Karosseriestruktur für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug

Die Erfindung betrifft eine Karosseriestruktur für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei einem elektrisch betriebenen, zweispurigen Fahrzeug kann eine Traktionsbatterie von fahrzeugunten am Fahrzeugboden verbaut sein.

Eine gattungsgemäße Karosseriestruktur weist einen in der Fahrzeughochrichtung nach fahrzeugunten offenen Montageraum für die Traktionsbatterie auf, der nach fahrzeugoben von einem, den Fahrzeugboden bildenden Bodenblechteil begrenzt ist. Die Traktionsbatterie wird von fahrzeugunten in den karosserieseitigen Montageraum eingesetzt, und zwar unter Bildung eines freien Montagespaltes zwischen der Traktionsbatterie-Oberseite und dem Bodenblechteil, um Fertigungs- sowie Bauteiltoleranzen bei der Montage der Traktionsbatterie ausgleichen zu können.

Die Traktionsbatterie versorgt im Fährbetrieb eine zum Beispiel in der Fahrzeug-Vorderachse und/oder in der Fahrzeug-Hinterachse verbaute Elektromaschine mit elektrischer Energie. Im Fährbetrieb entstehen in der Elektromaschine hochfrequente Schwingungen, die sich über die Karosseriestruktur und auch über die Atmosphäre hinweg bis in das großflächige

Bodenblechteil ausbreiten können. Der dadurch im Bodenblechteil erzeugte Körperschall geht mit einer Geräuschentwicklung einher, wodurch die Akustik im Fahrzeuginnenraum

beeinträchtigt werden kann. Als Maßnahme zur Vermeidung einer solchen

Geräuschentwicklung kann im Stand der Technik oberseitig auf das Bodenblechteil ein

Dämmmaterial, zum Beispiel eine Schwerfolie, aufgebracht werden. Alternativ kann das Dämmmaterial auch im Bodenbelag integriert werden. Dies ist jedoch mit einem erhöhten Bauteilgewicht der Karosseriestruktur verbunden.

Aus der DE 10 2012 223 062 A1 ist ein modularer Batteriesatzträger sowie darin verbaute Dichtungen bekannt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Karosseriestruktur für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug bereitzustellen, bei der eine Geräuschentwicklung im Fahrzeugboden aufgrund betriebsbedingter Schwingungen mit im Vergleich zum Stand der Technik einfachen

Maßnahmen reduzierbar ist.

Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen offenbart.

Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 wird auf den Einsatz von

gewichtsintensiven Schwerfolien bei der Körperschall-Dämpfung im großflächigen

Bodenblechteil verzichtet. Anstelle dessen wird zur Dämpfung von Körperschall im

Bodenblechteil zumindest ein Dichtstreifen bereitgestellt, der im Montagespalt in

schallisolierender Druckanlage mit sowohl der Traktionsbatterie-Oberseite als auch mit dem Bodenblechteil ist.

Der Dichtstreifen kann ein elastisch nachgiebiges Dichtprofil sowie eine Klebschicht aufweisen, über die das Dichtprofil an der Traktionsbatterie-Oberseite stoffschlüssig anbindbar ist. In diesem Fall ist das Dichtprofil im Zusammenbauzustand der Karosseriestruktur in loser Druckanlage mit der Unterseite des Bodenblechteils gebracht. Beispielhaft kann das Dichtprofil des Dichtstreifens ein ringförmig geschlossenes Hohlprofil aus EPDM-Zellkautschuk (Dichte 0,6 g/cm ³ nach TL52704-A) sein. Die Klebschicht kann als ein Klebeband (nach TL 52223 3M WT 4112) hergestellt sein.

In einer technischen Umsetzung kann der Montageraum für die Traktionsbatterie in der Fahrzeuglängsrichtung nach vorne und nach hinten durch einen vorderen Querträger und durch einen hinteren Querträger begrenzt sein. Der Montageraum kann in der Fahrzeugquerrichtung beidseitig durch seitliche Schweller begrenzt sein. Bei diesem Aufbau ergibt sich ein besonders großflächiges Bodenblechteil, das ohne Maßnahmen zur Körperschall-Reduzierung im

Fährbetrieb eine hohe Geräuschentwicklung zeigen würde. Zur Anbindung an die

Karosseriestruktur kann die Traktionsbatterie einen in einer horizontalen Ebene im

Wesentlichen umlaufenden Gehäuseflansch aufweisen. Dieser kann an Anbindungsstellen an der Unterseite der oben erwähnten Querträger sowie der Schweller (insbesondere in

Schraubverbindung) montiert sein.

Die Traktionsbatterie-Oberseite kann bevorzugt durch eine rechtwinklige Gehäusedeckwand gebildet sein, die bevorzugt als ein Blechteil realisiert ist.

In einer ersten Ausführungsvariante kann ein Vorder-Dichtstreifen für eine Schallisolierung zwischen einer Fahrzeug-Vorderachse und dem Bodenblechteil bereitgestellt sein. Der Vorder- Dichtstreifen kann sich an einem vorderen Traktionsbatterie-Randbereich in der Fahrzeugquerrichtung komplett durchgängig (d.h. unterbrechungsfrei) über die

Traktionsbatterie-Oberseite erstrecken. Alternativ und/oder zusätzlich kann ein Hinter- Dichtstreifen bereitgestellt sein, der eine Schallisolierung zwischen einer Fahrzeug-Hinterachse und dem Bodenblechteil bewirkt. Der Hinter-Dichtstreifen kann an einem hinteren

Traktionsbatterie-Randbereich sich in der Fahrzeugquerrichtung erstrecken. In diesem Fall kann der Montagespalt nach fahrzeughinten und/oder nach fahrzeugvorne in Richtung auf die jeweilige Fahrzeug-Achse mittels des Vorder- und/oder Hinter-Dichtstreifens geschlossen sein.

Bevorzugt ist es, wenn der Montagespalt zwischen der Traktionsbatterie und dem

Bodenblechteil in einem Luft-Strömungsweg eingebunden ist, über den aufgrund von Fahrtwind Verunreinigungen und/oder Feuchtigkeit im Montagespalt nach fahrzeugaußen abtransportiert werden kann. Vor diesem Hintergrund ist es bevorzugt, wenn der Montagespalt (im Hinblick auf eine effektive Schallreduzierung) zwar in der Fahrzeuglängsrichtung nach vorne und/oder nach hinten mittels des Vorder- und/oder Hinter-Dichtstreifens geschlossen ist, jedoch insbesondere der Montagespalt in der Fahrzeugquerrichtung beidseitig nach fahrzeugaußen zumindest teilweise offen bleibt, und zwar unter Bildung von seitlichen Luftströmungsöffnungen, die den Montagespalt strömungstechnisch mit der Fahrzeug-Umgebung verbinden.

Es hat sich gezeigt, dass ein in der Fahrzeugquerrichtung nach fahrzeugaußen über die gesamte Traktionsbatterie-Länge vollständig offener Montagespalt dazu führen kann, dass im Fährbetrieb ein hoher Staubeintrag von fahrzeugaußen seitlich in den Montagespalt erfolgt. Vor diesem Hintergrund ist es bevorzugt, wenn sich am jeweiligen Seiten-Randbereich der

Traktionsbatterie in der Fahrzeuglängsrichtung ein Seiten-Dichtstreifen erstreckt. Bevorzugt ist es, wenn der Seiten-Dichtstreifen über die gesamte Traktionsbatterie-Länge nicht durchgängig verläuft, sondern vielmehr durch zumindest eine Luftströmungsöffnung unterbrochen ist. Bei der obigen Anordnung aus Seiten-Dichtstreifen sowie Vorder- und Hinter-Dichtstreifen ergibt sich ein insgesamt rechtwinkliges Streifen-Bild.

Wie oben erwähnt, ist es bevorzugt, wenn der Montagespalt in einem Luftströmungsweg eingebunden ist, wodurch im Fährbetrieb Feuchtigkeit und/oder Verunreinigungen (zum Beispiel Staub) vom Montagespalt nach fahrzeugaußen abtransportierbar sind. Um den Abtransport von Verunreinigungen und/oder Feuchtigkeit zu steigern, ist es bevorzugt, wenn die

Gehäusedeckwand der Traktionsbatterie zumindest eine Abführ-Sicke aufweist, die in eine ansonsten planare Basisfläche der Gehäusedeckwand von fahrzeugoben eingeprägt ist. Die Abführ-Sicke kann sich in der Fahrzeugquerrichtung bis zum Seitenrand der Gehäusedeckwand erstrecken sowie in der Fahrzeugquerrichtung nach fahrzeugaußen offen sein. In einer ersten Ausführungsvariante kann sich der Seiten-Dichtstreifen in der

Fahrzeuglängsrichtung bis zu einem Sickenrand der Abführ-Sicke erstrecken, ohne die Abführ- Sicke jedoch in der Fahrzeuglängsrichtung zu überbrücken. Auf diese Weise begrenzt die Abführsicke zusammen mit einander gegenüberliegenden Stirnseiten der Seiten-Dichtstreifen eine seitlich offene Strömungsöffnung, durch die im Fährbetrieb eine Luftströmung geführt ist.

In einer weiteren Ausführungsform kann sich das Dichtprofil des Seiten-Dichtstreifens unterbrechungsfrei quer über die Abführ-Sicke erstrecken. Im Unterschied dazu kann sich dagegen die Klebeschicht nur bis zum Sickenrand erstrecken, ohne die Abführ-Sicke in der Fahrzeuglängsrichtung zu überbrücken. Dadurch ist vermieden, dass im Innenraum der Abführ- Sicke Verunreinigungen an der Klebeschicht des Seiten-Dichtstreifens anhaften können, was zu einer Verstopfung der Abführ-Sicke führen würde.

In einer konkreten Ausführungsform kann die Traktionsbatterie ein Medienkanalelement aufweisen, in dem batterieseitige Versorgungsleitungen verlegt sind, zum Beispiel eine

Kühlmittelleitung und/oder eine Stromleitung. Das Medienkanalelement kann sich in der Fahrzeuglängsrichtung mittig auf der Traktionsbatterie-Oberseite erstrecken, und zwar mit Abstand zum oberen Bodenblechteil sowie vom vorderen Traktionsbatterie-Rand über die gesamte Batterielänge bis zum hinteren Traktionsbatterie-Rand. Das Medienkanalelement kann beispielhaft über eine PUR-Schaumdichtung bzw. über eine Scheuerschutzraupe stoffschlüssig mit der Traktionsbatterie-Oberseite verbunden sein. In diesem Fall kann der Vorder- und/oder der Hinter-Dichtstreifen jeweils in zwei Streifensegmente unterteilt sein. Diese können in der Fahrzeugquerrichtung unter Zwischenschaltung des Medienkanalelementes voneinander beabstandet sein und sich beidseitig an das Medienkanalelement nach fahrzeugaußen anschließen.

Es hat sich gezeigt, dass die Weglassung des Dichtstreifens im Bereich des

Medienkanalelementes gegebenenfalls folgenlos für die Körperschall-Reduzierung bleiben kann. Vor diesem Hintergrund ist die obige Ausführungsvariante speziell im Hinblick auf eine einfachere Fertigung der Dichtstreifen-Anordnung von Vorteil.

Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben.

Es zeigen:

Figur 1 in einer perspektivischen Teilansicht eine Karosseriestruktur eines

Kraftfahrzeugs; Figur 2 in einer Ansicht von unten die Karosseriestruktur des Kraftfahrzeugs mit darin verbauter Traktionsbatterie;

Figur 3 und 4 jeweils eine Teilschnittdarstellung entlang einer ersten Querschnittebene yz aus der Figur 1 und einer dazu versetzen zweiten Querschnittebene yz aus der Figur 1 ;

Figur 5a einen Längsschnitt xz durch die Fahrzeugkarosserie; Figur 5b in vergrößerter Ansicht einen im Montagespalt verbauten Dichtstreifen; Figur 6 in einer perspektivischen Ansicht eine Traktionsbatterie in Alleinstellung; Figur 7 in einer Detailansicht ein auf der Traktionsbatterie positioniertes

Medienkanalelement;

Figuren 8 und 9 jeweils Ansichten entsprechend der Figuren 6 und 7 gemäß einem zweiten

Ausführungsbeispiel;

Figuren 10 bis 12 Ansichten eines dritten Ausführungsbeispiels; und

Figuren 13 und 14 Ansichten entsprechend der Figur 6 gemäß weiterer Ausführungsbeispiele.

In der Figur 1 ist eine Karosseriestruktur eines zweispurigen Fahrzeugs gezeigt, die

nachfolgend insoweit beschrieben ist, als es für das Verständnis der Erfindung erforderlich ist. Demzufolge weist die Karosseriestruktur zwei seitliche, in der Fahrzeuglängsrichtung x verlaufende Schweller 1 auf, von denen in der Figur 1 lediglich einer gezeigt ist. Der Schweller 1 erstreckt sich in der Fahrzeuglängsrichtung x zwischen einer vorderen A-Säule 3 sowie einer hinteren C-Säule 5 und begrenzt bodenseitig Seitentüröffnungen 7. Im Fahrzeugboden der Karosseriestruktur ist eine crashsensible Traktionsbatterie 9 verbaut. Diese ist unterhalb eines Bodenblechteils 10 positioniert und erstreckt sich in der Fahrzeugquerrichtung y zwischen den beiden Schwellern 1. In der Fahrzeuglängsrichtung x erstreckt sich die Traktionsbatterie 9 in der Figur 2 zwischen einem vorderen Querträger 11 und einem hinteren Querträger 13.

In der Figur 3 ist der Schweller 1 als ein Hohlträger ausgebildet. Der Schweller 1 weist einen Profilboden 15 auf, der zusammen mit weiteren Profilböden 15 der vorderen und hinteren Querträger 11 , 13 eine Anschraubbasis bildet, an die die T raktionsbatterie 9 an Anbindungsstellen A anschraubbar ist. Hierzu weist ein Batteriegehäuse der Traktionsbatterie 9 einen, in einer Horizontalebene xy umlaufenden Gehäuseflansch 19 (Figuren 3 und 4) auf. In der Figur 3 weist der Gehäuseflansch 19 an der Anbindungsstelle A ein Schraubloch 21 auf. Dieses ist in Flucht mit einem korrespondierenden Profilboden-Schraubloch 23 angeordnet. Die beiden Schraublöcher 21 , 23 sind von einem Schraubbolzen 25 durchsetzt, der mit einer am Profilboden 15 verschweißten Schweißmutter 27 verschraubt ist. Bei einem

Zusammenbauvorgang wird zunächst die Traktionsbatterie 9 in einer Fügerichtung von fahrzeugunten in einen Montageraum 12 eingesetzt, der von den vorderen und hinteren Querträgern 1 1 , 13 sowie den seitlichen Schwellern 1 und dem Bodenblechteil 10 definiert ist. Anschließend wird der Gehäuseflansch 19 der Traktionsbatterie 9 an den Schraubstellen A mit den Profilböden 15 der Querträger 11 , 13 sowie der Schweller 1 verschraubt, und zwar unter Bildung eines freien Montagespalts Dz zwischen einer oberen Gehäusedeckwand 29 und dem Bodenblechteil 10.

Wie aus der Figur 5a weiter hervorgeht, ist an einem vorderen Randbereich der

Traktionsbatterie 9 ein Vorder-Dichtstreifen 31 zwischen der Traktionsbatterie 9 und dem Bodenblechteil 10 angeordnet. In gleicher weise ist auch am hinteren Randbereich der Traktionsbatterie 9 ein Hinter-Dichtstreifen 33 angeordnet. Die beiden Dichtstreifen 31 , 33 schließen den Montagespalt Dz nach fahrzeugvorne und nach fahrzeughinten schallisolierend ab. Auf diese Weise können sich betriebsbedingte Schwingungen, die beispielhaft in einer in der Fahrzeug-Vorderachse VA und/oder in der Fahrzeug-Hinterachse HA verbauten

Elektromaschine generiert werden, nicht bis zum Bodenblechteil 10 ausbreiten.

Die Gehäusedeckwand 29 ist in der Figur 6 mit einer planaren Basisfläche 41 ausgebildet, in der von fahrzeugoben jeweils querverlaufende Abführ-Sicken 43 eingeprägt sind. Die Abführ- Sicken 43 erstrecken sich in der Fahrzeugquerrichtung y nach fahrzeugaußen bis zum

Seitenrand der Gehäusedeckwand 29 und sind nach fahrzeugaußen offen.

In den Figuren 6 und 7 weist die Traktionsbatterie 9 außenseitig auf ihrer Gehäusedeckwand 29 ein Medienkanalelement 35 auf, das sich mittig in der Fahrzeuglängsrichtung x der

Gehäusedeckwand 29 erstreckt, und zwar mit geringfügigem Abstand a zum Bodenblechteil 1 sowie über die gesamte Traktionsbatterie-Länge in der Fahrzeuglängsrichtung x. Im

Medienkanalelement 35 sind Versorgungsleitungen verlegt, etwa elektrische Stromleitungen und/oder Kühlmittel-Leitungen der Traktionsbatterie 9. Das Medienkanalelement 35 ist in der Figur 7 beispielhaft ein flachbauendes Kunststoffteil, dessen Unterseite über eine

Schaumdichtung 36 (Figur 9) bzw. über Scheuerschutzraupen auf der Gehäusedeckwand 29 angebunden ist. In dem in den Figuren 6 und 7 gezeigten Ausführungsbeispiel überkreuzt sowohl der Vorder- Dichtstreifen 31 als auch der Hinter-Dichtstreifen 33 unterseitig das Medienkanalelement 35, so dass sich die beiden Dichtstreifen 31 , 33 durchgängig unterbrechungsfrei in der

Fahrzeugquerrichtung y über die Traktionsbatterie-Breite erstrecken.

Alternativ dazu ist in den Figuren 8 und 9 sowohl der Vorder-Dichtstreifen 31 als auch der Hinter-Dichtstreifen 33 jeweils in zwei Streifensegmente 37, 39 unterteilt, die in der

Fahrzeugquerrichtung y unter Zwischenschaltung des Medienkanalelementes 35 voneinander beabstandet sind und beidseitig unmittelbar seitlich am Medienkanalelement 35 abschließen.

Wie aus den Figuren 6 bis 9 hervorgeht, ist der Montagespalt Dz in der Fahrzeuglängsrichtung x nach vorne und nach hinten über die Vorder- und Hinter-Dichtstreifen 31 , 33 im Wesentlichen schalldicht abgeschlossen, jedoch in der Fahrzeugquerrichtung y beidseitig nach

fahrzeugaußen unter Bildung von seitlichen Luftströmungsöffnungen 45 offen gestaltet. Der Montagespalt Dz ist daher im Fährbetrieb aufgrund von Fahrtwind mit einer Luftströmung L (Figur 4) durchströmbar, wodurch Feuchtigkeit und/oder Verunreinigungen aus dem

Montagespalt Dz abtransportiert werden können, und zwar insbesondere entlang der querverlaufenden Abführ-Sicken 43.

In der Figur 4 ist die sich im Fährbetrieb ergebende Luftströmung L beispielhaft angedeutet. Demzufolge verläuft der Luft-Strömungsweg L von fahrzeugaußen über einen Zwischenraum 47 zwischen dem Schweller 1 und dem Gehäuseflansch 19 sowie über einen weiteren Luftspalt 49 zwischen einer Gehäuse-Seitenwand 51 und dem Schweller 1 bis in den Montagespalt Dz.

In den Figuren 10 bis 12 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, in dem neben den bereits erwähnten Vorder- und Hinter-Dichtstreifen 31 , 33 zusätzlich auch Seiten-Dichtstreifen 53 im Montagespalt Dz verbaut sind. Die beiden Seiten-Dichtstreifen 53 erstrecken sich jeweils im Seiten-Randbereich der Traktionsbatterie 9 in der Fahrzeuglängsrichtung x und gehen an Streifen-Ecken 57 materialeinheitlich und einstückig in die Vorder- und Hinter-Dichtstreifen 31 , 33 über. In der Figur 12 sind zur Bereitstellung von Luftströmungsöffnungen 45 die Seiten- Dichtstreifen 53, d.h. sowohl das Dichtprofil 50 als auch die Klebeschicht 52, an den Abführ- Sicken 43 unterbrochen. Der jeweilige Seiten-Dichtstreifen 53 erstreckt sich also in der Figur 12 in der Fahrzeuglängsrichtung x bis zu einem Sickenrand 55, ohne die Abführ-Sicke 43 in der Fahrzeuglängsrichtung x zu überbrücken. Die in der Figur 12 gezeigte Luftströmungsöffnung 45 wird somit durch die beiden einander zugewandten Stirnseiten der Seiten-Dichtstreifen 53 sowie durch die Abführ-Sicke 43 gebildet. Alternativ dazu verläuft in der Figur 11 das Dichtprofil 50 des Seiten-Dichtstreifens 43 in der Fahrzeuglängsrichtung x unterbrechungsfrei quer über die Abführ-Sicke 43 hinweg.

Demgegenüber kann die Klebschicht 52 des Seiten-Dichtstreifens 43 nur bis zum Sickenrand 55 geführt und dort unterbrochen sein, ohne die Abführ-Sicke 43 in der Fahrzeuglängsrichtung x zu überbrücken.

Nachfolgend sind in den Figuren 13 und 14 weitere Ausführungsvarianten für eine Anordnung von Dichtstreifen auf der Gehäusedeckwand 29 gezeigt. Demzufolge ist in der Figur 13 eine im Wesentlichen rechtwinklig geschlossene umlaufende Dichtstreifen-Anordnung gezeigt, bei der die Seiten-Dichtstreifen 53 in hintereinander angeordnete Einzel-Segmente aufgeteilt sind, die unter Bildung von Luftströmungsöffnungen 45 voneinander beabstandet sind.

In der Figur 14 sind sowohl der Vorder-Dichtstreifen 31 als auch der Hinter-Dichtstreifen 33 an vorderen und hinteren Streifen-Ecken 57 mit Seiten-Dichtstreifen 53 57 verlängert, die sich jedoch nur über ein geringfügiges Längsmaß in der Fahrzeuglängsrichtung x erstrecken.

Bezugszeichenliste

I Schweller

3 A-Säule

5 C-Säule

7 Seitentüröffnung

9 Traktionsbatterie

10 Bodenblechteil

I I vorderer Querträger

12 Montageraum

13 hinterer Querträger

15 Profilboden

17 Batteriegehäuse

19 Gehäuseflansch

21 Gehäuseflansch-Schraubloch

23 Profilboden-Schraubloch

25 Schraubbolzen

27 Schraubmutter

29 Gehäusedeckwand

31 Vorder-Dichtstreifen

33 Hinter-Dichtstreifen

35 Medienkanalelement

36 PUR-Schaumdichtung

37, 39 Segmente

41 Basisfläche

43 Abführ-Sicke

45 Luftströmungsöffnung

47 Zwischenraum

49 Luftspalt

50 Dichtprofil

51 Seitenwand

52 Klebstreifen

53 Seiten-Dichtstreifen

55 Sickenrand

57 Streifen-Ecken

A Schraubstelle

a Abstand

VA, HA Vorderachse, Hinterachse Dz Montagespalt

L Luftströmungsweg