CN109906159A - 具有底盘和乘客舱的机动车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有底盘(1)和乘客舱(2)的机动车，所述乘客舱借助减振的连接元件(3)安装在底盘(1)上，其中，底盘(1)构成行驶机构(4)以及具有至少一个驱动装置(7)，所述行驶机构具有至少两个在车辆横向方向上彼此间隔开的前轮(40、42)和至少两个在车辆横向方向上彼此间隔开的后轮(44、46)，底盘(1)设有前保险杠结构或后保险杠结构(5、6)的前部的和后部的能量吸收变形元件(50、52、60、62)。

Description

具有底盘和乘客舱的机动车
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的具有底盘和乘客舱的机动车。
背景技术
在当前现有技术中，在机动车中传动系、行驶机构和车身大多不仅在功能上而且在几何结构上分开。由此实现从传动系或从底座通过行驶机构作用在机动车上的振动不会直接作用在乘客舱上。通过这种严格的分离产生成本、附加的接缝部位、重量增加并且机动车的总体结构的提高的复杂性。
已经建议了具有刚性地集成到机动车的下部结构中的驱动部件和行驶机构部件的机动车设计。然而在此出现的问题是，在这种结构方式中通常由声学支承件吸收的振动被传递到相邻的构件上并且从而导致明显的并且不被接受的舒适性降低。
EP 1 040 041 B1示出并描述具有框架的车辆，该框架容纳车辆的驱动总成和行驶机构，其中，用于容纳车辆乘员的车辆结构通过耦合元件与车辆框架连接。耦合元件设置在框架的弯曲固有形式的振动节点上。例如使用橡胶-金属支承件作为耦合元件，所述橡胶-金属支承件具有弹性体材料。
从EP 2 417 005 B1中已知一种具有底盘框架和车辆结构的机动车，其中，底盘框架接纳具有前轴和后轴的行驶机构。在相应的车轴前面和后面设置连接元件，所述连接元件将车辆结构与底盘框架连接。这些连接元件设计成，使得连接元件的横向刚度可以改变。通过在行驶时连接元件的横向刚度的这种改变应实现特别高的行驶舒适性和声学舒适性。
DE 696 02 973 T2示出并描述具有支撑框架的机动车，该支撑框架具有沿纵向方向延伸的单元格的单元，所述单元格用作车辆流体的容器，例如用于燃料、油或冷却液。具有内燃机的驱动单元直接与车辆框架连接，其中，发动机缸体通过相应的密封件连接到支撑框架中的单元格上，从而可以在支撑框架中的单元格内部和发动机缸体之间进行流体交换。
发明内容
本发明的任务是给出一种具有底盘和乘客舱的机动车，所述机动车的重量是减轻的并且所述机动车能以减少的耗费制造。
该任务通过权利要求1的特征实现。
对此，在具有底盘和乘客舱的机动车中，乘客舱借助减振的连接元件安装在底盘上。底盘具有行驶机构以及至少一个驱动装置，该行驶机构具有至少两个在车辆横向方向上彼此间隔开的前轮和至少两个在车辆横向方向上间隔开的后轮，其中，底盘根据本发明设有前保险杠结构的前部的吸收能量的变形元或后保险杠结构的后部的吸收能量的变形元件。
优点
具有行驶机构、驱动装置和吸收能量的变形元件的底盘构成机动车辆的集成的下部结构，所述下部结构具有对于前进运动和碰撞安全必要的部件。乘客舱借助减振的连接元件与此声学地解耦。乘客舱的这种声学解耦能够实现省却在下部结构内部的减振的支承件，由此一方面节省重量和材料成本并且由此另一方面使得部件能够刚性地连接到下部结构上，从而这些刚性连接的部件可以承担下部结构的承载任务。通过在底盘中设置变形元件，碰撞结构几乎完全移到底盘中，从而乘客舱可以基本上更轻地构造，这又导致减振的连接元件必须支撑较低的质量并且从而本身也可以具有较低的重量并且可以小得构造。
根据本发明的机动车的另外优选的和有利的设计特征是从属权利要求2至9的主题。
优选地，底盘设有(优选地指向乘客舱的)下部嵌接元件并且乘客舱设有(优选地指向底盘的)上部嵌接元件。在此，下部嵌接元件和上部嵌接元件设置成，使得在车辆碰撞的情况下下部嵌接元件与上部嵌接元件形成形锁合连接并且乘客舱在至少一个方向上固定在底盘上。根据本发明的机动车的该扩展方案确保在发生碰撞的情况下在底盘和乘客舱之间至少在碰撞方向上的刚性的机械耦合，从而使在底盘的变形元件中实现的动能消除直接也作用于乘客舱。在正常情况下，上部和下部嵌接元件不嵌接并且彼此不接触，而且在更强的由行驶状态引起的加速过程或制动过程时也不接触。仅在发生碰撞或车辆(完全或部分)翻车的情况下，即只有当乘客舱相对于底盘移动超过预定路程时(该路程例如在0.5至2.5厘米范围内)，上部和下部嵌接元件才彼此接触。然后他们进入机械形锁合连接并且将乘客舱如此固定在底盘上，使得乘客舱在相对于底盘实时地作用于乘客舱的加速方向上支撑在底盘上。
也是有利的是，减振元件设计成用于衰减次声振动和/或固体声振动和/或在人类可听到的频谱范围内的振动。这些声学减振特性允许在乘客舱中几乎不需要采取隔音措施或仅采取较少的隔音措施，这有助于降低机动车的成本和重量。
特别有利的是，所述至少一个驱动装置刚性地与底盘连接。以这种方式，驱动装置可以在底盘中承担支撑功能，由此可以进一步节省重量。
优选地，所述至少一个驱动装置具有作为驱动元件的电动马达。电动马达的壳体可以作为承载构件集成在底盘的结构中。
在此有利的是，设置用于给所述至少一个驱动装置供电的电源，所述电源具有刚性地与底盘连接的壳体。由此电源、例如蓄电池或燃料电池的壳体也可以承担在底盘中的支撑功能。
有利地，电源具有燃料电池并且设置用于燃料电池的燃料储存器，所述燃料储存器具有刚性地与底盘连接的壳体。以这种方式，也可以将用于燃料电池的燃料储备罐、例如氢气储备罐作为承载部件集成到底盘结构中。
附图说明
下面将参考附图详细描述和说明具有附加的设计细节和另外优点的本发明的优选实施例。
在附图中：
图1示出根据本发明的机动车的局部剖开的侧视图；
图2示出在图1中所示的机动车的底盘的俯视图；以及
图3示出在底盘和乘客舱之间的机械嵌接结构沿着在图2中的箭头Ⅲ方向的局部剖开的和放大的示图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明构成的具有底盘1和乘客舱2的机动车。乘客舱2具有舱结构20和外壳22。乘客舱2的舱结构20借助减振的连接元件3安装在底盘1上，其中，减振的连接元件3在图1中仅示意性地示出。除了减振的连接元件3之外，在正常运行状态下在底盘1和乘客舱2之间没有能将固体声或其它振动从底盘1传递到乘客舱2上的刚性的机械连接。
在图2中所示的底盘1构成具有两个在车辆横向方向y上彼此间隔开的前轮40、42的行驶机构4，所述前轮分别借助一个车轮悬架41、43安装在底盘1上。另外，行驶机构4具有两个在车辆横向方向y上彼此间隔开的后轮44、46，所述后轮同样借助一个相应配置的车轮悬架45、47安装在底盘1上。行驶机构4另外具有转向系统48，所述转向系统以传统方式通过转向横拉杆48'、48”作用到相应的前轮40、42上。
底盘1在所示的示例中具有车辆框架10，所述车辆框架具有左侧框架纵梁12和右侧框架纵梁14，它们通过前框架横梁11、前框架端横梁11'、后框架横梁13和后框架端横梁13'相互连接。相应的框架纵梁12、14在车辆前部区域中设有向前沿行驶方向F突出于前轮的前框架纵梁区段12'、14'，在所述前框架纵梁区段上分别铰接前车辆悬架41、43。前框架纵梁区段12'、14'与前框架端横梁11'一起构成前框架端。以类似的方式，各框架纵梁12、14在底盘1'的后部区域中分别设有一个后框架纵梁区段12”、14”，所述后框架纵梁区段向后、即逆着行驶方向F突出于后轮44、46。所述两个后框架纵梁区段12”和14”与后框架端横梁13'一起构成后框架端。
如在图2中可见，在相应的前框架纵梁区段12'、14'的自由端部上安装有前保险杠结构5的吸收能量的变形元件50、52并且保险杠横梁54本身安装在变形元件50、52上。以类似的方式设置具有吸收能量的变形元件60、62的后保险杠结构6，所述变形元件安装在相应的后框架纵梁区段12”、14”上并且与后保险杠横梁64连接。
同样具有能量消耗特性的侧向碰撞加强件12”'、14”'在前轮40、42和后轮44、46之间的区域中在外部安装在框架纵梁12、14上。
在图2中另外可见，在后框架端区域中设置有驱动装置7，在该驱动装置中驱动机70和传动变速器72构成马达-变速器单元71。传动变速器72作用在两个驱动轴74、76上，所述驱动轴机械地将旋转的驱动能分别加载在后轮44、46中的一个后轮上。
驱动机70可以由电动马达或内燃机构成。如果驱动机70由电动马达构成，则在两个框架纵梁12、14的中间区段之间(即在框架端横梁11'和13'之间)的空间可以构成为具有底部15的封闭的框架箱，在所述底部15上(即例如在框架箱内部)可以设置电源16、例如电蓄能器和/或燃料电池。如果驱动机70具有内燃机或者如果电源16具有燃料电池，则可以在框架纵梁12、14之间设置燃料储存器17。取代安置在封闭的框架箱中，电源16和/或燃料储存器17可以安置在相应的壳体16'、17'中，所述壳体设置在两个框架纵梁12、14之间并且与框架纵梁刚性连接，从而相应的壳体16'、17'构成承载的底盘元件。为了冷却蓄能器或燃料电池或者为了冷却内燃机(如果驱动机70是内燃机)在前框架纵梁区段12'、14'的前端部之间设置散热器装置78，所述散热器装置可以与相应的前框架纵梁区段12'、14'同样刚性连接并且由此有助于框架10的刚性。
不仅驱动机70而且传动变速器72设有硬的壳体并且彼此以及与左后框架梁区段12”或右后框架梁区段14”刚性连接，从而马达-变速器单元71承担框架端横梁的任务。在这种情况下例如也可以取消后框架端横梁13。
马达-变速器单元71直接刚性连接到底盘1的框架10上以及车轮悬架41、43、45、47直接铰接到底盘1的框架10上引起驱动和行驶机构的振动直接导入底盘1中。为了使这些振动不传递到乘客舱2中，如上所述，乘客舱2借助于减振的连接元件3固定在底盘1上。尽管在图1和图2中示例性地示意示出了十个减振的连接元件3，但是可以设置更多或更少的减振的连接元件3以将乘客舱2固定到底盘1上，所述连接元件也可以不同地构造。
下面将借助图3进一步描述减振的连接元件3的构造和工作原理以及乘客舱2在底盘1上的连接。为简单起见，在此仅描述一个所述连接元件3。由于在该示例中所有连接元件3优选地相同地构造，因此在此将取消对另外的连接元件3的描述。因此，除非另有说明，以下说明适用于所有连接元件3。
连接元件3包含用于在底盘1上的乘客舱2的支承件30。所述支承件30设置在底盘结构上(例如在车辆框架10上)并且具有在所述示例中与框架纵梁12固定连接的下部支承件容纳部32，该下部支承件容纳部由向上开口的、优选为圆柱形的容纳部开口33杯状地构成。下部支承件容纳部32例如焊接在框架纵梁12上。具有向上从容纳部开口中突出的承载销36的橡胶-金属元件34装入容纳部开口33中。在此，承载销36仅与橡胶-金属元件34连接并且由该橡胶-金属元件保持；即使在乘客舱的重量下，承载销也不会与下部支承件容纳部32的壁32'或底部32”接触。
乘客舱2的舱结构20具有下部的结构纵梁和结构横梁，在图1和图3中仅示出了左侧结构纵梁21。如在图3中以结构纵梁21为例示出的，在舱结构20的结构纵梁上设置杯形的上部支承件容纳部38，该上部支承件容纳部要么集成在结构纵梁21中要么设置在结构纵梁上。上部支承件容纳部38设有向下敞开的容纳部开口39，承载销36在乘客舱2与底盘1连接的情况下嵌入到所述容纳部开口中，其中，承载销36被支承件容纳部38的壁38'包围并且支承件容纳部38的底部38”支撑在承载销36上。
另外，在底盘1和乘客舱2之间设置至少一个机械嵌接装置8，在车辆与障碍物或与其它车辆发生碰撞的情况下或在车辆发生倾翻的情况下，所述机械嵌接装置在克服乘客舱2和底盘1之间轻微的相对位移之后建立底盘1和乘客舱2的相应结构件的形锁合连接。该相对位移并且由此自由空间(所述自由空间包围下面还会描述的嵌接装置的部件)也在相关方向上比连接元件3的相应的橡胶-金属元件34的振幅大。在图2中示例性示出了四个嵌接装置8的构成下部嵌接元件9的底盘侧的下部件；但是当然也可以设置更多或更少的嵌接装置8。
参考图3借助前部的嵌接装置8描述嵌接装置的构造和工作原理。因此，除非另有说明，以下说明适用于所有嵌接装置，其中，后部的嵌接装置可以与图3的视图镜像相反地设置。
乘客舱2的舱结构20设有指向底盘1的上部嵌接元件80，所述上部嵌接元件在所示的示例中具有从乘客舱2的舱结构20的下部结构纵梁21向下朝向底盘1延伸的嵌接销81。嵌接销81可以焊接到结构纵梁21上，与该结构纵梁一件式构成或者能拆卸地与该结构纵梁连接，例如螺接。嵌接销81在其下自由端部上设有至少一个在车辆纵向方向上延伸的钩凸缘82。该钩凸缘82可以在车辆纵向方向x上向前和/或向后延伸。替代地或附加地也可以在嵌接销81的自由端部上设置(未示出的)另外的钩凸缘，该钩凸缘沿着车辆横向方向y在一侧或两侧延伸。
如果乘客舱2安置在底盘1上，则嵌接销81定位在前框架横梁11的后方(或者在后部的嵌接装置的情况下定位在后框架横梁13的前方)。在此钩凸缘82作用在框架横梁下方，但在正常状态下不与框架横梁接触。在正常状态下(即如果没有发生碰撞)，嵌接销81也不接触底盘1的任何部件。即使在由行驶状态决定的强烈的正的或负的加速时嵌接销81和其钩凸缘82也不与底盘1接触。仅在发生碰撞的情况下(在此情况下例如逆着车辆的行驶方向的力被施加到车辆上)，前框架横梁11构成用于嵌接销81的止挡并由此构成下部嵌接部件9。在此在乘客舱2和底盘1之间实现形锁合。以类似的方式，后框架横梁13构成用于相应的嵌接销的止挡，当从后方碰撞(例如撞车事故)时，车辆在行驶方向上被碰撞力加载。在碰撞力从侧面作用在车辆上时，嵌接装置也以相应的方式起作用。
在车辆翻车的情况下，嵌接装置8的钩凸缘82与框架梁11或13的下侧接触并将乘客舱2沿z方向锁定在底盘1上。
即使到目前为止所描述的实施形式足以使得在碰撞的情况下由碰撞引起的力不必通过连接元件支撑，也可以附加地在钩凸缘82的背离前框架横梁11(或者背离后框架横梁13)的一侧上在框架10上设置附加的框架横梁11”、11”'(或13”、13”')或相应的框架横梁区段，所述框架横梁(区段)在对置侧上限定嵌接销81并且在相应的碰撞情况下同样地构成用于嵌接销81的止挡。
本发明的核心构思是设置用于机动车的高度集成的自承载的下部结构(底盘)，乘客舱振动解耦地安装在该下部结构上并且所述下部结构尽管在发生碰撞或翻车的情况下将底盘和乘客舱互相紧靠地固定，以使在底盘中设置的碰撞能量吸收结构也对乘客舱有效。特别地，本发明规定了乘客舱与下部结构(底盘)的声学解耦。
在高度集成的自承载的下部结构中，驱动单元、车轴和电动车中的高压储存器、必要时氢气驱动部件以及其它没有任何声学解耦的部件(例如刚性地)可以彼此连接。由此这些结构共同承担功能静力学任务，例如支持运行负荷、碰撞负荷或行驶动力学负荷。车轮悬架也可以例如没有声学消减器件地铰接在底盘上。由于通过底盘吸收主要负荷，乘客舱可以制造得明显更轻。这样例如可以减小壁厚或者可以取消隔声件。
由于通过乘客舱在下部结构(即底盘上)上的弹性支承的声学解耦，振动通过构成连接在其之间的弹簧-减振系统的减振的连接元件得到拦截，从而在声学方面没有产生用户相关的限制并且行驶动力学没有明显地受到限制。
具有高度集成的下部结构(底盘)的这种结构方式与通过乘客舱的弹性支承引起的声学解耦一起引起，通过取消部件或通过减少整个系统中的部件数量，显著降低重量并显著降低成本。例如可能取消后轴托架，可能取消车轴的弹性支承或减小乘客舱的壁厚。
由此得到相当大的优点，例如明显改善滚动声学。安装件例如电机、变速器、车轴或高压储存器构成为承载的和加固的构件并且由此能够实现用于整车的新拓扑设计。在传统的结构方式中可以取消现有的和解耦的子部件和子系统，例如后轴托架或马达支承件。由此产生重量和成本优势，以及装配过程优势。
根据本发明的解决方案特别适用于电动车辆，但也可用于具有内燃机和其它驱动装置的车辆。
本发明不限于上述实施例，所述实施例仅用于概括地说明本发明的核心构思。更确切地说，在保护范围内根据本发明的设备也可以采用与上述实施形式不同的实施形式。在此，所述设备尤其可以具有构成权利要求的相应单独特征的组合的特征。
在权利要求书、说明书和附图中的附图标记仅用于更好地理解本发明并且不应限制保护范围。

Claims (7)

1.具有底盘(1)和乘客舱(2)的机动车，所述乘客舱借助减振的连接元件(3)安装在底盘(1)上，其中，底盘(1)构成行驶机构(4)以及具有至少一个驱动装置(7)，所述行驶机构具有至少两个在车辆横向方向上彼此间隔开的前轮(40、42)和至少两个在车辆横向方向上彼此间隔开的后轮(44、46)，其特征在于，所述底盘(1)设有前保险杠结构或后保险杠结构(5、6)的前部的和后部的吸收能量的变形元件(50、52、60、62)。
2.根据权利要求1所述的机动车，其特征在于，所述底盘(1)设有下部嵌接元件(9)，乘客舱(2)设有上部嵌接元件(80)，并且下部嵌接元件(9)和上部嵌接元件(80)设置成，使得在车辆碰撞和/或翻车的情况下，下部嵌接元件(9)与上部嵌接元件(80)形成形锁合连接并且将乘客舱(2)在至少一个方向上固定在底盘(1)上。
3.根据权利要求1或2所述的机动车，其特征在于，所述减振元件(3)设计成，用于衰减次声振动和/或固体声振动和/或在人类可听到的频谱范围内的振动。
4.根据权利要求1、2或3所述的机动车，其特征在于，所述至少一个驱动装置(7)刚性地与底盘(1)连接。
5.根据上述权利要求中任一项所述的机动车，其特征在于，所述至少一个驱动装置(7)具有作为驱动机(70)的电动马达。
6.根据权利要求5所述的机动车，其特征在于，设置至少一个用于给所述至少一个驱动装置(7)供电的电源(16)，所述电源具有壳体(16')，该壳体与底盘(1)刚性地连接。
7.根据权利要求6所述的机动车，其特征在于，所述至少一个电源(16)具有燃料电池，并且设有用于燃料电池的燃料储存器(17)，所述燃料储存器具有壳体(17')，该壳体与底盘(1)刚性地连接。
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