DE102017216658A1

DE102017216658A1 - Zweispuriges Kraftfahrzeug mit einem elektromotorischen Antriebsaggregat sowie einem Achsträger

Info

Publication number: DE102017216658A1
Application number: DE102017216658.4A
Authority: DE
Inventors: Niko Fontein; Claudio Struckmann
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2017-09-20
Filing date: 2017-09-20
Publication date: 2019-03-21
Also published as: WO2019057411A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein zweispuriges Kraftfahrzeug mit einem in mehreren Lagerstellen gelagerten elektromotorischen Antriebsaggregat sowie mit einem zwei Längsträger sowie zumindest einen diese verbindenden Querträger aufweisenden und an Karosserie-Längsträgern des Fahrzeugs befestigten Achsträger, an welchem radführende Lenker angebunden sind und wobei in einer Projektion auf die Fahrbahn betrachtet das Antriebsaggregat zwischen den Längsträgern des Achsträgers liegt. Dabei ist das Antriebsaggregat unter Umgehung des Achsträgers in zumindest zwei Lagerstellen an den beiden Karosserie-Längsträgern oder an zwischen diesen abgestützten Karosserie-Brücken des Fahrzeug-Unterbodens abgestützt. Während zumindest zwei Lagerstellen des Antriebsaggregats in Fahrzeug-Fahrtrichtung betrachtet hinter dem Antriebsaggregat liegen, liegt zumindest eine weitere Lagerstelle an der Karosserie-Brücke in Fahrzeug-Fahrtrichtung betrachtet vor dem Antriebsaggregat.

Description

Die Erfindung betrifft ein zweispuriges Kraftfahrzeug mit einem in mehreren Lagerstellen gelagerten elektromotorischen Antriebsaggregat sowie mit einem zwei Längsträger sowie zumindest einen diese verbindenden Querträger aufweisenden und an Karosserie-Längsträgern des Fahrzeugs befestigten Achsträger, an welchem radführende Lenker angebunden sind und wobei in einer Projektion auf die Fahrbahn betrachtet das Antriebsaggregat zwischen den Längsträgern des Achsträgers liegt. Zum Stand der Technik wird auf die EP 2 750 909 B1 und die WO 2016/184607 A1 verwiesen.
Heute üblicher Stand der Technik ist es, die radführenden Lenker einer Fahrzeug-Achse nicht direkt an der Karosserie des Fahrzeugs, sondern unter anderem aus Fertigungsgründen an einem funktional zwischengeschalteten Achsträger zu befestigen. Auf einem solchen Achsträger ist üblicherweise auch ein Antriebsaggregat des Fahrzeugs abgestützt. Handelt es sich um ein Fahrzeug mit durch einen im Fahrzeug-Frontbereich angeordneten Verbrennungsmotor und angetriebener Hinterachse, so ist im Hinterachsträger üblicherweise ein Achsgetriebe aufgehängt.
Ein neueres und künftig sicherlich weit verbreitetes Antriebsaggregat von Personenkraftwagen (als zweispuriges Kraftfahrzeug) ist ein Elektromotor, dem ein geeignetes Untersetzungsgetriebe, welches auch schaltbar sein kann und weiterhin ein Differential enthält, nachgeordnet ist. Eine solche Einheit wird vorliegend als elektromotorisches Antriebsaggregat oder der Kürze wegen auch nur als Antriebsaggregat bezeichnet, soll jedoch auch mit dieser abgekürzten Bezeichnung stets einen Elektromotor umfassen.
Derzeit ist angedacht, das elektromotorische Antriebsaggregat vergleichbar den bisherigen Achsgetrieben in einem Achsträger, insbesondere einem Hinterachsträger zu lagern. Aus Schwingungsgründen muss eine solche Lagerung über zumindest geringfügig elastische Lager erfolgen - weiterhin sollte auch der Hinterachsträger zumindest geringfügig elastisch an der Karosserie des Fahrzeugs bzw. an Längsträgern desselben abgestützt bzw. gelagert sein. Eine Auslegung einer solchen doppelt-elastischen Lagerung solchermaßen, dass sämtliche Anforderungen wie Schwingungs- und insbesondere Akustik-Komfort und das fahrdynamische Verhalten des Fahrzeugs in günstiger Weise erfüllt werden, ist nahezu nicht - oder allenfalls mit aufwändigsten Zusatzmaßnahmen möglich.
Eine Abhilfemaßnahme für diese geschilderte Problematik aufzuzeigen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs und ist für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsaggregat unter Umgehung des Achsträgers in zumindest zwei Lagerstellen an den Karosserie-Längsträgern oder an zwischen diesen abgestützten Karosserie-Brücken des Fahrzeug-Unterbodens abgestützt ist. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß ist das elektromotorische Antriebsaggragat nicht am Achsträger, sondern direkt, d.h. unter Umgehung des Achsträgers, an der Karosserie des Fahrzeugs, und genauer - aus Festigkeitsgründen - letztlich an zumindest zwei Karosserie-Längsträgern abgestützt, wobei diese Abstützung nicht direkt, sondern auch indirekt vorgesehen sein kann. Für eine indirekte Abstützung ist in der Abstützungskette ein Zwischenelement vorgesehen, welches seinerseits an den (beiden) Karosserie-Längsträgern abgestützt ist, d.h. das Antriebsaggregat ist dann am Zwischenelement abgestützt und letzteres steht mit den Karosserie-Längsträgern in kraftübertragender Verbindung. Vorteilhafterweise ist dieses Zwischenelement durch einen integrierten oder integralen Bestandteil des Fahrzeug-Unterbodens gebildet und wird daher vorliegend als Karosserie-Brücke bezeichnet. Dieses Zwischenelement ist nämlich Bestandteil der Karosserie des Fahrzeugs, genauer von dessen Unterboden, und überbrückt die beiden Karosserie-Längsträger.
Die Abstützung des Antriebsaggregats an einem Element der Fahrzeug-Karosserie - hierzu zählen auch die Karosserie-Längsträger, nicht jedoch der daran lösbar befestigte Achsträger - erfolgt in vorzugsweise gummielastischen Lagern, wobei es den jeweils vorliegenden Bauraumverhältnissen und Abmessungen folgend erforderlich sein kann, zumindest einen vom Antriebsaggregat abgehenden Stützarm vorzusehen, der beispielsweise zur Fahrzeug-Außenseite hin gebogen zum in jenem Bereich liegenden Karosserie-Längsträger verläuft.
Zur sicheren Abstützung sowie zur Begrenzung der im jeweiligen Lager abzustützenden Lasten kann das Antriebsaggregat unter Umgehung des Achsträgers (neben den bislang genannten zumindest zwei Abstützstellen) in zumindest einer weiteren Lagerstelle vorzugsweise abermals an einer Karosserie-Brücke zwischen den beiden Karosserie-Längsträgern abgestützt sein. Auch dort ist vorzugsweise wieder ein gummielastisches Lager vorgesehen, welches insbesondere der Dämpfung von Schwingungen und Minimierung der Geräuscheinleitung in die Fahrzeug-Karosserie dient. Sowohl im Hinblick auf den verfügbaren Bauraum als auch unter Festigkeitsgründen hat es sich dabei als vorteilhaft erwiesen, wenn die (im unabhängigen Patentanspruch genannten) zumindest zwei Lagerstellen bspw. an den beiden Karosserie-Längsträgern in Fahrzeug-Fahrtrichtung betrachtet hinter dem Antriebsaggregat liegen, während die zumindest eine weitere Lagerstelle bspw. an einer sog. Karosserie-Brücke in Fahrzeug-Fahrtrichtung betrachtet vor dem Antriebsaggregat liegt. Nochmals den Begriff „Karosserie-Brücke“ beschreibend wird hierunter irgendeine versteifende Ausprägung im Bodenbereich der Fahrzeug-Karosserie verstanden. Diese kann vergleichbar den Karosserie-Längsträgern gestaltet sein, welche ohnehin verschiedenartigst ausgebildet sein können, jedoch in irgendeiner Ausgestaltungsform stets vorhanden sind.
da der Achsträger nicht mehr das relativ schwere Antriebsaggregat tragen muss, kann dieser - gegenüber den bisherigen Gestaltungen - signifikant leichter bauend gestaltet sein. Zur Erhöhung der Stabilität des nun nur noch der Abstützung der radführenden Lenker dienenden Achsträgers kann dabei neben dessen (im unabhängigen Patentanspruch genannten) ersten Querträger ein weiterer und in Fahrzeug-Hochachsrichtung betrachtet zumindest anteilig unterhalb des Antriebsaggregats verlaufender Querträger zwischen den Achsträger-Längsträgern vorgesehen sein. Das Merkmal „zumindest anteilig unterhalb“ ist dabei so verstehen, dass in einer senkrechten Projektion auf die Fahrbahn dieser weitere Querträger aufgrund des Antriebsaggregats nicht vollständig sichtbar ist.
Was den ersten „zumindest einen“ Querträger des Achsträgers betrifft, so liegt dieser in Fahrzeug-Fahrtrichtung betrachtet vorzugsweise im vorderen Bereich des Achsträgers. Hiermit kann eine im Fahrzeug-Bodenbereich noch weiter vorne liegende Speichereinheit für elektrische Energie (für das Antriebsaggregat) für den Fall eines Heckcrashs des Fahrzeugs bestmöglich vor einer Beschädigung durch das durch den Crash gegebenenfalls verlagerte Antriebsaggregat geschützt werden. Dabei oder unabhängig hiervon kann der besagte erste Querträger in Fahrzeug-Hochachsrichtung betrachtet zumindest anteilig unterhalb des Antriebsaggregats verlaufen, was so verstehen ist, dass in einer senkrechten Projektion auf die Fahrbahn dieser Querträger wegen des das Antriebsaggregats nicht vollständig sichtbar ist.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels weiter erläutert, wobei die beigefügte einzige Figur eine Ansicht von unten (in Hochachsrichtung des Fahrzeugs betrachtet) auf den Unterboden eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs mit unterhalb und somit in dieser Ansicht vor dem Unterboden liegendem elektromotorischen Antriebsaggregat einschließlich eines Achsträgers zeigt. Erfindungswesentlich können dabei sämtliche näher beschriebenen Merkmale sein.
Mit der Bezugsziffer 1 ist der Unterboden eines Personenkraftwagens (als zweispuriges Kraftfahrzeug) gekennzeichnet, in welchen zwei im Wesentlichen in Fahrzeug-Längsrichtung verlaufende Karosserie-Längsträger 1a, 1b eingearbeitet sind. An diesen ist ein Achsträger 2 in vier Lagerstellen 3a, 3b, 3c, 3d befestigt. Der Achsträger 2 seinerseits ist aus zwei Längsträgern 2a, 2b sowie zwei diese verbindenden Querträgern 2c, 2d zusammengesetzt. An diesem Achsträger 2 sind linksseitig sowie rechtsseitig desselben je fünf radführende Lenker 11, 12, 13, 14, 15 gelenkig, d.h. vorzugsweise in üblichen Gummilagern, angebunden. Diese führen jeweils einen Radträger 16, an welchem ein figürlich nicht gezeigtes Rad des Fahrzeugs drehbar befestigt ist.
Hier gezeigt ist der Heckbereich des Fahrzeugs, so dass es sich beim Achsträger 2 um einen Hinterachsträger handelt. In diesem Fahrzeug-Heckbereich ist weiterhin ein elektromotorisches Antriebsaggregat 4, bestehend aus einem Elektromotor 4a und einem diesem nachgeschalteten Getriebe 4b, angeordnet, welches in einer Projektion auf die Fahrbahn betrachtet zwischen den Längsträgern 2a, 2b des Achsträgers 2 liegt. Dieses in sich zusammenhängende, d.h. eine Baueinheit aus dem Elektromotor 4a und dem Getriebe 4b bildende Antriebsaggregat 4 ist jedoch nicht auf dem Achsträger 2 gelagert, sondern unter Umgehung dieses Achsträgers 2 in hier vier Lagerstellen 5a, 5b, 5c, 5d praktisch am Unterboden 1 der Fahrzeug-Karosserie und somit direkt an der Fahrzeug-Karosserie abgestützt.
Hierfür gehen vom Gehäuse des Antriebsaggregats 4 zwei hintere Stützarme 6a, 6b zu zwei (bzw. zu jeweils einer) durch gummielastische Lager gebildeten Lagerstelle(n) 5a, 5b, welche an einer im Unterboden 1 integrierten hinteren Karosseriebrücke 1d, die zwischen den beiden Karosserie-Längsträgern 1a, 1b in Fahrzeug-Fahrtrichtung F betrachtet hinter dem Antriebsaggregat 4 in Fahrzeug-Querrichtung verläuft, vorgesehen bzw. abgestützt sind. Ebenfalls unter Umgehung des Achsträgers 2 ist das Antriebsaggregat 4 ebenfalls über kurze vordere Stützarme 6c, 6d an einer vorderen Karosserie-Brücke 1c abgestützt, die im Unterboden 1 ebenfalls zwischen den beiden Karosserie-Längsträgern 1a, 1b abgestützt in Fahrzeug-Querrichtung vor dem Antriebsaggregat 4 verläuft. An dieser vorderen Karosserie-Brücke 1c, die (wie die hintere Querbrücke 1d) eine gegenüber dem reinen Unterboden 1 versteifte Struktur darstellt, sind vorzugsweise gummielastische Lager bzw. Lagerstellen 5c, 5d, welche in der Figur größtenteils vom Querträger 2c des Achsträgers 2 verdeckt sind, für die relativ kurzen Stützarme 6c, 6d befestigt.
Nochmals auf die in Fahrtrichtung F betrachtet hinteren Stützarme 6a, 6b eingehend sind diese gebogen ausgeführt und gehen zunächst gegen Fahrtrichtung F nach hinten um dann zur Fahrzeug-Außenseite hin gerichtet zu den Lagerstellen 5a, 5b zu verlaufen. Ferner erkennt man noch vom Getriebe 4b (inklusive Differential) abgehende und zu den Radträgern 16 führende Abtriebswellen 7 für die Fahrzeug-Räder.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2750909 B1 [0001]
WO 2016/184607 A1 [0001]

Claims

Zweispuriges Kraftfahrzeug mit einem in mehreren Lagerstellen (5a, 5b, 5c, 5d) gelagerten elektromotorischen Antriebsaggregat (4) sowie mit einem zwei Längsträger (2a, 2b) sowie zumindest einen diese verbindenden Querträger (2c, 2d) aufweisenden und an Karosserie-Längsträgern (1a, 1b) des Fahrzeugs befestigten Achsträger (2), an welchem radführende Lenker (11, 12, 13, 14, 15) angebunden sind und wobei in einer Projektion auf die Fahrbahn betrachtet das Antriebsaggregat zwischen den Längsträgern (2a, 2b) des Achsträgers (2) liegt, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsaggregat (4) unter Umgehung des Achsträgers (2) in zumindest zwei Lagerstellen (5a, 5b, 5c, 5d) an den Karosserie-Längsträgern oder an zwischen diesen abgestützten Karosserie-Brücken (1c, 1d) des Fahrzeug-Unterbodens (1) abgestützt ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, wobei die zumindest zwei Lagerstellen (5a, 5b) des Antriebsaggregats (4) an den Längsträgern (1a, 1b) oder an einer zwischen diesen verlaufenden Karosserie-Brücke (1d) in Fahrzeug-Fahrtrichtung (F) betrachtet hinter dem Antriebsaggregat (4) liegen, während die zumindest eine weitere Lagerstelle (5c, 5d) an einer vorderen Karosserie-Brücke (1c) in Fahrzeug-Fahrtrichtung betrachtet vor dem Antriebsaggregat (4) liegt.
Kraftfahrzeug nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei neben dem ersten Querträger (2c) des Achsträgers (2) ein weiterer in Fahrzeug-Hochachsrichtung betrachtet zumindest anteilig unterhalb des Antriebsaggregats (4) verlaufender Querträger (2d) zwischen den Achsträger-Längsträgern (2a, 2b) vorgesehen ist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der erste Querträger (2c) des Achsträgers (2) in Fahrzeug-Hochachsrichtung betrachtet zumindest anteilig oberhalb des Antriebsaggregats (4) verläuft.