DE102022114200A1

DE102022114200A1 - Dreidimensionales Sicherungsstruktur-Verbindungssystem für Batterieelektrofahrzeuge

Info

Publication number: DE102022114200A1
Application number: DE102022114200.0A
Authority: DE
Inventors: Jamil M. Alwan; Jeffrey Wrenbeck; Joseph Prescott Hickey; Chelliah Madasamy; Djamal Eddine Midoun
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2021-06-07
Filing date: 2022-06-03
Publication date: 2022-12-08
Also published as: US11679660B2; CN115503455A; US20220388384A1

Abstract

Eine strukturelle Baugruppe zur Verwendung in einem Elektrofahrzeug, das einen unteren Karosserierahmen und einen Batteriepack aufweist, der innerhalb des unteren Karosserierahmens gesichert ist. Die strukturelle Baugruppe beinhaltet eine hintere Halterung des Teilrahmens, einen Längsträger des Batteriekäfigs, eine Wippe, eine Scharniersäule und eine Schienendrehmomenteinheit. Der Längsträger des Batteriekäfigs ist an der hinteren Halterung des Teilrahmens gesichert. Die Wippe erstreckt sich entlang des Längsträgers des Batteriekäfigs und ist daran gesichert. Die Scharniersäule beinhaltet einen unteren Abschnitt, der an der Wippe gesichert ist. Die Schienendrehmomenteinheit beinhaltet eine S-Strebe und eine Innenschiene. Die S-Strebe ist an einem Ende an der Scharniersäule und an einem anderen Ende an der Innenschiene gesichert. Die Innenschiene ist an einem Ende an der Scharniersäule gesichert und ist dazu konfiguriert, sich um ein Rad des Elektrofahrzeugs zu erstrecken und einen Abschnitt eines Radkastens zu bilden.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein dreidimensionales Sicherungsstruktur-Verbindungssystem für Elektrofahrzeuge.
HINTERGRUND
Die Aussagen in diesem Abschnitt stellen lediglich Hintergrundinformationen in Bezug auf die vorliegende Offenbarung bereit und stellen möglicherweise nicht den Stand der Technik dar.
Der Wunsch, den Kraftstoffverbrauch und die Emissionen von Automobilen zu reduzieren, ist hinlänglich dokumentiert. Somit wurden Elektrofahrzeuge entwickelt, um die Abhängigkeit von Brennkraftmaschinen erheblich zu reduzieren. Im Allgemeinen unterscheiden sich Elektrofahrzeuge dadurch von herkömmlichen Kraftfahrzeugen, dass sie von einem oder mehreren wiederaufladbaren Batteriepacks angetrieben werden, die zum Beispiel Lithium-Ionen-Batterien oder beliebige andere geeignete Speichereinheiten für elektrische Leistung aufweisen. Der Batteriepack versorgt typischerweise einen oder mehrere Motoren mit Leistung, um einen Satz Räder anzutreiben.
Die Integration von wiederaufladbaren Batteriepacks in die Struktur bestehender Fahrzeuge und das Bereitstellen effizienter Lastpfade unter einer Vielzahl von Betriebsbedingungen kann eine Herausforderung darstellen, hauptsächlich aufgrund des erhöhten Gewichts der Batteriepacks und ihrer gröl eren Grundfläche im Fahrzeug. Die vorliegende Offenbarung adressiert diese Probleme im Zusammenhang mit der Integration von wiederaufladbaren Batteriepacks in Elektrofahrzeugen.
KURZDARSTELLUNG
Dieser Abschnitt stellt eine allgemeine Kurzdarstellung der Offenbarung bereit und ist keine umfassende Offenbarung ihres vollständigen Umfangs oder all ihrer Merkmale.
Die vorliegende Offenbarung stellt eine strukturelle Baugruppe bereit, die Lasten während des Betriebs eines Elektrofahrzeugs von dem Batteriepack wegleitet.
In einer Form wird eine strukturelle Baugruppe zur Verwendung in einem Elektrofahrzeug offenbart, das einen unteren Karosserierahmen und ein Batteriepack aufweist, das innerhalb des unteren Karosserierahmens gesichert ist und sich über eine Vorderradaufhängung des Elektrofahrzeugs erstreckt. Die strukturelle Baugruppe umfasst eine hintere Halterung des Teilrahmens, einen Längsträger des Batteriekäfigs, eine Scharniersäule und eine Schienendrehmomenteinheit. Der Längsträger des Batteriekäfigs ist an der hinteren Halterung des Teilrahmens gesichert. Die Wippe erstreckt sich entlang des Längsträgers des Batteriekäfigs und ist daran gesichert. Die Scharniersäule umfasst einen unteren Abschnitt, der an der Wippe gesichert ist. Die Schienendrehmomenteinheit umfasst eine S-Strebe und eine Innenschiene. Die S-Strebe ist an einem Ende an dem unteren Abschnitt der Scharniersäule und an einem anderen Ende an der Innenschiene gesichert. Die Innenschiene ist an einem Ende an dem unteren Abschnitt der Scharniersäule gesichert und ist dazu konfiguriert, sich um ein Rad des Elektrofahrzeugs zu erstrecken und einen Abschnitt eines Radkastens zu bilden.
In Variationen der strukturellen Baugruppe des vorstehenden Absatzes, die einzeln oder in einer beliebigen Kombination umgesetzt werden können: umfasst die strukturelle Baugruppe ferner mindestens einen inneren Riemen, der gegenüberliegende Flansche umfasst; die gegenüberliegenden Flansche sind an gegenüberliegenden Wänden des unteren Abschnitts der Scharniersäule gesichert; die strukturelle Baugruppe umfasst ferner ein Kompressionsrohr, das sich zwischen den gegenüberliegenden Flanschen des inneren Riemens erstreckt; das Kompressionsrohr ist an den inneren Riemen geschweil t; die strukturelle Baugruppe umfasst ferner eine integrale Trennwand, die an einem Innenabschnitt der S-Strebe angeordnet ist; die integrale Trennwand ist eine separate Komponente, die an die S-Strebe geschweißt ist; die S-Strebe ist mit mechanischen Befestigungselementen an der Innenschiene und dem unteren Abschnitt der Scharniersäule gesichert; die S-Strebe umfasst integrale Versteifungssicken; die strukturelle Baugruppe umfasst ferner eine innere Wippe und eine Rohrkappe; die innere Wippe erstreckt sich entlang eines Innenabschnitts der Wippe; die Rohrkappe ist an einem vorderen Endabschnitt der inneren Wippe gesichert; die Rohrkappe ist ferner an dem unteren Abschnitt der Scharniersäule gesichert; die strukturelle Baugruppe umfasst ferner ein Kompressionsrohr, das sich durch die Rohrkappe und zwischen der inneren Wippe und der Wippe erstreckt; die strukturelle Baugruppe umfasst ferner eine Säulenverstärkung, die an einer Innenseite des unteren Abschnitts der Scharniersäule gesichert ist; die hintere Halterung des Teilrahmens, der Längsträger des Batteriekäfigs, die Wippe, die Scharniersäule und die Schienendrehmomenteinheit sind mit mechanischen Befestigungselementen aneinander gesichert; die S-Strebe ist an einer Aul enseite des unteren Abschnitts der Scharniersäule gesichert; und die hintere Halterung des Teilrahmens ist eine separate Komponente, die an einem Ende an einem Teilrahmen und an ihrem anderen Ende an dem Längsträger des Batteriekäfigs gesichert ist.
In einer anderen Form wird eine strukturelle Baugruppe zur Verwendung in einem Elektrofahrzeug offenbart, das einen unteren Karosserierahmen und ein Batteriepack aufweist, das innerhalb des unteren Karosserierahmens gesichert ist und sich über eine Vorderradaufhängung des Elektrofahrzeugs erstreckt. Die strukturelle Baugruppe umfasst eine hintere Halterung des Teilrahmens, einen Längsträger des Batteriekäfigs, eine Scharniersäule und eine Schienendrehmomenteinheit und mindestens einen inneren Riemen. Der Längsträger des Batteriekäfigs ist an der hinteren Halterung des Teilrahmens gesichert. Die Wippe erstreckt sich entlang des Längsträgers des Batteriekäfigs und ist daran gesichert. Die Scharniersäule umfasst einen unteren Abschnitt, der an der Wippe gesichert ist. Die Schienendrehmomenteinheit umfasst eine S-Strebe und eine Innenschiene. Die S-Strebe ist an einem Ende an dem unteren Abschnitt der Scharniersäule und an einem anderen Ende an der Innenschiene gesichert. Die Innenschiene ist an einem Ende an dem unteren Abschnitt der Scharniersäule gesichert und ist dazu konfiguriert, sich um ein Rad des Elektrofahrzeugs zu erstrecken und einen Abschnitt eines Radkastens zu bilden. Der innere Riemen umfasst gegenüberliegende Flansche. Die gegenüberliegenden Flansche sind an gegenüberliegenden Wänden des unteren Abschnitts der Scharniersäule gesichert.
In einigen Konfigurationen der strukturellen Baugruppe des vorstehenden Absatzes umfasst die strukturelle Baugruppe ferner ein Kompressionsrohr, das sich zwischen den gegenüberliegenden Flanschen des inneren Riemens erstreckt.
In noch einer anderen Form stellt die vorliegende Offenbarung ein Elektrofahrzeug bereit, das einen unteren Karosserierahmen, ein Batteriepack und einen Teilrahmen aufweist. Der Batteriepack ist innerhalb des unteren Karosserierahmens gesichert und der Teilrahmen erstreckt sich über eine Vorderradaufhängung des Elektrofahrzeugs. Das Elektrofahrzeug umfasst einen Teilrahmen und gegenüberliegende strukturelle Baugruppen. Der Teilrahmen erstreckt sich von einem vorderen Ende des Elektrofahrzeugs in der Nähe eines vorderen Endabschnitts des Batteriepacks. Der Teilrahmen umfasst gegenüberliegende Arme, die sich entlang gegenüberliegender vorderer Radkästen des Elektrofahrzeugs erstrecken. Jede strukturelle Baugruppe umfasst eine hintere Halterung des Teilrahmens, einen Längsträger des Batteriekäfigs, eine Wippe, eine Scharniersäule und eine Schienendrehmomenteinheit. Die hintere Halterung des Teilrahmens ist an einem Ende eines der gegenüberliegenden Arme des Teilrahmens gesichert. Der Längsträger des Batteriekäfigs ist an der hinteren Halterung des Teilrahmens gesichert. Die Wippe erstreckt sich entlang des Längsträgers des Batteriekäfigs und ist daran gesichert. Die Scharniersäule umfasst einen unteren Abschnitt, der an der Wippe gesichhert ist. Die Schienendrehmomenteinheit umfasst eine S-Strebe und eine Innenschiene.
Die S-Strebe ist an einem Ende an dem unteren Abschnitt der Scharniersäule und an einem anderen Ende an der Innenschiene gesichert. Die Innenschiene ist an einem Ende an dem unteren Abschnitt der Scharniersäule gesichert und ist dazu konfiguriert, sich um ein Rad des Elektrofahrzeugs zu erstrecken und einen Abschnitt eines Radkastens zu bilden.
In Variationen des Elektrofahrzeugs des vorstehenden Absatzes, die einzeln oder in einer beliebigen Kombination umgesetzt werden können: umfasst jede strukturelle Baugruppe ferner mindestens einen inneren Riemen, der gegenüberliegende Flansche umfasst; die gegenüberliegenden Flansche sind an gegenüberliegenden Wänden des unteren Abschnitts der Scharniersäule gesichert; jede strukturelle Baugruppe umfasst ferner ein Kompressionsrohr, das sich zwischen den gegenüberliegenden Flanschen des inneren Riemens erstreckt; und jede strukturelle Baugruppe umfasst ferner eine integrale Trennwand, die an einem Innenabschnitt der S-Strebe angeordnet ist.
Weitere Anwendungsbereiche werden aus der hierin bereitgestellten Beschreibung ersichtlich. Es versteht sich, dass die Beschreibung und konkrete Beispiele lediglich der Veranschaulichung dienen und den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken sollen.
Figurenliste
Für ein umfassendes Verständnis der Offenbarung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen verschiedene Formen davon beispielhaft beschrieben, wobei Folgendes gilt:

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts eines Fahrzeugs, das eine strukturelle Baugruppe gemäl den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung beinhaltet;
2 ist eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugrahmens des Fahrzeugs aus 1;
3 ist eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts der strukturellen Baugruppe gemäl den Lehren der vorliegenden Offenbarung;
4 ist eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts des Fahrzeugrahmens aus 2;
5 ist eine Explosionsansicht eines Abschnitts der strukturellen Baugruppe aus 3;
6 ist eine perspektivische Ansicht des Fahrzeugrahmens aus 2 mit einem davon explodierten Batteriepack;
7 ist eine Unteransicht des Fahrzeugrahmens aus 2, die Lastpfade während des Betriebs des Fahrzeugs zeigt; und
8 ist eine perspektivische Ansicht einer S-Strebe der strukturellen Baugruppe aus 3.

Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich Veranschaulichungszwecken und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und soll die vorliegende Offenbarung, Anwendung oder die Verwendungen nicht einschränken. Es versteht sich, dass über alle Zeichnungen hinweg entsprechende Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale angeben.
Unter Bezugnahme auf 1-8 wird ein Fahrzeug 10 (1), wie etwa ein Elektrofahrzeug, bereitgestellt. In dem Beispiel ist das Elektrofahrzeug ein Batterieelektrofahrzeug (battery electric vehicle - BEV). In anderen Beispielen kann das Elektrofahrzeug unter anderem ein Hybridelektrofahrzeug (hybrid electric vehicle - HEV), ein Plug-in-Elektrofahrzeug (plug-in electric vehicle - PHEV) oder ein Brennstoffzellenfahrzeug sein. Das Fahrzeug 10 beinhaltet ein Batteriepack 12 (3 und 6), einen Fahrzeugrahmen 14 und eine strukturelle Baugruppe 16. Der Batteriepack 12 kann wiederaufladbar sein und kann Lithium-Ionen-Batterien oder beliebige andere geeignete Speichereinheiten für elektrische Leistung beinhalten. Das Batteriepack 12 kann an verschiedenen Stellen des Fahrzeugs 10 angeordnet sein und kann an dem Fahrzeugrahmen 14 montiert sein. Auf diese Weise wird der Batteriepack 12 durch den Fahrzeugrahmen 14 gestützt und ist von einer Fahrgastkabine (nicht gezeigt) und Laderäumen (nicht gezeigt) des Fahrzeugs 10 entfernt, wodurch er keinen Raum einnimmt, der andernfalls für Fahrgäste oder Fracht verfügbar wäre. Der Batteriepack 12 versorgt einen hinteren Motor (nicht gezeigt) mit Leistung, um einen Satz von Hinterrädern (nicht gezeigt) anzutreiben. Gleichermal en versorgt der Batteriepack 12 einen vorderen Motor (nicht gezeigt) mit Leistung, um einen Satz von Vorderrädern 19 (in 1 ist nur ein Vorderrad 19 gezeigt) selektiv anzutreiben. Unter Bezugnahme auf 3, 6 und 7 beinhaltet das Batteriepack 12 einen äußeren Stützrahmen 18 (3 und 6) und ein Paar von Längsträgern 20 des Batteriekäfigs. Das Paar von Längsträgern 20 des Batteriekäfigs erstreckt sich entlang gegenüberliegender Seiten des äußeren Stützrahmens 18 und ist an dem äußeren Stützrahmen 18 und dem Fahrzeugrahmen 14 gesichert.
Unter Bezugnahme auf 1-8 beinhaltet der Fahrzeugrahmen 14 ein vorderes Ende 22, eine Vielzahl von Säulen (z. B. A-Säulen 22a, B-Säulen 22b, C-Säulen 22c (6), Scharniersäulen 22d (nur eine ist in den Figuren gezeigt)), Dachschienen 24, Wippen 28. Das vordere Ende 22 beinhaltet einen Stoßfänger 32, ein Paar gegenüberliegender Träger oder Innenschienen 34, ein Paar gegenüberliegender oberer Schienen 36 und einen Teilrahmen 38.
Der Stoßfänger 32 erstreckt sich in einer Querrichtung relativ zu einer Längsrichtung des Fahrzeugs 10 und ist an vorderen Enden des Paars von Trägern 34 gesichert. Jeder Träger 34 erstreckt sich von einem unteren Abschnitt 39 einer jeweiligen Scharniersäule 22d zu dem Stoßfänger 32. Jeder Träger 34 ist ebenfalls bogenförmig und erstreckt sich um ein Vorderrad 19 des Fahrzeugs 10 und bildet einen Abschnitt eines jeweiligen vorderen Radkastens 37. Die oberen Schienen 36 sind über den Trägern 34 positioniert und erstrecken sich von einem oberen Abschnitt 41 einer jeweiligen Scharniersäule 22d zu einem vorderen Ende eines jeweiligen Trägers 34. Die oberen Schienen 36 bilden zudem einen Abschnitt eines jeweiligen vorderen Radkastens 37.
Unter Bezugnahme auf 2, 3 und 7 erstreckt sich der Teilrahmen 38 über eine vordere Aufhängung (nicht gezeigt) des Fahrzeugs 10 in der Nähe eines vorderen Endabschnitts des Batteriepacks 12 und ist an dem Paar von Längsträgern 20 des Batteriekäfigs und dem Paar von Trägern 34 gesichert. Der Teilrahmen 38 kann eine oder mehrere Komponenten des Fahrzeugs 10 stützen, wie zum Beispiel den vorderen Motor und die vordere Aufhängung. Wie am besten in 7 gezeigt, beinhaltet der Teilrahmen 38 ein Paar gegenüberliegender Seitenelemente 40, eine Vielzahl von Verbindungselementen 42 und ein Paar gegenüberliegender Arme 44. Die Seitenelemente 40 erstrecken sich im Allgemeinen entlang der Längsrichtung des Fahrzeugs 10 und sind über die Verbindungselemente 42 miteinander verbunden, die sich in einer Querrichtung relativ zu der Längsrichtung des Fahrzeugs 10 erstrecken. Vordere Enden der Seitenelemente 40 sind an dem vorderen Ende der Träger 34 gesichert. Jeder Arm 44 erstreckt sich von einem hinteren Ende eines entsprechenden Seitenelements 40 und erstreckt sich entlang eines entsprechenden vorderen Radkastens 37 des Fahrzeugs 10. Jeder Arm 44 ist zudem an einem jeweiligen Längsträger 20 des Batteriekäfigs gesichert. Querlenker 50 (in 3 ist nur einer gezeigt) sind an einem Ende an den Teilrahmen 38 und an einem anderen Ende an ein jeweiliges Vorderrad 19 gekoppelt, wodurch das Vorderrad 19 an dem Fahrzeug 10 gesichert ist.
Die A-Säulen 22a, die B-Säulen 22b, die Scharniersäulen 22d, die Wippen 28 und die Dachschienen 24 wirken zusammen, um Türöffnungen 31 in dem Fahrzeugrahmen 14 zu definieren. Die Türen 51 sind drehbar an die Scharniersäulen 22d zwischen einer geschlossenen Position (1), in der die Türen 51 innerhalb der Türöffnungen 31 angeordnet sind, und einer offenen Position (nicht gezeigt), in der die Türen 51 von den Türöffnungen 31 entfernt sind, gekoppelt. Wie am besten in 5 gezeigt, beinhaltet jede Scharniersäule 22d ein äußeres Element 54 und ein inneres Element 56, das durch Schweil en an dem äußeren Element 54 gesichert ist. In einigen Konfigurationen können das äußere Element 54 und das innere Element 56 über mechanische Befestigungselemente oder beliebige andere geeignete Befestigungsmittel aneinander befestigt sein. Das äußere Element 54 und das innere Element 56 definieren einen Hohlraum 58, in dem ein Abschnitt der strukturellen Baugruppe 16 untergebracht ist.
Jede Wippe 28 ist länglich und erstreckt sich entlang der Längsrichtung des Fahrzeugs 10. Die Wippe 28 ist zudem an einem jeweiligen Längsträger 20 des Batteriekäfigs gesichert. Ein vorderes Ende der Wippe 28 ist in einer jeweiligen Scharniersäule 22d untergebracht und daran gesichert (d. h., das vordere Ende der Wippe 28 ist innerhalb des Hohlraums 58 der jeweiligen Scharniersäule 22d angeordnet). Die Wippe 28 ist mit mechanischen Befestigungselementen an dem jeweiligen Längsträger 20 des Batteriekäfigs und dem unteren Abschnitt 39 der jeweiligen Scharniersäule 22d gesichert.
Wie am besten in 5 gezeigt, beinhaltet die Wippe 28 ein äußeres Element 62, ein inneres Element 64 und eine innere Wippe 66. Das äußere Element 62 ist durch Schweil en an dem inneren Element 64 gesichert. In einigen Konfigurationen ist das äußere Element 62 mit mechanischen Befestigungselementen an dem inneren Element 64 gesichert. Das innere Element 64 ist an dem Längsträger 20 des Batteriekäfigs gesichert. Die innere Wippe 66 ist in einem Hohlraum untergebracht, der über das äußere und das innere Element 62, 64 gebildet ist, und erstreckt sich entlang eines Innenabschnitts des äußeren Elements 62. Eine Rohrkappe 68 ist an einem vorderen Endabschnitt der inneren Wippe 66 gesichert. Die Rohrkappe 68 ist ferner an dem unteren Abschnitt 39 der Scharniersäule 22d gesichert(d. h., die Rohrkappe 68 ist an einem Innenabschnitt des äußeren Elements 54 der Scharniersäule 22d gesichert). Ein Kompressionsrohr 70 erstreckt sich durch die Rohrkappe 68 und zwischen der inneren Wippe 66 und dem äußeren Element 62 der Wippe 28. Das Kompressionsrohr 70 kann an die Rohrkappe 68 geschweil t sein und kann einen Seitenaufprall des Fahrzeugs 10 absorbieren. Ein Befestigungselement 69 erstreckt sich durch das äußere und das innere Element 54, 56 der Scharniersäule 22d, eine jeweilige Säulenverstärkung 76 eines Paars von Säulenverstärkungen 76, das äußere und das innere Element 62, 64 der Wippe 28, die innere Wippe 66 und das Kompressionsrohr 70. Eine Mutter (nicht gezeigt) ist an dem Befestigungselement 69 gesichert, um das äußere und das innere Element 54, 56 der Scharniersäule 22d, eine jeweilige Säulenverstärkung 76, das äußere und das innere Element 62, 64 der Wippe 28, die innere Wippe 66 und das Kompressionsrohr 70 aneinander zu sichern.
Die strukturelle Baugruppe 16 beinhaltet die Längsträger 20 des Batteriekäfigs, die Wippen 28, die Scharniersäulen 22d, ein Paar hinteren Halterungen 71 des Teilrahmens (in 3 ist nur eine gezeigt), ein Paar von Schienendrehmomenteinheiten 72, eine Vielzahl von inneren Riemen 74 (nur einer ist in 5 gezeigt) und das Paar von Säulenverstärkungen 76. Jede hintere Halterung 71 des Teilrahmens ist eine separate Komponente, die an einem Ende an einem jeweiligen Arm 44 des Teilrahmens 38 und an ihrem anderen Ende über ein Anschlussstück 78 an einem jeweiligen Längsträger 20 des Batteriekäfigs gesichert ist. Die hintere Halterung 71 des Teilrahmens ist mit mechanischen Befestigungselementen an dem jeweiligen Arm 44 und dem jeweiligen Längsträger 20 des Batteriekäfigs gesichert. Das Anschlussstück 78 kann eine separate Komponente sein, die an dem Längsträger 20 des Batteriekäfigs gesichert ist, oder kann einstückig mit dem Längsträger 20 des Batteriekäfigs sein (d. h., das Anschlussstück 48 und der Längsträger 20 des Batteriekäfigs bilden eine einheitliche Komponente).
Jede Schienendrehmomenteinheit 72 beinhaltet eine S-Strebe oder einen S-Riemen 80 und einen jeweiligen inneren Träger 34. Die S-Strebe 80 wickelt sich um die Scharniersäule 22d und ist an einem Ende an dem unteren Abschnitt 39 der Scharniersäule 22d (d. h. an dem äußeren Element 54 der Scharniersäule 22d gesichert) und an dem anderen Ende an dem jeweiligen inneren Träger 34 über mechanische Befestigungselemente 81 gesichert. Die S-Strebe 80 beinhaltet zudem Versteifungswulste 82. Wie in 8 gezeigt, ist eine integrale Trennwand 84 eine separate Komponente, die an einen Innenabschnitt der S-Strebe 80 geschweil t ist (der Innenabschnitt ist dem Fahrzeugrahmen 14 zugewandt). Die integrale Trennwand 84 ist dazu konfiguriert, der Scharniersäule 22d Steifigkeit und Festigkeit zu verleihen.
Wie in 5 gezeigt, ist jeder innere Riemen 74 U-förmig und besteht zum Beispiel aus einem Metallmaterial, wie etwa hochfestem, niedriglegiertem (high-strength low-alloy - HSLA) Stahl. Der innere Riemen 74 ist in dem Hohlraum 58 angeordnet, der durch das äußere Element 54 und das innere Element 56 der Scharniersäule 22d definiert ist, und beinhaltet gegenüberliegende Flansche 86a, 86b, die über ein Verbindungselement 88 miteinander verbunden sind. Der Flansch 86a ist an einer Wand des inneren Elements 56 der Scharniersäule 22d gesichert und der Flansch 86b ist an einer Wand des äußeren Elements 54 der Scharniersäule 22d gesichert. Die Flansche 86a, 86b können zum Beispiel durch Schweil en an dem inneren bzw. äußeren Element 56, 54 gesichert sein. Ein Kompressionsrohr 90 erstreckt sich zwischen den gegenüberliegenden Flanschen 86a, 86b des inneren Riemens 74 und ist an den inneren Riemen 74 geschweil t (d. h. an die gegenüberliegenden Flansche 86a, 86b des inneren Riemens 74 geschweil t). Das Kompressionsrohr 90 kann einen Seitenaufprall des Fahrzeugs 10 absorbieren.
Jede Säulenverstärkung 76 ist in dem Hohlraum 58 angeordnet, der durch das äußere Element 54 und das innere Element 56 einer jeweiligen Scharniersäule 22d definiert ist, und ist an dem unteren Abschnitt 39 der Scharniersäule 22d gesichert (d. h. an einer Innenseite des äußeren Elements 54 der Scharniersäule 22d an dem unteren Abschnitt 39). Ein Befestigungselement 92 erstreckt sich durch die S-Strebe 80, das äußere und das innere Element 54, 56 der Scharniersäule 22d, die Säulenverstärkung 76, die gegenüberliegenden Flansche 86a, 86b und das Kompressionsrohr 90. Eine Mutter (nicht gezeigt) ist an dem Befestigungselement 92 gesichert, um die S-Strebe 80, das äußere und das innere Element 54, 56 der Scharniersäule 22d, die Säulenverstärkung 76, die gegenüberliegenden Flansche 86a, 86b und das Kompressionsrohr 90 aneinander zu sichern. Ein Befestigungselement 94, das kürzer ist als das Befestigungselement 92, erstreckt sich durch die S-Strebe 80, das äußere Element 54 der Scharniersäule 22d, die Säulenverstärkung 76, und den Flansch 86b. Eine Mutter (nicht gezeigt) ist an dem Befestigungselement 94 gesichert, um ferner die S-Strebe 80, das äußere Element 54 der Scharniersäule 22d, die Säulenverstärkung 76, und den Flansch 86b aneinander zu sichern.
Wie in 7 gezeigt, und ebenfalls unter Bezugnahme auf 6, stellt die strukturelle Baugruppe 16 der vorliegenden Offenbarung Lastpfade zum Verteilen von Lasten während des Betriebs bereit, wie zum Beispiel einen Modus mit kleiner versetzter starrer Barriere (Small Offset Rigid Barrier - SORB). Die strukturelle Baugruppe 16 verteilt die Lasten (gezeigt durch die mit „L“ gekennzeichneten Pfeile) von dem Rad auf die Schienendrehmomenteinheit 72, auf den unteren Abschnitt der Scharniersäule 22d, auf die Wippe 28 und dann auf den Llängsträger 20 des Batteriekäfigs. Ferner werden Lasten von dem Rad durch den Teilrahmen 38, in die hintere Halterung 71 des Teilrahmens, in das Anschlussstück 78 und dann in den Längsträger 20 des Batteriekäfigs verteilt. Das heil t, der einzigartige Standort und Anbringung dieser strukturellen Elemente bewirkt, dass die Lasten aus dem SORB-Modus in die strukturelle Baugruppe 16 und weg von dem Batteriepack 12 verteilt werden.
Sofern hierin nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist, sind alle numerischen Werte, die mechanische/thermische Eigenschaften, Prozentanteile von Zusammensetzungen, Abmessungen und/oder Toleranzen oder andere Charakteristika angeben, so zu verstehen, dass sie durch das Wort „etwa“ oder „ungefähr“ modifiziert sind, wenn sie den Umfang der vorliegenden Offenbarung beschreiben. Diese Modifikation ist aus verschiedenen Gründen wünschenswert, was industrielle Praxis, Material, Herstellung und Montagetoleranzen sowie Testfähigkeit beinhaltet.
Wie hierin verwendet, sollte der Ausdruck mindestens eines von A, B und C dahingehend ausgelegt werden, dass er ein logisches (A ODER B ODER C) bedeutet, wobei ein nicht ausschliel endes logisches ODER verwendet wird, und er sollte nicht dahingehend ausgelegt werden, dass er „mindestens eines von A, mindestens eines von B und mindestens eines von C“ bedeutet.
Die Beschreibung der Offenbarung ist rein beispielhafter Natur und somit ist beabsichtigt, dass Variationen, die nicht vom Kern der Offenbarung abweichen, innerhalb des Umfangs der Offenbarung liegen. Derartige Variationen sind nicht als Abweichung vom Geist und Umfang der Offenbarung zu betrachten.
Gemäl der vorliegenden Erfindung ist eine strukturelle Baugruppe zur Verwendung in einem Elektrofahrzeug mit einem unteren Karosserierahmen und einem Batteriepack, der innerhalb des unteren Karosserierahmens gesichert ist, und einem Teilrahmen, der sich über eine Vorderradaufhängung des Elektrofahrzeugs erstreckt, bereitgestellt, die Folgendes aufweist: eine hintere Halterung des Teilrahmens; einen Längsträger des Batteriekäfigs, der an der hinteren Halterung des Teilrahmens befestigt ist; eine Wippe, die sich entlang des Längsträgers des Batteriekäfigs erstreckt und daran gesichert ist; eine Scharniersäule, die einen unteren Abschnitt umfasst, wobei der untere Abschnitt der Scharniersäule an der Wippe gesichert ist; eine Schienendrehmomenteinheit, die eine S-Strebe und eine Innenschiene umfasst, wobei die S-Strebe an einem Ende an dem unteren Abschnitt der Scharniersäule und an einem anderen Ende an der Innenschiene gesichert ist und die Innenschiene an dem unteren Abschnitt der Scharniersäule an einem Ende gesichert ist und dazu konfiguriert ist, sich um ein Rad des Elektrofahrzeugs zu erstrecken und einen Abschnitt eines Radkastens zu bilden; und mindestens einen inneren Riemen, der gegenüberliegende Flansche umfasst, wobei die gegenüberliegenden Flansche an gegenüberliegenden Wänden des unteren Abschnitts der Scharniersäule befestigt sind.
Gemäl einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch ein Kompressionsrohr, das sich zwischen den gegenüberliegenden Flanschen des innere Riemens erstreckt.
Gemäl der vorliegenden Erfindung ist ein Elektrofahrzeug mit einem unteren Karosserierahmen und einem Batteriepack, der innerhalb des unteren Karosserierahmens gesichert ist, und einem Teilrahmen, der sich über eine Vorderradaufhängung des Elektrofahrzeugs erstreckt, bereitgestellt, das Folgendes aufweist: einen Teilrahmen, der sich von einem vorderen Ende des Elektrofahrzeugs in der Nähe eines vorderen Endabschnitts des Batteriepacks erstreckt, wobei der Teilrahmen gegenüberliegende Arme umfasst, die sich entlang gegenüberliegender Vorderradkästen des Elektrofahrzeugs erstrecken; gegenüberliegende strukturelle Baugruppen, wobei jede strukturelle Baugruppe Folgendes umfasst: eine hintere Halterung des Teilrahmens, die an einem Ende der gegenüberliegenden Arme des Teilrahmens gesichert ist; einen Längsträger des Batteriekäfigs, der an der hinteren Halterung des Teilrahmens gesichert ist; eine Wippe, die sich entlang des Längsträgers des Batteriekäfigs erstreckt und daran gesichert ist; eine Scharniersäule, die einen unteren Abschnitt umfasst, wobei der untere Abschnitt der Scharniersäule an der Wippe gesichert ist; und eine Schienendrehmomenteinheit, die eine S-Strebe und eine Innenschiene umfasst, wobei die S-Strebe an dem unteren Abschnitt der Scharniersäule an einem Ende und an der Innenschiene mit dem anderen Ende gesichert ist, und wobei die Innenschiene an dem unteren Abschnitt der Scharniersäule an einem Ende gesichert ist und dazu konfiguriert ist, sich um ein Rad des Elektrofahrzeugs zu erstrecken und einen Abschnitt eines Radkastens zu bilden. Gemäl einer Ausführungsform umfasst jede strukturelle Baugruppe ferner mindestens einen inneren Riemen, der gegenüberliegende Flansche umfasst, wobei die gegenüberliegenden Flansche an gegenüberliegenden Wänden des unteren Abschnitts der Scharniersäule gesichert sind.
Gemäl einer Ausführungsform umfasst jede strukturelle Baugruppe ferner ein Kompressionsrohr, das sich zwischen den gegenüberliegenden Flanschen des inneren Riemens erstreckt.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst jede strukturelle Baugruppe ferner eine integrale Trennwand, die an einem Innenabschnitt der S-Strebe angeordnet ist.

Claims

Strukturelle Baugruppe zur Verwendung in einem Elektrofahrzeug, das einen unteren Karosserierahmen und einen Batteriepack, der innerhalb des unteren Karosserierahmens gesichert ist, und einen Teilrahmen, der sich über eine Vorderradaufhängung des Elektrofahrzeugs erstreckt, aufweist, wobei die strukturelle Baugruppe Folgendes umfasst: eine hintere Halterung des Teilrahmens; einen Längsträger des Batteriekäfigs, der an der hinteren Halterung des Teilrahmens gesichert ist; eine Wippe, die sich entlang des Längsträgers des Batteriekäfigs erstreckt und daran gesichert ist; eine Scharniersäule, die einen unteren Abschnitt umfasst, wobei der untere Abschnitt der Scharniersäule an der Wippe gesichert ist; und eine Schienendrehmomenteinheit, die eine S-Strebe und eine Innenschiene umfasst, wobei die S-Strebe an einem Ende an dem unteren Abschnitt der Scharniersäule und an einem anderen Ende an der Innenschiene gesichert ist, und wobei die Innenschiene an dem unteren Abschnitt der Scharniersäule an einem Ende gesichert und dazu konfiguriert ist, sich um ein Rad des Elektrofahrzeugs zu erstrecken und einen Abschnitt eines Radkastens zu bilden.
Strukturelle Baugruppe nach Anspruch 1, ferner umfassend mindestens einen inneren Riemen, der gegenüberliegende Flansche umfasst, wobei die gegenüberliegenden Flansche an gegenüberliegenden Wänden des unteren Abschnitts der Scharniersäule gesichert sind.
Strukturelle Baugruppe nach Anspruch 2, ferner umfassend ein Kompressionsrohr, das sich zwischen den gegenüberliegenden Flanschen des inneren Riemens erstreckt.
Strukturelle Baugruppe nach Anspruch 3, wobei das Kompressionsrohr an den inneren Riemen geschweißt ist.
Strukturelle Baugruppe nach Anspruch 1, ferner umfassend eine integrale Trennwand, die an einem Innenabschnitt der S-Strebe angeordnet ist.
Strukturelle Baugruppe nach Anspruch 5, wobei die integrale Trennwand eine separate Komponente ist, die an die S-Strebe geschweißt ist.
Strukturelle Baugruppe nach Anspruch 1, wobei die S-Strebe mit mechanischen Befestigungselementen an der Innenschiene und dem unteren Abschnitt der Scharniersäule gesichert ist.
Strukturell Baugruppe nach Anspruch 1, wobei die S-Strebe integrale Versteifungswulste umfasst.
Strukturelle Baugruppe nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine innere Wippe, die sich entlang eines Innenabschnitts der Wippe erstreckt; und eine Rohrkappe, die an einem vorderen Endabschnitt der inneren Wippe gesichert ist, wobei die Rohrkappe ferner an dem unteren Abschnitt der Scharniersäule befestigt ist.
Strukturelle Baugruppe nach Anspruch 9, ferner umfassend ein Kompressionsrohr, das sich durch die Rohrkappe und zwischen der inneren Wippe und der Wippe erstreckt.
Strukturelle Baugruppe nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Säulenverstärkung, die an einer Innenseite des unteren Abschnitts der Scharniersäule gesichert ist.
Strukturelle Baugruppe nach Anspruch 1, wobei die hintere Halterung des Teilrahmens, der Längsträger des Batteriekäfigs, die Wippe, die Scharniersäule und die Schienendrehmomenteinheit mit mechanischen Befestigungselementen aneinander gesichert sind.
Strukturelle Baugruppe nach Anspruch 1, wobei die S-Strebe an einer Außenseite des unteren Abschnitts der Scharniersäule gesichert ist.
Strukturelle Baugruppe nach Anspruch 1, wobei die hintere Halterung des Teilrahmens eine separate Komponente ist, die an einem Ende eines Teilrahmens und an ihrem anderen Ende an dem Längsträger des Batteriekäfigs gesichert ist.
Strukturelle Baugruppe nach einem der Ansprüche 2 bis 10, wobei die hintere Halterung des Teilrahmens eine separate Komponente ist, die an einem Ende an einem Teilrahmen und an ihrem anderen Ende an dem Längsträger des Batteriekäfigs gesichert ist.