DE102017217931B4 - Body structure for a two-lane vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Karosseriestruktur für ein zweispuriges Fahrzeug, mit einem Antriebsaggregat (21), insbesondere eine die Fahrzeugräder antreibende Elektromaschine, das über zumindest eine Aggregatestütze (27) an einem karosserieseitigen Aggregatelager (29) angebunden ist, wobei das Antriebsaggregat (21) im Crashfall von seiner Einbauposition (E) über einen Verlagerungsweg (v) in eine Crashposition (C) verlagerbar ist, um eine Beschädigung einer angrenzenden crashsensiblen Funktionseinheit (25), insbesondere Traktionsbatterie zur Energieversorgung der Elektromaschine, zu vermeiden. Erfindungsgemäß weist die Aggregatestütze (27) eine Sollbruchstelle (S) auf, an der im normalen Fahrbetrieb ein aggregateseitiges Stützenteil (33) mit einem karosserieseitigen Stützenteil (35) der Aggregatestütze (27) kraftübertragend verbunden ist. Im Crashfall werden unter Einwirkung von Crashkräften (FA) die beiden Stützenteile (33, 35) auseinandergerissen bzw. voneinander abgeschert, und zwar unter Bildung von einander zugewandten Abgleitschrägen (51, 53), entlang denen das aggregateseitige Stützenteil (33) mitsamt Antriebsaggregat (21) in die Crashposition (C) verlagerbar ist.The invention relates to a body structure for a two-lane vehicle, with a drive unit (21), in particular an electric machine driving the vehicle wheels, which is connected to a body-side unit mount (29) via at least one unit support (27), the drive unit (21) in the event of a crash can be displaced from its installation position (E) via a displacement path (v) into a crash position (C) in order to avoid damage to an adjacent crash-sensitive functional unit (25), in particular the traction battery for supplying energy to the electric machine. According to the invention, the unit support (27) has a predetermined breaking point (S) at which, during normal driving, a unit-side support part (33) is connected in a force-transmitting manner to a body-side support part (35) of the unit support (27). In the event of a crash, under the action of crash forces (FA), the two support parts (33, 35) are torn apart or sheared from each other, namely with the formation of sliding bevels (51, 53) facing each other, along which the support part (33) on the assembly side, together with the drive unit (21 ) can be moved into the crash position (C).
Description
Die Erfindung betrifft eine Karosseriestruktur für ein zweispuriges Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a body structure for a two-lane vehicle according to the preamble of claim 1.
In einem elektrisch betriebenen Fahrzeug können die Hinterräder mittels zumindest einer Elektromaschine antreibbar sein. Die Elektromaschine kann von einem Hinterachsträger bzw. einem heckseitigen Hilfsrahmen getragen sein, an dem seitlich die Radlenker der Radaufhängung für die Hinterräder angelenkt sind. Die zur Stromversorgung der Elektromaschine bereitgestellte Traktionsbatterie kann in der Fahrtrichtung unmittelbar vor dem heckseitigen Hilfsrahmen im Kraftfahrzeug verbaut sein, und zwar zum Beispiel im Unterboden des Kraftfahrzeugs.In an electrically operated vehicle, the rear wheels can be drivable by means of at least one electric machine. The electric machine can be carried by a rear axle support or a rear subframe to which the control arms of the wheel suspension for the rear wheels are hinged to the side. The traction battery provided to power the electric machine can be installed in the direction of travel directly in front of the rear subframe in the motor vehicle, specifically in the underbody of the motor vehicle, for example.
Für eine vollständige Bauraumnutzung ist es bevorzugt, wenn die Traktionsbatterie möglichst dicht an den Achsträger heranreicht, um die Traktionsbatterie mit maximalem Volumen auszulegen. Im Hinblick auf eine Crashsicherheit ist es jedoch erforderlich, dass bei einem Fahrzeug-Heckcrash die Traktionsbatterie nicht durch deformierende Karosserie- und Fahrwerksstrukturen und/oder durch den sich crashbedingt verlagernden Achsträger beschädigt wird. Speziell bei dem oben dargelegten Elektrofahrzeug gilt es, die Traktionsbatterie vor einer Kollision mit der dahinter angeordneten Elektromaschine zu schützen, die im Vergleich zu konventionellen Aggregaten, wie zum Beispiel ein Verteilergetriebe, ein hohes Bauteilgewicht aufweist sowie einen großen Bauraum einnimmt. Dadurch steht weniger Platz für eine energieabsorbierende Struktur zur Verfügung.For full utilization of the installation space, it is preferred if the traction battery comes as close as possible to the axle support in order to design the traction battery with maximum volume. With regard to crash safety, however, it is necessary that, in the event of a vehicle rear-end crash, the traction battery is not damaged by deforming body and chassis structures and / or by the axle carrier displaced as a result of the crash. Especially in the case of the electric vehicle set out above, it is important to protect the traction battery from a collision with the electric machine arranged behind it, which, compared to conventional units, such as a transfer case, has a high component weight and takes up a large amount of space. This means that there is less space available for an energy-absorbing structure.
Aus der
Aus der
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Karosseriestruktur für ein zweispuriges Kraftfahrzeug bereitzustellen, bei dem in einfacher Weise eine crashsensible Funktionseinheit vor einer crashbedingten Beschädigung zu schützen.The object of the invention is to provide a body structure for a two-lane motor vehicle in which a crash-sensitive functional unit can be protected from crash-related damage in a simple manner.
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.The object is achieved by the features of claim 1. Preferred developments of the invention are disclosed in the subclaims.
Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 weist die Aggregatestütze eine Sollbruchstelle auf, an der im normalen Fahrbetrieb ein aggregateseitiges Stützenteil mit einem karosserieseitigen Stützenteil der Aggregatestütze kraftübertragend verbunden ist. Die Sollbruchstelle der Aggregatestütze ist derart ausgelegt, dass in einem Crashfall unter Einwirkung von Crashkräften die beiden Stützenteile im Crashverlauf auseinanderreißen bzw. voneinander abscheren. Dies erfolgt unter Bildung von einander zugewandten Abgleitschrägen, entlang denen das aggregateseitige Stützenteil mitsamt Antriebsaggregat in die Crashposition verlagert wird. Die Sollbruchstelle kann in der Aggregatestütze auf vielfache Weise realisiert werden. Beispielhaft können die beiden Stützenteile, die Sollbruchstelle sowie die Abgleitschrägen materialeinheitlich und einstückig in der Aggregatestütze integriert sein. Bevorzugt kann in diesem Fall die Aggregatestütze als ein Gussbauteil ausgebildet sein, bei dem die Sollbruchstelle als eine Materialschwächung im Werkstoff der Aggregatestütze realisiert ist, zum Beispiel in Form von Verbindungsstegen oder -rippen, die die beiden Stützenteile an einander zugewandten Abgleitschrägen miteinander verbinden.According to the characterizing part of claim 1, the unit support has a predetermined breaking point at which, during normal driving, a unit-side support part is connected in a force-transmitting manner to a body-side support part of the unit support. The predetermined breaking point of the assembly support is designed in such a way that in the event of a crash, under the action of crash forces, the two support parts tear apart or shear off from one another in the course of the crash. This takes place with the formation of sliding bevels facing one another, along which the support part on the assembly side, together with the drive assembly, is displaced into the crash position. The predetermined breaking point can be implemented in the assembly support in many ways. For example, the two support parts, the predetermined breaking point and the sliding bevels can be integrated in the unit support using the same material and in one piece. In this case, the unit support can preferably be designed as a cast component, in which the predetermined breaking point is implemented as a material weakening in the material of the unit support, for example in the form of connecting webs or ribs that connect the two support parts to one another at sliding bevels facing each other.
Alternativ zu einem solchen materialeinheitlichen und einstückigen Aufbau kann die Aggregatestütze auch mehrteilig aufgebaut sein, und zwar mit dem aggregateseitigen Stützenteil und dem karosserieseitigen Stützenteil, die als separate Bauteile vorgefertigt sind und mittels einer zwischengeordneten Zwischenlage kraftübertragend miteinander verbunden sind. Besonders bevorzugt kann die Zwischenlage ein Elastomerkörper sein, dessen Material so ausgelegt ist, dass es bei einer crashbedingten Scherbelastung reißt. Im normalen Fahrbetrieb kann dagegen der Elastomerkörper eine elastische Lagerung des Antriebsaggregates bereitstellen.As an alternative to such a uniform material and one-piece structure, the unit support can also be constructed in several parts, namely with the unit-side support part and the body-side support part, which are prefabricated as separate components and are connected to one another in a force-transmitting manner by means of an intermediate layer. The intermediate layer can particularly preferably be an elastomer body, the material of which is designed such that it tears in the event of a crash-induced shear load. In normal driving operation, however, the elastomer body can provide an elastic mounting of the drive unit.
Im Hinblick auf die oben erwähnte elastische Aggregatelagerung kann alternativ und/oder zusätzlich auch das karosserieseitige Aggregatelager elastisch nachgiebig gestaltet sein. Hierzu kann das Aggregatelager einen weiteren Elastomerkörper aufweisen, der gegebenenfalls alleine oder in Reihenschaltung mit dem oben erwähnten Elastomer-Zwischenlage der Aggregatestütze wirken.With regard to the elastic assembly bearing mentioned above, the assembly bearing on the body side can alternatively and / or additionally be designed to be resilient. For this purpose, the assembly bearing can have a further elastomer body, which may act alone or in series with the above-mentioned elastomer intermediate layer of the assembly support.
In einer technischen Umsetzung kann das Fahrzeug einen Hilfsrahmen für eine Hinterachse aufweisen, an dem seitlich die Radlenker einer Radaufhängung für die Hinterräder angelenkt sind. Das Antriebsaggregat kann über seine Aggregatestütze und dem Aggregatelager am Hilfsrahmen abgestützt sein. In diesem Fall kann im Hinblick auf eine optimale Bauraumnutzung in der Fahrzeuglängsrichtung unmittelbar vor dem Antriebsaggregat die crashsensible Funktionseinheit (das heißt Traktionsbatterie) im Fahrzeug verbaut sein.In a technical implementation, the vehicle can have an auxiliary frame for a rear axle, to which the control arms of a wheel suspension for the rear wheels are hinged to the side. The drive unit can be supported on the subframe via its unit support and the unit mount. In this case, the crash-sensitive functional unit (that is to say traction battery) can be installed in the vehicle directly in front of the drive unit in order to optimize the use of installation space in the vehicle's longitudinal direction.
Bei einer solchen technischen Umsetzung kann in einem Heckcrashfall das Antriebsaggregat in der Fahrzeughochrichtung nach fahrzeugunten in seine Crashposition verlagert werden, um eine crashbedingte kraftübertragende Ankopplung des Antriebsaggregats an die crashsensible Funktionseinheit zu vermeiden.In such a technical implementation, in the event of a rear-end crash, the drive unit can be shifted down the vehicle into its crash position in order to avoid a crash-related force-transmitting coupling of the drive unit to the crash-sensitive functional unit.
Wie oben erwähnt, ist dem Antriebsaggregat die oben erwähnte crashbedingte Verlagerung nach fahrzeugunten aufgeprägt. Hierzu ist eine Zwangsführung bevorzugt, bei der das karosserieseitige Stützenteil der Aggregatestütze in der Fahrzeughochrichtung oberhalb des aggregateseitigen Stützenteils angeordnet ist. Das karosserieseitige Stützenteil kann in der Fahrzeuglängsrichtung nach fahrzeughinten ein keilförmiges Profil mit einer in der Fahrzeuglängsrichtung nach fahrzeughinten ansteigenden, oberen Abgleitschräge aufweisen. Korrespondierend dazu kann das aggregateseitige Stützenteil ebenfalls ein keilförmiges Profil mit einer in der Fahrzeuglängsrichtung nach fahrzeughinten ansteigenden, unteren Abgleitschräge aufweisen.As mentioned above, the above-mentioned crash-related shift towards the bottom of the vehicle is impressed on the drive unit. For this purpose, a forced guidance is preferred, in which the body-side support part of the assembly support is arranged in the vertical direction of the vehicle above the assembly-side support part. The support part on the body side can have a wedge-shaped profile in the longitudinal direction of the vehicle towards the rear of the vehicle with an upper bevel that rises towards the rear of the vehicle in the longitudinal direction of the vehicle. Corresponding to this, the support part on the assembly side can also have a wedge-shaped profile with a lower sliding slope that rises towards the rear of the vehicle in the longitudinal direction of the vehicle.
Speziell bei der Realisierung des Antriebsaggregates als eine bauraumintensive Elektromaschine mit hohem Bauteilgewicht kann diese in einer Vierpunktlagerung an der Karosseriestruktur abgestützt sein. Die Vierpunktlagerung kann zwei vordere Aggregatelager sowie zwei hintere Aggregatelager aufweisen, von denen die beiden vorderen Aggregatelager jeweils mit einer Sollbruchstelle im Sinne der Erfindung versehen sind. Die beiden hinteren Aggregatelager können konventionell, das heißt bauteilsteif sowie ohne Sollbruchstellen, ausgebildet sein.Especially when realizing the drive unit as a space-intensive electric machine with a high component weight, it can be supported in a four-point bearing on the body structure. The four-point mounting can have two front assembly bearings and two rear assembly bearings, of which the two front assembly bearings are each provided with a predetermined breaking point within the meaning of the invention. The two rear assembly mounts can be designed conventionally, that is to say component-rigid and without predetermined breaking points.
Zur weiteren Unterstützung des erfindungsgemäßen Crashverhaltens des Antriebsaggregates ist es bevorzugt, wenn die erfindungsgemäße Aggregatestütze in der Fahrzeugquerrichtung am karosserieseitigen Aggregatelager angebunden ist. In diesem Fall kann deren karosserieseitiges Stützenteil entlang einer, in der Fahrzeugquerrichtung ausgerichteten Schraubachse mit dem karosserieseitigen Aggregatelager verschraubt sein. Demzufolge ist das karosserieseitige Stützenteil in der Fahrzeugquerrichtung fahrzeugaußen am Aggregatelager angebunden, während das aggregateseitige Stützenteil in der Fahrzeugquerrichtung fahrzeuginnen am Antriebsaggregat angebunden ist.To further support the crash behavior of the drive unit according to the invention, it is preferred if the unit support according to the invention is connected to the body-side assembly mount in the transverse direction of the vehicle. In this case, its body-side support part can be screwed to the body-side assembly bearing along a screw axis aligned in the transverse direction of the vehicle. As a result, the body-side support part is connected to the vehicle's exterior in the transverse direction of the vehicle to the assembly mount, while the support part on the body side is connected to the drive unit inside the vehicle in the transverse direction of the vehicle.
Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben.An exemplary embodiment of the invention is described below with reference to the accompanying figures.
Es zeigen:
-
1 und2 einen Hinterachsträger bzw. einen heckseitigen Hilfsrahmen eines zweispurigen Elektrofahrzeugs; und -
3 eine Teilseitenansicht einer in der Fahrzeuglängsrichtung vorderen Aggregatelagerung im Normalbetrieb des Fahrzeugs; sowie -
4 eine Ansicht entsprechend der3 im Heckcrashfall.
-
1 and2 a rear axle support or a rear subframe of a two-lane electric vehicle; and -
3 a partial side view of a front assembly mounting in the vehicle longitudinal direction during normal operation of the vehicle; as -
4th a view corresponding to the3 in the event of a rear-end crash.
In der
Seitlich außen an den beiden Hilfsrahmen-Längsträgern
Wie aus der
Wie aus der
Die innere Lagerhülse
Wie aus der
In einem in der
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