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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf integrierte Montagesysteme zum Montieren elektrischer Antriebskomponenten in elektrifizierten Fahrzeugen.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Der Wunsch, den Kraftstoffverbrauch und die Emissionen von Kraftfahrzeugen zu verringern, ist hinlänglich dokumentiert. Deshalb werden elektrifizierte Fahrzeuge entwickelt, welche die Abhängigkeit von Brennkraftmaschinen verringern oder ganz aufheben. Im Allgemeinen unterscheiden sich elektrifizierte Fahrzeuge dahingehend von herkömmlichen Kraftfahrzeugen, dass sie selektiv durch eine oder mehrere batteriebetriebene elektrische Maschinen (z. B. Elektromotoren) angetrieben werden. Herkömmliche Kraftfahrzeuge sind im Gegensatz dazu komplett auf die Brennkraftmaschine angewiesen, um das Fahrzeug anzutreiben. Ein Hochspannungstraktionsbatteriepack versorgt die elektrischen Maschinen und andere elektrische Verbraucher des elektrifizierten Fahrzeugs in der Regel mit Energie.
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Die elektrischen Maschinen und anderen elektrischen Antriebskomponenten, die erforderlich sind, um einen elektrischen Antrieb zu erreichen, werden typischerweise unter Verwendung verschiedener Montagesysteme in elektrifizierte Fahrzeuge eingebaut. Robuste und wartungsfähige Montagelösungen, die Fahrzeuglasten gleichmäßig verteilen, werden durch bekannte Montagesysteme nicht hinreichend bereitgestellt.
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KURZDARSTELLUNG
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Ein integriertes Montagesystem für ein elektrifiziertes Fahrzeug gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet, unter anderem, eine Querstrebenbaugruppe, die eine Querstrebe, eine erste Überbrückungsseitenhalterung, die an der Querstrebe montiert ist, und eine zweite Überbrückungsseitenhalterung, die an der Querstrebe montiert ist. EINE erste elektrische Antriebskomponente wird durch zumindest eine Isolatorlagerung von der Querstrebe getragen, und eine zweite elektrische Antriebskomponente ist an einer Vielzahl von Haltelaschen der Querstrebe montiert.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführung des vorstehenden integrierten Montagesystemes sind die erste elektrische Antriebskomponente eine elektrische Maschine und die zweite elektrische Antriebskomponente ein Ladevorrichtungsstapel.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform jedes der vorstehenden integrierten Montagesysteme beinhaltet der Ladevorrichtungsstapel eine Hochspannungsladevorrichtung, eine Motorsteuerung, einen Gleichstromwandler und ein Kommunikations-Gateway.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines jeden der vorstehenden integrierten Montagesysteme wird die zumindest eine Isolatorlagerung in einer Öffnung einer Plattform der Querstrebe aufgenommen.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines jeden der vorstehenden integrierten Montagesysteme weist die Querstrebe einen vorderen Wandabschnitt, einen hinteren Wandabschnitt und eine Plattform auf, die eine Verbindung zwischen dem vorderen Wandabschnitt und dem hinteren Wandabschnitt herstellt, und jeder von dem vorderen Wandabschnitt und dem hinteren Wandabschnitt erstreckt sich zwischen gegenüberliegenden Endteilen und zwischen einer oberen Fläche und einer unteren Fläche.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines jeden der vorstehenden integrierten Montagesysteme sind Montageauflagen an einer Grenzfläche zwischen den oberen Flächen und den gegenüberliegenden Endteilen des vorderen Wandabschnitts und des hinteren Wandabschnitts angeordnet und Montagefüße an einer Grenzfläche zwischen der unteren Fläche und den gegenüberliegenden Endteilen des vorderen Wandabschnitts und des hinteren Wandabschnitts angeordnet.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines jeden der vorstehenden integrierten Montagesysteme sind Teile des vorderen Wandabschnitts und des hinteren Wandabschnitts gewölbt oder gekrümmt.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines jeden der vorstehenden integrierten Montagesysteme ist die erste seitliche Überbrückungshalterung jeweils an der Querstrebe und einer oberen Fläche einer ersten Fahrzeuggestellschiene montiert, ist die zweite seitliche Überbrückungshalterung jeweils an der Querstrebe und einer oberen Fläche einer zweiten Fahrzeuggestellschiene montiert und ist die Querstrebe an einer unteren Fläche sowohl der ersten Fahrzeuggestellschiene als auch der zweiten Fahrzeuggestellschiene montiert.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines jeden der vorstehenden integrierten Montagesysteme beinhaltet das System eine erste Vielzahl von Befestigungselementen zum Montieren der ersten Überbrückungsseitenhalterung an der oberen Fläche der ersten Fahrzeuggestellschiene, eine zweite Vielzahl von Befestigungselementen zum Montieren der zweiten Überbrückungsseitenhalterung an der oberen Fläche der zweiten Fahrzeuggestellschiene, eine dritte Vielzahl von Befestigungselementen zum Montieren der Querstrebe an der unteren Fläche der ersten Fahrzeuggestellschiene und eine vierte Vielzahl von Befestigungselementen zum Montieren der Querstrebe an der unteren Fläche der zweiten Fahrzeuggestellschiene.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines jeden der vorstehenden integrierten Montagesysteme werden die dritte Vielzahl von Befestigungsvorrichtungen durch einen ersten Satz Montagefüße der Querstrebe aufgenommen und die vierte Vielzahl von Befestigungselementen durch einen zweiten Satz Montagefüße der Querstrebe aufgenommen.
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Ein elektrifiziertes Fahrzeug gemäß einem anderen beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet unter anderem eine Fahrzeuggestellschiene, eine an der Fahrzeuggestellschiene montierte Querstrebenbaugruppe und eine elektrische Antriebskomponente, die mithilfe der Querstrebenbaugruppe in Bezug auf die Fahrzeuggestellschiene gesichert ist. Eine Querstrebe der Querstrebenbaugruppe ist an einer unteren Fläche der Fahrzeuggestellschiene montiert, und eine Überbrückungsseitenhalterung der Querstrebenbaugruppe ist an einer oberen Fläche der Fahrzeuggestellschiene montiert.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform des vorstehenden elektrifizierten Fahrzeugs ist die elektrische Antriebskomponente eine elektrische Maschine, ein Ladevorrichtungsstapel oder beides.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform jedes der vorstehenden elektrifizierten Fahrzeuge erstreckt sich die Fahrzeuggestellschiene im Inneren eines vorderen Raums einer Vorderendenbaugruppe des elektrifizierten Fahrzeugs.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines jeden der vorstehenden elektrifizierten Fahrzeuge sichert eine erste Vielzahl von Befestigungselementen die Überbrückungsseitenhalterung an der Querstrebe, sichert eine zweite Vielzahl von Befestigungselementen die Überbrückungsseitenhalterung an der oberen Fläche der Fahrzeuggestellschiene und sichert eine dritte Vielzahl von Befestigungselementen die Querstrebe an der unteren Fläche der Fahrzeuggestellschiene.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines jeden der vorstehenden elektrifizierten Fahrzeuge erstreckt sich die erste Vielzahl von Befestigungselementen durch einen ersten Satz Montagelöcher der Überbrückungsseitenhalterung, erstreckt sich die zweite Vielzahl von Befestigungselementen durch einen zweiten Satz Montagelöcher der Überbrückungsseitenhalterung und erstreckt sich die dritte Vielzahl von Befestigungselementen durch einen Satz Montagefüße der Querstrebe.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines jeden der vorstehenden elektrifizierten Fahrzeuge weist die Querstrebe einen hohlen Abschnitt auf.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines jeden der vorstehenden elektrifizierten Fahrzeuge weist die Überbrückungsseitenhalterung zumindest eine Ausnehmungsöffnung auf.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines jeden der vorstehenden elektrifizierten Fahrzeuge ist eine zweite Überbrückungsseitenhalterung an der Querstrebe und an einer oberen Fläche einer zweiten Fahrzeuggestellschiene montiert. Die Querstrebe ist an einer unteren Fläche der zweiten Fahrzeuggestellschiene montiert.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines jeden der vorstehenden elektrifizierten Fahrzeuge bestehen die Querstrebe aus einer ersten Aluminiumlegierung und die Überbrückungsseitenhalterung aus einer zweiten, anderen Aluminiumlegierung.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines jeden der vorhergehenden elektrifizierten Fahrzeuge handelt es sich bei dem elektrifizierten Fahrzeug um ein batteriebetriebenes Elektrofahrzeug (Battery Electric Vehicle - BEV).
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Die Ausführungsformen, Beispiele und Alternativen der vorhergehenden Absätze, der Ansprüche oder der folgenden Beschreibung und Zeichnungen, einschließlich ihrer verschiedener Aspekte oder jeweiliger individueller Merkmale, können unabhängig voneinander oder in beliebiger Kombination betrachtet werden. In Verbindung mit einer Ausführungsform beschriebene Merkmale sind auf alle Ausführungsformen anwendbar, sofern derartige Merkmale nicht unvereinbar sind.
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Die verschiedenen Merkmale und Vorteile dieser Offenbarung erschließen sich dem Fachmann aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung. Die der detaillierten Beschreibung zugehörigen Zeichnungen können wie folgt kurz beschrieben werden.
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Figurenliste
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- 1 stellt einen Antriebsstrang eines elektrifizierten Fahrzeugs schematisch dar.
- 2 stellt ein elektrifiziertes Fahrzeug dar, das den Antriebsstrang von 1 nutzen kann.
- 3 stellt ein integriertes Montagesystem zum Montieren elektrischer Antriebskomponenten in einem elektrifizierten Fahrzeug dar.
- 4 ist eine Explosionsansicht von Teilen des integrierten Montagesystems von 3.
- 5 stellt eine Querstrebenbaugruppe des integrierten Montagesystems von 3 dar.
- 6 ist eine Vorderansicht der Querstrebenbaugruppe von 5.
- 7 stellt eine Querstrebenbaugruppe dar, die an ein Fahrzeuggestell eines elektrifizierten Fahrzeugs montiert ist.
- 8A, 8B und 8C stellen eine beispielhafte Querstrebe einer Querstrebenbaugruppe dar.
- 9A, 9B und 9C stellen eine beispielhafte erste Überbrückungsseitenhalterung einer Querstrebenbaugruppe dar.
- 10A, 10B und 10C stellen eine beispielhafte zweite Überbrückungsseitenhalterung einer Querstrebenbaugruppe dar.
- 11 stellt eine beispielhafte Montagestelle eines integrierten Montagesystems für ein elektrifiziertes Fahrzeug dar.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die vorliegende Erfindung legt integrierte Montagesysteme zum Montieren elektrischer Antriebskomponenten in elektrifizierten Fahrzeugen dar. Ein beispielhaftes Montagesystem kann eine Querstrebe umfassen, anhand derer eine oder mehrere elektrische Antriebskomponenten relativ zu einem Fahrzeuggestell montiert oder getragen werden. Eine Querstrebenbaugruppe des Montagesystems kann eine Querstrebe, eine erste Überbrückungsseitenhalterung und eine zweite Überbrückungsseitenhalterung aufweisen. Die Querstrebe kann an unteren Flächen von Fahrzeuggestellschienen montiert werden, und die Überbrückungsseitenhalterungen können an oberen Flächen der Fahrzeuggestellschienen montiert werden, um eine robuste und wartungsfähige Montagelösung bereitzustellen, die Fahrzeuglasten gleichmäßig verteilt. Diese und andere Merkmale werden in den folgenden Abschnitten der vorliegenden detaillierten Beschreibung ausführlicher erläutert.
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1 stellt einen Antriebsstrang 10 eines elektrifizierten Fahrzeugs 12 schematisch dar. In einer Ausführungsform ist das elektrifizierte Fahrzeug 12 ein batteriebetriebenes Elektrofahrzeug (BEV). In einer anderen Ausführungsform handelt es sich bei dem elektrifizierten Fahrzeug 12 um ein Hybridelektrofahrzeug (Hybrid Electric Vehicle - HEV) oder ein Plug-in-Hybridelektrofahrzeug (Plug-in Hybrid Electric Vehicle - PHEV). Daher könnte das Elektrofahrzeug 12, obwohl dies in dieser Ausführungsform nicht gezeigt ist, mit einer Brennkraftmaschine ausgestattet sein, die entweder allein oder in Kombination mit anderen Energiequellen verwendet werden kann, um das elektrifizierte Fahrzeug 12 anzutreiben.
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In einer dargestellten Ausführungsform ist das elektrifizierte Fahrzeug 12 ein Voll-Elektrofahrzeug, das ausschließlich durch elektrische Leistung, etwa durch eine elektrische Maschine 14, ohne jegliche Unterstützung durch eine Brennkraftmaschine angetrieben wird. Die elektrische Maschine 14 kann als Elektromotor, als elektrischer Generator oder beides betrieben werden. Die elektrische Maschine 14 empfängt elektrischen Strom und stellt ein rotatorisches Abgabemoment bereit. Die elektrische Maschine 14 kann mit einem Getriebekasten 16 verbunden sein, um das Abgabedrehmoment und die Drehzahl der elektrischen Maschine 14 auf ein vorgegebenes Übersetzungsverhältnis einzustellen. Der Getriebekasten 16 ist über eine Abtriebswelle 20 mit einem Satz Antriebsräder 18 verbunden. Ein Spannungsbus 22 verbindet die elektrische Maschine 14 über einen Wechselrichter 26 elektrisch mit einem Batteriepack 24. Die elektrische Maschine 14, der Getriebekasten 16 und der Wechselrichter 26 können zusammengenommen als Getriebe 28 bezeichnet werden.
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Der Batteriepack 24 ist eine beispielhafte Batterie eines elektrifizierten Fahrzeugs. Der Batteriepack 24 kann ein Hochspannungstraktionsbatteriepack sein, das eine Vielzahl von Batterieanordnungen 25 (d. h. Batteriebaugruppen oder Gruppierungen von Batteriezellen) beinhaltet, die dazu in der Lage sind, elektrische Leistung zum Betreiben der elektrischen Maschine 14 und/oder anderer elektrischer Lasten des elektrifizierten Fahrzeugs 12 abzugeben. Es können auch andere Arten von Energiespeichervorrichtungen und/oder - abgabevorrichtungen verwendet werden, um das elektrifizierte Fahrzeug 12 mit elektrischer Leistung zu versorgen.
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Das elektrifizierte Fahrzeug 12 kann außerdem mit einem Ladesystem 30 zum Laden der Energiespeichervorrichtungen (z. B. Batteriezellen) des Batteriepacks 24 ausgestattet sein. Das Ladesystem 30 kann Ladekomponenten beinhalten, die sich sowohl innerhalb des elektrifizierten Fahrzeugs 12 (z. B. Fahrzeugeinlassbaugruppe usw.) als auch außerhalb des elektrifizierten Fahrzeugs 12 befinden (z. B. Electric Vehicle Supply Equipment (EVSE) usw.). Das Ladesystem 30 kann mit einer externen Stromquelle (z. B. einer Steckdose, einer Ladestation usw.) verbunden werden, um von der externen Stromquelle aufgenommenen Strom im gesamten elektrifizierten Fahrzeug 12 aufzunehmen und zu verteilen.
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Der in 1 abgebildete Antriebsstrang 10 ist sehr schematisch und soll diese Offenbarung nicht eingrenzen. Im Rahmen des Schutzumfangs dieser Offenbarung könnten alternativ oder zusätzlich verschiedene zusätzliche Komponenten für den Antriebsstrang 10 eingesetzt werden.
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2 stellt ein elektrifiziertes Fahrzeug 12 dar, das den Antriebsstrang 10 von 1 oder einen sonstigen elektrifizierten oder hybridisierten Antriebsstrang nutzen kann. In einer Ausführungsform ist das elektrifizierte Fahrzeug 12 ein Personenkraftwagen. Das elektrifizierte Fahrzeug 12 könnte dabei aber ein Pkw, ein Lkw, ein Transporter, ein SUV oder eine sonstige Fahrzeugart sein. Außerdem könnte das elektrifizierte Fahrzeug 12 ein Fahrzeug mit Hinterradantrieb, ein Fahrzeug mit Vorderradantrieb oder ein Fahrzeug mit Allradantrieb sein.
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In den Figuren dieser Offenbarung ist zwar eine konkrete Beziehung von Komponenten untereinander dargestellt, doch sind die Darstellungen nicht als Einschränkung dieser Offenbarung gedacht. Die Platzierung und Ausrichtung der verschiedenen Komponenten des elektrifizierten Fahrzeugs 12 sind schematisch gezeigt und könnten im Rahmen des Schutzumfangs dieser Offenbarung variieren. Des Weiteren sind die verschiedenen Figuren, die dieser Offenbarung beigefügt sind, nicht zwingend maßstabsgetreu gezeichnet, und einige Merkmale können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um bestimmte Details einer jeweiligen Komponente zu zeigen.
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Das elektrifizierte Fahrzeug 12 kann eine Vorderendenbaugruppe 32 mit einem vorderen Raum 34 aufweisen. Abschnitte eines Fahrzeuggestells 36 (mitunter einfach als „Gestell“ bezeichnet) können sich in den vorderen Raum 34 erstrecken und in Bezug dazu gehalten werden. Das Fahrzeuggestell 36 ist die Haupttragestruktur der Bodengruppe des elektrifizierten Fahrzeugs 12, an der verschiedene Komponenten in direkter oder indirekter Weise angebracht werden können. Das Fahrzeuggestell 36 kann eine einteilige Konstruktion aufweisen, in der das Chassis und die Karosserie des elektrifizierten Fahrzeugs 12 miteinander verbaut sind, oder sie können Bestandteil einer am Gestell befestigten Karosserie sein. Das Fahrzeuggestell 36 kann, als nicht einschränkende Beispiele, aus einem metallischen Material wie Stahl, Kohlenstoffstahl oder einer Aluminiumlegierung bestehen. Das Fahrzeuggestell 36 kann eine Vielzahl von Schienen 38 aufweisen (die mitunter als „Gestellschienen“ oder „Längsträger“ bezeichnet werden). 2 zeigt zwei derartige Schienen 38. Die Schienen 38 sind voneinander beabstandet und erstrecken sich in Längsrichtung, wodurch eine Länge des Fahrzeuggestells 36 entsteht.
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In einer Ausführungsform kann ein integriertes Montagesystem 40 im Inneren des vorderen Raums 34 positioniert und an den Schienen 38 des Fahrzeuggestells 36 montiert sein. Wie nachstehend erläutert, können anhand des integrierten Montagesystems 40 eine oder mehre elektrische Antriebskomponenten 42 am Fahrzeuggestell 36 montiert oder relativ dazu gehalten werden. Die elektrischen Antriebskomponenten 42 ermöglichen den elektrischen Antrieb des elektrifizierten Fahrzeugs 12.
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Die Montagestelle des integrierten Montagesystems 40, gezeigt in 2, ist nicht einschränkend gedacht; folglich sind auch andere Montagestellen im Rahmen dieser Offenbarung vorgesehen. Zum Beispiel kann das integrierte Montagesystem 40 in einem anderen Ausführungsbeispiel in einem hinteren Raum 44 einer Hinterendenbaugruppe 46 des elektrifizierten Fahrzeug 12 positioniert sein (siehe 11).
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3 stellt das beispielhafte integrierte Montagesystem 40 des elektrifizierten Fahrzeugs 12 von 2 dar. Das integrierte Montagesystem 40 ist ein modulares System, das unter anderem eine Querstrebenbaugruppe 48 und eine oder mehrere elektrische Antriebskomponenten 42 beinhalten kann, welche an der Querstrebenbaugruppe 48 montiert und von ihr getragen werden. Das integrierte Montagesystem 40 wird insofern als „integriert“ betrachtet, als alle notwendigen Montagekomponenten (bspw. Halterungen und Lagerungen für elektrische Antriebskomponenten, Halterungen und Lagerungen für Schläuche und Verdrahtungen, Lagerungen für Befestigungselemente usw.) in einer einzigen Baugruppe integriert sind, wodurch sich im Vergleich zu vorbekannten Montagesystemen Kosten, Gewicht und Montageaufwand reduzieren lassen. In einer Ausführungsform weist die Querstrebenbaugruppe 48 eine Querstrebe 50, eine erste Überbrückungsseitenhalterung 52 und eine zweite Überbrückungsseitenhalterung 54 auf.
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Die elektrischen Antriebskomponenten 42 des integrierten Montagesystem 40 können eine Vielzahl von Antriebsstrangkomponenten für elektrifizierte Fahrzeuge umfangen. In einer Ausführungsform umfangen die elektrischen Antriebskomponenten 42 die elektrische Maschine 14 oder den Elektromotor (d. h. eine erste elektrische Antriebskomponente) und einen Ladevorrichtungsstapel 56 (d. h. eine zweite elektrische Antriebskomponente). Der Ladevorrichtungsstapel 56 kann unter anderem eine Hochspannungsladevorrichtung 58 (die manchmal als interne Ladevorrichtung bezeichnet wird), eine Motorsteuerung 60 (manchmal als ISC-Wandler bezeichnet), einen Gleichstromwandler 62 und ein Kommunikations-Gateway 64 (manchmal auch als digitales Kommunikations-Gateway-Modul bezeichnet, vorgesehen zum Kommunizieren mit einer EVSE mit DC-Schnellladegerät) beinhalten. Andere elektrische Antriebskomponenten, die als Bestandteil des integrierten Montagesystem 40 eingebaut werden können, können u. a. sein: Kabel (sowohl Hochspannung und Niederspannung), Kühlschläuche und Ventile, eine Hilfswasserpumpe für verschiedene Kühlmodule, eine elektrische Heizvorrichtung, ein Verdichter, eine Niederspannungsbatterie und ein Wechselstromwandler.
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In einer Ausführungsform wird die elektrische Maschine 14 von einer Plattform 66 der Querstrebe 50 getragen und der Ladevorrichtungsstapel 56 auf der Plattform 66 montiert, wie beispielsweise für Auslegungen mit Allradantrieb. Die Querstrebe 50 stellt eine relativ flache, starre Fläche zum Montieren und/oder Halten der elektrischen Antriebskomponenten 42 im elektrifizierten Fahrzeug 12 bereit, wodurch Probleme im Zusammenhang mit Geräuschen, Vibration und Rauigkeit verbessert und die Haltbarkeit erhöht werden.
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Die Querstrebe 50 kann auch als Basismasse für die daran montierten elektrischen Antriebskomponenten 42 dienen. Dies gewährleistet, dass sämtliche Hochspannungsmodule über eine Gehäusemasse verfügen, was die Notwendigkeit externer Massekabel aufhebt.
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In einer anderen Ausführungsform beinhaltet das integrierte Montagesystem 40 die elektrische Maschine 14 nicht, was beispielsweise bei Auslegungen mit Rückradantrieb der Fall ist. Somit ist die Auslegung des integrierten Montagesystems 40 nicht auf die exakte Auslegung, die in 3 gezeigt ist, eingeschränkt.
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Der Ladevorrichtungsstapel 56 kann unter Verwendung einer Vielzahl von Befestigungselementen 68 mechanisch an der Plattform 66 der Querstrebe 50 befestigt werden. Bei den Befestigungselementen 68 kann es sich um hochfeste Bolzen oder eine sonstige Art von Befestigungselementen handeln. Die genauen Montagestellen für die Befestigungselemente 68 relativ zur Querstrebe 50 und zum Ladevorrichtungsstapel 56 sind nicht dazu gedacht, diese Offenbarung einzuschränken.
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Die elektrische Maschine 14, auf 4 Bezug nehmend, kann mechanisch an eine Unterseite der Plattform 66 der Querstrebe 50 gesichert werden. Der Ladevorrichtungsstapel 56, die erste Überbrückungsseitenhalterung 52 und die zweite Überbrückungsseitenhalterung 54 des integrierten Montagesystems 40 wurden in der Explosionsansicht von 4 der Übersichtlichkeit halber absichtlich weggelassen.
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Die Plattform 66 der Querstrebe 50 kann Öffnungen 70 zum Aufnehmen von Halterungen 72 für die Isolatorlagerung aufweisen. Die elektrische Maschine 14 kann von der Plattform 66 getragen werden, indem eine Vielzahl von Befestigungselementen 74 (bspw. mittels einer von oben nach unten erfolgenden Vorgehensweise) eingeführt wird, was entweder durch die Plattform 66 oder die Isolatorlagerungen 72 und anschließend in Montagelöcher 76 der elektrischen Maschine 14 erfolgt. Jede Isolatorlagerung 72 kann eine Durchführung 78 aufweisen, die derart ausgelegt ist, dass sie als Isolationspunkt zum Isolieren der elektrischen Maschine 14 von Geräuschen, Vibration und Rauigkeit (NVH) und anderen Hochbeschleunigungsbelastungen dient, welche auf das Fahrzeuggestell 36 und die Querstrebenbaugruppe 48 einwirken können. Die Steifigkeit und andere Gestalungsmerkmale der Durchführungen 78 jeder Isolatorlagerung 72 können feineingestellt werden, um die spezifischen Lastisolationsanforderungen der elektrischen Maschine 14 zu erfüllen. Darüber hinaus ist die genaue Art und Weise, mit der die elektrische Maschine 14 von der Plattform 66 gehalten wird, nicht als Einschränkung dieser Offenbarung gedacht.
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5, 6 und 7 stellen weitere Einzelheiten der Querstrebenbaugruppe 48 des integrierten Montagesystems 40 dar. Die Querstrebenbaugruppe 48 ist in den 5 und 6 an sich und in 7 als an den 38 Schienen des Fahrzeuggestells 36 montiert dargestellt.
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Die Querstrebe 50 der Querstrebenbaugruppe 48 kann einen vorderen Wandabschnitt 80 und einen hinteren Wandabschnitt 82 aufweisen. Die Plattform 66 kann sich an den vorderen Wandabschnitt 80 und den hinteren Wandabschnitt 82 anschließen und sich zwischen ihnen erstrecken. Jeder von dem vorderen Wandabschnitt 80 und dem hinteren Wandabschnitt 82 kann sich zwischen gegenüberliegenden Endabschnitten 84 und zwischen einer oberen Fläche 86 und einer unteren Fläche 88 erstrecken. Montageauflagen 90 können an einer Grenzfläche zwischen den oberen Flächen 86 und den gegenüberliegenden Endabschnitten 84 angeordnet sein, und Montagefüße 92 können an einer Grenzfläche zwischen dem unteren Flächen 88 und den gegenüberliegenden Endabschnitten 84 angeordnet sein. In einer Ausführungsform sind die oberen Flächen 86 des vorderen Wandabschnitts 80 und des hinteren Wandabschnitts 82 im Wesentlichen flach und Abschnitte der unteren Flächen 88 des vorderen Wandabschnitts 80 und des hinteren Wandabschnitts 82 gebogen oder gekrümmt.
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Die erste Überbrückungsseitenhalterung 52 und die zweite Überbrückungsseitenhalterung 54 können an gegenüberliegenden Enden der Querstrebe 50 montiert werden. So können die erste und die zweite Überbrückungsseitenhalterung 52, 54 zum Beispiel mechanisch an die Montageauflagen 90 gesichert werden, was unter Verwendung einer beliebigen Anzahl an Befestigungselementen 94 (bspw. Bolzen) erfolgen kann. Die Befestigungselemente 94 können durch Montagelöcher 95 aufgenommen werden, die in der ersten und zweiten Überbrückungsseitenhalterung 52, 54 ausgebildet sind.
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Nachfolgend wird hauptsächlich auf 7 Bezug genommen; dabei kann die Querstrebenbaugruppe 48 mechanisch sowohl an eine obere Fläche 96 (d. h. die Fläche, die von einer Bodenfläche abgewandt ist, die das elektrifizierte Fahrzeug 12 möglicherweise befährt) als auch eine untere Fläche 98 (d. h. die Fläche, die der Bodenoberfläche zugewandt ist) jeder Schiene 38 des Fahrzeuggestells 36 montiert sein. Beispielsweise können die erste Überbrückungsseitenhalterung 52 und die zweite Überbrückungsseitenhalterung 54 jeweils ein oder mehrere Montagelöcher 100 zum Aufnehmen der Befestigungselemente 102 (z. B. Bolzen) aufweisen. Die Befestigungselemente 102 können durch die Montagelöcher 100 und in die Schienen 38 (z. B. mittels einer von oben nach unten erfolgenden Vorgehensweise) eingeführt werden. Des Weiteren kann jeder Montagefuß 92 der Querstrebe 50 ein oder mehrere Montagelöcher 104 zum Aufnehmen der Befestigungselemente 106 (z. B. Bolzen) aufweisen. Die Befestigungselemente 106 können durch die Montagelöcher 104 und dann in die Schienen 38 (z. B. mittels einer von unten nach oben erfolgenden Vorgehensweise) eingeführt werden. Gemeinsam befestigen die Befestigungselemente 102 und die Befestigungselemente 106 die Querstrebenbaugruppe 48 sowohl an der oberen Fläche 96 als auch der unteren Fläche 98 jeder Schiene 38. Selbstverständlich ist auch eine gegenteilige Auslegung vorgesehen, in welcher die ersten Überbrückungsseitenhalterung 52 und die zweite Überbrückungsseitenhalterung 54 relativ zu den unteren Flächen 98 gesichert wird und die Querstrebe 50 relativ zu den oberen Flächen 96 gesichert wird. Darüber hinaus sind zwar zwei Überbrückungsseitenhalterungen abgebildet, doch könnte im Rahmen des Umfangs dieser Offenbarung alternativ eine einzelne Überbrückungsseitenhalterung verwendet werden. Obwohl dies nicht gezeigt ist, könnten zusätzlichen Komponenten (bspw. Verdichter, Batterie usw.) auf der ersten Überbrückungsseitenhalterung 52, der zweiten Überbrückungsseitenhalterung 54 oder beiden montiert werden.
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Sobald sie an den Schienen 38 gesichert worden ist, 48 bildet die Querstrebenbaugruppe 48 im Allgemeinen einen strukturellen Hilfsrahmen des Fahrzeuggestells 36. Das Montieren der Querstrebenbaugruppe 48 sowohl an der oberen Fläche 96 als auch der unteren Fläche 98 jeder Schiene 38 kann vorteilhafterweise die Steifigkeit und die Biegefestigkeit des Fahrzeuggestells 36 erhöhen, es ermöglichen, dass die Querstrebenbaugruppe 48 Fahrzeuglasten gleichmäßig zwischen den Schienen 38 verteilt, einen verbesserten Festigkeitsgrad bei Frontalaufprall bereitstellen und für eine verbesserte Flexibilität während des Prozesses der Fahrzeugmontage sorgen.
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Zusätzliche Bilder der Querstrebe 50 der vorstehend beschriebenen beispielhaften Querstrebenbaugruppe 48 sind in den 8A-8C abgebildet. 8A ist eine Unteransicht der Querstrebe 50, 8B eine Draufsicht auf die Querstrebe 50 und 8C ein perspektivischer Schnitt der Querstrebe 50.
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Zusätzlich zu den Öffnungen 70, die derart ausgelegt sind, dass sie die Isolatorlagerungen 72 aufnehmen, kann die Plattform 66 der Querstrebe 50 mehrere zusätzliche Ausnehmungsöffnungen 108 aufweisen. Die Ausnehmungsöffnung 108 können zum Führen verschiedener Verdrahtungen, Schläuche, Rohre usw. im Inneren des integrierten Montagesystems 40 die Plattform 66 durchquerend ausgebildet sein. Zusätzlich zu den oben beschriebenen Merkmalen können der vordere Wandabschnitt 80 und der hintere Wandabschnitt 82 der Querstrebe 50 jeweils eine Vielzahl von Montagelaschen 110 aufweisen, die dazu ausgelegt sind, Befestigungselemente aufzunehmen, um diverse elektrische Antriebskomponenten an den Querstreben 50 zu montieren.
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Die Querstrebe 50 kann aus einem beliebigen hochfesten und leichten Material oder einer Kombination aus Materialien bestehen. In einer Ausführungsform besteht die Querstrebe 50 aus einer Aluminiumlegierung (z. B. A356). Zusätzlich oder alternativ könnten aber auch andere Materialien, darunter Magnesium und Stahl, verwendet werden. Die konkrete Größe, Form, materielle Beschaffenheit und Gesamtauslegung der Querstrebe 50 sind nicht als Einschränkung der Offenbarung gedacht.
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Die Querstrebe 50 kann in einem Gießverfahren, etwa einem Druckgussverfahren mit niedrigem Druck, hergestellt werden. Die Querstrebe 50 kann (bspw. unter Verwendung einer Sandkerntechnik) derart gegossen werden, dass sie einen oder mehrere hohle Abschnitte 112 (siehe 8C) aufweist. Neben anderen Vorteilen haben die hohlen Abschnitte 112 die Funktion, das Gewicht der Querstrebe 50 zu reduzieren, was ein relativ hohes Festigkeit-Gewicht-Verhältnis verschafft. Die Wandstärke der Querstrebe 50 kann über verschiedene Abschnitte der Komponente variieren, was eine Gesamtgeometrie verschafft, die für eine bestimmte Fahrzeuggestaltung optimiert ist.
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9A-9C stellen zusätzliche Einzelheiten der ersten Überbrückungsseitenhalterung 52 dar. Wie vorstehend erläutert, kann die erste Überbrückungsseitenhalterung 52 ein oder mehrere Montagelöcher 95 zum Anbringen der ersten Überbrückungsseitenhalterung 52 an der Querstrebe 50 und ein oder mehrere Montagelöcher 100 zum Anbringen der ersten Überbrückungsseitenhalterung 52 einer der Schienen 38 des Fahrzeuggestells 36 aufweisen. Die erste Überbrückungsseitenhalterung 52 kann zusätzliche Montagelöcher 114 zum Aufnehmen mehrerer zusätzlicher Befestigungselemente aufweisen.
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Die erste Überbrückungsseitenhalterung 52 kann weiterhin mehrere zusätzliche Ausnehmungsöffnungen 116 aufweisen. Die Ausnehmungsöffnungen 116 können zum Führen verschiedener Verdrahtungen, Schläuche, Rohre usw. im Inneren des integrierten Montagesystems 40 in die erste Überbrückungsseitenhalterung 52 gegossen oder diese durchquerend ausgebildet werden.
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Die erste Überbrückungsseitenhalterung 52 kann aus einem beliebigen hochfesten und leichten Material oder einer Kombination aus Materialien bestehen. In einer Ausführungsform besteht die erste Überbrückungsseitenhalterung 52 aus einer Aluminiumlegierung (z. B. A380). Zusätzlich oder alternativ könnten aber auch andere Materialien, darunter Magnesium und Stahl, verwendet werden. Die konkrete Größe, Form, materielle Beschaffenheit und Gesamtauslegung der ersten Überbrückungsseitenhalterung 52 sind nicht als Einschränkung der Offenbarung gedacht.
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Die erste Überbrückungsseitenhalterung 52 kann in einem Gießverfahren, etwa einem Druckgussverfahren mit niedrigem Druck, hergestellt werden. In einer Ausführungsform ist das Gießverfahren, das zum Konstruieren der ersten Überbrückungsseitenhalterung 52 verwendet wird, ein anderes Gießverfahren als dasjenige, das zum Konstruieren der Querstrebe 50 der Querstrebenbaugruppe 48 verwendet wird.
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10A-10C stellen zusätzliche Einzelheiten der zweiten Überbrückungsseitenhalterung 54 dar. Wie vorstehend erläutert, kann die zweite Überbrückungsseitenhalterung 54 ein oder mehrere Montagelöcher 95 zum Anbringen der zweiten Überbrückungsseitenhalterung 54 an der Querstrebe 50 und ein oder mehrere Montagelöcher 100 zum Anbringen der zweiten Überbrückungsseitenhalterung 54 an einer der Schienen 38 des Fahrzeuggestells 36 aufweisen. Die zweite Überbrückungsseitenhalterung 54 kann zusätzliche Montagelöcher 114 zum Aufnehmen mehrerer zusätzlicher Befestigungselemente aufweisen.
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Die zweite Überbrückungsseitenhalterung 54 kann weiterhin mehrere Ausnehmungsöffnungen 118 aufweisen. Die Ausnehmungsöffnungen 118 können zum Führen verschiedener Verdrahtungen, Schläuche, Rohre usw. im Inneren des integrierten Montagesystems 40 in die zweite Überbrückungsseitenhalterung 54 gegossen oder diese durchquerend ausgebildet werden.
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Die zweite Überbrückungsseitenhalterung 54 kann aus einem beliebigen hochfesten und leichten Material oder einer Kombination von Materialien hergestellt sein. In einer Ausführungsform besteht die zweite Überbrückungsseitenhalterung 54 aus einer Aluminiumlegierung (z. B. A380). Zusätzlich oder alternativ könnten aber auch andere Materialien, darunter Magnesium und Stahl, verwendet werden. Die konkrete Größe, Form, materielle Beschaffenheit und Gesamtauslegung der zweiten Überbrückungsseitenhalterung 54 sind nicht als Einschränkung der Offenbarung gedacht.
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Die zweite Überbrückungsseitenhalterung 54 kann in einem Gießverfahren, etwa einem Druckgussverfahren mit niedrigem Druck, hergestellt werden. In einer Ausführungsform ist das Gießverfahren, das zum Konstruieren der zweiten Überbrückungsseitenhalterung 54 verwendet wird, ein anderes Gießverfahren als dasjenige, das zum Konstruieren der Querstrebe 50 der Querstrebenbaugruppe 48 verwendet wird.
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Die beispielhaften integrierten Montagesysteme dieser Offenbarung stellen modulare Lösungen zum Montieren verschiedener elektrischer Antriebskomponenten an ein Fahrzeuggestell unter Verwendung einer einzigen, integrierten Baugruppe bereit. Die integrierten Montagesysteme stellen robuste und wartungsfähige Montagelösungen bereit, die Fahrzeuglasten gleichmäßig verteilen, für unterschiedliche elektrifizierten Antriebsstränge geeignet sind, Anforderungen bezüglich NVH und Haltbarkeit erfüllen, eine vertikale Stapelanordnung mit geringerem Platzbedarf bereitstellen und die Steifigkeit und das Aufprallverhalten verbessern.
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Wenngleich die verschiedenen nicht einschränkenden Ausführungsformen den Darstellungen gemäß konkrete Komponenten oder Schritte aufweisen, sind die Ausführungsformen dieser Offenbarung nicht auf diese konkreten Kombinationen beschränkt. Es ist möglich, einige der Komponenten oder Merkmale von beliebigen der nicht einschränkenden Ausführungsformen in Kombination mit Merkmalen oder Komponenten beliebiger der anderen nicht einschränkenden Ausführungsformen zu verwenden.
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Es versteht sich, dass in allen der mehreren Zeichnungen gleiche Bezugszeichen sich entsprechende oder ähnliche Elemente kennzeichnen. Es versteht sich, dass in diesen Ausführungsbeispielen zwar eine bestimmte Komponentenanordnung offenbart und dargestellt ist, andere Anordnungen aber ebenfalls von den Lehren dieser Offenbarung profitieren könnten.
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Die vorstehende Beschreibung ist als veranschaulichend und nicht einschränkend zu betrachten. Der Durchschnittsfachmann sollte erkennen, dass bestimmte Modifikationen in den Schutzumfang dieser Offenbarung fallen könnten. Deshalb sollten die nachstehenden Ansprüche eingehend betrachtet werden, um den eigentlichen Schutzumfang und Inhalt der vorliegenden Offenbarung zu erkennen.
