Modulares Achskonzept für ein Kraftfahrzeug mit elektrischem Antrieb

Die Erfindung bezieht sich auf ein modulares Achskonzept für ein Kraftfahrzeug mit elektrischem Antrieb.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein modulares Achskonzept für ein Kraftfahrzeug mit elektrischem Antrieb bereitzustellen, welches kostengünstig, einfach und montagefreundlich herstellbar ist. Zudem soll ein modulares Achskonzept mit möglichst geringem Gewicht bei gleichzeitig hoher Belastbarkeit bereitgestellt werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem modularen Achskonzept für ein Kraftfahrzeug mit elektrischem Antrieb erreicht, umfassend eine den Aufbau des Kraftfahrzeugs tragende Struktur, die für jedes elektrisch antreibbare Rad der Vorderachse und/oder der Hinterachse jeweils eine Ein- oder vorzugsweise eine Anbindungsstelle zur Befestigung je eines Kopplungsmoduls aufweist, das mit dem elektrisch antreibbaren Rad, insbesondere mit dessen Radträger, verbindbar ist.

Es kann vorteilhaft sein, wenn die tragende Struktur ein Chassis ist.

Es kann zweckmäßig sein, wenn die tragende Struktur ein im Bodenbereich des Kraftfahrzeugs vorgesehener Teil einer selbsttragenden Karosserie ist.

Es kann von Vorteil sein, wenn die tragende Struktur ein im Bodenbereich des Kraftfahrzeugs vorgesehener Teil einer Skelettkarosserie, insbesondere eines im Bodenbereich des Kraftfahrzeugs vorgesehenen Skeletts aus Profilen, insbesondere Hohlprofilen, ist.

Es kann vorteilhaft sein, wenn das Chassis aus einem Rahmen gebildet ist. Es kann zweckmäßig sein, wenn der Rahmen als Leiterrahmen oder nach Art eines Leiterrahmens aus zumindest zwei Längsträgern und zumindest zwei Querträgern ausgebildet ist.

Es kann vorteilhaft sein, wenn ein oder mehr als ein den Rahmen bildender bzw. mitbildender Träger, vorzugsweise Längsträger, einen ungeraden Verlauf aufweist.

Es kann vorteilhaft sein, wenn eine oder mehr als eine Halterung für zumindest eine Batterie vorgesehen ist, welche mit der tragenden Struktur verbunden ist.

Es kann zweckmäßig sein, wenn die Batteriehalterung einen Batteriekasten umfasst.

Es kann von Vorteil sein, wenn die Batteriehalterung derart mit der tragenden Struktur verbunden ist, dass diese eine nicht tragende Funktion innerhalb der tragenden Struktur oder vorzugsweise eine tragende Funktion innerhalb der tragenden Struktur aufweist.

Es kann vorteilhaft sein, wenn eine oder mehr als eine Batteriehalterung derart mit der tragenden Struktur verbunden und in dieser positioniert ist, dass die Steifigkeit der Ein- oder vorzugsweise der Anbindungsstellen zur Befestigung je eines Kopplungsmoduls und/oder die Steifigkeit zwischen den quasi eine Achse bildenden Ein- oder vorzugsweise den Anbindungsstellen zur Befestigung je eines Kopplungsmoduls erhöht wird.

Es kann vorteilhaft sein, wenn eine oder mehr als eine Batteriehalterung zwischen zwei sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckenden Rahmenteilen der tragenden Struktur angeordnet ist, derart, dass die Steifigkeit, insbesondere die Quersteifigkeit der Ein- oder vorzugsweise der Anbindungsstellen zur Befestigung je eines Kopplungsmoduls und/oder die Steifigkeit, insbesondere die Quersteifigkeit zwischen den quasi eine Achse bildenden Ein- oder vorzugsweise Anbindungsstellen zur Befestigung je eines Kopplungsmoduls erhöht wird.

Es kann vorteilhaft sein, wenn die Einbindungsstelle oder vorzugsweise die Anbindungs- stelle zur Befestigung je eines Kopplungsmoduls derart universell ausgebildet ist, dass jedes Kopplungsmodul mit einem entsprechend vorgegebenen universellen Bereich mit dieser Ein- oder Anbindungsstelle verbindbar ist, wobei das Kopplungsmodul im übrigen je nach Anforderungsprofil individuell ausgebildet ist.

Es kann zweckmäßig sein, wenn das Kopplungsmodul als vormontierte Einheit, insbesondere mit der Radaufhängung und entsprechendem Radträger, mit der tragenden Struktur verbindbar ist, wobei der Radträger vorab oder später mit einem elektrisch antreibbaren Rad verbindbar ist. Mit anderen Worten: Das Rad kann bereits zur vormontierten Einheit gehören oder auch erst später, also nachdem die tragende Struktur mit dem als vorgefertigte Einheit ausgebildeten Kupplungsmodul verbunden wurde, an diese angebunden werden.

Es kann zweckmäßig sein, wenn die Einbindungsstelle eine Freilassung innerhalb der tragenden Struktur ist, derart, dass in diese zumindest ein entsprechend vorgegebener Bereich des Kopplungsmoduls einfügbar und mit den angrenzenden Bereichen der tragenden Struktur verbindbar ist.

Es kann vorteilhaft sein, wenn die Anbindungsstelle als eine Aufnahme ausgebildet ist, derart, dass in diese zumindest ein entsprechend vorgegebener Bereich des Kopplungsmoduls, beispielsweise Stumpf oder Stutzen, einfügbar und mit dieser verbindbar ist.

Es kann vorteilhaft sein, wenn die Anbindungsstelle nach Art eines Stumpfes oder Stutzens ausgebildet ist, derart, dass auf diesen ein entsprechend vorgegebener Bereich des Kopplungsmoduls aufbringbar und mit diesem verbindbar ist.

Es kann vorteilhaft sein, wenn die tragende Struktur mit dem jeweiligen Kopplungsmodul ein- oder mehrteilig ausgebildet ist.

Es kann vorteilhaft sein, wenn die tragende Struktur, die Batteriehalterung und/oder das Kopplungsmodul zumindest teilweise aus einem Leichtmaterial hergestellt sind. Für bestimmte Anwendungsfälle kann ein Leichtmetall als Leichtmaterial vorteilhaft sein. Für andere Anwendungsfälle kann ein Kunststoff als Leichtmaterial vorteilhaft sein. Für wiederum andere Anwendungsfälle kann ein Verbund aus Leichtmetall und Kunststoff vorteilhaft sein.

Das Leichtmetall kann aus Aluminium, Magnesium, Zink oder aus Legierungen mit einem oder mehreren dieser Metalle bestehen. Für gewisse Einsatzzwecke können ein oder mehrere Teile der tragenden Struktur, der Batteriehalterung und/oder des Kopplungselements vorteilhaft auch aus Stahl- oder Eisen, insbesondere aus Stahl- oder Eisenguss, bestehen. Für bestimmte Einsatzzwecke kann für ein oder mehrere Teile der tragenden Struktur, der Batteriehalterung und/oder des Kopplungselements vorteilhaft sein.

Es kann von Vorteil sein, wenn der Kunststoff ein glasfaserverstärkter Kunststoff GFK, insbesondere ein glasfaserverstärktes Polyamid ist. Vorteilhaft kann aber auch ein Kunststoff aus Polypropylen, insbesondere glasfaserverstärktem Polypropylen, anwendbar sein. Für bestimmte Einsatzzwecke kann es von Vorteil sein, wenn ein Kunststoff eingesetzt wird, der unter der Bezeichnung Ultramid ^® A3WG10 CR bekannt ist. Vorteilhaft kann ebenso ein kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff CFK sein.

Es kann zweckmäßig sein, wenn das Kopplungsmodul als einstückig gegossenes Bauteil hergestellt ist.

Es kann von Vorteil sein, wenn das Kopplungsmodul durch Squeeze-Casting, Ge- gendruck-Kokillenguss (CPC), Druckguss, insbesondere durch Thixo-, Rheo- und Nieder- druck-Sandguss, oder durch Schwerkraft-Kokillenguss hergestellt ist.

Es kann vorteilhaft sein, wenn die tragende Struktur, das Kopplungsmodul und/oder die Batteriehalterung zumindest teilweise als Spritzguss-, Strangpress-, Strangguss- oder Gussprofil ausgebildet sind.

Vorteilhaft kann das Kopplungsmodul mit zumindest einer Anbindungsstelle für zumindest einen Querlenker ausgebildet ist. Es kann vorteilhaft sein, wenn der Querlenker ein oberer Querlenker ist.

Es kann vorteilhaft sein, wenn der Querlenker ein unterer Querlenker ist.

Es kann vorteilhaft sein, wenn das Kopplungsmodul mit zumindest einer Anbindungsstelle für einen Längslenker ausgebildet ist.

Es kann vorteilhaft sein, wenn das Kopplungsmodul mit zumindest einer Anbindungsstelle für eine Spurstange ausgebildet ist.

Esa kann vorteilhaft sein, wenn das Kopplungsmodul mit zumindest einer Anbindungsstelle für eine Feder- bzw. Dämpfungseinheit ausgebildet ist.

Es kann zweckmäßig sein, wenn das Kopplungsmodul mit zumindest einer Anbindungsstelle für die Anbindung des Kopplungsmoduls an der Karosserie ausgebildet ist.

Es kann vorteilhaft sein, wenn das Kopplungsmodul eine Aufnahmehülse für die Anbindung an die Anbindungsstelle der tragenden Struktur aufweist.

Es kann vorteilhaft sein, wenn die Aufnahmehülse für die Anbindungsstelle der tragenden Struktur ein der Außenkontur der Anbindungsstelle angepasster Ansatz ist.

Tragende Struktur und das jeweilige Kopplungsmodul können vorteilhaft wenigstens teilweise durch Kleben, vorzugsweise durch Schweißen, insbesondere durch Widerstandspunktschweißen, durch Umbördeln vorgegebener Bereiche des Kopplungsmoduls und/oder der tragenden Struktur, durch Durchsetzfügen bzw. insbesondere Clinchen, durch Stanznieten und/oder durch Verschrauben verbunden sein.

Es kann vorteilhaft sein, wenn die Aufnahmehülse des Kopplungsmoduls und ein die Anbindungsstelle der tragenden Struktur ausbildender Ansatz, Stumpf, Stutzen oder dergleichen vorwiegend horizontal zur Fahrbahn ausgerichtet sind. Es kann vorteilhaft sein, wenn wenigstens ein Teil des Kopplungsmoduls vorzugsweise unlösbar mit der tragenden Struktur verbunden ist.

Ein besonderer Vorteil kann darin besehen, dass das Kopplungsmodul eine oder mehrere Verstärkungselemente, insbesondere Verstärkungsrippen, -gurte, -sicken, -wulste, -stege und/oder -durchbrüche, vorzugsweise jedoch mehrere Verstärkungsrippen aufweist.

Es kann vorteilhaft sein, wenn der elektrische Antrieb eine radnaher E-Motor oder ein Radnabenmotor ist.

Weiterhin kann es von Vorteil sein, wenn das Kopplungsmodul eine oder mehrere Bohrungen, Kanäle oder Aussparungen aufweist, welche Brems- und/oder Kühlleitungen bilden oder durch welche Brems- und/oder Kühlleitungen geführt sind.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. In dieser zeigen

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf ein modulares Achskonzept mit einem Chassis in Form eines Rahmens und vier daran befestigten Kopplungselementen, die jeweils als vorgefertigte Einheit über eine Radaufhängung mit einem Radträger zur Aufnahme eines Rades verbunden sind, sowie einem mittig innerhalb des Rahmens positionierten und mit diesem verbunden Batteriekasten,

Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf ein modulares Achskonzept mit einem Chassis in Form eines Rahmens und vier daran befestigten Kopplungselementen, die jeweils als vorgefertigte Einheit über eine Radaufhängung mit einem Radträger zur Aufnahme eines Rades verbunden sind, sowie einem - in Fahrrichtung gesehen - im hinteren Bereich des Rahmens innerhalb desselben positionierten und mit diesem verbunden Batteriekasten, Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf ein modulares Achskonzept mit einem Chassis in Form eines Rahmens und vier daran befestigten Kopplungselementen, die jeweils als vorgefertigte Einheit über eine Radaufhängung mit einem Radträger zur Aufnahme eines Rades verbunden sind, sowie einem - in Fahrtrichtung gesehen - im vorderen Bereich des Rahmens innerhalb desselben positionierten und mit diesem verbunden Batteriekasten,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des modularen Achskonzepts gemäß

Fig. 1 ,

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine Längsseite des modularen Achskonzepts gemäß Fig. 1 und

Fig. 6 eine Draufsicht auf eine Rückseite des modularen Achskonzepts gemäß Fig. 1 .

Um Wiederholungen zu vermeiden, werden in den Figuren gleiche Bezugszeichen verwendet, sofern diese gleiche Bauteile bezeichnen.

Die Fahrzeuglängsrichtung des Kraftfahrzeugs ist durch einen Pfeil FL, und die Fahrzeugquerrichtung durch einen Pfeil FQ dargestellt.

Das in den Figuren dargestellte erfindungsgemäße modulare Achskonzept 10 für ein mit zumindest einem elektrischen Antrieb versehenes Kraftfahrzeug umfasst eine den hier nicht dargestellten Aufbau des Kraftfahrzeugs tragende Struktur in Form eines Chassis, der als Leiterrahmen 12 mit zwei gekrümmten Längsträgern 14 und vier Querträgern 16 ausgebildet ist. Erfindungsgemäß weist der Leiterrahmen 12 für jedes elektrisch antreibbare Rad der Vorderachse und der Hinterachse jeweils eine Anbindungsstelle 18 zur Befestigung je eines Kopplungsmoduls 20 auf, wobei das Kopplungsmodul 20 vorteilhaft als vorgefertigte bzw. vormontierte Einheit mit einem über eine Aufhängung gelagerten Rad- träger 22 verbunden ist, der mit dem elektrisch antreibbaren, hier nicht dargestellten Rad verbindbar ist.

Die Aufhängung bzw. Verbindung zwischen Radträger 22 und Kopplungsmodul 20 um- fasst einen oberen Querlenker 26, einen unteren Querlenker 28, eine Spurstange 30 sowie eine Feder- bzw. Dämpfungseinheit 32, wobei das Kopplungselement 20 hierfür entsprechend Anbindungsstellen aufweist.

Weiterhin umfasst das erfindungsgemäße modulare Achskonzept 10 eine Halterung für zumindest eine, für den Antrieb erforderlich Batterie, vorliegend in Form eines Batteriekastens 24, der mit der tragenden Struktur verbunden ist und vorteilhaft selbst eine tragende Funktion aufweist.

In den Fig. 1 bis 3 ist der Batteriekasten 24 jeweils unterschiedlich positioniert. In allen Varianten erhöht der Batteriekasten 24 die Steifigkeit des Leiterrahmens 12, wobei insbesondere der in Fig. 2 dargestellte Batteriekasten 24 zur Versteifung der Hinterachse bzw. der hinteren Anbindungsstrukturen 18 für die jeweilige Verbindung zum entsprechenden Kopplungsmodul 20 beiträgt und der in Fig. 3 dargestellte Batteriekasten 24 zur Versteifung der Vorderachse bzw. der vorderen Anbindungsstrukturen 18 für die Verbindung zum entsprechenden Kopplungsmodul 20 beisteuert.

In den Figuren ist gut zu erkennen, dass das Kopplungsmodul 20 montagefreundlich als vormontierte Einheit mit Aufhängung und Radträger 22 am Leiterrahmen 12 befestigbar ist, wobei der Radträger 22 mit dem hier nicht dargestellten elektrisch antreibbaren Rad verbindbar ist. Es ist auch gut der Vorteil eines solchen modularen Achskonzepts 10 zu erkennen: Über eine universelle Anbindungsstelle 18 und einer entsprechenden universellen Gegenstelle am Kopplungsmodul 20 sind verschiedenste Kombinationsmöglichkeiten von unterschiedlichen tragenden Strukturen 12 und unterschiedlichen Kopplungsmodulen 20 möglich, je nach Anforderung.

Die universelle Gegenstelle kann hierbei vorteilhaft eine am Kopplungsmodul 20 vorgesehen Aufnahmehülse 34 für die Anbindung an die Anbindungsstelle 18 des Leiterrahmens 12 sein. Die Aufnahmehülse 34 für die Anbindungsstelle 18 des Leiterrahmens 12 ist vorteilhaft ein der Außenkontur der Anbindungsstelle angepasster Ansatz bzw. Aufsatz. Die Anbindungsstelle 18 ist dann vorteilhaft stumpfartig, beispielsweise nach Art eines Balkenstumpfes, ausgebildet.

Vorteilhaft ist der Leiterrahmen 12, insbesondere die Anbindungsstelle 18, aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung gefertigt, die dann mit dem Kopplungsmodul 20 als vorgefertigte Einheit verschweißt wird. Das Kopplungsmodul 20 ist vorzugsweise als einstückig gegossenes Bauteil ausgeführt.

Es sind natürlich auch andere Fügeverfahren zum Verbindung von Leiterrahmen 12 und Kopplungsmodul 20 anwendbar. Auch die Herstellung einer lösbaren Verbindung zwischen Leiterrahmen 12 und Kopplungsmodul 20, beispielsweise durch Verschrauben, kann vorteilhaft sein.

Das Kopplungsmodul 20 kann auch - wie vorliegend dargestellt - Anbindungsstellen 36 für die Anbindung des Kopplungsmoduls 20 an die hier nicht dargestellte Karosserie aufweisen. Außerdem kann das Kopplungsmodul 20 Aufnahmen für die Befestigung einer hier nur schematisch angedeuteten Lenkung 38 bzw. eines Lenkgetriebes aufweisen.

Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern im Rahmen der Offenbarung vielfach variabel. Alle neuen, in der Beschreibung und/oder Zeichnung offenbarten Einzel- und Kombinationsmerkmale können vorteilhaft sein.