DE102018131998A1

DE102018131998A1 - Aggregate-Befestigungseinrichtung zum schwingfähigen Festlegen eines Aggregats eines elektrischen Antriebs in einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102018131998A1
Application number: DE102018131998.3A
Authority: DE
Inventors: Christoph Purreiter
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2018-12-12
Filing date: 2018-12-12
Publication date: 2020-06-18

Abstract

Nach der Erfindung besteht eine Aggregate-Befestigungseinrichtung zum schwingfähigen Festlegen von Aggregaten eines elektrischen Antriebs, wenigstens bestehend aus einem Elektromotor, insbesondere mit einem Getriebe, an einer Karosserie und/oder an einem Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs, mindestens aus einem aggregatseitigen ersten Lagerteil oder -einrichtung, einem Lagerkern, und einem karosserie- oder fahrwerksseitigen zweiten Lagerteil oder -einrichtung, einem Lagergehäuse, die durch wenigstens ein Schwingungen dämpfendes Element miteinander so verbunden sind, dass, in Einbaulage im Kraftfahrzeug, eine Hochachse der Aggregate-Befestigungseinrichtung deckungsgleich ist mit einer Längsachse eines Befestigungsmittels zur Verbindung von Lagerkern mit Elektromotor oder Karosserie oder Fahrwerk, das in Fahrzeughochrichtung gerichtet ist. Die Aggregate-Befestigungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Schwingungen dämpfende Element aus wenigstens zwei winklig zueinander angestellten elastischen Tragfederquadern besteht, deren Längsachsen parallel zueinander in Fahrzeugquerrichtung verlaufen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Aggregate-Befestigungseinrichtung, zum Festlegen mindestens eines Aggregats eines Antriebs an einer Karosserie und/oder an einem Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs, nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.
Aggregatelager d.h. Lagerungen für das Antriebsaggregat (Motor und/oder Getriebe) für Kraftfahrzeuge sind in unterschiedlichsten Ausführungsformen bekannt. Sie können Schwingungen bzw. Relativbewegungen zwischen dem Antriebsaggregat und der Fahrzeug-Karosserie ermöglichen, jedoch sollen diese Relativbewegungen nicht nur gedämpft, sondern auch in der Distanz oder Auslenkung begrenzt werden, um zu vermeiden, dass Teile des Antriebsaggregates in unerwünschter Weise an der Fahrzeug-Karosserie anschlagen.
Die DE 36 43 556 A1 beschreibt ein hydraulisch dämpfendes Motorlager für stehende und hängende Anordnung bestehend wenigstens aus einem Lagerkern, einem Lagergehäuse und einem beide verbindende kegelmantelförmige Wandung aus einem gummielastischen Material, die eine Arbeitskammer zur hydraulischen Dämpfung von Schwingungen ausbildet. Dadurch werden von der Brennkraftmaschine ausgehende, Geräusch verursachende Schwingungen von der Karosserie ferngehalten.
Nachteilig ist hier eine große Bauhöhe des Motorlagers, aufgrund der hydraulischen Einrichtung.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Aggregate-Befestigungseinrichtung zum Festlegen von Aggregaten eines elektrischen Antriebs an einer Karosserie und/oder an einem Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen, welche speziell bei elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen die Akustik im Innenraum verbessert, dadurch dass lange Hebelarme zwischen Aggregat und Karosserie oder Fahrwerk vermieden werden und zusätzlich auf einfache Weise eine Wegbegrenzung der auftretenden Schwingungsamplituden erreicht wird.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Nach der Erfindung besteht eine Aggregate-Befestigungseinrichtung zum schwingfähigen Festlegen von Aggregaten eines elektrischen Antriebs, wenigstens bestehend aus einem Elektromotor, insbesondere mit einem Getriebe, an einer Karosserie und/oder an einem Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs, mindestens aus einem aggregatseitigen ersten Lagerteil oder -einrichtung, einem so genannten Lagerkern, und einem karosserie- oder fahrwerksseitigen zweiten Lagerteil oder -einrichtung, einem so genannten Lagergehäuse, die durch wenigstens ein Schwingungen dämpfendes Element miteinander so verbunden sind, dass, in Einbaulage im Kraftfahrzeug, eine Hochachse der Aggregate-Befestigungseinrichtung deckungsgleich ist mit einer Längsachse eines Befestigungsmittels zur Verbindung von Lagerkern mit Elektromotor oder Karosserie oder Fahrwerk, das in Fahrzeughochrichtung gerichtet ist. Die Aggregate-Befestigungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Schwingungen dämpfende Element aus wenigstens zwei winklig zueinander angestellten elastischen Tragfederquadern besteht, deren Längsachsen parallel zueinander in Fahrzeugquerrichtung verlaufen.
Das hat den Vorteil, dass eine Funktionsintegration mehrerer Bauteile im Lagerkern möglich ist und dadurch ein Lageraufbau für geringe Bauhöhen ermöglicht wird. Durch die Möglichkeit eine große Kontaktfläche zwischen Lagerkern und Anschlussbauteil zu wählen ist die Verbundsteifigkeit zwischen Lagerkern und Motor oder zwischen Lagerkern und Karosserie verbessert. Die Tragfedergestaltung ermöglicht vorteilhafterweise niedrige dynamische Verhärtungen. Durch den Verzicht auf eine runde Bauform der Tragfeder gemäß dem Stand der Technik, können verbesserte Tragfedergeometrien im Hinblick auf das dynamische Verhärtungsverhalten dargestellt werden.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sehen vor, dass Anschlagflächen von elastischen Bewegungsanschlägen am Lagergehäuse ein erster, wirkend in Fahrzeughochrichtung als Aggregatgehäuseanschlag bei einer Aggregatgehäusebewegung nach oben, und am Lagerkern angebracht sind, ein zweiter Bewegungsanschlag wirkend in einer horizontalen Fahrzeugebene zwischen Lagerkern und Lagergehäuse und wirkend bei einer Aggregatgehäusebewegung nach unten.
Wenn Bewegungsanschläge in verschiedene Richtungen vorwiegend an einem Teil, hier der Lagerkern, angebracht werden, entsteht eine sehr kostengünstige Ausführung eines Aggregatelagers, da es nur aus wenigen Teilen besteht und bestimmte Herstellungsvorgänge in der Verbindungstechnik an einem Teil zusammen vollzogen werden können. Zum Beispiel das Vulkanisieren der Bewegungsanschläge an den Lagerkern.
Alternativ dazu können die Anschlagflächen von elastischen Bewegungsanschlägen am Lagergehäuse angebracht sein, ein erster wirkend in Fahrzeughochrichtung als Aggregatgehäuseanschlag bei einer Bewegung eines Gehäuses des Aggregats nach oben und ein zweiter Bewegungsanschlag wirkend in einer horizontalen Fahrzeugebene zwischen Lagerkern und Lagergehäuse und wirkend bei einer Bewegung des Gehäuses des Aggregats nach unten. Dadurch sind vorteilhafterweise alle Bewegungsanschläge am Lagergehäuse angebracht und es muss dazu nur dieses bei der Herstellung mit Vulkanisationsprozessen bearbeitet werden.
In einer weiteren Alternative können die Anschlagflächen von elastischen Bewegungsanschlägen am Lagerkern angebracht sein, ein erster wirkend in Fahrzeughochrichtung als Aggregatgehäuseanschlag bei einer Bewegung eines Gehäuses des Aggregats nach oben und ein zweiter Bewegungsanschlag wirkend in einer horizontalen Fahrzeugebene zwischen Lagerkern und Lagergehäuse und wirkend bei einer Bewegung des Gehäuses des Aggregats nach unten. Dadurch sind vorteilhafterweise alle Bewegungsanschläge am Lagerkern angebracht und es muss dazu nur dieser bei der Herstellung mit Vulkanisationsprozessen bearbeitet werden.
Weiter ist von Vorteil, wenn die Aggregate-Befestigungseinrichtung das Aggregat in hängender Anordnung im Kraftfahrzeug schwingfähig festlegt, indem der Lagerkern mit dem Befestigungsmittel direkt am Aggregatgehäuse angeflanscht ist und das Schwingungen dämpfende Element den Lagerkern über die Tragfederquader, am Lagergehäuse abstützt, in das der Lagerkern hineinragt, und das, in Hochachsenrichtung gesehen, über dem Lagerkern an der Karosserie oder dem Fahrwerk angeflanscht ist.
Vorteilhafterweise kann so Schwingungstilgung und nahe Lagerung am Aggregat und eine damit verbundene Reduzierung der Schwingungsverstärkung und Schwingungsmehrung erreicht werden.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist jeder Tragfederquader mit je einer von zwei gegenüberliegenden Längsseiten am Lagerkern und an einem Endstück befestigt ist und jedes Endstück im Lagergehäuse befestigt ist. Wenn dann jedes Endstück korrespondierend zusammen mit dem Lagergehäuse als Clipseinrichtung ausgebildet ist, indem jedes Endstück mit dem Lagergehäuse, beim Zusammenbau der Aggregate-Befestigungseinrichtung, durch Einfügen des Lagerkerns in das Lagergehäuse, eine formschlüssige, zentrierte Verbindung aufbaut hat das den Vorteil, dass Clipseinrichtung und Lagergehäuse beim Zusammenbau der Aggregate-Befestigungseinrichtung, durch Festlegen des Lagerkerns am Aggregatgehäuse, miteinander eine formschlüssige, zentrierte Verbindung aufbauen. Das ergibt vorteilhafterweise einen geringen Montageaufwand für schnelle Montage durch Handhabung von nur wenigen Bauteilen bei einfachen Montageabläufen. Im Wartungsfall besonders, wenn die Verbindung zwischen den Endstücken und dem Lagergehäuse mittels der Clipseinrichtung, gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung, lösbar ist.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand dreier bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert. Die erfindungsgemäßen Aggregate Befestigungseinrichtungen sind in der Zeichnung mittels Längsschnitten durch Aggregatelager für hängende Aggregatelagerung dargestellt. In sämtlichen Figuren sind gleiche Elemente mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet und erfindungswesentlich können sämtliche näher beschriebenen Merkmale sein. Es zeigen:

1: Einen Längsschnitt durch eine Mitte eines Aggregatelagers, in Einbaulage, in einer Ebene, aufgespannt durch eine Längs- und eine Hochachse eines Kraftfahrzeugs,
2: einen Längsschnitt des Aggregatelagers aus 1, um die Hochachse um 90 Winkelgrad gedreht, also in einer Ebene, aufgespannt durch eine Quer- und eine Hochachse des Kraftfahrzeugs und
3: einen Ausschnitt aus 1, der einen Teil einer Clipseinrichtung vergrößert darstellt,
4: Entsprechend 1 einen Längsschnitt durch eine Mitte eines Aggregatelagers in einer alternativen Ausbildung, bei der alle Bewegungsanschläge an einem Lagergehäuse ausgebildet sind,
5: einen Längsschnitt des Aggregatelagers aus 4, entsprechend 2 und
6: Entsprechend 5 einen Längsschnitt durch eine Mitte eines Aggregatelagers in einer weiteren alternativen Ausbildung, bei der alle Bewegungsanschläge an einem Lagerkern ausgebildet sind.

Die 1 und 2 zeigen ein Aggregatelager einer Aggregate-Befestigungseinrichtung zum schwingfähigen festlegen eines nur symbolisch, mittels eines geschnittenen Teils von dessen Gehäuse 2, dargestellten Aggregats eines elektrischen Antriebs für ein Kraftfahrzeug. Hierbei handelt es sich um einen Elektromotor, insbesondere mit einem Getriebe, der unter einer nicht gezeichneten Fronthaube an einer nicht gezeichneten Karosserie eines Kraftfahrzeugs festgelegt ist. Diese Karosserie ist in üblicher Weise über eine nicht näher dargestellte Schraubverbindung mit einem Lagergehäuse 6 des Aggregatelagers verbunden, das einen Lagertopf 6` ausbildet, in den ein Gummilager 5 als schwingungsdämpfendes Element zur Verbindung eines Lagerkern 3 mit dem Lagergehäuse 6 eingebracht ist. Auf diesem Gummilager 5 stützt sich der Lagerkern 3 ab, welcher mittels einer Befestigungsschraube 4 direkt am Gehäuse 2 des Antriebsaggregats angeflanscht ist.
Mittels eingezeichneten Richtungspfeilen 10, 11, 12, 13 wird in den 1 und 2 eine dargestellte Einbaulage des Aggregatelagers verdeutlicht dargestellt, dessen statische Belastung, aufgrund einer hängenden Ausführung der Aggregate-Befestigungseinrichtung für das nur durch das Gehäuse 2 dargestellte Antriebsaggregat, nach unten, durch einen ersten Richtungspfeil 10, in Richtung einer Hochachse des Kraftfahrzeugs erfolgt, die durch einen zweiten Richtungspfeil 11 symbolisch dargestellt ist. Ein dritter Richtungspfeil 12 weist in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs und ein vierter Richtungspfeil 13 in dessen Querrichtung. In dieser Einbaulage des Aggregatelagers ist eine Hochachse, Richtungspfeil 11, des Kraftfahrzeugs deckungsgleich mit einer Längsachse der Befestigungsschraube 4 zur Verbindung des Lagerkerns 3 mit dem Gehäuse 2.
Das Schwingungen dämpfende Element besteht aus zwei lasttragenden, winklig zueinander angestellten, elastischen Tragfederquadern 5, deren nicht dargestellte Längsachsen parallel zueinander in Fahrzeugquerrichtung, Richtungspfeil 13, verlaufen. Neben diesen Tragfederquadern 5 sind am Lagerkern 3 auch noch zweite elastische Bewegungsanschläge 5a, 5b als umlaufender Ring anvulkanisiert, wirkend in einer horizontalen Fahrzeugebene zwischen Lagerkern 3 und Lagergehäuse 6 mittels Anschlagflächen am Lagertopf 6'. Wirkend bei einer Bewegung des Gehäuses 2 des Antriebsaggregats nach oben, entlang des Richtungspfeils 11, ist eine Anschlagfläche 8 eines ersten elastischen Bewegungsanschlags außen am Lagertopf 6` vorgesehen, die das Gehäuse 2 abstützt. Eine entgegengesetzte Bewegung des Gehäuses 2 nach unten, entlang des Richtungspfeils 10, stützt eine im Lagertopf 6` befindliche Anschlagfläche 5c ab.
Da die Aggregate-Befestigungseinrichtung das Antriebsaggregat in hängender Anordnung im Kraftfahrzeug schwingfähig festlegt, indem der Lagerkern 3 mit der Befestigungsschraube 4 direkt am Gehäuse 2 des Antriebsaggregats angeflanscht ist und das Schwingungen dämpfende Element den Lagerkern 3 über die Tragfederquader 5 am Lagergehäuse 6, im Lagertopf 6` abstützt, in den der Lagerkern 3 hineinragt, und das Lagergehäuse 6, in Hochachsenrichtung, Richtungpfeil 11, gesehen, über dem Lagerkern 3 an der Karosserie angeflanscht ist, ist es möglich, jeden Tragfederquader 5 mit je einer von zwei gegenüberliegenden Längsseiten am Lagerkern 3 und an je einem Endstück 7a, 7b zu befestigen,
wobei die beiden Endstücke 7a, 7b im Lagertopf 6` fixiert sind zum Beispiel mittels verklemmen durch Umformen eines Teils einer Gehäusewand des Lagertopfes 6` oder mittels eines Verstempeln oder Verprägen der Gehäusewand des Lagertopfes 6` in das Material der Endstücke.
Alternativ dazu ist es auch möglich, die Endstücke 7a, 7b und den Lagertopf 6` als Clipseinrichtung auszuführen, wie auch in 3 dargestellt, wozu wenigstens eine Feder 7` an jedem Endstück 7a, 7b so mit einer Nut 7" im Lagertopf 6` korrespondiert, dass die Endstücke 7a, 7b und der Lagertopf 6` beim Zusammenbau der Aggregate-Befetigungseinrichtung, durch Festlegen des Lagerkerns 3 am Gehäuse 2 des Antriebsaggregats mittels der Befestigungsschraube 4, miteinander eine formschlüssige, zentrierte Verbindung aufbauen. Besitzen die Endstücke 7a, 7b dazu jeweils einen elastischen Vorsprung als Feder 7', der in eine mit dieser korrespondierende Nut 7"einrastet, diese zum Beispiel als Ausnehmung des Lagertopfs 6` ausgebildet, wenn der Lagerkern 3 mittels der Befestigungsschraube 4 am Gehäuse 2 des Antriebsaggregats festgelegt wird, kann ein Gegenhalt und eine Montageführung durch eine Rippe 9 gewährleistet sein.
Entsprechend kann die Verbindung der Clipseinrichtung, zwischen den Endstücken 7a, 7b und dem Lagertopf 6` auch wieder lösbar ausgebildet sein. Dazu wird der elastische Vorsprung der Feder 7` aus seiner korrespondierenden Ausnehmung 7" im Lagertopf 6` gedrückt und die Befestigungsschraube 4 gelöst.
Da die beiden Tragfederquader 5 und die zweiten elastischen Bewegungsanschläge 5a, 5b, 5c in Verschraubungsrichtung, Richtungspfeil 11, und in den beiden Querrichtungen, Richtungspfeile 12, 13, in den Lagerkern 3 integriert sind, können alle diese Kunststoffelemente in einem Vulkanisationsprozess am Lagerkern 3 angebracht werden. So ist durch die Integration der zweiten elastischen Bewegungsanschläge 5a, 5b, 5c in den Lagerkern 3 möglich, dessen Kontaktfläche mit dem Gehäuse 2 groß zu gestalten, bei kleiner Lagergröße des Aggregatlagers, was dessen Verbundsteifigkeiten deutlich erhöht.
Eine gegenüber der Ausführung des Aggregatelagers nach den 1, 2 alternative Anbringungsform der Bewegungsanschläge 5a, 5b, 5c am Lagergehäuse 6, dargestellt in den 4 und 5 beschränkt bei der Fertigung die Vulkanisationsprozesse bezüglich aller Bewegungsanschläge 5a, 5b, 5c, 8 auf das Lagergehäuse 6, während eine weitere alternative Anbringungsform der Bewegungsanschläge, ausschließlich am Lagerkern 3, gemäß 6 nur diesen fertigungsbedingt einem Vulkanisationsprozess unterzieht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 3643556 A1 [0003]

Claims

Aggregate-Befestigungseinrichtung zum schwingfähigen Festlegen eines Aggregats eines elektrischen Antriebs, wenigstens bestehend aus einem Elektromotor, insbesondere mit einem Getriebe, an einer Karosserie und/oder an einem Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs, die Aggregate-Befestigungseinrichtung mindestens bestehend aus einem Lagerkern (3) und einem Lagergehäuse (6), miteinander so verbunden, durch wenigstens ein Schwingungen dämpfendes Element, dass, in Einbaulage im Kraftfahrzeug, eine Hochachse der Aggregate-Befestigungseinrichtung deckungsgleich ist mit einer Längsachse eines Befestigungsmittels, zur Verbindung von Lagerkern (3) mit der Karosserie oder dem Fahrwerk oder mit dem Aggregat des elektrischen Antriebs, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwingungen dämpfende Element aus wenigstens zwei winklig zueinander angestellten elastischen Tragfederquadern (5) besteht, deren Längsachsen parallel zueinander in Fahrzeugquerrichtung verlaufen.
Aggregate-Befestigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Anschlagflächen von elastischen Bewegungsanschlägen am Lagergehäuse (6), ein erster (8) wirkend in Fahrzeughochrichtung als Aggregatgehäuseanschlag bei einer Bewegung eines Gehäuses (2) des Aggregats nach oben, und am Lagerkern (3) angebracht sind, ein zweiter Bewegungsanschlag (5a,5b,5c) wirkend in einer horizontalen Fahrzeugebene zwischen Lagerkern (3) und Lagergehäuse (6) und wirkend bei einer Bewegung des Gehäuses (2) des Aggregats nach unten.
Aggregate-Befestigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Anschlagflächen von elastischen Bewegungsanschlägen am Lagergehäuse (6) angebracht sind, ein erster (8') wirkend in Fahrzeughochrichtung als Aggregatgehäuseanschlag bei einer Bewegung eines Gehäuses (2) des Aggregats nach oben und ein zweiter Bewegungsanschlag (5a`,5b`,5c`) wirkend in einer horizontalen Fahrzeugebene zwischen Lagerkern (3) und Lagergehäuse (6) und wirkend bei einer Bewegung des Gehäuses (2) des Aggregats nach unten.
Aggregate-Befestigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Anschlagflächen von elastischen Bewegungsanschlägen am Lagerkern (3) angebracht sind, ein erster (8") wirkend in Fahrzeughochrichtung als Aggregatgehäuseanschlag bei einer Bewegung eines Gehäuses (2) des Aggregats nach oben und ein zweiter Bewegungsanschlag (5b",5c") wirkend in einer horizontalen Fahrzeugebene zwischen Lagerkern (3) und Lagergehäuse (6) und wirkend bei einer Bewegung des Gehäuses (2) des Aggregats nach unten.
Aggregate-Befestigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass diese das Aggregat in hängender Anordnung im Kraftfahrzeug schwingfähig festlegt, indem der Lagerkern (3) mit dem Befestigungsmittel direkt am Gehäuse (2) des Aggregats angeflanscht ist und das Schwingungen dämpfende Element den Lagerkern (3) über die Tragfederquader (5), am Lagergehäuse (6) abstützt, in das der Lagerkern (3) hineinragt, und das, in Hochachsenrichtung gesehen, über dem Lagerkern (3) an der Karosserie oder dem Fahrwerk angeflanscht ist.
Aggregate-Befestigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Tragfederquader (5) mit je einer von zwei gegenüberliegenden Längsseiten am Lagerkern (3) und an einem Endstück (7a,7b) befestigt ist und jedes Endstück (7a,7b) im Lagergehäuse befestigt ist.
Aggregate-Befestigungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Endstück (7a, 7b) korrespondierend zusammen mit dem Lagergehäuse (6) als Clipseinrichtung ausgebildet ist, indem jedes Endstück (7a, 7b) mit dem Lagergehäuse (6), beim Zusammenbau der Aggregate-Befestigungseinrichtung, durch Einfügen des Lagerkerns (3) in das Lagergehäuse (6), eine formschlüssige, zentrierte Verbindung aufbaut.
Aggregate-Befestigungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen den Endstücken (7a, 7b) und dem Lagergehäuse (6) mittels der Clipseinrichtung lösbar ist.
Aggregate-Befestigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragfederquader (5) und die Bewegungsanschläge (8, 5a, 5b, 5c) aus Gummi oder Kunststoff sind.