-
Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Strukturverbund aufweisend einen Fahrzeugrahmen und wenigstens ein Fahrschemellager zur Verbindung des Fahrzeugrahmens mit einem Fahrschemel, wobei der Strukturverbund ferner eine in einen Batterierahmen integrierte Unterbodenbatterie aufweist.
-
Solche Strukturverbünde sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Beispielsweise offenbart die Druckschrift
US 5,555,950 A eine Karosserie für ein Elektrofahrzeug. Das Elektrofahrzeug weist eine Mehrzahl von Batterien auf, die in einen gemeinsamen Batterieträger eingefasst sind. Der Batterieträger ist an die Unterseite eines Fahrzeugrahmens des Karosserieaufbaus geschraubt.
-
Zur optimalen Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Bauraums ist eine Integration der Batterie in den Fahrzeugrahmen bis in den Bereich der Fahrschemel denkbar. Nachteiligerweise müssen dabei jedoch die Querträger des Fahrzeugrahmens, die sich quer zur Fahrtrichtung von einer Längsseite des Fahrzeugrahmens bis zur anderen Längsseite des Fahrzeugrahmens erstrecken, geringer dimensioniert werden, um genügend Platz für die Batterie bereitzustellen. Hierdurch wird die Stabilität und Steifigkeit des Fahrzeugrahmens, insbesondere im sensiblen Bereich der Anbindung der Fahrschemel an den Fahrzeugrahmen, herabgesetzt.
-
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Strukturverbund für ein Fahrzeug, insbesondere ein Elektrofahrzeug oder ein Hybrid-Fahrzeug, bereitzustellen, welcher eine effiziente Ausnutzug des Bauraums innerhalb des Fahrzeugrahmens und im Bereich der Anbindung der Fahrschemel an den Fahrzeugrahmen zur Montage von Batterien ermöglicht, ohne dass hierdurch die Stabilität und Steifigkeit des Fahrzeugrahmens, insbesondere im Bereich der Anbindung der Fahrschemel an den Fahrzeugrahmen reduziert wird.
-
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Strukturverbund für ein Fahrzeug aufweisend einen Fahrzeugrahmen und wenigstens ein Fahrschemellager zur Verbindung des Fahrzeugrahmens mit einem Fahrschemel, wobei der Strukturverbund ferner eine in einen Batterierahmen integrierte Unterbodenbatterie aufweist und wobei im Bereich der Befestigung des Fahrschemellagers am Fahrzeugrahmen auch der Batterierahmen befestigt ist.
-
Der erfindungsgemäße Strukturverbund hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass eine etwaige Querschnittsreduzierung von Abschnitten des Fahrzeugrahmens im Bereich der Anbindung des Fahrschemels an den Fahrzeugrahmen durch die Befestigung des Batterierahmens im Befestigungsbereich des Fahrschemellagers kompensiert wird. Der Batterierahmen wird hierfür insbesondere sowohl am Fahrzeugrahmen als auch am Fahrschemellager befestigt, vorzugsweise ist das Fahrschemellager zwischen dem Fahrzeugrahmen und dem Batterierahmen befestigt. Der Fahrschemel stützt sich somit auch auf den Batterierahmen auf. Der Batterierahmen übernimmt somit die Funktion der Tragstruktur. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass die Stabilität und die Steifigkeit des Strukturverbunds nicht beeinträchtigt werden. Gleichzeitig kann der Bauraum im Bereich des Fahrzeugrahmens und der Fahrschemel vorteilhafterweise zur Anordnung von Unterbodenbatterien genutzt werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Schwingungen einer am Fahrschemel befestigten Elektromaschine durch die vergleichsweise große Masse der Unterbodenbatterie gedämpft werden, indem der Fahrschemel über das Fahrschemellager unmittelbar mit dem Batterierahmen gekoppelt ist.
-
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Fahrschemellager sowohl mit dem Fahrzeugrahmen als auch mit dem Batterierahmen verschraubt ist. Der Bereich des Fahrzeugrahmens, an welchen der Fahrschemellager angebunden ist, wird somit durch den Batterierahmen zusätzlich versteift. Der Batterierahmen ist mit dem Fahrzeugrahmen vorzugsweise verschraubt. Im Bereich der Anbindung der Fahrzeugschemel wird besonders bevorzugt auch der Batterierahmen mit den Schrauben, die zur Befestigung des Fahrschemellagers am Fahrzeugrahmen verwendet werden, am Fahrzeugrahmen befestigt. Zusätzlich ist der Batterierahmen in übrigen Bereich des Fahrzeugrahmens vorzugsweise an den Fahrzeugrahmen geschraubt.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Strukturverbund ein zusätzliches Versteifungsbauteil umfasst, welches sowohl am Fahrzeugrahmen als auch am Batterierahmen befestigt ist. Das zusätzliche Versteigungsbauteil dient in vorteilhafter Weise zur zusätzliche Verstärkung und Versteifung des Fahrzeugrahmens, so dass die etwaige Querschnittsreduzierung von Abschnitten des Fahrzeugrahmens im Bereich der Anbindung des Fahrschemels an den Fahrzeugrahmen kompensiert und vorzugsweise überkompensiert wird.
-
Vorzugsweise weist das Versteifungsbauteil wenigstens eine Ausnehmung auf, durch welche sich das wenigstens eine Fahrschemellager erstreckt. Denkbar ist, dass ein Querträger des Fahrzeugrahmens auf seiner dem jeweiligen Fahrschemel zugewandten Seite mit zwei nebeneinander angeordneten Fahrschemellagern ausgestattet ist, wobei für jedes der beiden Fahrschemellager eine entsprechende Ausnehmung im Versteifungsbauteil existiert. Das Versteifungsbauteil ist somit zumindest teilweise zwischen dem Fahrzeugrahmen und dem Fahrschemel angeordnet.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Versteifungsbauteil eine Mehrzahl von Trägerelementen umfasst, die zur Bildung einer Fachwerkstruktur einstückig miteinander verbunden sind, wobei die Trägerelemente in einer zur Fahrtrichtung senkrechten Querebene jeweils diagonal zwischen einem Querträger des Fahrzeugrahmens und einem Frontträger des Batterierahmens verlaufen. Durch die in der Querebene diagonal angeordneten Trägerelemente wird die Fachwerkstruktur realisiert, welche eine besonders hohe (Verwindungs-)Steifigkeit aufweist und somit den Fahrzeugrahmen insbesondere gegenüber Z-Biegungen zusätzlich aussteift. Denkbar ist, dass in der Querebene die Trägerelemente und der Querträger jeweils einen Winkel zwischen 25 und 65, vorzugsweise zwischen 35 und 55 Grad und besonders bevorzugt von im Wesentlichen 45 Grad zueinander aufweisen. Die fachwerkartige Ausgestaltung bietet zudem den Vorteil, dass genügend Bauraum zur Verfügung steht, um Kabel und Leitungen oberhalb der Unterbodenbatterie zu montieren.
-
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Mehrzahl von Trägerelementen in der Querebene zusammen eine W-Struktur bildet.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Strukturverbund weitere Fahrschemellager aufweist, welche vorzugsweise als hängende Lager ausgebildet sind. Die weiteren Fahrschemellager sind auf einer den oben genannten Fahrschemellagern gegenüberliegenden Seite des Fahrschemels angeordnet. Vorzugsweise sind die weiteren Fahrschemellager mit einem Lagergehäuse versehen, welches sowohl mit einem angrenzenden Querträger, als auch mit einem angrenzenden Längsträger des Fahrzeugrahmens verbunden ist. Vorteilhafterweise tragen die weiteren Fahrschemellager somit zur Versteifung des Fahrzeugrahmens in diesem Bereich bei.
-
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeug aufweisend den erfindungsgemäßen Strukturverbund.
-
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den wesentlichen Erfindungsgedanken nicht einschränken.
-
Es zeigen
-
1 eine schematische Perspektivansicht eines Strukturverbunds gemäß einer beispielhaften ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
-
2a bis 2c schematische Ansichten eines Strukturverbunds gemäß einer beispielhaften zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
-
3a und 3b schematische Ansichten eines Strukturverbunds gemäß einer beispielhaften dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
-
In 1 ist eine schematische Perspektivansicht eines Strukturverbunds 1 für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert. Der Strukturverbund 1 umfasst einen Fahrzeugrahmen 2, welcher den Grundrahmen für eine selbstragende Fahrzeugkarosserie bildet. Der Fahrzeugrahmen 2 weist Längsträger 7 (erstrecken sich im Wesentlichen parallel zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs) und Querträger (erstreckend sich im Wesentlichen senkrecht zur Fahrtrichtung). An einem der Querträger 4 weist der Fahrzeugrahmen 2 zwei Fahrschemellager 3 auf, welche dazu vorgesehen sind, den Fahrzeugrahmen 2 mit einem Fahrschemel (aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt, lediglich die am Fahrschemel gelagerten Aggregate sind angedeutet) zu verbinden. Die Fahrschemellager 3 sind dazu mit dem Querträger 4 des Fahrzeugrahmens 2 verschraubt.
-
Das Fahrzeug ist insbesondere ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug, welches mit einer Unterbodenbatterie 6 ausgestattet ist. Die Unterbodenbatterie 5 umfasst ein oder mehrere Batteriemodule, welche von einem Batterierahmen 5 umgeben ist. Der Batterierahmen 5 ist mit dem Fahrzeugrahmen 2 insbesondere im Bereich der Längsträger 7 verschraubt. Die Querträger müssen in ihrem Querschnitt derart dimensioniert sein, dass ausreichend Bauraum zur Anordnung der Unterbodenbatterie 6 vorhanden ist. Im vorliegenden Beispiel ist auch der dem Fahrschemel zugewandte Querträger 4 geringer dimensioniert, so dass sich die Unterbodenbatterie 6 bis zum Fahrschemel erstrecken kann und somit eine vergleichsweise hohe Batteriekapazität in den Unterboden des Fahrzeugs integriert werden kann.
-
Damit die Stabilität und Steifigkeit des Fahrzeugrahmens 2 insbesondere im sensiblen Bereich der Anbindung des Fahrschemels an den Fahrzeugrahmen 2 nicht durch die geringere Dimensionierung des Querträgers 4 beeinträchtigt wird, ist bei dem erfindungsgemäßen Strukturverbund 1 vorgesehen, dass im Bereich der Befestigung der beiden Fahrschemellager 3 auch der Batterierahmen 5 an den Fahrzeugrahmen 2 befestigt ist. c Der Fahrzeugrahmen 2 wird somit im Bereich der Fahrschemellager 3 durch den Batterierahmen 5 zusätzlich ausgesteift. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist mit einer Verschraubung jeweils sowohl das Fahrschemellager 3 als auch der Batterierahmen 5 mit dem Querträger 4 des Fahrzeugrahmens 2 verschraubt. Die Fahrschemellager 3 sind dabei insbesondere zwischen Fahrzeugrahmen 2 und Batterierahmen 5 angeordnet.
-
In 2a bis 2c sind schematische Ansichten eines Strukturverbunds 1 für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert. Die zweite Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform, wobei der Strukturverbund 1 gemäß der zweiten Ausführungsform zusätzlich ein Versteifungsbauteil 8 aufweist, welches im Bereich des dem Fahrschemel zugewandten Querträgers 4 und der Fahrschemellager 3 angeordnet ist. Das Versteifungsbauteil 8 ist sowohl mit dem Fahrzeugrahmen 2 als auch mit dem Batterierahmen 5 fest verbunden. Die beiden Fahrschemellager 3 erstrecken sich durch zwei entsprechende Ausnehmungen 9 im Versteifungsteil 8 in Richtung des Fahrschemels.
-
In 2b ist der Querschnitt des Versteifungsbauteils 8 in einer zur Fahrtrichtung senkrechten Ebene illustriert. In dieser Perspektive ist zu sehen, dass das Versteifungsbauteil 8 einstückig aus einer Mehrzahl von diagonal verlaufenden Trägerelementen 10 besteht, die eine W-Struktur bilden. Die Trägerelemente 10 erstrecken sich von dem Querträger 4 bis zu einem Frontträger des Batterierahmens 5. In der Querebene weisen die Trägerelemente 10 und der Querträger 4 insbesondere jeweils einen Winkel zwischen 25 und 65, vorzugsweise zwischen 35 und 55 Grad und besonders bevorzugt von im Wesentlichen 45 Grad zueinander auf. Das Versteifungsbauteil 8 umfasst somit eine Art Fachwerkstruktur, welche eine zusätzliche Stabilisierung und Versteifung des Fahrzeugrahmens 2 herbeiführt. Gleichzeitig ist das Versteifungsbauteil 8 vergleichsweise leicht.
-
Der Fahrschemel 1 umfasst im vorliegenden Beispiel insbesondere den Aggregatträger für die Hinterachse. Denkbar ist, dass die Anbindung beider Fahrschemel (Vorder- und Hinterachse) an den Fahrzeugrahmen 2 und den Batterierahmen 5 jeweils gemäß der vorstehenden Beschreibung ausgebildet ist.
-
In 3a und 3b sind schematische Ansichten eines Strukturverbunds 1 für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die dritte Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der in 2a bis 2c dargestellten zweiten Ausführungsform, wobei bei dem Strukturverbund 1 gemäß der dritten Ausführungsform zusätzlich weitere Fahrschemellager 11 vorgesehen sind, welche den Fahrschemel auf einer dem Querträger 4 abgewandten Seite lagern und mit dem Fahrzeugrahmen 2, insbesondere mit dem benachbarten Querträger 12 verbinden. Die weiteren Fahrschemellager 11 sind dabei als hängende Lager ausgebildet. Die weiteren Fahrschemellager 11 sind vorzugsweise mit einem Lagergehäuse 13 versehen, welches sowohl mit dem angrenzenden Querträger 12, als auch mit dem angrenzenden Längsträger 14 fest verbunden ist und somit zur Versteifung des Fahrzeugrahmens 2 in diesem Bereich beiträgt.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
