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Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugmotoranordnung, wobei ein mittels Einbaurahmen befestigter Elektromotor zum Antrieb von Fahrzeugrädern vorgesehen ist.
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Im Zuge der Verbrauchsreduzierung von heutigen Kraftfahrzeugen werden immer mehr Fahrzeuge mit Elektromotoren angetrieben. Elektromotoren bieten größtenteils eine wirtschaftlichere Antriebsart gegenüber dem herkömmlichen Verbrennungsmotor. Als konstruktive Realisierung werden Elektromotoren in Form von Radnabenmotoren oder auch Zentralmotoren ähnlich einem Verbrennungsmotor in einem Kraftfahrzeug angeordnet. In der Regel erfolgt die Anordnung in einem frontseitigen Bereich des Kraftfahrzeugs.
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Elektromotoren weisen dabei eine besonders dichte Bauweise auf. Diese haben in der Regel ein Gewicht zwischen 40 kg und 100 kg und stellen im Falle eines Frontalcrashs eine Bedrohung für den Fahrgastraum dar. Der Elektromotor dringt dabei durch die Crashenergie von vorne in den Fahrgastraum ein und verletzt möglicherweise Fahrzeuginsassen im Beinbereich oder aber durch Verlagerung des Armaturenbretts im Torsobereich. Dieses Risiko besteht ebenfalls bei einem Offset-Frontalcrash.
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Aus dem Stand der Technik bekannte Präventionsmaßnahmen bzw. Sicherheitssysteme zum Fahrzeuginsassenschutz sind beispielsweise eine Verstärkung des Fußbereichs bzw. der Spritzschutzwand.
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Eine andere konstruktive Maßnahme zur Vermeidung des Eindringens eines Elektromotors in den Fahrgastraum stellt eine so genannte Sandwich-Bauweise dar. Hierbei wird der Elektromotor über Verschiebemechanismen im Falle eines Fahrzeugcrashs in einen unteren Bodenbereich unterhalb der Fahrgastzelle geführt.
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Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Maßnahmen sind ein besonders hohes Gewicht, das beispielsweise durch eine Verstärkung der Spritzschutzwand mit sich gebracht wird.
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Ein weiterer Nachteil der Möglichkeit, den Motor unterhalb der Fahrgastzelle zu verschieben, ist eine besonders aufwendige und kostenintensive Konstruktionsmaßnahme, die ebenfalls ein hohes Gewicht mit sich bringt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine möglichst einfach konstruierte Möglichkeit zur Verfügung zu stellen, die ein hohes Maß an Sicherheit für den Fahrgastraum mit sich bringt bei gleichzeitig geringem Gewicht und kostensparender Produktionsmöglichkeit.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 durch eine Kraftfahrzeugmotoranordnung dadurch gelöst, dass mindestens eine Schubstange mit dem Einbaurahmen zur Lageveränderung des Elektromotors bei einem Fahrzeugcrash gekoppelt ist.
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Vorteilhafte Ausführungsvarianten der vorliegenden Erfindung werden durch die abhängigen Patentansprüche 2 bis 10 beschrieben.
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Eine weitere Lösung der vorliegenden Aufgabe erfolgt durch ein Fahrzeugsicherheitssystem für ein Kraftfahrzeug, wobei das Kraftfahrzeug einen Elektromotor zum Antrieb von Fahrzeugrädern aufweist, das dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Schubstange vorgesehen ist, die mit dem Elektromotor derart gekoppelt ist, dass bei einem Frontalcrash eine Verlagerung des Elektromotors im Wesentlichen unterhalb einer Fahrgastzelle bewirkt wird.
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Vorzugsweise ist der Elektromotor in einem Vorderwagenbereich montiert. Im Falle eines Frontalcrashs oder aber eines Offset-Frontalcrashs kann eine erfindungsgemäße Schubstange somit optimal eingesetzt werden. Im Folgenden wird bei einem Fahrzeugcrash von einem Frontalcrash oder Offset-Frontalcrash ausgegangen. Der Einbau einer erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugmotoranordnung kann jedoch auch im Fahrzeugheck erfolgen. Hier wäre im Zuge des Einbauorts von einem Heckaufprall mit oder ohne Offset auszugehen.
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Die Schubstange ist dabei in Z-Richtung an einem unteren Ende des Einbaurahmens verlagerbar gekoppelt. Der Einbaurahmen nimmt hierbei den Elektromotor auf. Die verlagerbare Kopplung ist besonders bevorzugt als drehbare Kopplung ausgebildet, so dass bei einer Verschiebung der Schubstange diese sich relativ zum Einbaurahmen verdrehen.
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Vorzugsweise ist die Schubstange in X-Richtung verlagerbar an einem Fahrzeugrahmen gekoppelt. Unter einem Fahrzeugrahmen sind hier beispielsweise die Längsträger einer Fahrzeugkarosserie gemeint. Mit einem Längsträger ist die Schubstange erfindungsgemäß in X-Richtung verlagerbar gekoppelt, so dass diese sich im Falle eines Frontalcrashs zum Fahrzeugende hin geführt bewegt. Ein Auslenken in Fahrzeug-Y-Richtung wird damit ausgeschlossen, sofern es nicht eine Deformation der gesamten Karosserie im Crashfall betrifft.
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Besonders bevorzugt erfolgt die Kopplung der Schubstange durch Bolzen. Hierbei ist die Schubstange am Einbaurahmen und auch an dem Fahrzeugrahmen mittels Bolzen gekoppelt. Eine solche Kopplung erfolgt beispielsweise durch drehbare Festbolzen mit oder ohne Ansatzschaft. Die Bolzen ermöglichen eine besonders einfache, kostengünstige Konstruktion, ein langlebiges, fehlerfreies Arbeiten des Systems und auch eine leichte Montage. Der Einbaurahmen ist weiterhin an seinen anderen Motoraufhängungspunkten mittels Bolzen befestigt, welche in einem Crashfall durch Sollbruchstellen entkoppelbar sind.
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In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsvariante ist die Schubstange in einem gekoppelten Ausgangszustand vom Einbaurahmen aus zu einem vorderen Fahrzeugende orientiert. Dies bietet den Vorteil, dass zunächst im Falle eines Frontalcrashs die Crashenergie an die Schubstange durch Impulserhaltung weitergegeben wird.
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Durch die zuvor beschriebene Anordnungsform wird bei einem Fahrzeugcrash der Elektromotor durch die Schubstange in X-Richtung zum Fahrzeugende und in Z-Richtung zu einer Fahrbahnoberfläche orientiert verlagert. Durch die von der Schubstange aufgenommene Aufprallenergie wird eine Bewegung des Elektromotors ausgelöst. Diese Bewegung erfolgt durch die Crashrichtung zum einen in Richtung Fahrzeugende, zum anderen durch die Anordnung und Bewegungsrichtung der Schubstange in Richtung Fahrbahnoberfläche. Hierdurch wird der Elektromotor in eine Richtung unterhalb der Fahrgastzelle orientiert bewegt.
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Vorzugsweise wird die Schubstange in Abhängigkeit der Intensität eines Fahrzeugcrashs von ihrer Ausgangsposition in eine vertikal orientierte Position verlagert, wobei ein vorderes Ende der Schubstange vor und nach dem Crash im Wesentlichen auf gleicher Höhe in Z-Richtung angeordnet ist. Durch die Höhenanordnung des vorderen Endes der Schubstange in Z-Richtung und die Positionsverlagerung von einer im Wesentlichen horizontal in eine im Wesentlichen vertikal orientierte Position der Schubstange erfolgt eine kinematische Bewegungsführung des Elektromotors unter die Fahrgastzelle.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Schubstange als Motorhalter ausgebildet. Sie bildet dabei einen Bestandteil der Motorlagerung, so dass weitere Gewichtseinsparpotentiale durch die Erfindung ermöglicht werden. Ein weiterer hieraus sich ergebender Vorteil ist, dass durch den Entfall einer beispielsweise zusätzlichen Motorlagerung eine Bewegung des Motors unterhalb die Fahrgastzelle über die Schubstange, die als Motorhalterung fungiert, mit größerer Wahrscheinlichkeit erfolgt. Die Wahrscheinlichkeitsvorhersage muss hier erwähnt werden, da je nach Fahrzeugcrash, der in Realität eintritt, unterschiedliche Aufprallszenarien dargestellt werden, die nicht durch standardisierte Crashtestverfahren, wie Frontalcrash oder Offset-Frontalcrash, abgebildet werden.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante ist der Elektromotor im Falle eines Frontalcrashs um einen fiktiven Drehpunkt verlagerbar, wobei der Drehpunkt in Fahrtrichtung hinter dem Motor angeordnet ist. Der Drehpunkt wird durch eine kinematische Kopplung von Motoraufhängungen und Schubstange geschaffen. Er bildet eine fiktive Drehachse, die ungefähr auf Höhe eines Armaturenbretts liegen könnte und in Fahrzeug-Y-Richtung verläuft. Durch diese kinematische Kopplung wird der Motor in positiver Drehrichtung um die Y-Achse unter die Fahrgastzelle geschoben. Der restliche Vorderwagen, durch Längsträger und Kotflügel, Motorhaube etc. charakterisiert, dient somit zur Crashenergieabsorption. Ein hartes Material, mit hoher Dichte, was die Crashenergie unmittelbar an den Fahrgastinnenraum weitergeben würde, wie z. B. der Elektromotor, entfällt auf diese Art und Weise. Dadurch entsteht ein zusätzlicher Schutz durch Crashenergieabsorption des gesamten Vorderwagens in Form einer Crashbox. Im Zuge der Erfindung können auch zwei oder mehrere Schubstangen zur gezielten Lenkung des Elektromotors eingesetzt werden.
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Weitere Vorteil, Merkmale, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, bevorzugte Ausführungsformen anhand der schematischen Zeichnungen. Diese dienen dem einfachen Verständnis der Erfindung.
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Es zeigen:
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1 eine erfindungsgemäße Kraftfahrzeugmotoranordnung vor einem Frontalcrash und
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2 eine erfindungsgemäße Kraftfahrzeugmotoranordnung nach einem Frontalcrash.
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In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Teile dieselben Bezugszeichen verwendet, wobei entsprechende oder vergleichbare Vorteile erreicht werden, auch wenn eine wiederholte Beschreibung aus Vereinfachungsgründen entfällt.
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1 zeigt eine Kraftfahrzeugmotoranordnung 1 aufweisend einen Einbaurahmen 2 mit einem Elektromotor 3 zum Antrieb von Fahrzeugrädern 4. Die Kraftfahrzeugmotoranordnung 1 wird ergänzt durch eine Schubstange 5. Die Kraftfahrzeugmotoranordnung 1 ist insgesamt in einem Vorderwagenbereich 6 eingebaut. Eine nicht näher dargestellte Ausführungsvariante im Zuge der Erfindung wäre bei einem heckgetriebenen Fahrzeug der Einbau in einem hinteren Fahrzeugbereich.
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Die Schubstange 5 ist dabei an einem unteren Ende 7 des Einbaurahmens 2 einerseits drehbar gekoppelt. Andererseits ist sie mit dem Fahrzeugrahmen 8 in X-Richtung verlagerbar gekoppelt. Im Falle eines Frontalcrashs würde die Schubstange 5 entgegengesetzt der Fahrtrichtung F in X-Richtung zum Fahrzeugende 9 verschoben. Dabei würde sie den Elektromotor 3 samt Einbaurahmen 2 in Richtung Fahrzeugende 9 und durch die Schubstange 5 vorgegeben in Richtung Fahrbahnoberfläche 10 bewegen. Damit die Schubstange 5 diese kinematische Bewegung des Elektromotors 3 hervorruft, ist sie in Z-Richtung festgelegt an einem vorderen Ende 11 mit dem Fahrzeugrahmen 8 verlagerbar gekoppelt. Diese Kopplung erzwingt eine Drehbewegung um einen fiktiven Drehpunkt 12.
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In 2 ist die Verlagerung des Elektromotors 3 nach dem Crash dargestellt. Hierbei hat die Crashenergie den Elektromotor 3 zum Fahrzeugende 9 bewegt. Durch die kinematische Kopplung mit der Schubstange 5 wurde der Elektromotor 3 gleichzeitig auf die Fahrbahnoberfläche 10 gedrückt, so dass er nicht in eine Fahrgastzelle 13 eindringen konnte. Eine Deformation des Vorderwagenbereichs 6 ist aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeugmotoranordnung
- 2
- Einbaurahmen
- 3
- Elektromotor
- 4
- Fahrzeugräder
- 5
- Schubstange
- 6
- Vorderwagenbereich
- 7
- unteres Ende zu 2.
- 8
- Fahrzeugrahmen
- 9
- Fahrzeugende
- 10
- Fahrbahnoberfläche
- 11
- vorderes Ende zu 5.
- 12
- Drehpunkt
- 13
- Fahrgastzelle
- F
- Fahrtrichtung
