用于减轻后部撞击效应的扭矩反作用框架的制作方法

本发明总体涉及车辆领域，并且更确切地说涉及减轻后部撞击事故的效应的结构底盘部件。

电动车辆包括电动后驱动模块(eRDM)来作为车辆推进的一部分或者作为车辆推进的仅有来源。eRDM接收来自控制器的信号以及来自电源的电力，以将电能转换为转动能量，该转动能量传递至车辆的后车轮。当车辆经受后部撞击时，eRDM由于撞击力的运动会在车辆的eRDM和安装于后部的部件之间引起不良接触，这些安装于后部的部件包括燃料储罐、燃料电池和/或电池组。因此，期望提供一种用于减小或防止由于来自后部撞击事件的撞击力导致这些和其它部件损坏的系统。

技术实现要素：

根据本发明的实施例提供各种优点。例如，根据本发明的结构底盘部件的实施例减小或防止由于来自eRDM的接触对于诸如燃料储罐、燃料电池和/或电池模块之类安装于后部的部件造成损坏。

在一个方面中，公开一种用于车辆的后部撞击减轻的装置。该装置包括Y形框架，该Y形框架具有第一腿部、第二腿部以及反作用构件，该反作用构件具有第一端和第二端，该第一腿部和第二腿部在第一区域处从反作用构件的第一端延伸并且在它们之间限定角度，该反作用构件具有靠近第一端的平直部分和靠近第二端的限定第二区域的弧形部分，其中，框架配置成在来自后部撞击事件的力施加于车辆的情形下、在第一区域和第二区域的一个或多个处变形。

在一些方面中，第一区域配置成在垂直于由反作用构件所限定平面的平面中变形。在一些方面中，第二区域配置成在由反作用构件所限定的平面中变形。

在一些方面中，反作用构件的第二端包括螺接连接点。在一些方面中，螺接连接点偏离由反作用构件的平直部分所限定的线。在一些方面中，第二区域配置成在施加力的情形下变形，以使得该装置绕螺接连接点枢转。

在另一方面中，一种机动车辆包括：底盘；后驱动模块，该后驱动模块具有壳体，该壳体具有第一端和第二端，该第一端靠近车辆的第一侧，而第二端靠近车辆的与第一侧相对的第二侧；以及Y形框架，该Y形框架具有第一腿部、第二腿部以及反作用构件，该反作用构件具有第一端和第二端，该第一腿部和第二腿部在第一区域处从反作用构件的第一端延伸并且在它们之间限定角度，该反作用构件具有靠近第一端的平直部分和靠近第二端的限定第二区域的弧形部分；其中，第一腿部和第二腿部联接于壳体，且该反作用构件联接于底盘。

在一些方面中，壳体包括靠近第一端的第一安装构件和靠近第二端的第二安装构件，而框架的第一腿部连接于第一安装构件且第二腿部连接于第二安装构件。在一些方面中，反作用构件在连接点处联接于底盘。在一些方面中，连接点是在反作用构件和底盘之间的螺接连接部。

在一些方面中，框架的第一和第二腿部的每个具有第一宽度，且反作用构件具有比第一宽度大的第二宽度。在一些方面中，第一区域配置成在垂直于由反作用构件所限定平面的平面中变形，而第二区域配置成在由反作用构件所限定的平面中变形。

在一些方面中，机动车辆进一步包括存储部件，其中，螺接连接部在存储部件前方，以使得框架的变形防止后驱动模块和存储部件碰撞。

在又一方面中，车辆的结构部件包括框架，该框架具有第一腿部、第二腿部以及反作用构件，该反作用构件具有第一端和第二端，该第一腿部和第二腿部在第一区域处从反作用构件的第一端延伸，该反作用构件具有靠近第一端的平直部分和靠近第二端的限定第二区域的弧形部分，其中，框架配置成在来自后部撞击事件的力施加于车辆的情形下、在第一区域和第二区域的一个或多个处变形。

在一些方面中，第一区域配置成在垂直于由反作用构件所限定平面的平面中变形。在一些方面中，第二区域配置成在由反作用构件所限定的平面中变形。

在一些方面中，反作用构件的第二端包括螺接连接点。在一些方面中，螺接连接点偏离由反作用构件的平直部分所限定的线。在一些方面中，第二区域配置成变形，以使得该结构部件绕螺接连接点枢转。在一些方面中，螺接连接点将框架连接于车辆的车体构件。

附图说明

本发明将结合以下附图进行描述，其中，类似的附图标记指代类似的元件。

图1是根据一实施例的具有电动后驱动模块(eRDM)的车辆的示意性平面图。

图2是根据一实施例的具有电动后驱动模块和扭矩反作用框架的车辆的示意性局部侧视图。

图3是根据一实施例的具有电动后驱动模块和扭矩反作用框架的车辆的示意性局部下侧视图。

图4A是根据一实施例的电动后驱动模块和呈未变形形状的扭矩反作用框架的示意性侧视图。

图4B是根据一实施例的图4A所示电动后驱动模块和呈变形形状的扭矩反作用框架的示意性侧视图。

图5A是根据一实施例的电动后驱动模块和呈未变形形状的扭矩反作用框架的示意性仰视图。

图5B是根据一实施例的呈变形形状的图5A所示电动后驱动模块和扭矩反作用框架的示意性仰视图。

结合附图，从以下描述和所附权利要求中，本发明的前述和其它特征会变得更显而易见。应理解的是，这些附图仅仅示出根据本发明的若干实施例并且并不被认为限制本发明的范围，通过使用附图，利用附加的特异性和细节来描述本发明。附图中或这里其它地方公开的任何尺寸仅仅出于说明的目的。

具体实施方式

这里描述本发明的实施例。然而，应理解的是，所公开的实施例仅仅是示例，并且其它实施例能采取各种和替代的形式。附图并非必须按比例；一些特征可放大或缩小以示出特定部件的细节。因此，这里公开的特定结构和功能细节并不被解释为限制，而是仅仅作为用于教示本领域技术人员以各种方式实施本发明的代表性基础。本领域普通技术人员会理解的是，参照任何一个附图说明和描述的各种特征能与在一个或多个其它附图中说明的特征相组合，以产生并未明确说明或描述的实施例。所说明特征的组合提供针对典型应用的代表性实施例。然而，结合本发明教示的特征的各种组合和修改对于特定的应用或实施方式会是期望的。

某些术语在以下描述中可仅仅用于参照的目的，且因此并不旨在限制。例如，诸如“以上”、“以下”的术语指代附图中所要参照的方向。诸如“前”、“后”、“左”、“右”、“后”以及“侧”的术语描述部件或元件的各部分在一致但任意的参照系内的定向和/或位置，该参照系通过参照描述所讨论的部件或元件的文字和相关联附图而清除。此外，诸如“第一”、“第二”、“第三”等的术语可用于描述单独的部件。此类术语可包括以上特别提到的词语、其派生词和同源词。

当车辆经受后部撞击时，电动后驱动模块(eRDM)由于撞击力的运动会在车辆的eRDM和其它安装于后部的部件之间引起不良接触，这些安装于后部的部件包括燃料储罐、燃料电池和/或电池组。诸如下文描述的扭矩反作用框架的底盘结构部件可用于具有eRDM的任何电动后轮驱动或者四轮或全轮驱动车辆平台。该扭矩反作用框架提供负载路径，以分配来自后部碰撞的力，来防止或减小对车辆的安装于后部的部件造成损坏，这些安装于后部的部件在前车轴和推进系统以及后车轴之间缺少机械连接或传动系。

图1示出车辆20，该车辆具有前车轴组件64和电动后驱动模块(eRDM)22。eRDM 22接收来自控制器的信号和来自电源的电力，以将电能转换为转动能量，该转动能量传递至车辆20的后车轮。车辆20在说明的实施例中示作乘用车，但应意识到的是，也可使用任何其它车辆，包括卡车、运动型多功能车(SUV)、休闲车(RV)等等。

在一些实施例中，车辆20包括推进系统24，该推进系统在各种实施例中可包括内燃机、诸如牵引马达的电力机器和/或燃料电池推进系统。在一些实施例中，推进系统24电气地连接于控制器或控制模块25。在一些实施例中，车辆20还包括变速器28。根据各种实施例，变速器28可包括步进比自动变速器、无级变速器或其它合适的变速器。变速器28可配置成减小转动速率并且增大从推进系统24输出的扭矩。在一些实施例中，车辆20并不包括推进系统24，并且由eRDM 22将动力提供给车辆20的车轮。在一些实施例中，车辆20并不包括变速器28。

推进系统24、eRDM 22、变速器28以及车轴组件64联接于诸如底盘或框架12之类的车辆结构。推进系统24经由控制器25电气地联接于eRDM 22。如果从控制器25接收指示期望后轮或四轮驱动操作的信号，则eRDM 22经由车轴36将输出扭矩传递至一对从动车轮34。

在一些实施例中，eRDM 22包括诸如差动壳体的壳体42。例如，在电动或混合型车辆中，eRDM可包括直接地驱动车轮34的电动机。

车辆20进一步包括设置在推进系统24附近的第二组车轮60。在一个实施例中，第二组车轮60还配置成接收来自推进系统24的输出。这有时称为四轮或全轮驱动配置。

在后部撞击事件中产生的力能传递通过车辆结构并且对于车辆部件造成损坏。对于包括将推进系统与后车轴和后驱动模块相连接的推进系统的传动系的车辆，后部碰撞的力遵循由传动系所限定的负载路径。如图1中所示，车辆20并不包括诸如传动系的机械连接，以将推进系统24和前车轴连接于eRDM 22和后车轴36。对于在推进系统和后车轴或多个车轴之间并不具有机械连接的诸如车辆20的车辆，单独的结构底盘部件能提供负载路径，用以传输来自后部碰撞的力。

在一些后部撞击事件中，后部碰撞的力会移位并且向前推动排气部件和eRDM 22，以使得eRDM 22接触诸如车辆20的燃料储罐、燃料电池或电池模块35的存储部件。此种接触会导致电池模块发生燃料泄露或损坏。因此，连接于eRDM 22的结构底盘部件能动力学地控制eRDM 22并且用作抵抗由于后部撞击事件产生的力的应对措施，并且能降低对于存储部件35以及其它车辆部件造成损坏的风险。

图2是诸如车辆20的车辆的局部侧视图，其中eRDM 22连接于扭矩反作用框架26。扭矩反作用框架26是车辆20的将eRDM 22连接于车体或底盘横向构件27的结构底盘部件，该结构底盘部件在一些实施例中定位在车辆20的第二排座椅之下。扭矩反作用框架26对于存储部件35前方的车辆车体结构产生负载路径，以减少或防止eRDM 22侵入到存储部件35中或者eRDM 22和存储部件35之间产生不良接触。通过在不与前车轴进行机械连接的情形下对电动驱动车辆中的车辆车体结构产生负载路径，在后部撞击事件期间更易于维持诸如燃料储罐、电池组或电池模块或燃料电池之类部件的完整性。扭矩反作用框架26配置成在加载时变形以减少或防止eRDM 22和诸如排气系统部件之类的其它安装于后方的车辆部件接触并且可能损坏诸如燃料系统、燃料电池或电池模块之类的一个或多个存储部件。

继续参照图2和图3，扭矩反作用框架26示作eRDM驱动系统的部件，该eRDM驱动系统在一些实施例中包括后悬架瓦特连接件23、底盘瓦特连杆横向构件29以及复合曲柄后悬架构件129。扭矩反作用框架26是基本上Y形底盘结构构件，该Y形底盘结构构件将eRDM 22连接于存储部件35前方的车辆结构。扭矩反作用框架26包括第一腿部102、第二腿部104以及反作用构件106。第一和第二腿部102、104的每个从反作用构件106的第一端分支出来。在一些实施例中，反作用构件106的第二和相对端经由螺接连接部45连接于车体或底盘横向构件27。在一些实施例中，车体或底盘横向构件27在存储部件35的前方。在一些实施例中，车体或底盘横向构件27定位在车辆20的第二排座椅下方。反作用构件106包括靠近第一端的平直部分和在第二端处靠近螺接连接部45的弧形部分，以使得螺接连接部45偏离由反作用构件106的平直部分所限定的线。如下文更详细讨论地是，弧形部分使得反作用构件106倾向于在经受后部撞击事件的力时、基本上在由腿部102、104和反作用构件106所限定的纵向平面内变形。腿部102、104有助于对在eRDM以及底盘和车辆结构之间的所有转动和平移负载(即有牵引力又有噪声和振动)起反作用。

扭矩反作用框架26的第一和第二腿部102、104使用任何类型的机械连接装置连接于eRDM 22的壳体42，这些机械连接装置例如但非限制地包括螺栓或螺钉。在一些实施例中，壳体42包括第一安装构件43和第二安装构件44。第一安装构件43位于壳体42的一侧或端部上，并且第二安装构件44位于壳体42的相对侧或端部上。在一些实施例中，第一腿部102使用任何类型的机械紧固件连接于第一安装构件43，这些机械紧固件例如但非限制地包括螺栓或螺钉。在一些实施例中，第一腿部102由焊接连接部连接于第一安装构件43。在一些实施例中，第二腿部104使用任何类型的机械紧固件连接于第二安装构件44，这些机械紧固件例如但非限制地包括螺栓或螺钉。在一些实施例中，第二腿部104由焊接连接部连接于第二安装构件44。

图4A、图4B和图5A、图5B示出安装于eRDM 22的扭矩反作用框架26的侧视图(图4A、图4B)和仰视图或下侧视图(图5A、图5B)。如上所述，当车辆经受后部撞击事件时，由于撞击产生的力能致使eRDM 22撞击其它安装于后部的部件，例如燃料储罐、燃料电池或电池模块。eRDM 22与这些部件的撞击会导致显著的损坏，包括燃料泄露。扭矩反作用框架26通过变形吸收由于撞击产生的其中一些能量，并且将围绕安装于后部的部件的力改向至安装于后部的部件前方的车体构件，以防止或减少与安装于后部的部件的接触。

在一些实施例中，扭矩反作用框架26的变形模式以在由第一和第二腿部102、104以及反作用构件106之间相交部所限定的第一区域处的向下垂直弯曲开始，以使得扭矩反作用框架26在垂直于由反作用构件106所限定平面的平面中变形。在扭矩反作用框架26的初始垂直屈曲之后，由反作用构件106的弧形部分所限定的第二区域以平面的形式屈曲，以使得扭矩反作用框架26绕螺接连接部45枢转。此种变形事件的顺序控制eRDM 22的动力学，从而允许eRDM 22绕eRDM 22的侧向轴线转动，使得eRDM 22向下且远离诸如车辆的燃料储罐、燃料电池或电池组之类存储部件偏转。二次变形事件使用eRDM 22与车辆车体横向结构的衬套连接部的扭转刚度来对所施加负载起反作用并且允许eRDM 22能折叠在其自身上，从而避免螺栓破裂并且维持车辆结构完整性。

图4A和图4B示出在后部撞击事件之前(图4A)和之后(图4B)的eRDM 22和扭矩反作用框架26的侧视图。腿部102、104在相交点112处从反作用构件106的一端分支出，以使得扭矩反作用框架26基本上是Y形的。在一些实施例中，腿部102、104和反作用构件106在后部撞击事件之前基本上是平坦的。如图4A中所示，角度115A由腿部102、104的平面和反作用构件106的平面所限定。角度115A的大小取决于车辆几何形状、扭矩反作用框架26的期望刚度以及eRDM 22的大小以及其它考虑。在一些实施例中，角度115A在后部撞击事件之前是大约180度。在一些实施例中，角度115A在后部撞击事件之前小于180度。在一些实施例中，角度115A在后部撞击事件之前在大约170和190度之间。

当车辆经历后部撞击事件时，eRDM 22由于与扭矩反作用框架26相连接、能围绕侧向轴线向前和向下例如图4A中箭头101所示转动。如图4B中所示，扭矩反作用框架26通过相对于由第一和第二腿部102、104所限定的平面沿垂直/向下方向变形来吸收来自撞击的至少一些能量。由Y形扭矩反作用框架26的顶点在反作用构件106的第一端处限定的相交点或区域112、也就是说腿部102、104与反作用构件106的相交部通过响应于由于后部撞击事件所施加力垂直地向下平移来变形。如图4B中所示，在eRDM 22由于撞击的力向前(在图4B中向右)推动时，eRDM 22向前和向下转动。扭矩反作用框架26在相交区域112处变形，以形成变形角度115B，该扭矩反作用框架在与横向构件27的销接或螺接连接部45处受限制。变形角度115B小于角度115A。区域112处的变形减少eRDM 22侵入到存储部件35中，以使得燃料泄露、电池模块损坏或对燃料电池造成损坏的风险最小化。

图5A和图5B示出在后部撞击事件之前(图5A)和之后(图5B)的eRDM 22和扭矩反作用框架26的仰视图。扭矩反作用框架26的腿部102、104限定包容角度105。角度105的大小取决于eRDM 22的大小和安装构件43、44的位置，以及诸如车辆几何形状和扭矩反作用框架26的期望刚度之类的其它考虑。在一些实施例中，角度105在大约45和60度之间。在一些实施例中，角度105是至少大约30度、至少大约40度或至少大约50度。将角度105选择为允许e-RDM在转动和侵入之间的合适动力平衡。

如图5A和图5B中所示，反作用构件106包括平直部分或区域113和弧形部分或区域114。区域114弯曲，以使得销接或螺接连接部45并不与Y形扭矩反作用框架26的顶点对准，也就是说，第一和第二腿部102、104在反作用构件106的第一端处从反作用构件106分支出来。在一些实施例中，销接或螺接连接部45也并不与反作用构件106的平直部分对准。区域114可在经受来自后部撞击事件的力时变形。弧形区域114在销接或螺接连接部45和反作用构件106的主体之间限定未变形角度125A。弧形区域114通过在基本上由反作用构件106所限定的平面内变形来吸收来自后部撞击事件的至少一些能量。如图5B中所示，当从下方观察时，弧形区域114在大致与扭矩反作用框架26的平面相同的平面中弯曲或挤压。区域114处的平面形式弯曲模式产生小于角度125A的角度125B。附加地，区域114处的平面形式弯曲模式限制销接或螺接连接部45上的剪切和弯矩力，以最小化或防止螺栓破裂并且保持车辆结构完整性。

扭矩反作用框架26的刚度和几何形状(包括角度105、115A和125A)能取决于各种因素而调谐或调节，这些因素包括但不限于衬套连接部45的刚度、eRDM 22的大小、车辆类型以及eRDM的高度和安装位置。附加地，腿部102、104和反作用构件106的强度和刚度可调节和调谐，以防止或减轻eRDM 22进入存储部件35的撞击以及防止或减少eRDM 22从车辆分开的发生。例如，如果扭矩反作用框架26过于刚性，则eRDM 22会从车辆20分开。如果扭矩反作用框架26过于挠性，则碰撞的力会导致eRDM 22撞击一个或多个安装于后部的部件。因此，扭矩反作用框架26的几何形状可调谐以适应车辆几何形状和定位考虑以及其它因素。

扭矩反作用框架26的材料、几何形状以及构造方法取决于车辆类型和质量以及封装限制。在一些实施例中，扭矩反作用框架26是由诸如钢的金属或金属合金形成的实心结构。在一些实施例中，扭矩反作用框架26是由诸如钢的金属或金属合金形成的管状结构。在一些实施例中，扭矩反作用框架26铸造或模制成单体结构。在一些实施例中，扭矩反作用框架26通过焊接或以其它方式连接腿部102、104和反作用构件106来形成。

应强调的是，可对于这里描述的实施例做出许多变型和修改，这些实施例的元件应被理解成在其它可接受的示例中。所有此类修改和变型旨在在这里包括在本发明的范围内并且受到以下权利要求所保护。此外，这里描述的任何步骤能同时地或者以不同于这里所列举步骤的不同顺序来执行。此外，应清楚地是，这里所描述的特定实施例的特征和属性能以不同方式组合，以形成附加的实施例，所有这些实施例均落在本发明的范围内。

诸如“能”、“会”、“可能”、“可”、“例如”等这里所使用的条件语言、除非另有明确陈述或者在所使用的上下文内另有理解、通常旨在传达某些实施例包括、但其它实施例并不包括某些特征、元件和/或状态。因此，此类条件语言通常并不旨在暗示特征、元件和/或状况无论如何对于一个或多个实施例是所需的，或者一个或多个实施例必然包括这样一个逻辑，该逻辑在具有或不具有作者输入或指示的情形下用于判定是否包括这些特征、元件和/或状态或者是否在任何特定的实施例中执行这些特征、元件和/或状态。

此外，这里已使用以下术语。单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数对象，除非上下文另外清楚地说明。因此，例如对于项目的参照包括参照一个或多个项目。术语“一个”指代一个、两个或更多个，并且通常适用于选择其中一些或所有数量。术语“多个”指代两个或更多个项目。术语“约”或“大致”意指数量、尺寸、大小、规格、参数、形状以及其它特征无需是精确的，而是可根据需要而近似和/或较大或较小，反映了可接受公差、换算系数、四舍五入、测量误差等等以及本领域技术人员公知的其它因素。术语“基本上”意指所述特征、参数或数值无需精确地实现，而是能以特征旨在提供效应的量发生偏差或变化，例如包括公差、测量误差、测量精确限制以及本领域技术人员公知的其它因素。

数值数据在这里可表述或呈现为范围格式。应理解的是，此种范围格式仅仅出于方便和简洁而使用，并且因此应灵活地解释为不仅包括作为范围极限明确列举的数值、而且解释为包括包含在该范围内的所有个别数值或子范围，就像明确地列举每个数值和子范围那样。作为说明，“约1至5”的数值范围应解释为不仅包括约1至约5的明确列举数值，而且应解释为还包括所指示范围内的各个数值和子范围。因此，包括在该数值范围内的是诸如2、3和4的各个数值以及诸如“约1至约3”、“约2至约4”以及“约3至约5”、“1至3”、“2至4”、“3至5”等的子范围。此种相同原理适用于仅仅列举一个数值的范围(例如，“大于约1”)并且不考虑所描述的范围宽度或特征而适用。为了方便起见，多个项目可呈现在共同的列表中。然而，这些列表应解释为列表的每个部分个别地识别为单独且唯一的部分。因此，这种列表中没有个别的部分应仅仅基于它们在共同的组中的存在而没有指出反例被解释为事实上等价于相同的列表中的任何其它部分。此外，在术语“和”和“或”接合项目列表使用的情形下，这些项目会广义地解释，其中，所列举项目的任何一个或多个可单独地或与其它所列举项目组合地使用。术语“替代地”指代选择两个或更多个替代方案的一个，并且并不旨在将该选择限制为仅仅那些所列举的替代方案或者一次将该选择限制为仅仅一个所列举的替代方案，除非上下文另有清楚地指示。

这里公开的处理、方法或算法能输送至处理装置、控制器或计算机/由其实施，该处理装置、控制器或计算机能包括任何现有的可编程电子控制单元或专用电子控制单元。类似地，这些处理、方法或算法能存储为数据和指令，这些数据和指令能以许多形式由控制器或计算机执行，这些形式包括但不限于永久地存储在诸如ROM装置的不可写入存储介质上的信息以及交替地存储在诸如软盘、磁性带、CD、RAM装置以及其它磁性和光学介质的可写入存储介质上的信息。这些处理、方法或算法也能以软件可执行对象来实施。替代地，这些处理、方法或算法能整体地或部分地使用诸如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、状态机、控制器的合适硬件部件或其它硬件部件或装置或者硬件、软件和固件部件的组合来实现。这些示例装置可以车载为车辆计算系统的一部分，或者位于车外并且与一个或多个车辆上的装置进行远程通信。

虽然上文描述了示例性实施例，但并不旨在这些实施例描述权利要求所包含的所有可能形式。说明书中使用的词语是描述性而非限制性的词语，并且应理解的是，能做出各种改变，而不会偏离本发明的精神和范围。如前文所描述地，各个实施例的特征能组合，以形成本发明的可能并未明确描述或说明的又一些示例性方面。虽然已将各个实施例描述为关于一个或多个期望特征、提供优于其它实施例或现有技术实施方式的优点或者是较佳的，但本领域普通技术人员会认识到地是，可省略一个或多个特征或特性以实现期望的总体系统属性，这取决于特定的应用和实施方式。这些属性能包括但不限于成本、强度、耐久性、寿命周期成本、可市售性、外管、包装、尺寸、可维护性、重量、可制造性、易于组装性等等。这样，关于一个或多个特征描述为比其它实施例或现有技术实施方式较为不理想的实施例并非落在本发明的范围以外并且对于特定应用会是期望的。