Die Erfindung betrifft eine Karosserie für einen elektrisch betreibbaren Kraftwagen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der EP 2 468609 A2 ist bereits eine derartige Karosserie mit einem Fahrzeugboden bekannt, welche ein Bodenelement oberhalb eines Speichergehäuses einer Energiespeichereinrichtung aufweist. Im Bereich des vorderen Endes des Fahrzeugbodens sind dabei üblicherweise jeweilige Befestigungsstellen der Karosserie für Trägerelemente, insbesondere einer Rahmenkonstruktion für eine Vorderachse, vorgesehen.

Kommt es beispielsweise in Folge einer Frontalkollision zu einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung und Rückverlagerung jeweiliger Trägerelemente der Rahmenkonstruktion beziehungsweise Achsglieder der Vorderachse, so kann es durch den Lasteintrag in den Fahrzeugboden zu entsprechenden Ausknickungen im Bereich des Bodenblechs beziehungsweise des Bodenelements des Fahrzeugbodens kommen. Dabei besteht das Risiko, dass Batteriezellen beziehungsweise Batteriemodule der Energiespeichereinrichtung beschädigt werden, wenn die Ausknickungen in Richtung der Energiespeichereinrichtung erfolgen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Karosserie der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher das Risiko einer Beschädigung der Energiespeichereinrichtung bei einem entsprechenden Lasteintrag in das jeweilige Bodenelement des Fahrzeugbodens deutlich reduziert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Karosserie mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit günstigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die erfindungsgemäße Karosserie weist einen oberhalb einer entsprechenden Energiespeichereinrichtung angeordneten Fahrzeugboden auf, im Bereich von dessen insbesondere vorderem Ende wenigstens eine Befestigungsstelle der Karosserie für ein Trägerelement, insbesondere für ein Trägerelement einer Rahmenkonstruktion des Kraftwagens, vorgesehen ist, und welches wenigstens ein Bodenelement in Form eines Bodenblechs oder dergleichen oberhalb der Energiespeichereinrichtung umfasst. Um nun bei einem unfallbedingten Lasteintrag einer entsprechenden Kraft im Bereich der Befestigungsstelle, wie dies beispielsweise bei einer Frontalkollision oder einer Seitenkollision des Kraftwagens im Bereich der Achsanbindung oder dergleichen der Fall sein kann, eine damit einhergehende Beschädigung der Energiespeichereinrichtung zu vermeiden, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Bodenelement einen Deformationsbereich aufweist, welcher bei einer unfallbedingten Krafteinleitung an der Befestigungsstelle der Karosserie für ein Trägerelement gezielt von der Energiespeichereinrichtung weg deformierbar ist.

Erfindungsgemäß ist demzufolge das Bodenelement des Fahrzeugbodens mit einem Deformationsbereich versehen, welcher bei einer unfallbedingten Krafteinleitung beziehungsweise einem unfallbedingten Lasteintrag gezielt von den jeweiligen Batteriezellen beziehungsweise Batteriemodulen der Energiespeichereinrichtung weg bewegt und deformiert wird. Hierdurch kann ein Eindringen des Bodenelements in die Energiespeichereinrichtung vermieden und somit eine erhebliche Gefahrenquelle beim Betrieb von Kraftwagen mit elektrischem Antrieb eliminiert werden. Einhergehend damit können aufwändige Maßnahmen, welche bisher erforderlich sind, um derartige Beschädigungen zu vermeiden, unterbleiben.

In diesem Zusammenhang hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn der Deformationsbereich in Fahrzeughochrichtung nach oben von der Energiespeichereinrichtung weg deformierbar ist. Erfahrungsgemäß kann auf diese Art und Weise die Energiespeichereinrichtung besonders zuverlässig vor Beschädigungen durch das entsprechende Bodenelement des Fahrzeugbodens geschützt werden.

Um eine entsprechende Deformation des jeweiligen Bodenelements zu erreichen, hat es sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn der Deformationsbereich in Fahrzeughochrichtung nach oben gekrümmt ausgebildet ist.

Somit ist der Deformationsbereich des Bodenelements bereits gezielt so vorgeformt, dass eine unfallbedingte Krafteinleitung beziehungsweise ein Lasteintrag, welcher üblicherweise beispielsweise horizontal in Fahrzeuglängsrichtung und/oder in Fahrzeugquerrichtung erfolgt, in optimaler Weise in eine entsprechende Deformation des Bodenelements in Fahrzeughochrichtung umsetzbar ist. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Deformationsbereich des entsprechenden Bodenelements durch wenigstens eine in Fahrzeughochrichtung nach oben abstehende Sicke gebildet. Durch eine derartige, nach oben abstehende Sicke kann durch einen Lasteintrag eine Kraft in Fahrzeuglängsrichtung und/oder in Fahrzeugquerrichtung ebenfalls in besonders günstiger Weise eine entsprechende Deformation in Fahrzeughochrichtung nach oben umgesetzt werden.

In diesem Zusammenhang hat es sich als weiter vorteilhaft gezeigt, wenn sich die entsprechende Sicke zumindest im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung erstreckt, sodass unabhängig von der genauen Position des Lasteintrags eine gezielte Deformation des Bodenelements über beispielsweise die gesamte Fahrzeugbreite erzielt werden kann.

Ebenfalls hat es sich in diesem Zusammenhang als weiter vorteilhaft gezeigt, wenn die Sicke im Querschnitt dreieckförmig oder bogenförmig ausgebildet ist. Durch beide Formen lassen sich bestimmte Deformations- und Energieabsorptionseigenschaften des Bodenelements besonders günstig einstellen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Bodenelement des Fahrzeugbodens als Gehäuseteil eines Speichergehäuses der Energiespeichereinrichtung ausgebildet ist. Mit anderen Worten kann das Bodenelement beziehungsweise der Fahrzeugboden oberhalb eines geschlossenen Speichergehäuses der Energiespeichereinrichtung vorgesehen sein. In diesem Fall sorgt der erfindungsgemäße Deformationsbereich des Bodenelements dafür, dass es zu keiner Beschädigung insbesondere einer Oberschale des Speichergehäuses kommen kann und infolgedessen auch zu einer Beschädigung der jeweiligen Batteriezellen beziehungsweise Batteriemodule der Energiespeichereinrichtung. Alternativ hierzu kann jedoch - wie gemäß Anspruch 8 vorgeschlagen - jedoch auch das entsprechende, den Deformationsbereich aufweisende Bodenelement des Fahrzeugbodens als beispielsweise Oberschale oder dergleichen Gehäuseelement des Speichergehäuses der Energiespeichereinrichtung selbst ausgebildet sein. Dies hat den Vorteil, dass das Bodenelement beziehungsweise der Fahrzeugboden dann eine Doppelfunktion hat, nämlich einerseits die Fahrgastzelle nach unten zu begrenzen und andererseits einen Teil des Speichergehäuses der Energiespeichereinrichtung zu bilden. Auch in diesem Fall sorgt der Deformationsbereich dann dafür, dass das Bodenelement bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung und einem entsprechenden Lasteintrag von den jeweiligen Batteriezellen und Batteriemodulen weg bewegt wird, um diese nicht zu beschädigen. Wie bereits erläutert, eignet sich die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Bodenelements insbesondere im Nahbereich einer Befestigungsstelle beziehungsweise Lagerstelle einer Vorderachse des Kraftwagens besonders. Als im Rahmen der Erfindung mit umfasst ist es jedoch zu betrachten, dass der entsprechende Deformationsbereich auch an anderer Stelle des Bodenelements des Fahrzeugbodens vorgesehen sein kann, um insbesondere jeweilige Lasteinträge, die in Folge einer Frontalkollision und/oder einer Seitenkollision auftreten, derart umsetzen zu können, dass das jeweilige Bodenelement des Fahrzeugbodens von der Energiespeichereinrichtung weg, insbesondere in Fahrzeughochrichtung nach oben, bewegt wird, um eine entsprechende Beschädigung jeweiliger Batteriezellen oder Batteriemodule zu vermeiden.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.

Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine ausschnittsweise und perspektivische Seitenansicht auf eine

Karosserie für einen elektrisch betreibbaren Personenkraftwagen im Bereich des Vorderwagens und der sich daran nach hinten anschließenden Fahrgastzelle während einer Frontalkollision mit einer Barriere, eine als Motorträger und als Vorderachsträger dienende Rahmenkonstruktion die wenigstens ein Trägerelement aufweist, welches im Bereich eines vorderen Endes des Fahrzeugbodens über wenigstens eine Befestigungsstelle an der Karosserie festgelegt ist;

Fig. 2a-c eine jeweilige ausschnittsweise und vergrößerte, perspektivische

Schnittansicht auf den Bereich der Befestigungsstelle des Trägerelements der als Motorträger und Vorderachsträger fungierenden Rahmenkonstruktion im Bereich des vorderen Endes des Fahrzeugbodens, wobei ein oberes Bodenblech beziehungsweise Bodenelement einen Deformationsbereich aufweist, welcher bei einer unfallbedingten Krafteinleitung an der Befestigungsstelle in Folge der in Fig. 1 erkennbaren Frontalkollision gezielt von einer Energiespeichereinrichtung unterhalb des Fahrzeugbodens weg deformierbar ist, wobei anhand der Fig. 2a-c ein Verlauf dieser gezielten Deformation schematisch angedeutet ist; und

Fig. 3a-c jeweilige ausschnittsweise Schnittansichten entlang einer in

Fahrzeuglängsrichtung beziehungsweise in Fahrzeughochrichtung verlaufenden Schnittebene durch das Bodenelement des Fahrzeugbodens sowie die unterhalb des Fahrzeugbodens angeordneten Energiespeichereinrichtung, wobei anhand der Fig. 3a-c drei Varianten der Ausgestaltung des jeweiligen Deformationsbereichs des Bodenelements veranschaulicht sind.

In Fig. 1 ist in einer ausschnittsweisen und perspektivischen Schnittansicht eine Karosserie für einen elektrisch betreibbaren Personenkraftwagen dargestellt. Erkennbar ist dabei insbesondere ein vorderer Bereich einer Fahrgastzelle 1, welche nach unten hin durch einen Fahrzeugboden 2 begrenzt ist, welcher nach vorne hin einen Pedalboden 3 umfasst und dann in eine vordere Stirnwand 4 übergeht, welche unterseitig durch einen unteren Stirnwandquerträger 5 begrenzt ist. Nach oben hin ist die Stirnwand 4 durch einen oberen Stirnwandquerträger 6 begrenzt, welcher außerdem gemeinsam mit jeweiligen A-Säulen 7 und einem nicht erkennbaren Dachquerträger einen Windschutzscheinrahmen bildet. Die A-Säulen 7 sind dabei als Teile einer Seitenwand 8 ausgebildet, welche neben diesen A-Säulen 7 auch jeweilige Seitenschweller umfasst, durch welche der Fahrzeugboden 2 außenseitig begrenzt ist.

Nach vorne hin schließt sich an die Fahrgastzelle 1 eine Vorderwagenstruktur 9 an, von welcher im vorliegenden Fall lediglich ein Radhausrohbauteil 10 des im vorliegenden Fall in Vorwärtsfahrtrichtung betrachtet rechten Vorderrades erkennbar ist, sowie eine Dämpferdomstrebe 11, welche jeweilige Federbeindome 12 des jeweiligen Radhausrohbauteils 10 pro Fahrzeugseite miteinander verbindet. Weiterhin erkennbar ist ein Längsträgerteil 13 einer oberen Längsträgerebene, welches vorderseitig über eine Querbrücke 14 mit dem korrespondierenden Längsträgerteil 13 auf der anderen Fahrzeugseite verbunden ist. Weitere Längsträger, insbesondere einer mittleren beziehungsweise Hauptlängsträgerebene sind im vorliegenden Fall nicht erkennbar, jedoch üblicherweise vorhanden.

Von einem elektrischen Antrieb 15 zum Betreiben des Kraftwagens ist vorliegend ein Elektromotor 16 erkennbar, welcher durch eine Rahmenkonstruktion 17 getragen ist. Durch diese Rahmenkonstruktion 17 ist überdies auch eine Vorderachse 18 getragen.

Diese Rahmenkonstruktion 17 ist unter anderem über wenigstens eine Befestigungsstelle 19 an der Karosserie des Kraftwagens befestigt, welche im vorliegenden Fall im Bereich des vorderen Endes des Fahrzeugbodens 10 vorgesehen ist. Genauer gesagt ist hierbei ein Trägerelement 20 der Rahmenkonstruktion 17 über eine endseitig vorgesehene Buchse 21 an einer Winkelkonstruktion 22 im Bereich der Fahrzeugmitte angeordnet, wobei sich diese Winkelkonstruktion 22 zwischen dem unteren Stirnwandquerträger 5 und dem vorderen Ende des Fahrzeugbodens 2 erstreckt.

Der Fahrzeugboden 2 umfasst ein Bodenelement 23, welches die Fahrgastzelle 1 nach unten hin begrenzt und von einer Energiespeichereinrichtung 24 trennt, welche unterseitig des Bodenelements 23 beziehungsweise des Fahrzeugbodens 2 angeordnet ist und eine Vielzahl von Batteriezellen beziehungsweise Batteriemodulen 25 umfasst. Die Energiespeichereinrichtung 24 ist dabei im vorliegenden Fall in einem separaten Speichergehäuse 26 aufgenommen, welches unterseitig des Bodenelements 23 angeordnet ist. In einer besonders Ausführungsform ist es dabei auch denkbar, dass das Bodenelement 23 das Oberteil des Speichergehäuses 26 bildet und mit einem oder mehreren Unterteilen gasdicht zur Bildung des Speichergehäuses 26 verbunden ist. Mit anderen Worten kann das Bodenelement 23 entweder oberseitig eines an sich geschlossenen Speichergehäuses 26 angeordnet sein oder selbst Teil dieses Speichergehäuses 26 sein, indem es gemeinsam mit weiteren Gehäuseteilen, welche unterseitig des Bodenelements 23 angeordnet sind, diese Speichergehäuse 26 bilden.

Mittels der Energiespeichereinrichtung 24 ist unter anderem der Elektromotor 16 mit elektrischer Energie versorgbar, sodass der vorliegenden Kraftwagen beispielsweise rein elektrisch (BEV) oder als Hybridfahrzeug (PHEV) betreibbar ist.

Schließlich ist aus Fig. 1 erkennbar, dass die Karosserie im vorliegenden Fall zu Beginn einer Frontalkollision mit einem Hindernis 27 gezeigt ist, wodurch unter anderem im Bereich der Befestigungsstelle 19 des Trägerelements 20 der Rahmenkonstruktion 17 Unfallkräfte auch im weiteren noch näher beschriebene Weise in die Karosserie, insbesondere im Bereich des Fahrzeugbodens 2, eingeleitet werden.

In den Fig. 2a bis 2c ist jeweils in einer ausschnittsweise vergrößerten und perspektivischen Schnittansicht die Karosserie des Kraftwagens gemäß Fig. 1 im Bereich der Befestigungsstelle 19 der Rahmenkonstruktion 17 im Bereich des vorderen Endes des Fahrzeugbodens 2 beziehungsweise im Bereich der beschriebenen Winkelkonstruktion 22 dargestellt. Wie bereits in Zusammenhang mit Fig. 1 erläutert, führt dabei beispielsweise eine Frontalkollision des Kraftwagens mit seinem Vorderwagen 28 zu einer über die Befestigungsstelle 19 die Karosserie im Bereich vor dem vorderen Ende des Fahrzeugbodens 2 zur Einleitung einer Kraft F, welche vorliegend zumindest im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung wirkt. Diese Kraft F wirkt dabei - wie dies insbesondere aus Fig. 2a erkennbar ist, in ganz besonderem Maß auf das Bodenelement 23 des Fahrzeugbodens 2, und zwar in einem vorderen Endbereich des Fahrzeugbodens 2.

Um nun zu vermeiden, dass es in Folge einer ungewollten Deformation des Bodenelements 23 in Richtung der jeweiligen Batteriemodule 25 der Energiespeichereinrichtung 24, also im vorliegenden Fall im Wesentlichen in Fahrzeughochrichtung nach unten kommt, ist im vorliegenden Fall ein Deformationsbereich 29 des Bodenelements 23 vorgesehen, welches sich bei der besagten unfallbedingten Krafteinleitung an der Befestigungsstelle 19 mit einer entsprechend hohen Kraft F gezielt von der Energiespeichereinrichtung 24 beziehungsweise den Batteriemodulen 25 weg deformiert, und zwar im vorliegenden Fall in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) nach oben. Dies ist in den Fig. 2a bis 2c mit einem jeweiligen Pfeil D angezeigt.

In den Fig. 2a bis 2c ist dabei die Abfolge dieser Deformation gemäß dem Pfeil D im Verlauf der Frontalkollision dargestellt. Dies bedeutet, dass in Fig. 2a eine beginnende Deformation des Deformationsbereichs 29 des Bodenelements 23 erkennbar ist, welche sich in den Fig. 2b und im weiteren in Fig. 2c verstärken und vergrößern. Demzufolge weist die Deformation D gemäß Fig. 2c die größte Erhebung beziehungsweise Beabstandung des Deformationsbereichs 29 am Ende der Frontalkollision des Kraftwagens auf. Insbesondere ist dabei erkennbar, dass es zwischen dem Bodenelement 23 und der Energiespeichereinrichtung 24 in Folge der Deformation des Deformationsbereichs 29 zu keinem Kontakt kommt, welcher eine Beschädigung der Energiespeichereinrichtung 24 hervorrufen könnte. Vielmehr wird im Deformationsbereich 29 das Bodenelement 23 in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) von der Energiespeichereinrichtung 24 weg nach oben bewegt.

In den Fig. 3a bis 3c sind in einer jeweiligen ausschnittsweisen Schnittansicht mögliche Varianten uns Ausgestaltungen des besagten Deformationsbereichs 29 des Bodenelements 23 dargestellt. Die jeweilige Schnittansicht zeigt dabei den Fahrzeugboden 2 beziehungsweise dessen Bodenelement 23 sowie die darunter angeordnete Energiespeichereinrichtung 24 entlang einer in Fahrzeuglängsrichtung (x- Richtung) beziehungsweise in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) verlaufenden jeweiligen Schnittebene.

Dabei ist zunächst erkennbar, dass im vorliegenden Fall das Bodenelement 23 beziehungsweise der Fahrzeugboden 2 ein oberseitiges Gehäuseteil des Speichergehäuses 26 bildet, welches mit einem unteren Gehäuseteil 30 in Form einer unterseitigen Bodenplatte gasdicht zur Bildung des Speichergehäuses 26 verbunden ist. Innerhalb dieses durch das Bodenelement 23 und das Gehäuseteil 30 gebildeten Speichergehäuses sind die jeweiligen Batteriemodule 25 angeordnet, welche ihrerseits innerhalb jeweiliger Einzelgehäuse 31 angeordnet sind. Zwischen den Einzelgehäusen 31 sind entsprechende Leisten 32 beziehungsweise Abstandshalter 33 vorgesehen, über welche die Bodenplatte 30 mit dem Bodenelement 23 verbunden ist.

Alternativ hierzu wäre es - wie oben bereits erläutert - jedoch auch denkbar, ein separates Speichergehäuse 26 vorzusehen, welches unterseitig des Bodenelements 23 angeordnet ist. während also im vorliegenden Ausführungsbeispiel das Bodenelement 23 eine Doppelfunktion hat, nämlich einerseits die Fahrgastzelle 1 nach unten hin zu begrenzen und andererseits das Oberteil des Speichergehäuses 26 zu bilden, wäre es demzufolge auch denkbar, dass das Speichergehäuse ein vom Bodenelement 23 separates Oberteil - ein- oder mehrteilig - aufweist, welches mittels dem unterseitigen Gehäuseteil 30 das Speichergehäuse zur Aufnahme der jeweiligen Batteriemodule 25 der Energiespeichereinrichtung 24 bildet.

Anhand der Fig. 3a bis 3c sind nun verschiedene Konstellationen des jeweiligen Deformationsbereichs des Bodenelements 23 dargestellt.

In der Variante gemäß Fig. 3a ist dabei der Deformationsbereich 29 in Fahrzeughochrichtung nach oben gekrümmt ausgebildet, sodass er im Deformationsbereich 29 einen größeren Abstand zum darunter angeordneten Batteriemodul 25 aufweist als in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) davor oder dahinter.

Bei den Varianten gemäß Fig. 3a und 3b ist eine in Fahrzeughochrichtung nach oben abstehende Sicke 34 vorgesehen, welche gemäß Fig. 3b im Wesentlichen bogenförmig und in der Variante gemäß Fig. 3c im Wesentlichen im Querschnitt dreieckförmig ausgebildet ist. Sowohl der Deformationsbereich 29 gemäß Fig. 3a als auch die Sicken gemäß den Fig. 3b und 3c erstrecken sich dabei jeweils zumindest im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) und horizontal, beispielsweise über die zumindest annähernd gesamte Fahrzeugbreite.

Die vorliegenden Deformationsbereiche 29 dienen in erster Linie dazu, bei einer Frontalkollision, also bei einer Krafteinleitung mit einer im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) nach hinten wirkenden Kraftkomponente F eine Deformation des Deformationsbereichs 29 weg von der Energiespeichereinrichtung 24, im vorliegenden Fall also in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) zu erreichen. Gleichwohl wäre die vorliegende Erfindung auch auf Seitenkollisionen anwendbar. In diesem Fall wäre es insbesondere denkbar, jeweilige Deformationsbereiche 29 beziehungsweise Sicken 34 einzusetzen, welche dann sich beispielsweise in Fahrzeuglängsrichtung (x- Richtung) entlang eines korrespondierenden Seitenschwellers oder dergleichen erstrecken.

Bezugszeichenliste

Fahrgastzelle

Fahrzeugboden

Pedalboden vordere Stirnwand unterer Stirnwandquerträger oberer Stirnwandquerträger

A-Säule

Seitenwand

Vorderwagenstruktur

Radhausrohbauteil

Dämpferdomstrebe

Federbeindome

Längsträgerteil

Querbrücke elektrischer Antrieb

Elektromotor

Rahmenkonstruktion

Vorderachse

Befestigungsstelle

Trägerelement

Buchse

Winkelkonstruktion

Bodenelement

Energiespeichereinrichtung

Batteriemodul

Speichergehäuse

Hindernis

Vorderwagen

Deformationsbereich

Gehäuseteil

Einzelgehäuse

Leiste

Abstandshalter

Sicke D Pfeil

F Kraft