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Die Erfindung betrifft ein elektrisch oder teilelektrisch antreibbares Fahrzeug, mit einer Fahrzeugkarosserie, die Karosserieschweller aufweist, wobei die Karosserieschweller in Längsrichtung des Fahrzeugs angeordnet und auf abgewandten Seiten des Fahrzeugs angeordnet sind, sowie mit einer zwischen den Karosserieschwellern angeordneten Traktionsbatterie, die hinter einem Fahrersitz und einem Beifahrersitz und vor einer Hinterachse des Fahrzeugs angeordnet ist, wobei die Traktionsbatterie seitlich zumindest teilweise von den Karosserieschwellern umschlossen wird, wobei die Traktionsbatterie zumindest teilweise höher baut als der jeweilige Karosserieschweller.
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Bei flachbauenden Traktionsbatterien für elektrisch oder teilelektrisch antreibbare Fahrzeuge, insbesondere bei flachbauenden Hochvolt-Batterien, die im Unterboden des Fahrzeugs angeordnet sind, dient der jeweilige Karosserieschweller als energieaufnehmendes Element und schützt die Traktionsbatterie vor großen Beschädigungen im Fall eines Crashs, stützt sich dazu jedoch auch an der Traktionsbatterie ab.
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Bei einem seitlichen Crash im Pfahl-Crash-Test muss dabei, von einem sehr kleinen Anteil abgesehen, der von einem gegebenenfalls vorhandenen seitlichen Dachrahmen des Fahrzeugs abgestützt wird, die Pfahlkraft von der Karosserie und der Traktionsbatterie über eine recht kleine Höhe, die meist maximal der Höhe des Karosserieschwellers entspricht, abgestützt werden. Dazu müssen der jeweilige Karosserieschweller und die dahinter liegende Karosseriestruktur, zum Beispiel ein Sitzquerträger, sowie die dahinterliegende Traktionsbatterie sehr stabil und damit schwer gestaltet werden.
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Bei einem Sportwagen mit tiefer Sitzposition ist die Traktionsbatterie meist hinter dem Fahrersitz und hinter dem Beifahrersitz angeordnet und baut dadurch deutlich höher, da sie, entsprechend in Fahrzeuglängsrichtung gesehen, wesentlich kürzer baut. Auch die Karosseriestrukturen, zum Beispiel eine Rückwand hinter einem Fahrersitz und einem Beifahrersitz, bauen deutlich höher, nicht der jeweilige Karosserieschweller, der die Hauptlast bei einem seitlichen Pfahl-Crash aufnimmt und dann im unteren Bereich nach innen hin abgestützt werden muss.
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Ein elektrisch oder teilelektrisch antreibbares Fahrzeug der eingangs genannten Art, das die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 aufweist, ist aus dem Stand der Technik bei einem Sportwagen bekannt.
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In der
DE 10 2007 023 392 A1 ist ein Schutzgehäuse für eine Batterie in einem Kraftfahrzeug mit zwei Querwänden und zwei Längswänden beschrieben. Die beiden Querwände und die beiden Längswände bilden zusammen eine seitliche Einfassung für einen Batterieaufnahmeraum. Das Schutzgehäuse ist im Einbauzustand in einem Einbauraum des Fahrzeugs an im Wesentlichen einem Längsträger des Fahrzeugs befestigt. Um die Gefahr einer Beschädigung der Batterie im Crash-Fall zu reduzieren, sind die Querwände und die Längswände jeweils durch separate Bauteile gebildet, die zur Einfassung zusammengebaut sind, wobei sich der Einbauraum zwischen zwei Längsträgern des Fahrzeugraums befindet und die Einfassung an beiden Längsträgern befestigt ist.
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Aus der
DE 10 2012 021 857 A1 ist eine Schutzanordnung zum Schutz einer Fahrzeugbatterie in einer Fahrzeugkarosserie bekannt. Die Schutzanordnung weist zur Bildung eines Batterieraums zwei in Querrichtung der Fahrzeugkarosserie verlaufende Querabstützungen und in Längsrichtung der Fahrzeugkarosserie verlaufende seitliche Längsabstützungen auf. Eine der beiden Querabstützungen ist als Schutzwand ausgebildet. Sowohl die weitere Querabstützung als auch die seitlichen Längsabstützungen sind jeweils als Fachwerk ausgebildet.
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Ferner ist aus der US 2018 / 0 312 200 A1 ein Karosserieschweller mit zwei schockabsorbierenden Abschnitten zum Schutz einer Batterieanordnung bekannt.
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DE 10 2017 124 018 A1 offenbart eine Karosserie eines Fahrzeugs, die Karosserieschweller aufweist, wobei die Karosserieschweller in Längsrichtung des Fahrzeugs angeordnet sind. Zwischen den Karosserieschwellern ist eine Batterie angeordnet, die teilweise höher baut als der jeweilige Karosserieschweller.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Fahrzeug, das die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 aufweist, so weiterzubilden, dass es ein robustes Crash-Verhalten bei einem Pfahl-Crash-Test aufweist, bei relativ geringem Gewicht des Fahrzeugs.
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Gelöst wird die Aufgabe durch ein Fahrzeug, das gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 ausgebildet ist.
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Bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeug ist vorgesehen, dass die Fahrzeugkarosserie oberhalb des jeweiligen Karosserieschwellers, seitlich neben der Traktionsbatterie, eine zusätzliche deformierbare, energieaufnehmende Karosseriestruktur aufweist.
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Bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeug ist weiter vorgesehen, dass die zusätzliche Karosseriestruktur mindestens ein im Querschnitt hutförmiges Bauteil aufweist.
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Somit kann der jeweilige Karosserieschweller, inklusive seiner Abstützung nach innen, im unteren Teil des Kraftfahrzeugs entlastet werden, indem die Fahrzeugkarosserie oberhalb des jeweiligen Karosserieschwellers, seitlich neben der Traktionsbatterie, die zusätzliche deformierbare, energieaufnehmende Karosseriestruktur aufweist. Die Energieaufnahme durch diese Karosseriestruktur führt dazu, dass der Karosserieschweller weniger Last aufnehmen muss. Dadurch kann der Karosserieschweller deutlich leichter gestaltet werden. In der Folge kann auch die nach innen abstützende Batterie- und/oder Karosseriestruktur im unteren Fahrzeugbereich leichter ausgeführt werden und als Sekundäreffekt besitzt der leichtere Karosserieschweller einen kleineren Restblock nach dem Crash. Dies vergrößert zusätzlich den Deformationsweg und senkt damit wiederum das Lastniveau, wodurch zusätzlich Gewicht eingespart werden kann. Außerdem kann beim Crash grundsätzlich die Last gleichmäßiger verteilt und eingeleitet werden, sodass die Traktionsbatterie besser geschützt ist und eine lokale Intrusion in die Traktionsbatterie im unteren Bereich des Fahrzeugs auf der Innenseite des Karosserieschwellers vermieden wird. Dadurch kann zusätzlich die Crash-Sicherheit verbessert werden.
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Dadurch, dass die zusätzliche deformierbare, energieaufnehmende Karosseriestruktur erfindungsgemäß aus mindestens einem im Querschnitt hutförmigen Bauteil gebildet ist, wird ein zusätzlicher Verformungsraum in Eindringrichtung beim seitlichen Pfahl-Crash dargestellt. Über das im Querschnitt hutförmige Bauteil können diese seitlichen Kräfte definiert in die inneren Strukturen der Fahrzeugkarosserie eingeleitet werden.
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Vorzugsweise weist die zusätzliche Karosseriestruktur mindestens zwei im Querschnitt hutförmige Bauteile auf.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass die Traktionsbatterie seitlich zumindest teilweise vom unteren Teil der Karosserieschweller umschlossen wird. Kräfte beim Crashtest können somit definiert in diesen Bereich des Karosserieschwellers eingeleitet werden.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass die Energieaufnahme und die Widerstandskraft gegen einen Pfahl bei einem seitlichen Pfahl-Crash-Test der zusätzlichen Karosseriestruktur oberhalb des jeweiligen Karosserieschwellers kleiner ist als die Energieaufnahme und die Widerstandskraft des jeweiligen Karosserieschwellers.
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Ein Restblock nach dem Crash ist vorzugsweise bei der zusätzlichen deformierbaren, energieaufnehmenden Karosseriestruktur oberhalb des Karosserieschwellers kleiner als der Restblock des Karosserieschwellers selbst. Da das Fahrzeug beim seitlichen Pfahl-Crash meist zum Pfahl hin kippt, muss im oberen Bereich eine größere Intrusion ermöglicht werden als im unteren Bereich, ohne dass dabei die Traktionsbatterie wesentlich beschädigt wird. Dies wird insbesondere durch den kleineren Restblock, in Y-Richtung somit Fahrzeugquerrichtung gemessen, nach Deformation im Crash erreicht.
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Die zusätzliche Karosseriestruktur bzw. das mindestens eine im Querschnitt hutförmige Bauteil kann in Fahrzeughochrichtung (Z-Richtung), somit in aller Regel vertikal, und/oder in Fahrzeuglängsrichtung (X-Richtung) und/oder in Fahrzeugquerrichtung, somit in aller Regel horizontal angeordnet sein.
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Die zusätzliche Karosseriestruktur bzw. das mindestens eine im Querschnitt hutförmige Bauteil ist insbesondere aus einem Blech gebildet.
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Die zusätzliche Karosseriestruktur bzw. das im Querschnitt mindestens eine hutförmige Bauteil besteht vorzugsweise aus Stahl, Aluminium, Magnesium oder Faser-Kunststoff-Verbund, insbesondere aus Aluminium.
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Die zusätzliche Karosseriestruktur bzw. das mindestens eine im Querschnitt hutförmige Bauteil ist vorzugsweise hinter einer im Wesentlichen in Z-Richtung, somit vertikal verlaufenden B-Säule in Fahrzeuglängsrichtung orientiert.
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Zwei oder mehrere im Querschnitt hutförmige Bauteile sind vorzugsweise in Z-Richtung übereinander horizontal verlaufend ausgebildet.
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Zwei oder mehrere im Querschnitt hutförmige Bauteile sind vorzugsweise in X-Richtung übereinander horizontal verlaufend ausgebildet.
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Die Hutprofilform des jeweiligen im Querschnitt hutförmigen Bauteils kann aus einem oder mehreren Teilen gebildet sein.
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Zwei oder mehrere im Querschnitt hutförmige Bauteile können hintereinander in Y-Richtung ausgebildet sein, um eine größere Deformationstiefe in Y-Richtung zu erreichen, ohne dass die Einzelteile zu tief und damit beulempfindlich werden. Dadurch kann mehr Energie verzehrt und aufgenommen werden.
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In Y-Richtung hintereinander angeordnete, im Querschnitt hutförmige Bauteile sind insbesondere mit offenen Seiten in die gleiche Richtung oder in entgegengesetzter Richtung orientiert angeordnet.
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Die in Y-Richtung hintereinander angeordneten, im Querschnitt hutförmigen Bauteile sind vorzugsweise direkt oder indirekt miteinander verbunden.
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Zwischen in Y-Richtung unmittelbar hintereinander angeordneten, im Querschnitt hutförmigen Bauteilen ist vorzugsweise mindestens eine vertikale Zwischenwand angeordnet, mit der die im Querschnitt hutförmigen Bauteile verbunden sind.
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Bei der Ausbildung mehrerer über- und hintereinander angeordneter, im Querschnitt hutförmiger Bauteile sind unterschiedlichste Bauteiltrennungen möglich, wobei auch zwischen den Hutprofilen angeordnete vertikale Zwischenwände durch separate Bauteile und/oder teilweise aus hutprofilförmigen Bauteilen gebildet sein können.
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Ein im Querschnitt hutförmiges Bauteil ist vorzugsweise durch einen Deckwandabschnitt, zwei sich an diesen anschließende Seitenwandabschnitte und zwei sich an die dann freien Enden der Seitenwandabschnitte anschließende, voneinander weg gerichtete Flanschabschnitte ausgebildet. Im Bereich der Flanschabschnitte und des Deckwandabschnitts erfolgt vorzugsweise die Anbindung des im Querschnitt hutförmigen Bauteils an Karosseriestrukturen, insbesondere Zwischenwände. Diese Anbindung kann beispielsweise durch Kleben oder Schweißen erfolgen.
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Bei dem Fahrzeug handelt es sich insbesondere um einen Sportwagen.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der beigefügten Zeichnung und der Beschreibung des in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispiels, ohne auf dieses beschränkt zu sein.
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Es zeigt:
- 1 ein elektrisch oder teilelektrisch antreibbares Fahrzeug im Bereich eines seitlichen Karosserieschwellers und eines dem Karosserieschweller zugewandten seitlichen Endes einer Traktionsbatterie sowie einer zusätzlichen deformierbaren, energieaufnehmenden Karosseriestruktur, veranschaulicht in einer Y-Z-Ebene, geschnitten hinter einer B-Säule und vor Hinterrädern des Kraftfahrzeugs, mit Blickrichtung nach hinten, somit entgegengesetzt der X-Richtung gesehen.
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1 zeigt bei einem elektrisch oder teilelektrisch antreibbaren Fahrzeug 1 eine Fahrzeugkarosserie 2, die Karosserieschweller 3 aufweist. Die Karosserieschweller 3 sind in Längsrichtung des Fahrzeugs 1 angeordnet und auf abgewandten Seiten des Fahrzeugs 1 angeordnet. Zwischen den beiden Karosserieschwellern 3, von denen nur der in Fahrtrichtung linke Karosserieschweller 3 veranschaulicht ist, ist eine Traktionsbatterie 4 angeordnet. Diese weist drei übereinander angeordnete Zellenpakete 5, 6 und 7 auf. Die Traktionsbatterie 4 ist hinter einem Fahrersitz und einem Beifahrersitz des als Sportwagen ausgebildeten Fahrzeugs und vor einer Hinterachse des Fahrzeugs angeordnet. Dieser Sportwagen weist keine zweite Sitzreihe, allenfalls Notsitze in einer zweiten Sitzreihe auf.
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Die Traktionsbatterie 4 ist seitlich zumindest teilweise von den Karosserieschwellern 3 umschlossen. Hierbei baut die Traktionsbatterie 4 höher als der jeweilige Karosserieschweller 3.
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Die Fahrzeugkarosserie 2 weist oberhalb des jeweiligen Karosserieschwellers 3, seitlich neben der Traktionsbatterie 4, eine zusätzliche deformierbare, energieaufnehmende Karosseriestruktur 8 auf.
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Die zusätzliche Karosseriestruktur 8 weist mehrere im Querschnitt hutförmige Bauteile 9 auf. Diese bestehen aus Blech, insbesondere aus einem Aluminiumblech. Jedes im Querschnitt hutförmige Bauteil weist einen Deckwandabschnitt 10, zwei mit diesem verbundene Seitenwandabschnitte 11 und einen mit dem jeweiligen Seitenwandabschnitt 11 verbundenen Flanschabschnitt 12 auf. Die Anordnung von Deckwandabschnitt 10, Seitenwandabschnitten 11 und Flanschabschnitten 12 bildet im Querschnitt die Hutform. Der Deckwandabschnitt 10 ist flächig mit einer Seitenwand 13 oder einer Zwischenwand 14 verbunden und jeder Flanschabschnitt 12 flächig mit einer Seitenwand 13 oder einer Zwischenwand 14. Die Anordnung der im Querschnitt hutförmigen Bauteile 9 und der Seitenwände 13/Zwischenwände 14 bildet die zusätzliche Karosseriestruktur 8, die sich im Wesentlichen oberhalb des Karosserieschwellers 3 befindet. Die Anbindung des jeweiligen Bauteils 9 kann durch Kleben erfolgen.
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Die veranschaulichte zusätzliche Karosseriestruktur 8 weist die sich in X-Richtung erstreckenden Bauteile 9 auf. Diese sind in Z-Richtung übereinander, horizontal verlaufend angeordnet und überdies hintereinander in Y-Richtung positioniert, zur Erzielung einer größeren Deformationsbreite. Die offenen Seiten der beiden Bauteile 9, die am nächsten bezüglich der Traktionsbatterie 4 angeordnet sind, sind nach außen gerichtet, während die offenen Seiten der beiden ganz außen angeordneten Bauteile 9 nach innen, somit zur Traktionsbatterie 4 hin offen sind. Die beiden mittleren Bauteile 9 hingegen sind entgegengesetzt offen angeordnet.
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Unter einem im Querschnitt hutförmigen Bauteil wird ein solches verstanden, das annähernd Hutform besitzt, somit insbesondere den Deckwandabschnitt 10 und die beiden Seitenwandabschnitte 11 aufweist. Entsprechend den Gegebenheiten kann der jeweilige Flanschabschnitt 12 des jeweiligen Bauteils 9 annähernd im rechten Winkel zum Seitenwandabschnitt 11, nach außen abgewinkelt positioniert sein oder aber sich als bezüglich des Seitenwandabschnitts 11 verlängerter Abschnitt darstellen, wie es für das obere Bauteil 9 der mittleren Bauteilanordnung veranschaulicht ist.
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Die beschriebene Ausbildung des Fahrzeugs im Bereich des Karosserieschwellers 9 und der zusätzlichen Karosseriestruktur 8 gewährleistet, dass die Energieaufnahme und die Widerstandskraft für einen Pfahl bei einem seitlichen Pfahl-Crash-Test der zusätzlichen Karosseriestruktur 8 oberhalb des jeweiligen Karosserieschwellers 3 kleiner ist als die Energieaufnahme und die Widerstandskraft des jeweiligen Karosserieschwellers 3.
