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 in einen bodenseitig offenen Montageraum eingesetzt sein. Der Montageraum kann in der Fahrzeuglängsrichtung von vorderen und hinteren Batterie-Querträgern begrenzt sein und in der Fahrzeugquerrichtung durch seitliche Schweller begrenzt sein, die die vorderen/hinteren Batterie-Querträger miteinander verbindet. Die Traktionsbatterie kann an ihrem Batteriegehäuse einen umlaufenden Gehäuseflansch aufweisen. Bei in den

karosserieseitigen Montageraum eingesetzter Traktionsbatterie kann der Gehäuseflansch an die Unterseite der Schweller und an die Unterseite der vorderen/hinteren Batterie-Querträger verschraubt sein.

In einer gattungsgemäßen Karosseriestruktur ist in der Fahrzeuglängsrichtung hinter dem hinteren Batterie-Querträger ein Hinterachs-Hilfsrahmen über Hilfsrahmen-Lager an der Fahrzeugkarosserie angebunden. Der Hinterachs-Hilfsrahmen weist seitliche Hilfsrahmen- Längsträger auf, die vorderen Eckknoten mit einem vorderen Hilfsrahmen-Querträger miteinander verbunden sind. Der vordere Hilfsrahmen-Querträger ist mit einem freien

Längsversatz von dem zugewandten Batterie-Querträger beabstandet.

Die Traktionsbatterie weist ferner an ihrer, dem Fahrzeugheck zugewandten Rückseite eine Anschlussstelle auf, von der Versorgungsleitungen bis zu dem heckseitigen Antriebsaggregat verlegt sind. Um ein einfaches Verlegen der Versorgungsleitungen zu gewährleisten, kann der hintere Batterie-Querträger einen freien, fensterartigen Zugang aufweisen, durch den die Versorgungsleitungen bis zur batterieseitigen Anschlussstelle geführt sind. Die batterieseitige Anschlussstelle ist somit (über den fensterartigen Versorgungsleitungs-Zugang) nach fahrzeughinten freigelegt. Bei einem Heckcrash wird das heckseitige Antriebsaggregat mit einer Heckcrash-Kraft beaufschlagt, die das Antriebsaggregat in Richtung auf die batterieseitige Anschlussstelle verlagert. Dadurch besteht Gefahr, dass crashsensible Steckverbindungen an der batterieseitigen Anschlussstelle beschädigt werden können. Aus der DE 10 2016 000 669 B3 ist eine Karosseriestruktur für ein zweispuriges Fahrzeug bekannt. Aus der DE 10 2004 062 932 B4 ist eine hintere Bodenstruktur eines Kraftfahrzeugs bekannt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Karosseriestruktur für ein Fahrzeug

bereitzustellen, bei dem die crashsensible Traktionsbatterie in einfacher Weise vor einer heckcrashbedingten Beschädigung geschützt ist.

Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Bevorzugte

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.

Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 ist der Hilfsrahmen an jedem der beiden vorderen Eckknoten mit einem Stützelement verlängert, das zumindest teilweise den freien Längsversatz zwischen dem Hilfsrahmen-Querträger und dem Batterie-Querträger überbrückt. Im Heckcrashfall ist der Hilfsrahmen mit seinen beiden Stützelementen und seinen beiden Hilfsrahmen-Längsträgers sowie den Batterie-Querträger in einem Heckcrash-Lastpfad eingebunden. Der Heckcrash-Lastpfad überbrückt weitgehend kraftfrei die batterieseitige Anschlussstelle. Von daher können im Heckcrashfall die crashsensiblen Steckverbindungen an der batterieseitigen Anschlussstelle beschädigungsfrei bleiben.

Durch Bereitstellung der Stützelemente kann also im Heckcrashfall der Hinterachs-Hilfsrahmen im Crashverlauf frühzeitig auf Block mit dem Batterie-Querträger gehen und in den Heckcrash- Lastpfad eingebunden werden, ohne dass es zu einer Beschädigung der oben erwähnten Batterie-Steckverbindungen kommt.

In einer technischen Umsetzung kann das jeweilige Stützelement den Hilfsrahmen-Querträger mit einem Überstand nach fahrzeugvorne überragen. Das Stützelement kann über einen, im Vergleich zum Längsversatz wesentlich geringeren Montage-Freigang vom Batterie-Querträger beabstandet sein, wodurch eine störkonturfreie Montage des Hilfsrahmens an der

Fahrzeugkarosserie gewährleistet ist. Im Heckcrashfall kann der Hilfsrahmen nach

fahrzeugvorne verlagert werden, und zwar unter Aufbrauch des geringfügigen Montage- Freigangs bis in Anschlag mit dem Batterie-Querträger.

Das Stützelement kann im Hinblick auf einen einwandfreien Kraftfluss der Heckcrash kraft eine frontseitige Stützfläche aufweisen. Diese wirkt im Heckcrashfall mit einem Anschlagprofilteil des Batterie-Querträgers kraftübertragend zusammen. Sowohl die hilfsrahmenseitige Stützfläche als auch eine damit zusammenwirkende Anschlagfläche des Anschlagprofilteils können im

Wesentlichen komplett in einer Vertikal-Querebene liegen und/oder zueinander planparallel ausgerichtet sein.

In der Fahrzeugquerrichtung kann zwischen den beiden Stützelementen ein freier

Zwischenraum aufgespannt sein, der in der Fahrzeuglängsrichtung betrachtet jeweils vom Hilfsrahmen-Querträger und vom Batterie-Querträger begrenzt ist.

Der Batterie-Querträger kann, in der Fahrzeugquerrichtung betrachtet dreiteilig aufgebaut sein, und zwar mit den beiden fahrzeugäußeren Querträger-Anschlagprofilteilen und einem mittleren Querträger-Mittelsegment. Die beiden Querträger-Anschlagprofilteile können zusammen mit dem Querträger-Mittelsegment einen fensterartigen freien Zugang für Versorgungsleitungen begrenzen, die zwischen einer batterieseitigen Anschlussstelle und dem heckseitigen

Antriebsaggregat verlegt sind.

Im Hinblick auf eine bauteilsteife Realisierung kann das Anschlagprofilteil des Batterie- Querträgers ein Hohlträger mit im Querschnitt geschlossenen Hohlprofil sein. Die, dem

Hilfsrahmen zugewandte Anschlagfläche kann von einer heckseitigen Rückwand des

Anschlagprofilteils ausgebildet sein. Zur weiteren Steigerung der Bauteilsteifigkeit kann in dem Hohlprofil des Anschlagprofilteils zumindest ein Schottelement angeordnet sein. Das

Schottelement kann zwischen der Rückwand und einer, der Traktionsbatterie zugewandten Vorderwand des Anschlagprofilteils abgestützt sein.

Zur weiteren Steigerung der Bauteilsteifigkeit im Heckcrashfall kann das Anschlagprofilteil des Batterie-Querträgers zusammen mit einem, den Batterie-Montageraum begrenzenden

Seitenschweller und einem karosserieseitigen Heck-Längsträger an einem gemeinsamen Karosserieknoten zusammenlaufen.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben.

Es zeigen:

Figur 1 in einer perspektivischen Teilansicht eine Karosseriestruktur eines zweispurigen

Kraftfahrzeugs; Figur 2 in einer perspektivischen Ansicht eine T raktionsbatterie in Alleinstellung;

Figur 3 in einer Detailansicht einen auf der Oberseite der Traktionsbatterie befindlichen

Medienkanal;

Figur 4 in einer Teilansicht von unten die Karosseriestruktur des Kraftfahrzeugs mit darin

verbauter Traktionsbatterie;

Figur 5 eine perspektivische Teilansicht von fahrzeugunten auf die Karosseriestruktur; und

Figur 6 eine Teilschnittdarstellung entlang einer Schnittebene xz.

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 in einem Montageraum 8 (Figur 6) positioniert. Der Montageraum 8 erstreckt sich in der Fahrzeugquerrichtung y zwischen den beiden Schwellern 1. In der

Fahrzeuglängsrichtung x erstreckt sich Montageraum 8 zwischen einem nicht gezeigten vorderen Batterie-Querträger und einem in den Figuren gezeigten hinteren Batterie-Querträger 13.

In der Figur 5 geht jeder Schweller 1 im weiteren Verlauf nach fahrzeughinten an einem

Karosserieknoten K jeweils in einen heckseitigen Karosserie-Längsträger 15 über. Zwischen den beiden heckseitigen Karosserie-Längsträgern 15 ist eine Heck-Bodengruppe 17 (Figuren 4 oder 6) angebunden. In der Figur 5 laufen am Karosserieknoten K somit der Schweller 1 , der hintere Batterie-Querträger 13 und der heckseitige Karosserie- Längsträger 15 zusammen.

Die beiden heckseitigen Karosserie-Längsträger 15 weisen an ihrer Unterseite

Anbindungsstellen 19 auf, an die ein Hinterachs-Hilfsrahmen 21 (Figur 4) über Hilfsrahmen- Lager 23 anbindbar ist. Der Hinterachs-Hilfsrahmen 21 ist Bestandteil einer Fahrzeug- Hinterachse HA (Figur 4 oder 6). Der Hinterachs-Hilfsrahmen 21 ist in der Figur 4 geschlossen rahmenförmig ausgebildet, und zwar mit seitlichen Hilfsrahmen-Längsträgers 25 und vorderen/hinteren Hilfsrahmen- Querträgern 27. Die beiden seitlichen Hilfsrahmen-Längsträger 25 sind an vorderen Eckknoten E (Figur 4) mit dem vorderen Hilfsrahmen-Querträger 27 verbunden. In der Figur 4 ist der vordere Hilfsrahmen-Querträger 27 mit einem freien Längsversatz Dc von dem Batterie- Querträger 13 beabstandet. Der vordere Hilfsrahmen-Querträger 27 ist in der Figur 4 beidseitig nach fahrzeugaußen mit einem Seitensegment 29 verlängert, an dessen fahrzeugäußerem Ende jeweils das Hilfsrahmen-Lager 23 positioniert ist, das am jeweiligen heckseitigen

Karosserie-Längsträger 15 angebunden ist. Der Hinterachs-Hilfsrahmen 21 trägt ein elektrisch betriebenes Antriebsaggregat mit einem in der Figur 6 gestrichelt angedeuteten Elektromotor 31.

Die beiden Schweller 1 sowie die vorderen und hinteren Batterie-Querträger 13 begrenzen den bodenseitig offenen Montageraum 8, in den die Traktionsbatterie 9 von fahrzeugunten einsetzbar ist. Die Traktionsbatterie 9 weist in der Figur 2 an ihrem Batteriegehäuse einen umlaufenden Gehäuseflansch 33 auf. Dieser ist bei in den Montageraum 8 eingesetzter Traktionsbatterie 9 an die Unterseite der Schweller 1 und an die Unterseite der Batterie- Querträger 13 an Anbindungsstellen A (Figur 2 oder 4) verschraubbar. In der Figur 2 weist die Traktionsbatterie 9 an ihrer Oberseite einen mittig in der Fahrzeuglängsrichtung x verlaufenden Medienkanal 35 (Figur 2 und Figur 3) auf, in den Versorgungsleitungen der Traktionsbatterie 9 verlegt sind. Der Medienkanal 35 ist in der Figur 3 nach fahrzeugoben durch einen im

Bodenblechteil 10 eingeprägten Mitteltunnel 37 begrenzt. Zudem weist die Traktionsbatterie 9 an ihrer, dem Fahrzeugheck zugewandten Rückseite eine Anschlussstelle 39 (Figuren 2 oder 5) auf, von der nicht gezeigte Versorgungsleitungen bis zu dem heckseitigen Antriebsaggregat verlegt sind. Die Versorgungsleitungen sind in gängiger Praxis in Steckverbindung mit der batterieseitigen Anschlussstelle 39.

In der Figur 4 oder 5 ist der hinteren Batterie-Querträger 13 dreiteilig aufgebaut, und zwar mit der Fahrzeugquerrichtung y äußeren Querträger-Anschlagprofilteilen 41 , deren Funktion nachfolgend beschrieben ist, und einen Querträger-Mittelsegment 43, das die beiden

Querträger-Anschlagprofilteile 41 miteinander verbindet. Die beiden Querträger- Anschlagprofilteile 41 begrenzen zusammen mit dem Querträger-Mittelsegment 43 einen fensterartigen Zugang 45 (Figur 5). Durch den im Batterie-Querträger 13 gebildeten freien fensterartigen Zugang 45 können die Versorgungsleitungen bis zur batterieseitigen

Anschlussstelle 39 verlegt und dort in Steckverbindung gebracht werden. Damit in einem Heckcrashfall eine heckcrashbedingte Beschädigung der crashsensiblen Steckverbindungen der batterieseitigen Anschlussstelle 39 verhindert wird, sind die nachfolgend beschriebenen Maßnahmen betroffen: So ist der Hilfsrahmen 21 an jedem seiner vorderen Eckknoten E mit einem Stützelement 47 verlängert. Das Stützelement 47 überbrückt in der Fahrzeuglängsrichtung x teilweise den freien Längsversatz Dc zwischen dem Hilfsrahmen- Querträger 27 und dem Batterie-Querträger 13. In der Figur 4 oder 6 verbleibt lediglich ein geringfügiger Montage-Freigang f zwischen dem Stützelement 47 und dem Batterie-Querträger 13. Im Heckcrashfall wird der Hinterachs-Hilfsrahmen 21 mit einer Heckcrashkraft F (Figur 4) beaufschlagt. Der Hinterachs-Hilfsrahmen 21 wird dadurch nach fahrzeugvorne verlagert, und zwar unter Aufbrauch des geringfügigen Montage-Freigangs f. Dadurch ergibt sich frühzeitig im Crashverlauf ein Heckcrash-Lastpfad l _x , bei dem die Heckcrashkraft F über die Hilfsrahmen- Längsträger 25 sowie die Stützelemente 47 in die Anschlagprofilteile 41 des hinteren Batterie- Querträgers 13 einleitbar sind, und zwar unter weitgehend kraftfreier Überbrückung der batterieseitigen Anschlussstelle 39. Eine crashbedingte Beschädigung der batterieseitigen Anschlussstelle 39 kann somit verhindert werden.

Wie aus der Figur 4 weiter hervorgeht, überragt das Stützelement 47 den vorderen Hilfsrahmen- Querträger 27 mit einem Überstand nach fahrzeugvorne. Die beiden Stützelemente 47 sowie die beiden Querträger 27, 13 spannen einen freien Zwischenraum, wodurch eine störkonturfreie Montage der Hinterachse HA gewährleistet ist.

Um eine einwandfreie Kraftfluß im Heckcrash-Lastpfad L _x zu gewährleisten, weist das

Stützelement 47 in der Figur 6 eine frontseitige Stützfläche 51 auf, die mit einer

gegenüberliegenden Anschlagfläche 55 des Anschlagprofilsteils 41 zueinander planparallel ausgerichtet ist.

Im Hinblick auf eine gesteigerte Bauteilsteifigkeit ist das Anschlagprofilteil 41 des hinteren Batterie-Querträgers 13 als ein Hohlträger mit im Querschnitt geschlossenem Hohlprofil realisiert. Die Anschlagfläche 53 ist dabei an einer, dem Hilfsrahmen 21 zugewandten

Rückwand 55 des Anschlagprofilteils 41 ausgebildet. Zur weiteren Steigerung der

Bauteilsteifigkeit ist im Hohlprofil des Anschlagprofilteils 41 ein Schottelement 57 angeordnet. Das Schottelement 57 ist in der Figur 6 zwischen der Profil-Rückwand 55 und einer, der Traktionsbatterie 9 zugewandten Profil-Vorderwand 59 abgestützt. Bezugszeichenliste

Schweller

A-Säule

C-Säule

Seitentüröffnung

Traktionsbatterie-Montageraum

Traktionsbatterie

Bodenblechteil

hinterer Batterie-Querträger

heckseitiger Karosserie-Längsträger

Heck-Bodengruppe

Anbindungsstellen

Hinterachs-Hilfsrahmen

Hilfsrahmen-Lager

Hilfsrahmen-Längsträger

Hilfsrahmen-Querträger

Seitensegment

Elektromaschine

Gehäuseflansch

Medienkanal

Mitteltunnel

batterieseitige Anschlussstelle

Anschlagprofilteil

Querträger-Mittelsegment

fensterartiger Zugang

Stützelement 51 Stützfläche

53 Anschlagfläche

55 Profil-Rückwand

57 Schottelemente

59 Profil-Vorderwand

K Karosserieknoten

E Eckknoten

A Anbindungsstellen

Dc Längsversatz f Montagefreigang

L _x Heckcrash-Lastpfad

HA Hinterachse

F Heckcrashkraft