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Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung, umfassend einen Elektromotor zum Antreiben eines Fahrzeugs, wobei der Elektromotor mit einem Radkopf wirkverbunden ist und ferner ein Gehäuse, in welchem der Elektromotor angeordnet ist. Ferner betrifft die Erfindung einen Radantrieb mit einer solchen Antriebsvorrichtung.
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Omnibusse mit einem Radantrieb dienen überwiegend einer Beförderung einer Vielzahl von Personen. Um ein bequemes und schnelles Ein- und Aussteigen zu ermöglichen, ist es wünschenswert, einen Boden eines Fahrgastinnenraumes des Omnibusses möglichst niedrig anzuordnen. Dies wird als Niederflurbauweise bezeichnet. Derartige Niederflurbusse werden insbesondere für den öffentlichen Nahverkehr eingesetzt.
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Die Abmessungen der Radkästen sollen daher möglichst gering sein, um das schnelle Ein- und Aussteigen zu ermöglichen und damit ein durchgehend breiter Laufgang vorgesehen werden kann. Die Flurhöhe, d. h. der Boden des Laufgangs, soll niedrig liegen, damit der Einstieg erleichtert wird. Nach Möglichkeit soll der Laufgang in einer Ebene liegen; insbesondere ist eine Steigung des Laufgangs im rückwärtigen Bereich des Fahrzeugs unerwünscht. Im Heck des Niederflurbusses soll ein großer Stehbereich vorhanden sein. Bei elektrischen Bussen findet ein Elektromotor Verwendung.
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Insbesondere bei solchen Omnibussen ist störender Schall, der durch den Elektromotor erzeugt wird, insbesondere im Hinblick auf den kleinen Radkasten von Nachteil und störend für die Fahrgäste.
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Auch bei anderen Fahrzeugen wie Lkws oder Personenkraftwagen mit Elektromotor ist eine geringe Geräuschkulisse in der Fahrgastzelle wünschenswert. Automobilhersteller streben daher unaufhörlich danach, die Schall- oder Geräuschpegel im Passagierraum von Fahrzeugen zu senken.
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Die
US 2019260260 A1 offenbart eine Fahrzeugantriebsvorrichtung umfassend einen Elektromotor, der konfiguriert ist, um ein Fahrzeug anzutreiben, ein Gehäuse, in dem der Elektromotor untergebracht ist, und eine Schmierölspeichereinheit, die Schmieröl speichert, und ein schallisolierendes Material, das einen Seitenabschnitt des Gehäuses bedeckt, wobei der eine Seitenabschnitt des Gehäuses ein Durchgangsloch aufweist, durch das ein Wellenelement eingeführt wird.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Mittel zur Reduzierung von Lärm und Geräuschen für einen Antrieb mit Elektromotor anzugeben.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Antriebsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Radantrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 14.
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In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Maßnahmen aufgelistet, die geeignet miteinander kombiniert werden können, um weitere Vorteile zu erzielen.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Antriebsvorrichtung, umfassend einen Elektromotor zum Antreiben eines Fahrzeugs, wobei der Elektromotor mit einem Radkopf wirkverbunden ist, und
ein Gehäuse, in welchem der Elektromotor angeordnet ist,
wobei
eine schallabsorbierende Trägerplatte vorgesehen ist, welche entgegen der Richtung einer Fahrbahn weisend oberhalb des Gehäuses angeordnet ist und dieses zumindest teilweise überdeckt.
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Dabei kann das Fahrzeug ein Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug mit Elektromotor sein, oder eine Elektrounterstützung aufweisen.
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Unter schallabsorbierend kann eine Schall- und Geräuschreduktion verstanden werden, insbesondere eine Schallisolierung.
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Die Trägerplatte ist oberhalb, d.h. entgegen einer Richtung der Fahrbahn weisend, des Gehäuses, d.h. bei Omnibussen zu den Sitzen hinweisend bzw. zu einer Bremsvorrichtung hinweisend angeordnet. Entgegen einer Richtung der Fahrbahn kann somit als entgegen der Richtung in welcher die Fahrbahn liegt verstanden werden.
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Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass Elektromotoren meist sehr hoch drehen, d.h. eine hohe Drehzahl aufweisen, was den Akustiklevel erhöht. Durch die Anordnung der Trägerplatte oberhalb des Gehäuses kann der Schall bzw. der Lärm der durch den Elektromotor erzeugt wird, in diese Ausbreitungsrichtung, d.h. in Richtung Fahrgastinnenraum gebrochen werden.
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Insbesondere beim Luftschall, aber auch beim Körperschall kann durch eine Schallisolierung das Akustiklevel des Gehäuses verbessert werden. Dabei wird die Trägerplatte als einfache Schallisolierung über dem Gehäuse des Elektromotors angebracht, so dass von der Fahrbahn/Achse als auch vom Elektromotor erzeugter Schall reduziert bzw. gebrochen wird und somit der Geräuschpegel sinkt.
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Durch die Anordnung oberhalb des Gehäuses wird der Schall somit nach oben zu den Fahrgästen im Fahrzeug, insbesondere einem Omnibus, abgeschirmt. Die Trägerplatte dient somit als Schallisolierung.
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In einer Ausbildung weist das Gehäuse eine zur Trägerplatte hinweisende Gehäuseoberseite auf, wobei die Trägerplatte sich zumindest über der gesamten Gehäuseoberseite erstreckt. Insbesondere kann die Trägerplatte mit der Gehäuseoberseite kraftschlüssig verbunden, insbesondere verschraubt sein. Ferner kann die Trägerplatte direkt auf der Gehäuseoberseite angeordnet sein.
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In weiterer Ausführung kann der Elektromotor eine zu dem Radkopf weisende erste Stirnseite und eine der ersten Stirnseite, gegenüberliegende, insbesondere zu einer Achsbrücke weisende zweite Stirnseite aufweisen, wobei sich zwischen den beiden Stirnseiten eine erste und eine zweite Gehäuselängsseite erstreckt und wobei sich die Trägerplatte zumindest teilweise in Richtung der Fahrbahn weisend, über zumindest eine der beiden Gehäuselängsseiten erstreckt.
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In weiterer Ausbildung erstreckt sich die Trägerplatte zumindest teilweise in Richtung der Fahrbahn weisend, über beide der Gehäuselängsseiten.
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Dadurch kann der Schall auch in diese Ausbreitungsrichtung gebrochen werden.
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Ferner kann das Gehäuse eine erste Gehäusestirnseite und zweite Gehäusestirnseite aufweisen, und sich die Trägerplatte teilweise in Richtung der Fahrbahn weisend, über zumindest die erste und/oder zweite Gehäusestirnseite erstrecken. Dadurch wird die Schallabsorbierung in diese Ausbreitungsrichtung verbessert. Dabei ist die Erstreckungslänge über die Gehäusestirnseite bzw. Gehäuselängsseite abhängig von den umliegenden/angrenzenden oder integrierten Bauelementen oder Anschlüssen.
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In weiterer Ausbildung kann die Trägerplatte direkt aufliegend an der entsprechenden Gehäuselängsseite angeordnet sein. Ferner kann die Trägerplatte zur weiteren Befestigung mit der / den Gehäuselängsseiten kraftschlüssig verbunden, insbesondere verschraubt sein.
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In einer weiteren Ausbildung weist die Trägerplatte eine zum Elektromotor weisende schallabsorbierende Struktur auf. Dies kann beispielsweise eine Eierschachtelstruktur, oder sich in Richtung des Elektromotors erstreckende Pyramidenstruktur sein, welche den Schall bricht.
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Alternativ oder optional kann die Trägerplatte eine zum Elektromotor weisende schallabsorbierende Oberflächentextur aufweisen. Eine solche Oberflächentextur kann beispielsweise eine poröse und/oder offenporige Textur sein. Diese ist einfach und kostensparsam herzustellen und kann je nach Größe und Anzahl der Poren einen hohen, lärmschluckenden Hohlraumgehalt aufweisen.
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Ferner kann in einer Ausbildung die Trägerplatte aus einem Kunststoffmaterial oder einem Thermoplastmaterial sein. Dadurch kann die Trägerplatte einfach und kostengünstig durch z.B. Spritzguss hergestellt werden und weist ein geringes Gesamtgewicht auf. Ferner kann, wenn die Trägerplatte die Form der Gehäuseoberseite aufweist, diese mit ggf. Hinterschneidungen / Kanten vereinfacht hergestellt bzw. geformt werden.
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In einer Ausbildung ist an der Trägerplatte ein zum Elektromotor weisendes schallabsorbierendes Material und/oder eine schallabsorbierende Deckplatte zumindest teilweise angeordnet. Dadurch kann der von dem Elektromotor erzeugte Schall besonders gut absorbiert bzw. gebrochen werden. Insbesondere bedeckt das schallabsorbierende Material und/oder die schallabsorbierende Deckplatte zumindest die Gehäuseoberseite jedoch vollständig.
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Auch kann dabei an Stellen mit besonders hohen Schallpegel eine Deckplatte / schallabsorbierendes Material angeordnet werden und an schwer zugänglichen Stellen keine Deckplatte oder schallabsorbierendes Material aufgebracht werden.
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Dabei kann die schallabsorbierende Deckplatte eine Faserplatte sein. Diese ist einfach herzustellen und kann beispielsweise auf die Trägerplatte einfach aufgeklebt werden. Auch können eine Akustikschaumplatte, Sandwichplatten, Dämmmatten oder ein offenporiges Material als schallabsorbierende Deckplatte herangezogen werden, welche ebenfalls beispielsweise aufgeklebt werden können.
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Auch kann das schallabsorbierende Material als ein Schaumstoff oder Gelschaum ausgebildet sein. Dies kann einfach auf die Trägerplatte aufgespritzt werden. Ferner kann dabei an Stellen mit besonders hohen Schallpegel eine dickere Schicht aufgebracht werden.
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Vorzugsweise weist die Trägerplatte eine versteifende Struktur auf oder es ist eine versteifende Struktur aufgebracht. Dadurch kann beispielsweise das schallisolierende Material als Schaum ausgebildet werden und auf die Trägerplatte aufgebracht werden. Durch die Versteifung können durch den Elektromotor entstehende Vibrationen unterbunden werden, was zu einer Schallisolierung /Schallabsorbierung führt. Eine solche Versteifung kann beispielsweise eine Ausbildung der Trägerplatte in Form einer Wabenstruktur, vorzugsweise eine Sechseckform, vorzugsweise die Form von gleichseitigen Sechsecken, sein.
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In weiterer Ausbildung ist die versteifende Struktur auf der Trägerplatte in Richtung entgegen dem Elektromotor weisend, d.h. an einer Trägerplattenoberseite aufgebracht. Beispielsweise können versteifende Elemente aufgeschweißt/aufgeklebt werden oder beispielsweise mit dem Fertigungsprozess insbesondere dem Gießen eingebracht werden.
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Ferner wird die Aufgabe gelöst durch ein Radantrieb für ein Fahrzeug aufweisend einen Radkopf, welcher eine Radnabe zur Aufnahme eines Fahrzeugrads aufweist und einen Radnabenträger zur Aufnahme der Radnabe, wobei die Radnabe drehbar auf dem Radnabenträger gelagert ist umfassend einer wie oben beschriebenen Antriebsvorrichtung zum Antrieb der Radnabe.
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Insbesondere kann das Fahrzeug ein Elektrofahrzeug, Hybridfahrzeug sein. Beispielsweise ist das Fahrzeug ein Omnibus oder ein LKW.
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Weitere Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren. Darin zeigen schematisch:
- 1: eine Antriebsvorrichtung mit einem Radantrieb,
- 2: eine erste Ausgestaltung einer Trägerplatte,
- 3: eine zweite Ausgestaltung einer Trägerplatte,
- 4: eine dritte Ausgestaltung einer Trägerplatte,
- 5: eine vierte Ausgestaltung einer Trägerplatte,
- 6: die Trägerplatte mit Befestigung,
- 7: die Befestigung der Trägerplatte im Detail,
- 8: eine Trägerplatte und den Elektromotor.
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1 zeigt eine Antriebsvorrichtung 1 für einen Radantrieb. Der Radantrieb umfasst eine Achsbrücke 11 sowie einen ersten Radkopf 3 und einen zweiten Radkopf (nicht gezeigt). Die Antriebsvorrichtung 1 umfasst einen Elektromotor 5 (8), welcher in einem Gehäuse 6 angeordnet ist. Elektromotoren drehen in der Regel meist sehr hoch (hohe Drehzahlen), was das Akustiklevel erhöht.
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Der Radkopf 3 weist eine Radnabe 4 zur Aufnahme des Fahrzeugrades auf, wobei die Radnabe 4 drehbar um einen Radnabenträger gelagert ist. Dabei dient die Antriebsvorrichtung 1 mit dem Elektromotor 5 (8) zum Antrieb der Radnabe 4.
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Ferner ist eine Bremseinrichtung mit Betätigungszylinder 7 für eine Bremse vorhanden, wobei der Betätigungszylinder 7 nahezu rechtwinklig zur Achsbrücke 11 angeordnet sein kann.
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Die Antriebsvorrichtung 1 weist erfindungsgemäß eine Trägerplatte 2 auf. Die Trägerplatte 2 ist zumindest oberhalb des Gehäuses 6, d.h. entgegen der Richtung R_Fahr der Fahrbahn, weisend, d.h. beispielsweise bei Omnibussen zu den Sitzen hinweisend, angeordnet. Dies bedeutet, dass die Trägerplatte 2 zwischen einer Gehäuseoberseite 8 und dem Betätigungszylinder 7, und somit zumindest oberhalb des Elektromotors 5 (8), angeordnet ist.
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Dabei weist das Gehäuse 6 ferner eine erste Gehäuselängsseite 9 und eine zweite Gehäuselängsseite 10 auf. Die Trägerplatte 2 erstreckt sich dabei in diesem Ausführungsbeispiel über die Gehäuseoberseite 8 und in Richtung der Fahrbahn R_Fahr über einen Teil der ersten Gehäuselängsseite 9.
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Die Trägerplatte 2 kann dabei direkt auf der Gehäuseoberseite 8 und Gehäuselängsseite 9 aufliegend/anliegend angeordnet sein und zur Befestigung mit dieser verschraubt sein. Vorzugsweise weist die Trägerplatte 2 die Form der Gehäuseoberseite 8 bzw. zusätzlich der Gehäuselängsseite 9 auf.
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Die Trägerplatte 2 kann dabei in einer ersten Ausgestaltung eine schallisolierende / schallabsorbierende Struktur aufweisen.
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2 zeigt eine solche Ausgestaltung einer Trägerplatte 2. Die schallbrechende Struktur weist zum Elektromotor 5 (8) hin, d.h. dass diese auf einer Trägerplattenunterseite 12 angeordnet ist. Dadurch werden Geräusche, beispielsweise Dreh- oder Rotationsgeräusche des Elektromotors 5 (8) oder dadurch verursachter Schall, als auch Geräusche, welche von der Fahrbahn kommen, beispielsweise teilweise durch die Räder, absorbiert.
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Die schallisolierende / schallabsorbierende Struktur kann eine sich in Richtung des Elektromotors 5 (8), d.h., an der Trägerplattenunterseite 12 erstreckende Pyramidenstruktur 20 sein, welche den Schall bricht oder beispielsweise als eine Eierschachtelstruktur ausgebildet sein. Auch Hohlzylinder oder andere sich in Richtung der Fahrbahn bzw. des Elektromotors 5 (8) erstreckende Hohlräume, in denen sich der Schall verläuft, sind vorteilhaft.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Trägerplatte 2 eine zum Elektromotor 5 (8) gerichtete, d.h. auf der Trägerplattenunterseite 12, schallabsorbierende Oberflächentextur aufweisen (nicht gezeigt). Eine solche Oberflächentextur kann zumindest teilweise porös und/oder offenporig ausgestaltet sein. Je nach Anzahl der Poren kann somit ein großer, lärmabsorbierender/ schallbrechender Hohlraumgehalt hergestellt werden, in denen sich der vom Elektromotor 5 (8) erzeugte Schall bricht.
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Die Trägerplatte 2 kann aus einem Kunststoffmaterial oder einem Thermoplastmaterial hergestellt werden. Dadurch kann die Trägerplatte 2 einfach aus Spritzguss hergestellt werden. Dadurch kann die Gehäuseoberseite 8 leicht auf die Trägerplatte 2 abgebildet werden.
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Insbesondere kann die Trägerplatte 2 aus einem LWRT-Material (Lightweight Reinforced Thermoplastics) hergestellt werden. Dieses ist besonders leicht.
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3 zeigt eine weitere Ausgestaltung einer Trägerplatte 2a. Diese weist eine versteifende Struktur 14 auf oder es ist eine versteifende Struktur 14 aufgebracht. Insbesondere kann diese auf einer Trägerplattenoberseite 13 der Trägerplatte 2a aufgebracht sein. Durch die versteifende Struktur 14 können durch den Elektromotor 5 (8) entstehende Vibrationen unterbunden werden, was zu einer Schallisolierung /Schallabsorbierung führt. Eine solche versteifende Struktur 14 kann beispielsweise eine Ausbildung der Trägerplatte 2a in Form einer Wabenstruktur, vorzugsweise eine Sechseckform, vorzugsweise die Form von gleichseitigen Sechsecken, sein.
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4 zeigt eine weitere Ausgestaltung einer Trägerplatte 2b. Diese weist eine zum Elektromotor 5 (8) hingerichtete, d.h. an der Trägerplattenunterseite 12 angeordnete, Schallisolierung auf. Diese Schallisolierung kann als ein schallabsorbierendes Material 15 oder eine schallabsorbierende Deckplatte ausgestaltet sein. Das schallabsorbierende Material kann beispielsweise ein Schaumstoff oder Gelschaum sein, welcher einfach auf die Trägerplatte 2b aufgespritzt werden kann. Auch können eine Akustikschaumplatte, Sandwichplatten, Dämmmatten oder ein offenporiges Material als schallabsorbierende Deckplatte herangezogen werden. Ferner eignet sich auch eine Faserplatte, welche zur Befestigung mit der Trägerplattenunterseite 12 verklebt sein kann.
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5 zeigt eine weitere Ausgestaltung einer Trägerplatte 2c. Diese weist eine versteifende Struktur 14 auf der Trägerplattenoberseite 13 und eine Schallisolierung, hier ein schallabsorbierendes Material 15 auf der Trägerplattenunterseite 12, auf. Durch die Versteifung kann das Material problemlos auf die Trägerplatte 2c gespritzt werden. Ferner kann so eine verbesserte Schallisolierung erzielt werden, nämlich einerseits durch die, die Vibrationen unterbindende, versteifende Struktur 14, andererseits durch das schallabsorbierende Material 15.
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6 zeigt eine solche Trägerplatte 2c mit Verschraubung durch Schrauben 19 als Befestigung an dem Gehäuse 6.
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7 zeigt die Befestigung der Trägerplatte 2c im Detail. Die Trägerplatte 2c wird mit dem schallabsorbierenden Material 15 direkt auf der Gehäuseoberseite 8 bzw. auf der Oberseite der Gehäuselängsseite 9 montiert, in diesem Fall mittels Schrauben 19 verschraubt. Dadurch ist eine einfache Befestigung möglich.
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8 zeigt eine Trägerplatte 2,2a,2b,2c und den Elektromotor 5. Dieser weist einen in einem Stator 17 rotierenden Rotor 16 auf, welcher direkt und indirekt durch angrenzende Bauteile Schall erzeugt.
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Auch kann sich das Gehäuse 6 über eine erste Gehäusestirnseite 18 und eine zweite Gehäusestirnseite erstrecken, wobei sich die Trägerplatte 2,2a,2b,2c teilweise in Richtung des Elektromotors 5 weisend, d.h. in Richtung der Fahrbahn weisend, über zumindest die erste Gehäusestirnseite 18 und/oder zweite Gehäusestirnseite erstreckt (nicht gezeigt). Dadurch kann der Schall auch in diese Ausbreitungsrichtung gebrochen werden. Dabei ist die Erstreckungslänge über die Gehäusestirnseite bzw. Gehäuselängsseiten abhängig von den umliegenden/angrenzenden oder integrierten Bauelementen oder Anschlüssen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebsvorrichtung
- 2,2a,2b,2c
- Trägerplatte
- 3
- erster Radkopf
- 4
- Radnabe
- 5
- Elektromotor
- 6
- Gehäuse
- 7
- Betätigungszylinder
- 8
- Gehäuseoberseite
- 9
- erste Gehäuselängsseite
- 10
- zweite Gehäuselängsseite
- 11
- Achsbrücke
- 12
- Trägerplattenunterseite
- 13
- Trägerplattenoberseite
- 14
- versteifende Struktur
- 15
- schallabsorbierendes Material
- 16
- Rotor
- 17
- Stator
- 18
- erste Gehäusestirnseite
- 19
- Schrauben
- 20
- Pyramidenstruktur
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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