DE102018201805A1

DE102018201805A1 - Kraftfahrzeug mit elektrischem Hybridantrieb oder Elektroantrieb und einer Crashenergie-Aufnahmeeinrichtung

Info

Publication number: DE102018201805A1
Application number: DE102018201805.7A
Authority: DE
Inventors: Karlheinz Volz
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2018-02-06
Filing date: 2018-02-06
Publication date: 2019-08-08
Also published as: CN111201181A; US20200331532A1; WO2019154543A1; US11318994B2; CN111201181B

Abstract

Ein Kraftfahrzeug mit einer Crashenergie-Aufnahmeeinrichtung weist eine Karosserie auf, einen elektrischen Hybrid- oder Elektroantrieb mit einer Elektromaschine und einer Traktionsbatterie, und einen Achsträger, wobei eine Abstützvorrichtung des Achsträgers zwischen der Rohkarosserie des Kraftfahrzeugs und dem Achsträger und/oder ein Crash-Querträger für den Achsträger vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit elektrischem Hybridantrieb oder Elektroantrieb und einer Crashenergie-Aufnahmeeinrichtung.
Bei einem elektrischen Hybridantrieb sind sowohl ein Verbrennungsmotor als auch eine elektrische Antriebseinheit vorgesehen, wogegen ein Elektroantrieb nur eine elektrische Antriebseinheit aufweist. Die elektrische Antriebseinheit weist üblicherweise eine elektrische Maschine (Elektromaschine) und einen Pulswechselrichter (Inverter) auf, sowie als elektrischen Energiespeicher eine Traktionsbatterie, die eine relativ hohe Spannung (HV) im Bereich von 200 V bis 800 V abgibt und daher auch als HV-Speicher bezeichnet wird.
Aus der DE 10 2010 035 367 A1 ist ein derartiges Kraftfahrzeug bekannt, das als crashenergieabsorbierende Anordnung ein Deformationselement aufweist, das in einem Freiraum zwischen der Traktionsbatterie und einer Karosserie-Außenhaut angeordnet ist und bei einem Aufprall (Frontcrash) Aufprallenergie aufnimmt und sich großflächig an der Traktionsbatterie absetzt. Unterhalb der Traktionsbatterie ist die Elektromaschine angeordnet und wird daher bei einem Aufprall nicht von dem Deformationselement beaufschlagt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Schutzkonzept zur Verfügung zu stellen, das einen weitergehenden Schutz ermöglicht als dies bei dem bekannten Kraftfahrzeug der Fall ist.
Die Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeug mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben
Die folgenden Ausführungen gelten für ein Kraftfahrzeug der genannten Art, bei welchem das Kraftfahrzeug in der Reihenfolge von vorn (Vorderwagenstruktur) nach hinten die elektrische Antriebseinheit und dann die Traktionsbatterie aufweist, und das Crashszenario ein Frontcrash ist. Grundsätzlich könnte eine Anordnung gemäß der Erfindung aber auch heckseitig vorgesehen sein (wobei dann das Crashszenario ein Heckcrash ist).
Wenn gemäß der Erfindung eine Abstützvorrichtung zwischen Achsträger (Vorderachsträger) und der Rohkarosserie vorgesehen ist, dann wird durch eine gezielte Abstützung des Achsträgers an der Rohkarosserie ein zusätzlicher Lastpfad für den Frontcrash aufgebaut, welcher eine Rückverlagerung der elektrischen Antriebseinheit minimiert. Hierdurch kann die erforderliche Hochvoltsicherheit nach einem Frontcrash sichergestellt werden.
Durch einen Crash-Querträger im (hinteren) Bereich des (Vorder-) Achsträgers wird ein weiterer Lastpfad generiert, der den (Vorder-) Achsträger während des Frontcrashs stabilisiert. Dadurch können höhere Deformationskräfte übertragen werden, so dass die Intrusionen minimiert werden.
Das Abstützelement kann als sogenanntes Delta-Element ausgebildet sein, womit gemeint ist, dass es im Vertikalschnitt (in der Ebene der Längsachse und der Hochachse des Kraftfahrzeugs) dreiecksförmig ist.
Der Crash-Querträger kann zum Einleiten einer Last im Crashfall in ein Unterteil, das etwa als ein Ringanker ausgebildet ist, eines die Traktionsbatterie umschließenden Gehäuses ausgebildet sein, genauer gesagt durch Einleiten der Last in einen vorderen Abschnitt des Unterteils bzw. Ringankers. Dadurch wird ein Eindringen der elektrischen Antriebseinheit in die Traktionsbatterie weiter minimiert.
Insbesondere zum Schutz des Pulswechselrichters, aber auch um beim Frontcrash eine Rückverlagerung der gesamten elektrischen Antriebseinheit weiter zu minimieren, kann vor der Elektromaschine, von dieser aus nach vorn ausgehend, ein an dieser angebrachtes Deformationselement vorgesehen sein. Dieses steht von der Elektromaschine aus nach vom vor, stützt sich jedoch nicht nach vom gegen die Rohkarosserie-Außenhaut ab.
Das Deformationselement kann eine Waben- oder Sandwichstruktur aufweisen. Als Material für das Deformationselement kommen verschiedene Materialien und/oder Materialkombinationen eingesetzt werden; so etwa Metall, ein Schichtaufbau etwa mit einer Platte, einem Schaum und einer Deckschicht, oder CFK, welches für Defragmentierung und hohe Energieabsorption sorgt.
Jede der erfindungsgemäßen Maßnahmen, nämlich (a) die Abstützvorrichtung und (b) der Crash-Querträger, führt bereits für sich zu einer Verbesserung des Crashverhaltens und damit zu erhöhter Sicherheit. Bei einer Kombination dieser beiden Maßnahmen ergibt sich ein weiter verbessertes Crashverhalten und damit eine weiter erhöhte Sicherheit.
Ein noch weiter optimiertes Verhalten im Crashfall kann durch das Vorsehen des Deformationselements erzielt werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen

1 schematisch eine Rohkarosserie eines Kraftfahrzeugs;
1A einen Horizontalschnitt (Draufsicht) eines Vorderwagens des Kraftfahrzeugs;
2 bis 4 einen Vertikalschnitt durch den Vorderwagen.

In 1 ist schematisch stark vereinfacht eine Rohkarosserie (ein Karosserie-Rohbau) 11 eines als PKW ausgebildeten Kraftfahrzeugs dargestellt. Die Rohkarosserie 11 weist im vorderen Bereich (bezogen auf eine Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs in Vorwärtsrichtung) einen Vorderwagen 10 auf. Die Rohkarosserie ist mit einem Stoßfängerquerträger 12 versehen sowie mit einem Integralträger 19, der einen linken Längsträger 16 und einen rechten Längsträger 18 miteinander verbindet.
Weiterhin zeigt 1 einen Querträger 21 (unterhalb einer nicht mit einem Bezugszeichen bezeichneten Windschutzscheibe) sowie einen vorderen Dachrahmen 23. Eine A-Säule des Kraftfahrzeugs ist mit dem Bezugszeichen 25 bezeichnet, und eine B-Säule mit dem Bezugszeichen 27.
In 1A weist der Vorderwagen 10 des Kraftfahrzeugs den bereits erwähnten Stoßfängerquerträger 12 auf, an den sich eine Crashbox 14 anschließt. Von der Crashbox 14 aus erstecken sich der linke Längsträger 16 und der rechte Längsträger 18.
Eine Elektromaschine 24 ist durch zwei Lagerböcke (Tragböcke) 20, 22 seitlich gehaltert, die über (nicht mit Bezugszeichen versehene) Lager an einen Vorderachsträger 42 (4) und dieser wiederum an den Längsträgern 16 bzw. 18 der Rohkarosserie 11 angebunden ist.
Von der Elektromaschine 24 geht nach vom ein Deformationselement 26 aus, das an der Elektromaschine 24 und den Lagerböcken (Tragböcken) 20. 22 angebracht ist. Hinter der Elektromaschine 24 befindet sich eine Traktionsbatterie 28.
2 zeigt die Elektromaschine 24 (teilweise verdeckt durch ein Getriebe 40 der Antriebseinheit) mit dem davon nach vorn vorspringenden Deformationselement 26.
Zwischen dem Lagerbock 20 der Elektromaschine 24 und dem Vorderachsträger 42 ist ein Crash-Querträger 36 vorgesehen.
Wie in 3 gezeigt ist zwischen der Rohkarosserie 11 und dem Vorderachsträger 42 ein Abstützelement 50 angeordnet, das im Vertikalschnitt dreiecksförmig (als „Delta-Element“) ausgebildet ist. Ein Abstützelement (Abstützbereich) 51 der Rohkarosserie 11 dient hierbei als Widerlager zur Kraftabstützung. Das gestrichelt umrandete Feld in 3 verdeutlicht, welche Teile zum Vorderachsträger 42 gehören.
In 4 sind noch einmal die Elektromaschine 24, das daran angebrachte Deformationselement 26, das Getriebe 40, der Lagerbock 20, der Vorderachsträger 42 und der Crash-Querträger 36 dargestellt. Die Elektromaschine 24 und die Traktionsbatterie 28 befinden sich auf annähernd gleicher Höhe.
Links von der in 4 dargestellten strichpunktierten Linie befindet sich der Crash-Querträger 36, und rechts von dieser Linie die Traktionsbatterie 28.
Die Traktionsbatterie 28 weist schematisch dargestellte Reihen 30, 32 von Batteriezellen auf. Die Traktionsbatterie 28 wird durch ein als Ringanker ausgebildetes Unterteil 60 gehaltert, das als Tragstruktur einen Teil eines Gehäuses der Traktionsbatterie (Hochvoltspeicher) 28 bildet.
Bezugszeichenliste

10: Vorderwagen
11: Rohkarosserie
12: Stoßfängerquerträger
14: Crashbox
16: Längsträger der Rohkarosserie
18: Längsträger der Rohkarosserie
20: Lagerbock (Tragbock)
21: Querträger
22: Lagerbock (Tragbock)
23: Dachrahmen vom
24: Elektromaschine
25: A-Säule
26: Deformationselement
27: B-Säule
28: Traktionsbatterie
30: Batteriezellen
32: Batteriezellen
36: Crash-Querträger
40: Getriebe
42: Vorderachsträger
50: Abstützvorrichtung (Delta-Element)
51: Abstützelement
52: Rohkarosserie
60: Unterteil (Ringanker)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102010035367 A1 [0003]

Claims

Kraftfahrzeug mit einer Crashenergie-Aufnahmeeinrichtung, wobei das Kraftfahrzeug aufweist: eine Rohkarosserie (11), einen elektrischen Hybrid- oder Elektroantrieb mit einer Elektromaschine (24) und einer Traktionsbatterie (28), und einen Achsträger (42), wobei eine Abstützvorrichtung (50) des Achsträgers zwischen der Rohkarosserie (11) des Kraftfahrzeugs und dem Achsträger und/oder ein Crash-Querträger (36) für den Achsträger vorgesehen ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, bei welchem die Elektromaschine (24) in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs vor der Traktionsbatterie (28) angeordnet ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem der Achsträger ein Vorderachsträger (42) ist.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem die Abstützvorrichtung (50) des Achsträgers als Delta-Element ausgebildet ist, das zwischen einem Längsträger und dem Achsträger (16) des Kraftfahrzeugs angebracht ist.
Kraftfahrzeug nach Ansprüche 1 bis 4, bei welchem die Rohkarosserie (11) ein Abstützelement (51) als ein Widerlager für die Abstützvorrichtung (50) aufweist.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welchem der Crash-Querträger (36) zum Einleiten einer Last im Crashfall in eine Tragstruktur eines Gehäuses der Traktionsbatterie (28) ausgebildet ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 6, bei welchem die Tragstruktur als ein als Ringanker ausgebildetes Unterteil (60) ausgebildet ist.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 6, bei welchem vor der Elektromaschine (24) ein an dieser angebrachtes Deformationselement (26) vorgesehen ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 8, bei welchem das Deformationselement eine Waben- oder Sandwichstruktur aufweist.