DE102010027592A1

DE102010027592A1 - Trag- und Antriebsanordnung

Info

Publication number: DE102010027592A1
Application number: DE102010027592A
Authority: DE
Inventors: Konstantin Erjawetz; Helfried Mueller; Alexander Rabofsky
Original assignee: Magna E Car Systems GmbH and Co OG
Current assignee: Magna Steyr Fahrzeugtechnik GmbH and Co KG
Priority date: 2009-08-11
Filing date: 2010-07-19
Publication date: 2011-02-17
Also published as: US8381864B2; US20110036659A1

Abstract

Eine Trag- und Antriebsanordnung für ein elektrisch oder hybridelektrisch angetriebenes Fahrzeug umfasst einen Querträger, der wenigstens zwei Befestigungsabschnitte zur starren Befestigung des Querträgers an einer Fahrzeugtragstruktur aufweist. Die Trag- und Antriebsanordnung umfasst ferner zumindest eine elektrische Antriebseinheit, die über wenigstens ein elastisches Antriebslager an dem Querträger befestigt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Trag- und Antriebsanordnung für ein elektrisch oder hybridelektrisch angetriebenes Fahrzeug.
In einem rein elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug sind eine oder mehrere elektrische Antriebseinheiten vorgesehen. In einem hybridelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug ist zusätzlich zu wenigstens einer elektrischen Antriebseinheit ein andersartiges Antriebsaggregat vorgesehen, insbesondere eine Verbrennungskraftmaschine. Bei derartigen Fahrzeugen sorgt eine geeignete Traganordnung für eine Befestigung der Antriebsaggregate an der Fahrzeugtragstruktur, die auch als Fahrzeugaufbau oder als Aufbaustruktur des Kraftfahrzeugs bezeichnet wird.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Trag- und Antriebsanordnung zu schaffen, die bei einem elektrisch oder hybridelektrisch angetriebenen Fahrzeug bei hoher Stabilität eine flexible Anordnung der Aggregate ermöglicht und eine akustische Entkopplung der Aggregate von der Fahrzeugtragstruktur gestattet.
Diese Aufgabe wird durch eine Trag- und Antriebsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei die Trag- und Antriebsanordnung einen Querträger umfasst, der wenigstens zwei Befestigungsabschnitte zur starren Befestigung des Querträgers an einer Fahrzeugtragstruktur aufweist, und wobei die Trag- und Antriebsanordnung zumindest eine elektrische Antriebseinheit umfasst, die über wenigstens ein elastisches Antriebslager an dem Querträger befestigt ist.
Der Querträger ist über die Befestigungsabschnitte mit der Fahrzeugtragstruktur starr verbunden, beispielsweise geschraubt oder geschweißt. Hierdurch wird eine vorteilhafte Rohbauversteifung erzielt, d. h. die Steifigkeit der Fahrzeugtragstruktur wird erhöht, und es ergibt sich die Möglichkeit einer Gewichtsreduzierung in der Karosserieauslegung. Der Querträger ermöglicht zugleich die Kopplung von unterschiedlichen Antriebsaggregaten an dieselbe Fahrzeugtragstruktur, beispielsweise von elektrischen Antriebseinheiten unterschiedlicher Größe (für einen rein elektrischen Antrieb oder für einen so genannten ”Range Extender”-Hybridantrieb) oder einer zusätzlichen Verbrennungskraftmaschine. Auch die Anordnung des jeweiligen Antriebsaggregats innerhalb des zur Verfügung stehenden Bauraums lässt sich somit flexibler gestalten. Durch das Vorsehen wenigstens eines elastischen Antriebslagers zwischen dem Querträger und der elektrischen Antriebseinheit ist dennoch eine akustische Entkopplung von der Fahrzeugtragstruktur gewährleistet. Ferner ermöglicht eine derartige Trag- und Antriebsanordnung zusätzlich eine flexible und akustisch entkoppelte Befestigung von Nebenaggregaten.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind nachfolgend und in den abhängigen Ansprüchen genannt.
In einer bevorzugten Ausführungsform für ein Hybridelektrofahrzeug ist die elektrische Antriebseinheit über das genannte wenigstens eine elastische Antriebslager unmittelbar an dem Querträger befestigt, wobei die Trag- und Antriebsanordnung ferner eine Verbrennungskraftmaschine umfasst, die wiederum an der elektrischen Antriebseinheit derart befestigt ist, dass die Verbrennungskraftmaschine über die elektrische Antriebseinheit und das genannte wenigstens eine elastische Antriebslager lediglich indirekt an dem Querträger befestigt ist. Die Verbrennungsmotor ist somit nicht unmittelbar mit dem Querträger verbunden (so genannte fliegende Aufhängung). Auch die Befestigung der Verbrennungskraftmaschine an der elektrischen Antriebseinheit muss nicht notwendigerweise unmittelbar erfolgen, sondern es kann auch eine indirekte Verbindung vorgesehen sein, beispielsweise über eine Getriebeeinheit. Eine derartige Ausgestaltung ermöglicht eine besonders flexible Anordnung, d. h. freie Positionierung der Verbrennungskraftmaschine innerhalb des zur Verfügung stehenden Bauraums. Hierbei müssen keine eigenen Aufnahmelager zwischen der Verbrennungskraftmaschine und der Fahrzeugtragstruktur vorgesehen sein, oder die Anzahl derartiger Aufnahmelager kann zumindest deutlich reduziert werden. Vor allem ist durch eine derartige Ausgestaltung gewährleistet, dass die Verbrennungskraftmaschine durch Fahrwerkskräfte, die über die Fahrzeugtragstruktur übertragen werden können, nicht belastet wird.
Vorzugsweise ist die Verbrennungskraftmaschine bei der vorgenannten Ausführungsform mit der elektrischen Antriebseinheit starr verbunden. Somit ist zwischen der Verbrennungskraftmaschine und der elektrischen Antriebseinheit keine zusätzliche Entkopplungseinrichtung (d. h. kein zusätzliches elastisches Lager) erforderlich.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Trag- und Antriebsanordnung ferner eine Getriebeeinheit umfassen, die über wenigstens ein elastisches Getriebelager unmittelbar an dem Querträger befestigt ist, wobei die Verbrennungskraftmaschine mit der Getriebeeinheit derart starr verbunden ist, dass die Verbrennungskraftmaschine auch über die Getriebeeinheit und das genannte wenigstens eine elastische Getriebelager lediglich indirekt an dem Querträger befestigt ist. Die Getriebeeinheit dient somit als zusätzliches Zwischenelement zwischen der Verbrennungskraftmaschine und dem Querträger, um die Anordnung der Verbrennungskraftmaschine in dem zur Verfügung stehenden Bauraum bei hoher Stabilität noch flexibler zu gestalten. Durch das genannte elastische Getriebelager ist hierbei eine zusätzliche Lagerstelle zwischen der Verbrennungskraftmaschine und dem Querträger vorhanden, wobei eine akustische Entkopplung gewährleistet ist.
Zusätzlich zu der genannten indirekten und akustisch entkoppelten Verbindung der Verbrennungskraftmaschine mit dem Querträger über das wenigstens eine elastische Antriebslager und optional über das wenigstens eine elastische Getriebelager kann die Verbrennungskraftmaschine über wenigstens ein zusätzliches elastisches Antriebslager unter Umgehung des Querträgers an der Fahrzeugtragstruktur befestigt sein. Diese zusätzliche Befestigung der Verbrennungskraftmaschine an der Fahrzeugtragstruktur kann unmittelbar oder indirekt erfolgen, insbesondere über die genannte Getriebeeinheit.
Alternativ zu den vorgenannten Ausführungsformen kann für ein Hybridelektrofahrzeug auch eine Verbrennungskraftmaschine vorgesehen sein, die über das genannte wenigstens eine elastische Antriebslager unmittelbar an dem Querträger befestigt ist, wobei die elektrische Antriebseinheit an der Verbrennungskraftmaschine derart befestigt ist, dass die elektrische Antriebseinheit über die Verbrennungskraftmaschine und das genannte wenigstens eine elastische Antriebslager lediglich indirekt an dem Querträger befestigt ist. Mit anderen Worten kann auch eine vertauschte Anordnung von Verbrennungskraftmaschine und elektrischer Antriebseinheit vorgesehen sein, bei der bezüglich der Kraftflussrichtung die Verbrennungskraftmaschine zwischen der elektrischen Antriebseinheit und dem Querträger angeordnet ist. Hierdurch ergibt sich bezüglich der elektrischen Antriebseinheit eine flexible Anordnung, d. h. eine freie Positionierung innerhalb des zur Verfügung stehenden Bauraums.
Zusätzlich oder alternativ zu den vorgenannten Ausführungsformen kann die Trag- und Antriebsanordnung auch wenigstens ein Nebenaggregat umfassen, beispielsweise einen Klimaanlagenkompressor, eine Lenkhilfepumpe oder eine Kühlwasserpumpe. Vorzugsweise ist das wenigstens eine Nebenaggregat in einer starren Verbindung oder über ein elastisches Lager unmittelbar an dem Querträger befestigt. Mit anderen Worten ist das jeweilige Nebenaggregat somit über den Querträger lediglich indirekt mit der elektrischen Antriebseinheit und gegebenenfalls mit der Verbrennungskraftmaschine verbunden. Der Querträger ermöglicht somit eine einfachere Vormontage der Trag- und Antriebsanordnung, insbesondere im Falle von mehreren Nebenaggregaten. Auch können die erforderlichen Halter für die Nebenaggregate einfacher ausgebildet sein, wenn die Nebenaggregate nicht an einem Gehäuse der elektrischen Antriebseinheit, an einem Gehäuse der genannten Verbrennungskraftmaschine oder an der Getriebeeinheit befestigt werden müssen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das jeweilige Nebenaggregat über ein elastisches Lager an dem Querträger unmittelbar befestigt ist. Hierdurch werden NVH-Probleme (”Noise-Vibration-Harshness”, d. h. Schall- und Vibrationsprobleme) noch weiter reduziert. Besonders wichtig ist dies bei Verwendung einer elektrischen Antriebseinheit, da diese im Stillstand deutlich leiser ist als eine Verbrennungskraftmaschine.
Die Erfindung wird nachfolgend lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. Die einzige Figur zeigt eine schematische Querschnittsansicht von Teilen eines Hybridelektrofahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Trag- und Antriebsanordnung.
Die gezeigte Trag- und Antriebsanordnung 11 umfasst eine Antriebsanordnung 13 mit einer ersten elektrischen Antriebseinheit 15, einer Verbrennungskraftmaschine 17, einer optionalen zweiten elektrischen Antriebseinheit 19 und einer Getriebeeinheit 21. Die erste elektrische Antriebseinheit 15, die Verbrennungskraftmaschine 17 und die zweite elektrische Antriebseinheit 19 sind starr miteinander verbunden, jedoch nicht unmittelbar, sondern indirekt über die zentral angeordnete Getriebeeinheit 21. Die Getriebeeinheit 21 dient zum Vereinigen des von der ersten elektrischen Antriebseinheit 15, der Verbrennungskraftmaschine 17 und der zweiten elektrischen Antriebseinheit 19 erzeugten jeweiligen Antriebsmoments und zum Verteilen des aufsummierten Antriebsmoments auf zwei Antriebswellen 23. Über diese wird das Antriebsmoment entlang einer jeweiligen horizontalen Querrichtung Y an die Räder 25 der betreffenden Fahrzeugachse geleitet. Die Getriebeeinheit 21 kann zusätzlich eine Übersetzung des jeweiligen Antriebsmoments bewirken, insbesondere eine Übersetzung des von der Verbrennungskraftmaschine 17 erzeugten Antriebsmoments gemäß mehreren Schaltstufen.
Die gezeigte Trag- und Antriebsanordnung 11 umfasst ferner einen Querträger 27. Der Querträger 27 ist über zwei Befestigungsabschnitte 29 an einer Fahrzeugtragstruktur 31 starr befestigt. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Querträger 27 in einem Vorderwagenbereich des Fahrzeugs an zwei Längsträgern der Fahrzeugtragstruktur 31 befestigt.
Die genannte Antriebsanordnung 13 ist in akustisch entkoppelter Weise an dem Querträger 27 befestigt. Hierfür ist die erste elektrische Antriebseinheit 15 über ein elastisches Antriebslager 33 unmittelbar an dem Querträger 27 befestigt. Ferner ist die Getriebeeinheit 21 über ein elastisches Getriebelager 35 unmittelbar an dem Querträger 27 befestigt. Die Verbrennungskraftmaschine 17 und die zweite elektrische Antriebseinheit 19 hingegen sind lediglich indirekt an dem Querträger 27 befestigt, nämlich über die Getriebeeinheit 21 und das elastische Getriebelager 35 einerseits und über die Getriebeeinheit 21, die erste elektrische Antriebseinheit 15 und das elastische Antriebslager 33 andererseits. Allerdings sind die Verbrennungskraftmaschine 17 und die zweite elektrische Antriebseinheit 19 auch noch über die Getriebeeinheit 21 und ein zusätzliches elastisches Antriebslager 37 an einem Abschnitt 38 der Fahrzeugtragstruktur 31 befestigt. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel befindet sich die Antriebsanordnung 13 bezüglich einer Vertikalrichtung Z unterhalb des Querträgers 27.
An dem Querträger 27 sind ferner separat von der Antriebsanordnung 13 mehrere Nebenaggregate unmittelbar befestigt, von denen lediglich ein einziges Nebenaggregat 39 beispielhaft gezeigt ist. Das Nebenaggregat 39 ist über ein elastisches Lager 41, und somit in akustisch entkoppelter Weise an dem Querträger 27 befestigt.
Der Querträger 27 ermöglicht die Befestigung unterschiedlicher Antriebsaggregate (elektrische Antriebseinheit 15, Verbrennungskraftmaschine 17, elektrische Antriebseinheit 19) an der Fahrzeugtragstruktur 31 in einer weitestgehend freien Positionierung, so dass die Fahrzeugtragstruktur 31 nicht nur besonders flexibel mit unterschiedlichen Arten und Kombinationen von Antriebsaggregaten bestückt werden kann, sondern auch der zur Verfügung stehende Bauraum optimal ausgenutzt werden kann. Zugleich bewirkt die starre Verbindung des Querträgers 27 mit der Fahrzeugtragstruktur 31 eine vorteilhafte Rohbauversteifung des Fahrzeugs. Durch Zwischenschaltung von elastischen Lagern 33, 35, 37 ist gleichwohl eine akustische Entkopplung der Antriebsanordnung 13 von der Fahrzeugtragstruktur 31 gewährleistet. Zusätzlich kann wenigstens ein Nebenaggregat 39 in ebenfalls weitestgehend freier Positionierung an dem Querträger 27 befestigt werden.
Zu dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist noch anzumerken, dass für ein rein elektrisch angetriebenes Fahrzeug die Verbrennungskraftmaschine 17 auch weggelassen werden kann. Optional kann auch auf die zweite elektrische Antriebseinheit 19 und/oder die Getriebeeinheit 21 verzichtet werden. Alternativ zu der gezeigten Ausgestaltung kann auch die Anordnung der ersten elektrischen Antriebseinheit 15 und der Verbrennungskraftmaschine 17 vertauscht werden, d. h. die Verbrennungskraftmaschine 17 kann über das elastische Antriebslager 33 unmittelbar an dem Querträger 27 befestigt sein, während die erste elektrische Antriebseinheit 15 über die Getriebeeinheit 21 an der Verbrennungskraftmaschine 17 und somit an dem Querträger 27 lediglich indirekt befestigt ist.
Bezugszeichenliste

11: Trag- und Antriebsanordnung
13: Antriebsanordnung
15: erste elektrische Antriebseinheit
17: Verbrennungskraftmaschine
19: zweite elektrische Antriebseinheit
21: Getriebeeinheit
23: Antriebswelle
25: Rad
27: Querträger
29: Befestigungsabschnitt
31: Fahrzeugtragstruktur
33: elastisches Antriebslager
35: elastisches Getriebelager
37: zusätzliches elastisches Antriebslager
38: Abschnitt der Fahrzeugtragstruktur
39: Nebenaggregat
41: elastisches Lager
Y: horizontale Querrichtung
Z: Vertikalrichtung

Claims

Trag- und Antriebsanordnung (11) für ein elektrisch oder hybridelektrisch angetriebenes Fahrzeug, mit einem Querträger (27), der wenigstens zwei Befestigungsabschnitte (29) zur starren Befestigung des Querträgers an einer Fahrzeugtragstruktur (31) aufweist, und zumindest mit einer elektrischen Antriebseinheit (15), die über wenigstens ein elastisches Antriebslager (33) an dem Querträger befestigt ist.
Trag- und Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Antriebseinheit (15) über das wenigstens eine elastische Antriebslager (33) unmittelbar an dem Querträger (27) befestigt ist, wobei ferner eine Verbrennungskraftmaschine (17) vorgesehen ist, die an der elektrischen Antriebseinheit derart befestigt ist, dass die Verbrennungskraftmaschine über die elektrische Antriebseinheit und das wenigstens eine elastische Antriebslager lediglich indirekt an dem Querträger befestigt ist.
Trag- und Antriebsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskraftmaschine (17) mit der elektrischen Antriebseinheit (15) starr verbunden ist.
Trag- und Antriebsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ferner eine Getriebeeinheit (21) vorgesehen ist, die über wenigstens ein elastisches Getriebelager (35) unmittelbar an dem Querträger (27) befestigt ist, wobei die Verbrennungskraftmaschine (17) mit der Getriebeeinheit derart starr verbunden ist, dass die Verbrennungskraftmaschine auch über die Getriebeeinheit und das wenigstens eine elastische Getriebelager lediglich indirekt an dem Querträger befestigt ist.
Trag- und Antriebsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeinheit (21) über wenigstens ein zusätzliches elastisches Antriebslager (37) an der Fahrzeugtragstruktur (31) befestigt ist.
Trag- und Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ferner eine Verbrennungskraftmaschine vorgesehen ist, die über das wenigstens eine elastische Antriebslager unmittelbar an dem Querträger befestigt ist, wobei die elektrische Antriebseinheit an der Verbrennungskraftmaschine derart befestigt ist, dass die elektrische Antriebseinheit über die Verbrennungskraftmaschine und das wenigstens eine elastische Antriebslager lediglich indirekt an dem Querträger befestigt ist.
Trag- und Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Nebenaggregat (39) unmittelbar an dem Querträger (27) befestigt ist.
Trag- und Antriebsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Nebenaggregat (39) über ein elastisches Lager (41) unmittelbar an dem Querträger befestigt ist.
Trag- und Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (27) in einem Vorderbereich des Fahrzeugs angeordnet ist.
Trag- und Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsabschnitte (29) des Querträgers (27) an einem jeweiligen Längsträger der Fahrzeugtragstruktur (31) befestigt sind.