BESCHREIBUNG:

Die Erfindung betrifft ein Unterbodenverkleidungselement, insbesondere ein hinteres Unterbodenverkleidungselement, für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Elektrokraftfahrzeug, wobei das Unterbodenverkleidungselement einen aus wenigstens einem Basismaterial ausgebildeten, zumindest im Wesentlichen plattenartigen Grundkörper umfasst. Daneben betrifft die Erfindung einen Kraftfahrzeugrohbau und ein Verfahren zur Herstellung eines Unterbodenverkleidungselements.

In der Kraftfahrzeugtechnologie, insbesondere bei Personenkraftwagen, ist es bekannt, Kraftfahrzeuge mit einem möglichst vollverkleideten Unterfahrschutz, der auch als Unterbodenverkleidung bezeichnet werden kann, zu versehen. Eine solche Unterbodenverkleidung kann beispielsweise aus mehreren Unterbodenverkleidungselementen bestehen, die untereinander und/oder mit der Karosserie des Kraftfahrzeugs im Rohbau verbunden sein können. Unterbodenverkleidungen haben eine Vielzahl von vorteilhaften Eigenschaften.

So ermöglicht es der Einsatz von Unterbodenverkleidungen, Kraftfahrzeugkomponenten im „Nassbereich“ vor Schmutz beziehungsweise Dreck, Witterungseinflüssen und Beschädigungen durch das Aufsetzen von Kraftfahrzeugen zu schützen. Schmutz und Dreck kann beispielsweise aufgeschleuderte Steine, Sand und dergleichen umfassen, während Witterungseinflüsse Eis, Schnee, Regen und dergleichen betreffen. Ein vollverkleideter Unterboden eines Kraftfahrzeugs hat zudem aerodynamische Vorteile zur Folge. Die Luft unterhalb des Kraftfahrzeugs kann deutlich strömungsgünstiger geführt werden, sodass die Kraftfahrzeuge aerodynamisch mehr Auf- beziehungsweise Abtrieb an der Hinterachse umsetzen können. Dies ist insbesondere aus Sicht der Fahrdynamik bei Kurvenfahrten sportlicher Kraftfahrzeuge durch einen erhöhten Anpressdruck beziehungsweise als Maßnahme zur Entlastung des Hecks des Kraftfahrzeugs bei hohen Geschwindigkeiten nützlich, da im letzteren Fall weniger Reibung und somit weniger Rollwiderstand auftritt. Ein aerodynamisch optimiertes Kraftfahrzeug hat zudem aufgrund des geringeren Strömungswiderstands einen geringeren Energieverbrauch, insbesondere auch Kraftstoffverbrauch.

Es wurde auch vorgeschlagen, Unterbodenverkleidungen akustisch zu nutzen, um Straßengeräusche durch die Fahrt des Kraftfahrzeugs zu dämpfen. Auf diese Weise können Insassen im Innenraum des Kraftfahrzeugs einen höheren akustischen Komfort genießen, da weniger Lärmbelastung durch die Umgebung wahrgenommen wird. Hinsichtlich der akustisch dämpfenden Wirkung lassen sich zum einen geeignete Materialien für die Unterbodenverkleidungselemente einsetzen, zum anderen können zusätzliche Akustikelemente an der Unterbodenverkleidung angebracht werden, beispielsweise angeklebt oder angeclipst werden.

Vor allem bei vollständig elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugen (Elektrokraftfahrzeugen beziehungsweise BEV - Battery Electric Vehicle) werden häufig vollverkleidete Unterböden eingesetzt, da durch den geringeren Energieverbrauch entstehende Reichweitenvorteile die Kosten für die Implementierung von Unterbodenverkleidungselementen überwiegen. Gerade bei Elektrokraftfahrzeugen ist es für die Wettbewerbsfähigkeit äußerst relevant, hohe Reichweiten anbieten zu können.

Im Stand der Technik bekannte Lösungen zur Realisierung von Unterbodenverkleidungen decken häufig nur einen Teil der möglichen Vorteile ab. Beispielsweise wurden aus Kunststoff bestehende Unterbodenverkleidungen vorgeschlagen, bei denen gute aerodynamische Eigenschaften genutzt werden und auf die noch eine Akustikmatte als dämpfendes Akustikelement aufgebracht werden kann. Auch wurden bereits Unterbodenverkleidungen aus einem textilen Material vorgeschlagen, in denen eine Kombination des Akustikeffekts, also der Akustikdämmung, mit dem ganzheitlichen Verschließen des Unterbodens (Aerodynamikeffekt für geringeren Verbrauch) realisiert werden kann. Bei derartigen Ausgestaltungen besteht jedoch das Risiko eines „Durchhängens“ der Unterbodenverkleidung bei Wasser- oder Schneeeintrag während der Fahrt. Hier wird eine Vielzahl von Befestigungspunkten verwendet, um dem entgegenzuwirken.

Es existieren Kraftfahrzeugtypen, bei denen erhöhte Anforderungen an die Biege- und Torsionssteifigkeit vorliegen, die nicht immer über den Fahrzeugaufbau, insbesondere also die Karosserie, umgesetzt werden können, sodass auch diesbezüglich verbesserte Eigenschaften aufweisende Unterbodenverkleidungen vorgeschlagen wurden. Derartige Kraftfahrzeugtypen umfassen beispielsweise Fahrzeuge mit einem langen Radstand und/oder langen hinteren Überhängen (beispielsweise LWB-Fahrzeuge - „Long Wheel Base“ - Fahrzeuge). Hier wurde vorgeschlagen, zusätzliche Verstrebungen am Hinterwagen vorzusehen, die allerdings eine Unterbodenverkleidung aus Bauraumgründen nicht mehr zulassen bzw. die Montage erschweren.

In Extremfällen wurde vorgeschlagen, Unterbodenverkleidungen aus metallischen Werkstoffen zu verwenden, was jedoch ein äußerst hohes Gewicht der Unterbodenverkleidungselemente zur Folge hat, um die notwendige Steifigkeit, insbesondere im Hinterwagen, zu erreichen. Zudem sind keinerlei nützliche Akustikeigenschaften bei solchen Unterbodenverkleidungen vorhanden.

Ein anderer Fahrzeugtyp, bei dem besondere Anforderungen an die Hinterwagensteifigkeit bestehen, sind Cabrios, da dort das Dachsystem und die B- Säule fehlen. Auch dort wurde vorgeschlagen, sogenannte Diagonalstreben und/oder Verstrebungen der Hilfsrahmen vorzusehen, was jedoch zu einer weiteren Ausreizung des Bauraums nach unten hin führt, sodass ein Verschluss des Unterbodens nicht mehr möglich ist, was aerodynamische Nachteile zur Folge hat. Zwar wurde im Stand der Technik bereits vorgeschlagen, Streben zur Versteifung eines Unterbodenverkleidungselements selbst auf dem Unterbodenverkleidungselement zu befestigen, wobei dies zur Bereitstellung einer ausreichenden vertikalen Steifigkeit des Unterbodenverkleidungselements selbst bei Wassereintrag beziehungsweise Schnee-Eis-Eintrag dient. Bei dieser Lösung besteht zudem das Problem, dass sich Streben beziehungsweise andere Bestandteile aus der Befestigung lösen können und zu Boden fallen.

DE 10 2016 005 264 A1 betrifft einen Rohbau eines Kraftfahrzeugs, der eine Fahrzeugkarosserie und einen Unterfahrschutz, mithin ein Unterbodenverkleidungselement, umfasst. Damit in dem Rohbau besonders viel Bauraum für andere Teile zur Verfügung stehen kann, umfasst der Unterfahrschutz wenigstens einen Abstützbereich, mittels welchem wenigstens ein Teilbereich der Fahrzeugkarosserie im Falle eines Verkehrsunfalls abstützbar ist. Der Unterfahrschutz ist dabei als Sandwichplatte mit Faserverbundwerkstoffen gebildet, sodass er höhere Kräfte aufnehmen und/oder abstützen kann als beispielsweise im Vergleich zu einem Unterfahrschutz aus einem Blechbauteil. An der Seite der Sandwichplatte ist zusätzlich ein Profilelement angebracht, das eine besonders vorteilhafte Krafteinleitung im Falle eines Seitenaufpralls in den Unterfahrschutz erlaubt und gleichzeitig eine Verdrehung des Seitenschwellers reduzieren oder sogar verhindern kann. Dabei ist der Unterfahrschutz insbesondere unterhalb einer Hochspannungsbatterie des dortigen Kraftfahrzeugs vorzusehen.

Durch das zusätzliche, seitliche Profilelement soll das Crash-Verhalten, also Kollisionsverhalten, verbessert werden, was insbesondere im Hinblick auf beispielsweise den Schutz einer Hochspannungsbatterie wesentlich ist. Es soll also eine maximal steife Schubplatte als Unterfahrschutz realisiert werden, um Kollisionslasten zu reduzieren beziehungsweise diesen entgegenzuwirken. Nachteilhafterweise wird hierdurch kein Beitrag zur globalen Biege- und Torsionssteifigkeit während des Betriebs des Kraftfahrzeugs geliefert und es ist keinerlei Dämpfung von akustischen oder sonstigen Schwingungen möglich. Zudem ermöglicht die randseitige Verortung solcher zusätzlicher Profilelemente nur eine sehr eingeschränkte Beeinflussung üblicher Lastpfade innerhalb des Kraftfahrzeugs und schafft problematische Befestigungsstellen.

DE 10 2019 124 642 A1 betrifft ein Verkleidungsbauteil für ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Das Verkleidungsbauteil umfasst ein mehrlagiges Plattenbauteil mit einem aus einem Kunststoff in einem kontinuierlichen Fertigungsprozess hergestellten Faltwabenkern, welcher zwischen wenigstens zwei Decklagen angeordnet ist. Durch den Faltwabenkern werden bessere mechanische Eigenschaften und eine bessere Struktursteifigkeit bei einem besonders niedrigen Gewicht erreicht, wobei des Weiteren das Verkleidungsbauteil besonders wirtschaftlich herstellbar sein soll. Es ist auch eine tragende Ausgestaltung von Zwischenlagen denkbar. Auch hier besteht jedoch das Problem, dass keine Vorteile im Hinblick auf die Gesamtfahrzeugsteifigkeit bestehen.

DE 10 2015 203 852 A1 betrifft ein Kunststoffbauteil und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Das Kunststoffbauteil weist einen Grundkörper aus LWRT-Kunststoff sowie ein Spritzgussmatenal auf, das mit dem Grundkörper verbunden ist. Dabei ist das Spritzgussmaterial in wenigstens einem Bereich einer Krafteinleitung des Kunststoffbauteils, in welchem das Kunststoffbauteil in einem verwendeten Zustand belastet wird, angeordnet. Bei der Herstellung wird der Grundkörper so hergestellt, dass lokale Hohlräume entstehen, in die das Spritzgussmaterial eingespritzt werden kann. Um die Hohlräume („Loften“) zu erzeugen, ist eine Erwärmung vorgesehen, sodass das Spritzgussmaterial nur geringe Querschnitte füllen kann. Insofern sind die in dem Spritzguss aufnehmbaren Lasten eingeschränkt, sodass insbesondere kein Beitrag zur Steifigkeit des Gesamtfahrzeugs geliefert werden kann. Ferner ist ein aufwendiges Spritzgussverfahren notwendig, um die dortige Lösung umzusetzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Unterbodenverkleidungselement anzugeben, welches sowohl zur Biege- und Torsionssteifigkeit des ge- samten Kraftfahrzeugs beizutragen vermag als auch insbesondere bei verlängerten Hecks und langen Radständen auftretende Schwingungen zumindest teilweise dämpfen kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Unterbodenverkleidungselement der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Unterbodenverkleidungselement in den Grundkörper integriert wenigstens ein vorgefertigtes, aus einem duktilen und versteifenden Verstärkungsmaterial bestehendes, den Grundkörper in zumindest einer Strukturrichtung zumindest im Wesentlichen vollständig durchlaufendes Strukturelement umfasst.

Erfindungsgemäß wird also vorgeschlagen, ein vorgefertigtes Strukturelement, mithin ein Halbzeug, als eine Art „Einleger“ in den Grundkörper des Unterbodenverkleidungselements zu integrieren, sodass es eine Art „lasttragenden Kern“ bildet. Das Strukturelement weist dabei zum einen eine hohe Steifigkeit auf und erstreckt sich in zumindest einer Strukturrichtung zumindest im Wesentlichen über die gesamte Länge des Grundkörpers und ist somit in der Lage, einen signifikanten Beitrag zur Torsions- und Biegesteifigkeit des gesamten Kraftfahrzeugs zu bilden. Dabei ist das zumindest im Wesentlichen vollständige Durchlaufen so zu verstehen, dass das Strukturelement zumindest zwischen den randseitigen Anbindepunkten, wo das Unterbodenverkleidungselement über Befestigungsmittel an weiteren Komponenten des Kraftfahrzeugrohbaus befestigt wird, verläuft und dort lasttragend und lastführend wirken kann.

Auf der anderen Seite wird jedoch ein duktiles Material verwendet, was es ermöglicht, Schwingungen verschiedener Art zu bedämpfen, mithin gleichzeitig als Dämpfungselement zu wirken. Mit besonderem Vorteil kann daher vorgesehen sein, dass das Verstärkungsmaterial ein Metall oder eine Metalllegierung ist, insbesondere Stahl, Aluminium oder Titan. Derartige Metalle weisen bei großer Stabilität und Steifigkeit gleichzeitig Duktilität auf, insbesondere im Bereich einer Bruchdehnung von 10 % oder mehr. Allgemein kann gesagt werden, dass das Verstärkungsmaterial vorzugsweise eine Bruchdehnung von mehr als 8 % aufweisen kann. Diese Gestaltung ermöglicht es letztlich, eine Eigenschaftsoptimierung durch Funktionsintegration zu erreichen, insbesondere auch im Hinblick auf akustische Dämpfung, wozu Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung auch vorsehen können, dass das wenigstens eine Basismaterial ein geräuschdämmendes Material umfasst. Dann bezieht sich die Eigenschaftsoptimierung nicht nur auf eine Erhöhung der Gesamtsteifigkeit des Kraftfahrzeugs, insbesondere außerhalb singulärer Extrem lastfä Ile wie Crashs im normalen Betrieb, und gleichzeitige Schwingungsbedämpfung, sondern zudem auch auf eine akustische Dämpfung.

Insgesamt kann also gesagt werden, dass vorgefertigte, mithin fertige, Strukturelemente, beispielsweise Profile, Gitterstrukturen und/oder Platten, als Einleger genutzt werden und diese als eine Art Kem in das Unterbodenver- kleidungselement eingebracht werden, sodass ein signifikanter positiver Beitrag zur globalen Biege- und Torsionsfähigkeit des Kraftfahrzeugs im Betrieb geleistet wird, gleichzeitig aber eine Duktilität vorgesehen wird, sodass die Strukturelemente als Dämpfungselemente zur Schwingungsreduktion im Kraftfahrzeug genutzt werden können. Durch die Nutzung vorgefertigter Strukturelemente ist die erfindungsgemäße Lösung weniger kostenintensiv sowie einfacher und schneller in der Herstellung. Das Unterbodenverkleidungselement kann bauraumideal ausgelegt werden, jedoch bei gleichzeitiger Freiheit der Lastaufnahmeverteilung durch entsprechende Wahl der Strukturelemente und ihrer Positionierung und Orientierung.

In diesem Zusammenhang kann in besonders vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung auch vorgesehen sein, dass wenigstens eine Strukturrichtung eine Diagonalrichtung bezüglich der Längsachse des Kraftfahrzeugs im Verbauzustand ist. Untersuchungen haben gezeigt, dass Lasten, insbesondere im Hinterwagen, häufig genau in solchen schrägen Richtungen zu führen sind, sodass die vorliegende Erfindung eine entsprechende Kraftleitung und -führung erlaubt. Beispielsweise können also lasttragende und lastführende Diagonalstreben, wie sie bislang anstatt eines Unterbodenverkleidungselements im Hinterwagen eingesetzt wurden, beispielsweise bei Cabrios, nun in das Unterbodenverkleidungselement integriert werden und dort dennoch ihren entsprechenden Dienst tun. Innerhalb des Grundkörpers kann also eine Lastaufnahme/Lastführung in beliebigen Lastpfaden ermöglicht werden, vor allem in schräg laufenden Lastpfaden.

Selbstverständlich ist es jedoch auch denkbar, dass wenigstens eine Strukturrichtung eine Längsrichtung und/oder eine Querrichtung bezüglich der Längsachse des Kraftfahrzeugs im Verbauzustand umfasst. Mit besonderem Vorteil können in diesem Zusammenhang wenigstens zwei jeweils durch wenigstens eines des wenigstens einen Strukturelements abgedeckte Strukturrichtungen vorgesehen sein, das bedeutet, ein Strukturelement kann in einer oder mehreren Strukturrichtungen den gesamten Grundkörper durchlaufen, wobei es alternativ auch möglich ist, separate Strukturelemente für unterschiedliche Strukturrichtungen vorzusehen, beispielsweise zwei in verschiedenen Schrägrichtungen aufeinander zu verlaufende, symmetrisch bezüglich der Längsachse des Kraftfahrzeugs im Verbauzustand vorgesehene Strukturelemente, um mit besonderem Vorteil eher seitlich liegende Lasten auf Lastpfaden nach zentral hinten zu führen.

Anders gesagt können die lasttragenden Strukturelemente, die entsprechende Lastpfade definieren, je nach Anwendungsfall auf unterschiedlichste Arten angeordnet sein, insbesondere längs und/oder quer und/oder gewinkelt, wobei insbesondere auch flache beziehungsweise hohe Ausgestaltungen möglich sind.

Dabei sei an dieser Stelle noch allgemein angemerkt, dass es besonders vorteilhaft ist, zur Anbindung des Unterbodenverkleidungselements an den restlichen Rohbau Befestigungsmittel zu verwenden, die wenigstens teilweise direkt an den Strukturelementen angreifen, mithin diese möglichst direkt befestigen, indem beispielsweise entsprechende Schrauben und/oder Bolzen durch Durchgangslöcher in den Strukturelementen geführt sind. Anders gesagt kann das wenigstens eine Strukturelement an einer Befestigungsposition wenigstens eine Durchgangsöffnung für Befestigungsmittel zur Befestigung an dem Rohbau aufweisen, worauf im Hinblick auf den erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugrohbau noch näher eingegangen werden wird.

Neben einer ohnehin äußerst einfachen Montage des erfindungsgemäßen Unterbodenverkleidungselements, da nur ein Teil handzuhaben ist, kann auch ein einfaches Anbindekonzept, insbesondere im Hinterwagen, erreicht werden. Dies kommt zu dem Vorteil der lastführenden beziehungsweise lasttragenden Ausgestaltung im Sinne einer signifikanten Steifigkeitserhöhung für das Gesamtfahrzeug im Betrieb, welches im Übrigen auch eine hohe Robustheit gegenüber Wassereintrag und Schneeeintrag mit sich bringt. Insbesondere sind also auch keine zusätzlichen Anbindepunkte beziehungsweise Befestigungspunkte im inneren Bereich des zumindest im Wesentlichen plattenförmigen Grundkörpers notwendig, da eine Anbindung an den restlichen Rohbau im Randbereich, insbesondere über entsprechende Befestigungsmittel, vollkommen ausreichend ist. Während durch diese Anbindung im Randbereich die Erhöhung der Biege- und Torsionssteifigkeit für das gesamte Kraftfahrzeug, also eine Verbesserung globaler Eigenschaften, erzielt wird, wird selbstverständlich auch lokal nur für das Unterbodenverkleidungselement selbst eine Steifigkeitserhöhung erreicht, sodass dieses auch bei Belastung durch Wasser- und/oder Schnee/Eiseintrag ausreichende Robustheit und Stabilität aufweist.

Dabei kann generell gesagt werden, dass das Unterbodenverkleidungselement, insbesondere bei Nutzung im Hinterwagen, eine grundsätzlich rechteckige Grundform mit beidseitigen Aussparungen für Räder und/oder Achskomponenten aufweisen kann. Achskomponenten könnten beispielsweise Querlenker, Federlenken, Dämpferaufnahmen oder dergleichen umfassen.

Das erfindungsgemäße Unterbodenverkleidungselement ist insbesondere ein hinteres Unterbodenverkleidungselement, welches also auf der Unterseite des Hinterwagens anzuordnen ist. Im Bereich des Hinterwagens treten bei Kraftfahrzeugen mit einem längerem Heck und/oder einem langen Radstand am Heck häufig Schwingungen und Vibrationen auf, die durch die Strukturelemente aufgrund ihrer Duktilität aufgenommen beziehungsweise bedampft werden. Zudem kommt es bei anderen Fahrzeugtypen, beispielsweise Cabrios, gerade im Bereich des Hinterwagens zu Steifigkeitseinbußen, die durch das Unterbodenverkleidungselement vorteilhaft ausgeglichen werden können.

Gerade im Hinterwagenbereich, beispielsweise bei Cabrios, Sportwagen, LWB-Fahrzeugen und dergleichen, wo es auch zu ungewollten Schwingungen und/oder Vibrationen kommen kann, ist aufgrund der Duktilität des Verstärkungsmatenals, insbesondere Metalls, ein schwingungsdämpfender Effekt gegeben. Zu diesen massiven Vorteilen kommen auch die grundsätzlichen Vorteile einer Unterbodenverkleidung, nämlich verbesserte Aerodynamik und Schutz vor Gegenständen, Fahrbahnbelag, Dreck, Witterungseinflüssen und dergleichen, wie dieser teilweise bislang nicht realisiert werden konnte.

Konkret kann vorgesehen sein, dass wenigstens eines des wenigstens einen Strukturelements ein Stab und/oder ein Profilelement, insbesondere ein Strangpressprofil, und/oder eine Schubplatte und/oder ein Schubfeld und/oder ein Gitterelement ist. Auch bezüglich der Form und Gestalt des Strukturelements bietet die vorliegende Erfindung aufgrund der Integration eines vorgefertigten Teils, also Halbzeugs, in den Grundkörper eine hohe Flexibilität, um die gewünschten Lastpfade innerhalb des Unterbodenverkleidungselements umzusetzen. Während Stäbe und/oder Platten, die auch als Vollprofile verstanden werden können, einfach herstellbar sind und eine hohe Stabilität aufweisen, können durch Hohlprofile, beispielsweise Strang- pressprofile, hier gegebenenfalls weitere Vorteile bei reduziertem Gewicht herbeigeführt werden. Gitterartige Strukturelemente haben den Vorteil, in zwei zueinander senkrechten Richtungen Lastpfade zu definieren, beispielsweise in einer Längsrichtung und einer Querrichtung als Strukturrichtungen. Die Verwendung einzelner Stäbe beziehungsweise stabartiger Profilelemente bietet den Vorteil die Strukturrichtung, beispielsweise entlang der Querrichtung, zu variieren, beispielsweise zentral einen Stab in Längsrichtung vorzusehen, an denen seitlich jeweils ein oder mehrere Stäbe beziehungsweise stabartige Hohlprofile in Schrägrichtungen (Diagonalrichtungen) als Strukturrichtungen anschließen, mithin mit einem Winkel gegen die Längsrichtung, um als Diagonalstreben beziehungsweise Schrägstreben zu wirken.

Nachdem das erfindungsgemäße Unterbodenverkleidungselement die Gesamtsteifigkeit des Kraftfahrzeugs vorteilhaft verbessern soll, insbesondere im normalen Betrieb des Kraftfahrzeugs, kann das wenigstens eine Strukturelement durchaus einen größeren Anteil an dem Unterbodenverkleidungselement bilden. So kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Strukturelement mehr als 20 % des Gesamtgewichts und/oder Gesamtvolumens umfasst.

Das Strukturelement ist in den Grundkörper integriert, mithin insbesondere zumindest oberseitig und unterseitig, insbesondere allseitig, von dem Grundkörper umgeben, insbesondere also auch von diesem gehalten. Dies ermöglicht erhöhte Stabilität, Robustheit und deutlich verbesserter Handhabbarkeit, insbesondere im Hinblick auf sich gegebenenfalls lösende Strukturelemente.

Zur konkreten Ausgestaltung des Grundkörpers existiert im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch eine Mehrzahl an Möglichkeiten, wobei bevorzugt der Grundkörper eine Sandwichstruktur aufweisen kann, wobei das wenigstens eine Strukturelement zwischen zwei Außenlagen angeordnet, insbesondere zwischen diesen verpresst oder vergossen, ist.

Mit besonderem Vorteil kann dabei das wenigstens eine Basismaterial einen LWRT-Werkstoff umfassen. LWRT steht dabei für „Low Weight Reinforced Thermoplast“ und beschreibt Werkstoffe, die beispielsweise auf einem Vliesmaterial basieren können und durch eine Mischung aus Glasfasern und thermoplastischen Fasern, beispielsweise auch Polypropylen oder Polyester, gebildet sein können. Insbesondere bieten LWRT -Werkstoffe hohe Steifigkeit bei niedrigem Gewicht. LWRT-Werkstoffe können in mehreren Lagen vorgesehen werden, um die gewünschten Eigenschaften bereitzustellen, die sich auch auf akustische Dämpfungen beziehen können. Das bedeutet, unter Verwendung von LWRT-Werkstoffen kann auch ein akustisches Bedämpfen, insbesondere hin zum Innenraum des Kraftfahrzeugs, erreicht werden. LWRT-Werkstoffe weisen eine bestimmte Verarbeitungstemperatur auf, sodass es beispielsweise denkbar ist, dass Strukturelement zwischen jeweils wenigstens einer Lage des LWRT-Werkstoffs zu positionieren, den LWRT- Werkstoff auf die Verarbeitungstemperatur zu erwärmen und das Unterbodenverkleidungselement, konkret den Grundkörper, durch Pressen oder eine andere entsprechende Technik zu erhalten. Entsprechend kann bei anderen textilen Werkstoffen vorgegangen werden. Auch für andere textile Materialien, mit denen eine Sandwichbauweise realisiert werden kann, ist eine akustische Wirksamkeit, konkret eine geräuschdämpfende Wirkung, erreichbar. Textile Werkstoffe, insbesondere LWRT-Werkstoffe, stellen mithin Beispiele für geräuschdämpfende Basismaterialen dar. Dabei wird durch Verwendung des besonders bevorzugten LWRT-Werkstoffs eine besonders bevorzugte Ausgestaltung erreicht, denn die zusätzlichen Eigenschaften des geringen Gewichts und der hohen akustischen Wirksamkeit hinsichtlich der Geräuschdämpfung stellen zusätzliche, häufig gewünschte vorteilhafte Eigenschaften dar.

Insbesondere im Hochleistungsbereich kann es jedoch auch zweckmäßig sein, Faserverbundwerkstoffe zu verwenden, beispielsweise CFK- Lagenbauteile, die als Kern die lasttragenden Strukturelemente aufweisen. Dies ist insbesondere für die Anwendung im Rennsport oder bei Sportwagen besonders vorteilhaft. Zur Herstellung kann auch hier vorgesehen sein, das wenigstens eine Strukturelement zunächst zwischen jeweils wenigstens einer Lage eines entsprechenden Fasermaterials zu platzieren, wobei der Grundkörper durch Hinzufügen, beispielsweise vergießen, mit einem Matrix- material, insbesondere Harz, hergestellt werden kann.

In einer besonders einfach und kostengünstig realisierbaren Variante kann auch vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Basismaterial einen Kunststoff umfasst, mit dem das wenigstens eine Strukturelement umspritzt ist. Hierbei können grundsätzlich bekannte Kunststoffe eingesetzt werden. Neben dem Unterbodenverkleidungselement betrifft die vorliegende Erfindung auch einen Kraftfahrzeugrohbau, umfassend eine Karosserie und wenigstens ein Unterbodenverkleidungselement der erfindungsgemäßen Art. Sämtliche Ausführungen bezüglich des Unterbodenverkleidungselements lassen sich analog auf den Kraftfahrzeugrohbau übertragen, mit welchem mithin ebenso die bereits genannten Vorteile erhalten werden können.

In diesem Zusammenhang kann mit besonderem Vorteil vorgesehen sein, dass das Unterbodenverkleidungselement über Befestigungsmittel an wenigstens einer Komponente der Karosserie und/oder einem Batterieträger, insbesondere einem Unterfahrschutz, für eine Hochspannungsbatterie des Kraftfahrzeugs und/oder wenigstens einem weiteren Unterbodenverkleidungselement befestigt ist, wobei die Befestigungsmittel unterbodenverkleidungselementseitig wenigstens teilweise an wenigstens einem des wenigstens einem Strukturelements befestigen. Im Fall eines hinteren Unterbodenverkleidungselements kann dieses bei einem Elektrokraftfahrzeug beispielsweise nach hinten an einen Batterieträger beziehungsweise einen Unterfahrschutz für eine Hochspannungsbatterie anschließen, der üblicherweise zentral in dem Kraftfahrzeug vorgesehen ist. Das hintere Unterbodenverkleidungselement kann über die Befestigungsmittel dann beispielsweise an einem Fahrzeugrahmen und/oder Schwellern und/oder einer Reserveradmulde und/oder einem Staufach unter dem Ladeboden und/oder an einem Karosse- rie-Längsträger und/oder anderen Karosseriekomponenten befestigt sein; zusätzlich oder alternativ zu einer Befestigung an den Schwellern kann auch eine Befestigung an dem Batterieträger erfolgen, der bevorzugt als Unterfahrschutz der Hochspannungsbatterie einen Teil der Unterbodenverkleidung bildet, mithin auch als ein weiteres Unterbodenverkleidungselement verstanden werden kann. Der Batterieträger kann auch als Batterierahmen, insbesondere umfassend Quer- und/oder Längsträger, ausgebildet sein und/oder die Befestigung kann über eine Anbindekonsole erfolgen.

Im allgemeinen Fall erfolgt die Befestigung grundsätzlich unter insbesondere randseitiger Anbindung des wenigstens einen Strukturelements an den restlichen Rohbau, um die gewünschten vorteilhaften Eigenschaften hinsichtlich der Biege- und Torsionssteifigkeit des gesamten Kraftfahrzeugs herbeizuführen. Aufgrund der Versteifung mittels der integrierten, vorgefertigten Strukturelemente ist eine (zusätzliche) Befestigung in einem Mittenbereich nicht notwendig, auch nicht bezüglich Wasser- und/oder Schnee-ZEiseintrags.

Dabei kann konkret vorgesehen sein, dass als Befestigungsmittel ein an der Komponente und/oder dem Batterieträger befestigter, durch eine Durchgangsöffnung des Unterbodenverkleidungselements durchragender Bolzen mit einer das Unterbodenverkleidungselement befestigenden Mutter und/oder ein separater Halter mit Verschraubung und/oder eine in oder an der Komponente und/oder dem Batterieträger befestigte Gewindeklammer und eine zugeordnete, das Unterbodenverkleidungselement befestigende Schraube vorgesehen sind. Besonders bevorzugt sind dabei Ausgestaltungen, in denen ein von der Karosseriekom ponente und/oder dem Batterieträger abstehender Bolzen verwendet wird, der durch ein entsprechendes Durchgangsloch in dem Unterbodenverkleidungselement geführt werden kann, woraufhin dieses mittels einer Mutter einfach befestigt werden kann. In Ausführungsbeispielen ist es denkbar, dass der Bolzen direkt an der Komponente beziehungsweise dem Batterieträger ausgebildet ist. Möglich ist es jedoch auch, diesen daran zu befestigen. Der Bolzen weist ein geeignetes Gewinde für die Mutter auf. Insbesondere an Batterieträgem ist es auch möglich, eine Gewindeklammer daran zu befestigen und das Unterbodenverkleidungselement, insbesondere durch eine entsprechende Durchgangsöffnung, mittels einer Schraube zu befestigen. Weniger bevorzugt ist ein Halter als zusätzliches Element, der entsprechend an die Komponente beziehungsweise den Batterieträger sowie das Unterbodenverkleidungselement angeschraubt werden kann.

Der Kraftfahrzeugrohbau kann dabei insbesondere für ein Elektrokraftfahrzeug (BEV) vorgesehen sein. Zusätzlich oder alternativ kann es sich bei dem Kraftfahrzeug, für das der Kraftfahrzeugrohbau vorgesehen ist, um ein Cabrio und/oder ein Kraftfahrzeug mit einem langen Radstand und/oder ein Kraftfahrzeug mit einem besonders langem Heck handeln. Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung eines Unterbodenverkleidungselements, insbesondere eines hinteren Unterbodenverkleidungselements, für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Elektrokraftfahrzeug, wobei das Unterbodenverkleidungselement einen aus wenigstens einem Basismaterial ausgebildeten, zumindest im Wesentlichen plattenartigen Grundkörper umfasst. Das Verfahren weist erfindungsgemäß folgende Schritte auf:

- Bereitstellen wenigstens eines vorgefertigten, aus duktilem und versteifenden Verstärkungsmaterial bestehenden Strukturelements,

- Herstellung des Grundkörpers unter Integration des Strukturelements derart, dass das Strukturelement den Grundkörper in zumindest einer Strukturrichtung zumindest im Wesentlichen vollständig durchläuft.

Auch für das Verfahren gilt, dass sämtliche Ausführungen bezüglich des erfindungsgemäßen Unterbodenverkleidungselements sowie auch des Kraftfahrzeugrohbaus entsprechend fortgelten, sodass hier ebenso die entsprechenden Vorteile erhalten werden können. Insbesondere kann also das Verstärkungsmatenal ein Metall oder eine Metalllegierung sein.

Entsprechend der bereits angesprochenen Varianten (textiler Werkstoff, Faserverbundwerkstoff beziehungsweise Kunststoff) kann die Herstellung des Grundkörpers auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen. So kann in einer ersten Variante vorgesehen sein, dass bei der Verwendung eines textilen Werkstoffs und/oder eines LWRT-Werkstoffs als Basismaterial das Strukturelement zwischen jeweils einer Lage des textilen Werkstoffs und/oder LWRT-Werkstoffs platziert wird und der Grundkörper durch Verpressen hergestellt wird. Bei Verwendung eines Faserverbundwerkstoffs als Basismaterial kann vorgesehen sein, dass das Strukturelement zwischen jeweils wenigstens einer Lage eines Fasermaterials platziert wird, woraufhin der Grundkörper durch Vergießen mit Harz hergestellt wird. In der dritten Variante kann schließlich vorgesehen sein, dass bei Verwendung eines Kunststoffs als Basismaterial das Strukturelement zur Herstellung des Grundkörpers mit dem Kunststoff umspritzt wird. Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugrohbaus,

Fig. 2 eine Aufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel eines hinteren Unterbodenverkleidungselements,

Fig. 3 eine Aufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel eines hinteren Unterbodenverkleidungselements,

Fig. 4 eine Aufsicht auf ein drittes Ausführungsbeispiel eines hinteren Unterbodenverkleidungselements,

Fig. 5 eine Aufsicht auf ein viertes Ausführungsbeispiel eines hinteren Unterbodenverkleidungselements,

Fig. 6 eine schematische Querschnittsansicht eines Unterbodenverkleidungselements in einer ersten Ausführungsform,

Fig. 7 eine schematische Querschnittsansicht eines Unterbodenverkleidungselements in einer zweiten Ausführungsform,

Fig. 8 eine erste mögliche Ausgestaltung eines Befestigungsmittels, und

Fig. 9 eine zweite mögliche Ausgestaltung eines Befestigungsmittels.

Fig. 1 zeigt eine Prinzipskizze eines Querschnitts eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugrohbaus für ein Kraftfahrzeug, hier ein Elektrokraftfahrzeug (BEV). Der Kraftfahrzeugrohbau 1 umfasst zunächst eine Karosserie 2, die verschiedene Karosseriekomponenten umfassen kann. Zur Realisierung einer Unterbodenverkleidung 3 umfasst der Rohbau 1 ein vorderes Unterbodenverkleidungselement 4 und ein hinteres Unterbodenverkleidungselement 5, welche gemeinsam mit einem Unterfahrschutz 6 als Batterieträger einer Hochspannungsbatterie, von der in Fig. 1 nur das Batteriegehäuse 7 gezeigt ist, die vollständig geschlossene Unterbodenverkleidung 3 bilden. Seitlich des Unterfahrschutzes 6 können an den Schwellern ergänzend auch Schwellerverkleidungselemente vorgesehen werden (nicht gezeigt). Wenigstens das hintere Unterbodenverkleidungselement 5 weist dabei einen Grundkörper 8 auf, in dem, der Übersichtlichkeit halber nur an einer Stelle schematisch angedeutet, wenigstens ein Strukturelement 9 integriert ist, welches aus Metall beziehungsweise einer Metalllegierung besteht, mithin aus einem duktilen und versteifenden Verstärkungsmaterial. Zumindest in einer Strukturrichtung erstreckt sich das Strukturelement 9 über die gesamte Länge beziehungsweise Ausdehnung des Grundkörpers 8 und somit des Unterbodenverkleidungselements 5. Das Unterbodenverkleidungselement 5 ist über hier nicht näher gezeigte Befestigungsmittel mit weiteren Komponenten des Rohbaus 1 verbunden, wobei die Befestigungsmittel grundsätzlich an dem wenigstens einen Strukturelement 9 angreifen, mithin ein feste Verbindung zwischen diesem und der anderen Komponente des Rohbaus 1 herstellen.

Dabei kann das hintere Unterbodenverkleidungselement 5 beispielsweise mit einem Fahrzeugrahmen, dem Unterfahrschutz 6, den Schwellern und/oder anderen Komponenten des Rohbaus 1 über die Befestigungsmittel verbunden sein.

Fig. 2 zeigt eine schematische Aufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel eines hinteren Unterbodenverkleidungselements 5. In den Grundkörper 8 sind hier, gestrichelt gekennzeichnet, zwei Strukturelemente 9 integriert, die als Diagonalstreben wirken. Diese decken vorliegend mithin zwei Strukturrichtungen 10 ab, definieren mithin Lastpfade in den entsprechenden Strukturrichtungen 10. Dabei kann in Anwendungsfällen der gegenüber der Längsachse 11 des Kraftfahrzeugs schräge beziehungsweise gewinkelte Verlauf einer Hauptlastrichtung entsprechen. Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen hinteren Unterbodenverkleidungselements 5, bei dem wiederum mehrere, in diesem Fall in Längsrichtung als Strukturrichtung 10 verlaufende Strukturelemente 9 gezeigt sind. Dabei sind die beiden obersten und die beiden untersten Strukturelemente 9 aufgrund der Aussparungen 12 für die Hinterräder und Achskomponenten ersichtlich nicht durchgängig gestaltet.

Es sei angemerkt, dass auch allgemein der Grundkörper 8 plattenartig ausgebildet sein und/oder eine rechteckige Bounding-Box aufweisen kann, jedoch seitliche Aussparungen für die Hinterräder und Achskomponenten aufweisen kann.

Fig. 4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines hinteren Unterbodenverkleidungselements 5, bei dem das dort einzige Strukturelement 9 als ein Gitterelement ausgebildet ist, welches Lastpfade in zwei zueinander senkrechten Strukturrichtungen 10 ausbildet, nämlich der Längsrichtung und der Querrichtung.

Fig. 5 zeigt schließlich ein viertes Ausführungsbeispiel, in dem das einzige Strukturelement 9 als eine Schubplatte ausgebildet ist.

Grundsätzlich können die Strukturelemente 9 in all diesen und weiteren denkbaren Ausführungsbeispielen als Vollprofile, insbesondere stab- oder plattenartig oder auch als Hohlprofile ausgebildet sein. Sie können, um eine gewünschte, signifikante Verbesserung der Biege- und Torsionssteifigkeit des gesamten Kraftfahrzeugs beziehungsweise gesamten Rohbaus bereitstellen zu können auch mehr als 20 % des Gesamtvolumens und/oder Gesamtgewichts des Unterbodenverkleidungselements 5 ausmachen.

Die Strukturelemente 9 sind in den Grundkörper 8 integriert, der aus wenigstens einem Basismaterial, beispielsweise einem textilen Werkstoff, einem Faserverbundwerkstoff und/oder einem Kunststoff bestehen kann. Bevorzugt sind dabei, wenn auch hier eine Geräuschdämpfung, mithin akustische Wirkung, des Unterbodenverkleidungselements 5 gewünscht ist, textile Werkstoffe, insbesondere LWRT-Werkstoffe, welche besonders leicht sind. Bei Hochleistungsanwendungen bieten sich Faserverbundwerkstoffe wie CFK an, für kostengünstigere Anwendungen Kunststoffe. Je nach dem wenigstens einen verwendeten Basismaterial ergeben sich unterschiedliche Bauweisen und konkrete Herstellungsverfahren, nachdem beispielsweise bei textilen Werkstoffen, insbesondere LWRT-Werkstoffen und Faserverbundwerkstoffen eine sandwichartige Struktur genutzt wird, bei der wenigstens eine Lage oberhalb und wenigstens eine Lage unterhalb des wenigstens einen Strukturelements 9 vorgesehen ist. Bei Kunststoffen ist das Strukturelement 9 umspritzt.

Fig. 6 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Ausführungsform, in der die vorliegend als metallische Hohlprofile ausgebildeten Strukturelemente 9 oberseitig und unterseitig in einer Sandwichstruktur von einem textilen Werkstoff 13, beispielsweise LWRT-Werkstoff 13, überdeckt sind. Die Herstellung des Grundkörpers 8 kann dann durch Verpressen erfolgen.

Fig. 7 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform, in der ein Kunststoff 14 verwendet wurde, um die Strukturelemente 9 zu umspritzen, wobei hier beispielhaft (von links nach rechts) ein Hohlprofil, ein Vollprofil (Stab) und ein Schubfeld beziehungsweise eine Schubplatte gezeigt sind.

Fig. 8 zeigt als beispielhafte Realisierung der Befestigungsmittel 15 eine Anbindung des hinteren Unterbodenverkleidungselements 5 an den Unterfahrschutz 6 der Hochspannungsbatterie. An dem Unterfahrschutz 6 ist eine Gewindeklammer 16 befestigt, in die eine Schraube 17 eingeführt ist, die sich durch eine Durchgangsöffnung erstreckt, welche auch in wenigstens einem des wenigstens einen Strukturelements 9 vorgesehen ist.

Eine zweite mögliche Ausführungsform der Befestigungsmittel 15 ist in Fig. 9 für die Anbindung des hinteren Unterbodenverkleidungselements 5 an einem Lastaufnahmepunkt bzw. Anbindepunkt der Karosserie 2 mit ausreichend Anbindesteifigkeit, hier einer beispielhaft gezeigten Karosseriekom ponente

18 der Karosserie 2, gezeigt. An der Karosseriekom ponente 18 ist ein Bolzen

19 befestigt, der sich wiederum durch eine Durchgangsöffnung erstreckt, die auch in wenigstens einem des wenigstens einen Strukturelements 9 vorgesehen ist. Auf den Bolzen 19 ist eine Mutter 20 mittels eines entsprechenden Gewindes aufgeschraubt.

Auch andere Ausgestaltungen der Befestigungsmittel 15 sind grundsätzlich denkbar, beispielsweise die Verwendung eines separaten Halters, aber weniger bevorzugt.