DE102009055719A1

DE102009055719A1 - Automotive engine arrangement is provided with panel frame mounted electric motor for driving vehicle wheels, where push rod is coupled to mounting frame for position change of electric motor

Info

Publication number: DE102009055719A1
Application number: DE200910055719
Authority: DE
Inventors: Jan Doek
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2009-11-26
Filing date: 2009-11-26
Publication date: 2011-06-01

Abstract

The automotive engine arrangement (1) is provided with a panel frame (2) mounted electric motor (3) for driving vehicle wheels (4). A push rod (5) is coupled to the mounting frame for position change of the electric motor. The electric motor is mounted in a front end region (6). An independent claim is also included for a vehicle safety system for a motor vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugmotoranordnung, wobei ein mittels Einbaurahmen befestigter Elektromotor zum Antrieb von Fahrzeugrädern vorgesehen ist.The invention relates to a motor vehicle engine assembly, wherein a mounted by means of mounting frame electric motor for driving vehicle wheels is provided.

Im Zuge der Verbrauchsreduzierung von heutigen Kraftfahrzeugen werden immer mehr Fahrzeuge mit Elektromotoren angetrieben. Elektromotoren bieten größtenteils eine wirtschaftlichere Antriebsart gegenüber dem herkömmlichen Verbrennungsmotor. Als konstruktive Realisierung werden Elektromotoren in Form von Radnabenmotoren oder auch Zentralmotoren ähnlich einem Verbrennungsmotor in einem Kraftfahrzeug angeordnet. In der Regel erfolgt die Anordnung in einem frontseitigen Bereich des Kraftfahrzeugs.In the course of the consumption reduction of today's motor vehicles more and more vehicles are driven by electric motors. Electric motors for the most part offer a more economical type of drive than the conventional internal combustion engine. As a constructive realization electric motors in the form of wheel hub motors or central motors similar to an internal combustion engine are arranged in a motor vehicle. As a rule, the arrangement takes place in a front region of the motor vehicle.

Elektromotoren weisen dabei eine besonders dichte Bauweise auf. Diese haben in der Regel ein Gewicht zwischen 40 kg und 100 kg und stellen im Falle eines Frontalcrashs eine Bedrohung für den Fahrgastraum dar. Der Elektromotor dringt dabei durch die Crashenergie von vorne in den Fahrgastraum ein und verletzt möglicherweise Fahrzeuginsassen im Beinbereich oder aber durch Verlagerung des Armaturenbretts im Torsobereich. Dieses Risiko besteht ebenfalls bei einem Offset-Frontalcrash.Electric motors have a particularly dense construction. These usually have a weight between 40 kg and 100 kg and pose a threat to the passenger compartment in the event of a frontal crash. The electric motor penetrates the crash energy from the front into the passenger compartment and possibly injures vehicle occupants in the leg area or by shifting the Dashboard in the torso area. This risk also exists in the event of an offset frontal crash.

Aus dem Stand der Technik bekannte Präventionsmaßnahmen bzw. Sicherheitssysteme zum Fahrzeuginsassenschutz sind beispielsweise eine Verstärkung des Fußbereichs bzw. der Spritzschutzwand.Prevention measures or safety systems for vehicle occupant protection which are known from the prior art are, for example, a reinforcement of the foot region or of the splash guard wall.

Eine andere konstruktive Maßnahme zur Vermeidung des Eindringens eines Elektromotors in den Fahrgastraum stellt eine so genannte Sandwich-Bauweise dar. Hierbei wird der Elektromotor über Verschiebemechanismen im Falle eines Fahrzeugcrashs in einen unteren Bodenbereich unterhalb der Fahrgastzelle geführt.Another constructional measure for preventing the penetration of an electric motor into the passenger compartment is a so-called sandwich construction. In this case, the electric motor is guided via displacement mechanisms in the event of a vehicle crash in a lower floor area below the passenger compartment.

Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Maßnahmen sind ein besonders hohes Gewicht, das beispielsweise durch eine Verstärkung der Spritzschutzwand mit sich gebracht wird.Disadvantages of the measures known from the prior art are a particularly high weight, which is brought about, for example by a reinforcement of the splash guard wall with it.

Ein weiterer Nachteil der Möglichkeit, den Motor unterhalb der Fahrgastzelle zu verschieben, ist eine besonders aufwendige und kostenintensive Konstruktionsmaßnahme, die ebenfalls ein hohes Gewicht mit sich bringt.Another disadvantage of the possibility to move the engine below the passenger compartment, is a particularly complex and costly construction measure, which also brings a high weight with it.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine möglichst einfach konstruierte Möglichkeit zur Verfügung zu stellen, die ein hohes Maß an Sicherheit für den Fahrgastraum mit sich bringt bei gleichzeitig geringem Gewicht und kostensparender Produktionsmöglichkeit.The object of the present invention is therefore to provide a possibility constructed as simply as possible, which brings a high degree of safety for the passenger compartment with at the same time low weight and cost-saving production possibility.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 durch eine Kraftfahrzeugmotoranordnung dadurch gelöst, dass mindestens eine Schubstange mit dem Einbaurahmen zur Lageveränderung des Elektromotors bei einem Fahrzeugcrash gekoppelt ist.The object of the present invention is achieved by a motor vehicle engine assembly according to the features of patent claim 1, characterized in that at least one push rod is coupled to the mounting frame for changing the position of the electric motor in a vehicle crash.

Vorteilhafte Ausführungsvarianten der vorliegenden Erfindung werden durch die abhängigen Patentansprüche 2 bis 10 beschrieben.Advantageous embodiments of the present invention are described by the dependent claims 2 to 10.

Eine weitere Lösung der vorliegenden Aufgabe erfolgt durch ein Fahrzeugsicherheitssystem für ein Kraftfahrzeug, wobei das Kraftfahrzeug einen Elektromotor zum Antrieb von Fahrzeugrädern aufweist, das dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Schubstange vorgesehen ist, die mit dem Elektromotor derart gekoppelt ist, dass bei einem Frontalcrash eine Verlagerung des Elektromotors im Wesentlichen unterhalb einer Fahrgastzelle bewirkt wird.A further solution of the present object is achieved by a vehicle safety system for a motor vehicle, wherein the motor vehicle has an electric motor for driving vehicle wheels, which is characterized in that a push rod is provided which is coupled to the electric motor such that in a frontal crash, a shift the electric motor is effected substantially below a passenger compartment.

Vorzugsweise ist der Elektromotor in einem Vorderwagenbereich montiert. Im Falle eines Frontalcrashs oder aber eines Offset-Frontalcrashs kann eine erfindungsgemäße Schubstange somit optimal eingesetzt werden. Im Folgenden wird bei einem Fahrzeugcrash von einem Frontalcrash oder Offset-Frontalcrash ausgegangen. Der Einbau einer erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugmotoranordnung kann jedoch auch im Fahrzeugheck erfolgen. Hier wäre im Zuge des Einbauorts von einem Heckaufprall mit oder ohne Offset auszugehen.Preferably, the electric motor is mounted in a front area of the vehicle. In the case of a frontal crash or an offset frontal crash, a push rod according to the invention can thus be used optimally. In the following, a vehicle crash is based on a frontal crash or offset frontal crash. However, the installation of a motor vehicle engine assembly according to the invention can also take place in the rear of the vehicle. Here, in the course of the installation location, a rear impact with or without offset should be assumed.

Die Schubstange ist dabei in Z-Richtung an einem unteren Ende des Einbaurahmens verlagerbar gekoppelt. Der Einbaurahmen nimmt hierbei den Elektromotor auf. Die verlagerbare Kopplung ist besonders bevorzugt als drehbare Kopplung ausgebildet, so dass bei einer Verschiebung der Schubstange diese sich relativ zum Einbaurahmen verdrehen.The push rod is coupled displaceably in the Z direction at a lower end of the mounting frame. The mounting frame takes on the electric motor. The displaceable coupling is particularly preferably designed as a rotatable coupling, so that upon displacement of the push rod, these rotate relative to the mounting frame.

Vorzugsweise ist die Schubstange in X-Richtung verlagerbar an einem Fahrzeugrahmen gekoppelt. Unter einem Fahrzeugrahmen sind hier beispielsweise die Längsträger einer Fahrzeugkarosserie gemeint. Mit einem Längsträger ist die Schubstange erfindungsgemäß in X-Richtung verlagerbar gekoppelt, so dass diese sich im Falle eines Frontalcrashs zum Fahrzeugende hin geführt bewegt. Ein Auslenken in Fahrzeug-Y-Richtung wird damit ausgeschlossen, sofern es nicht eine Deformation der gesamten Karosserie im Crashfall betrifft.Preferably, the push rod is displaceably coupled to a vehicle frame in the X direction. Under a vehicle frame here, for example, the side members of a vehicle body meant. With a longitudinal member, the push rod according to the invention is coupled displaceably coupled in the X direction, so that it moves out in the event of a frontal crash to the vehicle end out. A deflection in the vehicle Y direction is thus excluded, unless it relates to a deformation of the entire body in the event of a crash.

Besonders bevorzugt erfolgt die Kopplung der Schubstange durch Bolzen. Hierbei ist die Schubstange am Einbaurahmen und auch an dem Fahrzeugrahmen mittels Bolzen gekoppelt. Eine solche Kopplung erfolgt beispielsweise durch drehbare Festbolzen mit oder ohne Ansatzschaft. Die Bolzen ermöglichen eine besonders einfache, kostengünstige Konstruktion, ein langlebiges, fehlerfreies Arbeiten des Systems und auch eine leichte Montage. Der Einbaurahmen ist weiterhin an seinen anderen Motoraufhängungspunkten mittels Bolzen befestigt, welche in einem Crashfall durch Sollbruchstellen entkoppelbar sind.Particularly preferably, the coupling of the push rod is effected by bolts. Here, the push rod is coupled to the mounting frame and also to the vehicle frame by means of bolts. Such Coupling is done, for example, by rotatable pins with or without neck. The bolts allow a particularly simple, inexpensive construction, a long-lasting, error-free operation of the system and also an easy installation. The mounting frame is further attached to its other engine suspension points by means of bolts, which can be decoupled in a crash by predetermined breaking points.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsvariante ist die Schubstange in einem gekoppelten Ausgangszustand vom Einbaurahmen aus zu einem vorderen Fahrzeugende orientiert. Dies bietet den Vorteil, dass zunächst im Falle eines Frontalcrashs die Crashenergie an die Schubstange durch Impulserhaltung weitergegeben wird.In a further particularly preferred embodiment, the push rod is oriented in a coupled initial state from the mounting frame to a front end of the vehicle. This offers the advantage that first in the event of a frontal crash, the crash energy is transmitted to the push rod by momentum conservation.

Durch die zuvor beschriebene Anordnungsform wird bei einem Fahrzeugcrash der Elektromotor durch die Schubstange in X-Richtung zum Fahrzeugende und in Z-Richtung zu einer Fahrbahnoberfläche orientiert verlagert. Durch die von der Schubstange aufgenommene Aufprallenergie wird eine Bewegung des Elektromotors ausgelöst. Diese Bewegung erfolgt durch die Crashrichtung zum einen in Richtung Fahrzeugende, zum anderen durch die Anordnung und Bewegungsrichtung der Schubstange in Richtung Fahrbahnoberfläche. Hierdurch wird der Elektromotor in eine Richtung unterhalb der Fahrgastzelle orientiert bewegt.As a result of the arrangement form described above, in the event of a vehicle crash, the electric motor is displaced by the push rod in the X direction toward the end of the vehicle and in the Z direction toward a road surface. The impact energy absorbed by the push rod triggers a movement of the electric motor. This movement is effected by the crash direction on the one hand in the direction of the vehicle end, on the other hand by the arrangement and direction of movement of the push rod in the direction of the road surface. As a result, the electric motor is moved in a direction oriented below the passenger compartment.

Vorzugsweise wird die Schubstange in Abhängigkeit der Intensität eines Fahrzeugcrashs von ihrer Ausgangsposition in eine vertikal orientierte Position verlagert, wobei ein vorderes Ende der Schubstange vor und nach dem Crash im Wesentlichen auf gleicher Höhe in Z-Richtung angeordnet ist. Durch die Höhenanordnung des vorderen Endes der Schubstange in Z-Richtung und die Positionsverlagerung von einer im Wesentlichen horizontal in eine im Wesentlichen vertikal orientierte Position der Schubstange erfolgt eine kinematische Bewegungsführung des Elektromotors unter die Fahrgastzelle.Preferably, the push rod is displaced in response to the intensity of a vehicle crash from its initial position in a vertically oriented position, wherein a front end of the push rod is arranged before and after the crash substantially at the same height in the Z direction. Due to the height arrangement of the front end of the push rod in the Z direction and the position shift from a substantially horizontal to a substantially vertically oriented position of the push rod is a kinematic motion control of the electric motor under the passenger compartment.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Schubstange als Motorhalter ausgebildet. Sie bildet dabei einen Bestandteil der Motorlagerung, so dass weitere Gewichtseinsparpotentiale durch die Erfindung ermöglicht werden. Ein weiterer hieraus sich ergebender Vorteil ist, dass durch den Entfall einer beispielsweise zusätzlichen Motorlagerung eine Bewegung des Motors unterhalb die Fahrgastzelle über die Schubstange, die als Motorhalterung fungiert, mit größerer Wahrscheinlichkeit erfolgt. Die Wahrscheinlichkeitsvorhersage muss hier erwähnt werden, da je nach Fahrzeugcrash, der in Realität eintritt, unterschiedliche Aufprallszenarien dargestellt werden, die nicht durch standardisierte Crashtestverfahren, wie Frontalcrash oder Offset-Frontalcrash, abgebildet werden.In a preferred embodiment, the push rod is designed as a motor holder. It forms a part of the engine mounting, so that further weight saving potentials are made possible by the invention. Another advantage resulting therefrom is that, by eliminating, for example, additional engine mounting, movement of the engine below the passenger compartment via the pushrod, which functions as a motor mount, is more likely to occur. The probability prediction needs to be mentioned here because, depending on the vehicle crash that occurs in reality, different impact scenarios are presented that are not mapped by standardized crash test methods, such as frontal crash or offset frontal crash.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante ist der Elektromotor im Falle eines Frontalcrashs um einen fiktiven Drehpunkt verlagerbar, wobei der Drehpunkt in Fahrtrichtung hinter dem Motor angeordnet ist. Der Drehpunkt wird durch eine kinematische Kopplung von Motoraufhängungen und Schubstange geschaffen. Er bildet eine fiktive Drehachse, die ungefähr auf Höhe eines Armaturenbretts liegen könnte und in Fahrzeug-Y-Richtung verläuft. Durch diese kinematische Kopplung wird der Motor in positiver Drehrichtung um die Y-Achse unter die Fahrgastzelle geschoben. Der restliche Vorderwagen, durch Längsträger und Kotflügel, Motorhaube etc. charakterisiert, dient somit zur Crashenergieabsorption. Ein hartes Material, mit hoher Dichte, was die Crashenergie unmittelbar an den Fahrgastinnenraum weitergeben würde, wie z. B. der Elektromotor, entfällt auf diese Art und Weise. Dadurch entsteht ein zusätzlicher Schutz durch Crashenergieabsorption des gesamten Vorderwagens in Form einer Crashbox. Im Zuge der Erfindung können auch zwei oder mehrere Schubstangen zur gezielten Lenkung des Elektromotors eingesetzt werden.In a particularly preferred embodiment, the electric motor is displaceable in the case of a frontal crash about a fictitious pivot point, wherein the pivot point is arranged in the direction of travel behind the engine. The pivot point is created by a kinematic coupling of engine mounts and push rod. It forms a fictitious axis of rotation, which could lie approximately at the height of a dashboard and runs in the vehicle Y direction. Through this kinematic coupling, the motor is pushed in the positive direction of rotation about the Y-axis under the passenger compartment. The remaining front end, characterized by side members and fenders, bonnet, etc., thus serves for Crashenergieabsorption. A hard material, high density, which would pass the crash energy directly to the passenger compartment, such. As the electric motor, omitted in this way. This results in additional protection by Crashenergieabsorption the entire front end in the form of a crash box. In the course of the invention, two or more push rods for targeted steering of the electric motor can be used.

Weitere Vorteil, Merkmale, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, bevorzugte Ausführungsformen anhand der schematischen Zeichnungen. Diese dienen dem einfachen Verständnis der Erfindung.Further advantages, features, characteristics and aspects of the present invention will become apparent from the following description, preferred embodiments with reference to the schematic drawings. These are for easy understanding of the invention.

Es zeigen:Show it:

1 eine erfindungsgemäße Kraftfahrzeugmotoranordnung vor einem Frontalcrash und 1 an inventive motor vehicle engine assembly before a frontal crash and

2 eine erfindungsgemäße Kraftfahrzeugmotoranordnung nach einem Frontalcrash. 2 an automotive engine assembly according to the invention after a frontal crash.

In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Teile dieselben Bezugszeichen verwendet, wobei entsprechende oder vergleichbare Vorteile erreicht werden, auch wenn eine wiederholte Beschreibung aus Vereinfachungsgründen entfällt.In the figures, the same reference numerals are used for the same or similar parts, with corresponding or comparable advantages being achieved, even if a repeated description is omitted for reasons of simplification.

1 zeigt eine Kraftfahrzeugmotoranordnung 1 aufweisend einen Einbaurahmen 2 mit einem Elektromotor 3 zum Antrieb von Fahrzeugrädern 4. Die Kraftfahrzeugmotoranordnung 1 wird ergänzt durch eine Schubstange 5. Die Kraftfahrzeugmotoranordnung 1 ist insgesamt in einem Vorderwagenbereich 6 eingebaut. Eine nicht näher dargestellte Ausführungsvariante im Zuge der Erfindung wäre bei einem heckgetriebenen Fahrzeug der Einbau in einem hinteren Fahrzeugbereich. 1 shows an automotive engine assembly 1 comprising a mounting frame 2 with an electric motor 3 for driving vehicle wheels 4 , The automobile engine assembly 1 is complemented by a push rod 5 , The automobile engine assembly 1 Total is in a front end area 6 built-in. A non-illustrated embodiment in the course of the invention would be in a rear-wheel drive vehicle installation in a rear vehicle area.

Die Schubstange 5 ist dabei an einem unteren Ende 7 des Einbaurahmens 2 einerseits drehbar gekoppelt. Andererseits ist sie mit dem Fahrzeugrahmen 8 in X-Richtung verlagerbar gekoppelt. Im Falle eines Frontalcrashs würde die Schubstange 5 entgegengesetzt der Fahrtrichtung F in X-Richtung zum Fahrzeugende 9 verschoben. Dabei würde sie den Elektromotor 3 samt Einbaurahmen 2 in Richtung Fahrzeugende 9 und durch die Schubstange 5 vorgegeben in Richtung Fahrbahnoberfläche 10 bewegen. Damit die Schubstange 5 diese kinematische Bewegung des Elektromotors 3 hervorruft, ist sie in Z-Richtung festgelegt an einem vorderen Ende 11 mit dem Fahrzeugrahmen 8 verlagerbar gekoppelt. Diese Kopplung erzwingt eine Drehbewegung um einen fiktiven Drehpunkt 12.The push rod 5 is at a lower end 7 of the mounting frame 2 on one hand rotatably coupled. On the other hand, she is with the vehicle frame 8th coupled displaceable in the X direction. In the case of a frontal crash, the push rod would 5 opposite to the direction of travel F in the X direction to the vehicle end 9 postponed. At the same time she would be the electric motor 3 including installation frame 2 towards the end of the vehicle 9 and through the push rod 5 given in the direction of the road surface 10 move. So that the push rod 5 this kinematic movement of the electric motor 3 it is set in Z-direction at a front end 11 with the vehicle frame 8th movably coupled. This coupling forces a rotation about a fictitious fulcrum 12 ,

In 2 ist die Verlagerung des Elektromotors 3 nach dem Crash dargestellt. Hierbei hat die Crashenergie den Elektromotor 3 zum Fahrzeugende 9 bewegt. Durch die kinematische Kopplung mit der Schubstange 5 wurde der Elektromotor 3 gleichzeitig auf die Fahrbahnoberfläche 10 gedrückt, so dass er nicht in eine Fahrgastzelle 13 eindringen konnte. Eine Deformation des Vorderwagenbereichs 6 ist aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt.In 2 is the displacement of the electric motor 3 presented after the crash. Here, the crash energy has the electric motor 3 to the end of the vehicle 9 emotional. Due to the kinematic coupling with the push rod 5 became the electric motor 3 at the same time on the road surface 10 pressed so that he does not get into a passenger compartment 13 could penetrate. A deformation of the front section of the vehicle 6 is not shown for clarity.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: KraftfahrzeugmotoranordnungAutomotive engine arrangement
22: Einbaurahmenmounting frame
33: Elektromotorelectric motor
44: Fahrzeugrädervehicle wheels
55: Schubstangepushrod
66: VorderwagenbereichFront end area
77: unteres Ende zu 2.lower end too 2 ,
88th: Fahrzeugrahmenvehicle frame
99: Fahrzeugendevehicle end
1010: Fahrbahnoberflächeroad surface
1111: vorderes Ende zu 5.front end too 5 ,
1212: Drehpunktpivot point
1313: Fahrgastzellecabin
FF: Fahrtrichtungdirection of travel

Claims

Motor vehicle engine assembly ( 1 ), whereby an installation frame ( 2 ) fixed electric motor ( 3 ) for driving vehicle wheels ( 4 ), characterized in that at least one push rod ( 5 ) with the mounting frame ( 2 ) for changing the position of the electric motor ( 3 ) is coupled in a vehicle crash.

Motor vehicle engine arrangement according to claim 1, characterized in that the electric motor ( 3 ) in a front end area ( 6 ) is mounted.

Motor vehicle engine arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the push rod ( 5 ) in the Z direction at a lower end ( 7 ) of the mounting frame ( 2 ) is coupled displaced.

Motor vehicle engine arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the push rod ( 5 ) displaceable in the X direction on a vehicle frame ( 8th ) is coupled.

Motor vehicle engine arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the coupling of the push rod ( 5 ) by bolts.

Motor vehicle engine arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that the push rod ( 5 ) in a coupled initial state of the mounting frame ( 2 ) is oriented to a front end of the motor vehicle.

Motor vehicle engine arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that in a vehicle crash the electric motor ( 3 ) by the push rod ( 5 ) in the X direction to a vehicle end ( 9 ) and in the Z-direction to a road surface ( 10 ) is relocated.

Motor vehicle engine arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that the push rod ( 5 ) is displaceable in dependence on the intensity of a frontal crash from a starting position into a vertically oriented position, wherein a front end ( 11 ) of the push rod ( 5 ) is arranged before and after the crash substantially at the same height in the Z direction.

Motor vehicle engine arrangement according to one of claims 1 to 8, characterized in that the push rod ( 5 ) is designed as a motor holder.

Motor vehicle engine arrangement according to one of claims 1 to 9, characterized in that the electric motor ( 3 ) in the event of a crash around a fictitious fulcrum ( 12 ) is displaceable, wherein the fulcrum ( 12 ) in the direction of travel (F) behind the electric motor ( 3 ) is arranged.

Vehicle safety system for a motor vehicle, the motor vehicle having an electric motor ( 3 ) for driving vehicle wheels ( 4 ), characterized in that a push rod ( 5 ) provided with the electric motor ( 3 ) is coupled such that in a frontal crash, a displacement of the electric motor ( 3 ) substantially below a passenger compartment ( 13 ) is effected.