DE102022126036B3

DE102022126036B3 - Anbindungsvorrichtung, sowie Anordnung für ein Kraftfahrzeug zur zweischnittigen Anbindung einer Antriebsstrangkomponente an eine Karosserie und an eine Stützstruktur, sowie ein zugehöriges Kraftfahrzeug und Verfahren

Info

Publication number: DE102022126036B3
Application number: DE102022126036.4A
Authority: DE
Inventors: Maximilian Heinrich; Marco Isliker; Carmen Sand; Almar-Otto Schmid
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2022-10-10
Filing date: 2022-10-10
Publication date: 2023-12-21
Anticipated expiration: 2042-10-11
Also published as: US20240116352A1; CN117863857A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anbindungsvorrichtung (1), sowie Anordnung (2) für ein Kraftfahrzeug (3) zur zweischnittigen Anbindung einer Antriebsstrangkomponente (5) an eine Karosserie (6) und an eine Stützstruktur (9), sowie ein zugehöriges Kraftfahrzeug (3) und Montageverfahren. Insbesondere weist ein Stützelement (9) der Anbindungsvorrichtung (1) eine erste Schnittstelle (11) zum Verbinden des Stützelements (9) mit der Stützstruktur (7) einer Kraftfahrzeugkomponente (8) auf. Insbesondere weist das Stützelement (9) eine zweite Schnittstelle (12) zum Verbinden des Stützelements (9) mit einem Hilfsrahmen (4) der Antriebsstrangkomponente (5) auf. Insbesondere ist eine Hilfsrahmenschraube (10) der Anbindungsvorrichtung (1) dazu ausgebildet, den Hilfsrahmen (4) unterseitig mit der zweiten Schnittstelle (12) des Stützelements (9) und oberseitig mit der Karosserie (6) zu verbinden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anbindungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug zur zweischnittigen Anbindung eines Hilfsrahmens einer ersten Antriebsstrangkomponente an eine Karosserie und an eine Stützstruktur einer Kraftfahrzeugkomponente, sowie eine Anordnung für ein Kraftfahrzeug, welche eine Karosserie, eine erste Antriebsstrangkomponente, eine Kraftfahrzeugkomponente und eine Anbindungsvorrichtung umfasst. Die Erfindung betrifft weiter ein zugehöriges Kraftfahrzeug und ein zugehöriges Verfahren.
Ein wichtiger Aspekt in der modernen Fahrzeugentwicklung ist es, die Sicherheit der Insassen eines Kraftfahrzeuges in einem Fahrbetrieb, aber auch insbesondere in einer Unfallsituation bzw. Crash des Kraftfahrzeuges zu gewährleisten. Darüber hinaus kann es erforderlich sein, dass auch sensible Komponenten und Systeme des Kraftfahrzeuges bei einem Crash geschützt werden müssen, um die Sicherheit der Insassen gewährleisten zu können. Beispielsweise kann es erforderlich sein, Hochvoltsysteme eines batteriebetriebenen Elektrofahrzeuges (engl.: battery electric vehicle, BEV), Fahrerassistenzsysteme oder Systeme für hochautomatisiertes bzw. autonomes Fahren zu schützen. Entsprechend kann es vorgesehen sein, dass das Kraftfahrzeug ein robustes bzw. steifes Gerüst aufweisen muss, welches selbst bei einem Crash den auftretenden Kräften Stand halten kann.
Neben der Kraftfahrzeugsicherheit ist ein weiterer Aspekt in der Fahrzeugentwicklung, dass durch das Kraftfahrzeug ausreichend Bauraum für notwendige Kraftfahrzeugkomponenten, aber auch Raum für die Insassen bereitgestellt werden kann.
Die DE 10 2011 104 460 A1 zeigt eine Fahrzeugkarosserie-Unterstruktur eines Fahrzeugs, jedoch zumindest keine Hilfsrahmenschraube. Die DE 10 2012 024 145 A1 offenbart eine Schutzeinrichtung eines Personenkraftwagens. Die DE 20 2015 beschreibt einen Hilfsrahmen für ein Fahrzeug mit einem Hebel zum Lösen des Hilfsrahmens vom Unterboden während eines Frontalaufpralls. In der DE 10 2020 131 280 A1 ist eine Anordnung zur karosserieseitigen Anbindung eines Hilfsrahmens sowie Kraftfahrzeug gezeigt. Die DE 10 2018 205 171 A1 weist auf eine Karosseriestruktur für ein Fahrzeug hin. Die DE 10 2008 015 182 A1 offenbart eine Anordnung eines Hilfsrahmens an einem Fahrzeug. Die DE 197 03 951 A1 beschreibt eine Vorderteilkonstruktion einer Fahrzeugkarosserie.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einem Kraftfahrzeug die Sicherheit der Insassen und sensibler Kraftfahrzeugkomponenten zu verbessern und gleichzeitig einen Raum für Kraftfahrzeugkomponenten und/oder Insassen zu erhöhen.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figuren beschrieben.
Durch einen Aspekt der Erfindung ist eine Anbindungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug zur zweischnittigen Anbindung eines Hilfsrahmens einer ersten Antriebsstrangkomponente an eine Karosserie und an eine Stützstruktur einer Kraftfahrzeugkomponente bereitgestellt. Insbesondere weist ein Stützelement der Anbindungsvorrichtung eine erste Schnittstelle zum Verbinden des Stützelements mit der Stützstruktur der Kraftfahrzeugkomponente auf. Das Stützelement weist insbesondere eine zweite Schnittstelle zum Verbinden des Stützelements mit dem Hilfsrahmen auf. Insbesondere ist eine Hilfsrahmenschraube der Anbindungsvorrichtung dazu ausgebildet, den Hilfsrahmen unterseitig mit der zweiten Schnittstelle des Stützelements und oberseitig mit der Karosserie zu verbinden.
Mittels einer solchen Anbindungsvorrichtung kann eine Kraft, die beispielsweise durch einen Crash des Kraftfahrzeuges auf die erste Antriebsstrangkomponente wirkt, gezielt in die Karosserie, als auch in die Stützstruktur eingeleitet werden. Die Kraft kann über die Anbindungsvorrichtung somit vorteilhaft auf zumindest zwei Lastpfade, über die Karosserie und die Stützstruktur, aufgeteilt werden. Es kann also mithilfe der Anbindungsvorrichtung vorteilhaft ein zusätzlicher Lastpfad, nämlich zusätzlich in die Stützstruktur, gewährleistet werden. Insbesondere kann dadurch die Anbindung des Hilfsrahmens zur Karosserie entlastet werden, sodass diese Anbindungsstelle kleiner dimensioniert sein kann. Somit kann Material eingespart und ein Gewicht des Kraftfahrzeuges optimiert bzw. reduziert werden.
Darüber hinaus kann durch den zusätzlichen Lastpfad, der durch die Anbindungsvorrichtung bereitgestellt werden kann, eine Steifigkeit des Kraftfahrzeuges, insbesondere an der Anbindung des Hilfsrahmens, erhöht werden, sodass ein maximales Lastniveau bei einem Crash vorteilhaft gesteigert werden kann. Somit kann die Sicherheit des Kraftfahrzeuges, insbesondere eine Crashperformance, erheblich verbessert werden.
Insbesondere kann durch die verbesserte Steifigkeit, insbesondere eine Intrusionssteifigkeit, eine Intrusion im Kraftfahrzeug infolge eines Crashs, insbesondere die Intrusion der ersten Antriebsstrangkomponente in eine weitere Kraftfahrzeugkomponente und/oder in Richtung eines Insassenraumes, reduziert werden. Entsprechend kann es durch die Anbindungsvorrichtung ermöglicht sein, dass bisher erforderliche Freiräume im Kraftfahrzeug, insbesondere zwischen der ersten Antriebsstrangkomponente und der Kraftfahrzeugkomponente, verkleinert oder eliminiert werden können, da diese Freiräume nicht mehr als Sicherheitsabstand bzw. als Knautschzone bei einem Crash benötigt werden. Folglich kann ein Bauraum zur Unterbringung der bzw. einer anderen Kraftfahrzeugkomponente und/oder des Insassenraumes bei unveränderten äußeren Maßen des Kraftfahrzeuges vorteilhaft erhöht werden.
Unter einer zweischnittigen Anbindung kann eine Verbindung zu verstehen sein, welche insbesondere durch Abscherung beansprucht wird, wobei zwei Abscherflächen einer formschlüssigen Verbindung beansprucht werden. Beispielsweise können die Abscherflächen eine senkrecht zu einer Längsachse stehende Fläche des gescherten Bauteils entsprechen. Das gescherte Bauteil kann beispielsweise eine Schraube, eine Niet, ein Bolzen, eine Passfeder oder dergleichen sein, auf welche eine Kraft quer zu der Längsachse wirkt.
In der vorliegenden Erfindung kann in einem montierten Zustand, d.h. bei welchem der Hilfsrahmen der Antriebsstrangkomponente mit dem Stützelement und der Karosserie mittels der Anbindungsvorrichtung verbunden ist, die Hilfsrahmenschraube zweischnittig beansprucht sein. Insbesondere kann die Hilfsrahmenschraube bei einem Crash des Kraftfahrzeuges auf Abscherung beansprucht sein. Bevorzugt kann eine erste Abscherfläche der Hilfsrahmenschraube an der Anbindung zwischen dem Hilfsrahmen und der Karosserie beanspruchbar sein und eine zweite Abscherfläche der Hilfsrahmenschraube an der Anbindung zwischen dem Hilfsrahmen und dem Stützelement.
Die Anbindungsvorrichtung kann insbesondere dazu vorgesehen und geeignet sein, den vorgegebenen Hilfsrahmen der ersten Antriebsstrangkomponente sowohl an die vorgegebene Karosserie, als auch an die vorgegebene Stützstruktur der Kraftfahrzeugkomponente zu verbinden, sodass Kräfte von dem Hilfsrahmen vorzugsweise über zwei Pfade übertragen werden können.
Der Hilfsrahmen kann insbesondere eine tragende, kraftaufnehmende und/oder steife Struktur sein, welche dazu geeignet ist, Bauteile bzw. Baugruppen der ersten Antriebsstrangkomponente aufzunehmen bzw. zu lagern. Beispielsweise kann der Hilfsrahmen Profile, Streben, Träger oder dergleichen aufweisen. Des Weiteren kann der Hilfsrahmen dazu geeignet sein, eine Kraft durch einen Crash des Kraftfahrzeuges aufzunehmen und weiterzuleiten. Vorzugsweise kann der Hilfsrahmen eine erste Anbindungsstelle zum Verbinden mit der Karosserie und eine zweite Anbindungsstelle zum Verbinden mit dem Stützelement aufweisen, mittels welchen die Kraft übertragen werden kann.
Die Stützstruktur kann insbesondere eine tragende, kraftaufnehmende und/oder steife Struktur sein, welche dazu geeignet ist, Bauteile bzw. Baugruppen der Kraftfahrzeugkomponente aufzunehmen bzw. zu lagern. Beispielsweise kann die Stützstruktur Profile, Streben, Träger oder dergleichen aufweisen. Des Weiteren kann die Stützstruktur dazu geeignet sein, eine Kraft durch einen Crash des Kraftfahrzeuges aufzunehmen und weiterzuleiten. Vorzugsweise kann die Stützstruktur eine erste Anbindungsstelle zum Verbinden mit der Karosserie und eine zweite Anbindungsstelle zum Verbinden mit dem Stützelement aufweisen, mittels welchen die Kraft übertragen werden kann.
Die Anbindungsvorrichtung kann im Wesentlichen das Stützelement und die Hilfsrahmenschraube aufweisen. Der Stützelement kann insbesondere eine tragende, kraftaufnehmende und/oder steife Struktur sein. Beispielsweise kann das Stützelement Profile, Streben, Träger oder dergleichen aufweisen. Des Weiteren kann das Stützelement dazu geeignet sein, eine Kraft durch einen Crash des Kraftfahrzeuges aufzunehmen und weiterzuleiten. Vorzugsweise weist das Stützelement eine erste Schnittstelle zum Verbinden mit der Stützstruktur und eine zweite Schnittstelle zum Verbinden mit dem Hilfsrahmen auf, mittels welchen die Kraft übertragen werden kann.
Die Hilfsrahmenschraube der Anbindungsvorrichtung ist insbesondere dazu ausgebildet, den Hilfsrahmen unterseitig mit der zweiten Schnittstelle des Stützelements und oberseitig mit der Karosserie zu verbinden. Mit anderen Worten kann die Hilfsrahmenschraube dazu ausgebildet sein, die zweite Schnittstelle mit einer Unterseite des Hilfsrahmens und die Karosserie mit einer Oberseite des Hilfsrahmens zu verbinden. Die Unterseite kann insbesondere in einer vertikalen Richtung betrachtet eine untere Seite des Hilfsrahmens in einer vorgesehenen Anordnung des Hilfsrahmens in dem Kraftfahrzeug sein. Die Oberseite kann insbesondere in der vertikalen Richtung betrachtet eine obere Seite des Hilfsrahmens in der vorgesehenen Anordnung des Hilfsrahmens in dem Kraftfahrzeug sein. Die Oberseite kann insbesondere der Unterseite gegenüberliegend sein.
Die Hilfsrahmenschraube kann vorzugsweise einen Schraubenkopf und einen Schraubenschaft aufweisen. Insbesondere kann der Schraubenschaft einen gewindefreien Abschnitt und einen Gewindeabschnitt aufweisen. Der Schraubenschaft, insbesondere der gewindefreie Abschnitt, kann dazu ausgebildet sein, vorzugsweise formschlüssig mit einer Bohrung des Hilfsrahmens und mit der zweiten Schnittstelle des Stützelements verbindbar zu sein. Bevorzugt kann der Gewindeabschnitt dazu vorgesehen sein, in eine vorgegebene Gewindebohrung der Karosserie eingeschraubt zu werden. Der Schraubenkopf kann zur Aufnahme in einem Werkzeug ausgebildet sein, sodass der Gewindeabschnitt in die Gewindebohrung eingeschraubt werden kann. Beispielsweise kann der Schraubenkopf dazu ausgebildet sein, die zweite Schnittstelle des Stützelementes mit dem Hilfsrahmen und den Hilfsrahmen mit der Karosserie kraftschlüssig zu verbinden, indem der Schraubenkopf durch Einschrauben an die zweite Schnittstelle, sowie die zweite Schnittstelle an den Hilfsrahmen und der Hilfsrahmen an die Karosserie gepresst wird. Beispielsweise können die zweite Schnittstelle und der Hilfsrahmen in einer sogenannten Sandwich-Verbindung zwischen dem Schraubenkopf und der Karosserie verbindbar sein.
Unter einer Verbindung kann eine feste bzw. steife Verbindung verstanden werden, mittels welcher Kräfte und Momente, beispielsweise durch einen Crash, übertragen werden können. Entsprechend kann es vorgesehen sein, dass die jeweilige Verbindung eine entsprechende Robustheit aufweist, die einem Crash bzw. einer vorgegebenen Beanspruchung durch einen Crash standhalten kann, sofern nicht ausdrücklich von einem losen Verbinden gesprochen wird. Entsprechendes gilt für den Begriff „verbunden sein“.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass die erste Schnittstelle zumindest ein erstes Bohrloch zum Verbinden des Stützelementes mit der Stützstruktur der Kraftfahrzeugkomponente mit einer Schraube aufweist. Bevorzugt ist es vorgesehen, dass die zweite Schnittstelle ein zweites Bohrloch zum Verbinden des Stützelementes mit dem Hilfsrahmen mittels der Hilfsrahmenschraube aufweist. Bevorzugt ist es vorgesehen, dass eine Mittellinie bzw. eine Bohrlochmittelachse des zumindest einen ersten Bohrlochs der ersten Schnittstelle senkrecht zu einer Mittellinie bzw. Bohrlochmittelachse des zweiten Bohrlochs der zweiten Schnittstelle ausgebildet ist.
Insbesondere kann das zweite Bohrloch, vorzugsweise formschlüssig, mit dem Schraubenschaft der Hilfsrahmenschraube verbunden werden. Insbesondere kann ein Rand des zweiten Bohrlochs mittels des Schraubenkopfs mit dem Hilfsrahmen kraftschlüssig und/oder formschlüssig verbunden werden.
Die zueinander senkrechte Ausbildung des ersten Bohrlochs zum zweiten Bohrloch kann beispielsweise den Vorteil erweisen, dass das zweite Bohrloch mit einer vertikal geführten Schraube und das erste Bohrloch mit einer horizontal geführten Schraube verbunden werden kann. Somit ist es vorteilhaft möglich, von unterschiedlichen Richtungen die erste Schnittstelle und die zweite Schnittstelle zu verbinden. Beispielsweise kann die zweite Schnittstelle von unten mittels der Hilfsrahmenschraube mit dem Hilfsrahmen verbunden werden und die erste Schnittstelle von einer Breitseite des Kraftfahrzeuges mittels einer Schraube mit der Stützstruktur verbunden werden. Dies kann insbesondere in einem vorzugsweise automatisierten Montageverfahren der Anbindungsvorrichtung vorteilhaft sein.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Stützelement gabelförmig ausgebildet ist und einen Gabelschaft und zwei Gabelarme aufweist. Vorzugsweise kann ein Querschnitt des Stützelementes gabelförmig ausgebildet sein. Die Bezeichnung gabelförmig bzw. Y-förmig kann auf eine Form bezogen sein, die von einem Gabelschaft aus in zwei Richtungen auseinanderstrebend, sich in zwei Gabelarme teilend ausgebildet ist bzw. in der Form einer Gabel ähnlich ist. Vorzugsweise können die zwei Gabelarme durch eine Querstrebe miteinander verbunden sein, um eine Stabilität des Stützelementes zu verbessern.
Bevorzugt ist es vorgesehen, dass die erste Schnittstelle zwei erste Bohrlöcher aufweist, wobei jeweils eines der zwei ersten Bohrlöcher an einem jeweiligen Ende der zwei Gabelarme ausgebildet ist. Mit anderen Worten kann ein erstes distales Ende eines der zwei Gabelarme ein erstes der zwei ersten Bohrlöcher aufweisen, und ein zweites distales Ende eines anderen der zwei Gabelarme ein zweites der zwei ersten Bohrlöcher aufweisen.
Durch diese Ausführungsform des Stützelementes ergibt sich unter anderem der Vorteil, dass eine Kraft, beispielsweise hervorgerufen durch einen Crash, vom Gabelschaft auf die zwei Gabelarme verteilt werden kann. Durch diese Lastverteilung kann eine Stabilität des Stützelementes erhöht werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass durch drei Anbindungspunkte des Stützelementes, umfassend die zwei ersten Bohrlöcher und das zweite Bohrloch, eine statisch bestimmte Verbindung zwischen dem Hilfsrahmen und der Stützstruktur herstellbar ist. Dies kann sich vorteilhaft auf die Statik und Stabilität des Kraftfahrzeuges auswirken.
Die Gabelform des Stützelementes kann lediglich als beispielhafte Ausführungsform angesehen werden. Es kann jede andere Form des Stützelementes gewählt werden, die für den Einsatz als Stützelement als zweckdienlich erscheint.
Durch einen weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Anordnung für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt. Die Anordnung umfasst insbesondere die Karosserie, die erste Antriebsstrangkomponente, die Kraftfahrzeugkomponente und die erfindungsgemäße Anbindungsvorrichtung.
Insbesondere ist die Stützstruktur der Kraftfahrzeugkomponente über die erste Schnittstelle des Stützelementes mit dem Stützelement verbunden. Vorzugsweise kann die zweite Anbindungsstelle der Stützstruktur mit der ersten Schnittstelle des Stützelementes verbunden sein, beispielsweise verschraubt bzw. mittels eines Bolzens verbunden. Insbesondere kann die Stützstruktur eine Konsole aufweisen oder ausbilden, wobei die Konsole der Stützstruktur die zweite Anbindungsstelle aufweist oder ausbildet. Beispielsweise kann die Konsole, ausgebildet als tragfähiger Vorsprung, mit der Stützstruktur verbunden, beispielsweise verschraubt, verschweißt oder dergleichen, sein, sowie die Konsole mit dem Stützelement verbunden sein. Eine solche Ausführungsform kann insbesondere bei der Montage der Anordnung vorteilhaft sein und sich positiv auf die Stabilität der Anordnung auswirken.
Insbesondere ist der Hilfsrahmen der ersten Antriebsstrangkomponente mittels der Hilfsrahmenschraube unterseitig über die zweite Schnittstelle des Stützelementes mit den Stützelement und oberseitig mit der Karosserie verbunden. Vorzugsweise kann die zweite Anbindungsstelle des Hilfsrahmens unterseitig des Hilfsrahmens mittels der Hilfsrahmenschraube mit der zweiten Schnittstelle der Stützstruktur verbunden sein. Insbesondere kann die erste Anbindungsstelle des Hilfsrahmens oberseitig des Hilfsrahmens mittels der Hilfsrahmenschraube mit der Karosserie verbunden sein. Insbesondere können die zweite Schnittstelle des Stützelementes und die zweite Anbindungsstelle des Hilfsrahmens mittels der Hilfsrahmenschraube in einer sogenannten Sandwich-Verbindung miteinander verbunden sein. Insbesondere ist der Hilfsrahmen der ersten Antriebsstrangkomponente zweischnittig an die Karosserie einerseits und an die Stützstruktur über das Stützelement anderseits verbunden.
Mit anderen Worten kann mittels der Anordnung die Stützstruktur der Kraftfahrzeugkomponente an den Hilfsrahmen, insbesondere an ein Hilfsrahmenlager, über die Hilfsrahmenschraube, eingebunden werden. Somit kann ein Crashleitpfad vorteilhaft zusätzlich an einen Lastpfad der Stützstruktur gekoppelt werden. Insbesondere kann ein erster Crashleitpfad von dem Hilfsrahmen über die Hilfsrahmenschraube an einer ersten Anbindungsstelle des Hilfsrahmens mit der Karosserie auf die Karosserie führen. Insbesondere kann ein zweiter Crashleitpfad vom dem Hilfsrahmen über die Hilfsrahmenschraube an einer zweiten Anbindungsstelle des Hilfsrahmens mit dem Stützelement über das Stützelement auf die Stützstruktur führen.
Mittels einer solchen Anordnung kann eine Kraft, die beispielsweise durch einen Crash des Kraftfahrzeuges auf die erste Antriebsstrangkomponente, insbesondere auf den Hilfsrahmen, wirkt, gezielt in die Karosserie, als auch in die Stützstruktur eingeleitet werden. Die Kraft kann von dem Hilfsrahmen über die Anbindungsvorrichtung somit vorteilhaft auf zumindest zwei Lastpfade, über die Karosserie und die Stützstruktur, aufgeteilt werden. Es kann somit bei der Anordnung vorteilhaft ein zusätzlicher Lastpfad, nämlich zusätzlich in die Stützstruktur, gewährleistet werden. Insbesondere kann dadurch die Anbindung des Hilfsrahmens zur Karosserie entlastet werden, sodass diese erste Anbindungsstelle kleiner dimensioniert sein kann. Somit kann Material eingespart und ein Gewicht des Kraftfahrzeuges optimiert bzw. reduziert werden.
Darüber hinaus kann durch den zusätzlichen Lastpfad, der durch die Anbindungsvorrichtung bereitgestellt wird, eine Steifigkeit des Kraftfahrzeuges, insbesondere an der Anbindung des Hilfsrahmens, erhöht werden, sodass ein maximales Lastniveau bei einem Crash vorteilhaft gesteigert werden kann. Somit kann die Sicherheit des Kraftfahrzeuges, insbesondere eine Crashperformance, erheblich verbessert werden.
Insbesondere kann durch die verbesserte Steifigkeit eine Intrusion im Kraftfahrzeug infolge eines Crashs, insbesondere der ersten Antriebsstrangkomponente in die bzw. in Richtung der Kraftfahrzeugkomponente und/oder in Richtung eines Insassenraumes, reduziert werden. Entsprechend kann es durch die Anbindungsvorrichtung ermöglicht sein, dass bisher erforderliche Freiräume im Kraftfahrzeug, insbesondere zwischen der ersten Antriebsstrangkomponente und der Kraftfahrzeugkomponente, verkleinert oder eliminiert werden können, da diese Freiräume nicht mehr als Sicherheitsabstand bzw. als Knautschzone bei einem Crash benötigt werden. Folglich kann ein Bauraum zur Unterbringung der bzw. einer anderen Kraftfahrzeugkomponente und/oder des Insassenraumes bei unveränderten äußeren Maßen des Kraftfahrzeuges vorteilhaft erhöht werden.
Dadurch, dass die Stützstruktur nicht direkt an den Hilfsrahmen, sondern über das Stützelement und gegebenenfalls über die Konsole verbunden ist, kann insbesondere bei der Montage der Anordnung vorteilhaft sein. Insbesondere können durch die Mehrteiligkeit durch das zusätzliche Stützelement entsprechende Form-, Lage- und/oder Herstellungstoleranzen der jeweiligen Komponenten der Anordnung berücksichtigt bzw. kompensiert werden.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die erste Schnittstelle unabhängig von der Hilfsrahmenschraube gelöst werden kann. Dadurch kann beispielsweise gewährleistet werden, dass die Kraftfahrzeugkomponente aus der Anordnung demontiert bzw. ausgewechselt werden kann, wobei bei der Demontage bzw. Wechsels der Kraftfahrzeugkomponente die Verbindung zwischen der ersten Antriebsstrangkomponente und der Karosserie unberührt bleibt. Folglich kann der Arbeitsschritt entfallen, die erste Antriebsstrangkomponente bei einer Demontage der Kraftfahrzeugkomponente erneut mit der Karosserie zu verbinden, sodass insbesondere ein Einstellen bzw. Vermessen der Antriebsstrangkomponente zur Karosserie eingespart werden kann. Somit kann ein Ausbau bzw. Austausch der Kraftfahrzeugkomponente deutlich effektiver erfolgen.
Unter der Karosserie kann das tragende Grundgerüst des Kraftfahrzeuges, insbesondere das tragende Fahrgestell verstanden werden. Insbesondere kann die Karosserie eine sogenannte selbsttragende Karosserie sein. Die Karosserie kann eine Vielzahl von Anbindungsstellen aufweisen, insbesondere zur Anbindung des Hilfsrahmens und der Stützstruktur an die Karosserie. Die Karosserie kann aus mehreren Komponenten, beispielsweise längs, quer und/oder diagonal angeordnete Profile, Streben, Träger usw. insbesondere aus Stahl, bestehen, die vorzugsweise fest bzw. steif miteinander verbunden sein können.
Unter einem Antriebsstrang können alle Bauteile und/oder Baugruppen des Kraftfahrzeuges subsumiert sein, die zur Aufgabe beitragen, das Kraftfahrzeug durch die von einem Motor generierte Leistung in Bewegung zu bringen. Beispielsweise können eine oder mehrere der folgenden Bauteile oder Baugruppen eine Antriebsstrangkomponente sein oder zu einer Antriebsstrangkomponente gehören: der Motor, ein Energiespeicher, eine Kupplung, ein Getriebe, eine Antriebswelle, ein Achsdifferential und/oder dergleichen.
Die Anordnung kann insbesondere mehrere, vorzugsweise zwei Anbindungsvorrichtungen zum Verbinden des Hilfsrahmens mit der Stützstruktur und mit der Karosserie an zwei Stellen umfassen.
Eine Ausführungsform der Anordnung sieht vor, dass die erste Antriebsstrangkomponente einem Vorderantrieb oder einem Hinterantrieb für das Kraftfahrzeug entspricht. Der Vorderantrieb bzw. der Hinterantrieb kann den Hilfsrahmen und beispielsweise einen Motor, insbesondere einen Elektromotor, ein Teilgetriebe, ein Differential sowie Radaufhängungen und Räder, sowie weitere Bauteile oder Baugruppen umfassen.
Insbesondere bei einem Auffahrunfall kann der Hilfsrahmen des Hinterantriebes eines vorderen Kraftfahrzeuges bzw. der Hilfsrahmen des Vorderantriebes eines hinteren Kraftfahrzeuges beansprucht sein, insbesondere mit einer in einer Kraftfahrzeuglängsrichtung wirkenden Kraft. Um die Intrusion des Vorder- bzw. Hinterantriebes in Richtung einer weiteren Kraftfahrzeugkomponente zu vermeiden oder zumindest erheblich zu reduzieren, kann durch die Anordnung vorteilhaft die Kraft in die Karosserie, als auch in die Kraftfahrzeugkomponente weitergeleitet werden.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass ein Freiraum zwischen dem Vorderantrieb bzw. dem Hinterantrieb und der Kraftfahrzeugkomponente verkleinert und somit beispielsweise der Motor des Vorderantriebs bzw. des Hinterantriebs bei gegebener Länge des Kraftfahrzeuges vergrößert werden kann. Folglich kann mittels der Anordnung gemäß dieser Ausführungsform das Kraftfahrzeug beispielsweise eine verbesserte Antriebsleistung durch einen größeren Motor bereitstellen.
Eine Ausführungsform der Anordnung sieht vor, dass die Kraftfahrzeugkomponente einer zweiten Antriebsstrangkomponente oder einer Komponente der Karosserie entspricht. Das Kraftfahrzeug kann im Wesentlichen die Karosserie und den Antriebsstrang umfassen. Die Kraftfahrzeugkomponente kann entsprechend eine Karosseriekomponente oder eine Antriebsstrangkomponente sein. Beispielsweise kann der Hilfsrahmen der ersten Antriebsstrangkomponente über dessen erste Anbindungsstelle mit einer ersten Karosseriekomponente und über dessen zweite Anbindungsstelle mittels des Stützelementes mit der Stützstruktur einer zweien Karosseriekomponente oder mit der zweiten Antriebsstrangkomponente verbunden sein. Die zweite Antriebsstrangkomponente kann wiederum mit der Karosserie und/oder mit weiteren Kraftfahrzeugkomponenten verbunden sein.
Eine Ausführungsform der Anordnung sieht vor, dass die Kraftfahrzeugkomponente einem Energiespeicher für das Kraftfahrzeug, insbesondere einer Hochvoltbatterie (HVB), entspricht. Der Energiespeicher kann der zweiten Antriebsstrangkomponente entsprechen.
Der Energiespeicher, der beispielsweise auch als robuster Wasserstofftank oder dergleichen ausgebildet sein kann bzw. insbesondere als Hochvoltbatterie (HVB) ausgebildet sein kann, kann eine besonders sensible und schützenswerte Kraftfahrzeugkomponente des Kraftfahrzeuges, insbesondere bei einem Crash, darstellen, insbesondere deshalb, da eine Beschädigung des Energiespeichers eine besondere Gefahr für die Insassen des Kraftfahrzeuges darstellen kann. Beispielsweise kann eine beschädigte HVB in Brand geraten. Der Energiespeicher umfasst vorzugsweise die Stützstruktur.
Da mittels der Anordnung bzw. mittels der Anbindungsvorrichtung eine Kraft von der ersten Antriebsstrangkomponente, insbesondere ein Vorder- oder Hinterantrieb, auf die Karosserie und die Stützstruktur des Energiespeichers verteilt wird, kann eine Intrusion der ersten Antriebsstrangkomponente in Richtung des Energiespeichers bzw. in den Energiespeicher bei einem Crash vorteilhaft verhindert bzw. deutlich reduziert werden.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass ein Freiraum zwischen der ersten Antriebsstrangkomponente und dem Energiespeicher verkleinert und somit der Energiespeicher bei gegebener Länge des Kraftfahrzeuges vergrößert werden kann. Folglich kann mittels der Anordnung gemäß dieser Ausführungsform das Kraftfahrzeug mehr Energie in einem vergrößerten Energiespeicher aufnehmen, sodass eine höhere Kapazität und somit auch eine höhere Reichweite des Kraftfahrzeuges erzielt werden kann.
Bei einer Ausführungsform, bei welcher die erste Antriebsstrangkomponente eine Vorderantrieb bzw. ein Hinterantrieb, sowie die Kraftfahrzeugkomponente eine HVB ist, ergeben sich weitere Vorteile. Insbesondere kann es möglich sein, dass die HVB durch Lösen der ersten Schnittstelle ausgebaut werden kann, wobei eine Verbindung des Vorderantriebs bzw. des Hinterantriebs zur Karosserie, insbesondere die Hilfsrahmenschraube, unangetastet bleiben kann. Somit kann erreicht werden, dass bei einem Wechsel der HVB der Antrieb nicht neu eingestellt und/oder vermessen werden muss. Dadurch kann ein Wechsel der HVB deutlich effektiver erfolgen.
Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Anordnung, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der Anbindungsvorrichtung beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Anordnung hier nicht noch einmal beschrieben.
Durch einen weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Kraftfahrzeug bereitgestellt. Das Kraftfahrzeug umfasst insbesondere die erfindungsgemäße Anordnung. Das Kraftfahrzeug kann insbesondere mehrere Anordnungen umfassen.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet.
Eine Ausführungsform des Kraftfahrzeuges sieht vor, dass die Anbindungsvorrichtung derart ausgebildet ist, dass die erste Schnittstelle zumindest das erste Bohrloch zum Verbinden des Stützelementes mit der Stützstruktur der Kraftfahrzeugkomponente mit einer Schraube aufweist, sowie die zweite Schnittstelle das zweite Bohrloch zum Verbinden des Stützelementes mit dem Hilfsrahmen mittels der Hilfsrahmenschraube aufweist, sowie die Mittellinie des zumindest einen ersten Bohrlochs der ersten Schnittstelle senkrecht zu der Mittellinie des zweiten Bohrlochs der zweiten Schnittstelle ausgebildet ist. Des Weiteren ist vorgesehen, dass die Anbindungsvorrichtung in einem, in einer Fahrzeugbreitenrichtung seitlichen und in einer Fahrzeughöhenrichtung unteren, Randbereich des Kraftfahrzeuges angeordnet ist. Weiterhin ist vorgesehen, dass die Mittellinie des zumindest einen ersten Bohrlochs der ersten Schnittstelle in der Fahrzeugbreitenrichtung und eine Mittellinie des Bohrlochs der zweiten Schnittstelle in der Fahrzeughöhenrichtung ausgebildet ist.
Mit anderen Worten ist die Anbindungsvorrichtung in dem Randbereich des Kraftfahrzeuges angeordnet, der sich in der Fahrzeugbreitenrichtung seitlich und in der Fahrzeughöhenrichtung unten befindet. Unter der Fahrzeugbreitenrichtung ist eine Richtung des Kraftfahrzeuges zu verstehen, die im Wesentlichen parallel zu einer Antriebsachse und senkrecht zu einer Vorwärtsrichtung des Kraftfahrzeuges verläuft. Unter seitlich kann damit auch links bzw. rechts am Kraftfahrzeug verstanden werden. Unter der Fahrzeughöhenrichtung kann eine vertikale Richtung verstanden werden, wenn sich das Kraftfahrzeug in einer waagrechten Position befindet.
Durch die Platzierung der Anbindungsvorrichtung im seitlich unteren Randbereich des Kraftfahrzeuges und der vorgesehenen Ausrichtungen der jeweiligen Mittellinien der Bohrlöcher kann es vorteilhaft möglich sein, dass die zweite Schnittstelle bei einer Montage bzw. Demontage der Anbindungsvorrichtung von unten und die erste Schnittstelle von einer Seite des Kraftfahrzeuges zugänglich ist. Beispielsweise kann die erste Schnittstelle des Stützelementes von der Seite an die Stützstruktur anschraubbar bzw. abschraubbar sein. Beispielsweise kann die Hilfsrahmenschraube von unten nach oben durch das zweite Bohrloch und die Bohrung des Hilfsrahmens in die Karosserie verschraubbar sein. Insbesondere kann durch eine solche Platzierung der Anbindungsvorrichtung eine automatisierte Montage der Anbindung des Kraftfahrzeuges durch die verbesserte Zugänglichkeit, von der Seite und von unten, optimiert werden.
Bei einer Ausführungsform, bei welcher die erste Antriebsstrangkomponente ein Vorderantrieb bzw. ein Hinterantrieb, sowie die Kraftfahrzeugkomponente eine HVB ist, ergeben sich bei einer solchen Platzierung der Anbindungsvorrichtung weitere Vorteile. Beispielsweise kann ein Ausbau der HVB aus dem Kraftfahrzeug durch Lösen der ersten Schnittstelle von der Seite erfolgen. Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass zunächst ein Vorderrad oder ein Hinterrad demontiert wird, sodass die erste Schnittstelle im seitlichen Randbereich des Kraftfahrzeuges für ein Lösen zugänglich ist. Somit kann ein Wechsel der HVB einfach und effizienter erfolgen.
Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuges, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Anbindungsvorrichtung und der erfindungsgemäßen Anordnung beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuges hier nicht noch einmal beschrieben.
Durch einen weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur zweischnittigen Anbindung des Hilfsrahmens der ersten Antriebsstrangkomponente an die Karosserie und an die Stützstruktur der Kraftfahrzeugkomponente des Kraftfahrzeuges bereitgestellt. In dem Verfahren wird insbesondere die erste Schnittstelle des Stützelements mit der Stützstruktur der Kraftfahrzeugkomponente verbunden, sowie der Hilfsrahmen der ersten Antriebsstrangkomponente mittels der Hilfsrahmenschraube unterseitig mit der zweiten Schnittstelle des Stützelementes und oberseitig mit der Karosserie verbunden. Insbesondere kann das Verfahren ein hochautomatisiertes Montageverfahren darstellen.
Vorzugsweise stellt das Verbinden des Hilfsrahmens mit dem Stützelement und mit der Karosserie mittels der Hilfsrahmenschraube genau einen Arbeitsschritt dar, der insbesondere durch das Einführen der Hilfsrahmenschraube durch die erste Schnittstelle und durch den Hilfsrahmen, sowie durch Einschrauben in die Karosserie erfolgen kann.
Eine Ausführungsform des Verfahrens sieht insbesondere die folgenden Schritte vor:

a) Loses Verbinden der ersten Schnittstelle des Stützelementes mit der Stützstruktur der Kraftfahrzeugkomponente unter Ausbildung eines Spiels;
b) Verbinden der Stützstruktur mit der Karosserie nach Schritt a);
c) Verbinden des Hilfsrahmens unterseitig mit der zweiten Schnittstelle des Stützelementes und oberseitig mit der Karosserie mittels der Hilfsrahmenschraube nach Schritt a);
d) Festes Verbinden der ersten Schnittstelle mit der Stützstruktur nach den Schritten a) bis c).

Zunächst kann der Schritt a) erfolgen. Bei dem losen Verbinden kann das Stützelement bedingt beweglich zu der Stützstruktur verbunden sein. Beispielsweise kann unter dem losen Verbinden ein Verbinden mit einer Schraube und einer Schraubmutter verstanden werden, wobei eine Schraubmutter lediglich lose auf die Schraube montiert wird. Unter dem Spiel kann der Bewegungsfreiraum verstanden werden, in dem sich das Stützelement gegen die Stützstruktur zumindest bedingt bewegen lässt. Insbesondere kann hierbei von einer schwimmenden Lagerung des Stützelementes an der Stützstruktur gesprochen werden. Zumindest kann das Stützelement und die Stützstruktur durch den Schritt a) vorpositioniert sein.
Die Schritte b) und c) können insbesondere nacheinander oder vorzugsweise gleichzeitig erfolgen.
Die Stützstruktur kann beispielsweise mittels einer, vorzugsweise mehrerer Stützstrukturschrauben mit der Karosserie verbunden werden. Der Hilfsrahmen kann vorzugsweise mittels zumindest zwei Hilfsrahmenschrauben mit der Karosserie verbunden werden.
Nachdem die Stützstruktur mit der Karosserie und der Hilfsrahmen mit dem Stützelement und der Karosserie fest verbunden sind, kann im Schritt d) die zunächst lose Verbindung des Stützelementes mit der Stützstruktur fest verbunden werden.
Ein Vorteil eines solchen Verfahrens ist es, dass ein Verbinden der Stützstruktur mit dem Hilfsrahmen bei fertigungsbedingten Abweichungen in der Form oder in der Lage zur Karosserie der Stützstruktur bzw. des Hilfsrahmens erst ermöglicht werden kann. Hierbei spielen insbesondere zwei Aspekte des Verfahrens eine zentrale Rolle. Zum einen kann durch das Verwenden des Stützelementes gewährleistet werden, dass fertigungsbedingte Abweichungen ausgeglichen werden können. Zum anderen kann aufgrund der Reihenfolge der Verfahrensschritte gewährleistet werden, dass die fertigungsbedingten Abweichungen ausgeglichen werden können. Hätte man eine solche „Ausgleichsfunktion“ nicht integriert, kann es vorkommen, dass die Anbindungsstellen der Kraftfahrzeugkomponente und des Hilfsrahmens nicht mehr zu den Aufnahmestellen der Karosserie passen. Somit wäre eine Montage nicht bzw. nur mit erheblichem Einstellaufwand möglich.
Ein weiterer Vorteil besteht, darin, dass das Verfahren hochautomatisiert, vorzugsweise an einem Montageband mittels automatisierter Roboter erfolgen kann.
Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, der erfindungsgemäßen Anordnung und der erfindungsgemäßen Anbindungsvorrichtung beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.
Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen. Die Erfindung umfasst also auch Realisierungen, die jeweils eine Kombination der Merkmale mehrerer der beschriebenen Ausführungsformen aufweisen, sofern die Ausführungsformen nicht als sich gegenseitig ausschließend beschrieben wurden.
Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:

1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuges;
2 eine Schnittdarstellung einer beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anbindungsvorrichtung;
3 eine perspektivische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anbindungsvorrichtung;
4 eine seitliche Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anbindungsvorrichtung
5 ein Ablaufdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.
Unter einer Verbindung der gezeigten Ausführungsbeispiele kann eine feste bzw. steife Verbindung verstanden werden, mittels welcher Kräfte und Momente, beispielsweise durch einen Crash, übertragen werden können. Entsprechend kann es vorgesehen sein, dass die jeweilige Verbindung eine entsprechende Robustheit aufweist, die einem Crash bzw. einer vorgegebenen Beanspruchung durch einen Crash standhalten kann, sofern nicht ausdrücklich von einem losen Verbinden gesprochen wird. Entsprechendes gilt für den Begriff „verbunden sein“.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuges 3 in einer XY-Ebene aus einer Obersicht, wobei eine X-Richtung einer Fahrzeuglängsrichtung X und eine Y-Richtung einer Fahrzeugbreitenrichtung Y entspricht.
Im gezeigten Beispiel sind im Wesentlichen drei Antriebsstrangkomponenten gezeigt, die das Kraftfahrzeug 3 umfassen kann, beispielsweise einen Vorderantrieb 25, einen Hinterantrieb 26, der in diesem Beispiel eine erste Antriebsstrangkomponente 5 darstellt, und eine Hochvoltbatterie (HVB) 28, die in diesem Beispiel eine Kraftfahrzeugkomponente 8 bzw. eine zweite Antriebsstrangkomponente 27 darstellt. Alternativ kann die Kraftfahrzeugkomponente 8 auch als eine Komponente einer Karosserie 6 des Kraftfahrzeuges 3 ausgebildet sein.
Beispielsweise umfasst der Vorderantrieb 25 einen Elektromotor 39, sowie weitere Bauteile oder Baugruppen wie ein Teilgetriebe, eine Lenkvorrichtung, einen Rahmen oder dergleichen. Der Vorderantrieb 25 kann ebenfalls der ersten Antriebsstrangkomponente 5 entsprechen und insbesondere über eine erfindungsgemäße Anbindungsvorrichtung 1 mit der Kraftfahrzeugkomponente 8, hier der HVB 28, insbesondere mit einer Stützstruktur 7 der HVB 28, verbunden sein.
Beispielsweise umfasst der Hinterantrieb 26 einen weiteren Elektromotor 39, sowie weitere Bauteile oder Baugruppen wie ein Teilgetriebe, einen Rahmen, insbesondere einen Hilfsrahmen 4, oder dergleichen. Der Hinterantrieb 26 kann insbesondere über die erfindungsgemäße Anbindungsvorrichtung 1 mit der HVB 28, insbesondere mit der Stützstruktur 7 der HVB 28, verbunden sein.
Die HVB 28 weist in diesem Beispiel die Stützstruktur 7 auf, die beispielsweise ein vorderes und einen hinteres Querprofil 41, sowie mehrere Längsprofile 42 umfasst, wobei insbesondere die Querprofile 41 und die Längsprofile fest bzw. steif miteinander verbunden sein können und eine entsprechende Robustheit aufweisen. Insbesondere ist die Stützstruktur 7 primär dazu ausgelegt, die HVB 28 stabil zu lagern. Zusätzlich kann die Stützstruktur ausgebildet sein, um eingebrachte Kräfte, insbesondere durch einen Crash des Kraftfahrzeuges 3, über die Anbindungsvorrichtung 1 von der Stützstruktur 7 aufzunehmen bzw. weiterzuleiten.
In diesem Beispiel ist die Anbindungsvorrichtung 1 in der Fahrzeuglängsrichtung X im Wesentlichen zwischen der Kraftfahrzeugkomponente 8 und der ersten Antriebsstrangkomponente 5 angeordnet. Die Anbindungsvorrichtung 1 ist jedoch nicht auf diese Positionierung beschränkt. Beispielsweise kann die Anbindungsvorrichtung 1 in der Fahrzeugbreitenrichtung Y neben der Kraftfahrzeugkomponente 8 angeordnet sein. Vorzugsweise ist die Anbindungsvorrichtung 1 so positioniert, dass diese zur Anbindung an bzw. zum Lösen von der Kraftfahrzeugkomponente 8 und/oder der ersten Antriebsstrangkomponente 5 mit einem Werkzeug zugänglich ist. In diesem Beispiel kann die Anbindungsvorrichtung 1 in einem in der Fahrzeugbreitenrichtung Y seitlichen und in einer Fahrzeughöhenrichtung Z unteren Randbereich des Kraftfahrzeuges 3 angeordnet ist, sodass die Anbindungsvorrichtung 1 von unten und von der Seite des Kraftfahrzeuges 3, beispielsweise durch Demontage eines Rades über einen Radkasten zugänglich ist.
Der Hilfsrahmen 4 der ersten Antriebsstrangkomponente 5 kann insbesondere dazu ausgebildet sein, die Bauteile und Baugruppen der Antriebsstrangkomponente 5 zu tragen und zu lagern. Insbesondere ist der Hilfsrahmen 4 dazu ausgebildet, kraftfahrzeugexterne Kräfte, beispielsweise verursacht durch einen Crash des Kraftfahrzeuges 3, aufzunehmen und weiterzuleiten. Entsprechend ist der Hilfsrahmen 4 ausreichend robust bzw. steif ausgebildet.
In diesem Beispiel kann der Hilfsrahmen 4 an zwei Hilfsrahmenlager 44 mit jeweils einer Anbindungsvorrichtung 1, seitlich rechts und links, verbunden sein. Die Anbindungsvorrichtung 1 ist geeignet, den Hilfsrahmen 4 der ersten Antriebsstrangkomponente 5 an die Karosserie 6 und an die Stützstruktur 7 der Kraftfahrzeugkomponente 8 zweischnittig anzubinden. Insbesondere kann die Anbindungsvorrichtung 1 dazu ausgebildet sein, kraftfahrzeugexterne Kräfte, beispielsweise verursacht durch einen Crash des Kraftfahrzeuges 3, von dem Hilfsrahmen 4 aufzunehmen und sowohl an die Karosserie 6 als auch an die Stützstruktur 7 weiterzuleiten. Entsprechend ist die Anbindungsvorrichtung 1 ausreichend robust bzw. steif ausgebildet. Insbesondere können durch diese Anbindung die Crashleitpfade 43 des Hilfsrahmens 4 mit den Lastpfaden der Stützstruktur 7 vorteilhaft gekoppelt werden.
Insbesondere kann durch die Anbindung mittels der Anbindungsvorrichtung 1 eine verbesserte Steifigkeit, insbesondere eine Intrusionssteifigkeit, erreicht und folglich eine Intrusion im Kraftfahrzeug 3 infolge eines Crashs, insbesondere der ersten Antriebsstrangkomponente 5 in die Kraftfahrzeugkomponente 8 und/oder in Richtung eines Insassenraumes, verhindert bzw. zumindest reduziert werden. Entsprechend kann es durch die Anbindungsvorrichtung 1 ermöglicht sein, dass bisher erforderliche Freiräume im Kraftfahrzeug 3, insbesondere zwischen der ersten Antriebsstrangkomponente 5 und der Kraftfahrzeugkomponente 8, verkleinert oder eliminiert werden können, da diese Freiräume nicht mehr als Sicherheitsabstand bzw. als Knautschzone bei einem Crash benötigt werden. Folglich kann ein Bauraum zur Unterbringung der Kraftfahrzeugkomponente 8, beispielsweise der HVB 28 und/oder des Insassenraumes bei unveränderten äußeren Maßen des Kraftfahrzeuges 3 vorteilhaft erhöht werden. Somit kann beispielsweise eine Reichweite durch eine höhere Kapazität der HVB 28 oder ein Komfort für die Insassen gesteigert werden.
In der 2 ist eine Schnittdarstellung einer XZ-Ebene einer beispielhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anbindungsvorrichtung 1 in einem montierten Zustand gezeigt. In diesem Beispiel ist die Anbindungsvorrichtung 1 an die Kraftfahrzeugkomponente 8, insbesondere an die HVB 28, an die erste Antriebsstrangkomponente 5, insbesondere an einen Hinterantrieb 26, und an die Karosserie 6 des Kraftfahrzeuges 3 montiert. In dem montierten Zustand kann die Anbindungsvorrichtung 1 Teil einer Anordnung 2 für das Kraftfahrzeug 3 sein, welche die Karosserie 6, die erste Antriebsstrangkomponente 5, die Kraftfahrzeugkomponente 8 und eine Anbindungsvorrichtung 1 umfassen kann, wobei die Stützstruktur 7 der Kraftfahrzeugkomponente 8 über die erste Schnittstelle 11 des Stützelements 9 mit dem Stützelement 9 verbunden sein kann, und wobei der Hilfsrahmen 4 der ersten Antriebsstrangkomponente 5 mittels der Hilfsrahmenschraube 10 unterseitig über die zweite Schnittstelle 12 des Stützelements 9 mit den Stützelement 9 und oberseitig mit der Karosserie 6 verbunden ist.
Insbesondere weist die Anbindungsvorrichtung 1 das Stützelement 9 und die Hilfsrahmenschraube 10 auf. Das Stützelement 9 kann beispielsweise gabelförmig ausgebildet sein und einen Gabelschaft 21, sowie zwei Gabelarme 22, 23 aufweisen, die über eine Strebe 24 zur höheren Stabilität verbunden sein können.
Die jeweiligen distalen Enden der Gabelarme 22, 23 können jeweils ein erstes Bohrloch 15, 16 aufweisen, welche zusammen einer ersten Schnittstelle 11 des Stützelementes 9 zum Verbinden des Stützelements 9 mit der Stützstruktur 7 der Kraftfahrzeugkomponente 8 entsprechen können. Beispielsweise kann die erste Schnittstelle 11 mit einer zweiten Anbindungsstelle 34 der Stützstruktur 7 verbindbar sein. Die zweite Anbindungsstelle 34 kann wiederum Bohrlöcher aufweisen, die beispielsweise mittels jeweils einer Schraube mit der ersten Schnittstelle 11 des Stützelementes 9 verbunden werden können. Beispielsweise kann eine Konsole 29, welche mit der Stützstruktur 7 verbunden ist, die zweite Anbindungsstelle 34 der Stützstruktur 7 aufweisen.
Ein distales Ende des Gabelschaftes 21 kann ein zweites Bohrloch 18 aufweisen, welches eine zweite Schnittstelle 12 der Stützstruktur 7 darstellen kann, welches insbesondere formschlüssig zu einem Schraubenschaft 36 der Hilfsrahmenschraube 10 ausgebildet sein kann.
Insbesondere kann die Hilfsrahmenschraube 10 der Anbindungsvorrichtung 1 dazu ausgebildet sein, den Hilfsrahmen 4 an einer Unterseite 13 des Hilfsrahmens 4, insbesondere an einer zweiten Anbindungsstelle 32 des Hilfsrahmens 4, mit der zweiten Schnittstelle 12 des Stützelements 9 zu verbinden, sowie zusätzlich den Hilfsrahmen 4 an einer Oberseite 14 des Hilfsrahmens 4, insbesondere an einer ersten Anbindungsstelle 31 des Hilfsrahmens 4, mit der Karosserie 6 zu verbinden. Die Hilfsrahmenschraube 10 kann beispielsweise einen Schraubenkopf 35, den insbesondere gewindelosen Schraubenschaft 36 und ein Schraubengewinde 38 aufweisen. Insbesondere kann die Hilfsrahmenschraube 10 eine erste Abscherfläche an der ersten Anbindungsstelle 31 und eine zweite Abscherfläche an der zweiten Anbindungsstelle 32 aufweisen, sodass die Hilfsrahmenschraube 10 zweischnittig beanspruchbar sein kann.
In einem montierten Zustand kann die Hilfsrahmenschraube 10 das Stützelement 9 und den Hilfsrahmen 4 in einer sogenannten Sandwich-Verbindung miteinander verbinden und gleichermaßen den Hilfsrahmen 4 mit der Karosserie verbinden, insbesondere verschrauben. Insbesondere kann in dem montierten Zustand der Schraubenschaft 36 durch das zweite Bohrloch 18 des Stützelementes 9 und durch eine Bohrung 37 des Hilfsrahmens 4, insbesondere des Hilfsrahmenlagers 44, geführt sein. Die Hilfsrahmenschraube 10 kann insbesondere in die Karosserie 6 eingeschraubt sein, sodass der Schraubenkopf 36 die zweite Schnittstelle 12, insbesondere einen Rand des zweiten Bohrloches 18, an eine zweite Anbindungsstelle 32 des Hilfsrahmens 4 und eine erste Anbindungsstelle 31 des Hilfsrahmens 4 an die Karosserie 6 kraftschlüssig anbindet bzw. anpresst.
Beispielsweise kann die Stützstruktur 7 der HVB 28 mittels einer Stützstrukturschraube 30 mit der Karosserie 6 an einer ersten Anbindungsstelle 33 der Stützstruktur 7 verbunden sein. Insbesondere können eine Vielzahl weiterer Schrauben oder dergleichen vorgesehen sein, um die Stützstruktur 6 und/oder den Hilfsrahmen 4 mit der Karosserie 6 zu verbinden.
3 zeigt eine perspektivische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anbindungsvorrichtung 1 in einem montierten Zustand der Anordnung 2. Die Beschreibung zu der 2 kann gleichermaßen für die 3 gelten.
Insbesondere kann die erste Antriebsstrangkomponente 5 als Hinterantrieb 26 ausgebildet sein, welcher beispielsweise neben anderen Bauteilen oder Baugruppen einen Elektromotor 39 und eine Radaufhängung 40 aufweisen kann. Die Kraftfahrzeugkomponente 8 kann entweder als Komponente der Karosserie 6 oder, wie in diesem Beispiel gezeigt, als zweite Antriebsstrangkomponente 27, insbesondere der HVB 28 entsprechen.
Die Stützstruktur 7 der HVB 28 kann beispielsweise zumindest das Querprofil 41 in der Fahrzeugbreitenrichtung Y aufweisen, sowie zumindest das Längsprofil 42 in der Fahrzeuglängsrichtung X. Insbesondere kann die Konsole 29 mit dem Querprofil 41 verbunden, insbesondere verschraubt oder verschweißt oder dergleichen sein.
Beispielsweise können Mittellinien 19 der zwei ersten Bohrlöcher 15, 16 parallel zueinander, sowie senkrecht zu einer Mittellinie 20 des zweiten Bohrlochs 18 ausgebildet sein. Insbesondere können die Mittellinien 19 der zwei ersten Bohrlöcher 15, 16 in der Fahrzeugbreitenrichtung Y und die Mittellinie 20 des zweiten Bohrlochs 18 in der Fahrzeughöhenrichtung Z ausgebildet sein. Beispielsweise können dadurch die Schrauben 17 von einer Breitseite des Kraftfahrzeuges 3 montierbar sein, sowie die Hilfsrahmenschraube 10 von der Unterseite 13.
In der 4 ist eine seitliche Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anbindungsvorrichtung 1 gezeigt. Die Beschreibung zu den 2 und 3 kann gleichermaßen für die 4 gelten.
5 zeigt ein Ablaufdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur zweischnittigen Anbindung des Hilfsrahmens 4 der ersten Antriebsstrangkomponente 5 an die Karosserie 6 und an die Stützstruktur 7 der Kraftfahrzeugkomponente 8 des Kraftfahrzeuges 3. Vorzugsweise kann die erste Schnittstelle 11 des Stützelements 9 mit der Stützstruktur 7 der Kraftfahrzeugkomponente 8 verbunden werden, sowie der Hilfsrahmen 4 der ersten Antriebsstrangkomponente 5 mittels der Hilfsrahmenschraube 10 unterseitig mit einer zweiten Schnittstelle 12 des Stützelements 9 und oberseitig mit der Karosserie 6 verbunden werden.
Beispielsweise kann in einem ersten Schritt S1 die ersten Schnittstelle 11 des Stützelements 9 mit der Stützstruktur 7 der Kraftfahrzeugkomponente 8 unter Ausbildung eines Spiels lose verbunden werden. Nachfolgend kann in einem zweiten Schritt S2 die Stützstruktur 7 mit der Karosserie 6 verbunden werden, insbesondere mittels der Stützstrukturschraube 30. In einem zu dem Schritt S1 nachfolgenden und beispielsweise in einem zu dem Schritt S2 parallelen Schritt S3 kann der Hilfsrahmen 4 unterseitig mit der zweiten Schnittstelle 12 des Stützelements 9 und oberseitig mit der Karosserie 6 mittels der Hilfsrahmenschraube 10 verbunden werden. In einem nach den Schritten S1 bis S3 nachfolgenden Schritt S4 kann die erste Schnittstelle 11 mit der Stützstruktur 7 fest verbunden werden.
Ein Vorteil eines solchen Verfahrens ist es, dass ein Verbinden der Stützstruktur 7 mit dem Hilfsrahmen 4 bei fertigungsbedingten Abweichungen in der Form oder in der Lage zur Karosserie 6 der Stützstruktur 7 bzw. des Hilfsrahmens 4 erst ermöglicht werden kann. Hierbei spielen insbesondere zwei Aspekte des Verfahrens eine zentrale Rolle. Zum einen kann durch das Verwenden des Stützelementes 9, insbesondere aufgrund der Mehrteiligkeit, gewährleistet werden, dass fertigungsbedingte Abweichungen ausgeglichen werden können. Zum anderen kann aufgrund der Reihenfolge der Verfahrensschritte gewährleistet werden, dass die fertigungsbedingten Abweichungen ausgeglichen werden können. Hätte man eine solche „Ausgleichsfunktion“ nicht integriert, kann es vorkommen, dass die Anbindungsstellen der Kraftfahrzeugkomponente und des Hilfsrahmens nicht mehr zu den Aufnahmestellen der Karosserie passen. Somit wäre eine Montage nicht bzw. nur mit erheblichem Einstellaufwand möglich.
Insgesamt zeigen die Beispiele, wie eine Anbindung zur Optimierung der Crashsteifigkeit des Kraftfahrzeuges bereitgestellt werden kann. Diese zweischnittige, mehrteilige Anbindung erlaubt es, beispielsweise die HVB so nahe wie möglich an den Hilfsrahmen zu bringen, kann jedoch zusätzlich hierzu deutlich höhere Lasten aufnehmen.
Des Weiteren ermöglicht die Einbindung der Stützstruktur mittels des Stützelementes in die Hilfsrahmenverschraubung (s.g. Sandwich-Verschraubung) unter dem beispielsweise vorderen Hilfsrahmenlager eine deutlich höhere Lastaufnahme der Hilfsrahmenschraube. Konkret kann dies bedeuten, dass die Hilfsrahmenschraube nicht seine gesamte Belastung über die Verbindung mit der Karosserie oberhalb des Hilfsrahmenlagers allein tragen muss, sondern sich auch noch an dem Stützelement unterhalb des Hilfsrahmenlagers abstützen kann. Hierdurch wird das Lastniveau deutlich gesteigert, bzw. umgekehrt, die Belastung der Hilfsrahmenschraube auf zwei Bereiche aufgeteilt.
Der zentrale Punkt der Erfindung kann die zusätzliche Schnittstelle sein, mittels des Stützelementes. Die zusätzliche Schnittstelle, hier die erste Schnittstelle des Stützelementes, kann primär dafür verwendet werden, um auftretende Fertigungs- oder Positioniertoleranzen der HVB und des Hilfsrahmens bei der Montage oder dem Service- /Kundendienstfall (Tausch oder Reparatur der HVB, des Hilfsrahmens bzw. beiden Komponenten) in alle Raumrichtungen auszugleichen. Durch die Berücksichtigung aller erforderlichen Toleranzen über die Bohrlöcher der ersten Schnittstelle können beide Komponenten (Stützstruktur der HVB, Hilfsrahmen der ersten Antriebsstrangkomponente) immer so zueinander positionieren werden, dass die Funktion der Anbindung trotz Abweichungen in der Form oder Lage beider zu koppelenden Komponenten sichergestellt werden kann. Hätte man eine solche „Ausgleichsfunktion“ nicht integriert, kann es passieren, dass die Lochbilder der HVB und dem Hilfsrahmen nicht mehr zu den Aufnahmestellen der Karosserie passen und eine Montage so nicht bzw. nur mit erheblichem Einstellaufwand möglich ist.

Claims

Anbindungsvorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug (3) zur zweischnittigen Anbindung eines Hilfsrahmens (4) einer ersten Antriebsstrangkomponente (5) an eine Karosserie (6) und an eine Stützstruktur (7) einer Kraftfahrzeugkomponente (8), wobei - ein Stützelement (9) der Anbindungsvorrichtung (1) eine erste Schnittstelle (11) zum Verbinden des Stützelements (9) mit der Stützstruktur (7) der Kraftfahrzeugkomponente (8) aufweist, - das Stützelement (9) eine zweite Schnittstelle (12) zum Verbinden des Stützelements (9) mit dem Hilfsrahmen (4) aufweist, - eine Hilfsrahmenschraube (10) der Anbindungsvorrichtung (1) dazu ausgebildet ist, den Hilfsrahmen (4) unterseitig mit der zweiten Schnittstelle (12) des Stützelements (9) und oberseitig mit der Karosserie (6) zu verbinden.
Anbindungsvorrichtung (1) nach Anspruch nach Anspruch 1, wobei - die erste Schnittstelle (11) zumindest ein erstes Bohrloch (15, 16) zum Verbinden des Stützelements (9) mit der Stützstruktur (7) der Kraftfahrzeugkomponente (8) mit einer Schraube (17) aufweist, - die zweite Schnittstelle (12) ein zweites Bohrloch (18) zum Verbinden des Stützelements (9) mit dem Hilfsrahmen (4) mittels der Hilfsrahmenschraube (10) aufweist, - eine Mittellinie (19) des zumindest einen ersten Bohrlochs (15, 16) der ersten Schnittstelle (11) senkrecht zu einer Mittellinie (20) des zweiten Bohrlochs (18) der zweiten Schnittstelle (12) ausgebildet ist.
Anbindungsvorrichtung (1) nach Anspruch 2, wobei - das Stützelement (9) gabelförmig ausgebildet ist und einen Gabelschaft (21) und zwei Gabelarme (22, 23) aufweist, - die erste Schnittstelle (11) zwei erste Bohrlöcher (15, 16) aufweist, wobei jeweils eines der zwei ersten Bohrlöcher (15, 16) an einem jeweiligen Ende der zwei Gabelarme (22, 23) ausgebildet ist, - die zweite Schnittstelle (12) an einem Ende des Gabelschaftes (21) ausgebildet ist.
Anordnung (2) für ein Kraftfahrzeug (3), umfassend eine Karosserie (6), eine erste Antriebsstrangkomponente (5), eine Kraftfahrzeugkomponente (8) und eine Anbindungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - die Stützstruktur (7) der Kraftfahrzeugkomponente (8) über die erste Schnittstelle (11) des Stützelements (9) mit dem Stützelement (9) verbunden ist, - der Hilfsrahmen (4) der ersten Antriebsstrangkomponente (5) mittels der Hilfsrahmenschraube (10) unterseitig über die zweite Schnittstelle (12) des Stützelements (9) mit den Stützelement (9) und oberseitig mit der Karosserie (6) verbunden ist.
Anordnung (2) nach Anspruch 4, wobei die erste Antriebsstrangkomponente (5) einem Vorderantrieb (25) oder einem Hinterantrieb (26) für das Kraftfahrzeug (3) entspricht.
Anordnung (2) nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Kraftfahrzeugkomponente (8) einer zweiten Antriebsstrangkomponente (27) oder einer Komponente der Karosserie (6) entspricht.
Anordnung (2) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Kraftfahrzeugkomponente (8) einem Energiespeicher für das Kraftfahrzeug (3) entspricht.
Kraftfahrzeug (3), umfassend eine Anordnung (2) nach einem der Ansprüche 4 bis 7.
Kraftfahrzeug (3) nach Anspruch 8, wobei - die Anbindungsvorrichtung (1) nach Anspruch 2 ausgebildet ist, - die Anbindungsvorrichtung (1) in einem in einer Fahrzeugbreitenrichtung (Y) seitlichen und in einer Fahrzeughöhenrichtung (Z) unteren Randbereich des Kraftfahrzeuges (3) angeordnet ist, - die Mittellinie (19) des zumindest einen ersten Bohrlochs (15, 16) der ersten Schnittstelle (11) in der Fahrzeugbreitenrichtung (Y) und die Mittellinie (20) des zweiten Bohrlochs (18) der zweiten Schnittstelle (12) in der Fahrzeughöhenrichtung (Z) ausgebildet ist.
Verfahren zur zweischnittigen Anbindung eines Hilfsrahmens (4) einer ersten Antriebsstrangkomponente (5) an eine Karosserie (6) und an eine Stützstruktur (7) einer Kraftfahrzeugkomponente (8) eines Kraftfahrzeuges (3), wobei - eine erste Schnittstelle (11) des Stützelements (9) mit der Stützstruktur (7) der Kraftfahrzeugkomponente (8) verbunden wird, - der Hilfsrahmen (4) der ersten Antriebsstrangkomponente (5) mittels einer Hilfsrahmenschraube (10) unterseitig mit einer zweiten Schnittstelle (12) des Stützelements (9) und oberseitig mit der Karosserie (6) verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 10, umfassend die Schritte: a) Loses Verbinden der ersten Schnittstelle (11) des Stützelements (9) mit der Stützstruktur (7) der Kraftfahrzeugkomponente (8) unter Ausbildung eines Spiels; b) Verbinden der Stützstruktur (7) mit der Karosserie (6) zeitlich nach Schritt a); c) Verbinden des Hilfsrahmens (4) unterseitig mit der zweiten Schnittstelle (12) des Stützelements (9) und oberseitig mit der Karosserie (6) mittels der Hilfsrahmenschraube (10) zeitlich nach Schritt a); d) Festes Verbinden der ersten Schnittstelle (11) mit der Stützstruktur (7) zeitlich nach den Schritten a) bis c).