DE102021006094A1

DE102021006094A1 - Energieabsorptionsvorrichtung für ein zumindest teilweise elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102021006094A1
Application number: DE102021006094.6A
Authority: DE
Inventors: Alexander Betz; Martin Ebner; Andreas Brost
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2021-12-10
Filing date: 2021-12-10
Publication date: 2022-02-17

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Energieabsorbtionsvorrichtung (10) für ein zumindest teilweise elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug, mit zumindest einem Biegeelement (12), das neben einem elektrischen Batteriepaket des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist, und sich entlang einer Längsrichtung des Kraftfahrzeugs erstreckt, und ein oder mehrere Verformungselemente (14) aufweist, die zwischen dem Biegeelement (12) und einem Seitenschweller des Kraftfahrzeugs angeordnet sind, wobei ein jeweiliges Verformungselement (14) derart ausgebildet ist, dass es Aufprallenergie bei einem Aufprallereignis absorbiert, und wobei das Biegeelement (12) derart ausgebildet ist, dass es die Aufprallenergie entlang einer Längsrichtung des Kraftfahrzeugs während eines Aufprallereignisses verteilt, wobei ein jeweiliges Verformungselement (14) eine Vielzahl von im Wesentlichen zylindrischen Elementen (16) aufweist, die miteinander verbunden sind, um eine Vielzahl von Kastenabschnitten (18) dazwischen zu bilden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Energieabsorptionsvorrichtung für ein zumindest teilweise elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Der Reichweitenbedarf von zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugen beziehungsweise vollelektrisch betriebenen Kraftfahrzeugen ergibt einen erheblichen Anspannungsgrad im Batterieschutz aufgrund der großen Batterieabmessungen. Die angespannte Y-Maßkette bedarf effizienter Energieabsorber im Fahrzeugschweller, die bisher zumeist als kostenintensive Alu-Strangpressprofile ausgeführt sind. Damit werden neben den hohen Materialkosten zwei weitere konzeptionelle Nachteile in Kauf genommen. Der Schutzbedarf eines Kraftfahrzeugs im Seitenquerschnitt ist im Bereich des Fahrzeugschwerpunktes deutlich höher als in den davor und dahinter liegenden Bereichen. Der Fertigungsprozess von Strangpressprofilen ermöglicht diesen Freiheitsgrad jedoch nicht, sodass auf den höchsten Schutzbedarf am Fahrzeugschwerpunkt dimensioniert werden muss. Ein Strangpressprofil ist daher über weite Bereiche der Schwellerlänge überdimensioniert, was unnötiges Gewicht und weitere Kosten verursacht. Ferner wird ein Strangpressprofil in seinem Einsatz als Biegebalken genutzt. Die spezifische Energieabsorption ist im Biegefall immer schlechter als im axialen Beulverhalten desselben Materials. Eine effizientere Nutzung des eingesetzten Materials bedarf also einer anderen Ausrichtung des Bauteils um axiales Beulverhalten zu ermöglichen.
Die DE 10 2016 013 633 B4 beschreibt eine Schweller-Bodenstruktur-Anordnung eines Fahrzeugs mit einem unterhalb der Bodenstruktur angeordneten Batteriekasten und ein mit dem Schweller verbundenes Energieabsorptionsmodul. Das Energieabsorptionsmodul ist sowohl an einem Seitenrahmen des Batteriekastens kraftschlüssig als auch unterhalb des Schwellers kraftschlüssig an den Schweller verbunden. Das Energieabsorptionsmodul umfasst zwei benachbarte Faserverbundkunststoff-Platten mit jeweils einem Wellenprofil. Die beiden Faserverbundkunststoff-Platten sind derart zueinander angeordnet, dass die Wellentäler der einen Faserverbundkunststoff-Platte und die Wellenberge der anderen Faserverbundkunststoff-Platte jeweils in Fahrzeugquerrichtung verlaufende Crashrohre bilden, wobei die Profilrichtung des Wellprofils quer zur Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtet ist. Das Energieabsorptionsmodul weist zur Verbindung mit dem Schweller wenigstens einen Anschlussbolzen auf, welcher an der in Fahrzeughochrichtung gesehen oberen Faserverbundkunststoff-Platte angeformt ist.
Die GB 790844 A offenbart einen Stoßdämpfer, der sich permanent verformt, um die kinetische Energie eines daran befestigten Körpers zu absorbieren.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Energieabsorptionsvorrichtung gegenüber dem ermittelten Stand der Technik zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch eine Energieabsorptionsvorrichtung gemäß dem unabhängigen Patentanspruch gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Energieabsorptionsvorrichtung für ein zumindest teilweise elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug mit zumindest einem Biegeelement, das neben einem elektrischen Batteriepaket des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist, und sich entlang einer Längsrichtung des Kraftfahrzeugs erstreckt, und ein oder mehrere Verformungselemente aufweist, die zwischen dem Biegeelement und einem Seitenschweller des Kraftfahrzeugs angeordnet sind, wobei ein jeweiliges Verformungselement derart ausgebildet ist, dass es Aufprallenergie bei einem Aufprallereignis absorbiert, und wobei das Biegeelement derart ausgebildet ist, dass es die Aufprallenergie entlang einer Längsrichtung des Kraftfahrzeugs während eines Aufprallereignisses verteilt.
Es ist dabei vorgesehen, dass ein jeweiliges Verformungselement eine Vielzahl von im Wesentlichen zylindrischen Elementen aufweist, die miteinander verbunden sind, um eine Vielzahl von Kastenabschnitten dazwischen zu bilden.
Insbesondere kann somit eine Steigerung der kundenerlebbaren Produkteigenschaften realisiert werden, sowie Nachhaltigkeitsziele durch den Kraftfahrzeughersteller realisiert werden. Der häufig forcierte Vorstoß aus dem Bereich der Zulieferer, hinsichtlich der Qualifizierung von Rollprofilen ist funktional problematisch und bei weitem nicht ausreichend. Insbesondere kann somit eine höhere elektrische Reichweite aufgrund bessere Ausnutzung der Y-Maßkette im Kraftfahrzeug realisiert werden. Ferner können bessere Sitzkennwerte aufgrund der kleineren dimensionierten Hauptbodenstrukturen realisiert werden. Des Weiteren kann mehr Zuladung aufgrund von Leichtbaupotential und sinkenden Rohbaugewicht realisiert werden. Ferner können auch mehr passive Sicherheit und damit Vertrauen in technologischen Übergang zur Elektromobilität bereitgestellt werden.
Insbesondere für den Kraftfahrzeughersteller ergibt sich dadurch eine Kostenersparnis im Rohbau sowie eine skalierbare Lösung die baureihenübergreifend einsetzbar ist. Ferner kann beispielsweise auch das Material von Aluminium hin zu Blech realisiert werden, wodurch eine bessere CO2-Bilanz mit Hinblick auf Herausforderungen der Nachhaltigkeitsziele realisiert werden kann.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform sind die zylindrischen Elemente dosenartig ausgebildet.
Weiterhin vorteilhaft ist, wenn die zylindrischen Elemente aus Blech ausgebildet sind.
Ein Weiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Energieabsorptionsvorrichtung nach dem vorhergehenden Aspekt. Das Kraftfahrzeug ist dabei zumindest teilweise elektrisch beziehungsweise vollelektrisch ausgebildet. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen der Energieabsorptionsvorrichtung sind als vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Kraftfahrzeugs anzusehen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. 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, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Dabei zeigen:

1 eine schematische Perspektivansicht gemäß einer Ausführungsform einer Energieabsorptionsvorrichtung; und
2 eine weitere schematische Perspektivansicht gemäß einer Ausführungsform der Energieabsorptionsvorrichtung.

In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt eine schematische Perspektivansicht gemäß einer Ausführungsform einer Energieabsorptionsvorrichtung 10. Die Energieabsorptionsvorrichtung 10 ist für ein zumindest teilweise elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug ausgebildet, welches nicht dargestellt ist. Die Energieabsorptionsvorrichtung 10 weist zumindest ein Biegeelement 12 auf, das neben einem nicht dargestellten elektrischen Batteriepaket des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist. Das Biegeelement 12 erstreckt sich entlang einer Längsrichtung des Kraftfahrzeugs. Ferner weist die Energieabsorptionsvorrichtung 10 ein oder mehrere Verformungselemente 14 auf, die zwischen dem Biegeelement 12 und einem Seitenschweller des Kraftfahrzeugs angeordnet sind, wobei ein jeweiliges Verformungselement 14 derart ausgebildet ist, dass es Aufprallenergie bei einem Aufprallereignis absorbiert, und wobei das Biegeelement 12 derart ausgebildet ist, dass es die Aufprallenergie entlang einer Längsrichtung des Kraftfahrzeugs während eines Aufprallereignisses verteilt.
Es ist dabei vorgesehen, dass ein jeweiliges Verformungselement 14 eine Vielzahl von den wesentlichen zylindrischen Elementen 16 aufweist, die miteinander verbunden sind, um eine Vielzahl von Kastenabschnitten 18 dazwischen zu bilden.
Insbesondere sind die zylindrischen Elemente 18 dosenartig ausgebildet und beispielsweise aus Blech.
Insbesondere kann somit beispielsweise ein rollprofiliertes/tiefgezogenes Blechmaterial auf kostengünstige Art und Weise durch die dosenartigen Elemente ersetzt werden. Die Realisierung von derartigen Dosen ist äußerst effizient. Ferner ist die Verfügbarkeit von Zulieferern aus diesem Bereich sehr groß. Ferner kann auch die spezifische Energieabsorption der zylindrischen Elemente 16 höher ausgebildet sein als die von rollprofilierten/tiefgezogenen Blechmaterialien.
2 zeigt eine weitere schematische Perspektivansicht gemäß einer Ausführungsform der Energieabsorptionsvorrichtung 10. Insbesondere ist vorliegend gezeigt, dass das Biegeelement 12 ein U-Profil 20 aufweisen kann, wodurch nochmals die Energieabsorption erhöht ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102016013633 B4 [0003]
GB 790844 A [0004]

Claims

Energieabsorbtionsvorrichtung (10) für ein zumindest teilweise elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug, mit zumindest einem Biegeelement (12), das neben einem elektrischen Batteriepaket des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist, und sich entlang einer Längsrichtung des Kraftfahrzeugs erstreckt, und ein oder mehrere Verformungselemente (14) aufweist, die zwischen dem Biegeelement (12) und einem Seitenschweller des Kraftfahrzeugs angeordnet sind, wobei ein jeweiliges Verformungselement (14) derart ausgebildet ist, dass es Aufprallenergie bei einem Aufprallereignis absorbiert, und wobei das Biegeelement (12) derart ausgebildet ist, dass es die Aufprallenergie entlang einer Längsrichtung des Kraftfahrzeugs während eines Aufprallereignisses verteilt, dadurch gekennzeichnet, dass ein jeweiliges Verformungselement (14) eine Vielzahl von im Wesentlichen zylindrischen Elementen (16) aufweist, die miteinander verbunden sind, um eine Vielzahl von Kastenabschnitten (18) dazwischen zu bilden.
Energieabsorbtionsvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrischen Elemente (16) dosenartig ausgebildet sind.
Energieabsorbtionsvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrischen Elemente (16) aus Blech ausgebildet sind.