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Die Erfindung betrifft eine Lagerungsanordnung eines elektrischen Antriebsstrangs an einen Kraftwagenrohbau gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine derartige Lagerungsanordnung ist beispielsweise bereits aus der
DE 20 2010 007 408 U1 bekannt und umfasst eine Rahmenstruktur, welche am Kraftwagenrohbau im Bereich jeweiliger Dämpferbeindome sowie im Bereich unterhalb davon festgelegt ist und durch welche ein Antriebsstrang mit wenigstens einem elektrischen Antrieb getragen ist. Wird ein Antriebsstrang mit wenigstens einem elektrischen Antrieb eingesetzt, so sind zu dessen Halterung am Kraftwagenrohbau spezifische Erfordernisse zu erfüllen. Insbesondere ist dabei zu berücksichtigen, dass der elektrische Antrieb hochfrequente Schwingungen in den Kraftwagenrohbau eintragen kann.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Lagerungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, dass ein besonders vorteilhaftes Geräuschverhalten auf besonders kostengünstige Weise realisierbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Lagerungsanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Um eine Lagerungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welcher ein besonders vorteilhaftes Geräuschverhalten auf besonders kostengünstige Weise realisiert werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Antriebsstrang über eine Antriebsstranglagerung schwingungsentkoppelt an der Rahmenstruktur gelagert ist. Außerdem ist die Rahmenstruktur über eine Rahmenstrukturlagerung schwingungsentkoppelt an dem Kraftwagenrohbau gelagert. Mit anderen Worten ist die Rahmenstruktur, welche den Antriebsstrang trägt, einerseits unter Vermittlung einer entsprechenden Rahmenstrukturlagerung schwingungsentkoppelt am Kraftwagenrohbau gelagert und weist andererseits eine Antriebsstranglagerung auf, über welche der Antriebsstrang schwingungsentkoppelt an der Rahmenstruktur gehalten ist. Insgesamt ergibt sich somit eine Schwingungsentkopplung zwischen dem Antriebsstrang und der Rahmenstruktur sowie zwischen der Rahmenstruktur und dem Kraftwagenrohbau, sodass in besonders positiver Weise das NVH-Verhalten (NVH – Noise Vibration Harshness – Geräusch, Vibration und Rauheit) beeinflusst werden kann. Somit kann die Lagerungsanordnung hinsichtlich des Verhaltens bei Geräuschen, Vibrationen und Rauheit (NVH) optimiert werden.
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Um dabei die Teileanzahl, das Gewicht und die Kosten der Lagerungsanordnung und somit des Kraftwagens insgesamt besonders gering halten zu können, ist die Rahmenstruktur als vorzugsweise einstückiges Gussbauteil ausgebildet, wobei die Rahmenstruktur integrierte Haltekonsolen zur Anbindung an den Kraftwagenrohbau aufweist. Diese bedeutet, dass das Gussbauteil (die Rahmenstruktur) über die integrierten Haltekonsolen an den Kraftwagenrohbau angebunden, das heißt an dem Kraftwagenrohbau gehalten ist, sodass der Einsatz von zusätzlichen, separaten Halteelementen vermieden oder die Anzahl an solchen Halteelementen besonders gering gehalten werden kann. Bei der erfindungsgemäßen Lagerungsanordnung kann durch die beispielsweise als Aggregateträger fungierende Rahmenstruktur und dabei insbesondere durch die Einbringung von Lagern in die Rahmenstruktur selbst und durch die Anbindung der Rahmenstruktur an den Kraftwagenrohbau, insbesondere über beispielsweise als Motorlager ausgebildete Lager, eine Schwingungsentkopplung mit wenigstens zwei Entkopplungsebenen dargestellt werden, sodass eine zweifache schwingungstechnische Abkopplung des elektrischen Antriebsstrangs von dem Kraftwagenrohbau ermöglicht ist. Dadurch kann beispielsweise ein zumindest nahezu geräuschloses Fahren, insbesondere elektrisches Fahren, realisiert werden, sodass ein besonders hoher Fahrkomfort darstellbar ist.
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Der Erfindung liegt dabei insbesondere die Erkenntnis zugrunde, dass gerade elektrische Antriebe beziehungsweise Motoren hochfrequente Schwingungen verursachen können, welche üblicherweise zu einer erheblichen Geräusch- und Vibrationsentwicklung führen können. Durch das Vorsehen der Antriebsstranglagerung und der Rahmenstrukturlagerung können solche unerwünschten Geräusche und Vibrationen jedoch zumindest weitgehend eliminiert werden.
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Um das Gewicht sowie die Korrosionsneigung der Rahmenstruktur besonders gering zu halten, ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Rahmenstruktur aus Aluminium beziehungsweise aus einer Aluminiumlegierung gebildet ist. Ferner hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn die Rahmenstruktur als Druckgussbauteil, das heißt durch Druckguss, gebildet ist, sodass die Rahmenstruktur besonders einfach und kostengünstig hergestellt werden kann.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Rahmenstruktur einstückig beziehungsweise einteilig ausgebildet, wodurch die Teileanzahl und somit die Kosten besonders gering gehalten werden können. Außerdem lässt sich dadurch ein besonders einfaches Toleranzmanagement darstellen. Des Weiteren kann im Rahmen der Herstellung der Lagerungsanordnung beziehungsweise des Kraftwagens insgesamt die Anzahl an Prozessschritten gering gehalten werden, wodurch eine hohe Prozessstabilität darstellbar ist. Darüber hinaus lässt sich eine maximale Integration von Anbindungen in ein Bauteil in Form der Rahmenstruktur realisieren, sodass die Teileanzahl, das Gewicht und die Kosten in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden können. Im Vergleich zu mehrteiligen Stahlrohr-Rahmen kann eine hohe Gewichtseinsparung von beispielsweise 40 Prozent realisiert werden. Außerdem kann eine einfache Montage realisiert werden, da im Rahmen einer solchen Montage beispielsweise lediglich die einstückige Rahmenstruktur zu montieren ist. Schließlich können Maßnahmen zum Korrosionsschutz gering gehalten oder vermieden werden, insbesondere dann, wenn die Rahmenstruktur aus Aluminium gebildet ist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung.
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Dabei zeigen:
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1 eine schematische Perspektivansicht auf eine Vorbaustruktur eines Kraftwagenrohbaus mit einer erfindungsgemäßen Lagerungsanordnung eines elektrischen Antriebsstrangs an dem Kraftwagenrohbau unter Vermittlung einer Rahmenstruktur;
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2 eine schematische Perspektivansicht auf die Rahmenstruktur, die als Aggregateträger zum Halten mehrerer Komponenten genutzt wird;
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3 eine schematische Draufsicht auf die mit den Komponenten bestückte Rahmenstruktur;
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4 eine schematische Perspektivansicht auf die Rahmenstruktur ohne die Komponenten, wobei an der Rahmenstruktur Halteelemente zum Haltern der Komponenten befestigt sind;
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5 eine schematische Perspektivansicht auf die Rahmenstruktur ohne die Halteelemente;
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6 eine schematische Seitenansicht auf die Rahmenstruktur gemäß 5; und
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7 eine weitere schematische Perspektivansicht auf die Rahmenstruktur gemäß 5.
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In 1 ist in einer Perspektivansicht von schräg oben eine Vorbaustruktur 10 eines Kraftwagenrohbaus 11 beziehungsweise einer Kraftwagenkarosserie eines Personenkraftwagens dargestellt, welcher auch einfach als Kraftwagen bezeichnet wird. Von der Vorbaustruktur 10 sind insbesondere zwei Längsträger 12 einer Hauptlängsträgerebene erkennbar, auf welche beidseitig jeweilige Dämpferbeindome 14 aufgesetzt sind. Ausgehend von den Dämpferbeindomen 14 erstrecken sich jeweilige Längsträger 16 einer oberen Längsträgerebene nach vorne hin, welche sich über jeweilige Stützen 18 an den vorderen Enden der zugehörigen Längsträger 12 der Hauptlängsträgerebene in Fahrzeughochrichtung abstützen. Im mittleren Bereich der Vorbaustruktur 10 ist außerdem eine Stirnwand 20 erkennbar, welche eine dahinterliegende Fahrgastzelle der Kraftwagenkarosserie nach vorne hin begrenzt.
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Weiterhin erkennbar ist in 1 eine Lagerungsanordnung eines elektrischen Antriebsstrangs 22 an dem Kraftwagenrohbau 11, bei welcher der elektrische Antriebsstrang 22 unter Vermittlung einer Rahmenstruktur 24 an der Vorbaustruktur 10 und somit an dem Kraftwagenrohbau 11 gelagert ist. Aus 1 ist außerdem erkennbar, dass an die jeweiligen Längsträger 12 jeweilige Energieabsorptionselemente 26 angebunden sind, welche auch als Crashboxen bezeichnet werden. Die Energieabsorptionselemente 26 sind jeweils mit einem sich zumindest im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung erstreckenden Biegequerträger 28 verbunden.
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In Zusammenschau mit 2 ist besonders gut erkennbar, dass der elektrische Antriebsstrang 22 wenigstens einen Elektromotor 30 aufweist, mittels welchem zumindest ein Rad des Kraftwagens antreibbar ist. Insbesondere sind mehrere Räder des Kraftwagens und somit der Kraftwagen selbst mittels des Elektromotors 30 antreibbar. Außerdem kann der elektrische Antriebsstrang 22 eine in den Fig. nicht näher erkennbare Getriebeeinheit aufweisen, über welche die Räder von dem Elektromotor 30 antreibbar sind. Der Elektromotor 30 ist somit ein elektrischer Antrieb des elektrischen Antriebsstrangs 22, wobei beispielsweise der als Hybrid- oder Elektrofahrzeug ausgebildete Kraftwagen mittels des elektrischen Antriebs antreibbar ist.
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Dabei weist die Rahmenstruktur 24 eine besonders gut aus 5 und 7 erkennbare und beispielsweise als Durchgangsöffnungen ausgebildete Aufnahmen 32 auf, in welchen jeweilige, beispielsweise aus Gummi gebildete Getriebelager 34 aufgenommen sind. Über die Getriebelager 34 ist zumindest das Getriebe, insbesondere der elektrische Antriebsstrang 22 insgesamt, an der Rahmenstruktur 24 gelagert, sodass der elektrische Antriebsstrang 22 durch die Rahmenstruktur 24 getragen und unter Vermittlung der Rahmenstruktur 24 am Kraftwagenrohbau 11 gehalten ist. Hierzu ist die Rahmenstruktur 24 ihrerseits an dem Kraftwagenrohbau 11 gehalten.
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Um nun ein besonders vorteilhaftes Geräuschverhalten auf besonders kostengünstige Weise realisieren zu können, ist der elektrische Antriebsstrang 22 über eine beispielsweise die Getriebelager 34 umfassende beziehungsweise durch die Getriebelager 34 gebildete Antriebsstranglagerung 36 schwingungsentkoppelt an der Rahmenstruktur 24 gelagert. Außerdem ist die Rahmenstruktur 24 über eine Rahmenstrukturlagerung 38 schwingungsentkoppelt an dem Kraftwagenrohbau 11 gelagert, wobei die Rahmenstrukturlagerung 38 beispielsweise jeweilige, in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandete Halteeinrichtungen 40 aufweist. Durch die beschriebene Lagerung des elektrischen Antriebsstrangs 22 an der Rahmenstruktur 24 und durch die beschriebene Lagerung der Rahmenstruktur 24 an dem Kraftwagenrohbau 11 ist eine Abkopplung des elektrischen Antriebsstrangs 22 von dem Kraftwagenrohbau 11 auf zwei Ebenen geschaffen, welche auch als Entkopplungsebenen bezeichnet werden. Eine erste der Entkopplungsebenen ist dabei durch die Antriebsstranglagerung 36 geschaffen, wobei die zweite Entkopplungsebene durch die Rahmenstrukturlagerung 38 geschaffen ist. Hierdurch kann beispielsweise eine übermäßige Übertragung von Schwingungen des elektrischen Antriebsstrangs 22 über die Rahmenstruktur 24 auf den Kraftwagenrohbau 11 vermieden werden, sodass sich ein besonders vorteilhaftes NVH-Verhalten darstellen lässt. Um dabei die Teileanzahl und somit die Kosten und das Gewicht besonders gering zu halten, ist die Rahmenstruktur 24 als Gussbauteil ausgebildet, wobei vorzugsweise die Rahmenstruktur 24 einstückig ausgebildet ist.
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Besonders gut aus 2 bis 5 ist erkennbar, dass die Rahmenstruktur 24 integrierte Haltekonsolen 42 zur Anbindung an den Kraftwagenrohbau 11 aufweist, wobei beispielsweise die Haltekonsolen 42 jeweilige Bestandteile der Halteeinrichtungen 40 und somit der Rahmenstrukturlagerung 38 sind. Die jeweiligen Haltekonsolen 42 umfassen beispielsweise jeweilige Dome 44 und in den Domen 44 angeordnete Schrauböffnungen 46, mittels welchen die Rahmenstruktur 24 mit jeweiligen, kraftwagenrohbauseitigen Haltekonsolen der Halteeinrichtungen 40 verschraubt werden können. Hierzu werden beispielsweise aus 1 erkennbare Schrauben 48 in die jeweiligen korrespondierenden Schrauböffnungen 46 eingeschraubt, um dadurch die Rahmenstruktur 24 an dem Kraftwagenrohbau 11 zumindest mittelbar anzuschrauben.
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Die Rahmenstruktur 24 wird dien nicht nur dem Lagern des elektrischen Antriebsstrangs 22, sondern auch dem Halten von weiteren, beispielsweise von dem elektrischen Antriebsstrang 22 unterschiedlichen und zusätzlich dazu vorgesehenen Komponenten. Eine erste dieser Komponenten ist beispielsweise ein Chiller 50, welcher als Kühler fungiert und beispielsweise genutzt wird, um ein Bauelement, insbesondere eine Batterie, des Kraftwagens insbesondere über ein Fluid zu kühlen. Mit anderen Worten wird der Chiller 50 beispielsweise genutzt, um ein Fluid zu kühlen, mittels welchem dann das zuvor genannte Bauelement gekühlt werden kann.
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Zweite der Komponenten sind beispielsweise Wärmepumpen 52. Eine dritte der Komponenten ist ein als Heizungswärmetauscher 54 ausgebildeter Wärmetauscher. Eine vierte der Komponenten ist eine als Heizwasserpumpe 56 ausgebildete Flüssigkeitspumpe zum Fördern einer Flüssigkeit, insbesondere einer Heiz- und/oder Kühlflüssigkeit, welche auch als Heizwasser bezeichnet wird. Eine fünfte der Komponenten ist ein Kondensator 58, und eine sechste der Komponenten ist ein elektrisches beziehungsweise elektronisches Bauteil in Form eines DC/DC-Wandlers 60. Die Wärmepumpen 52, der Heizungswärmetauscher 54, der Kondensator 58 und die Heizwasserpumpe 56 sind beispielsweise Bauelemente beziehungsweise Bestandteile einer Klimaanlage, mittels welcher der Innenraum des Kraftwagens klimatisiert, das heißt mit klimatisierter Luft versorgt und dadurch beheizt und gekühlt werden kann.
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Die Anbindung der Komponenten an die Rahmenstruktur 24 ist besonders gut aus 4 bis 7 erkennbar, in welchen die genannten Komponenten nicht dargestellt sind. Dabei ist besonders gut erkennbar, dass die Rahmenstruktur 24 als Guss-Rahmen ausgebildet ist. Ferner sind Halteelemente 62 und 64 vorgesehen, welche separat von der Rahmenstruktur 24 ausgebildet und mit der Rahmenstruktur 24 verbunden sind. Das Halteelement 62 ist beispielsweise ein Halter, mittels welchem beziehungsweise über welchen beispielsweise der DC/DC-Wandler 60 an der Rahmenstruktur 24 gehalten wird. Das jeweilige Halteelement 64 ist ein Spannband, mittels welchem beispielsweise die jeweilige Wärmepumpe 52 gegen die Rahmenstruktur 24 gespannt und dadurch an der Rahmenstruktur 24 gehalten wird. Der an sich einstückige Guss-Rahmen weist eine Lasche 66 mit nachträglichen Bohrungen 68 auf, über welche beispielsweise der Heizungswärmetauscher 54 an der Rahmenstruktur 24 befestigbar beziehungsweise befestigt ist. Ferner ist es denkbar, dass die Getriebelager 34 als Einpresslager ausgebildet sind, welche in die korrespondierenden, als Öffnungen ausgebildeten Aufnahmen 32 eingepresst sind. Außerdem weist die jeweilige Haltekonsole 42, die in die Rahmenstruktur 24 integriert ist, wenigstens eine bearbeitete Anbindungsfläche 70 auf, über welche beispielsweise die jeweilige Haltekonsole 42 an der jeweiligen, kraftwagenrohbauseitigen Haltekonsole abstützbar ist.
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Insgesamt ist erkennbar, dass die Rahmenstruktur 24 besonders kostengünstig hergestellt werden kann. Hierzu wird beispielsweise die Rahmenstruktur 24 durch Gießen und dabei beispielsweise einstückig hergestellt. Anschließend wird die Rahmenstruktur 24 beispielsweise durch Fräsen und Bohren bearbeitet. Als Werkzeugkonzept zum Herstellen der Rahmenstruktur 24 kann genau eine Entformungsrichtung vorgesehen sein, entlang welcher die Rahmenstruktur 24 nach dem Gießen aus einem Gießwerkzeug entformt wird. Dabei veranschaulicht beispielsweise in 6 ein Doppelpfeil 72 die genannte, auch als Hauptentformungsrichtung bezeichnete Entformungsrichtung. Ferner können beispielsweise zum Herstellen der Rahmenstruktur 24 vier kleine Schieber des Gießwerkzeugs zum Einsatz kommen. Insbesondere die Aufnahmen 32 können mittels der vier Schieber hergestellt werden. Als Material hat sich DBL 4918.2 als vorteilhaft gezeigt, wodurch das Gewicht besonders gering gehalten werden kann. Die Rahmenstruktur 24 wird vorzugsweise als Aggregaterahmen zur Aufnahme nicht nur des elektrischen Antriebsstrangs 22, sondern auch der genannten weiteren Komponenten genutzt, wodurch sich eine bauraum-, gewichts- und kostengünstige Anbindung des elektrischen Antriebsstrangs 22 und der genannten Komponenten an den Kraftwagenrohbau 11 über die Rahmenstruktur 24 realisieren lässt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202010007408 U1 [0002]
