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Die Erfindung betrifft eine Achsträgeranordnung für ein Kraftfahrzeug, mit einem Achsträger, der wenigstens zwei Längsträger aufweist, an welchen jeweils zumindest eine Befestigungsstelle zur Anbindung des Achsträgers an einen Karosserieaufbau des Kraftfahrzeugs vorliegt und die über wenigstens eine Quertraverse starr miteinander verbunden sind.
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Die Achsträgeranordnung dient der Herstellung einer Wirkverbindung zwischen Radaufhängungen des Kraftfahrzeugs, insbesondere Einzelradaufhängungen, und dem Karosserieaufbau. Hierzu verfügt die Achsträgeranordnung über den Achsträger, welcher einerseits mit dem Karosserieaufbau des Kraftfahrzeugs verbunden ist und andererseits Anlenkstellen für die Radaufhängungen aufweist beziehungsweise mit diesen verbunden ist. Der Achsträger kann starr mit dem Karosserieaufbau verbunden sein. Alternativ kann eine elastische Verbindung vorgesehen sein, beispielsweise über wenigstens einen Schwingungsdämpfer. Der Achsträger kann zusätzlich auch der Befestigung wenigstens eines Kraftfahrzeugaggregats, beispielsweise eines Antriebsaggregats, insbesondere einer Brennkraftmaschine, dienen. Insoweit kann der Achsträger auch als Aggregateträger oder als Fahrschemel bezeichnet werden.
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Der Achsträger verfügt über wenigstens zwei Längsträger, welche sich nach einer Montage des Achsträgers an dem Kraftfahrzeug zumindest näherungsweise in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs erstrecken. An den Achsträgern ist jeweils die wenigstens eine Befestigungsstelle vorgesehen, über welche der entsprechende Längsträger an dem Karosserieaufbau befestigt werden kann. Beispielsweise sind an jedem der Längsträger mehrere Befestigungsstellen, insbesondere genau zwei Befestigungsstellen, vorgesehen. Beispielsweise ist an gegenüberliegenden Enden jedes Längsträgers jeweils eine Befestigungsstelle vorgesehen.
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Die beiden Längsträger sind über die wenigstens eine Quertraverse miteinander verbunden, vorzugsweise starr. Selbstverständlich können mehrere Quertraversen vorgesehen sein, insbesondere eine – in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs gesehen – vordere Quertraverse und eine hintere Quertraverse. Über die wenigstens eine Quertraverse sind die Längsträger starr miteinander verbunden. Beispielsweise liegen die Anlenkstellen, an welchen die Radaufhängungen angreifen, zumindest teilweise an der Quertraverse beziehungsweise einer der Quertraversen, vor. Sind mehrere Quertraversen vorgesehen, so weisen beispielsweise mehrere dieser Quertraversen oder alle der Quertraversen jeweils wenigstens eine der Anlenkstellen auf.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Achsträgeranordnung vorzuschlagen, welche gegenüber bekannten Achsträgeranordnungen Vorteile aufweist, insbesondere einen höheren Integrationsgrad des Achsträgers mit weiteren Einrichtungen des Kraftfahrzeugs ermöglicht.
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Dies wird mit einer Achsträgeranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist eine die Quertraverse zumindest teilweise aufnehmende elektrische Maschine vorgesehen. Die Achsträgeranordnung weist also neben dem Achsträger die elektrische Maschine auf. Die elektrische Maschine ist vorzugsweise an dem Achsträger befestigt und nimmt ihn beziehungsweise die Quertraverse zumindest bereichsweise auf. Anders ausgedrückt durchgreift der Achsträger beziehungsweise die Quertraverse die elektrische Maschine, sodass die elektrische Maschine platzsparend in dem Kraftfahrzeug angeordnet werden kann.
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Bei einer derartigen Ausgestaltung ist es nicht notwendig, die elektrische Maschine beispielsweise benachbart zu der Quertraverse oder dem gesamten Achsträger anzuordnen, was hinsichtlich des benötigten Bauraums ungünstig wäre. Noch ungünstiger wäre eine Variante, bei welcher eine Leistungselektronik der elektrischen Maschine zwischen einem einen Rotor der elektrischen Maschine aufnehmenden Rotorgehäuse und der Quertraverse angeordnet ist, sodass das Rotorgehäuse von der Quertraverse beabstandet ist. Diese Nachteile können mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Achsträgeranordnung vermieden werden, weil ein hoher Integrationsgrad des Achsträgers mit der elektrischen Maschine realisiert ist. Beispielsweise durchgreift die Quertraverse das Rotorgehäuse wenigstens teilweise, ist also zumindest bereichsweise innerhalb des Rotorgehäuses angeordnet.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die elektrische Maschine zwischen den beiden Längsträgern angeordnet ist, wobei eine Antriebswelle der elektrischen Maschine geodätisch unterhalb der Längsträger vorliegt. Die elektrische Maschine ist also zwischen den Längsträgern aufgenommen und erstreckt sich dabei entlang der Quertraverse. Die elektrische Maschine verfügt über die Antriebswelle, welche auch als Rotorwelle bezeichnet werden kann. Nach einer Montage der Achsträgeranordnung an dem Kraftfahrzeug soll die Antriebswelle oder zumindest ihre Längsmittelachse geodätisch unter den Längsträgern vorliegen.
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Anders ausgedrückt übergreifen die beiden Längsträger jeweils die Antriebswelle beziehungsweise zumindest deren Längsmittelachse. Das bedeutet nicht, dass die Längsträger über ihre gesamte Erstreckung über der Antriebswelle vorliegen müssen, wenngleich dies selbstverständlich vorgesehen sein kann. Vielmehr ist es ausreichend, wenn die Längsträger in einer auf den Längsträgern senkrecht stehenden und die Antriebswelle beziehungsweise ihre Längsmittelachse aufnehmenden Ebene über der Antriebswelle oder der Längsmittelachse liegen.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die elektrische Maschine an der Quertraverse befestigt ist, insbesondere mittels eines Lagers. Vorzugsweise dient insoweit der Achsträger der Lagerung der elektrischen Maschine bezüglich des Karosserieaufbaus des Kraftfahrzeugs. Beispielsweise liegt die Quertraverse an dem Rotorgehäuse der elektrischen Maschine an und ist starr mit diesem verbunden. Die Verbindung kann dabei auf beliebige Art und Weise realisiert sein, insbesondere formschlüssig, kraftschlüssig und/oder. stoffschlüssig. Beispielsweise ist die elektrische Maschine über wenigstens eine Lager an dem Achsträger beziehungsweise der Quertraverse befestigt. Besonders bevorzugt ist die elektrische Maschine elastisch mit dem Achsträger, insbesondere mit der Quertraverse, verbunden. Beispielsweise liegt hierzu das Lager als elastisches Lagerelement vor, über welches die elektrische Maschine, insbesondere ausschließlich, an dem Achsträger beziehungsweise der Quertraverse befestigt ist. Auf diese Art und Weise kann eine Entkopplung, insbesondere eine akustische Entkoppelung, der elektrischen Maschine erzielt werden.
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Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die elektrische Maschine mit einer mittels des Achsträgers an dem Karosserieaufbau gelagerten Achse des Kraftfahrzeugs wirkverbunden ist. Die Achse beziehungsweise Radachse weist Räder des Kraftfahrzeugs auf. Beispielsweise verfügt das Kraftfahrzeug über mehrere Radachsen, insbesondere eine Vorderradachse und eine Hinterradachse. Die elektrische Maschine dient nun beispielsweise dem Antreiben der Radachse oder zumindest wenigstens eines Rads der Radachse. Selbstverständlich kann auch jedem Rad der Radachse eine elektrische Maschine zugeordnet sein, wobei die elektrische Maschine jeweils gemäß den vorstehenden Ausführungen für die elektrische Maschine ausgestaltet und angeordnet ist.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Quertraverse in einem Rotorgehäuse der elektrischen Maschine angeordnet ist oder in einer Gehäusewand des Rotorgehäuses integriert ist. Wie bereits vorstehend angedeutet kann die Quertraverse das Rotorgehäuse wenigstens teilweise durchgreifen. Alternativ kann es vorgesehen sein, dass die Quertraverse von der Gehäusewand aufgenommen wird, sodass eine integrale Anordnung der Quertraverse mit dem Rotorgehäuse vorliegt.
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Eine besonders bevorzugte weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die elektrische Maschine Elektronikbauteile aufweist, insbesondere Elektronikbauteile einer Leistungselektronik, wobei die Quertraverse zwischen den Elektronikbauteilen vorliegt. Die Elektronikbauteile dienen beispielsweise einer Ansteuerung der elektrischen Maschine, insbesondere wenigstens einer Spulenwicklung der elektrischen Maschine. Insoweit sind die Elektronikbauteile beispielsweise der Leistungselektronik der elektrischen Maschine zugeordnet. Die Quertraverse soll nun zwischen den Elektronikbauteilen angeordnet sein, sodass vorzugsweise beidseitig der Quertraverse jeweils wenigstens eines der Elektronikbauteile vorliegt.
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Einer Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Elektronikbauteile auf einer Leiterplatte angeordnet sind, die eine die Quertraverse zumindest bereichsweise aufnehmende Aufnahmeöffnung aufweist, wobei die Aufnahmeöffnung randoffen oder randgeschlossen in der Leiterplatte ausgebildet ist. Die Elektronikbauteile sind an der Leiterplatte befestigt, insbesondere auf diese aufgeklebt und/oder aufgelötet. Beispielsweise sind die Elektronikbauteile über Leiterbahnen der Leiterplatte elektrisch miteinander verbunden. Die Leiterplatte soll nun über die Aufnahmeöffnung verfügen, in welcher die Quertraverse zumindest bereichsweise angeordnet ist. Die Aufnahmeöffnung kann dabei entweder randoffen oder randgeschlossen in der Leiterplatte vorliegen. In ersterem Fall durchgreift die Aufnahmeöffnung einen Rand der Leiterplatte, während sie in der randgeschlossenen Ausgestaltung beabstandet von Rändern der Leiterplatte vorliegt.
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Eine bevorzugte weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Leiterplatte ringförmig, insbesondere kreisringförmig ist, und die Antriebswelle in Umfangsrichtung bezüglich einer Drehachse der Antriebswelle zumindest teilweise, insbesondere vollständig, umgreift. Beispielsweise ist die Leiterplatte stirnseitig eines Stators der elektrischen Maschine angeordnet oder bildet einen Bestandteil von diesem. Insbesondere ist die Leiterplatte koaxial zu der Drehachse der Antriebswelle angeordnet. Es kann vorgesehen sein, dass die Leiterplatte die Antriebswelle nur teilweise in Umfangsrichtung umgreift. Besonders bevorzugt ist die Leiterplatte in Umfangsrichtung jedoch durchgehend ausgestaltet, sodass sie die Antriebswelle in Umfangsrichtung vollständig umgreift.
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Zusätzlich oder alternativ kann in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass die Leiterplatte eine Vielzahl von gleichmäßig verteilt angeordneten Anschlussstellen aufweist, wobei jede der Anschlussstellen mit einem der Elektronikbauteile elektrisch verbunden ist und die Elektronikbauteile zumindest teilweise unterschiedliche Abstände voneinander aufweisen. Über die Anschlussstellen sind beispielsweise die Elektronikbauteile mit Spulenwicklungen des Stators der elektrischen Maschine elektrisch verbunden. Insbesondere ist jedem der Elektronikbauteile genau eine dieser gleichmäßig verteilt angeordneten Anschlussstellen zugeordnet.
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Vorzugsweise sind die Anschlussstellen in Umfangsrichtung jeweils mit identischen Abständen zwischen unmittelbar benachbarten Anschlussstellen auf der Leiterplatte angeordnet. Um Platz für die Quertraverse beziehungsweise diese aufnehmende Aufnahmeöffnung zu schaffen, sind die Elektronikbauteile in Umfangsrichtung mit zueinander unterschiedlichen Abständen zwischen unmittelbar benachbarten Elektronikbauteilen angeordnet. Dabei kann es vorgesehen sein, dass lediglich die unmittelbar benachbart zu der Aufnahmeöffnung angeordneten Elektronikbauteile einen anderen, nämlich größeren, Abstand voneinander aufweisen als die anderen Elektronikbauteile voneinander.
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Schließlich kann in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass die Quertraverse als eine in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs vorne liegende erste Traverse ausgebildet ist und neben der ersten Traverse eine in Fahrtrichtung hinter dieser liegende zweite Traverse vorgesehen ist, die die Längsträger starr miteinander verbindet, wobei die elektrische Maschine bündig an der zweiten Traverse anliegt oder von ihr beabstandet ist. Der Abstand zwischen den beiden Traversen, nämlich der ersten Traverse und der zweiten Traverse, ist also derart bemessen, dass die erste Traverse von der elektrischen Maschine aufgenommen ist und gleichzeitig die elektrische Maschine an der zweiten Traverse, insbesondere an dem Rotorgehäuse, anliegt. Auf diese Art und Weise wird der zwischen den beiden Traversen vorliegende Bauraum äußerst effizient genutzt. Die erste Traverse liegt in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs beziehungsweise in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs vor der zweiten Traverse. Insoweit kann die erste Traverse auch als vordere Traverse und die zweite Traverse als hintere Traverse bezeichnet werden.
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Die Erfindung betrifft selbstverständlich ein Kraftfahrzeug mit einer Achsträgeranordnung, insbesondere mit einer Achsträgeranordnung gemäß den vorstehenden Ausführungen, wobei die Achsträgeranordnung über einen Achsträger verfügt, der wenigstens zwei Längsträger aufweist, an welchen jeweils zumindest eine Befestigungsstelle zur Anbindung des Achsträgers an einen Karosserieaufbau des Kraftfahrzeugs vorliegt und die über wenigstens eine Quertraverse starr miteinander verbunden sind. Dabei ist eine die Quertraverse zumindest teilweise aufnehmende elektrische Maschine vorgesehen.
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Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung der Achsträgeranordnung beziehungsweise des Kraftfahrzeugs wurde bereits hingewiesen. Sowohl die Achsträgeranordnung als auch das Kraftfahrzeug können gemäß den vorstehenden Ausführungen weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:
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1 einen Achsträger einer Achsträgeranordnung für ein Kraftfahrzeug, sowie
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2 eine schematische Querschnittsdarstellung der Achsträgeranordnung, die neben dem Achsträger eine elektrische Maschine aufweist.
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Die 1 zeigt einen Teil einer Achsträgeranordnung 1 für ein nicht näher dargestelltes Kraftfahrzeug, nämlich einen Achsträger 2. Der Achsträger 2 verfügt über zwei Längsträger 3 und 4, wobei an den Längsträgern 3 und 4 jeweils wenigstens eine Befestigungsstelle 5 (hier: zwei Befestigungsstellen 5) vorliegen, die der Anbindung des Achsträgers 2 an einen nicht dargestellten Karosserieaufbau des Kraftfahrzeugs dienen. Beispielsweise ist der Achsträger 2 über die Befestigungsstellen 5 starr mit dem Karosserieaufbau verbunden. Es kann jedoch auch eine federnde beziehungsweise elastische Verbindung vorgesehen sein, beispielsweise über wenigstens ein Dämpfungselement. Die Längsträger 3 und 4 sind über eine erste Traverse 6 und eine zweite Traverse 7 starr miteinander verbunden. Die erste Traverse 6 wird im Rahmen dieser Beschreibung auch als Quertraverse bezeichnet.
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Die 2 zeigt eine Querschnittsdarstellung durch die Achsträgeranordnung 1. Von dem Achsträger 2 sind dabei der Längsträger 3 mit den Befestigungsstellen 5 sowie die Traversen 6 und 7 zu erkennen. Neben dem Achsträger 2 verfügt die Achsträgeranordnung 1 über eine elektrische Maschine 8, welche hier lediglich schematisch angedeutet ist. Von der elektrischen Maschine 8 sind eine Antriebswelle 9 sowie eine Leistungselektronikeinrichtung 10 dargestellt. Die Leistungselektronikeinrichtung 10 verfügt über eine Leiterplatte 11, auf der eine Vielzahl von Elektronikbauteilen 12, von welchen lediglich einige beispielhaft gekennzeichnet sind, angeordnet sind.
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Die Leiterplatte 11 ist vorzugsweise ringförmig, insbesondere kreisringförmig, um die Antriebswelle 9 herum angeordnet. Insbesondere liegt die Leiterplatte 11 koaxial zu der Antriebswelle 9 beziehungsweise einer Längsmittelachse der Antriebswelle 9 vor. Auf der Leiterplatte 11 sind neben den Elektronikbauteilen 12 zahlreiche Anschlussstellen 13 angeordnet, von welchen ebenfalls lediglich einige beispielhaft gekennzeichnet sind. Die Anschlussstellen 13 sind beispielsweise in Umfangsrichtung bezüglich der Längsmittelachse der Antriebswelle 9 gleichmäßig beabstandet voneinander angeordnet. Vorzugsweise ist jede der Anschlussstellen 13 mit wenigstens einem der Elektronikbauteilen 12 elektrisch verbunden. Über die Anschlussstellen 13 stehen beispielsweise Spulenwicklungen mit den Elektronikbauteilen 12 in elektrischer Verbindung.
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Um eine platzsparende Ausgestaltung der Achsträgeranordnung 1 zu realisieren, soll die elektrische Maschine 8 einerseits zwischen den Längsträgern 3 und 4 und andererseits zwischen den Traversen 6 und 7 angeordnet sein. Beispielsweise liegt sie dabei mit einem Rotorgehäuse (hier nicht dargestellt) an der zweiten Traverse 7 an. Die erste Traverse 6 dagegen kann die elektrische Maschine 8 beziehungsweise deren Rotorgehäuse wenigstens bereichsweise, insbesondere in axialer Richtung bezüglich der Längsmittelachse der Antriebswelle 9 vollständig, durchgreifen. Bevorzugt ist zu diesem Zweck eine Aufnahmeöffnung 14 in der Leiterplatte 11 ausgebildet, in welcher die erste Traverse 6 angeordnet ist.
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Um Platz für die Aufnahmeöffnung 14 zu schaffen, sind zumindest einige der Elektronikbauteile 12 in Umfangsrichtung zu der ihnen zugeordneten Anschlussstelle 13 versetzt angeordnet. Daraus ergibt sich, dass die Elektronikbauteile 12 im Gegensatz zu den Anschlussstellen 13 zumindest teilweise unterschiedliche Abstände voneinander aufweisen, insbesondere in Umfangsrichtung. Die hier dargestellte Aufnahmeöffnung 14 ist randoffen in der Leiterplatte 11 ausgebildet und durchgreift dabei eine Außenumfangsfläche der Leiterplatte 11. Eine Innenumfangsfläche der Leiterplatte 11 ist dagegen nicht durchgriffen und mithin durchgehend ausgebildet.
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Die Leiterplatte 11 kann in dem Rotorgehäuse der elektrischen Maschine angeordnet sein. Selbstverständlich kann sie jedoch auch in einem separaten Elektronikgehäuse vorliegen, welches beispielsweise stirnseitig an dem Rotorgehäuse angeordnet, insbesondere befestigt ist. Aufgrund der Aufnahmeöffnung 14 kann es vorgesehen sein, dass Leitungen 15, über welche die Elektronikbauteile 12 mit den Anschlussstellen 13 elektrisch verbunden sind, im Bereich der Aufnahmeöffnung 14 länger sind als abseits der Aufnahmeöffnung 14. Von den Leitungen 15 sind lediglich einige beispielhaft gekennzeichnet.
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Mit der beschriebenen Ausgestaltung der Achsträgeranordnung 1 kann ein sehr hoher Integrationsgrad zwischen dem Achsträger 2 und der elektrischen Maschine 8 erzielt werden, sodass die elektrische Maschine 8 platzsparend an beziehungsweise in dem Kraftfahrzeug angeordnet werden kann. Zudem kann mit der beschriebenen Anordnung der elektrischen Maschine 8 der Schwerpunkt des Kraftfahrzeugs abgesenkt werden, sodass sich zusätzlich Fahrdynamikvorteile ergeben.
