DE102019109171A1

DE102019109171A1 - Carrier device for connecting a drive component to a vehicle

Info

Publication number: DE102019109171A1
Application number: DE102019109171.3A
Authority: DE
Inventors: Lars Leichtl
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2019-04-08
Filing date: 2019-04-08
Publication date: 2020-10-08

Abstract

Es wird eine Träger-Vorrichtung (100) zur Lagerung einer Antriebskomponente (101) eines Fahrzeugs an einer Trägerstruktur (103) des Fahrzeugs beschrieben. Die Träger-Vorrichtung (100) umfasst die Trägerstruktur (103) und einen Zwischenträger (102). Des Weiteren umfasst die Träger-Vorrichtung (100) zumindest ein erstes Lager (111) zur Anbindung der Antriebskomponente (101) an dem Zwischenträger (102), sowie zumindest ein zweites Lager (112) zur Anbindung des Zwischenträgers (102) an die Trägerstruktur (103). Die Trägerstruktur (103) weist einen Hohlraum (204) für das zweite Lager (112) auf, und das zweite Lager (112) weist ein in den Hohlraum (204) eingeklebtes Befestigungselement (202) auf. Der Zwischenträger (102) ist an dem Befestigungselement (202) des zweiten Lagers (112) befestigt.A carrier device (100) for mounting a drive component (101) of a vehicle on a carrier structure (103) of the vehicle is described. The carrier device (100) comprises the carrier structure (103) and an intermediate carrier (102). Furthermore, the carrier device (100) comprises at least one first bearing (111) for connecting the drive component (101) to the intermediate carrier (102), as well as at least one second bearing (112) for connecting the intermediate carrier (102) to the carrier structure ( 103). The support structure (103) has a cavity (204) for the second bearing (112), and the second bearing (112) has a fastening element (202) glued into the cavity (204). The intermediate carrier (102) is fastened to the fastening element (202) of the second bearing (112).

Description

Die Erfindung betrifft die Anbindung einer Antriebskomponente, insbesondere einer elektrischen Maschine und/oder eines Getriebes, an die Karosserie eines Fahrzeugs.The invention relates to the connection of a drive component, in particular an electrical machine and / or a transmission, to the body of a vehicle.

Ein Fahrzeug weist ein oder mehrere Antriebskomponenten in einem Antriebsstrang auf, die eingerichtet sind, das Fahrzeug anzutreiben. Beispielhafte Antriebskomponenten sind ein Antriebsmotor und ein Getriebe, etwa ein Differentialgetriebe an einer angetriebenen Achse des Fahrzeugs. Die ein oder mehreren Antriebskomponenten werden an einer Trägerstruktur, insbesondere an einer Karosserie, des Fahrzeugs befestigt.A vehicle has one or more drive components in a drive train that are set up to drive the vehicle. Exemplary drive components are a drive motor and a gear, for example a differential gear on a driven axle of the vehicle. The one or more drive components are attached to a support structure, in particular to a body, of the vehicle.

Während des Betriebs einer Antriebskomponente werden von der Antriebskomponente typischerweise Schwingungen verursacht, die über die Trägerstruktur des Fahrzeugs auf die Fahrgastzelle des Fahrzeugs übertragen werden können. Insbesondere können durch relativ hochfrequente Schwingungen störende Geräusche in der Fahrgastzelle des Fahrzeugs bewirkt werden.During the operation of a drive component, the drive component typically causes vibrations which can be transmitted to the passenger compartment of the vehicle via the support structure of the vehicle. In particular, relatively high-frequency vibrations can cause disruptive noises in the passenger compartment of the vehicle.

Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, eine Lagerung einer Antriebskomponente eines Fahrzeugs an der Trägerstruktur des Fahrzeugs zu ermöglichen, durch die in effizienter Weise hochfrequente Schwingungen von der Trägerstruktur und damit von der Fahrgastzelle des Fahrzeugs entkoppelt werden können.The present document deals with the technical problem of enabling a drive component of a vehicle to be mounted on the vehicle's support structure, by means of which high-frequency vibrations can be efficiently decoupled from the support structure and thus from the passenger compartment of the vehicle.

Die Aufgabe wird durch den unabhängigen Anspruch gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.The task is solved by the independent claim. Advantageous embodiments are i.a. described in the dependent claims. It is pointed out that additional features of a patent claim dependent on an independent patent claim without the features of the independent patent claim or only in combination with a subset of the features of the independent patent claim can form a separate invention independent of the combination of all features of the independent patent claim, which can be made the subject of an independent claim, a divisional application or a subsequent application. This applies equally to the technical teachings described in the description, which can form an invention that is independent of the features of the independent patent claims.

Gemäß einem Aspekt wird eine Träger-Vorrichtung zur Lagerung einer Antriebskomponente eines Fahrzeugs an einer Trägerstruktur des Fahrzeugs beschrieben. Die Trägerstruktur des Fahrzeugs kann ein oder mehrere Träger, insbesondere Längsträger, der Fahrzeugs aufweisen. Die Träger können entlang der Längsachse des Fahrzeugs verlaufen. Insbesondere kann die Trägerstruktur des Fahrzeugs Teil einer Karosserie des Fahrzeugs sein. An der Trägerstruktur kann eine Fahrgastzelle für ein oder mehrere Insassen des Fahrzeugs befestigt sein. Als Folge daraus können Schwingungen der Antriebskomponente (insbesondere eines elektrischen Antriebsmotors) über die Trägerstruktur an die Fahrgastzelle übertragen werden. Insbesondere können durch die Anbindung der Antriebskomponente an die Trägerstruktur relativ hochfrequente und ggf. störende Geräusche in der Fahrgastzelle bewirkt werden.According to one aspect, a carrier device for mounting a drive component of a vehicle on a carrier structure of the vehicle is described. The support structure of the vehicle can have one or more supports, in particular longitudinal supports, of the vehicle. The carriers can run along the longitudinal axis of the vehicle. In particular, the support structure of the vehicle can be part of a body of the vehicle. A passenger cell for one or more occupants of the vehicle can be attached to the carrier structure. As a result, vibrations of the drive component (in particular of an electric drive motor) can be transmitted to the passenger cell via the support structure. In particular, the connection of the drive component to the support structure can cause relatively high-frequency and possibly disruptive noises in the passenger compartment.

Die Antriebskomponente kann Teil eines Antriebsstrangs des Fahrzeugs sein. Insbesondere kann die Antriebskomponente eine elektrische Maschine für den Antrieb des Fahrzeugs und/oder ein Achs- bzw. Differentialgetriebe des Fahrzeugs umfassen. Die Antriebskomponente kann ein Gewicht von 100kg oder mehr, oder 200kg oder mehr aufweisen. Die Antriebskomponente kann eingerichtet sein, eine Achse, insbesondere eine Hinterachse, des Fahrzeugs anzutreiben.The drive component can be part of a drive train of the vehicle. In particular, the drive component can comprise an electrical machine for driving the vehicle and / or an axle or differential gear of the vehicle. The drive component can have a weight of 100 kg or more, or 200 kg or more. The drive component can be set up to drive an axle, in particular a rear axle, of the vehicle.

Die Träger-Vorrichtung umfasst die Trägerstruktur. Wie bereits oben dargelegt, kann die Trägerstruktur zumindest zwei Längsträger umfassen, die entlang der Längsachse des Fahrzeugs verlaufen.The support device comprises the support structure. As already explained above, the support structure can comprise at least two longitudinal supports which run along the longitudinal axis of the vehicle.

Des Weiteren umfasst die Träger-Vorrichtung einen Zwischenträger (insbesondere einen Achsträger). Der Zwischenträger kann ausgebildet sein, eine von der Antriebskomponente angetriebene Achse (insbesondere die Hinterachse) des Fahrzeugs zu tragen. Mit anderen Worten, eine angetriebene Achse des Fahrzeugs kann an dem Zwischenträger gelagert sein.Furthermore, the carrier device comprises an intermediate carrier (in particular an axle carrier). The intermediate carrier can be designed to carry an axle (in particular the rear axle) of the vehicle driven by the drive component. In other words, a driven axle of the vehicle can be mounted on the intermediate carrier.

Außerdem umfasst die Träger-Vorrichtung zumindest ein erstes Lager zur Anbindung der Antriebskomponente an dem Zwischenträger. Bevorzugt weist die Träger-Vorrichtung zwei oder mehr erste Lager zur Anbindung der Antriebskomponente an dem Zwischenträger auf. Durch die ein oder mehreren ersten Lager kann eine erste Entkopplungs-Ebene zur Entkopplung von Schwingungen der Antriebskomponente von der Trägerstruktur gebildet werden. Die ein oder mehrere ersten Lager können jeweils ein Elastomerlager umfassen.In addition, the carrier device comprises at least one first bearing for connecting the drive component to the intermediate carrier. The carrier device preferably has two or more first bearings for connecting the drive component to the intermediate carrier. A first decoupling plane for decoupling vibrations of the drive component from the support structure can be formed by the one or more first bearings. The one or more first bearings can each comprise an elastomer bearing.

Des Weiteren umfasst die Träger-Vorrichtung zumindest ein zweites Lager zur Anbindung des Zwischenträgers an die Trägerstruktur. Bevorzugt weist die Träger-Vorrichtung zwei oder mehr zweite Lager zur Anbindung des Zwischenträgers an die Trägerstruktur auf. Der Zwischenträger kann z.B. einen Rahmen bilden, der an jedem der zumindest zwei Längsträger der Trägerstruktur über jeweils zwei oder mehr zweite Lager angebunden ist. So kann eine besonders zuverlässige Anbindung an die Trägerstruktur des Fahrzeugs bewirkt werden. Durch die ein oder mehreren zweiten Lager kann eine zusätzliche zweite Entkopplungs-Ebene zur Entkopplung von Schwingungen der Antriebskomponente von der Trägerstruktur gebildet werden. Die ein oder mehreren zweiten Lager können jeweils wie in diesem Dokument beschrieben ausgebildet sein.Furthermore, the carrier device comprises at least one second bearing for connecting the intermediate carrier to the carrier structure. The carrier device preferably has two or more second bearings for connecting the intermediate carrier to the carrier structure. The intermediate carrier can for example form a frame which is connected to each of the at least two longitudinal members of the carrier structure via two or more second bearings. A particularly reliable connection to the support structure of the vehicle can thus be achieved. Through the one or more second bearings, an additional second decoupling level for decoupling vibrations of the drive component from the support structure can be formed. The one or more second bearings can each be designed as described in this document.

Die Träger-Vorrichtung kann somit ausgebildet sein, eine doppelte Entkopplung der Antriebskomponente von der Trägerstruktur (über zwei Ebenen von Lagern) zu bewirken. Eine derartige Doppelentkopplung kann insbesondere dazu verwendet werden, relativ hochfrequenten Schwingungen zuverlässig zu dämpfen.The carrier device can thus be designed to effect a double decoupling of the drive component from the carrier structure (via two levels of bearings). Such a double decoupling can in particular be used to reliably dampen relatively high-frequency vibrations.

Die Trägerstruktur weist einen Hohlraum für das zweite Lager auf. Insbesondere kann die Trägerstruktur für jedes zweite Lager der Träger-Vorrichtung (ggf. genau) einen Hohlraum aufweisen. Der Hohlraum in der Trägerstruktur kann durch ein oder mehrere Wände gebildet werden. Beispielsweise kann der Hohlraum im Wesentlichen quaderförmig (mit insgesamt sechs Wänden) sein.The support structure has a cavity for the second bearing. In particular, the support structure can have a cavity (possibly precisely) for every second bearing of the support device. The cavity in the support structure can be formed by one or more walls. For example, the cavity can be essentially cuboid (with a total of six walls).

Das zweite Lager weist ferner ein in den Hohlraum eingeklebtes (typischerweise metallisches) Befestigungselement (welches in diesem Dokument auch als Insert bezeichnet wird) auf. Das Befestigungselement kann eine dem Hohlraum entsprechende Form aufweisen. Beispielsweise kann das Befestigungselement quaderförmig sein. Dabei kann das Befestigungselement kleiner sein als der Hohlraum, so dass das Befestigungselement in dem Hohlraum platziert werden kann, ohne dass die Oberfläche des Befestigungselements mit den Wänden des Hohlraums in Berührung kommt. Beispielsweise kann das Befestigungselement derart ausgebildet sein, dass sich zwischen der Oberfläche des Befestigungselements und den Wänden des Hohlraums jeweils ein Spalt von 2mm oder mehr, oder von 5mm oder mehr bildet.The second bearing also has a (typically metallic) fastening element (which is also referred to as an insert in this document) glued into the cavity. The fastening element can have a shape corresponding to the cavity. For example, the fastening element can be cuboid. The fastening element can be smaller than the cavity, so that the fastening element can be placed in the cavity without the surface of the fastening element coming into contact with the walls of the cavity. For example, the fastening element can be designed in such a way that a gap of 2 mm or more or of 5 mm or more is formed between the surface of the fastening element and the walls of the cavity.

Das Befestigungselement kann insbesondere derart in den Hohlraum der Trägerstruktur eingeklebt sein, dass zwischen dem Befestigungselement und Wänden des Hohlraums eine Klebstoff-Schicht angeordnet ist. Dabei umschließt die Klebstoff-Schicht das Befestigungselement bevorzugt im Wesentlichen vollständig (zumindest an einem Teil der Wände des Befestigungselements). Beispielsweise kann die Klebstoff-Schicht ggf. 90% oder mehr der Oberfläche des Befestigungselements bedecken. Des Weiteren kann die Klebstoff-Schicht eine Dicke senkrecht zu zumindest einer Wand des Hohlraums aufweisen, die 2mm oder mehr, oder die 5mm oder mehr ist. Der Klebstoff kann einen chemisch härtenden Klebstoff umfassen, z.B. ein Epoxidharz-Klebstoff.The fastening element can in particular be glued into the cavity of the carrier structure in such a way that an adhesive layer is arranged between the fastening element and walls of the cavity. In this case, the adhesive layer preferably essentially completely surrounds the fastening element (at least on part of the walls of the fastening element). For example, the adhesive layer can optionally cover 90% or more of the surface of the fastening element. Furthermore, the adhesive layer can have a thickness perpendicular to at least one wall of the cavity that is 2mm or more, or 5mm or more. The adhesive may comprise a chemically curing adhesive, e.g. an epoxy resin adhesive.

Der Zwischenträger kann dann an dem Befestigungselement des zweiten Lagers befestigt sein.The intermediate carrier can then be fastened to the fastening element of the second bearing.

Durch die Verwendung von Befestigungselementen, die mittels eines Klebstoffs an der Trägerstruktur des Fahrzeugs befestigt sind, können in bauraum- und kosteneffizienter Weise zweite Lager zur Anbindung des Zwischenträgers bereitgestellt werden. Der (ausgehärtete) Klebstoff weist dabei typischerweise eine relativ hohe Federkonstante auf, wodurch eine relativ starke Dämpfung von relativ hochfrequenten Schwingungen bewirkt wird (insbesondere von hochfrequenten Schwingungen, die von einer elektrischen Antriebsmaschine verursacht werden).By using fastening elements that are fastened to the carrier structure of the vehicle by means of an adhesive, second bearings for connecting the intermediate carrier can be provided in a space-saving and cost-efficient manner. The (cured) adhesive typically has a relatively high spring constant, which causes a relatively strong damping of relatively high-frequency vibrations (in particular of high-frequency vibrations caused by an electric drive machine).

Zwischen der Oberfläche des Befestigungselements und zumindest einer Wand des Hohlraums kann ein Abstandshalter (z.B. aus Kunststoff) angeordnet sein, durch den ein Spalt zwischen der Wand des Hohlraums und der Oberfläche des Befestigungselements bewirkt wird. Der Spalt zwischen der Wand des Hohlraums und der Oberfläche des Befestigungselements kann mit (ausgehärtetem) Klebstoff aufgefüllt sein. Durch die Verwendung von Abstandshaltern kann in effizienter und zuverlässiger Weise bewirkt werden, dass die Oberfläche des (typischerweise metallischen) Befestigungselements nicht direkt die ein oder mehreren (typischerweise metallischen) Wände des Hohlraums berührt, und sich zwischen der Oberfläche des Befestigungselements und den ein oder mehreren Wänden des Hohlraums eine Klebstoff-Schicht ausbildet.A spacer (e.g. made of plastic) can be arranged between the surface of the fastening element and at least one wall of the cavity, by means of which a gap is created between the wall of the cavity and the surface of the fastening element. The gap between the wall of the cavity and the surface of the fastening element can be filled with (hardened) adhesive. Through the use of spacers can be effected in an efficient and reliable manner that the surface of the (typically metallic) fastener does not directly contact the one or more (typically metallic) walls of the cavity, and between the surface of the fastener and the one or more Walls of the cavity forms an adhesive layer.

Der Hohlraum der Trägerstruktur kann somit Wände aufweisen, die das Befestigungselement zumindest teilweise umschließen. Beispielsweise können die Wände des Hohlraums das Befestigungselement derart umschließen, dass das Befestigungselement an einem festen Ort an der Trägerstruktur fixiert ist. Andererseits kann der Hohlraum der Trägerstruktur zumindest teilweise offen sein, um es der Klebstoff-Schicht zu ermöglichen, sich (bei Bewegung des Befestigungselements) aus dem Hohlraum heraus auszudehnen. Dies kann z.B. dadurch erreicht werden, dass der Hohlraum nur einen Teil der Seiten des Befestigungselements bedeckt, und/oder dass zumindest ein Teil der Wände des Hohlraums ein oder mehrere Öffnungen aufweist, in die sich die Klebstoff-Schicht bei Bedarf ausdehnen kann. So kann insgesamt eine zuverlässige, örtlich fixierte Lagerung des Zwischenträgers an der Trägerstruktur bewirkt werden.The cavity of the support structure can thus have walls which at least partially enclose the fastening element. For example, the walls of the cavity can enclose the fastening element in such a way that the fastening element is fixed at a fixed location on the support structure. On the other hand, the cavity of the carrier structure can be at least partially open in order to enable the adhesive layer to expand out of the cavity (when the fastening element is moved). This can e.g. can be achieved in that the cavity covers only part of the sides of the fastening element, and / or that at least part of the walls of the cavity has one or more openings into which the adhesive layer can expand if necessary. Overall, a reliable, locally fixed mounting of the intermediate carrier on the carrier structure can thus be achieved.

Die Klebstoff-Schicht kann derart ausgebildet sein, dass die Oberfläche des Befestigungselements in Bereichen, die einer Wand des Hohlraums zugewandt sind, im Wesentlichen vollständig und/oder zu 90% oder mehr bedeckt. So kann eine zuverlässige Lagerung des Zwischenträgers bewirkt werden.The adhesive layer can be embodied in such a way that the surface of the fastening element essentially completely and / or 90% or more covers in areas that face a wall of the cavity. Reliable storage of the intermediate carrier can thus be achieved.

Der Zwischenträger kann einen Durchbruch (insbesondere eine Bohrung) aufweisen. Der Durchbruch kann von der der Trägerstruktur zugewandten zu der der Trägerstruktur abgewandten Seite des Zwischenträgers verlaufen. Der Hohlraum der Trägerstruktur (für ein zweites Lager) kann an der dem Zwischenträger zugewandten Wand einen Durchbruch (z.B. eine Bohrung) aufweisen.The intermediate carrier can have an opening (in particular a bore). The opening can run from the side of the intermediate carrier facing the carrier structure to the side facing away from the carrier structure. The cavity of the support structure (for a second bearing) can have an opening (for example a bore) on the wall facing the intermediate support.

Der Zwischenträger kann dann in effizienter und zuverlässiger Weise mittels eines durch die Durchbrüche verlaufenden (metallischen) Bolzens mit dem Befestigungselement verbunden sein. Insbesondere kann das Befestigungselement ein Gewinde aufweisen (und ggf. als Schraubenmutter ausgebildet sein). Der Zwischenträger kann dann mittels einer durch die Durchbrüche verlaufenden Schraube mit dem Befestigungselement verschraubt sein. Alternativ kann das Befestigungselement eine Schraube bilden, die an dem Zwischenträger (z.B. mittels einer Schraubenmutter) verschraubt ist.The intermediate carrier can then be connected to the fastening element in an efficient and reliable manner by means of a (metallic) bolt running through the openings. In particular, the fastening element can have a thread (and possibly be designed as a screw nut). The intermediate carrier can then be screwed to the fastening element by means of a screw running through the openings. Alternatively, the fastening element can form a screw which is screwed to the intermediate support (e.g. by means of a screw nut).

Der Hohlraum der Trägerstruktur für ein zweites Lager kann an einer Seite eine Öffnung aufweisen. Beispielsweise kann die Trägerstruktur als U-Profil mit einer offenen Seite ausgebildet sein. Die Öffnung des Hohlraums kann derart groß sein, dass das Befestigungselement durch die Öffnung in den Hohlraum eingebracht bzw. eingelegt werden kann. Die Öffnung kann dann mittels einer Platte, die eine Wand des Hohlraums bildet, verschlossen sein. Dabei kann die Platte insbesondere mit der Trägerstruktur verschweißt und/oder verschraubt sein. Durch die Bereitstellung einer verschließbaren Öffnung kann das Befestigungselement für ein zweites Lager in effizienter Weise in den Hohlraum der Trägerstruktur eingebracht werden.The cavity of the support structure for a second bearing can have an opening on one side. For example, the support structure can be designed as a U-profile with one open side. The opening of the cavity can be so large that the fastening element can be introduced or inserted into the cavity through the opening. The opening can then be closed by means of a plate which forms a wall of the cavity. The plate can in particular be welded and / or screwed to the support structure. By providing a closable opening, the fastening element for a second bearing can be introduced into the cavity of the support structure in an efficient manner.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein (Straßen-) Kraftfahrzeug (insbesondere ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen oder ein Bus) beschrieben, das die in diesem Dokument beschriebene Träger-Vorrichtung umfasst.According to a further aspect, a (road) motor vehicle (in particular a passenger car or a truck or a bus) is described which comprises the carrier device described in this document.

Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.It should be noted that the methods, devices and systems described in this document can be used both alone and in combination with other methods, devices and systems described in this document. Furthermore, any aspects of the methods, devices and systems described in this document can be combined with one another in diverse ways. In particular, the features of the claims can be combined with one another in diverse ways.

Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen

1 eine beispielhafte Träger-Vorrichtung zur Anbindung einer Antriebskomponente an die Trägerstruktur eines Fahrzeugs in einer Ansicht von Oben;
2 eine beispielhafte Träger-Vorrichtung in einer Seitenansicht;
3 und 4 ein beispielhaftes zweites Lager zwischen dem Achsträger und der Trägerstruktur des Fahrzeugs;
5 ein beispielhaftes Modell für eine Träger-Vorrichtung;
6 einen beispielhaften Frequenzgang der Dämpfung von Schwingungen durch die Träger-Vorrichtung; und
7a and 7b eine beispielhafte Träger-Vorrichtung mit einem teilweise offenen Hohlraum für das Befestigungselement.

The invention is described in more detail below on the basis of exemplary embodiments. Show it

1 an exemplary support device for connecting a drive component to the support structure of a vehicle in a view from above;
2 an exemplary carrier device in a side view;
3 and 4th an exemplary second bearing between the axle beam and the support structure of the vehicle;
5 an exemplary model for a carrier device;
6th an exemplary frequency response of the damping of vibrations by the carrier device; and
7a and FIG. 7b shows an exemplary carrier device with a partially open cavity for the fastening element.

Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der effizienten und geräuscharmen Lagerung einer Antriebskomponente eines Fahrzeugs an der Trägerstruktur, insbesondere in den Längsträger, des Fahrzeugs. In diesem Zusammenhang zeigt 1 eine beispielhafte Träger-Vorrichtung 100 für ein Fahrzeug. Die Träger-Vorrichtung 100 ist eingerichtet, eine Antriebskomponente 101 (insbesondere eine elektrische Antriebsmaschine und/oder ein Getriebe) mechanisch an die Trägerstruktur 103, z.B. an ein oder mehrere Längsträger, des Fahrzeugs anzubinden.As stated at the outset, the present document deals with the efficient and low-noise mounting of a drive component of a vehicle on the support structure, in particular in the side member of the vehicle. In this context shows 1 an exemplary carrier device 100 for a vehicle. The carrier device 100 is set up a drive component 101 (in particular an electric drive machine and / or a transmission) mechanically to the support structure 103 , for example to be connected to one or more longitudinal members of the vehicle.

Bei den in den Figuren dargestellten Koordinaten entspricht die x-Achse der Längsachse des Fahrzeugs, die y-Achse der Querachse des Fahrzeugs und die z-Achse der Hochachse des Fahrzeugs.In the coordinates shown in the figures, the x-axis corresponds to the longitudinal axis of the vehicle, the y-axis to the transverse axis of the vehicle and the z-axis to the vertical axis of the vehicle.

Die Antriebskomponente 101 ist in dem dargestellten Beispiel über ein oder mehrere Träger 104 an einem Achsträger 102 (allgemein als Zwischenträger bezeichnet) der Träger-Vorrichtung 100 befestigt. Die Befestigung erfolgt über ein oder mehrere erste Lager 111 (über genau zwei erste Lager 111 in dem in 1 dargestellten Beispiel). An dem Achsträger 102 ist ferner eine von der Antriebskomponente 101 angetriebene Achse 104 mit ein oder mehreren Rädern 105 des Fahrzeugs gelagert.The drive component 101 is in the example shown via one or more carriers 104 on an axle beam 102 (generally referred to as an intermediate carrier) of the carrier device 100 attached. It is attached via one or more first bearings 111 (via exactly two first camps 111 in the in 1 example shown). On the axle beam 102 is also one of the drive component 101 driven axle 104 with one or more wheels 105 of the vehicle.

Der Achsträger 102 ist in dem dargestellten Beispiel als ein im Wesentlichen rechteckiger Rahmen ausgebildet. Der Achsträger 102 kann über ein oder mehrere zweite Lager 112 an der Trägerstruktur 103 befestigt sein. Insbesondere kann der Achsträger 102 über jeweils zwei zweite Lager 112 an jedem der beiden Längsträger 103 des Fahrzeugs angebunden sein.The axle beam 102 is designed in the example shown as a substantially rectangular frame. The axle beam 102 can have one or more second bearings 112 on the support structure 103 be attached. In particular, the axle support 102 each with two second bearings 112 on each of the two side members 103 connected to the vehicle.

Es kann somit eine Anbindung der Antriebskomponente 101 über zwei Ebenen von unterschiedlichen Lagern 111, 112 erfolgen. Durch die beiden Ebenen von Lagern 111, 112 kann eine doppelte Entkoppelung von Schwingungen bewirkt werden.It can thus be used to connect the drive component 101 over two levels of different warehouses 111 , 112 respectively. Through the two levels of camps 111 , 112 a double decoupling of vibrations can be achieved.

Durch die in 1 dargestellte Anbindung kann insbesondere die Geräuschentwicklung durch das Hinterachsgetriebe (HAG) 101 und den Hinterachsträger (HAT) 102 eines (Heck-angetriebenen) Fahrzeugs unterdrückt werden. Dabei können insbesondere relativ hohe Frequenzen (im Bereich von mehreren 100 Hz bis in den kHz Bereich) gedämpft werden, die meist als störendes Pfeifen in der Gesamtfahrzeugakustik empfunden werden. Die Entkopplungsebenen sind, wie in 1 dargestellt, zum einen die Aufhängung des HAG 101 an den HAT 102 (durch die ein oder mehreren ersten Lager 111) und zum anderen ein oder mehrere (elastische) Hinterachslager 112, die sich in den Längsträgern 103 des Fahrzeugs befinden.The in 1 The connection shown can in particular reduce the noise generated by the rear axle drive (HAG) 101 and the rear axle carrier (HAT) 102 of a (rear-powered) vehicle can be suppressed. In particular, relatively high frequencies (in the range from several 100 Hz up to the kHz range) can be attenuated, which are usually perceived as a disruptive whistling in the overall vehicle acoustics. The decoupling levels are, as in 1 shown, on the one hand, the suspension of the HAG 101 to the HAT 102 (by the one or more first camps 111 ) and on the other hand one or more (elastic) rear axle bearings 112 that are located in the side members 103 of the vehicle.

Die ein oder mehreren (elastischen) Hinterachslager 112 sind typischerweise mit relativ hohen Kosten verbunden, und nehmen einen relativ hohen Bauraum in Anspruch. Des Weiteren weisen elastische Hinterachslager 112 eine durch die Elastizität bedingte relativ geringe Betriebsfestigkeit auf. Die Betriebsfestigkeit sinkt dabei typischerweise mit steigendem Gewicht der Antriebskomponente 101 an. Dies gilt insbesondere bei einem Fahrzeug mit einem elektrischen Antrieb, da die zusätzliche elektrische Maschine (ca. 200kg) signifikant schwerer ist als das Hinterachsgetriebe (ca. 30kg).The one or more (elastic) rear axle bearings 112 are typically associated with relatively high costs and take up a relatively large amount of space. Furthermore, elastic rear axle bearings have 112 a relatively low fatigue strength due to the elasticity. The operational stability typically decreases as the weight of the drive component increases 101 on. This applies in particular to a vehicle with an electric drive, since the additional electric machine (approx. 200 kg) is significantly heavier than the rear axle drive (approx. 30 kg).

Eine Alternative zu der in 1 dargestellten doppelten Entkopplung ist eine einfache Entkopplung, die durch eine feste mechanische Verbindung (z.B. eine starre Verschraubung) zwischen dem Hinterachsträger 102 und den ein oder mehreren Längsträgern 103 erreicht werden kann. Dies bietet den Vorteil, dass die Betriebsfestigkeit der Anbindung erhöht wird und dass die zusätzliche Last einer elektrischen Maschine getragen werden kann. Andererseits kann durch eine einfache Entkopplung typischerweise keine ausreichende Isolation von relativ hohen akustischen Frequenzen bewirkt werden.An alternative to the in 1 The double decoupling shown is a simple decoupling that is achieved by a fixed mechanical connection (e.g. a rigid screw connection) between the rear axle carrier 102 and the one or more side members 103 can be reached. This offers the advantage that the operational stability of the connection is increased and that the additional load of an electrical machine can be carried. On the other hand, a simple decoupling typically does not provide sufficient isolation from relatively high acoustic frequencies.

2 zeigt eine beispielhafte Träger-Vorrichtung 100 in einer Seitenansicht. Insbesondere zeigt 2 Details eines zweiten Lagers 112 zur Anbindung des Achsträgers 102 an die Trägerstruktur 103 des Fahrzeugs. Die Trägerstruktur 103 (insbesondere der Längsträger) weist einen Hohlraum 204 auf, in den ein Insert 202 (in diesem Dokument auch als Befestigungselement bezeichnet) eingelegt werden kann. Das Insert 202 kann ein Innengewinde aufweisen (und somit als Schraubenmutter ausgebildet sein). Der Achsträger 102 kann dann über eine Schraubverbindung mit der Trägerstruktur 103 verbunden werden. Insbesondere kann eine Schraube 201 durch ein Loch 206 des Achsträgers 102 und durch ein Loch 207 im Boden der Trägerstruktur 103 geführt werden, um die Schraube 201 mit dem in dem Hohlraum 204 angeordneten Insert 202 zu verschrauben. 2 shows an exemplary carrier device 100 in a side view. In particular shows 2 Details of a second camp 112 to connect the axle carrier 102 to the support structure 103 of the vehicle. The support structure 103 (especially the side member) has a cavity 204 into which an insert 202 (also referred to as fastening element in this document) can be inserted. The insert 202 can have an internal thread (and thus be designed as a screw nut). The axle beam 102 can then be screwed to the support structure 103 get connected. In particular, a screw 201 through a hole 206 of the axle carrier 102 and through a hole 207 in the bottom of the support structure 103 guided to the screw 201 with the one in the cavity 204 arranged insert 202 to screw.

Das Insert 202 kann in den Hohlraum 204 eingeklebt sein. Insbesondere kann (z.B. durch das Loch 207) ein Klebstoff in den Hohlraum 204 injiziert werden, um das Insert 202 mit der Trägerstruktur 103 zu verkleben. Der Klebstoff bildet dabei eine (elastische) Klebstoff-Schicht 203 zwischen dem Insert 202 und der Wand des Hohlraums 204. Es können somit in effizienter Weise eine elastische Lagerung des Achsträgers 102 und als Folge daraus eine zweite Entkopplungsebene bereitgestellt werden.The insert 202 can in the cavity 204 be glued in. In particular, (e.g. through the hole 207 ) an adhesive in the cavity 204 injected to the insert 202 with the support structure 103 to glue. The adhesive forms an (elastic) adhesive layer 203 between the insert 202 and the wall of the cavity 204 . An elastic mounting of the axle carrier can thus be carried out in an efficient manner 102 and as a result a second decoupling level can be provided.

3 und 4 zeigen weitere Details eines zweiten Lagers 112 zur Lagerung des Achsträgers 102 an der Trägerstruktur 103 des Fahrzeugs. Insbesondere zeigen die 3 und 4 ein beispielhaftes quaderförmiges Insert 202 in einem quaderförmigen Hohlraum 204 der Trägerstruktur 103. Die Trägerstruktur 103 kann ein U-Profil 405 aufweisen, wobei die offene Seite 404 des U-Profils 405 durch eine Platte 403 verschlossen werden kann. Der Hohlraum 204 kann dann durch Zwischenwände 406 in dem U-Profil 405 gebildet werden. 3 and 4th show further details of a second camp 112 for mounting the axle beam 102 on the support structure 103 of the vehicle. In particular, they show 3 and 4th an exemplary cuboid insert 202 in a cuboid cavity 204 the support structure 103 . The support structure 103 can be a U-profile 405 have, with the open side 404 of the U-profile 405 through a plate 403 can be locked. The cavity 204 can then through partition walls 406 in the U-profile 405 are formed.

Das Insert 202 kann an allen Seiten des Inserts 202 Abstandshalter 401 aufweisen, durch die bewirkt wird, dass alle Seiten des Inserts 202 zu den Wänden 406 des Hohlraums 204 beabstandet sind, so dass sich bei der Injektion von Klebstoff an allen Seiten des Inserts 202 eine Klebstoff-Schicht 203 ausbilden kann. Die Abstandshalter 401 können z.B. aus Kunststoff hergestellt sein.The insert 202 can be on all sides of the insert 202 Spacers 401 which causes all sides of the insert 202 to the walls 406 of the cavity 204 are spaced so that when the adhesive is injected on all sides of the insert 202 an adhesive layer 203 can train. The spacers 401 can for example be made of plastic.

Zur Herstellung der Verbindung zwischen dem Achsträger 102 und der Trägerstruktur 103 kann das Insert 202 (mit den Abstandshaltern 401) in den Hohlraum 204 des U-Profils 405 eingelegt werden. Anschließend kann das U-Profil 405 mit der Platte 403 geschlossen werden. Dabei kann die Platte 403 z.B. mit dem U-Profil 405 verschraubt und/oder verschweißt werden. Der Klebstoff kann dann (z.B. durch das Loch 207 im Boden der Trägerstruktur 103) in den verschlossenen Hohlraum 204 injiziert werden, um die Klebstoff-Schicht 203 auszubilden. Anschließend kann eine Schraube 201 durch das Loch 206 des Achsträgers 102 und durch das Loch 207 der Trägerstruktur 103 geführt werden, und in das Innengewinde 402 des Inserts 202 geschraubt werden, um den Achsträger 102 mit der Trägerstruktur 103 des Fahrzeugs zu verbinden.To establish the connection between the axle beam 102 and the support structure 103 can the insert 202 (with the spacers 401 ) into the cavity 204 of the U-profile 405 be inserted. Then the U-profile 405 with the plate 403 getting closed. The plate can 403 eg with the U-profile 405 be screwed and / or welded. The adhesive can then (e.g. through the hole 207 in the bottom of the support structure 103 ) into the sealed cavity 204 be injected to the adhesive layer 203 to train. Then a screw can 201 through the hole 206 of the axle carrier 102 and through the hole 207 the support structure 103 out, and into the internal thread 402 of the insert 202 be screwed to the axle beam 102 with the support structure 103 of the vehicle.

Der Hohlraum 204 der Trägerstruktur 103 ist bevorzugt derart ausgebildet, dass das Insert 202 einerseits an einer bestimmten Stelle an der Trägerstruktur 103 befestigt ist, und dass es andererseits ermöglicht wird, dass sich die Klebstoff-Schicht 203 bei Bewegung des Inserts 202 ausdehnen kann. 7a und 7b zeigen unterschiedliche Ansichten eines offenen Hohlraums 204, der in dem dargestellten Beispiel keine oder nur unvollständige Wände 206 aufweist, die sich innerhalb der von der y- und z-Achse gebildeten Ebene erstrecken. Dies ermöglicht es der Klebstoff-Schicht 203, sich entlang der x-Achse auszudehnen (wie in 7a durch die Pfeile dargestellt). So kann eine zuverlässige Lagerung an der Trägerstruktur 103 bewirkt werden.The cavity 204 the support structure 103 is preferably designed such that the insert 202 on the one hand at a certain point on the support structure 103 is attached, and that on the other hand it is allowed that the adhesive layer 203 when moving the insert 202 can expand. 7a and 7b show different views of an open cavity 204 , which in the example shown has no or only incomplete walls 206 which extend within the plane formed by the y- and z-axes. This enables the adhesive layer 203 to expand along the x-axis (as in 7a represented by the arrows). This enables reliable storage on the support structure 103 be effected.

5 zeigt ein beispielhaftes Modell 500 der Träger-Vorrichtung 100. Durch den Betrieb der Antriebskomponente 101 wird eine Kraft fo auf die erste Masse m₁ der Antriebskomponente 101 bewirkt, wobei die Kraft f₀ die erste Masse m₁ zu Schwingungen anregt. die erste Masse m₁ kann z.B. 200kg oder mehr sein. 5 shows an exemplary model 500 the carrier device 100 . By operating the drive component 101 becomes a force fo on the first mass m _{1 of} the drive component 101 causes, the force f ₀ excites the first mass m ₁ to vibrate. the first mass m ₁ can be, for example, 200 kg or more.

Die Schwingungen der Antriebskomponente 101 werden über das erste Lager 111 zumindest teilweise auf den Achsträger 102 übertragen, wobei der Achsträger 102 eine zwei Masse m2 aufweist. Das erste Lager 111 kann durch eine Feder mit einer ersten Federkonstanten c₁ und durch ein Dämpfungselement mit einer ersten Dämpfung beschrieben werden. Die Schwingungen des Achsträgers 102 können zumindest teilweise über das zweite Lager 112 auf die Trägerstruktur 103 des Fahrzeugs übertragen werden, bzw. davon entkoppelt werden. Das zweite Lager 112 kann durch eine Feder mit einer zweiten Federkonstanten c₂ und durch ein Dämpfungselement mit einer zweiten Dämpfung beschrieben werden.The vibrations of the drive component 101 be about the first camp 111 at least partially on the axle beam 102 transferred, the axle beam 102 has a two mass m2. The first camp 111 can be described by a spring with a first spring constant c ₁ and by a damping element with a first damping. The vibrations of the axle beam 102 can at least partially over the second camp 112 on the support structure 103 of the vehicle are transmitted or decoupled from it. The second camp 112 can be described by a spring with a second spring constant c ₂ and by a damping element with a second damping.

6 zeigt eine beispielhafte Übertragungsfunktion 601 der Kraft von der Antriebskomponente 101 auf die Trägerstruktur 103 für das Modell 500 aus 5. Aus dem Modell 500 bzw. aus der Übertragungsfunktion 601 ist zu entnehmen, dass durch eine Erhöhung der zweiten Federkonstanten c₂ eine verstärkte Dämpfung bei relativ hohen Frequenzen f (z.B. im Bereich zwischen 200 Hz und 1000 kHz) bewirkt werden kann, auch für eine relativ große erste Masse m₁ der Antriebskomponente 101. Durch die Verwendung einer Klebstoff-Schicht 203 als elastisches Element des zweiten Lagers 112 kann die zweite Federkonstante c₂ in effizienter Weise erhöht werden. 6th shows an exemplary transfer function 601 the power from the drive component 101 on the support structure 103 for the model 500 out 5 . From the model 500 or from the transfer function 601 It can be seen that by increasing the second spring constant c _2, increased damping at relatively high frequencies f (e.g. in the range between 200 Hz and 1000 kHz) can be achieved, even for a relatively large first mass m _{1 of} the drive component 101 . By using an adhesive layer 203 as an elastic element of the second bearing 112 the second spring constant c ₂ can be increased in an efficient manner.

Die Lagerung des HAT 102 kann somit durch Verschraubungen in eingeklebte Inserts 202 (die mittels Injektionskleben verklebt werden) in den Längsträgern 103 erfolgen. Die Inserts 202 werden dabei vollständig von dem Klebstoff umgeben, so dass sich eine Klebstoff-Schicht 203 um die Inserts 202 ergibt. Dadurch wird eine Entkopplung zwischen der Karosserie 103 und dem HAT 102 mit einer relativ hohen Federsteifigkeit c₂, bedingt durch das Material der Klebstoff-Schicht 203, bewirkt. Die Lagerung des HAT 102 kann in einem Ersatzschaltbild 500 eines Zweimasseschwingers als Federsteifigkeit c₂ modelliert werden. Aus 6 ist zu erkennen, dass eine Erhöhung der Federsteifigkeit c₂ zu einer erhöhten Dämpfung bei relativ hohen Frequenzen führt (siehe Verlauf 602).The storage of the HAT 102 can thus be screwed into glued inserts 202 (which are glued by means of injection glue) in the side members 103 respectively. The inserts 202 are completely surrounded by the adhesive, so that an adhesive layer is formed 203 around the inserts 202 results. This creates a decoupling between the body 103 and the HAT 102 with a relatively high spring stiffness c ₂ , due to the material of the adhesive layer 203 , causes. The storage of the HAT 102 can in an equivalent circuit diagram 500 of a two-mass oscillator can be modeled as the spring stiffness c ₂ . Out 6th it can be seen that an increase in the spring stiffness c ₂ leads to increased damping at relatively high frequencies (see curve 602 ).

Durch die beschriebene Entkoppelung kann ferner eine erhöhte Betriebsfestigkeit im Vergleich zu elastischen Lagerbuchsen erreicht werden. Außerdem können der Bauraum, die Kosten und Bewegungsfreiräume der Lagerung reduziert werden.As a result of the decoupling described, an increased operational strength can also be achieved in comparison to elastic bearing bushings. In addition, the installation space, the costs and freedom of movement of the storage can be reduced.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.The present invention is not restricted to the exemplary embodiments shown. In particular, it should be noted that the description and the figures are only intended to illustrate the principle of the proposed methods, devices and systems.

Claims

Carrier device (100) for mounting a drive component (101) of a vehicle on a carrier structure (103) of the vehicle; wherein the drive component (101) is part of a drive train of the vehicle; wherein the carrier device (100) comprises, - the support structure (103); - an intermediate carrier (102); - At least one first bearing (111) for connecting the drive component (101) to the intermediate carrier (102); - At least one second bearing (112) for connecting the intermediate carrier (102) to the carrier structure (103); wherein the support structure (103) has a cavity (204) for the second bearing (112); wherein the second bearing (112) has a fastening element (202) glued into the cavity (204); wherein the intermediate carrier (102) is attached to the fastening element (202) of the second bearing (112).

Carrier device (100) according to Claim 1 wherein the fastening element (202) is glued into the cavity (204) of the support structure (103) in such a way that an adhesive layer (203) is arranged between the fastening element (202) and walls (406) of the cavity (204).

Carrier device (100) according to Claim 2 wherein the adhesive layer (203) has a thickness perpendicular to at least one wall (406) of the cavity (406) that is 2mm or more.

Carrier device (100) according to one of the Claims 2 to 3 , wherein - between a surface of the fastening element (202) and at least one wall (406) of the A spacer (401) is arranged in the cavity (204) by means of which a gap is produced between the wall (406) of the cavity (204) and the surface of the fastening element (202); and - the gap between the wall (406) of the cavity (204) and the surface of the fastening element (202) is filled with adhesive.

Carrier device (100) according to one of the Claims 2 to 4th wherein - the cavity (204) of the support structure (103) has walls (406) which at least partially enclose the fastening element (202); and - the adhesive layer (203) essentially completely covers a surface of the fastening element (202) in regions which face a wall (406) of the cavity (204); and / or - the adhesive layer (203) covers the surface of the fastening element (202) in areas that face a wall (406) of the cavity (204) to 90% or more.

Carrier device (100) according to one of the preceding claims, wherein - The intermediate carrier (102) has an opening (206); - The cavity (204) of the carrier structure (103) has an opening (207) on a wall (406) facing the intermediate carrier (102); and - The intermediate carrier (102) is connected to the fastening element (202) by means of a bolt (201) running through the openings (206, 207).

Carrier device (100) according to Claim 6 wherein - the fastening element (202) has a thread (402); and - the intermediate carrier (102) is screwed to the fastening element (202) by means of a screw (201) running through the openings (206, 207).

Carrier device (100) according to one of the preceding claims, wherein - the cavity (204) has an opening on one side; - The opening is so large that the fastening element (202) can be introduced through the opening into the cavity (204); - The opening is closed by means of a plate (403) which forms a wall (406) of the cavity (204); and - The plate (403) is in particular welded and / or screwed to the support structure (103).

Carrier device (100) according to one of the preceding claims, wherein the intermediate carrier (102) is designed to carry an axle (104) of the vehicle driven by the drive component (101).

Carrier device (100) according to one of the preceding claims, wherein the carrier device (100) comprises, - two or more first bearings (111); and or - two or more second bearings (112).

Carrier device (100) according to one of the preceding claims, wherein - The carrier structure (103) comprises at least two longitudinal members which run along a longitudinal axis of the vehicle; and - The intermediate support (102) forms a frame which is connected to each of the at least two longitudinal supports via two or more second bearings (112).

Carrier device (100) according to one of the preceding claims, wherein the drive component (101) comprises an electric machine for driving the vehicle.