DE102014202195A1 - vehicle body - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Fahrzeugkarosserie (1), die in einer Mischbauweise aus Leichtmetall-Bauteilen (7, 19, 27, 17), etwa Aluminium-Bauteilen, aufgebaut ist, und mit einer Fahrzeugbatterie (35), die über eine erste elektrische Leitungsverbindung (37) und eine zweite elektrische Leitungsverbindung (39) die Fahrzeug-Elektrik (40) mit Strom versorgt. Erfindungsgemäß ist die erste elektrische Leitungsverbindung (37), insbesondere die zum Pluspol der Fahrzeugbatterie (35) führende Plusleitung, zumindest teilweise durch die Leichtmetall-Bauteile (7, 19, 27, 17) der Fahrzeugkarosserie (1) gebildet.The invention relates to a motor vehicle with a vehicle body (1), which is constructed in a mixed construction of light metal components (7, 19, 27, 17), such as aluminum components, and with a vehicle battery (35) having a first electrical line connection (37) and a second electrical line connection (39), the vehicle electrical system (40) with power. According to the invention, the first electrical line connection (37), in particular the plus line leading to the positive pole of the vehicle battery (35), is formed at least partially by the light metal components (7, 19, 27, 17) of the vehicle body (1).
Description
Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Fahrzeugkarosserie nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie eine Fahrzeugkarosserie nach dem Patentanspruch 10.The invention relates to a motor vehicle with a vehicle body according to the preamble of claim 1 and a vehicle body according to claim 10.
Im Hinblick auf eine Reduzierung des Fahrzeuggewichts wird in gängiger Praxis die Fahrzeugkarosserie in einer Mischbauweise hergestellt, bei der die Fahrzeugkarosserie aus Aluminium-Bauteilen sowie aus Stahl-Bauteilen aufgebaut ist.With a view to reducing the weight of the vehicle, in common practice the vehicle body is manufactured in a mixed construction, in which the vehicle body is constructed from aluminum components as well as from steel components.
Eine gattungsgemäße gewichtsreduzierte Fahrzeugkarosserie ist in einer solchen Stahl-Aluminium-Mischbauweise hergestellt. Bei herkömmlichen Fahrzeugen mit Brennkraftmaschine ist die Fahrzeugbatterie im Vorderwagenbereich im Motorraum angeordnet. Deren Plus- und Minuspole sind über eine erste elektrische Leitungsverbindung und über eine zweite elektrische Leitungsverbindung mit der Fahrzeug-Elektrik in Verbindung. Der Minuspol kann, wie auch die elektrischen Verbraucher der Fahrzeugelektrik, über ein Massekabel direkt mit der elektrisch leitenden Fahrzeugkarosserie kontaktiert sein. Als elektrische Verbraucher sind beispielhaft Steuergeräte, die Lichtmaschine, der Anlasser oder das Bordnetz zu nennen. Die vom Pluspol der Batterie wegführende Plusleitung ist als ein Kupferkabel direkt zur Fahrzeugelektrik geführt. In diesem Fall bildet also die Fahrzeugkarosserie als elektrisch leitfähige Baueinheit das Massepotential, so dass nur Plusleitung vom Pluspol der Fahrzeugbatterie zur Fahrzeugelektrik verlegt werden muss.A generic weight-reduced vehicle body is manufactured in such a steel-aluminum composite construction. In conventional vehicles with an internal combustion engine, the vehicle battery is arranged in the front end region in the engine compartment. Their plus and minus poles are connected via a first electrical line connection and a second electrical line connection with the vehicle electrical system. The negative terminal, like the electrical consumers of the vehicle electrical system, can be contacted directly with the electrically conductive vehicle body via a ground cable. As electrical consumers are examples of control devices to call the alternator, the starter or the electrical system. The positive lead leading away from the positive pole of the battery is routed as a copper cable directly to the vehicle electrical system. In this case, therefore, the vehicle body as electrically conductive unit forms the ground potential, so that only positive line from the positive pole of the vehicle battery to the vehicle electrical system must be laid.
Bei einer Anordnung der Fahrzeugbatterie im Motorraum können sich Bauraumprobleme ergeben. Aus diesem Grunde kann die Fahrzeugbatterie auch im Hinterwagen des Kraftfahrzeugs, zum Beispiel in einer Reserveradmulde, angeordnet sein. In diesem Fall wird das als Plusleitung eingesetzte Kupferkabel montagetechnisch aufwendig in der Fahrzeuglängsrichtung durch das gesamte Fahrzeug nach vorne bis zur Elektrik im Motorraum gefädelt. Dies ist mit hohem Montageaufwand sowie aufgrund des großen Leitungsdurchmessers des Kupferkabels auch mit hohen Materialkosten und hohem Mehrgewicht verbunden. In an arrangement of the vehicle battery in the engine compartment space problems may arise. For this reason, the vehicle battery can also be arranged in the rear of the motor vehicle, for example in a spare wheel well. In this case, the copper cable used as a positive cable is complicated in terms of assembly technology in the vehicle longitudinal direction through the entire vehicle forward to the electrical system in the engine compartment. This is associated with high assembly costs and due to the large diameter of the copper cable also with high material costs and high added weight.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, bei dem die Fahrzeugbatterie in montagetechnisch einfacher sowie bauteilreduzierter Weise mit der Elektrik des Fahrzeugs verbindbar ist. The object of the invention is to provide a motor vehicle in which the vehicle battery can be connected to the electrical system of the vehicle in a manner that is simpler in terms of assembly technology and reduced in component dimensions.
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.The object is solved by the features of patent claim 1. Preferred embodiments of the invention are disclosed in the subclaims.
Die Erfindung beruht auf der Problematik, dass die von der Fahrzeugbatterie wegführende Kupferleitung mit hohem Montageaufwand sowie mit hohen Materialkosten verbunden ist. Vor diesem Hintergrund ist gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 eine erste der elektrischen Leitungsverbindungen, insbesondere die zum Pluspol der Fahrzeugbatterie führende Plusleitung, nicht mehr als ein separates Kupferkabel gebildet, sondern vielmehr zumindest teilweise durch die Leichtmetall-Bauteile der im Mischbau gefertigten Fahrzeugkarosserie gebildet. Auf diese Weise wirken die Leichtmetall-Bauteile in Doppelfunktion nicht nur als tragende Karosserieelemente, sondern zusätzlich auch als elektrische Leiter zur Stromversorgung der Fahrzeug-Elektrik.The invention is based on the problem that the leading away from the vehicle battery copper line is associated with high assembly costs and high material costs. Against this background, according to the characterizing part of claim 1, a first of the electrical line connections, in particular the plus pole of the vehicle battery leading plus line, no longer formed as a separate copper cable, but rather at least partially formed by the light metal components of the vehicle body manufactured in mixed construction. In this way, the light metal components in a dual function not only act as load-bearing body elements, but also as electrical conductors for powering the vehicle electrical system.
Die Erfindung ist bevorzugt auf eine im Stahl-Aluminium-Mischbau hergestellte Fahrzeugkarosserie anwendbar, jedoch keinesfalls auf die Materialpaarung aus Aluminium und Stahl beschränkt. Vielmehr sind anstelle von Aluminium und Stahl beliebige Paarungen aus leitfähigen Werkstoffen denkbar. Gegebenenfalls ist es jedoch sinnvoll, zwei Werkstoffe mit unterschiedlicher elektrischer Leitfähigkeit zu verwendet, um die Gefahr von Kriechströmen zu reduzieren.The invention is preferably applicable to a vehicle body made in steel-aluminum composite, but in no way limited to the combination of aluminum and steel. Rather, any pairings of conductive materials are conceivable instead of aluminum and steel. If necessary, however, it makes sense to use two materials with different electrical conductivity in order to reduce the risk of leakage currents.
Der prägnanteste Vorteil der Erfindung besteht in der Gewichtsreduzierung durch den Mischbau und in der Zusatzfunktion der Mischbau-Bauteile als eine elektrische Leitungsverbindung zwischen der Fahrzeugelektrik und der Fahrzeugbatterie, wodurch insgesamt eine Bauteilreduzierung erfolgt. Damit einher geht eine reduzierte Anzahl erforderlicher Fertigungsschritte zum Zusammenbau. Da bestehende Komponenten eingesetzt werden, die ohnehin im Anwendungsfall verbaut werden und nun lediglich in angepasster Form einsetzen, ist die erfindungsgemäße Lösung sehr kostengünstig. Die bestehenden Produktionsanlagen müssen nur im geringen Maße in ihrer Kapazität erweitert werden. Vielfach kann der Neuzusammenbau bereits mit den bestehenden Anlagen durchgeführt werden. Die Reduzierung der Bauteilzahl sowie der Fertigungsschritte zum Zusammenbau führt auch insgesamt zu einer umweltfreundlicheren Fahrzeugfertigung.The most significant advantage of the invention consists in the weight reduction by the mixed structure and in the additional function of the mixed construction components as an electrical line connection between the vehicle electrical system and the vehicle battery, whereby a total of component reduction takes place. This is accompanied by a reduced number of required manufacturing steps for assembly. Since existing components are used, which are installed anyway in the application and now use only in an adapted form, the solution according to the invention is very cost-effective. The existing production facilities only need to be expanded to a small extent in their capacity. In many cases, the reassembly can already be carried out with the existing systems. The reduction in the number of components and the manufacturing steps for assembly also leads to a more environmentally friendly vehicle production.
Nachfolgend werden einzelne Erfindungsaspekte speziell mit Bezug auf einen Aluminium-Stahl-Mischbau beschrieben, ohne dass diese spezielle Materialpaarung einschränkend wirken soll.Hereinafter, individual aspects of the invention will be described specifically with reference to an aluminum-steel composite without this particular material pairing is intended to be limiting.
Wie oben erwähnt, kann speziell die zum Pluspol der Fahrzeugbatterie führende Plusleitung durch die Aluminium-Bauteile der Fahrzeugkarosserie gebildet sein. In diesem Fall kann die zum Minuspol der Fahrzeugbatterie führende Masseleitung zumindest teilweise durch die Stahl-Bauteile der Fahrzeugkarosserie gebildet sein. Die erste und die zweite elektrische Leitungsverbindung müssen elektrisch voneinander isoliert sein. Bei der Realisierung der elektrischen Isolierung kommt im Mischbau (speziell im Aluminium-Stahl-Mischbau) der Umstand zugute, dass die Aluminium- und Stahlbauteile ohnehin voneinander zu isolieren sind, um eine Kontaktkorrosion zu vermeiden. So kann im Aluminium-Stahl-Mischbau eine Bauteilverbindung durch Verklebung erfolgen, bei der ein Aluminium-Bauteil über eine Klebschicht mit dem Stahl-Bauteil stoffschlüssig verbunden wird. Die Klebschicht wirkt als Kontaktkorrosionsschutz. Zudem wirkt die Klebschicht auch als eine elektrische Leitungsisolierung zwischen den Stahl-Bauteilen und den Aluminium-Bauteilen. Zusätzlich zur Verklebung können auch weitere Verbindungstechniken genutzt werden, etwa ein Nietverfahren, bei dem beschichtete Niete zum Einsatz kommen. Die Niete sind mit einer nicht leitfähigen Schicht beschichtet.As mentioned above, specifically, the plus line of the vehicle battery leading positive line may be formed by the aluminum components of the vehicle body. In this case, the negative pole of the vehicle battery leading ground line may be at least partially formed by the steel components of the vehicle body. The first and the second electrical line connection must be electrically isolated from each other. In the realization of electrical insulation in mixed construction (especially in aluminum-mixed steel construction), the fact that the aluminum and steel components are to be insulated from each other in any case in order to avoid contact corrosion. Thus, in aluminum-mixed steel construction, a component connection can take place by adhesive bonding, in which an aluminum component is adhesively bonded to the steel component via an adhesive layer. The adhesive layer acts as a contact corrosion protection. In addition, the adhesive layer also acts as an electrical cable insulation between the steel components and the aluminum components. In addition to bonding, other joining techniques can also be used, such as a riveting process in which coated rivets are used. The rivets are coated with a non-conductive layer.
Die Fahrzeugkarosserie kann in eine Bodengruppe und in einen darauf aufgesetzten Fahrzeugaufbau (das heißt Hut) aufgeteilt sein. Sowohl die Bodengruppe als auch der Fahrzeugaufbau (Hut) können in Kombination Aluminium- und Stahlbauteile aufweisen. In einer Ausführungsform kann sowohl die Minusleitung als auch die Plusleitung über die Bodengruppe geführt sein. In einer weiteren Ausführungsform kann der Masserückstrom (das heißt die Minusleitung) über den Fahrzeugaufbau geführt sein und die Plusleitung über die Bodengruppe geführt sein. Beispielhaft kann die Bodengruppe im Wesentlichen durch die Aluminium-Bauteile aufgebaut sein, die eine elektrische Leitungsverbindung zwischen der Fahrzeugbatterie und der Fahrzeug-Elektrik im Motorraum herstellen. Demgegenüber kann der auf der Bodengruppe angeordnete Fahrzeugaufbau (das heißt der Hut) im Wesentlichen aus Stahl-Bauteilen gefertigt sein. Der Fahrzeugaufbau kann eine weitere, von der Bodengruppe isolierte elektrische Leitungsverbindung bilden. Bevorzugt kann der Fahrzeugaufbau ein Massepotential sein an dem sowohl Minuspol der Fahrzeugbatterie als auch die Fahrzeugelektrik angelegt ist. The vehicle body may be divided into a floor assembly and a vehicle body (ie, hat) placed thereon. Both the floor assembly and the vehicle body (hat) may have aluminum and steel components in combination. In one embodiment, both the negative lead and the plus lead may be routed over the floor assembly. In another embodiment, the ground return current (that is, the negative lead) may be routed over the vehicle body and the plus lead routed over the ground assembly. By way of example, the underbody may essentially be constructed by the aluminum components, which establish an electrical line connection between the vehicle battery and the vehicle electrical system in the engine compartment. In contrast, arranged on the floor assembly vehicle structure (ie the hat) can be made essentially of steel components. The vehicle body may form another electrical line connection isolated from the underbody. Preferably, the vehicle body may be a ground potential to which both the negative pole of the vehicle battery and the vehicle electrics are applied.
In der Batterie-Einbaulage kann somit zumindest einer der beiden Batteriepole der Fahrzeugbatterie über ein Verbindungskabel an ein jeweiliges Bauteil elektrisch angeschlossen sein.In the battery installation position, at least one of the two battery terminals of the vehicle battery can thus be electrically connected to a respective component via a connecting cable.
Wie oben erwähnt, können die Aluminium-Bauteile der Bodengruppe der Fahrzeugkarosserie als elektrische Leitungsverbindung zwischen einem Batteriepol und der Fahrzeugelektrik im Motorraum eingesetzt werden. In diesem Fall kann die Bodengruppe der Fahrzeugkarosserie teilweise oder vollständig mit einer zusätzlichen Isolierschicht ummantelt sein, zum Beispiel eine PVC-Schicht. Die auf der Bodengruppe aufgetragene Isolierschicht stellt in Doppelfunktion sowohl einen Korrosionsschutz und Steinschlagschutz als auch eine elektrische Isolierung nach außen bereit. As mentioned above, the aluminum components of the underbody of the vehicle body may be used as an electrical wiring between a battery post and the vehicle electrical system in the engine compartment. In this case, the underbody of the vehicle body may be partially or completely encased with an additional insulating layer, for example a PVC layer. The insulating layer applied to the floor assembly provides both anti-corrosive and rockfall protection as well as electrical insulation to the outside in a double function.
Üblicherweise ist die Fahrzeugbatterie zusammen mit der Fahrzeugelektrik im Motorraum des Fahrzeugs angeordnet. Aufgrund gesteigerter gesetzlicher Anforderungen (EU6) im Abgasbereich ist unter anderem der Einbau einer größeren Fahrzeugbatterie für zum Beispiel einen Start-Stopp-Betrieb erforderlich, was zu Bauraumkonflikten im Motorraum führen kann. Um solche Bauraumprobleme zu vermeiden, kann die Fahrzeugbatterie alternativ nicht unmittelbar im Motorraum angeordnet sein, sondern vielmehr im Hinterwagen des Fahrzeugs, speziell in der Reserveradmulde. In diesem Fall kann die elektrische Leitungsverbindung, insbesondere die Plusleitung, mehrteilig aufgebaut sein. Die Plusleitung kann sich zusammensetzen aus einer, den Pluspol der Batterie mit dem heckseitigen Bodenblech der Bodengruppe verbindenden Kabelabschnitt und aus Aluminium-Bauteilen der Bodengruppe, die sich bis in den Vorderwagenbereich erstreckt. Dort kann die Bodengruppe gegebenenfalls über einen weiteren kurzen Kabelabschnitt mit der Fahrzeugelektrik verbunden sein.Usually, the vehicle battery is arranged together with the vehicle electrics in the engine compartment of the vehicle. Due to increased legal requirements (EU6) in the exhaust area, among other things, the installation of a larger vehicle battery for example, a start-stop operation is required, which can lead to space conflicts in the engine compartment. To avoid such space problems, the vehicle battery may alternatively not be located directly in the engine compartment, but rather in the rear of the vehicle, especially in the spare wheel well. In this case, the electrical line connection, in particular the positive line, be constructed in several parts. The positive line can be composed of a, the positive pole of the battery with the rear-side floor panel of the floor group connecting cable section and aluminum components of the floor assembly, which extends into the front of the car area. There, the floor assembly may optionally be connected via a further short cable section with the vehicle electrical system.
In den vorangegangenen Ausführungsformen ist die Fahrzeugbatterie als herkömmliche Starterbatterie in einem Kraftfahrzeug mit Brennkraftmaschine vorgesehen. Alternativ dazu kann das erfindungsgemäße Konzept auch in einem Elektrofahrzeug wird eine Vielzahl von elektrischen Leitern eingesetzt, und zwar innerhalb und außerhalb der Batteriebox. Die elektrischen Leiter besitzen große Durchmesser, ein hohes Gewicht und müssen aufwendig montiert werden, so dass speziell solche elektrische Leiter unmittelbar durch Leichtmetall-Bauteile der Fahrzeugkarosserie ersetzt werden können.In the foregoing embodiments, the vehicle battery is provided as a conventional starter battery in a motor vehicle having an internal combustion engine. Alternatively, the inventive concept also in an electric vehicle, a plurality of electrical conductors is used, inside and outside of the battery box. The electrical conductors have large diameter, high weight and must be laboriously mounted, so that especially such electrical conductors can be replaced directly by light metal components of the vehicle body.
Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und/oder Weiterbildungen der Erfindung können – außer zum Beispiel in den Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen – einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen.The advantageous embodiments and / or further developments of the invention explained above and / or reproduced in the dependent claims can be used individually or else in any desired combination with one another, for example, in cases of unambiguous dependencies or incompatible alternatives.
Die Erfindung und ihre vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.The invention and its advantageous embodiments and further developments and advantages thereof are explained in more detail below with reference to drawings.
Es zeigen:Show it:
In der
Die Bodengruppe
Der vordere, untere Blechteilabschnitt
Die Fahrzeugkarosserie
Demgegenüber ist der Fahrzeugaufbau
In der
Die Fahrzeugbatterie
Die zweite elektrische Leitungsverbindung
Wie aus der
In der
Zur weiteren elektrischen Isolierung ist die die Plusleitung bereitstellende Bodengruppe
In der
Claims (10)
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