged on the underside of a floor of a body. Batteries for an electric drive motor of the motor vehicle are arranged in the housing.
  • a center connection may be necessary for such an energy storage structure designed as a flat storage device in a vehicle floor.
  • the body floor panel which is critical in terms of vibration, can be coupled with the rigid high-voltage battery and the entire system can be acoustically detuned as desired.
  • WO 2019/121077 A1 discloses a motor vehicle with a body, in which the body comprises a passenger cell, the passenger cell having a floor structure, and a housing structure for energy storage devices being attached to an underside of the floor structure.
  • the housing structure is a closed container that has a trough-shaped component and a lid spaced apart from the trough-shaped component, with at least one damping component being arranged in a space between the underside of the base and an outer surface of the lid of the housing structure, which damping component is prestressed in the space between the Cover is built into the case structure and the bottom.
  • the cushioning component is a compressible foam where- in which the compressible foam is an elastomeric foam, the material properties of which show dynamic hardening under dynamic loading, such that the stiffness under dynamic loading is greater by a dynamic hardening factor from a threshold frequency than the stiffness under quasi-static loading, such as in the case of assembly, is available.
  • a central connection means that a relatively high surface pressure is applied to the relatively thin body floor panel, particularly in the case of high-frequency load cases, i.e. when driving fast and/or unevenly.
  • body floor panels are often large and therefore sensitive to vibration.
  • the connection area should be designed as stiff as possible on the body side.
  • a vehicle floor comprising at least: (i) a support structure with a plurality of supports, in particular longitudinal supports and/or transverse supports, for absorbing loads from the ferry operation and/or the weight of vehicle components and occupants.
  • a floor structure with at least one floor panel to close off a passenger compartment from the environment, with the floor panel in particular being arranged between two or more supports of the support structure in order to completely or partially close the gap between the supports.
  • an energy storage structure that is attached, in particular screwed or welded, to an underside of the support structure and/or the floor structure, so that the energy storage structure can be attached to a support area of the floor panel via at least one support arrangement, in particular an elastomer element, in particular with the application of pressure (-Clamping) force, for example by means of a screw connection or a weld, is supported.
  • stiffening element is arranged on the floor panel.
  • a vehicle floor is to be understood here in particular as a lower region of a vehicle body, with the vehicle body having in particular a support structure with supports and a cladding structure with cladding panels, with the floor structure being in particular a part of this cladding structure.
  • the vehicle body in the present case has the energy storage structure attached to the vehicle floor.
  • a motor vehicle with an electric drive motor ie in particular a purely battery-electric motor vehicle (BEV) or a hybrid vehicle with an internal combustion engine and a battery-operated electric motor motor vehicle (e.g. PHEV)
  • BEV battery-electric motor vehicle
  • PHEV battery-operated electric motor motor vehicle
  • the invention is now based, among other things, on the idea that an additional body component, which - according to one embodiment by spot welds - is applied in particular to the floor panel in the area of the central connection, on the one hand distributes the force introduced over a large area and the local load on the body floor panel is reduced, and on the other hand the vibration-critical, because large body floor panel is stiffened.
  • the rigidity can be significantly increased by connecting the additional body component according to one embodiment to existing transverse and/or longitudinal member structures and by constructing an additional profile cross section with the stiffening element according to one embodiment.
  • the stiffening element thus represents an important part of the overall acoustic concept of the central connection.
  • the stiffening element is spot-welded with 10 to 20 spot welds on the floor panel in the area of the central connection.
  • the wall thickness and the material quality of the sheet metal components is optimized in such a way that the weight load in the vehicle is minimal and at the same time plastic deformation during assembly of the high-voltage battery is prevented.
  • the optimum wall thickness of the stiffening element has been found to be approximately 1.5 mm in the case of a sheet steel design, in particular with the material CR460LA-GI50/50-U.
  • a front flange of the stiffening element is connected to the rear seat cross member, the two side flanges to the longitudinal members of an extension of the engine mount and to the bracket of the transmission mount; the two side flanges to the longitudinal beams of an extension of the engine mount and to the console of the gearbox mount.
  • a profile cross-section of the stiffening element designed as an additional metal sheet has an extension of a good 5 mm in the vertical direction of the vehicle.
  • the vehicle floor is part of a vehicle body which, in particular, delimits a passenger compartment.
  • the energy storage structure is attached to an underside of the vehicle floor. The energy storage structure is set up in particular to accommodate energy storage and, according to one embodiment, has a housing structure in the sense of a closed container, which typically has a trough-shaped component.
  • the trough-shaped component has, for example, peripheral side walls and a base arranged on the side walls.
  • the energy storage structure has a storage cover that covers the interior of the trough-shaped component.
  • At least one support arrangement in particular designed with a damping component such as an elastomer element, is arranged in an intermediate space between the underside of the floor structure, in particular a floor panel, and an outer surface of the cover of the housing structure, in order to realize a central connection.
  • a damping component such as an elastomer element
  • the support arrangement is installed under prestress in the intermediate space between the housing structure and the floor structure. This can be achieved in particular by a screw connection or by welding the housing structure to the base structure with a prestressed support arrangement.
  • the damping component is an elastomer element, in particular a compressible foam.
  • the compressible foam of the damping component is an elastomeric foam, the material properties of which, according to one embodiment, exhibit dynamic hardening under dynamic loading, so that the stiffness under dynamic loading starts at a frequency of greater than 0.1 Hz by a dynamic hardening factor, which is in particular greater than two , is larger than that static stiffness that is present under quasi-static loading, as in the case of assembly.
  • a damping component is shown in WO 2019/121077 A1, for example. Damping components disclosed there can be used as a support arrangement, in particular as an elastomer element, according to one embodiment when implementing the invention.
  • the dynamic hardening property of the compressible foam of the cushioning component causes the stiffness under dynamic loading to be higher than under quasi-static loading.
  • quasi-static loading as in the case of quasi-static assembly, a lower force is required to compress the damping component.
  • dynamic hardening occurs, which causes a reduction in vibration due to the increased rigidity.
  • the stiffening element is supported on the support structure and/or on the floor panel. This achieves a stiffening of the floor panel that is in particular specially matched to the introduction of force through the support arrangement.
  • the stiffening element is a metal sheet, in particular with a wall thickness of 1 to 3 millimeters (mm), for example 1.5 mm. This optimally resolves a conflict of objectives between the stiffening and the resulting additional weight.
  • the stiffening element is a metal sheet that is profiled, in particular with respect to a vertical direction of the vehicle, in particular with a vertical extension of 3 to 20 mm, for example 5 mm, in particular with a profiling.
  • the stiffening effect can be increased, in particular with regard to the introduction of force through the support arrangement in the vertical direction of the vehicle (which in most application examples represents the main direction of the introduction of force).
  • the stiffening element is a carrier, in particular a carrier of the carrier arrangement. This can be provided, for example, if it results from the vehicle configuration that the center connection is provided in the area of a carrier that is present anyway. In this case, the carrier is then specially designed, in particular reinforced, to absorb the forces to be introduced.
  • the support area is spaced apart from all cross members of the support structure with respect to a vehicle longitudinal direction, i.e. in particular that the extent of the support on the one hand and the support element on the other hand do not overlap in the vehicle longitudinal direction. This allows the point of attack for the center connection to be freely selected.
  • the stiffening element is attached to one or two longitudinal members and/or to one or two cross members of the support structure. According to one embodiment, the stiffening element is additionally or alternatively attached to the floor panel. This ensures the flow of forces when stiffening the vehicle floor.
  • the stiffening element is welded, in particular spot-welded, for attachment to the carrier structure and/or the floor structure.
  • the stiffening element is attached to a rear seat cross member and/or to a longitudinal member, in particular in an extension, of the engine mount and/or to a console of a transmission mount. This enables a reliable and durable connection with little additional weight input.
  • FIG. 1 shows a section of a vehicle floor according to an exemplary embodiment of the invention in a perspective oblique view.
  • Fig. 2 shows the vehicle floor in a plan view of the drawing plane of Figure 1 (compare section B - B).
  • Fig. 3 shows the vehicle floor in a sectional view perpendicular to the drawing plane of Figure 1 at section C - C.
  • FIG. 1 shows a section of a vehicle floor 1 of a motor vehicle, not shown, with an electric machine that can be driven with battery-based energy storage cells.
  • the vehicle floor 1 has a support structure 2 with a plurality of supports 3, 4, 5 to accommodate loads from the ferry operation. Shown by way of example is a rear seat cross member 3, an extension support 4 of an engine support of the motor vehicle, which is also not shown, and a console support 5 of a transmission support, which is also not shown.
  • the vehicle floor 1 has a floor structure 6 with at least one floor panel 7 for terminating a passenger compartment arranged above the floor structure 6 with respect to a vehicle vertical direction z with respect to an area surrounding the motor vehicle.
  • the floor panel 7 is placed between the beams 3, 4 and 5 to close the gap between the beams.
  • Each carrier 3, 4 and 5 has a flange 3.1, 4.1 or 5.1 facing the floor panel 7.
  • the floor panel 7 is spot-welded to the respective carrier 3, 4 or 5 at the flanges 3.1, 4.1 and 5.1.
  • the vehicle floor 1 also has an energy storage structure 8 which is fastened to an underside of the support structure 2 and the floor structure 6 with respect to a vehicle vertical direction z by means of screw connections (not shown).
  • the energy storage structure 8 is supported on a support area 7.1 of the floor panel 7 via a support arrangement 9, which in the exemplary embodiment is formed with two elastomer elements 9.1 and 9.2.
  • a stiffening element 10 is arranged on the floor panel 7 in the support area 7.1 of the floor panel 7.
  • the stiffening element 10 is arranged on a side of the floor panel 7 facing the passenger compartment and is supported on the flanges 3.1, 4.1 and 5.1 of the support structure 2 and/or on the floor panel 7 at a contact point 10.1 itself.
  • the stiffening element 10 is a metal sheet with a wall thickness of 1.5 mm and has a profile P with a height H of approximately 5 mm.
  • the support area 7.1 is spaced apart from all the carriers 3, 4 and 5 of the carrier structure with respect to a vehicle longitudinal direction x and a vehicle transverse direction y.
  • the stiffening element 10 is spot-welded to the carriers 3, 4 and 5 via the flanges 3.1, 4.1 and 5.1 by means of spot welds 11.
  • the stiffening element 10 is supported centrally on the floor panel 7 in the sense of a central connection in order to be able to absorb compressive forces F introduced by means of the supporting arrangement 9 and to dissipate them in the flow of forces.

Abstract

Mittenanbindung einer Energiespeicherstruktur (8) in einem FahrzeugbodenDie Erfindung betrifft einen Fahrzeugboden (1), aufweisend eine Trägerstruktur (2) mit mehreren Trägern (3), eine Bodenstruktur (6) mit wenigstens einem Bodenblech (7), und eine Energiespeicherstruktur (8), die an einer Unterseite der Trägerstruktur (2) und/oder der Bodenstruktur (6) befestigt ist, sodass sich die Energiespeicherstruktur (8) über wenigstens eine Abstützanordnung (9), insbesondere wenigstens ein Elastomerelement, an einem Abstützbereich (7.1) des Bodenblechs (7) abstützt. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Antriebsmaschine.

Description

Mittenanbindung einer Energiespeicherstruktur in einem Fahrzeugboden
Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugboden mit einer Trägerstruktur, einer Bodenstruktur und einer Energiespeicherstruktur, sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Fahrzeugboden.
Aus der US 9,045,030 B2 ist ein Kraftfahrzeug bekannt, bei dem an einer Unterseite eines Bodens einer Karosserie ein Gehäuse mit einem Deckel angeordnet ist. In dem Gehäuse sind Batterien für eine elektrische Antriebsmaschine des Kraftfahrzeugs angeordnet.
Zur Vermeidung ungewünschter akustischer Effekte im Fährbetrieb eines solchen Kraftfahrzeugs kann für eine derartige, als Flachspeicher ausgebildete Energiespeicherstruktur in einem Fahrzeugboden eine Mittenanbindung erforderlich sein. Dadurch kann das schwingungskritische Karosserie-Bodenblech mit dem steifen Hochvoltspeicher gekoppelt und dadurch das Gesamtsystem akustisch wie gewünscht verstimmt werden. Dabei ist entscheidend, sowohl den Anbindungsbereich maximal steif auszuführen als auch die durch die Mittenanbindung auf die Karosserie eingeleiteten Kräfte großflächig zu verteilen, um Spannungsspitzen abzubauen.
Aus der WO 2019/121077 A1 ist ein Kraftfahrzeug mit einer Karosserie bekannt, bei dem die Karosserie eine Fahrgastzelle umfasst, wobei die Fahrgastzelle eine Bodenstruktur aufweist, und wobei bei an einer Unterseite der Bodenstruktur eine Gehäusestruktur für Energiespeicher befestigt ist. Die Gehäusestruktur ist ein geschlossenes Behältnis, das ein wannenförmiges Bauteil und einen zum wannenförmigen Bauteil beabstandeten Deckel aufweist, wobei in einem Zwischenraum zwischen der Unterseite des Bodens und einer Außenfläche des Deckels der Gehäusestruktur mindestens ein Dämpfungsbauteil angeordnet ist, das unter Vorspannung in dem Zwischenraum zwischen dem Deckel der Gehäusestruktur und dem Boden eingebaut ist. Das Dämpfungs-Bauteil ist ein komprimierbarer Schaum, wo- bei der komprimierbare Schaum ein Elastomerschaum ist, dessen Materialeigenschaften unter dynamischer Belastung eine dynamische Verhärtung aufweist, sodass die Steifigkeit unter dynamischer Belastung ab einer Schwellenwert-Frequenz um einen dynamischen Verhärtungsfaktor größer ist, als die Steifigkeit, die unter quasi-statischer Belastung, wie zum Beispiel im Montagefall, vorhanden ist.
Durch eine Mittenanbindung wird eine verhältnismäßig hohe Flächenpressung auf das relativ dünne, Karosserie-Bodenblech aufgebracht, insbesondere bei hochfrequenten Lastfällen, sprich bei schneller und/oder unebener Fahrt. Dabei besteht die Gefahr, die Materialfestigkeit des Karosserie-Bodenblechs zu überschreiten und dadurch das Karosserie-Bodenblech plastisch zu verformen, sodass in ungünstigen Fällen sogar ein Einreißen zu befürchten ist. Darüber hinaus sind Karosserie- Bodenbleche häufig großflächig und damit schwingungskritisch. Um die Mittenanbindung zwischen der Energiespeicherstruktur und dem Fahrzeugboden der Fahrzeugkarosserie akustisch möglichst gut ausnutzen zu können, sollte der Anbindungsbereich karosserieseitig möglichst steif ausgeführt sein.
Ein Ansatz, die Steifigkeit des Karosserie-Bodenblechs einfach durch eine Aufdickung des Bodenblechs zu erhöhen, führt allerdings zu einer massiven Gewichtsmehrung in einer Größenordnung von zwischen einem und vier Kilogramm, sodass dies in modernen Leichtbau-optimierten Kraftfahrzeugen keine vorteilhafte Option ist.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen Fahrzeugboden eines Kraftfahrzeugs zu verbessern.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Fahrzeugboden mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen von Anspruch 10. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Gemäß einem Aspekt wird ein Fahrzeugboden angegeben, aufweisend zumindest: (i) eine Trägerstruktur mit mehreren Trägem, insbesondere Längsträgern und/oder Querträgern, zur Aufnahme von Lasten aus dem Fährbetrieb und/oder dem Gewicht von Fahrzeugkomponenten und -insassen.
(ii) eine Bodenstruktur mit wenigstens einem Bodenblech zum Abschluss einer Fahrgastzelle gegenüber der Umgebung, wobei insbesondere das Bodenblech zwischen zwei oder mehr Trägem der Trägerstruktur angeordnet ist, um den Zwischenraum zwischen den Träger ganz oder teilweise zu schließen.
(iii) eine Energiespeicherstruktur, die an einer Unterseite der Trägerstruktur und/oder der Bodenstruktur befestigt, insbesondere verschraubt oder verschweißt, ist, sodass sich die Energiespeicherstruktur über wenigstens eine Abstützanordnung, insbesondere ein Elastomerelement, an einem Abstützbereich des Bodenblechs, insbesondere unter Aufbringen einer Druck(-Spann-)kraft, beispielsweise mittels einer Verschraubung oder einer Verschweißung, abstützt.
Im Abstützbereich ist (iv) ein, insbesondere zusätzliches, Versteifungselement an dem Bodenblech angeordnet.
Unter einem Fahrzeugboden ist vorliegend insbesondere ein unterer Bereich einer Fahrzeugkarosserie zu verstehen, wobei die Fahrzeugkarosserie insbesondere eine Trägerstruktur mit Trägem und eine Verkleidungsstruktur mit Verkleidungsblechen aufweist, wobei die Bodenstruktur insbesondere ein Teil dieser Verkleidungsstruktur ist. Zudem weist die Fahrzeugkarosserie vorliegend die am Fahrzeugboden befestigte Energiespeicherstruktur auf.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Antriebsmaschine, d.h. insbesondere ein rein batterie-elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug (BEV) oder ein Hybridfahrzeug mit Verbrennungsmotor und batteriebetriebener E-Maschine betriebenes Kraftfahrzeug (z.B. PHEV), bereitgestellt, das einen Fahrzeugboden gemäß einer Ausführung der Erfindung aufweist. Die Erfindung basiert nun unter anderem auf der Idee, dass über ein zusätzliches Karosseriebauteil, das - gemäß einer Ausführung durch Schweißpunkte - insbesondere auf das Bodenblech im Bereich der Mittenanbindung aufgebracht wird, zum Einen die eingeleitete Kraft großflächig verteilt und die lokale Belastung des Karosserie-Bodenblechs reduziert wird, und zum Anderen das schwingungskritische, weil großflächige Karosserie-Bodenblech versteift wird.
Durch die Anbindung des zusätzlichen Karosseriebauteils gemäß einer Ausführung an vorhandenen Quer- und/oder Längsträgerstrukturen sowie durch den Aufbau eines zusätzlichen Profilquerschnitts mit dem Versteifungselement gemäß einer Ausführung lässt sich die Steifigkeit deutlich erhöhen. Somit stellt das Versteifungselement einen wichtigen Bestandteil des akustischen Gesamtkonzepts der Mittenanbindung dar.
Bei einem beispielhaften Fahrzeugboden wird das Versteifungselement mit jeweils 10 bis 20 Schweißpunkten auf das Bodenblech im Bereich der Mittenanbindung aufgepunktet. Die Wandstärke die Werkstoffgüte der Blechbauteile ist gemäß einer Ausführung dahingehend optimiert, dass die Gewichtsbelastung im Fahrzeug minimal ist und gleichzeitig eine plastische Verformung bei der Montage des Hochvolt-Speichers verhindert wird. Bei diesem Fahrzeugboden hat sich als Optimum der Wandstärke des Versteifungselements ca. 1 ,5mm bei einer Ausführung als Stahlblech, insbesondere mit dem Werkstoff CR460LA-GI50/50-U, herausgestellt.
Ein vorderer Flansch des Versteifungselements ist gemäß einer Ausführung an den hinteren Sitzquerträger, die beiden seitlichen Flansche einmal an die Längsträger einer Verlängerung des Motorträgers sowie an die Konsole des Getriebeträgers angebunden; die beiden seitlichen Flansch an die Längsträger einer Verlängerung des Motorträgers sowie an die Konsole des Getriebeträgers. Ein Profilquerschnitt des als zusätzliches Blech ausgeführten Versteifungselements weist eine Erstreckung in Fahrzeughochrichtung von gut 5 mm auf. Der Fahrzeugboden ist gemäß einer Ausführung Teil einer Fahrzeugkarosserie, die insbesondere eine Fahrgastzelle abgrenzt. An einer Unterseite des Fahrzeugbodens ist gemäß einer Ausführung die Energiespeicherstruktur befestigt. Die Energiespeicherstruktur ist insbesondere dazu eingerichtet, Energiespeicher aufzunehmen und weist gemäß einer Ausführung eine Gehäusestruktur im Sinne eines geschlossenen Behältnisses auf, das typischerweise ein wannenförmiges Bauteil aufweist.
Das wannenförmige Bauteil weist beispielsweise umlaufende Seitenwände und einen an den Seitenwänden angeordneten Boden auf. Zudem weist gemäß einer Ausführung die Energiespeicherstruktur einen Speicherdeckel auf, der den Innenraum des wannenförmigen Bauteils abdeckt.
Gemäß einer Ausführung ist in einem Zwischenraum zwischen der Unterseite der Bodenstruktur, insbesondere einem Bodenblech, und einer Außenfläche des Deckels der Gehäusestruktur mindestens eine, insbesondere mit einem Dämpfungsbauteil wie beispielsweise einem Elastomerelement ausgebildete, Abstützanordnung angeordnet, um eine Mittenanbindung zu realisieren.
Die Abstützanordnung ist gemäß einer Ausführung unter einer Vorspannung in dem Zwischenraum zwischen der Gehäusestruktur und der Bodenstruktur eingebaut. Dies kann insbesondere durch eine Schraubverbindung oder durch eine Verschweißung der Gehäusestruktur mit der Bodenstruktur bei vorgespannter Abstützanordnung erreicht werden.
Das Dämpfungsbauteil ist gemäß einer Ausführung ein Elastomerelement, insbesondere ein komprimierbarer Schaum. Vorteilhafterweise ist der komprimierbare Schaum des Dämpfungsbauteils ein Elastomerschaum, dessen Materialeigenschaften gemäß einer Ausführung 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 insbesondere größer als zwei ist, größer ist, als die statische Steifigkeit, die unter quasi-statischer Belastung, wie im Montagefall, vorhanden ist. Eine solches Dämpfungsbauteil an sich ist beispielsweise in WO 2019/121077 A1 gezeigt. Dort offenbarte Dämpfungsbauteile können als Abstützanordnung, insbesondere als Elastomerelement, gemäß einer Ausführung bei der Umsetzung der Erfindung verwendet werden.
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 quasistatischen Belastungsfall, 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.
Gemäß einer Ausführung stützt sich das Versteifungselement an der Trägerstruktur und/oder an dem Bodenblech ab. Dadurch wird eine, insbesondere speziell auf die Krafteinleitung durch die Abstützanordnung abgestimmte Versteifung des Bodenblechs erreicht.
Gemäß einer Ausführung ist das Versteifungselement ein Blech, insbesondere mit einer Wandstärke von 1 bis 3 Millimeter (mm), beispielsweise von 1 ,5 mm. Damit wird ein Zielkonflikt zwischen der Versteifung und dem daraus resultierenden, zusätzlichen Gewicht optimiert aufgelöst.
Gemäß einer Ausführung ist das Versteifungselement ein, insbesondere bezüglich einer Fahrzeughochrichtung, insbesondere mit 3 bis 20 mm, beispielsweise 5 mm, Hocherstreckung, profiliertes Blech, insbesondere mit einer Profilierung. Dadurch kann die Versteifungswirkung insbesondere bezüglich einer Krafteinleitung durch die Abstützanordnung in Fahrzeughochrichtung (welches in den meisten Anwendungsbeispielen die Hauptrichtung der Krafteinleitung darstellt) vergrößert werden. Gemäß einer alternativen Ausführung ist das Versteifungselement ein Träger, insbesondere ein Träger der Trägeranordnung. Dies kann beispielsweise vorgesehen sein, wenn sich aus der Fahrzeugkonfiguration ergibt, dass die Mittenanbindung im Bereich eines ohnehin vorhandenen Trägers vorgesehen ist. In diesem Fall ist der Träger dann speziell dazu eingerichtet, insbesondere verstärkt, um die einzuleitenden Kräfte aufzunehmen.
Gemäß einer Ausführung ist der Abstützbereich bezüglich einer Fahrzeuglängsrichtung beabstandet von allen Querträgern der Trägerstruktur, d.h. insbesondere, dass sich die Erstreckung des Trägers einerseits und andererseits des Abstützelements in Fahrzeuglängsrichtung nicht überschneiden. Dadurch kann der Angriffspunkt für die Mittenanbindung frei gewählt werden.
Gemäß einer Ausführung ist das Versteifungselement an einem oder zwei Längs- trägern und/oder an ein oder zwei Querträgern der Trägerstruktur befestigt. Gemäß einer Ausführung ist das Versteifungselement zusätzlich oder alternativ an dem Bodenblech befestigt. Dadurch wird der Kraftfluss bei der Versteifung des Fahrzeugbodens sichergestellt.
Gemäß einer Ausführung ist das Versteifungselement zur Befestigung an der T rä- gerstruktur und/oder der Bodenstruktur verschweißt, insbesondere punktverschweißt. Insbesondere ist das Versteifungselement an einem hinteren Sitzquerträger und/oder an einem Längsträger, insbesondere in Verlängerung, des Motorträgers und/oder an einer Konsole eines Getriebeträgers befestigt. Dies ermöglicht eine zuverlässige und dauerfeste Anbindung bei geringem zusätzlichem Gewichtseintrag.
Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren.
Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt eines Fahrzeugbodens gemäß einer beispielhaften Ausführung der Erfindung in einer perspektivischen Schrägansicht. Fig. 2 zeigt den Fahrzeugboden in einer Draufsicht auf die Zeichenebene der Figur 1 (vergleiche Schnitt B - B).
Fig. 3 zeigt den Fahrzeugboden in einer Schnittansicht senkrecht zur Zeichenebene der Figur 1 am Schnitt C - C.
Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt eines Fahrzeugbodens 1 eines darüber hinaus nicht dargestellten Kraftfahrzeugs mit einer elektrischen Maschine, welche mit batteriebasierten Energiespeicherzellen angetrieben werden kann.
Der Fahrzeugboden 1 weist eine Trägerstruktur 2 mit mehreren Trägem 3, 4, 5 zur Aufnahme von Lasten aus dem Fährbetrieb auf. Beispielhaft dargestellt ist ein hinterer Sitzquerträger 3, ein Verlängerungsträger 4 eines darüber hinaus nicht dargestellten Motorträgers das Kraftfahrzeugs sowie ein Konsolenträger 5 eines darüber hinaus nicht dargestellten Getriebeträgers.
Ferner weist der Fahrzeugboden 1 eine Bodenstruktur 6 mit wenigstens einem Bodenblech 7 zum Abschluss einer bezüglich einer Fahrzeughochrichtung z oberhalb der Bodenstruktur 6 angeordneten Fahrgastzelle gegenüber einer Umgebung des Kraftfahrzeugs. Das Bodenblech 7 ist zwischen den Trägem 3, 4 und 5 angeordnet, um den Zwischenraum zwischen den Träger zu schließen.
Jeder Träger 3, 4 und 5 weist jeweils einen dem Bodenblech 7 zugewandten Flansch 3.1 , 4.1 bzw. 5.1 auf. Im Ausführungsbeispiel ist das Bodenblech 7 an den Flanschen 3.1 , 4.1 und 5.1 mit dem jeweiligen Träger 3, 4 bzw. 5 punktverschweißt verbunden.
Der Fahrzeugboden 1 weist zudem eine Energiespeicherstruktur 8 auf, die bezüglich einer Fahrzeughochrichtung z an einer Unterseite der Trägerstruktur 2 und der Bodenstruktur 6 mittels nicht dargestellter Schraubverbindungen befestigt ist. Die Energiespeicherstruktur 8 stützt sich über eine Abstützanordnung 9, die im Ausführungsbeispiel mit zwei Elastomerelementen 9.1 und 9.2 ausgebildet ist, an einem Abstützbereich 7.1 des Bodenblechs 7 ab.
Durch die Schraubverbindung zwischen der Energiespeicherstruktur 8 einerseits und andererseits der Trägerstruktur 2 bzw. der Bodenstruktur 6 ist eine Druckkraft F auf die Elastomerelemente 9.1 und 9.2 aufgebracht, über die sich ein mittiger Bereich der Energiespeicherstruktur 8 an dem Bodenblech 7 abstützt.
Um die dabei - insbesondere im Fährbetrieb - auftretenden Kraftspitzen zuverlässig und ohne plastische Verformung des Bodenblechs 7 aufnehmen zu können, ist in dem Abstützbereich 7.1 des Bodenblechs 7 ein Versteifungselement 10 an dem Bodenblech 7 angeordnet.
Das Versteifungselement 10 ist auf einer der Fahrgastzelle zugewandten Seite des Bodenblechs 7 angeordnet und stützt sich an den Flanschen 3.1 , 4.1 und 5.1 der Trägerstruktur 2 sowie und/oder an dem Bodenblech 7 an einer Berührstelle 10.1 selbst ab.
Im Ausführungsbeispiel ist das Versteifungselement 10 ein Blech mit einer Wandstärke von 1 ,5 mm und weist eine Profilierung P mit einer Hocherstreckung H von ca. 5 mm auf.
Der Abstützbereich 7.1 ist bezüglich einer Fahrzeuglängsrichtung x und einer Fahrzeugquerrichtung y beabstandet von allen Trägem 3, 4 und 5 der Trägerstruktur.
Das Versteifungselement 10 ist über die Flansche 3.1 , 4.1 und 5.1 an den Trägem 3, 4 und 5 mittels Schweißpunkten 11 punktverschweißt. An dem Bodenblech 7 stützt sich das Versteifungselement 10 mittig im Sinne einer Mittenanbindung ab, um mittels der Abstützanordnung 9 eingebrachte Druckkräfte F aufnehmen und im Kraftfluss ableiten zu können. BEZUGSZEICHENLISTE
1 Fahrzeugboden
2 T rägerstruktur
3 Sitzquerträger
3.1 Flansch
4 Verlängerungsträger
4.1 Flansch
5 Konsolenträger
5.1 Flansch
6 Bodenstruktur
7 Bodenblech
7.1 Abstützbereich des Bodenblechs
8 Energiespeicherstruktur
9 Abstützanordnung
9.1 , 9.2 Elastomerelemente
10 Versteifungselement
10.1 Berührstelle
11 Schweißpunkte
F Druckkraft
H Hocherstreckung des profilierten Versteifungselements
P Profilierung x Fahrzeuglängsrichtung y Fahrzeugquerrichtung z Fahrzeughochrichtung

Claims

ANSPRÜCHE
1. Fahrzeugboden (1), aufweisend:
- eine Trägerstruktur (2) mit mehreren Trägem (3, 4, 5),
- eine Bodenstruktur (6) mit wenigstens einem Bodenblech (7),
- eine Energiespeicherstruktur (8), die an einer Unterseite der Trägerstruktur und/oder der Bodenstruktur befestigt ist, sodass sich die Energiespeicherstruktur über wenigstens eine Abstützanordnung (9), insbesondere wenigstens ein Elastomerelement (9.1 , 9.2), an einem Abstützbereich (7.1) des Bodenblechs abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass im Abstützbereich ein Versteifungselement (10) an dem Bodenblech angeordnet ist.
2. Fahrzeugboden gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sich das Versteifungselement an der Trägerstruktur und/oder an dem Bodenblech abstützt.
3. Fahrzeugboden gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungselement ein Blech ist.
4. Fahrzeugboden gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungselement ein profiliertes Blech ist.
5. Fahrzeugboden gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungselement ein Träger ist.
6. Fahrzeugboden gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstützbereich bezüglich einer Fahrzeuglängsrichtung beabstandet von allen Trägem, insbesondere von allen Querträgern, der Trägerstruktur ist. Fahrzeugboden gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungselement an einem oder zwei Längsträgern (4, 5) und/oder an einem oder zwei Querträgern (3) der Trägerstruktur befestigt ist. Fahrzeugboden gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungselement zur Befestigung an der T rägerstruktur und/oder der Bodenstruktur verschweißt ist. Fahrzeugboden gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungselement an einem hinteren Sitzquerträger (3) und/oder an einem Längsträger (4) des Motorträgers und/oder an einer Konsole (5) eines Getriebeträgers befestigt ist. Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Antriebsmaschine, gekennzeichnet durch einen Fahrzeugboden (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
PCT/EP2021/072067 2020-08-28 2021-08-06 Mittenanbindung einer energiespeicherstruktur in einem fahrzeugboden WO2022043031A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US18/023,421 US20230303188A1 (en) 2020-08-28 2021-06-08 Central Connection of an Energy Storage Structure in a Vehicle Floor
CN202180042374.8A CN115697819A (zh) 2020-08-28 2021-08-06 蓄能器结构在车辆底部中的中间接合

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020122515.6A DE102020122515A1 (de) 2020-08-28 2020-08-28 Mittenanbindung einer Energiespeicherstruktur in einem Fahrzeugboden
DE102020122515.6 2020-08-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022043031A1 true WO2022043031A1 (de) 2022-03-03

Family

ID=77447875

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2021/072067 WO2022043031A1 (de) 2020-08-28 2021-08-06 Mittenanbindung einer energiespeicherstruktur in einem fahrzeugboden

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20230303188A1 (de)
CN (1) CN115697819A (de)
DE (1) DE102020122515A1 (de)
WO (1) WO2022043031A1 (de)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1564058A1 (de) * 2004-02-12 2005-08-17 Mazda Motor Corporation Kraftstoffbehälteranordnung und Fahrzeug damit versehen.
JP2006182295A (ja) * 2004-12-28 2006-07-13 Honda Motor Co Ltd 電気自動車の車体構造
US9045030B2 (en) 2010-12-22 2015-06-02 Tesla Motors, Inc. System for absorbing and distributing side impact energy utilizing an integrated battery pack
DE102017103653A1 (de) * 2017-02-22 2018-08-23 Thyssenkrupp Ag Batteriegehäuse für eine Fahrzeugbatterie und Fahrgestell für ein Elektrofahrzeug
WO2019121077A1 (de) 2017-12-18 2019-06-27 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Kraftfahrzeug

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4690666B2 (ja) 2004-06-25 2011-06-01 本田技研工業株式会社 車両用燃料タンクの防振支持構造
US20080136110A1 (en) 2006-12-07 2008-06-12 Gm Global Technology Operations, Inc. Acoustic Perimeter Seal for Vehicle Energy Storage Module
CN102933412B (zh) 2010-04-08 2016-03-30 马格纳斯泰尔汽车技术两合公司 紧固装置
JP5821966B2 (ja) 2011-10-13 2015-11-24 トヨタ自動車株式会社 蓄電装置の搭載構造
JP6451685B2 (ja) 2016-04-21 2019-01-16 トヨタ自動車株式会社 車両のバッテリ搭載構造

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1564058A1 (de) * 2004-02-12 2005-08-17 Mazda Motor Corporation Kraftstoffbehälteranordnung und Fahrzeug damit versehen.
JP2006182295A (ja) * 2004-12-28 2006-07-13 Honda Motor Co Ltd 電気自動車の車体構造
US9045030B2 (en) 2010-12-22 2015-06-02 Tesla Motors, Inc. System for absorbing and distributing side impact energy utilizing an integrated battery pack
DE102017103653A1 (de) * 2017-02-22 2018-08-23 Thyssenkrupp Ag Batteriegehäuse für eine Fahrzeugbatterie und Fahrgestell für ein Elektrofahrzeug
WO2019121077A1 (de) 2017-12-18 2019-06-27 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Kraftfahrzeug

Also Published As

Publication number Publication date
CN115697819A (zh) 2023-02-03
US20230303188A1 (en) 2023-09-28
DE102020122515A1 (de) 2022-03-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3587158B1 (de) Strukturbauteil, batteriegehäuse und kraftfahrzeug mit einem solchen batteriegehäuse
KR101173485B1 (ko) 슬립형 단부 구조체와 충격력 흡수 장치를 구비한 철도차량의 충격력 흡수 구조체
DE102016203209A1 (de) Zumindest teilweise elektrisch betreibbares Kraftfahrzeug
DE102006032333B4 (de) Fußbodenaufbau eines Fahrzeuges, insbesondere eines Schienenfahrzeuges
DE69918969T2 (de) Motorlager
DE102019207451A1 (de) Batteriebaugruppe
DE102018132167B4 (de) Fahrzeugbodenstruktur
WO2013178359A1 (de) Aufbau eines fahrzeugs
DE102005010233B3 (de) Motorgetriebeträger
WO2019121077A1 (de) Kraftfahrzeug
EP1525133A1 (de) Bodenversteifungsstruktur an kraftfahrzeugen
DE102016203210A1 (de) Zumindest teilweise elektrisch betreibbares Kraftfahrzeug
DE102017003392B4 (de) Kraftfahrzeug mit einer Fahrzeugkarosserie, Fahrzeugkarosserie für ein Kraftfahrzeug und Versteifungsstruktur für eine Fahrzeugkarosserie
WO2022043031A1 (de) Mittenanbindung einer energiespeicherstruktur in einem fahrzeugboden
EP1984242B1 (de) Schwingungsgedämpfte Befestigungsmittel für Einbauteile in Luftfahrzeugen und Fahrzeug mit solchen Befestigungsmitteln
DE102007005711A1 (de) Gepanzertes Kraftfahrzeug
DE102021119463B3 (de) Batterieschutzvorrichtung für eine Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs und Kraftfahrzeug mit einer Batterieschutzvorrichtung
DE102011119535A1 (de) Batterieanordnung in einem Fahrzeug
DE102018126068A1 (de) Batterieträger mit umlaufendem Rahmen aus Blechumformbauteilen
EP1040041B1 (de) Fahrzeug mit einem rahmen
EP3772443B1 (de) Schienenfahrzeug mit mindestens einem fussbodenaufbau
DE102019123906B4 (de) Batteriekasten mit Rahmenverstärkungselement
DE102020102547A1 (de) Fahrzeugaufbau und Montageverfahren für einen Fahrzeugaufbau
DE102017223107A1 (de) Kraftfahrzeug
WO2022096371A1 (de) Elastisches koppelelement für ein kraftfahrzeug und kraftfahrzeug mit wenigstens einem koppelelement

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21758648

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21758648

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1