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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Modulbaugruppe für ein Kraftfahrzeug und ein Kraftfahrzeug mit einer Modulbaugruppe.
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In heutigen Kraftfahrzeugen werden Komponenten wie Elektroantrieb, Lenkvorrichtung und diverse Steuergeräte und Aktuatoren als Einzelteile einzeln am Band bei der Montage des Kraftfahrzeugs oder in der Vormontage montiert. Dabei werden die Komponenten an Karosserien, Hilfsrahmen oder anderen tragenden Teilen mit entsprechender Dämpfung bzw. akustischer Entkopplung oder Abstützung angeschraubt oder anderweitig mechanisch verbunden.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird eine Modulbaugruppe für ein Kraftfahrzeug umfassend wenigstens ein Antriebsmodul zum Antrieb des Kraftfahrzeugs und eine Lenkvorrichtung zur Lenkung des Kraftfahrzeugs vorgeschlagen. Erfindungsgemäß sind das Antriebsmodul und die Lenkvorrichtung zumindest teilweise in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet.
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Vorteile der Erfindung
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Gegenüber dem Stand der Technik weist die Modulbaugruppe, in der das Antriebsmodul und die Lenkvorrichtung in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind, den Vorteil auf, dass das Antriebsmodul und die Lenkvorrichtung zusammen mit dem Gehäuse eine einzige Modulbaugruppe bilden. Somit kann mittels der gegenüber dem Stand der Technik höheren mechanischen und elektrischen Integration der Modulbaugruppe die Konstruktion, das Package und die Montage von Elektrofahrzeugen vereinheitlicht werden. So können vorteilhaft weniger, dafür aber höher integrierte Baugruppen, wie die erfindungsgemäße Modulbaugruppe, ins Kraftfahrzeug integriert werden. So kann das Kraftfahrzeug vorteilhaft aus weniger Komponenten zusammengesetzt werden, da zuvor einzelne Komponenten, wie das Antriebsmodul und die Lenkvorrichtung, nun in der Modulbaugruppe zusammengefasst sind. So ergeben sich Einsparpotenziale bei der Montage des Kraftfahrzeugs und der dazugehörigen Logistik.
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Die Integration des Antriebmoduls und der Lenkvorrichtung in der Modulbaugruppe ermöglicht durch die Zusammenfassung von mechanischen sowie elektrischen Bauteilen zudem eine Änderung der Gesamtfahrzeugarchitektur. Resultierend daraus entsteht mit der Modulbaugruppe ein neues systemisches Produkt, in dem zusätzliche und/oder verbesserte Funktionalitäten und Eigenschaften gegenüber den bisherigen Einzelkomponenten des Antriebsmoduls und der Lenkvorrichtung realisiert werden können.
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Durch die Integration der Lenkvorrichtung und des Antriebmoduls in ein gemeinsames Gehäuse ergeben sich darüber hinaus Vorteile durch eine Bauraum- und Gewichtseinsparung, sowie einer Optimierung hinsichtlich des Crashverhaltens. Die Zusammenfassung der Lenkvorrichtung und des Antriebsmoduls in ein gemeinsames Gehäuse bietet darüber hinaus die Grundlage, um Hardware- und Software-Synergien zwischen dem Antriebsmodul und der Lenkvorrichtung zu nutzen, die durch das gemeinsame Gehäuse entstehen. So können Hardware- und Softwareelemente in der Modulbaugruppe reduziert werden und das damit verbundene Sparpotential genutzt werden.
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Das gemeinsame Gehäuse ersetzt die Einzelgehäuse des Antriebsmoduls und der Lenkvorrichtung. Dabei übernimmt das nun gemeinsame Gehäuse Funktionen der ursprünglichen Einzelgehäuse wie die Wärmeableitung oder Servicefähigkeit. Auch ist eine weitere Integration innerhalb des Gehäuses durch die Mehrfachnutzung von vorhandenen Bauteilen möglich. Beispielsweise kann dies durch die Anbindung oder Nutzung des Thermalsystems durch vorhandene Kühlrippen und Kühlleitungen und eine Mehrfachnutzung vorhandener Sensorik und Aktuatorik geschehen. Auch ist die Umsetzung von Redundanz durch den Einsatz von vorhandenen Systemen und Bauteilen möglich.
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Weiterhin können zusätzliche Funktionalitäten durch die räumliche Verbindung der Komponenten Antriebsmodul und Lenkvorrichtung implementiert werden. Insgesamt kann durch die Integration des Antriebsmoduls und der Lenkvorrichtung in dem Gehäuse der Modulbaugruppe die Anzahl der nötigen mechanischen und elektrischen Schnittstellen zum Gesamtfahrzeug reduziert werden und Bauraum effizienter genutzt werden. Darauf aufsetzend kann die gesamte mechanische Fahrzeugarchitektur hinsichtlich Proportionen von Fahrerkabine zu Kraftfahrzeug angepasst werden.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung werden durch die in den Unteransprüchen angegebenen Merkmale ermöglicht.
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Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das Antriebsmodul und die Lenkvorrichtung elektrisch und/oder elektronisch miteinander integriert sind. In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel weisen das Antriebsmodul und die Lenkvorrichtung ein gemeinsames Steuergerät und/oder eine gemeinsame Leistungselektronik auf. Durch die Integration des Antriebsmoduls und der Lenkvorrichtung in einem gemeinsamen Gehäuse kann auch eine höhere elektrische Integration des Antriebsmoduls und der Lenkvorrichtung realisiert werden.
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Durch elektrische und/oder elektronische Integration des Antriebsmoduls mit der Lenkvorrichtung, wie beispielsweise durch die Integration von Leistungselektroniken und Steuergeräten kann die gesamte E/E-Architektur vereinfacht werden, wodurch eine vorteilhaft verringerte Anzahl an Steckverbindungen, Steuergeräten und Kabelsträngen realisierbar ist. So kann durch die Integration des Antriebsmoduls und der Lenkvorrichtung in der Modulbaugruppe die Anzahl der nötigen elektrischen und/oder elektronischen Schnittstellen zur Kontaktierung und/oder Verbindung des Antriebsmoduls und der Lenkvorrichtung mit dem Gesamtfahrzeug reduziert werden und Bauraum effizienter genutzt werden. Dies führt zu enormen Sparpotentialen bei Entwicklung und Produktion, sowie zu enormen Sparpotential auf Kraftfahrzeugebene.
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Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das Antriebsmodul eine elektrische Maschine, eine Leistungselektronik und ein Getriebe umfasst. Besonders vorteilhaft sind dabei die elektrische Maschine, die Leistungselektronik und das Getriebe zumindest teilweise in dem Gehäuse angeordnet. So kann eine besonders kompakte und hoch integrierte Modulbaugruppe realisiert werden.
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Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Modulbaugruppe wenigstens ein weiteres Bauelement, das wenigstens teilweise in dem Gehäuse angeordnet ist, umfasst. Somit kann auch dieses weitere Bauelement mechanisch und elektrisch und/oder elektronische in die Modulbaugruppe integriert sein. So können zusätzliche Funktionalitäten durch die räumliche Verbindung des weiteren Bauelements mit dem Antriebsmodul und der Lenkvorrichtung implementiert werden. Weiterhin kann die Anzahl der nötigen mechanischen und elektrischen Schnittstellen zum Gesamtfahrzeug weiter reduziert werden und Bauraum effizienter genutzt werden. Das weitere Bauelement kann vorteilhaft ein Steuergerät, ein Hydroaggregat, eine aktive Kinematik, eine Komponente eines Steer-by-Wire-Systems oder eine Komponente eines Brake-by-Wire-Systems sein. Es können auch mehrere weitere Bauelemente in der Modulbaugruppe vorgesehen sein.
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Weiterhin erfindungsgemäß ist ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Modulbaugruppe.
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Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugs ist vorgesehen, dass die Modulbaugruppe an der Vorderachse des Kraftfahrzeugs angeordnet ist.
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Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Modulbaugruppe an der Hinterachse des Kraftfahrzeugs angeordnet ist.
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Figurenliste
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
- 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Modulbaugruppe,
- 2 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der Modulbaugruppe.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Die Modulbaugruppe 1 kann in einem Kraftfahrzeug 100 eingesetzt werden und bildet dann einen Teil des Kraftfahrzeugs 100. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs 100 mit der Modulbaugruppe 1. Die Modulbaugruppe 1 kann beispielsweise in Kraftfahrzeugen 100 der PKW-Klasse eingesetzt werden. Die Modulbaugruppe 1 kann aber auch in LCV (Light Commercial Vehicle, Kleintransporter), Shuttle, Flugzeugen, Bussen oder LKWs eingesetzt werden. Die Modulbaugruppe1 kann darüber hinaus in Rolling Chassis eingesetzt werden. Die Modulbaugruppe 1 kann an der Vorderachse 101 oder an der Hinterachse 102 eines solchen Kraftfahrzeugs 100 angeordnet sein oder Bestandteil der Vorderachse 101 oder der Hinterachse 102 eines solchen Kraftfahrzeugs 100 sein.
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Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 2 ein Ausführungsbeispiel der Modulbaugruppe 1 im Detail beschrieben. Die Modulbaugruppe 1 umfasst ein Antriebsmodul 10 und eine Lenkvorrichtung 20.
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Das Antriebsmodul 10 ist zum Antrieb des jeweiligen Kraftfahrzeugs 100 vorgesehen. Das Antriebsmodul 10 ist insbesondere ein elektrisches Antriebsmodul 10 und umfasst eine elektrische Maschine. Weiterhin kann das Antriebsmodul 10 eine Leistungselektronik zum Betrieb der elektrischen Maschine umfassen. Weiterhin kann das Antriebsmodul 10 ein Getriebe umfassen. Das Antriebsmodul 10 kann als E-Achse ausgebildet sein. Durch das Antriebsmodul 10 können die Räder des Kraftfahrzeugs 100 bewegt werden und das Kraftfahrzeug 100 somit vorwärtsbewegt werden.
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Weiterhin umfasst die Modulbaugruppe 1 eine Lenkvorrichtung 20. Die Lenkvorrichtung 20 ist dazu ausgebildet das Kraftfahrzeug 100 zu lenken. Dazu kann die Lenkvorrichung 20 die Räder des Kraftfahrzeugs 100 ausrichten und somit die Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs 100 steuern. Die Lenkvorrichtung 20 kann aber beispielsweise auch als aktive Hinterachskinematik ausgebildet sein.
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Weiterhin umfasst die Modulbaugruppe 1 ein Gehäuse 50. Das Gehäuse 50 ist beispielsweise als Gussgehäuse ausgebildet. In dem Gehäuse 50 ist das Antriebsmodul 10 der Modulbaugruppe 1 angeordnet. Gleichzeitig ist in dem Gehäuse 50 die Lenkvorrichtung 20 angeordnet. Insbesondere die Lenkungsmechanik der Lenkvorrichtung 20 ist in dem Gehäuse 50 angeordnet. Somit weisen die Lenkvorrichtung 20 und das Antriebsmodul 10 keine einzelnen Gehäuse, sondern ein kombiniertes, gemeinsames Gehäuse 50 auf. Das Gehäuse 50 ist beispielsweise einstückig ausgeführt und umgibt sowohl zumindest teilweise das Antriebsmodul 10 und zumindest teilweise die Lenkvorrichtung 20. Das Gehäuse 50 bietet Bauraum für Bestandteile des Antriebsmoduls 10 und gleichzeitig Bauraum für die Lenkmechanik der Lenkvorrichtung 20 und nimmt diese in sich auf. Somit sind die Antriebsmodul 10 und die Lenkvorrichtung 20 in demselben Gehäuse 50 angeordnet und somit mechanisch integriert.
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Weiterhin können das Antriebsmodul 10 und die Lenkvorrichtung 20 elektrisch und/oder elektronisch miteinander integriert sein. Bei der elektrischen und/oder elektronischen Integration können dabei Kabelstränge des Antriebsmoduls 10 und der Lenkvorrichtung 20 zusammengefasst werden. Dabei können auch Stecker der Kabelstränge des Antriebsmoduls 10 und der Lenkvorrichtung 20 zusammengefasst, verbunden oder integriert werden. Weiterhin kann die E/E-Architektur angepasst werden. Weiterhin können das Antriebsmodul 10 und die Lenkvorrichtung 20 beispielsweise ein gemeinsames Steuergerät und/oder eine gemeinsame Leistungselektronik ausweisen.
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Weiterhin können in der integrieren Modulbaugruppe 1 weitere Bauelemente integriert sein. Ein weiteres Bauelement, das in die Modulbaugruppe 1 integriert ist, kann beispielsweise ein Steuergerät, ein Hydroaggregat, eine aktive Kinematik, Komponenten von Steer-by-Wire-Systemen oder Komponenten von Brake-by-Wire-Systemen sein. Das weitere Bauelement kann zur Integration in die Modulbaugruppe 1 zumindest teilweise von dem Gehäuse 50 der Modulbaugruppe 1 umgeben sein. Es können auch mehrere gleich und/oder verschiedene weitere Bauelemente in der Modulbaugruppe 1 integriert sein, beispielsweise zumindest teilweise von dem Gehäuse 50 der Modulbaugruppe 1 umgeben sein.
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Weiterhin können auch noch weitere Steuergeräte an die Modulbaugruppe 1, insbesondere an das Gehäuse 50 der Modulbaugruppe 1, mechanisch angebunden sein und/oder elektrisch/elektronisch in die Modulbaugruppe 1 integriert sein. So kann beispielsweise das Hydraulikaggregat eines ESP-Systems, die VCU als Zentralsteuergerät oder ein elektrisch betriebener Klimakompressor an die Modulbaugruppe 1, insbesondere an das Gehäuse 50 der Modulbaugruppe 1, mechanisch angebunden sein und/oder elektrisch/elektronisch in die Modulbaugruppe 1 integriert sein.
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Die Modulbaugruppe 1 kann derart ausgebildet und in dem Kraftfahrzeug 100 angeordnet sein, dass die Lenkvorrichtung 20, beispielsweise bezüglich einer Vorwärtsbewegungsrichtung des Kraftfahrzeugs 100, vor dem Antriebsmodul 10 angeordnet ist. Die Modulbaugruppe 1 kann aber auch derart ausgebildet und in dem Kraftfahrzeug 100 angeordnet sein, dass die Lenkvorrichtung 20, beispielsweise bezüglich der Vorwärtsbewegungsrichtung des Kraftfahrzeugs 100, hinter dem Antriebsmodul 10 angeordnet ist. Ist die Lenkvorrichtung 20 bezüglich der Vorwärtsbewegungsrichtung des Kraftfahrzeugs 100 in dem Kraftfahrzeug 100 hinter dem Antriebsmodul 10 angeordnet, so ist der Abgang der mechanischen Lenkvorrichtung 20 zum Lenkrad des Kraftfahrzeugs hin vorteilhaft erleichtert. Wenn eine aktive Kinematik in der Modulbaugruppe 1 vorgesehen ist, kann diese wie die Lenkvorrichtung 20 bezüglich der Vorwärtsbewegungsrichtung des Kraftfahrzeugs 100 vor/oder hinter dem Antriebsmodul 10 angeordnet sein. Grundsätzlich sind aber auch andere Anordnungen des Antriebsmoduls 10 und der Lenkvorrichtung 20 in der Modulbaugruppe 1 bzw. dem Kraftfahrzeug 100 möglich.
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Selbstverständlich sind auch weitere Ausführungsbeispiele und Mischformen der dargestellten Ausführungsbeispiele möglich.
