DE102011009987A1

DE102011009987A1 - Integrierte Energiespeicher- und Hinterradaufhängungsanordnung

Info

Publication number: DE102011009987A1
Application number: DE102011009987A
Authority: DE
Inventors: Giles D. Mich Bryer; Steven P. Mich. Balgaard; Anne M. Mich. Stibich; Benjamin K. Mich. Derocher
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-02-09
Filing date: 2011-02-01
Publication date: 2011-08-11
Anticipated expiration: 2031-02-02
Also published as: US7913788B1; DE102011009987B4

Abstract

Eine integrierte aerodynamische Energiespeicher- und Hinterradaufhängungsanordnung enthält ein hinteres Kraftstofftank-/Hinterradaufhängungsmodul, eine Batteriestützanordnung und eine strukturelle Verbindungsplatte. Das hintere Kraftstofftank-/Hinterradaufhängungsmodul enthält eine hintere Verbundplatte, eine Kraftstofftankanordnung, die an der hinteren Verbundplatte angebracht ist, wobei das hintere Kraftstofftank-/Hinterradaufhängungsmodul in einen hinteren Karosseriehohlraum gleitet. Die Batteriestützanordnung enthält eine Vortriebsbatterie, die an einer vorderen Verbundplatte angebracht ist, wobei die vordere Verbundplatte eine Oberseiten-Lage, die zu der Vortriebsbatterie benachbart ist, eine Unterseitenlage, die von der Oberseitenlage beabstandet ist, und einen Kern, der die Oberseitenlage mit der Unterseitenlage verbindet, aufweist, und wobei die Unterseitenlage eine glatte untere Oberfläche aufweist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Hybridelektrofahrzeuge und insbesondere auf Systeme zur Anbringung von Energiespeicheranordnungen in dem Fahrzeug.
Um die Gesamtkraftstoffwirtschaftlichkeit von Kraftfahrzeugen zu erhöhen, werden einige zum Betrieb als Hybridfahrzeuge, d. h. als Fahrzeuge, die mehr als eine Energiequelle zum Betrieb nutzen, entwickelt. Ein üblicher Typ eines Hybridfahrzeugs ist das Hybridelektrofahrzeug, das einen Vortriebsmotor und eine Brennkraftmaschine enthält. Für diese Fahrzeuge entsteht dann eine Notwendigkeit, sowohl einen Flüssigkraftstoff wie etwa Benzin- oder Dieselkraftstoff als auch eine Batteriegruppe zu lagern. Somit müssen im Vergleich zu einem herkömmlichen Fahrzeug zusätzliche Systeme und Anordnungen in das Fahrzeug gepackt werden. Vorzugsweise werden diese Systeme auf kompakte, leichte, kostengünstige und einfach zu montierende Weise in das Fahrzeug gepackt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Ausführungsform betrachtet eine integrierte Energiespeicher- und Hinterradaufhängungsanordnung zur Verwendung mit einem Fahrzeug, das eine Karosserie aufweist, die einen hinteren Karosseriehohlraum und einen benachbarten vorderen Karosseriehohlraum enthält, wobei sich der hintere und der vordere Karosseriehohlraum zwischen einem Paar Rahmenträgern befinden. Die Anordnung enthält ein hinteres Kraftstofftank-/Hinterradaufhängungsmodul, eine Batteriestützanordnung und eine strukturelle Verbindungsplatte. Das hintere Kraftstofftank-/Hinterradaufhängungsmodul enthält eine hintere Verbundplatte, eine Kraftstofftankanordnung, die an der hinteren Verbundplatte angebracht ist, einen hinteren Querträger, der an einer Hinterkante der hinteren Verbundplatte angebracht ist und quer über sie verläuft, einen vorderen Querträger, der an einer Vorderkante der hinteren Verbundplatte angebracht ist und quer darüber verläuft, und ein Paar untere Lenker, die jeweils an gegenüberliegenden Enden des hinteren Querträgers und des vorderen Querträgers angebracht sind und von ihnen ausgehen, wobei das hintere Kraftstofftank-/Hinterradaufhängungsmodul in den hinteren Karosseriehohlraum gleitet. Die Batteriestützanordnung enthält eine Vortriebsbatterie, die an einer vorderen Verbundplatte angebracht ist, wobei die vordere Verbundplatte eine Oberseitenlage, die zu der Vortriebsbatterie benachbart ist, eine Unterseitenlage, die von der Oberseitenlage beabstandet ist, und einen Kern, der die Oberseitenlage mit der Unterseitenlage verbindet, aufweist, wobei die Unterseitenlage eine glatte unter Oberfläche aufweist und wobei die Batteriestützanordnung in den vorderen Karosseriehohlraum gleitet. Die strukturelle Verbindungsplatte verbindet eine Hinterkante der vorderen Verbundplatte mit der Vorderkante der hinteren Verbundplatte und befestigt sie daran.
Ein Vorteil einer Ausführungsform ist, dass die integrierte Energiespeicher- und Hinterradaufhängungsanordnung für ihre strukturellen Stützfähigkeiten eine verhältnismäßig niedrige Masse aufweist und eine effiziente Packung der Energiespeicheranordnungen in der Fahrzeugkarosserie bereitstellt. Darüber hinaus besitzt diese Anordnung ein effizientes aerodynamisches Verhalten, da sie mit der Unterseite der Fahrzeugkarosserie eine glatte, bündige Oberfläche bereitstellt. Außerdem ist die Anordnung verhältnismäßig leicht an dem Fahrzeug zu montieren und ermöglicht den leichten Ausbau für die Wartung. Das Verbundmaterial mit Kern, das für die vordere und für die hintere Verbundplatte verwendet wird, trägt zur Schaffung dieser Vorteile bei der Anbringung und beim Stützen der Vortriebsbatterie- und Kraftstofftankanordnung bei, während es außerdem eine erhöhte Karosseriesteifheit sicherstellt. Die Verbundplatten können außerdem zusätzlichen Schutz während seitlicher und hinterer Fahrzeugaufpralle bereitstellen. Außerdem ist ein Abschnitt der Hinterradaufhängung durch die integrierte Energiespeicher- und Hinterradaufhängungsanordnung gestützt, was die gesamte Packungseffizienz dieser Anordnung in der Fahrzeugkarosserie weiter verbessert.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht nach unten auf eine integrierte Energiespeicher- und Hinterradaufhängungsanordnung.
2 ist eine perspektivische Ansicht nach oben auf die Anordnung aus 1.
3 ist eine schematische Schnittansicht einer vorderen Verbundplatte.
4 ist eine perspektivische Ansicht nach oben auf einen Abschnitt eines Fahrzeugs mit der integrierten Energiespeicher- und Hinterradaufhängungsanordnung, die vor der Anbringung an der Fahrzeugkarosserie gezeigt ist.
5 ist eine perspektivische Ansicht ähnlich 4, die aber das an der Fahrzeugkarosserie angebrachte hintere Kraftstofftank-/Hinterradaufhängungsmodul und die Batterie/Stützanordnung bereit zur Montage darstellt.
6 ist eine perspektivische Ansicht ähnlich 4, die aber die integrierte Energiespeicher- und Hinterradaufhängungsanordnung an die Fahrzeugkarosserie montiert darstellt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
In 1–2 ist eine allgemein mit 20 bezeichnete integrierte Energiespeicher- und Hinterradaufhängungsanordnung gezeigt. Die Anordnung 20 enthält eine Batteriestützanordnung 22 und ein hinteres Kraftstofftank-/Hinterradaufhängungsmodul 24. Die Batteriestützanordnung 22 enthält eine Vortriebsbatteriegruppe 26 (von der ein Abschnitt gezeigt ist), die an einer vorderen Verbundplatte 28 angebracht ist. Die Batteriegruppe 26 speichert Energie zum Antreiben eines Elektromotors (nicht gezeigt).
Das hintere Kraftstofftank-/Stützmodul 24 enthält eine Kraftstofftankanordnung 30, die an einer hinteren Verbundplatte 32 angebracht ist. Ein hinterer Querträger 34 ist ebenfalls, direkt hinter der Kraftstofftankanordnung 30, an der hinteren Verbundplatte 32 angebracht und verläuft über die Breite der Platte 32. Ein vorderer Querträger 36 ist zwischen der Kraftstofftankanordnung 30 und der Vortriebsbatteriegruppe 26 an der hinteren Verbundplatte 32 angebracht und verläuft ebenfalls über die Breite der Platte 32. Von dem hinteren und von dem vorderen Querträger 34, 36 gehen seitlich ein Paar untere Lenker 38 nach außen aus. Jeder untere Lenker 38 enthält einen vorderen Schenkel 40, der biegsam an dem vorderen Querträger 36 angebracht ist, und einen hinteren Schenkel 42, der biegsam an dem hinteren Querträger 34 angebracht ist. Die unteren Lenker 38 sind Teil der Hinterradaufhängung des Fahrzeugs.
Eine strukturelle Verbindungsplatte 44 verbindet zwischen einer Unterseite 46 der vorderen Verbundplatte 28 und einer Unterseite 48 der hinteren Verbundplatte 32. Die Verbindungsplatte 44 befestigt die zwei Platten und hält sie strukturell zusammen. Die Unterseite der Verbindungsplatte 44 sowie die Unterseiten 46, 48 der Platten 28, 32 sind vorzugsweise flach und glatt, um den Luftwiderstand an dem Fahrzeug zu verringern.
3 stellt einen Querschnitt durch einen Abschnitt der vorderen Verbundplatte 28 dar. Die Konstruktion der hinteren Verbundplatte 32 kann im Wesentlichen dieselbe wie die der vorderen sein und wird somit nicht ausführlich gezeigt. Die vordere Verbundplatte 28 enthält eine Oberseitenlage 50, die aus Stahl oder einem anderen hochfesten Material hergestellt sein kann, eine Unterseitenlage 52, die aus Stahl oder einem anderen hochfesten Material hergestellt sein, und einen Kern 54, der die Oberseitenlage 50 mit der Unterseitenlage 52 verbindet. Der Kern 54 weist vorzugsweise eine niedrige Dichte auf, um das Gewicht zu minimieren, und kann z. B. ein Schaumkern, ein mitteldichter Urethanschaum, eine Kevlar-Wabe, eine Aluminiumwabe oder Balsaholz sein. Diese Anordnung der Oberseiten- und der Unterseitenlage 50, 52 mit höherer Festigkeit mit einem leichten Kern sichert ein hohes Festigkeits-zu-Gewichts-Verhältnis, eine kompakte Stützstruktur, eine glatte Unterseite 46 für gute aerodynamische Eigenschaften und ermöglicht, dass die Struktur Biege-, Scher- und Torsionslasten bewältigt, die in die Energiespeicher- und Hinterradaufhängungsanordnung 20 eingeführt werden. Die Energiespeichersysteme sind in der vertikalen Biegung gestützt, seitliche und hintere Aufpralllasten werden bewältigt, Hinterradaufhängungslasten werden gestützt und globale Karosserielasten werden bewältigt, während die Gesamtmasse minimiert wird.
4–6 veranschaulichen einen Teil des Montageprozesses für den Einbau der integrierten Energiespeicher- und Hinterradaufhängungsanordnung 20 in eine Karosserie 58 eines Fahrzeugs 60. Die Karosserie enthält einen hinteren Hohlraum 59, der für die Aufnahme des Kraftstofftank-/Aufhängungsmoduls 24 bemessen ist, und einen vorderen Hohlraum 61, der für die Aufnahme der Batteriestützanordnung 22 bemessen ist. In 4 sind die Batteriestützanordnung 22 und das Kraftstofftank-/Aufhängungsmodul 24 jeweils montiert. Obgleich die Zwei in 4 zusammen gezeigt sind, dient dies nur zur Veranschaulichung.
Das Kraftstofftank-/Hinterradaufhängungsmodul 24 wird, wie in 5 gezeigt ist, in die Karosserie 58 angehoben. Der vordere Querträger 36 und der hintere Querträger 34 werden an der Karosserie 58 befestigt, was ihr Befestigen an einem Paar längs verlaufender Rahmenlager 62 und quer verlaufender Aufhängungsquerträger 66 (wobei in 4 der Querträger 66 sichtbar ist) enthalten kann. Nun werden die Kraftstofftankanordnung 30 sowie die unteren Lenker an dem Fahrzeug 60 fest befestigt.
Daraufhin wird die Batteriestützanordnung 22 wie in 6 gezeigt von unten in die Karosserie 58 angehoben. Die vordere Verbundplatte 28 kann an den Rahmenträgern 62, an einem quer verlaufenden vorderen strukturellen Querträger 68 und an dem Aufhängungsquerträger 66 befestigt werden (wobei in 4 die Träger 66, 68 sichtbar sind). Die vordere Verbundplatte 28 kann z. B. unter Verwendung von Schrauben und lösbarer Dichtungsmasse/Klebstoff an der Karosserie 58 angebracht werden. Dies dichtet die Vortriebsbatteriegruppe gegenüber den Trägern ab, während es weiter ermöglicht, dass sie für die Wartung ausgebaut wird. Daraufhin wird die strukturelle Verbindungsplatte 44 bei dem Aufhängungsquerträger 66 an der vorderen und an der hinteren Verbundplatte 28, 32 angebracht, um die zwei Platten 28, 32 aneinander zu befestigen.
Obwohl bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben worden sind, erkennt der Fachmann auf dem Gebiet, auf das sich diese Erfindung bezieht, verschiedene alternative Entwürfe und Ausführungsformen, um die Erfindung, die durch die folgenden Ansprüche definiert ist, zu verwirklichen.

Claims

Integrierte Energiespeicher- und Hinterradaufhängungsanordnung zur Verwendung mit einem Fahrzeug, das eine Karosserie aufweist, die einen hinteren Karosseriehohlraum und einen benachbarten vorderen Karosseriehohlraum enthält, wobei sich der hintere und der vordere Karosseriehohlraum zwischen einem Rahmenträgerpaar befinden, wobei die Anordnung umfasst: ein hinteres Kraftstofftank-/Hinterradaufhängungsmodul, das eine hintere Verbundplatte, eine Kraftstofftankanordnung, die an der hinteren Verbundplatte angebracht ist, einen hinteren Querträger, der an einer Hinterkante der hinteren Verbundplatte angebracht ist und quer über sie verläuft, einen vorderen Querträger, der an einer Vorderkante der hinteren Verbundplatte angebracht ist und quer über sie verläuft, und ein Paar untere Lenker, die jeweils an den gegenüberliegenden Enden des hinteren Querträgers und des vorderen Querträgers angebracht sind und von ihnen ausgehen, enthält, wobei das hintere Kraftstofftank-/Hinterradaufhängungsmodul so konfiguriert ist, dass es in den hinteren Karosseriehohlraum gleitet; eine Batteriestützanordnung, die eine Vortriebsbatterie enthält, die an einer vorderen Verbundplatte angebracht ist, wobei die vordere Verbundplatte eine Oberseitenlage, die zu der Vortriebsbatterie benachbart ist, eine Unterseitenlage, die von der Oberseitenlage beabstandet ist, und einen Kern, der die Oberseitenlage mit der Unterseitenlage verbindet, aufweist, wobei die Unterseitenlage eine glatte untere Oberfläche aufweist und wobei die Batteriestützanordnung so konfiguriert ist, dass sie in den vorderen Karosseriehohlraum gleitet; und eine strukturelle Verbindungsplatte, die mit einer Hinterkante der vorderen Verbundplatte verbunden ist und sie an der Vorderkante der hinteren Verbundplatte befestigt.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei die vordere Verbundplatte so konfiguriert ist, dass sie lösbar und dichtend an den Rahmenträgern befestigt ist.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei die obere Seitenlage und die untere Seitenlage aus Stahl hergestellt sind.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei der Kern aus einem Urethanschaum hergestellt ist.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei der Kern aus Kevlar hergestellt ist, das eine Wabenform aufweist.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei der Kern aus Aluminium hergestellt ist, das eine Wabenform aufweist.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei der Kern aus Balsaholz hergestellt ist.
Fahrzeug, das umfasst: eine Karosserie, die ein Paar in Längsrichtung verlaufender Rahmenträger aufweist, wobei ein quer verlaufender Aufhängungsquerträger zwischen den zwei Rahmenträgern verläuft und ein quer verlaufender vorderer Querträger zwischen den zwei Rahmenträgern verläuft, wobei die Rahmenträger und der Aufhängungsquerträger einen Abschnitt eines hinteren Karosseriehohlraums in der Karosserie definieren und die Rahmenträger, der Aufhängungsquerträger und der vordere Querträger einen Abschnitt eines vorderen Karosseriehohlraums in der Karosserie definieren; eine integrierte Energiespeicher- und Hinterradaufhängungsanordnung, die ein hinteres Kraftstofftank-/Hinterradaufhängungsmodul, eine Batteriestützanordnung und eine strukturelle Verbindungsplatte enthält; wobei das hintere Kraftstofftank-/Hinterradaufhängungsmodul eine hintere Verbundplatte, eine Kraftstofftankanordnung, die an der hinteren Verbundplatte angebracht ist, einen hinteren Querträger, der an einer Hinterkante der hinteren Verbundplatte angebracht ist und quer über sie verläuft, einen vorderen Querträger, der an einer Vorderkante der hinteren Verbundplatte angebracht ist und quer über sie verläuft, und ein Paar untere Lenker, die jeweils an den gegenüberliegenden Enden des hinteren Querträgers und des vorderen Querträgers angebracht sind und von ihnen ausgehen, enthält, wobei das hintere Kraftstofftank-/Hinterradaufhängungsmodul in dem hinteren Karosseriehohlraum angebracht ist; wobei die Batteriestützanordnung eine Vortriebsbatterie enthält, die an einer vorderen Verbundplatte angebracht ist, wobei die vordere Verbundplatte eine Oberseitenlage, die zu der Vortriebsbatterie benachbart ist, eine Unterseitenlage, die von der Oberseitenlage beabstandet ist, und einen Kern, der die Oberseitenlage mit der Unterseitenlage verbindet, aufweist, wobei die Unterseitenlage eine glatte untere Oberfläche aufweist und wobei die Batteriestützanordnung in dem vorderem Karosseriehohlraum angebracht ist; und wobei die strukturelle Verbindungsplatte mit einer Hinterkante der vorderen Verbundplatte verbunden ist und sie an der Vorderkante der hinteren Verbundplatte befestigt.
Fahrzeug nach Anspruch 8, wobei die vordere Verbundplatte lösbar und dichtend an den Rahmenträgern, an dem Aufhängungsquerträger und an dem vorderen Querträger befestigt ist.
Fahrzeug nach Anspruch 8, wobei der vordere Querträger und die strukturelle Verbindungsplatte an dem Aufhängungsquerträger angebracht sind.