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Die Erfindung betrifft eine Lagerplatte für ein Getriebe gemäß. dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Bei Getrieben kommt es durch interne Schwingungsanregungen zu einer systembedingten Geräuschbildung. Eine Hauptgeräuschquelle sind unter Last abrollende Zahnflanken von in Eingriff stehenden Zahnrädern, da es aufgrund von den beim Abrollen auftretenden Kräften und Momenten zu Schwingungsanregungen kommt, welche als Getrieberasseln oder Getriebeheulen von einem Maschinenbenutzer, insbesondere von den Insassen des Kraftfahrzeuges, wahrgenommen werden. Daneben können auch an anderen Stellen des Getriebes Geräusche entstehen, beispielsweise beim Abrollen der Wälzkörper in den Wälzlagern. Diese in dem Getriebe erzeugten Geräusche werden als Körperschall über Zahnräder, Getriebewellen und Lager auf das Getriebegehäuse übertragen und von dort als Luftschall an die Umgebung abgegeben oder in Form von Körperschall in die Maschinenstruktur weitergeleitet.
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Um die Geräuschentwicklung in einem Getriebe zu reduzieren, können Maßnahmen ergriffen werden, um die Schwingungsanregungen zu minimieren, welche als Primärmaßnahmen bezeichnet werden. Ferner können Sekundärmaßnahmen ergriffen werden, um die Übertragung von Schallwellen auf das Getriebegehäuse oder ein Abstrahlen von Schallwellen von dem Getriebegehäuse des Getriebes zu reduzieren. Zu den Primärmaßnahmen zählen beispielsweise die Optimierung des Steifigkeitsverlaufes der Zahnflanken sowie die Reduktion der Abweichungen zwischen den Zahnflanken. Diese führen jedoch in der Regel zu einer deutlichen Erhöhung der Fertigungskosten, da diese Maßnahmen mit geringeren Fertigungstoleranzen und damit verbundenen höheren Bearbeitungszeiten der Bauteile einhergehen. Zudem können diese Maßnahmen nicht in allen Lastfällen zur Geräuschminimierung beitragen, so dass diese Primärmaßnahmen in der Regel nicht als alleinige Maßnahmen zur Geräuschreduzierung geeignet sind.
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Zu den Sekundärmaßnahmen, mit denen die Übertragung von Schallwellen auf das Gehäuse und die Abstrahlung der Schallwellen minimiert werden sollen, zählen verschiedene Arten von Dämmungs- und Dämpfungsmaßnahmen sowie Maßnahmen, die auf eine Veränderung des Eigenschwingverhaltens der maßgeblich an der Körperschallentwicklung und Körperschallleitung beteiligten Komponenten abzielen. Eine Möglichkeit der Geräuschreduktion besteht darin, die Lagerstellen vom Getriebegehäuse zu isolieren.
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Aus der
DE 199 14 607 A 1 ist eine Ölwanne für ein Fahrzeuggetriebe, insbesondere ein Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeuges bekannt. Dabei sind an der Ölwanne Stege vorgesehen, welche eine höhere Steifigkeit als die Ölwanne aus einem Polymerwerkstoff hat, um entsprechende Belastungsspitzen aufnehmen zu können.
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Aus der
DE 10 2007 013 494 A 1 ist ein Gussgehäuse für einen Antrieb oder ein Getriebe bekannt, wobei an einer Außenfläche des Gussgehäuses ein Dämpfungselement angeordnet ist, um die Schwingungen des Gehäuses aufzunehmen und somit die akustischen Eigenschaften des Gehäuses zu verbessern.
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Die
DE 11 2008 004 241 A 1 offenbart eine Befestigungsstruktur für ein Getriebegehäuse und ein Planetengetriebe, mit der Geräusche gedämpft werden sollen. Dabei sind ein elastisch verformbares Dämpfungselemente vorgesehen, welche zwischen einem an dem Getriebegehäuse befestigten Befestigungsbauteil und Zähnen eines Kraftübertragungsbauteils des Planetengetriebes, beispielsweise einem Hohlrad des Planetengetriebes, angeordnet sind.
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Nachteilig an den bekannten Lösungen ist jedoch, dass die Isolierung der Getriebebauteile im Kraftfluss zu einer Reduzierung der Steifigkeit führt. Dadurch kann die Belastung der Zahnräder im Getriebe steigen, wodurch die Dauerhaltbarkeit reduziert wird und die Anregung von Schwingungen im Getriebe verstärkt werden kann.
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In der
DE 10 2004 026 658 A1 ist ein Getriebegehäuse mit Befestigungsöffnungen und mit Lageröffnungen offenbart. Das Gehäuse ist an seiner Innenseite und/oder an seiner Außenseite mit Kunststoff so beschichtet, dass das Gehäuse um die selbst nicht beschichtete Lageröffnung herum mit einer Dämpfungsschicht versehen ist. In
DE 10 2105 005 893 A1 ist eine Lagerplatte für ein Getriebe beschrieben, durch eine Grundplatte mit Befestigungsöffnungen zur Befestigung der Lagerplatte in dem Getriebe und wenigstens einer Lageröffnung zur Lagerung einer Welle des Getriebes und aus einer Grundfläche gebildet ist. Die Lagerplatte ist mit einem Dämpfungselement versehen, welches als ein zur Grundfläche separates plattenförmiges Bauteil ausgebildet und an der Grundfläche befestigt ist. Bei Biegeschwingungsbewegungen bewegen sich die Grundfläche und das Reibelement relativ zueinander. Durch diese Reibung wird mechanische Energie in Wärme umgewandelt und die Schwingungen in der Lagerplatte werden gedämpft. In einer weiteren Ausführungsform ist auf die Wand der Lagerplatte großzügig eine als Antidröhnmasse bezeichnete Dämpfungsschicht aufgetragen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Kraftfahrzeuggetriebe die Geräuschentwicklung zu minimieren und die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu überwinden.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Lagerplatte weist in den ringförmigen Randabschnitten der Befestigungsöffnungen eine größere Wandstärke auf als in der Grundfläche, an welche die Befestigunsöffnungen angrenzen. Die Dämpfungsschicht ist an der Grundfläche vorgesehen. Die Dicke der Dämpfungsschicht ist derart bemessen, dass die Wandstärke der Lagerplatte im Bereich der Grundfläche kleiner ist als die Wandstärke der ringförmigen Randabschnitte.
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Der Grundgedanke der Erfindung ist demnach darin zu sehen, dass die Lagerplatte konstruktiv aus einer lasttragenden Grundplatte gebildet ist, welche zur Reduzierung der Körperschallübertragung wenigstens abschnittsweise mit einer Dämpfungsschicht versehen ist. Durch den vorgesehenen lasttragenden Grundträger wird es erstens ermöglicht, die bei der Bewegung des Getriebes auftretenden Reaktionskräfte aufzunehmen. Zweitens werden die Schwingungen, welche durch die Aufnahme bei der Bewegung des Getriebes auftretenden Kräfte verursacht werden, durch die Dämpfungsschicht gezielt gedämpft. Die Lagerplatte hat damit zwei Aufgaben nämlich die Aufnahme der Kräfte bei einer gleichzeitigen Dämpfung der Schwingungen.
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Dabei weist die Dämpfungsschicht bevorzugt ein kleineres E-Modul als die Grundplatte auf. Durch das höhere E-Modul der Grundplatte kann die Grundplatte höhere Kräfte aufnehmen, während die Dämpfungsschicht aufgrund des kleineren E-Moduls bewusst leichter verformbar ist und damit bei der Übertragung von Schwingungen größere Bewegungen ausführen kann, welche in sich die physikalische Ursache für die Dämpfung der Schwingungen sind. Je nach der Ausgestaltung des Dämpfungselementes kann diese aber auch gleiche oder ähnliche Bewegungen wie die Grundplatte ausführen, da das Dämpfungselement in diesem Fall allein schon wegen der größeren Hysterese die Schwingungen verbessert dämpft.
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Eine konstruktiv besonders einfache Ausführungsform der Dämpfungsschicht kann dadurch verwirklicht sein, indem die Dämpfungsschicht durch eine Kunststoffschicht gebildet ist. Kunststoff ist ein sehr kostengünstiger Werkstoff und kann sehr einfach mit der Grundplatte verbunden werden, indem die Grundplatte mit dem Kunststoff umspritzt wird, oder indem die aus Kunststoff ausgebildete Dämpfungsschicht an den Grundträger mit diesem anderweitig verbunden wird. Die Dämpfungsschicht kann z.B. aus einem Polymerwerkstoff gebildet sein. Ein Polymermaterial, insbesondere ein Duroplast oder ein Thermoplast, hat eine hochdämpfende Wirkung, so dass der Körperschall besonders stark gedämpft wird. Unter dem Begriff Kunststoffschicht soll nicht nur eine dünne Kunststoffschicht verstanden werden, die Kunststoffschicht kann auch durch eine Kunststoffstruktur oder einen Kunststoffaufbau verwirklicht sein.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Grundplatte aus einem metallischen Werkstoff gebildet ist. Dadurch kann die Grundplatte besonders einfach und kostengünstig als Dreh-, Stanz- oder Tiefziehteil hergestellt werden. Eine metallische Grundplatte weist gegenüber einer Dämpfungsschicht aus einem Polymerwerkstoff ein entsprechend höheres E-Modul und eine höhere Biegesteifigkeit auf.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Dämpfungsschicht mittels einer stoffschlüssigen Verbindung, insbesondere mittels eines Spritzgussverfahrens oder durch ein Bekleben der Grundplatte, mit der Grundplatte verbunden ist. Dadurch können die Zusatzkosten in der Fertigung und Montage geringgehalten und eine effiziente Schwingungsdämpfung an der Lagerplatte realisiert werden.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass die Dämpfungsschicht eine größere Wandstärke aufweist, als die Grundplatte in dem Abschnitt, in dem die Dämpfungsschicht anliegt. Die Wandstärke der Lagerplatte wird damit im Bereich der Grundfläche der Grundplatte durch die Dämpfungsschicht mehr als verdoppelt, und die Dämpfungsschicht trägt einen erheblichen Teil zu der Steifigkeit der Lagerplatte bei.
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Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Gleiche Bauteile oder Bauteile mit gleicher Funktion sind dabei mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Dabei zeigt:
- 1: eine erfindungsgemäße Lagerplatte in zwei verschiedenen Ansichten;
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In 1 ist ein Ausführungsbeispiel der Lagerplatte 1 mit einer Grundplatte 2 und einer darauf vorgesehenen Dämpfungsschicht 3 zu erkennen. Die Grundplatte 1 umfasst die notwendigen Lager- und Befestigungsstellen zur Befestigung der Lagerplatte 1 selbst im Getriebe und zur weiteren Befestigung von weiteren Bauteilen des Getriebes und zur Lagerung weiterer Bauteile des Getriebes. Sofern die Lagerung sich bewegende und insbesondere sich drehende Teile, wie z.B. Wellen betrifft, werden durch die körperliche Anbindung in die Lagerplatte 1 Körperschallwellen eingeleitet. Diese Weiterleitung bzw. Ausbreitung der Körperschallwellen wird durch die Dämpfungsschicht 3 gedämpft, wodurch wiederum der Geräuschpegel des Getriebes insgesamt reduziert wird. Die Dämpfungsschicht 3 kann bevorzugt in Form einer angespritzten Kunststoffschicht aus einem hochdämpfenden Polymerkunststoff, vorzugsweise aus einem Duroplast gebildet sein. Die Dämpfungsschicht 3 kann z.B. stoffschlüssig durch ein Anspritzen oder zusätzlich oder alternativ auch durch einen Formschluss mit der Grundplatte 2 verbunden sein.
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Die Grundplatte 2 ist ein metallisches Bauteil, welches kostengünstig auch in großen Stückzahlen als Dreh-, Stanz- und/oder Tiefziehteil ausgebildet sein kann. Die metallische Grundplatte 2 weist ein größeres E-Modul als die Dämpfungsschicht 3 auf und dient der Lastaufnahme. Daher sind die Befestigungsansätze, Befestigungsöffnungen und die Lagerstellen bewusst an der Grundplatte 2 angeordnet, so dass die zur Halterung und Lagerung der Bauteile erforderlichen Reaktionskräfte von der Grundplatte 2 aufgenommen werden. Die Dämpfungsschicht 3 kann bewusst so angeordnet sein, dass sie nicht belastet wird und weist ein niedrigeres E-Modul auf, wodurch die Dämpfung der Körperschallschwingungen vergrößert wird.
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Die Lagerplatte 1 umfasst eine an die Einbaugeometrie in dem Getriebe angepasste Außenkontur, so dass sie sich darüber unter anderem drehfest in dem Getriebe abstützen kann. Ferner umfasst die Lagerplatte vier Befestigungsöffnungen 4 zur Befestigung der Lagerplatte 1 in dem Getriebe oder auch zur Befestigung von daran angeordneten weiteren Bauteilen z.B. mittels hindurchgeführter Schrauben. Ferner umfasst die Lagerplatte 1 eine Lageröffnung 5 zur Lagerung einer Welle des Getriebes.
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Die Lagerplatte 1 zeichnet sich durch eine Verbundbauweise aus, welche durch die Grundplatte 2 mit der daran vorgesehenen Dämpfungsschicht 3 gebildet ist. Die Dämpfungsschicht 3 kann sowohl einseitig als auch beidseitig an der Grundplatte 2 vorgesehen sein. Ferner kann die Dämpfungsschicht 3 in der Erstreckung, Außengeometrie, Anordnung und Dicke so bemessen sein, dass dadurch gezielt besonders stark schwingende Abschnitt der Grundplatte 2 gedämpft werden. Dabei kann die Grundplatte 2 in ausgewiesenen Bereichen z. B. zur Gewichtsreduzierung auch mit einer dünneren Wandstärke ausgefüllt sein, welche dann durch die Dämpfungsschicht 3 gezielt verdickt bzw. verstärkt ist, so dass die geringere Steifigkeit der Grundplatte 2 in dem Bereich der dünneren Wandstärke zumindest teilweise kompensiert werden kann. Ferner kann die Grundplatte 2 auch gezielt zur Schaffung von Freiräumen mit einer dünneren Wandstärke ausgeführt werden, so dass die Dämpfungsschicht 3 an der Lagerplatte 1 angeordnet werden kann, ohne dass dadurch die maximale Wandstärke der Lagerplatte 1 vergrößert wird.
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Neben dem Vorteil der Dämpfungsschicht 3 in der Geräuschreduktion kann durch die Dämpfungsschicht 3 außerdem auch die Steifigkeit der Lagerplatte 1 insgesamt hinsichtlich einer optimalen Kraftaufnahme und Weiterleitung optimiert werden.
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In der vorliegenden Ausführungsform weist die Lagerplatte 1 in den ringförmigen Randabschnitten 6 der Lageröffnung 5 und der Befestigungsöffnungen 4 eine größere Wandstärke als in der Grundfläche 7 auf, wie in der rechten Schnittdarstellung der 1 zu erkennen ist. Diese größere Wandstärke führt zu einer erhöhten Steifigkeit der Lagerplatte 1 in den Randbereichen der Befestigungsöffnungen 4 und der Lageröffnung 5, so dass die Lagerplatte 1 die in diesen Bereichen auftretenden höheren Befestigungs- und Lagerkräfte aufnehmen kann, ohne sich zu verformen. Die Grundfläche 7 der Lagerplatte 1 mit der niedrigeren Wandstärke wird hier durch die Dämpfungsschicht 3 verdickt. Dabei ist die Dicke der Dämpfungsschicht 3 derart bemessen, dass die Wandstärke der Lagerplatte 1 insgesamt im Bereich der Grundfläche 7 immer noch kleiner ist als die Wandstärke der dickeren ringförmigen Randabschnitte 6 der Befestigungsöffnungen 4 und der Lageröffnung 5.
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Insgesamt kann die Grundplatte 2 der Lagerplatte 1 durch die Reduzierung der Wandstärke in der Grundfläche 7 unter Inkaufnahme der reduzierten Steifigkeit leichter ausgeführt werden, da die zu erzielende Steifigkeit dann durch die aufgebrachte Dämpfungsschicht 3 erreicht wird. Die Dämpfungsschicht 3 verdickt und versteift die Lagerplatte 1 in der Grundfläche 7.
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Ein weiterer Vorteil, der vorgeschlagenen Verbundbauweise der Lagerplatte 1 ist darin zu sehen, dass die Anforderungen an die Oberfläche der Lagerplatte 1 an der Grundfläche 7 erheblich reduziert werden können, da die Lagerplatte 1 in diesem Bereich anschließend noch mit der Dämpfungsschicht beschichtet wird. Vielmehr begünstigt eine möglichst rauhe Oberfläche der Grundfläche 7 sogar die stoffschlüssige Verbindung mit der Dämpfungsschicht 3.
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Die Dicke der Dämpfungsschicht 3 an der Grundfläche 7 ist dabei bevorzugt größer als die Dicke der Wandstärke der Grundplatte 2 im Bereich der Grundfläche 7, so dass die Dicke der Grundplatte 2 im Bereich der Grundfläche 7 sogar mehr als verdoppelt wird.
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Neben den beschriebenen Vorteilen in der Geräuschdämpfung, der Gewichtsreduktion und der verbesserten Steifigkeit der Lagerplatte 1 kann die Dämpfungsschicht 3 noch einen zusätzlichen Schutz der Oberfläche der Grundplatte 2 oder auch eine verbesserte Oberflächeneigenschaft der Grundplatte 2 bilden. So kann die Dämpfungsschicht 3 zusätzlich einen Schutz gegen äußere Einwirkungen bilden oder auch die Gleiteigenschaften verbessern, sofern dies erwünscht ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lagerplatte
- 2
- Grundplatte
- 3
- Dämpfungsschicht
- 4
- Befestigungsöffnungen
- 5
- Lageröffnung
- 6
- Randabschnitt
- 7
- Grundfläche
