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Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein Hybrid-Fahrzeug.
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Die
DE 10 2008 015 294 A1 offenbart ein Kraftfahrzeug mit einem Eindrückraum zur Energieabsorption bei einer Kollision, wobei das Fahrzeug einen Fahrgastraum aufweist. Das Fahrzeug weist ferner eine stoßverlagerbare Komponente auf, beispielsweise eine Antriebsstrangkomponente, die durch den Eindrückraum mit Abstand von dem Fahrgastraum angeordnet ist. Darüber hinaus ist eine aufblasbare Komponente vorgesehen, die zwischen dem Fahrgastraum und der stoßverlagerbaren Komponente angeordnet ist und beispielsweise von einem mittels eines Gasgenerator aufblasbaren Metallbehälter oder dergleichen gebildet sein kann, der bevorzugt aus Stahl oder Aluminium hergestellt ist. Das Fahrzeug umfasst eine Zwischenkomponente, die zwischen dem Fahrgastraum und der stoßverlagerbaren Komponente angeordnet ist und die benachbart zu der aufblasbaren Komponente ist. Dabei steht die aufblasbare Komponente mit der Zwischenkomponente in Wirkeingriff, so dass die Zwischenkomponente bewegt wird, wenn die aufblasbare Komponente aufgeblasen wird. Dabei wird ein Druckraum zwischen der stoßverlagerbaren Komponente und dem Fahrgastraum zumindest teilweise von Blockierungen befreit.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Antriebsstrang für ein Hybrid-Fahrzeug bereitzustellen, welcher ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch einen Antriebsstrang für ein Hybrid-Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Ein erfindungsgemäßer Antriebsstrang für ein Hybrid-Fahrzeug umfasst eine Verbrennungskraftmaschine sowie wenigstens eine an der Verbrennungskraftmaschine gehaltene elektrische Hochspannungskomponente. Dabei ist die Hochspannungskomponente beispielsweise an einem Kurbelgehäuse bzw. einem Zylinderkurbelgehäuse der Verbrennungskraftmaschine befestigt.
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Die elektrische Hochspannungskomponente ist mit einem elektrischen Energienetz gekoppelt, mit dem auch ein elektrisches Antriebsaggregat zum Antreiben des Hybrid-Fahrzeugs gekoppelt ist. Mit anderen Worten umfasst der Antriebsstrang auch ein elektrisches Antriebsaggregat, insbesondere eine elektrische Maschine, mittels welcher das Hybrid-Fahrzeug anzutreiben ist. Dabei ist das Hybrid-Fahrzeug beispielsweise wahlweise ausschließlich mittels der Verbrennungskraftmaschine, ausschließlich mittels des elektrischen Antriebsaggregats oder sowohl mittels des elektrischen Antriebsaggregats als auch mittels der Verbrennungskraftmaschine anzutreiben und kann so mit einem nur geringen Energieverbrauch und mit geringem CO2-Emissionen betrieben werden.
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Es ist wenigstens ein an der Verbrennungskraftmaschine gehaltenes Abstützelement vorgesehen. Dabei ist das Abstützelement beispielsweise an dem Kurbelgehäuse bzw. dem Zylinderkurbelgehäuse der Verbrennungskraftmaschine befestigt. Das Abstützelement überragt die elektrische Hochspannungskomponente in Fahrzeuglängsrichtung. Mittels des Abstützelements sind Aufprallkräfte bei einer insbesondere zumindest im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden unfallbedingten Kraftbeaufschlagung des Hybrid-Fahrzeugs in die Verbrennungskraftmaschine einzuleiten. Dadurch wird im Falle der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung eine direkte Beaufschlagung der elektrischen Hochspannungskomponente mit Aufprallkräften vermieden, wodurch die elektrische Komponente zumindest entlastet wird. Bei der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung kann somit eine Verschiebung des Antriebsstrangs zumindest im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung relativ zur Karosserie bzw. einem Aufbau des Hybrid-Fahrzeugs über das Abstützelement bewirkt werden, da bei der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung zunächst das Abstützelement und nicht etwa die elektrische Hochspannungskomponente Aufprallkräfte aufnimmt und in die Verbrennungskraftmaschine und den übrigen, sich daran anschließenden Antriebsstrang einleitet. Dadurch ist zumindest eine vollständige Einleitung der Aufprallkräfte über die elektrische Hochspannungskomponente in den Antriebsstrang vermieden, sodass eine unerwünscht starke Beschädigung der elektrischen Hochspannungskomponente vermieden werden kann. Der erfindungsgemäße Antriebsstrang weist somit ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten auf.
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Durch das Abstützelement ist wenigstens ein Lastpfad gebildet, über welchen die Aufprallkräfte zumindest teilweise aufgenommen und über die Verbrennungskraftmaschine in den Antriebsstrang eingeleitet werden können. Die Aufprallkräfte werden zumindest nicht vollständig über die elektrische Hochspannungskomponente in den Antriebsstrang eingeleitet. Vielmehr kann durch die Aufnahme und die Einleitung der Aufprallkräfte in den Antriebsstrang über das Abstützelement der Antriebsstrang besonders frühzeitig bei der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung zumindest im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung verschoben werden, sodass die elektrische Hochspannungskomponente nicht unerwünscht stark belastet wird. Mit anderen Worten blockt das Abstützelement die elektrische Hochspannungskomponente frei und kann Aufprallkräfte abstützen.
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Bei der elektrischen Hochspannungskomponente kann es sich um das elektrische Antriebsaggregat handeln. Ebenso ist es möglich, dass es sich bei der elektrischen Hochspannungskomponente um eine dem elektrischen Antriebsaggregat zugeordnete Leistungselektronik handelt, über die das elektrische Antriebsaggregat mit dem elektrischen Energienetz gekoppelt ist. Ebenso kann es sich beispielsweise bei der elektrischen Hochspannungskomponente um einen Kältemittelverdichter handeln, welcher mit dem elektrischen Energienetz gekoppelt ist. Das Hybrid-Fahrzeug umfasst dabei beispielsweise wenigstens ein weiteres Energienetz, welches eine geringere elektrische Spannung aufweist als das erste Energienetz.
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Das Abstützelement ist bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung aus Metall, insbesondere aus einem Stahl, gebildet. Dadurch kann es die Aufprallkräfte besonders effizient abstützen und in die Verbrennungskraftmaschine und über diese in den übrigen, sich daran anschließenden Antriebsstrang einleiten.
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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.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
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1 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht eines Antriebsstrangs für ein Hybrid-Fahrzeug mit einer elektrischen Maschine zum Antreiben des Hybrid-Fahrzeugs und einer Verbrennungskraftmaschine zum Antreiben des Hybrid-Fahrzeugs, wobei an der Verbrennungskraftmaschine zwei elektrische Hochspannungskomponenten befestigt sind, die mit einem elektrischen Energienetz gekoppelt sind, mit dem auch die elektrische Maschine gekoppelt ist, und wobei ein die elektrischen Hochspannungskomponenten in Fahrzeugslängsrichtung nach vorne hin überragendes Abstützelement an der Verbrennungskraftmaschine befestigt ist, mittels welchem Aufprallkräfte bei einer zumindest im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden unfallbedingten Kraftbeaufschlagung in die Verbrennungskraftmaschine und über diese in den übrigen, sich daran anschließenden Antriebsstrang einleitbar sind;
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2 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht einer weiteren Ausführungsform des Antriebsstrangs gemäß 1;
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3 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht einer weiteren Ausführungsform des Antriebsstrangs gemäß den 1 und 2;
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4 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht einer weiteren Ausführungsform des Antriebsstrangs gemäß den 1 bis 3;
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5 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht der Ausführungsformen des Antriebsstrangs gemäß den 1 bis 3 in jeweilig deformierten und undeformierten Zuständen; und
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6 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht des Antriebsstrangs gemäß 3.
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Die 1 zeigt ausschnittsweise eine perspektivische Ansicht eines Antriebsstrangs 10 für ein Hybrid-Fahrzeug, das als Personenkraftwagen ausgebildet ist. Der Antriebsstrang 10 umfasst eine Verbrennungskraflmaschine 12, mittels welcher das Hybrid-Fahrzeug antreibbar ist. Der Antriebsstrang 10 umfasst ferner eine in der 1 nicht dargestellte elektrische Maschine, mittels welcher das Hybrid-Fahrzeug ebenso antreibbar ist, indem die elektrische Maschine in einen Motorbetrieb Räder des Hybrid-Fahrzeugs antreibt. Die elektrische Maschine ist dabei mit einem elektrischen Energienetz gekoppelt, welches als Hochvoltnetz bezeichnet wird. Das Hybrid-Fahrzeug kann ein weiteres Energienetz umfassen, welches eine elektrische Spannung aufweist, die geringer ist als eine elektrische Spannung des ersten Energienetzes (Hochvoltnetz). Dies ist der Fall, da die elektrische Maschine mit der höheren elektrischen Spannung des ersten Energienetzes zu versorgen ist und diese höhere elektrische Spannung benötigt, beispielsweise im Gegensatz zu elektrischen Verbrauchern zur Darstellung von Komfortfunktionalitäten des Hybrid-Fahrzeugs, die mit dem weiteren elektrischen Energienetz gekoppelt und mit der geringeren elektrischen Spannung des weiteren Energienetzes betrieben werden können.
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Der elektrischen Maschine ist dabei eine Leistungselektronik 14 zugeordnet, über die die elektrische Maschine mit dem Hochvoltnetz elektrisch gekoppelt ist. Die Leistungselektronik 14 ist dabei an der Verbrennungskraftmaschine 12 befestigt. Dazu ist die Leistungselektronik 14 an einem Kurbelgehäuse 16 der Verbrennungskraftmaschine 12, indem eine Kurbelwelle relativ zu dem Kurbelgehäuse 16 um eine Drehachse drehbar gelagert ist, befestigt. Da die Leistungselektronik 14 mit dem Hochvoltnetz elektrisch gekoppelt ist, handelt es sich bei der Leistungselektronik 14 um eine so genannte elektrische Hochspannungskomponente.
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Darüber hinaus ist an der Verbrennungskraftmaschine 12 ein elektrischer Kältemittelverdichter 18 einer Klimatisierungseinrichtung des Hybrid-Fahrzeugs gehalten. Dazu ist der elektrische Kältemittelverdichter 18 ebenso an dem Kurbelgehäuse 16 befestigt. Auch bei dem elektrischen Kältemittelverdichter 18 handelt es sich um eine so genannte elektrische Hochspannungskomponente, da auch der Kältemittelverdichter 18 mit dem Hochspannungsnetz elektrisch gekoppelt ist.
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Die Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine 12 ist mit einem Triebrad in Form einer Riemenscheibe 20 drehfest verbunden, welche außerhalb des Kurbelgehäuses 16 angeordnet ist. Die Riemenscheibe 20 ist einem Umschlingungstrieb in Form eines Riementriebs zugeordnet. Über diesen Riementrieb können Nockenwellen der Verbrennungskraftmaschine 12 von der Kurbelwelle angetrieben werden, sodass die Nockenwellen phasenrichtig zur Kurbelwelle Gaswechselventile betätigen können.
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Wie der 1 zu entnehmen ist, ist in Fahrzeuglängsrichtung, die durch einen Richtungspfeil 22 angedeutet ist, bezogen auf die Vorwärtsfahrtrichtung (Richtungspfeil 24) des Hybrid-Fahrzeugs vor der Riemenscheibe 20 ein Abstützelement 26 mit Halterungen 28 angeordnet, welches über die Halterungen 28 an dem Kurbelgehäuse 16 der Verbrennungskraftmaschine 12 befestigt ist. Die Halterungen 28 halten das Abstützelement 26 vor der Riemenscheibe 20 in Position. Die Halterungen 28 sind beispielsweise mit dem Kurbelgehäuse 16 verschraubt.
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Wie in Zusammenschau mit den 1 bis 5 zu erkennen ist, sind die Halterungen 28 einstückig ausgebildet und über ein Verbindungsteil 32 des Abstützelements 26 miteinander verbunden. Die einstückig mit dem Verbindungsteil 32 ausgebildeten Halterungen 28 bilden somit ein Innenblech des Abstützelements 26. Das Abstützelement 26 umfasst einen Topf 27, insbesondere einen Blechtopf, welcher beispielsweise aus einem Stahl gebildet ist. Entsprechend sind auch die Halterungen 28 zumindest im Wesentlichen aus Metall, insbesondere einem Stahl, gebildet. Der Topf 27 ist dabei mit den Halterungen 28 über das Verbindungsteil 32 verbunden und in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten offen ausgebildet. Dadurch kann dieser besonders effizient Aufprallkräfte in die Verbrennungskraftmaschine 12 und in dahinter angeordnete Strukturen des Antriebsstrangs 10 einleiten. Der Topf 27 bildet dabei ein Außenblech des Abstützelements 26 bildet. Dies bedeutet, dass der in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten offene Topf 27 durch das Innenblech geschlossen ist.
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Das Abstützelement 26 überragt die Leistungselektronik 14 sowie den elektrischen Kältemittelverdichter 18 in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne hin. Kommt es nun zu einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung des Hybrid-Fahrzeugs und insbesondere des Antriebsstrangs 10, welche durch einen Kraftpfeil F angedeutet ist und welche zumindest im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung verläuft, so nimmt zunächst das Abstützelement 26 Aufprallkräfte auf und leitet diese über die Halterungen 28 direkt in die Verbrennungskraftmaschine 12 bzw. in das Kurbelgehäuse 16 der Verbrennungskraftmaschine 12 ein. Durch das Abstützelement 26 ist somit ein Kraftpfad bereitgestellt, über welchen die Aufprallkräfte zumindest teilweise aufgenommen und in den Antriebsstrang 10 zumindest unter Entlastung der Leistungselektronik 14 und des elektrischen Kältemittelverdichters 18 eingeleitet werden können.
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Zu einer solchen unfallbedingten Kraftbeaufschlagung kommt es beispielsweise bei einem Frontalaufprall des Hybrid-Fahrzeugs auf eine Barriere gegebenenfalls ohne Überdeckung. Im Falle einer solchen unfallbedingten Kraftbeaufschlagung werden die Leistungselektronik 14 und der elektrische Kältemittelverdichter 18 zumindest entlastet, da wenigstens nicht die gesamte Aufprallkraft über die Leistungselektronik 14 und den elektrischen Kältemittelverdichter 18 in den übrigen, sich in Fahrzeuglängsrichtung dahinter anschließenden Antriebsstrang 10 eingeleitet wird. Das Abstützelement 26 nimmt zumindest einen Teil, insbesondere zumindest einen überwiegenden Teil, der Aufprallkräfte auf und leitet diese in in Fahrzeuglängsrichtung dahinter angeordnete Strukturen. Dadurch wird über das Abstützelement 26 eine Verschiebung des Antriebsstrangs 10 in Fahrzeuglängsrichtung relativ zur Karosserie des Hybrid-Fahrzeugs bewirkt, dass eine unerwünscht starke Belastung und eine unerwünscht starke Beschädigung der Leistungselektronik 14 und des elektrischen Kältemittelverdichters 18 vermieden werden kann. Mit anderen Worten blockt das Abstützelement 26 insbesondere die Leistungselektronik 14 sowie den elektrischen Kältemittelverdichter 18 frei. Somit weist der Antriebsstrang 10 ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten auf.
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Die 2 zeigt eine alternative Ausführungsform des Antriebsstrangs 10. Im Vergleich zum Topf 27 gemäß 1 sind jedoch Sicken 30 des Topfes 27 größer ausgebildet, was der Kraftaufnahme- und Weiterleitungsfähigkeit des Abstützelements 26 (Topf 27) zugute kommt.
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Die 3 zeigt eine weitere Ausführungsform des Abstützelements 26, wobei das Innenblech, insbesondere das Verbindungsteil 32, mit wenigstens einer Rippe oder dergleichen Versteifungsstruktur zum Aussteifen des Abstützelements 26 versehen ist. Dadurch ist ein besonders stabiler Lastpfad geschaffen, über den die Aufprallkräfte zumindest teilweise in die Verbrennungskraftmaschine 12 eingeleitet und die Leistungselektronik 14 und der elektrische Kühlmittelverdichter 18 entlastet werden können.
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Die 4 zeigt eine weitere Ausgestaltungsform des Abstützelements 26, welche in Zusammenschau mit der 6 erläutert ist. Wie der 6 zu entnehmen ist, umfasst das Abstützelement 26 einen aufgeweiteten Kegel 34, welcher in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne hin aufgeweitet ist. Dabei ist der aufgeweitete Kegel 34 in Fahrzeuglängsrichtung zwischen dem Außenblech und dem Innenblech angeordnet. Der aufgeweitete Kegel 34 ist einerseits am Innenblech und andererseits am Außenblech abgestützt.
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Alternativ oder zusätzlich zu dem aufgeweiteten Kegel 34 kann ein Profil 36 vorgesehen sein, welches zumindest im Wesentlichen als gerader Kreiszylinder ausgebildet ist. Das Profil 36 ist dabei auf einem Gegenstück 38 einer Schraube 40 zur Befestigung der Riemenscheibe 20 abgestützt. Ferner ist ein Freischnitt mit Fixierung vorgesehen, um das Profil 36 am Innenblech zu halten. Ferner ist das Profil 36 auf dem Außenblech geführt. In der 6 ist auch ein Weg S dargestellt, der durch das Abstützelement 26 frei geblockt ist, um so die Belastungen der Leistungselektronik 14 und des elektrischen Kältemittelverdichters bei der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung besonders gering zu halten.
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Anhand der 6 ist erkennbar, dass Aufprallkräfte zunächst auf das Abstützelement 26 und schließlich auf die Riemenscheibe 20 überfragen und geleitet werden. Dadurch werden die Hochspannungskomponenten bei der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung entlastet.
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Die 5 zeigt unterschiedliche Verformungszustände sowie einen undeformierten Zustand der Antriebsstränge 10 gemäß den 1 bis 4 und 6, wobei in Fahrzeuglängsrichtung vor dem Abstützelement 26 eine Kühleinrichtung 42 zum Kühlen der Verbrennungskraftmaschine 12 vorgesehen ist. Dabei erfolgt die Aufnahme von Aufprallkräften bei einem Frontalaufprall des Hybrid-Fahrzeugs zunächst durch die Kühleinrichtung 42, welche infolge der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung zunächst relativ zu dem Abstützelement 26 und zu dem Antriebsstrang 10 auf diese zu bewegt wird. Die Kühleinrichtung 42 wird in Stützanlage mit dem Abstützelement 26 bewegt, sodass schließlich die Aufprallkräfte zumindest überwiegend über das Abstützelement 26 in die Verbrennungskraftmaschine 12 und die dahinter anliegenden Strukturen des Antriebsstrangs 10 geleitet werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008015294 A1 [0002]
