逆变器控制系统到变速器的可旋转附接的制作方法

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于车辆(尤其是用于混合动力机动车辆)的组件，该组件具有变速器和逆变器控制系统，其中，变速器连接到该逆变器控制系统上。

背景技术：

机动车辆的一个重要特征是在事故的情况下(例如在正面碰撞的情况下)乘员的安全性，这主要由现有的变形区或溃缩区的实施例和效用限定。特别是在混合动力车辆中，但是在其它情况下，组合为组件的附加部件的数量的增加也占据越来越多的空间，由此组件通常几乎不能变形。由于这个原因，在发生正面碰撞的情况下，在现代车辆中会发生舱壁(也就是说发动机和乘员之间的壁)的更严重的变形，在这种情况下，变形也会迫使转向柱和踏板朝向乘员的方向。只要可能，溃缩区的质量必须通过各个部件的受控变形和运动来保证。例如，在us6,213,245b1中，驱动轴上的铰接确保了在撞击的情况下驱动轴远离乘客舱移动。

下面，车辆坐标系中的x方向表示机动车辆的纵向方向，而z方向表示垂直方向。y方向对应于车辆的水平定向的横向方向。

有效的溃缩区不仅用于提供乘员免受直接的机械影响的保护，而且用于提供车辆电子器件的保护。这在用于电动马达的带电电缆穿过机动车辆时尤其重要。例如，us8,824,151b2公开了具有电动部件的壳体。用于将壳体附接到车辆的附接孔具有作为附接螺钉的横向入口的侧向开口，通过该侧向开口，在侧向撞击的情况下，附接可能松动，并且壳体本身的机械作用被减小。作为替代，在壳体的附接凸缘上提供预定的断裂点。

混合动力车辆中的附加部件是逆变器控制系统。逆变器控制系统包括功率电子器件，并且因此逆变器控制系统是电池和电动马达之间的连接链路。将高性能电池的直流电压转换为交流电压。这样的逆变器控制系统也称为isc(逆变器系统控制器)。

显然，驾驶员舱在转向柱的水平高度处的舱壁区域的安全相关损害主要源自于碰撞，或者是发动机缸体、变速器部件、电池或者是具有制动助力器的逆变器控制系统。后者通常在转向柱的水平高度处附接到舱壁上，并且在正面碰撞的情况下由于传动系沿x方向和y方向的位移而能够沿x方向朝向乘客舱移动。这导致舱壁的变形，并且因此也导致踏板的位移，踏板(例如借助于螺栓)连接到制动助力器。然而，在正面撞击的碰撞情况下，在不显著减小相互作用的部件的尺寸(长度/宽度)的情况下，难以或几乎不可能防止上述部件与制动助力器接触。在现有技术中提出了用于这种不可避免的碰撞的不同解决方案。

在de202017104332u1中提出，在正面碰撞的情况下，沿x方向移动的变速器直接或间接地通过致动器(例如楔块)从下方压靠制动助力器的壳体。制动助力器通过与滑板的轨道状连接而固定，滑板可沿舱壁在z方向上移动。此外，销形附接元件设计成使得它们在发生剪切应力的情况下在z方向上变形或破裂。de202017104333u1另外提出了一种致动器，其能够变形，例如使得当施加力时其部件能够改变它们相对于彼此的位置。例如，该部件被构造为旋转元件，其中致动器的旋转元件的枢轴被定向在y方向上，使得致动器能够在z方向上向上旋转。致动器也可以构造为根据de202017104335u1的角臂。此外，制动助力器可以固定在舱壁的槽孔中，槽孔的纵向幅度还有利于制动助力器在z方向上的运动。

de102004008647a1涉及一种制动助力器在机动车辆中的布置，其中该布置旨在防止制动助力器通过发动机支座在x方向上的位移。为此，发动机支座在发动机支座上具有倾斜的滑动表面，并且必要时在制动助力器上具有附加的制动助力器倾斜滑动表面。在车辆正面碰撞的情况下，制动助力器在发动机支座上滑离。

de102015211009a1和de102016208091a1提出了一种锥体形状偏转元件，其可以被拧到制动助力器的连接杆的一端的位置，以便在正面碰撞的情况下，将在锥体的锥形外表面上沿x方向移动的部件导走，并防止负载传递到连接杆上。作为替代方案，逆变器控制系统的壳体本身可以具有该偏转元件，借助于该偏转元件，逆变器控制系统的壳体和制动助力器在正面碰撞的情况下彼此滑动。

考虑到上述现有技术，因此，逆变器控制系统与变速器之间的连接提供了进一步的改进空间。特别地，另外的致动器或偏转元件表示附加的部件，其假定无阻碍的发动机舱。该空间本身不再可用于发动机舱内的部件的变形和运动，这对溃缩区的有效性具有负面影响。此外，这使得必须将部件分配给单独的壳体，从而也使得节省空间的集成或布置更加困难。

技术实现要素：

本发明的目的是优化机动车辆的变形区域，并提高乘员的安全性，特别是在正面碰撞的情况下。

根据本发明，该目的通过具有权利要求1的特征的组件来实现，此外，本发明的特别有利的实施例(在每种情况下)在从属权利要求中公开。

应当注意，在下面的描述中单独提到的特征和措施可以以任何期望的技术上可行的方式彼此组合，并且提出本发明的另外的实施例。该描述另外特别结合附图表征和说明了本发明。该描述解释了本发明，例如用于左向驾驶车辆。然而，特别地，在具有右向驾驶的车辆的情况下，防止与布置成可比部件的制动助力器的碰撞也落入所提供的保护范围内。

本发明涉及一种用于车辆(尤其是用于混合动力车辆)的组件，该组件具有变速器和逆变器控制系统，其中变速器被连接到逆变器控制系统上。根据本发明，逆变器控制系统能够相对于变速器在旋转方向上(也就是说围绕旋转轴)旋转或转动。变速器优选地牢固地安装在车辆的发动机舱中以便防止其旋转，并且连接到发动机，而逆变器控制系统安装成能够相对于变速器转动或旋转。相反，原则上，相反的情况也是可能的，然而，其中第一种情况用作本发明进一步描述的基础。能够旋转的表述是指逆变器控制系统能够在旋转方向上或与旋转方向相反地/围绕旋转轴移动。换句话说，变速器和逆变器控制系统可以在存在间隙的情况下相对于彼此移动，或者可以以旋转的方式被引导。由此，逆变器控制系统能够在正面碰撞时改变其在发动机舱中的位置并且由此甚至能够承担用于制动助力器的偏转元件的偏转功能。通过改变逆变器控制系统的方位，可以防止在舱壁的区域中从前面滑向制动助力器或其它部件。可以省去附加的偏转元件。

目前优选两种类型的制动助力器系统，一方面是传统的真空制动助力器，另一方面是电动系统，即已知的电子制动助力器或ebb。本发明可以在这两种系统中找到应用。ebb本身必须被认为是类似于esp模块的刚性体，并且传统制动助力器可以包含连接杆/撑杆/拉杆，其将每个施加的负载或位移直接传递到车辆内部的踏板。

在本发明的优选实施例中，变速器和逆变器控制系统以这样的方式安装，即，它们能够借助于构造为旋转轴的固定连接件和借助于构造为旋转引导件的至少一个引导连接件而围绕固定连接件相对于彼此旋转或转动。引导连接件引导围绕旋转轴或围绕被构造为固定连接件的旋转轴的旋转运动。也可以仅仅围绕固定连接件进行旋转运动，而至少一个引导连接件可以进行平移运动。旋转轴优选平行于车辆的z轴线延伸，也就是说竖直地延伸。因此，旋转运动主要发生在通过x方向和y方向延伸的平面中。固定连接件可以被构造为简单的钻孔。在正面碰撞的情况下，逆变器控制系统可以通过逆变器控制系统和变速器之间的这种类型的连接而偏转，而在逆变器控制系统和/或变速器的单独壳体上不需要偏转元件。因此，两个部件可以一体地构造在壳体中，例如简单地与安装板或连接凸缘分离。这种结构方法在未来将发挥更重要的作用。

变速器和逆变器控制系统优选地借助于一个或多个用于固定和/或引导的紧固装置彼此连接。逆变器控制系统在给定的附接的情况下或在指定的紧固装置的情况下旋转或转动。紧固装置可以被构造为例如螺栓或螺钉。例如，这种螺栓可以构成固定连接件中的旋转轴。在引导连接件内，螺栓或螺钉至少在引导连接件的一部分上被引导以进行平移运动。以这种方式，可以实现变速器和逆变器控制系统的特别成本有效的装配，而不需要单独的壳体。

在该组件中，用于固定或保持位置的一个或多个紧固装置可以在每种情况下布置在凹部内，其中至少一个凹部被构造为用于紧固装置在具有纵向轴线的引导连接件中的引导运动的槽孔。在正面碰撞的情况下，紧固装置可以以受引导的方式沿着槽孔或其它凹部的纵向轴线移动，并且逆变器控制系统因此能够在正面碰撞期间根据需要定位其自身，由此额外地增加了车辆乘员的安全性。在这种情况下，可用于紧固装置和凹部相对于彼此移动的空间通常由作为凹部中起始位置的第一邻接部或邻接区域和作为凹部中终止位置的第二邻接部或邻接区域提供。

在本发明的优选实施例中，一个或多个槽孔长尺寸上的尺寸被设计成使得当槽孔转动时，逆变器控制系统和/或逆变器控制系统的区域的特定位移能够在横向于车辆纵向轴线的y方向上实现。整个逆变器控制系统自然不能通过固定连接件相对于变速器以平移方式位移。表述位移应理解为表示逆变器控制系统的旋转运动，其中侧壁、边界边缘和/或拐角在发动机舱中重新定向它们自己。从而，各个拐角、边界边缘或侧壁与它们的原始位置相比经历了位移，优选地在x方向和/或y方向上。通过相应的角在y方向上的位移，可以避免逆变器控制系统与制动助力器在y方向上的重叠。通过这种方式，至少防止逆变器控制系统将其自身定位在制动助力器上，用于建立力和压力的传递，并且在这样做时，在车辆乘员的方向上推动制动助力器通过舱壁。相反，逆变器控制系统的侧壁以这种方式相对于制动助力器形成倾斜表面，在该倾斜表面上不能在x方向上传递显著的力，并且当两个部件被推到彼此上时，这两个部件能够在彼此上滑动。

在本发明的一种可选的进一步改进方案中，至少一个构造为槽孔的凹部具有纵向轴线的曲率。曲率半径沿着以固定连接件的旋转轴为中点的圆形路径延伸。结果，在正面碰撞的情况下，逆变器控制系统的旋转运动可以可靠地从凹部的第一邻接部引导到凹部的第二邻接部。

作为替代或补充，至少一个构造为槽孔的凹部沿纵向轴线在旋转方向上锥形地延伸和/或至少一个凹部具有锥形的开口走向。通过这种设计，有助于简化已经旋转的逆变器控制系统的松开。因此，槽孔在逆变器控制系统的旋转方向上变宽，由此，紧固装置不再随着旋转的增加而被引导，而是产生额外的自由游隙，这可用于有效利用发动机舱中的溃缩区。引导连接件在几毫米的引导运动或引导旋转之后松开。这额外地提高了车辆乘员的安全性。此外，从事故损坏车辆更容易地拆卸组件随后可应用，这促进了部件的再循环。

优选地，变速器和逆变器控制系统的彼此面对的表面形成连接区域和/或凸缘区域和/或简单地设计成在它们的整个表面上支撑。换句话说，变速器和逆变器控制系统基本上彼此齐平。变速器和逆变器控制系统在具有或不具有单独壳体的情况下呈现出不彼此接合或其他相互啮合。除了齐平接触之外，优选地在逆变器控制系统和变速器之间不执行附加的形状配合或非形状配合连接。因此，两个部件相对于彼此转动没有障碍，这简化了转动或旋转。通过对齐平配置的连接区域和/或凸缘区域进行适当的润滑或涂覆，可以额外地改善转动或旋转，其中，可以同时确保对变速器和逆变器控制系统的腐蚀保护。

此外，可选地，可以仅在连接区域和/或凸缘区域的连接边缘上在变速器与逆变器控制系统之间布置密封件。例如在变速器和逆变器控制系统之间的由橡胶材料制成的密封件被设计成使得它提供了使这两个部件相对于彼此转动的最小可能的阻力。因此，在连接区域和/或凸缘区域中密封件的接触表面保持为最小。紧固装置(螺栓、螺钉)也以这样的方式安装，即，用于静态的夹紧力或保持力可以保持得尽可能低。

此外，具有一个或多个电源线的至少一个电缆管道可邻近固定连接件设置，特别是邻接固定连接件或在固定连接件附近。这应当理解为表示电缆管道和固定连接件之间的距离小于电缆管道和一个或多个、特别是另外的引导连接件之间的距离。电缆管道在用于混合动力车辆的电动马达的高电压区域和低电压区域中包含带电电缆。因此，电缆管道区域中的平移运动可以保持得较低，其中，降低了在正面碰撞的情况下对安全有害的类型的电源线的损坏的风险。即使在逆变器控制系统的拐角区域或侧边界壁的最大可能位移处，由于电缆管道接近固定连接件并且因此接近旋转运动的固定中点，相应区域中的平移位移也相对较小。作为替代或附加，电缆管道可以是扩大的构造，以便电源线具有更大的运动范围。

附图说明

图1示出了从现有技术中已知的组件的俯视示意图。本发明的其它有利实施例在从属权利要求和以下对附图的描述中公开。在一个示例性的实施例中，

图2描述了本发明组件的说明性实施例的俯视示意图，

图3描述了根据本发明转动的组件的说明性实施例的俯视示意图，

图4示出了根据本发明转动和位移的组件的说明性实施例的俯视示意图，

图5a-c描述了本发明的引导连接件的说明性实施例的俯视示意图。

具体实施方式

在不同的附图中，相同的部分总是提供相同的附图标记，因此，这些部件通常也仅描述一次。在附图中，本发明通过基于变速器和逆变器控制系统部件的示例来描述。类似地，所描述的用于转动的实施例也可以提供在车辆的发动机舱中的其它类型的壳体或部件上，然而，这些壳体或部件具有与逆变器控制系统和/或变速器类似的几何形状，并且在正面碰撞的情况下以类似的方式在x方向上位移。

图1中的俯视示意图描绘了现有技术中已知的组件100。组件100包括逆变器控制系统300，其沿z方向(未标记)布置在变速器200上方。为了更容易表示，变速器200表示为与逆变器控制系统300相比略微放大。变速器200和逆变器控制系统300通过四个紧固装置150(例如螺栓或螺钉)牢固地彼此连接。设想变速器200和逆变器控制系统300没有朝向彼此的运动。即使所选择的图示意味着变速器200和逆变器控制系统300在单独的壳体中的实施例，但是两个部件也可以在单个壳体中实现。由于在发动机舱中的有限的可用空间，不可避免地在y方向上与另外的部件(例如制动助力器120)形成出于安全原因不期望的重叠140。在正面碰撞的情况下，由于整个传动系在位移方向110上的位移，组件100将在x方向上移动通过发动机架到达乘客舱(这里未示出)上。在重叠140的区域中，最终(在具有左向驾驶的机动车辆的情况下)与制动助力器120碰撞并且由于负载路径而将迫使其通过舱壁(这里未示出)而抵靠车辆乘员。在具有右向驾驶的机动车辆的情况下，类似定位的部件将相应地受到影响。具有带电电源线131的电缆管道130可能同时被损坏或变形，由此出现与高电压部件短路的风险。因此，一方面，希望尽可能地消除重叠140，同时保护电缆管道130不受机械影响。

图2示出了作为示例性的本发明的解决方案的组件100，其中变速器200和逆变器控制系统300以能够使它们相对于彼此旋转或转动的方式安装。在这种情况下，四个紧固装置150中的一个构造为固定连接件151，其中，通常选择定位或布置成离制动助力器120最远的紧固装置150。在这种情况下，螺栓可以形状配合地安装在凹部152中，并且可以仅允许在旋转方向160(见图3)上的旋转运动。其它三个紧固装置150被构造为引导连接件158，其中原则上一个引导连接件158就足够了，或者也可以使用几个引导连接件158。根据可用的空间，引导连接件158可以在变速器200和逆变器控制系统300之间的连接区域中不同地定位，尽管优选地在每种情况下在周边定位在逆变器控制系统300的拐角区域中。引导连接件158构造有纵长的凹部152，例如槽孔。因此，紧固装置150相对于凹部152的位移是可能的，而在固定连接件151中，逆变器控制系统300相对于平移运动刚性地连接到变速器200。

图3和4描绘了在正面碰撞的情况下组件100的动态行为。在此，撞击方向170在溃缩区171中沿箭头的标记方向或基本上沿箭头的标记方向发生。逆变器控制系统300、凹部152、电缆管道130和电源线131在由于溃缩区171中的撞击而转动之前的位置用虚线标记。通过逆变器控制系统300在旋转方向160上的旋转或转动，产生在车辆的y方向或与其相反的方向上的位移140。由此产生的位移140至少对应于在静态下在逆变器控制系统300和制动助力器120之间存在的重叠140的量(见图1和2)。在溃缩区171中，逆变器控制系统300相对于变速器200的壳体或变速器200后退，并且相对于制动助力器120形成倾斜侧或倾斜的侧壁。逆变器控制系统300本身定向为类似于牢固安装的静态偏转元件。固定连接件151最初在先前确定的固定点保持基本静止，而凹部152沿旋转方向160平移移动。每个单独的凹部152行进的距离对应于凹部位移153，其用虚线和箭头指示。凹部152或槽孔沿着紧固装置150或螺栓移动，直到紧固装置150在纵长凹部152的相对边界边缘或边界壁上形成抵靠部。所有的凹部152沿着围绕固定连接件151的旋转轴的圆形路径移动。在旋转运动期间，下方的变速器200(见图1)部分地暴露。电缆管道130也沿着圆形路径移动。邻近或邻接固定连接件151的布置意味着位移，也就是说，电缆管道130行进的整个距离是小的。同时，电缆管道130设计成使得带电电缆131与电缆管道130的边界壁具有足够大的距离。通过增大电缆管道130结合邻近固定连接件151或在固定连接件151附近定位，并且还因为电源线131的电缆允许电源线131和电缆管道130之间的充分相对运动，可以减小或完全防止高电压和低电压线路的电源线131的机械损害。

根据图4，不可避免的，并且，对于在正面碰撞情况下的车辆的有效溃缩区，还期望逆变器控制系统300与整个组件100或整个传动系一起位移并且撞击的冲量通过变形分散。在这种情况下，位移方向110基本上沿x方向延伸，x方向对应于撞击方向170。然而，撞击方向170和/或位移方向110也可以另外具有出在y方向和/或z方向上的分量。制动助力器120在x方向上没有位移或仅略微位移了逆变器控制系统300的区域在y方向上的位移140。表述区域被理解为具体表示逆变器控制系统300的拐角或拐角区域，其沿着逆变器控制系统300的对角设置，与固定连接件151相对设置，并且其将与制动助力器120形成重叠140(见图1)。因此，逆变器控制系统300和/或制动助力器120彼此移动。它们几乎彼此嵌套，或者它们移动经过彼此。逆变器控制系统300和/或制动助力器120被偏转。靠近制动助力器120的自由空间可用于有效溃缩区。由于正面碰撞，发动机舱内部的负载路径被停用，由此车辆的乘员保持免受由于负载路径而产生的机械影响。

图5a-5c示出了引导连接件158的不同变型，其各个特征也可彼此组合。作为凹部152的替代，紧固装置150也可以平移方式移动，而凹部152在逆变器控制系统300的旋转期间或在紧固装置150(见图3)的平移运动期间保持静止。紧固装置150例如也与逆变器控制系统300可运动地连接，而凹部152是变速器200或变速器200的壳体的组成部分。由此产生的紧固装置的位移154在图5a中由箭头表示。紧固装置150在完成平移运动时在凹部152的邻接部上的相应端部位置由虚线圆表示。

图5b描绘了引导连接件158，其中纵长凹部152的纵向轴线155是弯曲的或具有曲率走向。曲率走向对应于以固定连接件151(见图3)或固定连接件151的旋转轴作为中点的圆形路径。结果，附接装置150的用于逆变器控制系统300从凹部152的第一邻接部到凹部152的第二邻接部的旋转运动160(见图3)或平移运动被更稳定地引导，其中，继续确保沿y方向(见图3/4)的预期位移140。

图5c示出了引导连接件158，其中，凹部152具有锥形开口走向157。随着附接装置150的平移运动，凹部152随着逆变器控制系统300的旋转的增加而失去对于紧固装置150的引导功能。事实上会出现松动效应。在凹部152的第一邻接部处的起始位置仍然是引导位置，而在凹部152的第二邻接部处的结束位置是松开位置。引导连接件158的这种松开效果可以实现两个目的：一方面，产生了额外的间隙，这有助于由于正面碰撞而进一步中断或停用负载路径，由此进一步提高了车辆乘员的安全性。另一方面，当拆卸事故损坏车辆时，可以更容易地从逆变器控制系统300和变速器200(见图2)拆卸组件100。

附图标记列表：

100组件

110位移方向

120制动助力器

130电缆管道

131电源线

140位移/重叠

150紧固装置

151固定连接件

152凹部

153凹部位移

154紧固装置位移

155纵向轴线

156曲率

157锥形开口走向

158引导连接件

160旋转方向

170撞击方向

171溃缩区

200逆变器控制系统

300壳体