Die Erfindung betrifft ein Strukturelement für ein Fahrgestell eines Kraftfahrzeuges sowie ein Kraftfahrzeug umfassend ein solches Strukturelement.

Aus dem Stand der Technik sind Kraftfahrzeuge, insbesondere elektrisch angetriebene Kraftfahrzeuge mit einem Fahrgestell bekannt. Bei elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen kann ein Elektroantrieb in einem Vorderwagen des Kraftfahrzeuges untergebracht werden. Ferner werden auch weitere Komponente, wie beispielsweise Komponenten einer Leistungselektronik des Kraftfahrzeuges und/oder ein Anschlussfeld einer Traktionsbatterie des Kraftfahrzeuges in dem Vorderwagen angeordnet werden.

Aufgrund des Bestrebens nach einer kompakten Verkehrsfläche (geringes Gewicht, geringer Platzbedarf im Stadtverkehr) und einem großzügigen Passagierraum wird der Vorderwagen bei solchen elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen meist relativ kurz ausgebildet. Dieser kurze Vorderwagen bildet jedoch die Knautschzone des Kraftfahrzeuges, weshalb hohe Anforderungen an das Crashverhalten des Vorderwagens gestellt werden.

Bei einem Zusammenprall des Kraftfahrzeugs mit einer starren Barriere, einem Pfahl oder einer deformierbaren versetzten Barriere kann es zu einem Kurzschluss in einem Anschlussfeld und/oder in einer Batterie, insbesondere einer Traktionsbatterie des Kraftfahrzeuges kommen. Ein solcher Kurzschluss kann das Kraftfahrzeug in Brand setzen. Der Kurzschluss kann auftreten durch eine Rückverlagerung von Komponenten im Vorderwagen des Kraftfahrzeugs in Richtung der Batterie des Anschlussfeldes.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Strukturelement für ein Fahrgestell eines Kraftfahrzeugs vorzuschlagen, mittels welchem das Risiko des Auftretens eines Kurzschlusses im Kraftfahrzeug im Falle eines Zusammenpralls reduziert werden kann.

Diese Aufgabe wird durch ein Strukturelement nach Anspruch 1 sowie ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 8 gelöst.

Das erfindungsgemäße Strukturelement für ein Fahrgestell eines Kraftfahrzeuges, insbesondere für ein Fahrgestell, das insbesondere Bestandteil einer Karosserie des Kraftfahrzeugs ist, eines elektrisch angetrieben Kraftfahrzeuges, umfasst wenigstens zwei Befestigungsabschnitte und einen die zwei Befestigungsabschnitte verbindenden Mittenabschnitt. Erfindungsgemäß sind die Befestigungsabschnitte jeweils an einer Außenfläche eines Motorträgerschuhs des Fahrgestells und/oder an einer Außenfläche eines Längsträgers, der auch Motorträger genannt werden kann, des Fahrgestells befestigbar. Das Kraftfahrzeug kann ein Personenkraftfahrzeug (PKW) sein.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann die Rückverlagerung von Komponenten, beispielsweise einer Antriebseinheit, im Vorderwagen des Kraftfahrzeuges minimiert werden, indem Aufprallenergie auf tragende Strukturen des Fahrgestells abgeleitet wird. Das Strukturelement kann auch als Fangelement, insbesondere Fangbügel, bezeichnet werden, das die Komponente hinreichend auffängt, bevor diese auf den Bereich einer Fahrgastzelle trifft.

Der Motorträgerschuh, der auch als Längsträgerschuh oder als Schuh eines vorderen Längsträgers bezeichnet werden kann, kann eine Trägerstruktur sein, die den Längsträger, eine vordere Stirnwand der Fahrgastzelle und einen Karosserieboden miteinander verbindet bzw. als Bindeglied dieser Karosseriebestandteile dient. Er hat die Aufgabe über den Längsträger eingeleitete Kräfte auf die Stirnwand und den Karosserieboden zu verteilen.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Mittenabschnitt zwischen einer Komponente, insbesondere einer Antriebseinheit, beispielsweise einem Elektromotor, des Kraftfahrzeuges und/oder einer Vorderachse des Kraftfahrzeuges einerseits und einer Batterie, insbesondere einer Traktionsbatterie des Kraftfahrzeugs, und/oder einer Leistungselektronik des Kraftfahrzeugs andererseits an dem Fahrgestell anordenbar. Die Batterie ist bevorzugt in dem Bereich unterhalb einer Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs angeordnet und erstreckt sich beispielsweise in etwa bis zu einer Stirnwand des Kraftfahrzeugs, die ein vorderes Ende der Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs bildet. Ferner kann das Strukturelement zwischen der Komponente und/oder der Vorderachse einerseits und einer Stirnwand des Kraftfahrzeugs andererseits anordenbar sein.

Durch diese Ausgestaltung kann das Risiko des Auftretens eines Kurzschlusses weiter reduziert werden.

Vorzugsweise ist das Strukturelement derart an dem Fahrgestell anordenbar, dass sich der Mittenabschnitt in einer Kraftfahrzeugquerrichtung erstreckt. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Strukturelement derart an dem Fahrgestell anordenbar, dass es sich im Wesentlichen in einer Horizontalebene des Kraftfahrzeuges erstreckt.

Vorzugsweise umfasst das Strukturelement ferner einen weiteren Befestigungsabschnitt, der an dem Mitten abschnitt gebildet ist und mittels welchem das Strukturelement an einer Stirnwand des Fahrgestells befestigbar ist.

Durch diese Ausgestaltung kann die Aufprallenergie effizienter in das Fahrgestell geleitet werden, wodurch das Risiko des Auftretens eines Kurzschlusses im Falle eines Zusammenpralls vermindert werden kann.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Strukturelement als ein gebogenes Rohr oder ein gebogener Flachstahl gebildet.

Diese Ausgestaltung ermöglicht eine einfache und kostengünstige Herstellung des Strukturelements.

Vorzugsweise umfassen die Befestigungsabschnitte und/oder der weitere Befestigungsabschnitt jeweils wenigstens eine Befestigungsöffnung zur Aufnahme einer Befestigungsschraube und/oder zur Aufnahme eines Befestigungsniets.

Diese Ausgestaltung ermöglicht eine effizientere Krafteinleitung der Aufprallenergie in das Fahrgestell, wodurch das Risiko des Auftretens eines Kurzschlusses weiter reduziert werden kann.

Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug kann insbesondere elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug sein. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst ein Fahrgestell und ein erfindungsgemäßes Strukturelement. Das Fahrgestell umfasst einen Motorträgerschuh und/oder wenigstens einen Längsträger. Erfindungsgemäß ist der Motorträgerschuh und/oder der wenigstens eine Längsträger mit wenigstens zwei Außenflächen versehen und die Befestigungsabschnitte des Strukturelements sind jeweils an einer der Außenflächen des Motorträgerschuhs und/oder des Längsträgers befestigt.

Das Strukturelement ist bevorzugt ein Montageteil, das an das Fahrgestell beispielsweise mit eine Schraubverbindung montiert wird. Es wird demnach nicht während eines Karosserierohbaus an das Fahrgestell bzw. die Karosserie geschweißt, sondern erst in einem Bereich der Fahrzeugmontage montiert.

Hierdurch kann das Strukturelement bei anderen Antriebsvarianten des Kraftfahrzeugs, die beispielsweise keine Batterie aufweisen oder keine schwere Komponente, d.h. zum Beispiel ein Antriebsaggregat im Vorderwagen haben, auf einfache Weise weggelassen werden.

Einzelheiten und weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Strukturelements und des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuges werden anhand zweier nachfolgend beschriebener Ausführungsbeispiele erläutert. Dabei veranschaulichen im Einzelnen:

Fig. 1 : eine schematische Ansicht eines Vorderwagens eines Kraftfahrzeuges mit einem Strukturelement nach einem ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 2: eine schematische Detailansicht des Vorderwagens aus Fig. 1 ;

Fig. 3: eine weitere schematische Detailansicht des Vorderwagens aus Fig. 1 ;

Fig. 4: eine schematische Darstellung der Krafteinleitung in eine Karosserie des Kraftfahrzeugs in Falle eines Frontalzusammenpralls mit einem Pfahl;

Fig. 5: eine schematische Darstellung der Krafteinleitung in die Karosserie im Falle eines Frontalzusammenpralls mit einer starren Barriere;

Fig. 6: eine schematische Darstellung der Krafteinleitung in die Karosserie im Falle eines Frontalzusammenpralls mit einer deformierbaren versetzten Barriere (deformierbare Offsetbarriere);

Fign. 7 und 8: eine Darstellung eines Zusammenpralls des Kraftfahrzeuges mit einer deformierbaren versetzten Barriere, wobei das Kraftfahrzeug ohne das anmeldungsgemäße Strukturelement gebildet ist;

Fign. 9 und 10: eine Darstellung eines Frontalzusammenpralls des Kraftfahrzeuges mit einem Pfahl, wobei das Kraftfahrzeug ohne das anmeldungsgemäße Strukturelement gebildet ist; Fig. 11 : eine schematische Detailansicht eines Vorderwagens eines Kraftfahrzeuges mit einem Strukturelement nach einem zweiten Ausführungsbeispiel; und

Fig. 12: eine weitere schematische Detailansicht des Vorderwagens aus Fig. 11 .

Die Anmeldung betrifft ein Strukturelement 20 für ein Fahrgestell 120 eines Kraftfahrzeuges 100, insbesondere für ein Fahrgestell eines elektrisch angetrieben Kraftfahrzeuges. Das Strukturelement 20 umfasst wenigstens zwei Befestigungsabschnitte 30, 32 und einen die zwei Befestigungsabschnitte 30, 32 verbindenden Mittenabschnitt 40. Die Befestigungsabschnitte 30, 32 sind jeweils an einer Außenfläche 132 eines Motorträgerschuhs 130 des Fahrgestells 120 und/oder an einer Außenfläche 142 eines Längsträgers 140 des Fahrgestells 120 befestigbar.

Die Anmeldung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug 100, insbesondere elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, Das Kraftfahrzeug umfasst ein Fahrgestell 120 und ein anmeldungsgemäßes Strukturelement 20. Das Fahrgestell 120 umfasst einen Motorträgerschuh 130 und/oder wenigstens einen Längsträger 140. Der Motorträgerschuh 130 und/oder der wenigstens eine Längsträger 140 ist/sind mit wenigstens zwei Außenflächen 132, 142 versehen. Die Befestigungsabschnitte 30, 32 des Strukturelements 20 sind jeweils an einer der Außenflächen 132, 142 des Motorträgerschuhs 130 und/oder des Längsträgers 140 befestigt.

Das Kraftfahrzeug 100 weist gemäß den Ausführungsbeispielen zwei Längsträger 140 auf. Die Längsträger 140 erstrecken sich im Wesentlichen in Fahrtrichtung F des Kraftfahrzeuges 100.

Das Strukturelement 20 mit dem Motorträgerschuhs 130 an dessen Außenfläche 132 befestigt sein, mit dem Längsträger 140 an dessen Außenfläche 142 befestigt sein oder sowohl mit dem Motorträgerschuh 130 an dessen Außenfläche 132 als auch mit dem Längsträger 140 an dessen Außenfläche 142 befestigt sein. Üblicherweise ist der Längsträger 140 mit dem Motorträgerschuh 130 verschweißt.

Das anmeldungsgemäße Strukturelement 20 kann beispielsweise auch als Crashbügel oder Fangbügel bezeichnet werden.

Die Außenflächen 132 des Motorträgerschuhs 130 weisen von einer Mitte des

Kraftfahrzeuges 100 nach außen hin, d. h. zur Außenhaut des Kraftfahrzeugs 100 hin. Ebenso weisen die Außenflächen 142 der Längsträger 140 nach außen hin, bzw. zur Außenhaut des Kraftfahrzeuges 100 hin.

Der Mitten abschnitt 40 des Strukturelements 20 und/oder das Strukturelement 20 selbst kann/können zwischen einer Antriebseinheit 180 des Kraftfahrzeuges 100 und/oder einer Vorderachse 150 des Kraftfahrzeuges 100 einerseits und einer Batterie 160, insbesondere einer Traktionsbatterie des Kraftfahrzeugs 100, und/oder einer Leistungselektronik 170 des Kraftfahrzeugs 100 andererseits an dem Fahrgestell 120 anordenbar sein oder angeordnet sein. Diese Ausgestaltung ist insbesondere in den Figuren 1 und 4 bis 6 wiedergegeben.

Die Antriebseinheit 180 kann auch als Antriebstopologie bzw. als hochintegrierte Elektroantriebstopologie bezeichnet werden und einen Elektromotor sowie ein Getriebe umfassen.

Das Fahrgestell 120 kann ferner einen vorderen Stoßfänger 144 umfassen. Der vordere Stoßfänger 144 kann sich dabei im Wesentlichen in Kraftfahrzeugquerrichtung Q erstrecken bzw. sich quer zur der Erstreckungsrichtung der Längsträger 140 erstrecken.

Das Strukturelement 20 kann derart an dem Fahrgestell 120 anordenbar sein oder angeordnet sein, dass sich in einer bestimmungsgemäßen Einbaulage des Strukturelements 20 im Kraftfahrzeug 100 der Mittenabschnitt 40 in einer Kraftfahrzeugquerrichtung Q erstreckt. Die Kraftfahrzeugquerrichtung Q erstreckt sich quer zu einer Fahrtrichtung F des Kraftfahrzeuges 100 und erstreckt sich in einer Horizontalebene des Kraftfahrzeuges 100. Diese Ausgestaltung ist insbesondere in Figur 1 wiedergegeben.

Ebenfalls insbesondere in den Figuren 1 , 3 und 12 wiedergegeben ist, kann das Strukturelement 20 gemäß beider Ausführungsbeispiel in einer Draufsicht eine im Wesentlichen nach vorne offenen wannenförmige Gestalt aufweisen.

Das Strukturelement 20 kann derart an dem Fahrgestell 120 angeordnet oder anordenbar sein, dass sich das Strukturelement 20 im Wesentlichen in einer Horizontalebene des Kraftfahrzeuges 100 erstreckt. Die Horizontalebene verläuft parallel zu einer horizontalen Bodenfläche, auf welcher das Kraftfahrzeug 100 ruht oder sich fortbewegt.

Das Strukturelement 20 kann ferner einen weiteren Befestigungsabschnitt 42 umfassen, der an dem Mittenabschnitt 40 gebildet ist und mittels welchem das Strukturelement 120 an einer Stirnwand 122 des Fahrgestells 120 befestigt ist oder befestigbar ist. Dies ist insbesondere in den Figuren 11 und 12 wiedergegeben. Durch diese Ausgestaltung kann in eine Crashfall eine verbesserte Krafteinleitung in die Stirnwand 122 erfolgen.

Das Strukturelement 20 kann ferner ein Halteprofil 50 umfassen. Die Anbindung des Strukturelements 20 bzw. des Befestigungsabschnitt 42 an die Stirnwand 122 kann mittelbar über das Halteprofil 50 erfolgen, wie insbesondere in den Figuren 11 und 12 wiedergegeben ist. Das Halteprofil 50 kann mit der Stirnwand 122 verschraubt, vernietet und/oder verschweißt sein und mit dem Befestigungsabschnitt 42 verschraubt und/oder vernietet sein.

Das Strukturelement 20 kann als ein gebogenes Rohr oder ein gebogener Flachstahl gebildet sein. Das Strukturelement 20 kann dabei einen annähernd gleichbleibenden Querschnitt aufweisen. Die Befestigungsabschnitte 30,32 und/oder der weitere Befestigungsabschnitt 42 kann/können jeweils durch Umformen des Rohrs oder des Flachstahls gebildet werden.

Die Befestigungsabschnitte 30, 32 und/oder der weitere Befestigungsabschnitt 42 kann/können jeweils wenigstens eine Befestigungsöffnung 34 zur Aufnahme einer Befestigungsschraube und/oder zur Aufnahme eines Befestigungsniets umfassen. Die Befestigungsöffnung 34 kann durch Durchbohrung der Befestigungsabschnitte 30,32 gebildet werden.

Entsprechend können an den Außenflächen 142 der Längsträger 140 und/oder an den Außenflächen 132 des Motorträgerschuhs 130 korrespondierende Öffnungen gebildet sein, durch welche die Befestigungsschraube und/oder der Befestigungsniets zur Befestigung des Strukturelements 20 an dem Fahrgestell 120 geführt werden kann/können. Durch diese Ausgestaltung lässt sich eine stabile Befestigung zwischen dem Strukturelement 20 und Fahrgestell 120 des Kraftfahrzeuges 100 herstellen.

In dem das Strukturelement 20 von außen auf den Längsträger 140 bzw. den Motorträgerschuh 130 angreift, d. h. den Längsträger 140 bzw. den Motorträgerschuh 130 umgreift, können niedrige Schraubenkräfte bei einer Befestigung des Strukturelements 20 mittels Schrauben verwendet werden. Dadurch kann in einem Crashfall der Kraftfluss optimiert werden und die Befestigungsschraube entlastet werden.

Die Figuren 7 bis 10 zeigen Darstellungen eines Zusammenpralls des Kraftfahrzeuges mit einer deformierbaren versetzten Barriere sowie mit einem Pfahl, wobei das Kraftfahrzeug ohne das anmeldungsgemäße Strukturelement gebildet ist. Diese Darstellungen verdeutlichen das Risiko der Beaufschlagung eines Anschlussfeldes 162 der Batterie 160 durch die Antriebseinheit 180 im Falle eines Zusammenpralls. Eine solche Beaufschlagung des Anschlussfeldes 162 kann zu einem Kurzschluss in der Batterie 160 führen, wodurch das Kraftfahrzeug 100 in Brand geraten kann.

Die Figuren 4 bis 6 zeigen eine schematische Darstellung der Krafteinleitung in das Fahrgestell 120 des Kraftfahrzeugs 100 respektive im Falle eines Frontalzusammenpralls mit einem Pfahl P, im Falle eines Frontalzusammenpralls mit einer starren Barriere SB und im Falle eines Frontalzusammenpralls mit einer deformierbaren versetzten Barriere B (deformierbare Offsetbarriere). Dabei wird der Verlauf der Krafteinleitung mittels Pfeile visualisiert.