DE102019123593A1

DE102019123593A1 - Elektrifiziertes fahrzeug mit vibrationsisolator innerhalb eines rahmens und entsprechendes verfahren

Info

Publication number: DE102019123593A1
Application number: DE102019123593.6A
Authority: DE
Inventors: Andrew Charles Samyn; Jeffrey Ronald Bohmer
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2018-09-05
Filing date: 2019-09-03
Publication date: 2020-03-05
Also published as: US20200070610A1; US10752072B2; CN110877539A

Abstract

Diese Offenbarung stellt ein elektrifiziertes Fahrzeug mit Vibrationsisolator innerhalb eines Rahmens und ein entsprechendes Verfahren bereit. Diese Offenbarung betrifft ein elektrifiziertes Fahrzeug mit einem Vibrationsisolator innerhalb eines Rahmens des Fahrzeugs und ein entsprechendes Verfahren. Ein elektrifiziertes Fahrzeug gemäß dieser Offenbarung beinhaltet einen Rahmen, einen Vibrationsisolator innerhalb der Schiene und einen Batteriepack, der mittels des Vibrationsisolators mit der Schiene verbunden ist. Neben anderen Vorteilen erhöht das Befestigen des Vibrationsisolators innerhalb der Schiene die Menge von verfügbarem Packraum.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft ein elektrifiziertes Fahrzeug mit einem Vibrationsisolator innerhalb eines Rahmens des Fahrzeugs und ein entsprechendes Verfahren. Insbesondere ist ein Batteriepack mittels des Vibrationsisolators an dem Rahmen befestigt.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Der Bedarf an einer Reduktion des Kraftstoffverbrauchs und von Emissionen von Kraftfahrzeugen ist hinlänglich bekannt. Aus diesem Grund werden Fahrzeuge entwickelt, welche die Abhängigkeit von Verbrennungsmotoren verringern. Bei elektrifizierten Fahrzeugen handelt es sich um eine Fahrzeugart, die zu diesem Zweck entwickelt wird. Im Allgemeinen unterscheiden sich elektrifizierte Fahrzeuge von herkömmlichen Kraftfahrzeugen dahingehend, dass elektrifizierte Fahrzeuge unter Verwendung einer oder mehrerer elektrischer Maschinen, die von einer Antriebsbatterie mit Leistung versorgt werden, selektiv angetrieben werden. Die elektrischen Maschinen können die elektrifizierten Fahrzeuge anstelle von oder zusätzlich zu einer Brennkraftmaschine antreiben. Beispielhafte elektrifizierte Fahrzeuge beinhalten Hybridelektrofahrzeuge (hybrid electric vehicle - HEV), Plug-in-Hybridelektrofahrzeuge (plug-in hybrid electric vehicle - PHEV), Brennstoffzellenfahrzeuge (fuel cell vehicle - FCV) und Batterieelektrofahrzeuge (battery electric vehicle - BEV).
KURZDARSTELLUNG
Ein elektrifiziertes Fahrzeug gemäß einem anderen beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet unter anderem einen Rahmen, beinhaltend eine Schiene, einen Vibrationsisolator, der innerhalb der Schiene befestigt ist, und einen Batteriepack, der mittels des Vibrationsisolators mit der Schiene verbunden ist.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform des vorstehenden elektrifizierten Fahrzeugs beinhaltet der Vibrationsisolator einen Dämpfer.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden elektrifizierten Fahrzeuge beinhaltet die Schiene ein Zugangsloch neben dem Vibrationsisolator, und das elektrifizierte Fahrzeug umfasst ferner eine Tafel, die mit der Schiene gekoppelt ist, um das Zugangsloch zu schließen.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden elektrifizierten Fahrzeuge ist der Vibrationsisolator an der Tafel befestigt.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden elektrifizierten Fahrzeuge beinhaltet das elektrifizierte Fahrzeug eine Platte, die von der Tafel hervorsteht, und der Vibrationsisolator ist an der Platte befestigt.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden elektrifizierten Fahrzeuge beinhaltet der Vibrationsisolator einen Dämpfungsabschnitt, eine Innenbuchse und eine Außenbuchse, und die Außenbuchse beinhaltet einen Abschnitt, der mit der Platte verbunden ist.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden elektrifizierten Fahrzeuge umfasst das elektrifizierte Fahrzeug ein Befestigungselement, und der Batteriepack ist mittels des Befestigungselements mit dem Vibrationsisolator verbunden.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden elektrifizierten Fahrzeuge steht das Befestigungselement durch einen Abstandsschlitz, der in der Schiene gebildet ist, hervor.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden elektrifizierten Fahrzeuge beinhaltet der Batteriepack ein Gehäuse mit einer Lasche in Kontakt mit dem Befestigungselement.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden elektrifizierten Fahrzeuge beinhaltet der Vibrationsisolator eine Platte, die im Allgemeinen der Lasche gegenüberliegt, und eine Mutter, die auf das Befestigungselement geschraubt ist, stößt an die Platte.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden elektrifizierten Fahrzeuge beinhaltet die Schiene eine Länge, eine Breite und eine Höhe, und der Abstandsschlitz ist in einer Fläche gebildet, die in einer Richtung der Breite der Schiene verläuft.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden elektrifizierten Fahrzeuge beinhaltet eine Außenfläche der Schiene eine Vertiefung neben dem Abstandsschlitz, sodass die Schiene eine reduzierte Höhe neben dem Abstandsschlitz zeigt.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden elektrifizierten Fahrzeuge befindet sich die Lasche zumindest teilweise innerhalb der Vertiefung.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden elektrifizierten Fahrzeuge beinhaltet der Rahmen zwei Schienen an gegenüberliegenden Seiten des elektrifizierten Fahrzeugs, wobei jede der Schienen zumindest zwei darin befestigte Vibrationsisolatoren beinhaltet, und der Batteriepack ist mittels des jeweiligen Vibrationsisolators mit den Schienen verbunden.
Ein Verfahren nach einem beispielhaften Aspekt dieser Offenbarung beinhaltet unter anderem Befestigen eines Batteriepacks an einer Schiene eines Fahrzeugs mittels eines Vibrationsisolators innerhalb der Schiene.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform des vorstehenden Verfahrens beinhaltet der Befestigungsschritt Einführen des Vibrationsisolators in die Schiene durch ein Zugangsloch, das in der Schiene gebildet ist.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden Verfahren beinhaltet das Verfahren ferner Abdecken des Zugangslochs mit einer Tafel, wobei der Vibrationsisolator an der Tafel befestigt ist.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden Verfahren beinhaltet das Verfahren ferner Anordnen eines Befestigungselements durch einen Abstandsschlitz in der Schiene, wobei das Befestigungselement mit dem Vibrationsisolator und dem Batteriepack verbunden ist.
In einer weiteren nichteinschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden Verfahren beinhaltet das Verfahren ferner Anordnen des Befestigungselements neben einer Vertiefung, die in einer Außenfläche der Schiene gebildet ist.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden Verfahren beinhaltet das Verfahren ferner Anordnen einer Lasche des Batteriepacks zumindest teilweise innerhalb der Vertiefung.
Figurenliste

1 veranschaulicht schematisch einen Antriebsstrang eines elektrifizierten Fahrzeugs.
2 veranschaulicht einen Abschnitt des elektrifizierten Fahrzeugs und veranschaulicht insbesondere einen Abschnitt eines Fahrzeugrahmens und eines Batteriepacks.
3 ist eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts des Fahrzeugs mit einem beispielhaften Vibrationsisolator, der innerhalb der Schiene des Fahrzeugrahmens befestigt ist.
4 ist eine Vorderansicht des Abschnitts des Fahrzeugrahmens und des Vibrationsisolators aus 3.
5 ist eine Unteransicht eines Abschnitts des Fahrzeugrahmens und eines Abschnitts eines Batteriepacks.
6 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 6-6 aus 5 und veranschaulicht ein Detail eines beispielhaften Vibrationsisolators und einer beispielhaften Befestigungsanordnung.
7 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 7-7 aus 5 und veranschaulicht eine Tafel, die in Bezug auf ein Zugangsloch angeordnet ist.
8 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 8-8 aus 5 und veranschaulicht beispielhafte Befestigungselemente, die die Tafel mit dem Zugangsloch verbinden.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Diese Offenbarung betrifft ein elektrifiziertes Fahrzeug mit einem Vibrationsisolator innerhalb eines Rahmens des Fahrzeugs und ein entsprechendes Verfahren. In einem bestimmten Beispiel beinhaltet ein elektrifiziertes Fahrzeug gemäß dieser Offenbarung einen Rahmen mit einer Schiene, einen Vibrationsisolator, der innerhalb der Schiene befestigt ist, und einen Batteriepack, der mittels des Vibrationsisolators mit der Schiene verbunden ist. Das Befestigen des Vibrationsisolators innerhalb der Schiene erhöht den verfügbaren Packraum, der andernfalls durch den Vibrationsisolator belegt wäre, wenn der Vibrationsisolator außerhalb der Schiene befestigt wäre. Diese und andere Vorteile werden aus der folgenden Beschreibung ersichtlich.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen veranschaulicht 1 schematisch einen Antriebsstrang 10 für ein Motorfahrzeug, das in diesem Beispiel ein elektrifiziertes Fahrzeug 12 ist. Auch wenn die Darstellung einem Hybridelektrofahrzeug (HEV) entspricht, versteht es sich, dass die in dieser Schrift beschriebenen Konzepte nicht auf HEV begrenzt sind und sich auf andere elektrifizierte Fahrzeuge erstrecken könnten, einschließlich unter anderem Plug-in-Elektrofahrzeuge (PHEV), und Batterieelektrofahrzeuge (BEV).
In einer nicht einschränkenden Ausführungsform handelt es sich bei dem Antriebsstrang 10 um ein Antriebsstrangsystem mit Leistungsverzweigung, welches ein erstes Antriebssystem und ein zweites Antriebssystem einsetzt. Das erste Antriebssystem beinhaltet eine Kombination aus einem Motor 14 und einem Generator 18 (d. h. einer ersten elektrischen Maschine). Das zweite Antriebssystem beinhaltet wenigstens einen Elektromotor 22 (d. h. eine zweite elektrische Maschine), den Generator 18 und einen Batteriepack 24. Bei diesem Beispiel wird das zweite Antriebssystem als elektrisches Antriebssystem des Antriebsstrangs 10 betrachtet. Das erste und das zweite Antriebssystem erzeugen ein Drehmoment, um einen oder mehrere Sätze von Fahrzeugantriebsrädern 28 des elektrifizierten Fahrzeugs 12 anzutreiben. Wenngleich in 1 eine Konfiguration mit Leistungsverzweigung dargestellt ist, erstreckt sich die vorliegende Offenbarung auf ein beliebiges Hybrid- oder Elektrofahrzeug, einschließlich Vollhybrid-, Parallelhybrid-, Reihenhybrid-, Mildhybrid-, Mikrohybrid-, Plug-In-Hybrid- und Batterie-Elektrofahrzeugen. Diese Offenbarung betrifft auch Motorfahrzeuge, die keine elektrifizierten Fahrzeuge sind, darunter Motorfahrzeuge, die nur einen Verbrennungsmotor aufweisen.
Der Motor 14, bei welchem es sich in einer Ausführungsform um eine Brennkraftmaschine handelt, und der Generator 18 können durch eine Kraftübertragungseinheit 30, wie etwa einen Planetenradsatz, miteinander verbunden sein. Selbstverständlich können andere Typen von Leistungsübertragungseinheiten, einschließlich anderer Zahnradsätze und Getriebe, verwendet werden, um den Motor 14 mit dem Generator 18 zu verbinden. In einer nicht einschränkenden Ausführungsform ist die Kraftübertragungseinheit 30 ein Planetenradsatz, der ein Hohlrad 32, ein Sonnenrad 34 und eine Trägerbaugruppe 36 beinhaltet.
Der Generator 18 kann vom Motor 14 durch die Leistungsübertragungseinheit 30 angetrieben werden, um kinetische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Der Generator 18 kann alternativ als Elektromotor zum Umwandeln von elektrischer Energie in kinetische Energie fungieren, wodurch Drehmoment an eine Welle 38 ausgegeben wird, die mit der Leistungsübertragungseinheit 30 verbunden ist. Da der Generator 18 mit dem Motor 14 wirkverbunden ist, kann die Drehzahl des Motors 14 durch den Generator 18 gesteuert werden.
Das Hohlrad 32 der Leistungsübertragungseinheit 30 kann mit einer Welle 40 verbunden sein, die über eine zweite Leistungsübertragungseinheit 44 mit Fahrzeugantriebsrädern 28 verbunden ist. Die zweite Kraftübertragungseinheit 44 kann einen Zahnradsatz beinhalten, der eine Vielzahl von Zahnrädern 46 aufweist. Andere Kraftübertragungseinheiten können ebenfalls geeignet sein. Die Zahnräder 46 übertragen das Drehmoment vom Motor 14 auf ein Differential 48, um letztlich den Fahrzeugantriebsrädern 28 Traktion bereitzustellen. Das Differential 48 kann eine Vielzahl von Zahnrädern beinhalten, die die Übertragung von Drehmoment auf die Fahrzeugantriebsräder 28 ermöglicht. In einer Ausführungsform ist die zweite Kraftübertragungseinheit 44 über das Differential 48 mechanisch an eine Achse 50 gekoppelt, um Drehmoment auf die Fahrzeugantriebsräder 28 zu verteilen.
Der Elektromotor 22 kann zudem eingesetzt werden, um die Fahrzeugantriebsräder 28 durch Ausgeben von Drehmoment an eine Welle 51 anzutreiben, die ebenfalls mit der zweiten Kraftübertragungseinheit 44 verbunden ist. In einer Ausführungsform wirken der Elektromotor 22 und der Generator 18 als Teil eines Nutzbremssystems zusammen, bei welchem sowohl der Elektromotor 22 als auch der Generator 18 als Motoren zum Ausgeben von Drehmoment verwendet werden können. In einem weiteren Beispiel können der Elektromotor 22 und der Generator 18 jeweils elektrische Energie an den Batteriepack 24 ausgeben.
Der Batteriepack 24 ist eine beispielhafte Batterie eines elektrifizierten Fahrzeugs. Bei dem Batteriepack 24 kann es sich um einen Hochspannungsantriebsbatteriepack handeln, das eine Vielzahl von Batteriebaugruppen 25 beinhaltet (d. h. Batterieanordnungen oder Gruppierungen von Batteriezellen), das in der Lage ist, Strom auszugeben, um den Elektromotor 22, den Generator 18 und/oder andere elektrische Verbraucher des elektrifizierten Fahrzeugs 12 über ein elektrisches Verteilungssystem 52 zu betreiben. Andere Arten von Energiespeichervorrichtungen und/oder Ausgabevorrichtungen können ebenfalls verwendet werden, um das elektrifizierte Fahrzeug 12 mit elektrischer Energie zu versorgen.
In einer nicht einschränkenden Ausführungsform beinhaltet das elektrifizierte Fahrzeug 12 zwei grundlegende Betriebsmodi. Das elektrifizierte Fahrzeug 12 kann in einem Elektrofahrzeug-Modus (Electric-Vehicle-Modus - EV-Modus) betrieben werden, in dem der Elektromotor 22 verwendet wird (im Allgemeinen ohne Unterstützung von dem Motor 14), um das Fahrzeug anzutreiben, wodurch der Ladezustand des Batteriepacks 24 bei bestimmten Fahrmustern/-zyklen bis zur maximal zulässigen Entladerate entladen wird. Der EV-Modus ist ein Beispiel für einen Entladebetriebsmodus für das elektrifizierte Fahrzeug 12. Im EV-Modus kann sich der Ladezustand des Batteriepacks 24 unter einigen Umständen erhöhen, beispielsweise durch einen Nutzbremsungszeitraum. Der Motor 14 ist in einem standardmäßigen EV-Modus im Allgemeinen abgeschaltet, könnte jedoch nach Bedarf basierend auf einem Fahrzeugsystemzustand oder nach Vorgabe des Fahrzeugführers betrieben werden.
Das elektrifizierte Fahrzeug 12 kann zusätzlich in einem Hybrid(HEV)-Modus betrieben werden, bei dem sowohl der Motor 14 als auch der Elektromotor 22 zum Antreiben des Fahrzeugs verwendet werden. Der HEV-Modus ist ein Beispiel für einen Betriebsmodus zum Erhalten der Batterieladung für das elektrifizierte Fahrzeug 12. Im HEV-Modus kann das elektrifizierte Fahrzeug 12 die Verwendung des Elektromotors 22 zum Antreiben des Fahrzeugs verringern, um den Ladezustand des Batteriepacks 24 konstant oder ungefähr konstant zu halten, indem es den Antrieb durch den Motor 14 steigert. Das elektrifizierte Fahrzeug 12 kann innerhalb des Schutzumfangs dieser Offenbarung zusätzlich zum EV- und zum HEV-Modus in anderen Betriebsmodi betrieben werden.
2 ist eine Seitenansicht eines elektrifizierten Fahrzeugs 12. Insbesondere veranschaulicht 2 einen Abschnitt eines Rahmens 54 des elektrifizierten Fahrzeugs 12. Der Rahmen 54 (manchmal bezeichnet als ein „Fahrzeugrahmen“) ist die Hauptstützstruktur des elektrifizierten Fahrzeugs 12, an der alle anderen Komponenten entweder direkt oder indirekt angebracht sind. Der Rahmen 54 kann eine selbsttragende Bauweise sein, bei der das Chassis und die Karosserie des Fahrzeugs ineinander integriert sind, oder kann Teil einer Rahmenbauweise sein. Der Rahmen 54 kann aus einem metallischen Material hergestellt sein, wie beispielsweise aus Stahl, Kohlenstoffstahl oder Aluminiumlegierung.
Der Rahmen 54 beinhaltet eine Vielzahl von Schienen (manchmal bezeichnet als „Rahmenschienen“ oder „Balken“). 2 zeigt einer derartige Schiene 56. Die Schiene 56 ist eine Struktur, die entlang einer Seite des elektrifizierten Fahrzeugs 12 verläuft. Das elektrifizierte Fahrzeug 12 beinhaltet typischerweise zwei derartige Schienen an gegenüberliegenden Seiten des elektrifizierten Fahrzeugs 12. Die Schienen sind durch andere Strukturen des Rahmens 54 miteinander verbunden.
Die Schiene 56 ist in diesem Beispiel eine eingeschlossene hohle Struktur. Die Schiene 56 kann aus Röhren gebildet sein. Alternativ kann die Schiene 56 unter Verwendung eines Strangpressprozesses gebildet sein. Ferner kann die Schiene 56 noch aus einem Stück Material gebildet sein, das an vier Seiten gebogen wurde und dort, wo sich die Enden treffen, zusammengeschweißt wurde. Diese Offenbarung ist nicht auf ein bestimmtes Verfahren zum Bilden der Schiene 56 beschränkt.
In dieser Offenbarung ist der Batteriepack 24 an einer Unterseite des elektrifizierten Fahrzeugs 12 befestigt. Insbesondere ist der Batteriepack 24 mit dem Fahrzeugrahmen 54 und insbesondere mit der Schiene 56 verbunden. Der Batteriepack 24 beinhaltet in diesem Beispiel eine Umschließung, oder ein Gehäuse 60, beispielsweise aus einem metallischen oder polymeren Material. Das Gehäuse 60 beinhaltet eine Vielzahl von Laschen 62 (6), die aus dem Rest des Gehäuses 60 nach außen hervorsteht. Die Laschen 62 sind dazu konfiguriert, mit einem jeweiligen Befestigungselement 64, das mit der Schiene 56 verbunden ist, zusammenzuwirken. In dieser Offenbarung ist jedes Befestigungselement 64 mittels eines jeweiligen Vibrationsisolators 66 mit der Schiene 56 indirekt verbunden. Die Vibrationsisolatoren 66 sind dazu konfiguriert, eine gewisse Bewegung des Batteriepacks 24 in Bezug auf die Schiene 56 zu erlauben. Auf diese Weise ist der Batteriepack 24 von zumindest einigen der Vibrationen des Rahmens 54 getrennt.
Obwohl in 2 drei Befestigungselemente 64 und Vibrationsisolatoren 66 gezeigt sind, versteht es sich, dass diese Offenbarung auch Anordnungen betrifft, die zwei oder mehr Befestigungselemente 64 und Vibrationsisolatoren 66 beinhalten. Beispielsweise kann das elektrifizierte Fahrzeug 12 zwei gegenüberliegende Schienen 56 beinhalten und jede der Schienen 56 kann zumindest zwei Vibrationsisolatoren 66 beinhalten. Eine beispielhafte Anordnung zwischen der Schiene 56, dem Befestigungselement 64 und dem Vibrationsisolator 66 wird nachfolgend im Detail erörtert.
3 ist eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts der Schiene 56 mit einem beispielhaften Vibrationsisolator 66, der innerhalb der Schiene 56 befestigt ist, und 4 ist eine Vorderansicht desselben. In 3 ist die Schiene 56 zur einfachen Bezugnahme halbdurchsichtig gezeichnet. Wie vorstehend angemerkt, erhöht das Befestigen des Vibrationsisolators 66 innerhalb der Schiene 56 die Menge von verfügbarem Packraum in Bezug auf Anordnungen auf dem Stand der Technik, wo der Vibrationsisolator beispielsweise außerhalb des Fahrzeugrahmens befestigt ist.
Unter gemeinsamer Bezugnahme auf die 3 und 4 weist die Schiene 56 eine Länge L, eine Breite W und eine Höhe H auf. Die Schiene 56 beinhaltet zwei gegenüberliegende Seitenwände 68, 70, die zusammen an Enden davon durch gegenüberliegende vertikale Wände 72, 74 verbunden sind. Die Seitenwände 68, 70 verlaufen im Allgemeinen in der Richtung der Höhe H der Schiene 56 und die Wände 72, 74 verlaufen im Allgemeinen in der Richtung der Breite W. Die Wände 68, 70, 72, 74 können als ein einzelnes strukturelles Stück einstückig gebildet sein. Zusammen definieren die Wände 68, 70, 72, 74 einen Innenraum 76 der Schiene 56. In diesem Beispiel ist der Vibrationsisolator 66 vollständig innerhalb des Innenraums 76 angeordnet.
Das Befestigungselement 64 ist mit dem Vibrationsisolator 66 an einem Standort innerhalb des Innenraums 76 verbunden und verläuft auch teilweise außerhalb der Schiene 56 zur Verbindung mit dem Batteriepack 24. In diesem Beispiel beinhaltet die Schiene 56 einen Abstandsschlitz 78, der in der Wand 74 gebildet ist, die in diesem Beispiel eine untere Wand der Schiene 56 ist. Der Abstandsschlitz 78 ist in 4 mit gestrichelten Linien gezeigt und ist in 6 wahrscheinlich besser zu erkennen.
Neben dem Abstandsschlitz 78 ist eine Vertiefung 80 in einem Außenbereich der Schiene 56 gebildet. Unter Bezugnahme auf die Ausrichtung der Schiene in den 3 und 4 befindet sich die Vertiefung 80 unterhalb der Wand 74. Neben der Vertiefung 80 befindet sich die Wand 74 näher an der Wand 72 als an anderen Standorten entlang der Schiene 56. Somit zeigt die Schiene 56 neben der Vertiefung 80 eine reduzierte Höhenabmessung H im Vergleich zu anderen Standorten entlang der Länge L der Schiene 56. Der Abstandsschlitz 78 und die Vertiefung 80 können unter Verwendung von bekannten Herstellungstechniken gebildet werden.
5 ist eine Unteransicht der Schiene 56 und veranschaulicht insbesondere die Lasche 62 des Batteriepacks 24, die zumindest teilweise innerhalb der Vertiefung 80 aufgenommen ist. Die Vertiefung 80 ist nicht in allen Beispielen erforderlich. Wenn vorhanden, ermöglicht die Vertiefung 80 jedoch Zusammenbau und Ausrichtung des Batteriepacks 24 in Bezug auf die Schiene 56.
Die 6, 7 und 8 sind Querschnittsansichten entlang der Linien 6-6, 7-7 bzw. 8-8 aus 5. Zusätzliche Details der Anordnung des Vibrationsisolators 66 in Bezug auf die Schiene 56 werden nun in Bezug auf die 6, 7 und 8 beschrieben.
Unter Bezugnahme auf 6 ist der Vibrationsisolator 66 in diesem Beispiel ein Dämpfer, der den Batteriepack 24 von zumindest einigen der Vibrationen und anderen Kräften von der Schiene 56 isoliert. Wenn zum Beispiel die Schiene 56 vibriert, weil das elektrifizierte Fahrzeug 12 über unebenes Gelände fährt, werden die Vibrationsbelastungen auf den Batteriepack 24 gedämpft. Das Dämpfen verlängert die Zeit von übertragenen Stoßkräften und verringert somit eine Spitzenkraft der Belastung.
In diesem Beispiel beinhaltet der Vibrationsisolator 66 eine Außenbuchse 82, an eine Innenbuchse 84 und einen Dämpfungsabschnitt 86, der sich im Allgemeinen zwischen der Außenbuchse 82 und der Innenbuchse 84 befindet. Der Dämpfungsabschnitt 86 sichert die Außenbuchse 82 an der Innenbuchse 84. Die Innenbuchse 84 ist im Wesentlichen zylindrisch und nimmt einen Schaft des Befestigungselements 64 auf. Die Außenbuchse 82 beinhaltet einen ersten Abschnitt 88, der im Wesentlichen zylindrisch und mit der Innenbuchse 84 konzentrisch ist, und einen zweiten Abschnitt 90, der im Wesentlichen normal zu dem ersten Abschnitt 88 hervorsteht.
Der Vibrationsisolator 66 beinhaltet ferner eine Abdeckplatte 92, die mit einem ersten Ende der Innenbuchse 84 verbunden ist, und eine Buchse 94, die mit einem zweiten, gegenüberliegenden Ende der Innenbuchse 84 verbunden ist. Die Buchse 94 steht in diesem Beispiel durch den Abstandsschlitz 78 hervor und berührt direkt die Lasche 62 auf einer Fläche gegenüber einem Kopfteil des Befestigungselements 64. Der Dämpfungsabschnitt 86 sichert die Abdeckplatte 92 an der Buchse 94.
Der Dämpfungsabschnitt 86 kann zum Beispiel ein Kautschuk mit hohem Kohlenstoffanteil sein, der sowohl elastomer als auch optional elektrisch leitfähig ist. In anderen Beispielen ist der Dämpfungsabschnitt 86 nicht elektrisch leitfähig. Der Dämpfungsabschnitt 86 kann aus anderen elastomeren Materialien hergestellt sein, darunter Silikone, metallgefüllte Silikone usw. Der Dämpfungsabschnitt 86 ist in Bezug auf die Außenbuchse 82 und die Innenbuchse 84 durch das elastomere Material, das es der Außenbuchse 82 ermöglicht, sich und in Bezug auf die Innenbuchse 84 zu bewegen und zu biegen, komprimierbar. Obwohl ein beispielhafter Vibrationsisolator 66 beschrieben ist, betrifft diese Offenbarung auch andere Vibrationsisolatoren, die innerhalb einer Schiene befestigt sind.
In diesem Beispiel, um den Batteriepack 24 mit der Schiene 56 zu verbinden, ist das Befestigungselement 64 durch ein Loch 96 in der Lasche 62 eingesetzt und ein Schaft 98 des Befestigungselements verläuft durch die Innenbuchse 84. Der Schaft 98 verläuft in diesem Beispiel über der Abdeckplatte 92, und eine Mutter 100 ist auf den Schaft 98 geschraubt, um das Befestigungselement 64 mit dem Vibrationsisolator 66 zu verbinden. Das Befestigungselement 64 ist in Bezug auf die Mutter 100 so festgezogen und angezogen, dass die Mutter 100 an die Abdeckplatte 92 stößt, um den Batteriepack 24 in Bezug auf die Schiene 56 an Ort und Stelle zu halten. Die Mutter 100 kann alternativ oder zusätzlich an die Abdeckplatte 92 geschweißt sein. Diese Offenbarung betrifft auch andere Techniken zum mechanischen Koppeln des Befestigungselements 64 an den Vibrationsisolator 66.
Unter Bezugnahme auf 7 ist der Vibrationsisolator 66 wiederum mittels einer Tafel 102, die ein in einer der Wände der Schiene 56 gebildetes Zugangsloch 104 abdeckt, an der Schiene 56 befestigt. In diesem Beispiel beinhaltet die Wand 70 das Zugangsloch 104. Die Tafel 102 ist so bemessen, dass sie das Zugangsloch 104 abdeckt, um Eintreten von beliebigen Kontaminanten, die die Nutzungsdauer des Vibrationsisolators 66 verkürzen können, zu verhindern. Die Tafel 102 kann an der Schiene 56 angebracht sein, um das Zugangsloch 104 beispielsweise mittels eines oder mehrerer Befestigungselemente 106 (8) und/oder durch Schweißen abzudecken.
In dieser Offenbarung steht eine Befestigungsplatte 108 aus der Tafel 102 hervor. Die Befestigungsplatte 108 steht im Wesentlichen normal aus der Tafel 102 hervor. Die Befestigungsplatte 108 kann einstückig mit der Tafel 102 oder getrennt davon gebildet sein. In dieser Offenbarung ist der Vibrationsisolator 66 mit der Befestigungsplatte 108 über Gewindebefestigungselemente 110 verbunden, von denen nur eines in 7 gezeigt ist, wobei zwei oder mehrere derartiger Befestigungselemente vorhanden sein können. Die Gewindebefestigungselemente 110 verbinden den zweiten Abschnitt 90 der Außenbuchse 82 mit der Befestigungsplatte 108. Der zweite Abschnitt 90 und die Befestigungsplatte 108 können auf andere Weise verbunden sein, wie etwa durch Schweißen.
In Verwendung sind die Außenbuchse 82 und die Befestigungsplatte 108 fest verbunden, sodass sich die Außenbuchse 82 zusammen mit der Befestigungsplatte 108 bewegt. Da die Innenbuchse 84 und das Befestigungselement 64 ferst verbunden sind (zum Beispiel über die Abdeckplatte 92 und die Mutter 100), bewegt sich die Innenbuchse 84 zusammen mit dem Befestigungselement 64 und dadurch auch der Batteriepack 24. Der Dämpfungsabschnitt 86 ermöglicht diese relativen Bewegungen. Ferner kann es der Dämpfungsabschnitt 86 der Außenbuchse 82 ermöglichen, sich in Bezug auf die Innenbuchse 84 zu drehen. Der Dämpfungsabschnitt 86 kann es auch der Außenbuchse 82 ermöglichen, in Bezug auf die Innenbuchse 84 zu kippen.
Der Vibrationsisolator 66 und zugehörige Befestigungsbaugruppen isolieren den Batteriepack 24 von Belastungen am Fahrzeugrahmen. Obwohl hierin eine beispielhafte Befestigungsanordnung erörtert ist, liegen auch andere Anordnungen zum Befestigen des Vibrationsisolators 66 innerhalb der Schiene 56 innerhalb des Schutzumfangs dieser Offenbarung. Die Lehren dieser Offenbarung können insbesondere auf Fahrzeuge anwendbar sein, die hohen Belastungen und Vibrationen ausgesetzt sind, wie etwa Geländelimousinen (sport utility vehicles - SUV) und Trucks, wobei aber, obwohl 2 einen Truck veranschaulicht, diese Offenbarung nicht auf derartige Fahrzeuge beschränkt ist.
Es versteht sich, dass Ausdrücke wie „Seite“, „nach außen“, „innere“ usw. Richtungsausdrücke sind, die in Bezug auf die normale Betriebsweise der beschriebenen Komponenten verwendet werden. Diese Richtungsausdrücke werden nur zum Zwecke der Erklärung verwendet und sollen nicht anderweitig als einschränkend erachtet werden. Ferner sind Ausdrücke wie „etwa“, „im Wesentlichen“ und „im Allgemeinen“ nicht als grenzenlose Ausdrücke gedacht und sollen im Einklang damit interpretiert werden, wie ein Fachmann diese Ausdrücke interpretieren würde.
Obwohl die verschiedenen Beispiele die konkreten in den Darstellungen gezeigten Komponenten aufweisen, sind Ausführungsformen dieser Offenbarung nicht auf diese bestimmten Kombinationen beschränkt. Es ist möglich, einige der Komponenten oder Merkmale aus einem der Beispiele in Kombination mit Merkmalen oder Komponenten aus einem anderen der Beispiele zu verwenden. Außerdem sind die verschiedenen Figuren, die dieser Offenbarung beigefügt sind, nicht zwingend maßstabsgetreu, und einige Merkmale können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um bestimmte Details einer konkreten Komponente oder Anordnung zu zeigen.
Dem Durchschnittsfachmann ist ersichtlich, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beispielhaft und nicht einschränkend sind. Das heißt, dass Modifikationen dieser Offenbarung unter den Schutzumfang der Patentansprüche fallen würden. Dementsprechend sollten die folgenden Patentansprüche genau gelesen werden, um ihren tatsächlichen Schutzumfang und Inhalt zu bestimmen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein elektrifiziertes Fahrzeug bereitgestellt, aufweisend einen Rahmen, einen Vibrationsisolator, der innerhalb der Schiene befestigt ist, und einen Batteriepack, der mittels des Vibrationsisolators mit der Schiene verbunden ist.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet der Vibrationsisolator einen Dämpfer.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Schiene ein Zugangsloch neben dem Vibrationsisolator, und das elektrifizierte Fahrzeug umfasst ferner eine Tafel, die mit der Schiene gekoppelt ist, um das Zugangsloch zu schließen.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Vibrationsisolator an der Tafel befestigt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch eine Platte, die von der Tafel hervorsteht, wobei der Vibrationsisolator an der Platte befestigt ist.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet der Vibrationsisolator einen Dämpfungsabschnitt, eine Innenbuchse und eine Außenbuchse, und die Außenbuchse beinhaltet einen Abschnitt, der mit der Platte verbunden ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch ein Befestigungselement, wobei der Batteriepack mittels des Befestigungselements mit dem Vibrationsisolator verbunden ist.
Gemäß einer Ausführungsform steht das Befestigungselement durch einen Abstandsschlitz, der in der Schiene gebildet ist, hervor.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet der Batteriepack ein Gehäuse mit einer Lasche in Kontakt mit dem Befestigungselement.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet der Vibrationsisolator eine Platte, die im Allgemeinen der Lasche gegenüberliegt, und eine Mutter, die auf das Befestigungselement geschraubt ist, stößt an die Platte.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Schiene eine Länge, eine Breite und eine Höhe, und der Abstandsschlitz ist in einer Fläche gebildet, die in einer Richtung der Breite der Schiene verläuft.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet eine Außenfläche der Schiene eine Vertiefung neben dem Abstandsschlitz, sodass die Schiene eine reduzierte Höhe neben dem Abstandsschlitz zeigt.
Gemäß einer Ausführungsform befindet sich die Lasche zumindest teilweise innerhalb der Vertiefung.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet der Rahmen zwei Schienen an gegenüberliegenden Seiten des elektrifizierten Fahrzeugs, wobei jede der Schienen zumindest zwei darin befestigte Vibrationsisolatoren beinhaltet, und der Batteriepack ist mittels des jeweiligen Vibrationsisolators mit den Schienen verbunden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren Befestigen eines Batteriepacks an einer Schiene eines Fahrzeugs mittels eines Vibrationsisolators innerhalb der Schiene.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet der Befestigungsschritt Einführen des Vibrationsisolators in die Schiene durch ein Zugangsloch, das in der Schiene gebildet ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch Abdecken des Zugangslochs mit einer Tafel, wobei der Vibrationsisolator an der Tafel befestigt ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch Anordnen eines Befestigungselements durch einen Abstandsschlitz in der Schiene, wobei das Befestigungselement mit dem Vibrationsisolator und dem Batteriepack verbunden ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch Anordnen des Befestigungselements neben einer Vertiefung, die in einer Außenfläche der Schiene gebildet ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch Anordnen einer Lasche des Batteriepacks zumindest teilweise innerhalb der Vertiefung.

Claims

Elektrifiziertes Fahrzeug, umfassend: einen Rahmen, der eine Schiene beinhaltet; einen Vibrationsisolator, der innerhalb der Schiene befestigt ist; einen Batteriepack, der mittels des Vibrationsisolators mit der Schiene verbunden ist.
Elektrifiziertes Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Vibrationsisolator einen Dämpfer beinhaltet.
Elektrifiziertes Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei: die Schiene ein Zugangsloch neben dem Vibrationsisolator beinhaltet, und das elektrifizierte Fahrzeug ferner eine Tafel umfasst, die mit der Schiene gekoppelt ist, um das Zugangsloch zu schließen.
Elektrifiziertes Fahrzeug nach Anspruch 3, wobei der Vibrationsisolator an der Tafel befestigt ist.
Elektrifiziertes Fahrzeug nach Anspruch 4, ferner umfassend eine Platte, die von der Tafel hervorsteht, wobei der Vibrationsisolator an der Platte befestigt ist.
Elektrifiziertes Fahrzeug nach Anspruch 5, wobei: der Vibrationsisolator einen Dämpfungsabschnitt, eine Innenbuchse und eine Außenbuchse beinhaltet, und die Außenbuchse einen Abschnitt beinhaltet, der mit der Platte verbunden ist.
Elektrifiziertes Fahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner umfassend ein Befestigungselement, wobei der Batteriepack mittels des Befestigungselements mit dem Vibrationsisolator verbunden ist.
Elektrifiziertes Fahrzeug nach Anspruch 7, wobei das Befestigungselement durch einen Abstandsschlitz, der in der Schiene gebildet ist, hervorsteht.
Elektrifiziertes Fahrzeug nach Anspruch 8, wobei der Batteriepack ein Gehäuse mit einer Lasche in Kontakt mit dem Befestigungselement beinhaltet.
Elektrifiziertes Fahrzeug nach Anspruch 9, wobei: der Vibrationsisolator eine Platte im Allgemeinen gegenüberliegend der Lasche beinhaltet, und eine Mutter, die auf das Befestigungselement geschraubt ist, an die Platte anstößt.
Elektrifiziertes Fahrzeug nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei: die Schiene eine Länge, eine Breite und eine Höhe beinhaltet, und der Abstandsschlitz in einer Fläche gebildet ist, die in einer Richtung der Breite der Schiene verläuft.
Elektrifiziertes Fahrzeug nach Anspruch 10 oder 11, wobei eine Außenfläche der Schiene eine Vertiefung neben dem Abstandsschlitz beinhaltet, sodass die Schiene eine reduzierte Höhe neben dem Abstandsschlitz zeigt.
Elektrifiziertes Fahrzeug nach Anspruch 12, wobei sich die Lasche zumindest teilweise innerhalb der Vertiefung befindet.
Verfahren, umfassend: Befestigen eines Batteriepacks an einer Schiene eines Fahrzeugs mittels eines Vibrationsisolators innerhalb der Schiene.
Verfahren nach Anspruch 14, ferner umfassend: Einführen des Vibrationsisolators in die Schiene durch ein Zugangsloch, das in der Schiene gebildet ist; Abdecken des Zugangslochs mit einer Tafel, wobei der Vibrationsisolator an der Tafel befestigt ist; und Anordnen eines Befestigungselements durch einen Abstandsschlitz in der Schiene, wobei das Befestigungselement mit dem Vibrationsisolator und dem Batteriepack verbunden ist.