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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kabelführungsstruktur für ein Hochspannungskabel eines Fahrzeugs.
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Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Kabelführungsstruktur für ein Hochspannungskabel, das in einem Hochvoltenergiesystem, das in einem Elektrofahrzeug (auch als „EV“ [für engl. „electric vehicle“] bezeichnet) installiert ist, zur Verbindung einer Batterie mit einem Generator, einem Motor oder einem Wechselrichter verwendet wird, wobei das Elektrofahrzeug in einem weiteren Sinn ein Hybrid-Elektrofahrzeug (auch als „HEV“ [für engl. „hybrid electric vehicle“] bezeichnet) und ein Brennstoffzellen-Hybrid-Elektrofahrzeug („FCV“ [für engl. „fuel cell hybrid electric vehicle“]) einschließt. Des Weiteren bezieht sich die vorliegende Erfindung auch auf eine Anordnungsstruktur an einem Fahrzeug, welche im Zusammenhang mit der passiven Fahrzeugsicherheit die erforderliche Leistungsfähigkeit gewährleistet.
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Stand der Technik
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Bei den Elektrofahrzeugen in einem weiteren Sinn weist insbesondere das Hybridelektrofahrzeug in einem Heckbereich der Fahrzeugkarosserie eine große Batterie (auch als „Akkupack“ oder „Zelle“ bezeichnet) und einen Kraftstofftank auf. Bezüglich des Hochvoltenergiesystems wird bei der Verlegung des Hochspannungskabels, das zur Verbindung einer Batterie mit einem Generator, einem Motor oder einem Wechselrichter verwendet wird, das Hochspannungskabel auf der unterseitigen Fläche eines Fahrzeugkarosseriebodens auf einem Abschnitt nahe der Mitte in Fahrzeugquerrichtung so verlegt, dass es sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckt.
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Wie aus den 8 und 9 ersichtlich, ist also in einer vorderen Kammer 103 (nachstehend als „Motorraum“ bezeichnet), die vor einer Trennwand 102 eines Fahrzeugs 101 gebildet ist, eine Montageeinheit 107 hinter einem rechten und einem linken Scheinwerfer (auch als „H/Ls“ [für engl. „headlights“] beschrieben) 104 und zwischen dem rechten und dem linken Scheinwerfer 104 bereitgestellt.
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Wie in 8 dargestellt, ist die Montageeinheit 107 in dieser Ausgestaltung aus mehreren Teileinheiten gebildet. Die Teileinheiten umfassen einen Motor 111, der eine Antriebseinheit bildet, die in dem Motorraum 103 in Fahrzeugquerrichtung auf der rechten Seite angeordnet ist; einen Generator 112, der links von dem Motor 111, also nahe der Mitte in Fahrzeugquerrichtung angeordnet ist; einen Antriebsmotor (auch einfach als „Motor“ beschrieben) 113, der in Fahrzeuglängsrichtung rückseitig des Generators 112 angeordnet ist; und ein Getriebegehäuse 114, das in Fahrzeuglängsrichtung rückseitig des Motors 111 und in Fahrzeugquerrichtung rechts von dem Antriebsmotor 113 angeordnet ist. Des Weiteren ist in Fahrzeugquerrichtung links von dem Generator 112 und dem Antriebsmotor 113 ein Wechselrichter 115 angeordnet.
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Der Wechselrichter 115 der Montageeinheit 107 ist beispielsweise durch ein Hochspannungskabel 109 mit einer Batterie (nicht dargestellt, auch als „Zelle“ bezeichnet) verbunden.
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Wenn dieses Hochspannungskabel 109 verdrahtet wird, wird, wie aus den 8 und 9 ersichtlich, das mit der Batterie verbundene Hochspannungskabel 109 so verlegt, dass es sich in einem in Höhenrichtung unten und in Fahrzeugquerrichtung nahe der Mitte liegenden Bereich von hinten nach vorne in Fahrzeuglängsrichtung erstreckt.
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Nachdem es die Trennwand 102 durchzogen und den Motorraum 103 erreicht hat, verläuft das Hochspannungskabel 109 hinter dem Antriebsmotor 113 nach oben.
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Wenn es eine Höhenposition erreicht, die höher als der Generator 112 und der Antriebsmotor 113 liegt, verläuft das Hochspannungskabel 109 von dem Abschnitt nahe der Mitte in Fahrzeugquerrichtung zur linken Seite, erreicht die Rückseite des Wechselrichters 115, und wird dann mit dem Wechselrichter 115 verbunden.
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Das Hochspannungskabel 109 ist also derart verlegt, dass es das Hochvoltenergiesystem einschließlich des Hochspannungskabels 109 gegen eine von allen Seiten auf das Fahrzeug einwirkende äußere Kraft schützt.
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Zum Zeitpunkt einer Frontalkollision, zu dem eine äußere Kraft auf einen Frontabschnitt des Fahrzeugs aufgebracht wird, wird der Motorraum 103, wie in 10 dargestellt, nach unten gedrückt, und die Montageeinheit 107, die in dem Motorraum 103 installiert ist und den Motor 111, den Generator 112, den Antriebsmotor 113 und das Getriebegehäuse 114 umfasst, wird in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten gedrückt und die Montageeinheit 107 kommt mit der Trennwand 102 in Kontakt.
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Wie durch den schraffierten Bereich in den 10 and 11 angezeigt, ist das Hochspannungskabel 109 zu diesem Zeitpunkt zwischen der Montageeinheit 107 und der Trennwand 102 gehalten und daher entsteht dahingehend ein Problem, dass das Hochspannungskabel 109 beschädigt werden kann.
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Zur Lösung des vorstehend beschriebenen Problems kann darüber nachgedacht werden, den zwischen der Montageeinheit 107 und der Trennwand 102 befindlichen Abschnitt des Hochspannungskabels 109 fest durch ein Schutzglied wie eine Blechabdeckung, eine Schutzeinrichtung aus Kunstharz oder dergleichen abzudecken.
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In dem Fall, in dem der Generator, der Antriebsmotor und der Wechselrichter in dem Motorraum, in dem die Antriebseinheit untergebracht ist, zusammengedrängt angeordnet sind, müssen andererseits mehrere Hochspannungskabel zwischen dem Generator und dem Wechselrichter, sowie zwischen dem Antriebsmotor und dem Wechselrichter verdrahtet werden, und die Hochspannungskabel beanspruchen selbst dann einen verhältnismäßig großen Raum, wenn die Hochspannungskabel geordnet verdrahtet sind, so dass sie die erforderliche Mindestlänge aufweisen.
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Um das Hochspannungskabel vor Beschädigung zu schützen, wird das Hochspannungskabel mit einem Schutzglied, das eine hohe Festigkeit und eine hohe Steifigkeit aufweist, abgedeckt.
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In dem Hybridelektrofahrzeug mit einem Motor müssen ein Kraftstoffversorgungssystem zur Kraftstoffversorgung des Motors und ein Abgassystem zum Ausstoßen von Verbrennungsgas aus dem Motor bereitgestellt werden.
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Bei der Verlegung des Hochspannungskabels wurde berücksichtigt, das Hochspannungskabel von dem Kraftstoffversorgungssystem und dem Abgassystem zu trennen.
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Das Kraftstoffversorgungssystem, das Abgassystem und das Hochspannungskabel sind separat angeordnet; das Abgassystem ist beispielsweise entlang eines Mitteltunnels des Bodenbereichs angeordnet, das Kraftstoffversorgungssystem ist entweder auf einem rechten oder einem linken Boden angeordnet, wobei der Mitteltunnel zwischen diesen Böden gehalten ist, und das Hochspannungskabel ist auf dem jeweils anderen Boden verlegt.
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Es ist ein Anliegen, eine Wechselwirkung weitestgehend zu verhindern und die Zuverlässigkeit innerhalb des üblichen Spezifikationsbereichs sicherzustellen.
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Liste der Anführungen
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Patentliteratur
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PTL 1:
Japanisches Patent Nr. 3838505 -
Zusammenfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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PTL 1 offenbart ein Hybridelektrofahrzeug, das derart modifiziert ist, dass in einem benzinbetriebenen Fahrzeug, welches im Wesentlichen einen Motor als Antriebseinheit verwendet, ein Motor-Generator, eine Batterie und dergleichen derart bereitgestellt sind, dass sie das benzinbetriebene Fahrzeug ergänzen, wodurch das Fahren unterstützt oder elektrische Energie regenerativ gewonnen werden kann.
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Dieses Fahrzeug wird nicht als ein Elektrofahrzeug angesehen, da es nicht ausschließlich durch einen Motor angetrieben werden kann; dieses Fahrzeug ist ein Hybridelektrofah rzeug.
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Dieses Fahrzeug ist mit einem Hochvoltenergiesystem ausgestattet, das eine Batterie, einen Generator oder einen Motor, einen Wechselrichter und ein Hochspannungskabel umfasst und weist zusätzlich einen Motor und einen Kraftstofftank auf.
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Die Veränderung der Fahrzeugkarosserie ist äußerst gering gehalten und entspricht der eines modifizierten Fahrzeugs. Was das Hochspannungskabel betrifft, so wird dieses von der Batterie und dem Wechselrichter aus, die heckseitig montiert sind, so unter dem Kraftstofftank und dem Boden verlegt, dass es nach außen freigelegt ist, und dadurch wird die erforderliche Leistungsfähigkeit sichergestellt.
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PTL 1 offenbart ein Hybridelektrofahrzeug, das durch eine Struktur gekennzeichnet ist, bei welcher das Hochspannungskabel nahe einer Trennwand verlegt ist.
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Wenn ein Elektrofahrzeug als Basis für ein kompaktes kleines Fahrzeug ausgelegt ist, vergrößert sich der als Fahrgastinnenraum vorzusehende Anteil in einem Abschnitt nahe der Fahrzeugmitte, der den Komfort gewährleisten soll, und zum anderen ist es wünschenswert, dass der Motorraum im Frontabschnitt des Fahrzeugs möglichst klein ist.
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In dem Fall, in dem der Motor, der Generator, der Antriebsmotor und der Wechselrichter in dem Motorraum, in dem die Antriebseinheit untergebracht ist, zusammengedrängt angeordnet sind, müssen der Raum für die Insassen, die Behinderung hinsichtlich der Anordnung dieser Komponenten und außerdem die Anordnung des Hochspannungskabels berücksichtigt werden.
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Auch für den Fall, dass die Fahrzeugfrontpartie durch eine äußere Kraft beschädigt wird, müssen Auswirkungen auf das Hochvoltenergiesystem weitestgehend vermieden werden.
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Es wird verhindert, dass das Hochspannungskabel zwischen den Komponenten gehalten und beschädigt wird, und dadurch kann die Kurzschlusswahrscheinlichkeit signifikant verringert werden.
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Wenn das oben beschriebene Schutzglied zwischen den Komponenten bereitgestellt ist, entsteht dahingehend ein Problem, dass der Zwischenraum mit erhöhter Wahrscheinlichkeit verengt wird und die Komponenten miteinander in Kontakt kommen. Obwohl dies in dem Fall unvermeidbar ist, in dem das Schutzglied bereitgestellt ist, da es zur thermischen Isolierung oder dergleichen stets benötigt wird, ist es wünschenswert, das Schutzglied unter Vermeidung der oben beschriebenen Position in einem umfänglichen Zwischenraum bereitzustellen.
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Die Struktur des in den 8 und 9 offenbarten Stands der Technik führt also dazu, dass das Problem entsteht.
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Bei der in der
JP 2004148851 A1 offenbarten Kabelführungsstruktur ist der Wechselrichter und dergleichen nicht in dem Motorraum (vordere Kammer) untergebracht, und der Generator und der Antriebsmotor sind als eine Einheit, bei der es sich um einen Motor-Generator handelt, ausgebildet. Der eingenommene Bauraum ist daher klein, selbst ein kleinerer Motorraum hat überschüssigen Freiraum, und die erforderliche Leistung ist sichergestellt.
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Eine weitere Verbesserung ist jedoch wünschenswert.
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Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe: eine Auswirkung auf ein Hochspannungskabel auch für den Fall weitestgehend zu vermeiden, dass ein Fahrzeug etwa dadurch beschädigt wird, dass es durch eine äußere Kraft stark verformt wird, die Anzahl der Passteile zum Schutz des Hochspannungskabels gering zu halten, und eine vordere Kammer, in der eine Montageeinheit, das Hochspannungskabel und dergleichen untergebracht sind, so kompakt wie möglich zu gestalten.
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Lösung des Problems
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Zur Lösung der obengenannten Aufgabe stellt die vorliegende Erfindung eine Kabelführungsstruktur für ein Hochspannungskabel eines Fahrzeugs mit einer Montageeinheit in einer vorderen, vor einer Trennwand angeordneten Kammer und einer hinter der Trennwand bereitgestellten Batterie zur Verfügung, wobei das Hochspannungskabel entlang der Trennwand angeordnet ist, das Hochspannungskabel mit der Batterie verbunden ist und sich in Richtung der Fahrzeugfrontpartie erstreckt, wobei mehrere Teileinheiten, welche die Montageeinheit bilden, vor der Trennwand in Fahrzeugquerrichtung ausgerichtet sind, wobei die Rückflächen der Teileinheiten so ausgebildet sind, dass sie einen Lageunterschied in Fahrzeuglängsrichtung herstellen, und wobei ihre Rückflächen jeweils unterschiedliche Abstände von der Trennwand aufweisen und das Hochspannungskabel so verlegt ist, dass es in einem Trennwandabschnitt verläuft, welcher der Rückfläche der Teileinheit zugewandt ist, die sich auf einer Seite befindet, auf welcher der Abstand von der Trennwand größer ist, als auf einer anderen Seite. Die Trennwand an einem Abschnitt, der mit einem Bodenblech verbunden ist, eine Öffnungsstruktur aufweist, die der Anfangsposition eines Mitteltunnels entspricht und die Rückfläche der Teileinheit auf einer Seite, auf der der Abstand von der Trennwand kleiner ist als auf der anderen Seite einem Abschnitt nahe dem oberen Abschnitt der Öffnungsstruktur zugewandt ist, und zum anderen das Hochspannungskabel von einem unteren Abschnitt des Bodenblechs aus durch die Öffnung des Mitteltunnels verläuft und an der zur Rückfläche der Teileinheit gewandten Stirnfläche der Trennwand an einer Seite, an der der Abstand von der Trennand größer ist als an der anderen Site, verlegt ist.
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Wenn die Montageeinheit sich nach hinten bewegt und mit der Trennwand in Kontakt kommt, ist durch den Zwischenraum daher ein Lageunterschied sichergestellt und eine Beschädigung des Hochspannungskabels kann verhindert werden. Auch wenn keine Berührung stattfindet, kann ferner ein Freiraum sichergestellt, eine Behinderung vermieden und ein Arbeitsraum aufrechterhalten werden.
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Figurenliste
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- 1 ist eine schematische Draufsicht eines Motorraums vor einer Trennwand eines Fahrzeugs. (Ausführungsform)
- 2 ist eine schematische Vorderansicht entlang der Pfeilmarkierung C der 1. (Ausführungsform)
- 3 ist eine schematische Draufsicht auf einen Motorraum vor einer Trennwand eines Fahrzeugs bei einem frontalen Zusammenstoß. (Ausführungsform) 4 ist eine schematische Draufsicht auf ein Fahrzeug. (Ausführungsform)
- 5 ist eine perspektivische Unteransicht eines Bodenblechabschnitts eines Fahrzeugs. (Ausführungsform)
- 6 ist eine schematische Seitenansicht von links auf einen Motorraum vor einer Trennwand eines Fahrzeugs. (Ausführungsform)
- 7 ist eine schematische Draufsicht von unten auf einen Motorraumbereich vor einer Trennwand eines Fahrzeugs. (Ausführungsform)
- 8 ist eine schematische Draufsicht auf einen Motorraum vor einer Trennwand eines Fahrzeugs, und stellt einen der vorliegenden Erfindung verwandten Stand der Technik dar.
- 9 ist eine schematische Vorderansicht entlang der Pfeilmarkierung Ader 8.
- 10 ist eine schematische Draufsicht auf einen Motorraum vor einer Trennwand eines Fahrzeugs bei einem frontalen Zusammenstoß.
- 11 ist eine schematische Vorderansicht entlang der Pfeilmarkierung B der 10.
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Beschreibung der Ausführungsform
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Nachfolgend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert beschrieben.
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[Ausführungsform]
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Die 1 bis 7 zeigen die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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In den 4 bis 6 kennzeichnen das Bezugszeichen „1“ ein Fahrzeug, das Bezugszeichen „2“ eine Trennwand, das Bezugszeichen „3“ eine vordere Kammer, also einen Motorraum vor der Trennwand 2 des Fahrzeugs 1, das Bezugszeichen „4“ einen Scheinwerfer, das Bezugszeichen „5“ ein Vorderrad und das Bezugszeichen „6“ ein Hinterrad.
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Der Motorraum 3, welcher der vorderen Kammer des Fahrzeugs 1 entspricht, enthält: eine Montageeinheit 7 (die auch als eine „Motor-Baugruppe“ [engl. „engine assy“ bzw. „engine assembly“]) bezeichnet werden kann) und eine Batterie 8 (auch als „Akkupack“ oder „Zelle“ bezeichnet), die hinter der Trennwand 2 angeordnet ist. Ein Hochspannungskabel 9 ist mit der Batterie 8 verbunden, erstreckt sich in Richtung der Fahrzeugfrontpartie und steigt entlang der Trennwand 2 nach oben an.
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Bei der Kabelführungsstruktur für das Hochspannungskabels 9 des Fahrzeugs 1 ist also, wie in 4 gezeigt, ein Wechselrichter 15, der weiter unten beschrieben wird, in der Montageeinheit 7 angeordnet, die in dem Motorraum 3 des Fahrzeugs 1 vorgesehen ist. Die Batterie 8 ist hingegen zwischen den Hinterrädern 6 am Heck des Fahrzeugs 1 vorgesehen und in einem Laderaum (nicht dargestellt) oberhalb eines weiter unten beschriebenen Bodenblechs 26 (auch als „Fahrzeugkarosserieboden“ bezeichnet) bereitgestellt. Wenn die Batterie 8 und der Wechselrichter 15 der Montageeinheit 7 durch das Hochspannungskabel 9 miteinander verbunden werden, wird das Hochspannungskabel 9 von der Batterie 8 aus in einen in Fahrzeugquerrichtung mittleren Abschnitt geführt, erreicht über die oberseitige Fläche eines Kraftstofftanks 10 die Trennwand 2 und wird derart abgewinkelt, dass es, nachdem es die Trennwand 2 durchzogen hat, entlang der Trennwand 2 nach oben ansteigt, und somit ist das Hochspannungskabel 9 mit dem Wechselrichter 15 in der Montageeinheit 7 verbunden.
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Mehrere Teileinheiten, welche die Montageeinheit 7 bilden, sind vor der Trennwand 2 in Fahrzeugquerrichtung ausgerichtet vorgesehen.
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Der Einfachheit halber umfassen die Teileinheiten, welche die Montageeinheit 7 bilden, wie in 1 dargestellt: einen Motor 11 (auch als ein Verbrennungsmotor bezeichnet), der eine Antriebseinheit bildet, die in Fahrzeugquerrichtung auf der rechten Seite des Motorraums 3 angeordnet ist, einen links von dem Motor 11, also nahe der Mitte in Fahrzeugquerrichtung angeordneten Generator 12, einen Antriebsmotor 13 (auch einfach als „Motor“ beschrieben), der in Fahrzeuglängsrichtung des Generators 12 rückseitig des Generators 12 angeordnet ist und ein Getriebegehäuse 14, das in Fahrzeuglängsrichtung rückseitig des Motors 11 und in Fahrzeugquerrichtung rechts von dem Antriebsmotor 13 angeordnet ist, um eine Antriebskraft auszugeben, die von dem Antriebsmotor 13 an die Vorderräder 5 abgegeben wird. Der Wechselrichter 15 ist in Fahrzeugquerrichtung links von dem Generator 12 und dem Antriebsmotor 13 angeordnet.
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Der Motor 11, der Generator 12, der Antriebsmotor 13 und das Getriebegehäuse 14, die als Teileinheiten ausgebildet sind, sind in dem Motorraum 3 untergebracht und montiert.
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Antrieb und Stopp des Motors 11 können zu einem beliebigen Zeitpunkt während der Fahrt des Fahrzeugs 1 umgeschaltet werden.
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Der Generator 12 ist mechanisch antriebsverbunden mit dem Motor 11.
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Der Motor 11 und der Generator 12 sind als eine integrierte Einheit ausgeführt. Der Antriebsmotor erzeugt eine Fahrzeugantriebskraft.
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Das Getriebegehäuse 14 überträgt dem Antriebsmotor 13 folgend Energie.
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Der Antriebsmotor 13 und das Getriebegehäuse 14 sind als eine integrierte Einheit ausgeführt.
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Diese Komponenten bilden eine echte Antriebseinheit für den Antrieb des Fahrzeugs 1.
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An dieser Stelle wird die Lagebeziehung zwischen den Montagepositionen dieser Teile im Einzelnen erläutert. Wie in 6 dargestellt, ist der Wechselrichter 15 in einem oberen Abschnitt auf der Innenseite einer Motorraumklappe 16 des Motorraums 13 angeordnet, und der Wechselrichter 15 ist zur Steuerung des Antriebsmotors 13 in dem Hochvoltenergiesystem mit der Batterie 8 verbunden.
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Dieser Wechselrichter 15 ist so angeordnet und montiert, dass er die Oberseite des Generators 12, der in Fahrzeuglängsrichtung frontseitig angeordnet ist, und die Oberseite des Antriebsmotors 13, der rückseitig des Generators 12 angeordnet ist, abdeckt.
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Oberhalb des Motors 11 sind (nicht dargestellte) Zubehörteile eines Ansaugsystems angeordnet.
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Zum Zeitpunkt der Montage werden alle diese Teile zusammen mit der Montageeinheit 7 montiert und werden gemeinsam montiert.
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Wenn auch im Einzelnen nicht dargestellt, sind in einem vorderen Bereich des Motorraums 3, wie in 6 gezeigt, ein Kühler 17 für eine Motorkühlung, ein (nicht dargestellter) Kühler für einen Generator oder eine Antriebsmotorkühlung, ein (nicht dargestellter) Kondensator für eine Klimaanlage und dergleichen angeordnet. Im unteren Bereich des Motorraums 3 sind ein (nicht dargestellter) motorbetriebener Verdichter für die Klimaanlage, sowie eine Wasserpumpe 18 für den Generator oder eine Antriebsmotorkühlung und dergleichen angeordnet.
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In dieser Ausgestaltung sind der Generator oder eine Antriebsmotorkühlung so ausgestaltet, dass sie den Generator 12, den Antriebsmotor 13 und den Wechselrichter 15 kühlen.
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Die zur Erzeugung einer Fahrzeugantriebskraft und zur Übertragung der Antriebskraft vorgesehene Antriebseinheit wird von dem Antriebsmotor 13 und dem Getriebegehäuse 14 gebildet.
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Obwohl in den Zeichnungen nicht gezeigt, wird die Antriebskraft von dem Getriebegehäuse 14 auf eine Achswelle 19 übertragen.
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Wenn dies im Hinblick auf die Ausgeglichenheit und auf Schwingungen und dergleichen der rechten und der linken Antriebswelle (nicht dargestellt) erforderlich ist, wird die Antriebskraft bei Bedarf durch eine Zwischenwelle (nicht dargestellt) übertragen.
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Wie in den 6 und 7 dargestellt, sind der Antriebsmotor 13 und das Getriebegehäuse 14 durch eine hintere Halterung 20, deren Schwingungen durch ein elastisches Element isoliert werden, an der Oberseite eines Hilfsrahmens (nicht dargestellt, auch als „Aufhängungsrahmen“ bezeichnet) einer Fahrzeugkarosserie 21 befestigt.
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Der Motor 11 und der Generator 12 erzeugen die Fahrzeugantriebskraft nicht direkt, das heißt, man kann sagen, dass der Motor 11 und der Generator 12 nicht die Antriebseinheit bilden.
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Der Motor 11 und der Generator 12 können die elektrische Energie für den Antrieb der Antriebseinheit erzeugen.
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Bei dem Fahrzeug 1 handelt es sich also um ein Hybridantriebssystem seriellen Typs.
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Wenn der Motor 11 und der Generator 12 weggelassen werden, wird das Fahrzeug 1 ein Elektrofahrzeug im engeren Sinne.
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Unter besonderen Bedingungen, beispielsweise, wenn die Ladungsmenge der Batterie 8 abnimmt, werden der Motor 11 und der Generator 12 so eingesetzt, dass der Motor 11 gestartet und betrieben wird, um den Generator 12 anzutreiben, und dadurch wird elektrische Energie erzeugt.
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Der Motor 11 und der Generator 12 sind derart angeordnet, dass ihre Längsachsen in Fahrzeugquerrichtung ausgerichtet sind, und wie aus 7 ersichtlich, ist der Motor 11 am rechten Ende und der Generator 12 am linken Ende über eine Halterung 22 an einem Seitenrahmen 23 der Fahrzeugkarosserie 21 befestigt.
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Wie in 7 gezeigt, sind eine Kurbelwelle (nicht dargestellt) des Motors 11 und eine drehende Welle (nicht dargestellt) des Generators 12 tiefer angeordnet, als eine drehende Welle 24 des Antriebsmotors 13. Diese Anordnung trägt dazu bei, den Schwerpunkt des Motors 11 und den Schwerpunkt des Generators 12 an tiefer gelegenen Positionen zu halten.
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Die Kombination aus dem Motor 11 und dem Generator 12 und die Kombination aus dem Antriebsmotor 13 und dem Getriebegehäuse 14 sind derart miteinander verbunden, dass sie in einem Bereich, in dem diese Kombinationen einander am nächsten liegen, mechanisch integriert sind und diese Kombinationen sind an dem Fahrzeug 1 über drei Halterungen befestigt, zu denen die rechte und die linke Halterung 22 und die hintere Halterung 20 gehören.
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Die Kombinationen sind normalerweise durch die Halterungen 20, 22 und 22 stabil abgestützt. Zum anderen sind die Kombinationen so ausgestaltet, dass die Einheit, in der die Kombination aus dem Motor 11 und dem Generator 12 und die Kombination aus dem Antriebsmotor 13 und dem Getriebegehäuse 14 integriert sind (der Einfachheit halber als Montageeinheit 7 bezeichnet), sich fast horizontal zum Fahrzeugheck hin bewegen können, wenn bedingt durch eine äußere Kraft eine Last von vorne aufgebracht wird.
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Obwohl in den Zeichnungen nicht detailliert dargestellt, ist die drehende Welle 24 des Antriebsmotors 13, wie aus 7 ersichtlich, so angeordnet, dass sie oberhalb der Kurbelwelle des Motors 11 und der drehenden Welle des Generators 12 liegt.
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Infolgedessen sind der Generator 12 und der Antriebsmotor 13 derart angeordnet, dass in der Draufsicht (auch als „Unteransicht“ bezeichnet) ein Gehäuse (nicht dargestellt) des Generators 12 und ein Gehäuse (nicht dargestellt) des Antriebsmotors 13 sich in Höhenrichtung teilweise überlappen. Folglich kann die Längenausdehnung der Montageeinheit 7 gering sein und außerdem kann der Verschiebungsraum bezogen auf den Montageraum der Fahrzeugkarosserie 21 groß gestaltet werden. Insbesondere die Abmessung zwischen der Trennwand 2 und dem Antriebsmotorgehäuse 13 wird groß gestaltet.
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Das Getriebegehäuse 14 weist in seinem Oberteil eine koaxial zur drehenden Welle 24 des Antriebsmotors 13 angeordnete Eingangswelle (nicht dargestellt) auf und das Getriebegehäuse 14 weist in seinem Unterteil eine mit der Achswelle 19 verbindende Abtriebswelle (nicht dargestellt) auf.
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In dem Getriebegehäuse 14 sind ein Untersetzungsgetriebe (nicht dargestellt) und eine Arbeitseinrichtung (nicht dargestellt) untergebracht.
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Die äußere Form des Getriebegehäuses 14 kann in Höhenrichtung verhältnismäßig lang und in Längsrichtung kurz gestaltet sein.
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Die Zwischenwelle ist unter dem Antriebsmotor 13 vorgesehen.
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Wie in 7 gezeigt, verläuft ein Abgasrohr 25, welches das Abgassystem des Motors 11 bildet, unterhalb des Motors 11, bildet zweistufige kurbelartige Biegeabschnitte 25a und 25b und erstreckt sich durch einen Mitteltunnel 27 des Bodenblechs 26 (auch als der „Fahrzeugkarosserieboden“ bezeichnet) zum Fahrzeugheck.
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Das Abgasrohr 25 nimmt eine umgebende Form an, so dass es aufgrund der zweistufigen kurbelartigen Biegeabschnitte 25a und 25b das Getriebegehäuse 14 umschließt.
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Bei dieser Ausführung kann durch Erhöhung des Abstands zwischen den zweistufigen kurbelartigen Biegeabschnitten 25a und 25b des Abgasrohrs 25 und dem Getriebegehäuse 14 der Einfluss der Strahlungswärme verringert werden.
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Wie in den 4 und 5 dargestellt, erstreckt sich das Hochspannungskabel 9 oberhalb des Bodenblechs 26 von einem Ende der Batterie 8 zur Fahrzeugfrontpartie, ist dann in Richtung der Fahrzeugmitte abgewinkelt, so dass es sich entlang des Umfangs der Batterie 8 erstreckt, und erstreckt sich erneut in Richtung der Fahrzeugfront, wenn es einen Bereich nahe der Mitte in Fahrzeugquerrichtung erreicht.
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Bei dieser Ausführung ist das Hochspannungskabel 9, das sich zur Fahrzeugfront hin erstreckt, wie in den 4 und 5 dargestellt, durch eine Schutzabdeckung 28 in einem Abschnitt hinter der Trennwand 2, das heißt in einem Raumabschnitt mit genügend Spielraum, an dem Bodenblech 26 befestigt.
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Da nahe dem rechten Vorderrad 5 des Fahrzeugs 1 ein Lenkungs-Befestigungsteil 29 ausgebildet ist, ist das Hochspannungskabel 9 in dem Abschnitt der Schutzabdeckung 28 derart gekrümmt, dass es das Lenkungs-Befestigungsteil 29 umschließt, wie aus den 5 und 7 ersichtlich.
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In der Nähe eines Abschnitts in dem der fahrzeugheckseitige Abschnitt des Bodenblechs 26 von dessen fahrzeugfrontseitigem Abschnitt aus ansteigt, durchdringt das Hochspannungskabel 9 das Bodenblech 26 von der Oberseite des Bodenblechs 26 zu dessen Unterseite (siehe 6) und ferner erstreckt sich das Hochspannungskabel 9 in Fahrzeuglängsrichtung entlang der Unterseite des fahrzeugfrontseitigen Abschnitts des Bodenblechs 26.
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An der Unterseite des fahrzeugfrontseitigen Abschnitts des Bodenblechs 26 erstreckt sich das Hochspannungskabel 9 so in Fahrzeuglängsrichtung, dass es zwischen dem Seitenrahmen 23 und dem Mitteltunnel 27 zwischen diesen Bauteilen verläuft.
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An einer Position, an welcher der fahrzeugfrontseitige Abschnitt des Bodenblechs 26 sich mit der Trennwand 2 verbindet, dringt das Hochspannungskabel 9 partiell in den Endabschnittraum des Mitteltunnels 27 und erstreckt sich dann entlang der zur Rückfläche des Getriebegehäuses 14 gewandten Fläche der Trennwand.
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Ein Hilfsrahmen ist an einer Stelle unter der Trennwand 2 vorgesehen, und diese Stelle ist außerdem eine Stelle, an der die hintere Halterung 20 bereitgestellt ist.
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Um eine Störung eines Lenkgestänges (nicht dargestellt) zu vermeiden, ist das Hochspannungskabel 9 im Innenraum des Mitteltunnels 27 und auch in einem Raum angeordnet, der einen Raum zwischen dem Mitteltunnel 27 und dem Hilfsrahmen einschließt.
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Das Hochspannungskabel 9 ist von dem Abgasrohr 25 getrennt auf der in Fahrzeugquerrichtung gegenüberliegenden Seite verlegt, so dass eine Wärmedehnung und Störung in einem engen und begrenzten Raum vermieden werden.
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Gleichzeitig erstreckt sich das Hochspannungskabel 9 von einer hohen Position oberhalb des Innenraums des Mitteltunnels 27 vor die Stirnfläche der Trennwand 2 und dadurch wird ein zwischen der Trennwand 2 und der Montageeinheit 7 gehaltener Längenbereich verringert. Probleme, die dadurch hervorgerufen werden, dass das Hochspannungskabel 9 zwischen der Montageeinheit 7 und der Trennwand 2 gehalten ist, wenn der Raum zwischen diesen Bauteilen verformungsbedingt reduziert wird, werden folglich vermieden.
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Bei der vorliegenden Erfindung sind die Teileinheiten also derart bereitgestellt, dass ihre Rückflächen in Fahrzeuglängsrichtung einen Lageunterschied 30 erzeugen, sind so ausgebildet, dass die Abstände von der Trennwand 2 unterschiedlich sind, und das Hochspannungskabel 9 ist so verlegt, dass es in einem Abschnitt der Trennwand 2 verläuft, welcher der Rückfläche der Teileinheit zugewandt ist, die sich auf einer Seite befindet, auf welcher der Abstand von der Trennwand 2 größer ist, als auf einer anderen Seite ist.
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Genauer gesagt besteht in dem Fall, in dem der Motor 11, der Generator 12, der Antriebsmotor 13 und das Getriebegehäuse 14 die Teileinheiten sind, der Lageunterschied 30 zwischen der Rückfläche des Antriebsmotors 13 und der Rückfläche des Getriebegehäuses 14, die in Fahrzeuglängsrichtung rückseitig angeordnet sind.
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In diesem Fall ist der Lageunterschied 30 derart gestaltet, dass der Abstand von der Trennwand 2 zur Rückfläche des Getriebegehäuses 14 größer ist, als der Abstand von der Trennwand 2 zur Rückfläche des Antriebsmotorgehäuses 13.
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Wenn bezugnehmend auf 1 der Abstand zwischen der Rückfläche des Antriebsmotors 13 und der Stirnfläche der Trennwand 2 als S1 und der Abstand zwischen der Rückfläche des Getriebegehäuses 14 und der Stirnfläche der Trennwand 2 als S2 definiert wird, ist die Beziehung S1 > S2 erfüllt und der Lageunterschied 30 entsteht durch die Abstände S1 und S2.
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Eine Differenz d (siehe den schraffierten Bereich in 1) zwischen dem Abstand S2 und dem Abstand S1, welche den Lageunterschied 30 bildet, ist mit einem Maß vorgegeben, das mindestens der größtmöglichen Dimension der äußeren Form des Hochspannungskabels 9 entspricht.
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Wie aus den 1 und 2 ersichtlich, ist das Hochspannungskabel 9 so verlegt, dass es in einem Abschnitt der Trennwand 2 verläuft, welcher der Rückfläche der Teileinheit zugewandt ist, die sich auf einer Seite befindet, auf welcher der Abstand von der Trennwand 2 größer ist, als der Abstand auf einer anderen Seite; das Hochspannungskabel 9 ist also so verlegt, dass es in dem Abschnitt der Trennwand 2 verläuft, welcher der Rückfläche des Getriebegehäuses 14 zugewandt ist und den Abstand S2 aufweist.
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Durch diese Vorgehensweise wird beispielsweise, wie in 3 dargestellt, zum Zeitpunkt einer Frontalkollision, zu dem von der Fahrzeugfront her eine äußere Kraft auf das Fahrzeug 1 aufgebracht wird, die Montageeinheit 7 zum Fahrzeugheckbereich bewegt, der Abstand S1 zu Null gemacht und die Rückfläche des Antriebsmotors 13 der Montageeinheit 7 wird mit der Stirnfläche der Trennwand 2 in Kontakt gebracht.
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Zu diesem Zeitpunkt kommt die gesamte als Einheit ausgebildete Montageeinheit 7 zwischen der Rückfläche des Getriebegehäuses 14 und der Stirnfläche der Trennwand 2, die der Rückfläche des Getriebegehäuses 14 zugewandt ist, mit der Stirnfläche der Trennwand 2 in Kontakt, wie durch den schraffierten Bereich in 3 angezeigt, und folglich entsteht ein durch die Differenz d zwischen dem Abstand S2 und dem Abstand S1 gebildeter Zwischenraum.
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Auch in dem Fall, in dem von der Fahrzeugfront des Fahrzeugs 1 her eine äußere Kraft aufgebracht wird, die stärker ist, als die zu dem vorstehend beschriebenen Zeitpunkt einer Frontalkollision wirkende Kraft, weicht die gesamte als Einheit ausgebildete Montageeinheit 7 in dem Zustand zurück, in dem zwischen der Rückfläche des Getriebegehäuses 14 und der Stirnfläche der Trennwand S2, die der Rückfläche des Getriebegehäuses 14 zugewandt ist, durch die Differenz d zwischen dem Abstand S2 und dem Abstand S1 ein Zwischenraum sichergestellt ist, und Probleme durch das Verschwinden des Zwischenraums werden folglich minimiert.
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Wenn die Montageeinheit 7 sich nach hinten bewegt und mit der Trennwand 2 in Kontakt kommt, ist der Zwischenraum durch den Lageunterschied 30 sichergestellt und eine Beschädigung des Hochspannungskabels 9 kann infolgedessen verhindert werden. Auch in dem Fall, in dem es nicht zu einer Berührung kommt, kann der Freiraum sichergestellt werden, die Behinderung vermieden werden und ein Arbeitsraum erhalten bleiben. Des Weiteren kann eine Komponente für den Kollisionsschutz, wie etwa eine starke Blechabdeckung oder ein Kunstharz-Schutzglied, entfallen oder vereinfacht werden.
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Die Teileinheiten der Montageeinheit 7 bestehen aus dem für ein Elektrofahrzeug erforderlichen Antriebsmotor 13 und dem in Verbindung mit dem Antriebsmotor 13 erforderlichen Getriebegehäuse 14, so dass die Montageeinheit 7 bei vielen Fahrzeugtypen eingesetzt werden kann.
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Außerdem wird der Antriebsmotor 13 eingesetzt, der durch den Einbau eines rotierenden Körpers den Außendurchmesser einer zylindrischen Form aufweist, und das Getriebegehäuse 14, das einen hohen Freiheitsgrad aufweist, ist in dem Gehäuse untergebracht, das eine Form mit spezifischen Abmessungen aufweist, so dass die Montageeinheit 7 auf einfache Weise eingesetzt werden kann, ohne dass spezielle oder neue Techniken notwendig sind.
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Das Antriebsmotorgehäuse 13 der Montageeinheit 7 ist so bereitgestellt, dass es in dem Mittelabschnitt in Fahrzeugquerrichtung angeordnet ist, und das Getriebegehäuse 14 ist in Höhenrichtung langgestreckt ausgebildet, wobei die Eingangswelle höher als die Abtriebswelle angeordnet ist, und ist in Fahrzeuglängsrichtung kurz ausgebildet. Die drehende Welle 24 des Antriebsmotors 13 ist folglich mit der Eingangswelle des Getriebegehäuses 14 verbunden.
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Folglich liegt die Position des Antriebsmotors 13 hoch und der Antriebsmotor 13 ist der Stirnfläche der Trennwand 2 zugewandt, so dass die Montageeinheit 7 sicher mit der Stirnfläche der Trennwand 2 in Kontakt gebracht werden kann, wenn die Montageeinheit 7 sich nach hinten bewegt, und eine Last stabil und sicher von der Trennwand 2 aufgenommen werden kann.
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Die Trennwand 2 weist außerdem an einem Abschnitt, der mit dem Bodenblech 26 verbunden ist, eine Öffnungsstruktur auf, die einer Anfangsposition des Mitteltunnels 27 entspricht und die Rückfläche des Antriebsmotorgehäuses 13 ist einem Abschnitt nahe dem oberen Abschnitt der Öffnungsstruktur zugewandt. Zum anderen läuft das Hochspannungskabel 9 von einem unteren Abschnitt des Bodenblechs 25 durch die Öffnung des Mitteltunnels 27 und ist zur Stirnfläche der Trennwand 2 hin verlegt, die der Rückfläche des Getriebegehäuses 14 zugewandt ist.
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Da das Hochspannungskabel 9 durch den Mitteltunnel 27 mit der hochsteifen Trennwand 2 in Kontakt gebracht wird, kann das Hochspannungskabel 9 einer Last widerstehen und der durch den Lageunterschied 30 gebildete Zwischenraum kann erhalten bleiben.
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Aus diesem Grund kann das Hochspannungskabel 9 von einer hohen Position der Öffnung eingeführt werden, und dadurch kann eine Beschädigung des Hochspannungskabels 9 verhindert werden.
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Die Abmessung des auf der Rückseite der Montageeinheit 7 (insbesondere der Rückseite des Getriebegehäuses 14) überlappenden Bereichs kann durch die Verlegung des Hochspannungskabels 9 gering gestaltet werden. Da das Hochspannungskabel 9 von einer hohen Position der Öffnung in den Motorraum 3 eingeführt werden kann, kann der Bereich in dem das Schutzglied und dergleichen vorgesehen sind, verringert werden.
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Die Störung des Lenkgestänges kann vermieden werden.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt und zahlreiche Abwandlungen und Veränderungen können vorgenommen werden.
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Bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde ein Hybrid-Elektrofahrzeug des seriellen Typs erläutert. Wenn die Anordnung jedoch derart vorgenommen wird, dass das Gehäuse des Antriebsmotors zur Erzeugung der Antriebskraft des Fahrzeugs und das Getriebegehäuse mit einem Untersetzungsgetriebe ebenso wie bei dieser Ausführungsform in einem Raum vor der Trennwand eingebaut sind, kann die vorliegende Erfindung bei einem reinen Elektrofahrzeug und bei einem Hybridelektrofahrzeug mit jedem anderen beliebigen Antriebssystem (beispielsweise einem parallelen System oder einem geteilten System) eingesetzt werden.
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Außerdem kann die Kombination aus dem Motor und dem Generator und die Kombination aus dem Antrieb und dem Getriebegehäuse durch Vereinigung platzsparend eingebaut werden. Da die Antriebskraft jedoch nicht zwischen diesen übertragen wird, müssen diese Kombinationen nicht notwendigerweise mechanisch verbunden sein.
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Das heißt, die Montageeinheit kann aus dem Antriebsmotor und dem Getriebegehäuse gebildet sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Trennwand
- 3
- Motorraum
- 7
- Montageeinheit
- 8
- Batterie
- 9
- Hochspannungskabel
- 10
- Kraftstofftank
- 11
- Motor
- 12
- Generator
- 13
- Antriebsmotor
- 14
- Getriebegehäuse
- 15
- Wechselrichter
- 23
- Seitenrahmen
- 24
- Drehende Welle des Antriebsmotors
- 25
- Abgasrohr
- 26
- Bodenblech (auch als „Fahrzeugkarosserieboden“ bezeichnet)
- 27
- Mitteltunnel
- 28
- Schutzabdeckung
- 29
- Lenkungs-Befestigungsteil
- 30
- Lageunterschied
- S1
- Abstand zwischen der Rückfläche des Antriebsmotors und der Stirnfläche der Trennwand
- S2
- Abstand zwischen der Rückfläche des Getriebegehäuses und der Stirnfläche
- der
- Trennwand
- d
- Differenz zwischen Abstand S2 und Abstand S1 größer ist als auf einer anderen Seite.
