WO2023011802A1 - Achsmodul eines elektrisch angetriebenen fahrzeugs - Google Patents

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WO2023011802A1
WO2023011802A1 PCT/EP2022/067588 EP2022067588W WO2023011802A1 WO 2023011802 A1 WO2023011802 A1 WO 2023011802A1 EP 2022067588 W EP2022067588 W EP 2022067588W WO 2023011802 A1 WO2023011802 A1 WO 2023011802A1
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WO
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vehicle
axle
axle module
module
drive unit
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PCT/EP2022/067588
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English (en)
French (fr)
Inventor
Michele Hirsch
Florian DRAEGER
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q—ARRANGEMENT OF SIGNALLING OR LIGHTING DEVICES, THE MOUNTING OR SUPPORTING THEREOF OR CIRCUITS THEREFOR, FOR VEHICLES IN GENERAL
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    • B60L2270/10—Emission reduction
    • B60L2270/14—Emission reduction of noise
    • B60L2270/142—Emission reduction of noise acoustic

Definitions

  • the present invention relates to an axle module of a vehicle, a vehicle, a method for producing an axle module, and a method for operating an axle module.
  • noise emission into an interior of the vehicle is particularly relevant for the driving comfort of a driver of the vehicle.
  • the components In order to avoid noise emissions caused, for example, by vibration excitations, the components must be optimally coordinated with one another.
  • the noises that actually occur in the vehicle can usually only be assessed when the vehicle is assembled.
  • the development of the components is usually already well advanced, so that subsequent changes to reduce noise are usually difficult to implement and expensive.
  • axle module comprising a drive unit, a module carrier, an assembly mount, and a control device.
  • the drive unit has a vehicle axle, which is set up for connection to vehicle wheels, an electric motor, a transmission, and power electronics.
  • the module carrier is set up for connection to a vehicle body of the vehicle.
  • the assembly mount connects the drive unit and the module carrier with each other. The drive unit, the module carrier and the assembly mount form a common vibration transmission path.
  • the control device is set up to actuate the drive unit in a controlled manner depending on an acoustic and/or mechanical vibration transmission, which takes place via the vibration transmission path, in order to adapt a noise emission of the axle module in a predefined manner during operation of the axle module.
  • an axle module which forms a common acoustically optimally designed unit in order to be able to achieve certain desired noise emissions.
  • the drive unit of the axle module is actuated in a manner controlled as a function of the vibration transmission path.
  • the axle module offers the advantage that the part responsible for noise emissions, namely in particular the drive unit, and a large part of the noise transmission path in a vehicle can be designed acoustically as an integral unit.
  • the axle module can be used, for example, for a wide variety of vehicles, and an optimal design with regard to desired noise emissions, such as the lowest possible noise emissions, can also be easily implemented in different vehicle designs. Due to the well-known coordination of the components of the axle module with one another, it is also possible to adapt the axle module to a wide variety of vehicles in a cost-effective and simple manner.
  • the axle module can be used to map and optimize the largest possible transmission path for acoustic and/or mechanical vibrations into an interior of the vehicle.
  • an acoustic design of the axle module that is optimized for a particularly high level of driving comfort for the driver of the vehicle can be undertaken.
  • the control device is preferably set up to actuate the drive unit in a controlled manner in order to reduce, preferably minimize, noise emissions from the axle module.
  • the reduction in noise emission is provided in comparison to normal operation of the drive unit, in which no actuation specifically carried out on the acoustic and/or mechanical vibration transmission via the vibration transmission path takes place.
  • the control device is particularly preferably set up to actuate the drive unit in a controlled manner in such a way that the axle module generates a predefined warning noise, preferably an acoustic vehicle alerting signal (AVAS signal for short).
  • the control device is preferably set up to initiate the generation of the predefined warning noise as a function of objects, preferably road users, detected in an area surrounding the axle module, in particular a vehicle.
  • the axle module can also be used to generate specific warning noises in a particularly simple and cost-effective manner. For example, this means that separate signaling devices, such as loudspeaker systems or the like, can be dispensed with.
  • the control device is also preferably set up to adapt an operating signal, by means of which the motor is actuated, as a function of the acoustic and/or mechanical vibration transmission via the vibration transmission path.
  • the operating signal is provided to the motor by means of the power electronics.
  • the operating signal is preferably an electric current, in particular an alternating current.
  • the operating signal by means of which the motor is actuated, usually has a sinusoidal fundamental oscillation.
  • the control device is set up to adapt the noise emission of the axle module in that harmonics are modulated onto the sinusoidal fundamental of the operating signal. That means that The operating signal is changed by the additional harmonics in such a way that the harmonics lead to a corresponding actuation of the drive unit, so that the noise emissions can be adjusted in a predefined manner.
  • the axle module can be adapted particularly flexibly, for example to different vehicles or also to different ferry operations of a vehicle.
  • the module carrier has at least one connecting element, which is designed for connection to the vehicle body of the vehicle.
  • the connecting element is part of the vibration transmission path.
  • the connecting element can be designed in the form of one or more struts.
  • the connecting element can preferably be designed for screwing and/or welding and/or gluing to the vehicle body.
  • the assembly bearing preferably has a number of bearing elements.
  • the bearing elements can be designed in the form of rubber bearings, which, for example, enable a connection between the drive unit and the module carrier with a certain vibration damping.
  • the invention leads to a vehicle which comprises a vehicle body and the axle module described.
  • vehicle body and the axle module are connected to one another, for example welded and/or screwed and/or glued to one another.
  • the control device of the axle module is preferably set up to actuate the drive unit in a controlled manner in order to reduce, in particular to minimize, noise emissions into an interior of the vehicle. As a result, a particularly high level of driving comfort can be provided for a driver of the vehicle.
  • the axle module is particularly preferably arranged on a front axle or alternatively on a rear axle of the vehicle.
  • the vehicle includes two axle modules, one of the two axle modules being arranged on the front axle and one on the rear axle of the vehicle.
  • the invention relates to a method for producing an axle module of a vehicle, in particular the axle module described.
  • the procedure includes the steps:
  • a drive unit which has a vehicle axle, a motor, and power electronics, the vehicle axle being set up for connection to vehicle wheels,
  • the control device which is set up to actuate the drive unit.
  • the control device is set up to actuate the drive unit in a controlled manner as a function of an acoustic and/or mechanical vibration transmission via the vibration transmission path in order to adapt a noise emission of the axle module in a predefined manner during operation of the axle module.
  • the method for manufacturing the axle module further includes the step: calibrating the vibration transmission path in the assembled state of the axle module.
  • calibrating the vibration transmission path in the assembled state of the axle module This means that the calibration takes place when the drive unit, module carrier and assembly mount are connected.
  • the calibration is carried out by adapting a corresponding function of the control device, which is set up to actuate the drive unit.
  • the calibration is particularly preferably carried out before the axle module is installed in a vehicle.
  • the axle module is optimally designed acoustically as a unit before it is then installed in a vehicle.
  • the axle module can be provided for a large number of vehicles are, the vehicles always have advantageous acoustic transmission paths, in particular for a high level of driver comfort through low noise emissions in the interior of the vehicle.
  • the invention leads to a method for operating the axle module described above, which was preferably produced by the method described for producing an axle module.
  • the method for operating the axle module includes the step: actuating the drive unit by means of the control device depending on an acoustic and/or mechanical vibration transmission via the vibration transmission path in such a way as to adapt a noise emission of the axle module in a predefined manner during operation of the axle module.
  • the drive unit is actuated in such a way that the motor is actuated by the control device via the power electronics.
  • the drive unit is preferably actuated by means of the control device in such a way as to reduce the noise emissions of the axle module.
  • the control device in such a way as to reduce the noise emissions of the axle module.
  • the drive unit is particularly preferably actuated by means of the control device in such a way that the axle module generates a predefined warning noise, preferably an AVAS signal, during its operation.
  • a predefined warning noise preferably an AVAS signal
  • Figure 1 is a simplified schematic view of a vehicle according to a preferred embodiment of the invention
  • Figure 2 is a simplified schematic view of vibration transmission in the vehicle of Figure 1.
  • FIG. 1 shows a simplified schematic view of a vehicle 10 according to a preferred exemplary embodiment of the invention.
  • the vehicle 10 includes an axle module 1, which is arranged on a front axle 15 of the vehicle 10 in the direction of travel A.
  • the axle module 1 or an additional second axle module 1 could also be arranged on a rear axle 16 of the vehicle 10 .
  • the axle module 1 is characterized by a noise-optimized design and mode of operation, which is described below.
  • the axle module 1 comprises a drive unit 2.
  • the drive unit 2 is designed as an integrated unit which has an electric motor 22, which is used to drive the vehicle 10 and is supplied with electric energy by means of an electric energy store (not shown).
  • a transmission 23, which is connected to the motor 22, power electronics 24, and a vehicle axle 21 are integrated into the drive unit 2.
  • the drive unit 2 preferably has a common housing in which the motor 22, gear 23 and power electronics 24 are integrated.
  • the power electronics 24 are provided between the electrical energy store and the electric motor 22 in order to adapt the electrical energy supply to the motor 22 .
  • the vehicle axle 21 is also set up for connection to vehicle wheels 11 of the vehicle 10.
  • the power electronics 24 provide the motor 22 with an electric current as an operating signal, the electric current being an alternating current which actuates the motor 22 in the form of a sinusoidal fundamental oscillation. Furthermore, the axle module 1 includes a control device 5 which is set up to actuate the drive unit 2 in a controlled manner via the power electronics 24 .
  • the axle module 1 also includes a module carrier 3, which is set up for connection to a vehicle body 12 of the vehicle 10.
  • the module carrier 3 is preferably designed as a frame or framework and is provided as a holder and interface between the drive unit 2 and the vehicle body 12.
  • the module carrier 3 Have connecting elements 31, which are set up for screwing to the vehicle body 12.
  • the axle module 1 also includes an assembly mount 4, which connects the drive unit 2 and the module carrier 3 to one another.
  • the assembly mount 4 has a number of bearing elements 41 which mechanically connect the drive unit 2 and the module carrier 3 to one another at a number of points.
  • the bearing elements 41 can be at least partially elastic.
  • the drive unit 2, the module carrier 3 and the assembly mount 4 form a common vibration transmission path 50, via which mechanical and acoustic vibrations in particular are transmitted from the drive unit 2 to the vehicle body 12 and thus also into an interior 13 of the vehicle 10.
  • the transmission of vibrations in the vehicle 10 is shown in a simplified, schematic manner in FIG.
  • the vibrations are generated in the drive unit 2.
  • the vibrations are then transmitted further in the direction indicated by the arrows.
  • the vibrations are transmitted via the assembly mount 4 to the module carrier 3 and from the module carrier 3 to the vehicle body 12.
  • the vibrations can be emitted from the vehicle body 12 as noise into the vehicle interior 13, which a driver of the vehicle 10 perceives as can be perceived as uncomfortable.
  • the vibration transmission path 50 that is, the mechanical construction of the components and their connection of the axle module 1 are designed as a unit in order to achieve reduced noise emissions into the interior 13 during operation of the drive unit 2.
  • the low-noise operation of the axle module 1 can be further optimized by the mode of operation of the control device 5.
  • the control device 5 is set up to operate the drive unit 2 in a noise reduction mode in which the drive unit 2 in Depending on the acoustic and mechanical vibration transmission via the vibration transmission path 50 is actuated in a controlled manner in order to reduce the noise emission of the axle module 1 during operation of the axle module 1 .
  • harmonics are modulated onto the sinusoidal fundamental of the operating signal, in particular as a function of the instantaneous noise emission of the drive unit 2 and as a function of the vibration transmission path 50.
  • control device 5 has a software function which, through regulation, can modulate the harmonics onto the sinusoidal fundamental.
  • the harmonics can be used to achieve a targeted actuation of the drive unit 2, which counteracts the noise emissions from the drive unit 2 and thus achieves a noise reduction.
  • This principle is preferably based on destructive interference of the vibrations generated by the operation of the drive unit 2 with counter-vibrations specifically generated by the modulation of the operating signal.
  • control device 5 can operate the drive unit 2 in a noise amplification mode.
  • the manner of actuation and functioning is analogous to the noise reduction mode, with the drive unit 2 being actuated in a controlled manner in order to generate a predefined warning noise as the resultant noise emission.
  • an AVAS signal can be generated as a warning noise, with which for example, in response to a presence of other road users, the other road users can be warned or a presence of the vehicle 10 can be notified.
  • axle module 1 forms a large part of the entire path for vibration transmissions in the vehicle 10, a desired acoustic design can be made possible in a simple and cost-effective manner by appropriate design of only the axle module 1.
  • the axle module 1 can be provided as a subassembly for the vehicle 10, simple adaptation to any other vehicle is also possible, with noise-optimal operation also always being made possible.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Achsmodul (1) eines Fahrzeugs (10), umfassend: eine Antriebseinheit (2), welche eine Fahrzeugachse (21), einen elektrischen Motor (22), ein Getriebe (23), und eine Leistungselektronik (24) aufweist, wobei die Fahrzeugachse (21) eingerichtet ist zur Verbindung mit Fahrzeugrädern (11), einen Modulträger (3), welcher eingerichtet ist zur Verbindung mit einer Fahrzeugkarosserie (12) des Fahrzeugs (10), ein Aggregatelager (4), welches die Antriebseinheit (2) und den Modulträger (3) miteinander verbindet, und eine Steuervorrichtung (5), wobei die Antriebseinheit (2), der Modulträger (3), und das Aggregatelager (4) gemeinsam einen Schwingungsübertragungspfad (50) bilden, und wobei die Steuervorrichtung (5) eingerichtet ist, die Antriebseinheit (2) in Abhängigkeit einer akustischen und/oder mechanischen Schwingungsübertragung über den Schwingungsübertragungspfad (50) derart gesteuert zu betätigen, um eine Geräuschemission des Achsmoduls (1) während eines Betriebs des Achsmoduls (1) vordefiniert anzupassen.

Description

Beschreibung
Titel
ACHSMODUL EINES ELEKTRISCH ANGETRIEBENEN FAHRZEUGS
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Achsmodul eines Fahrzeugs, ein Fahrzeug, ein Verfahren zur Herstellung eines Achsmoduls, und ein Verfahren zum Betreiben eines Achsmoduls.
Bekannt ist die Auslegung von Fahrzeugkomponenten, wie Antriebseinheiten und Trägern der Antriebseinheit, hinsichtlich möglichst niedriger Geräuschemissionen. Insbesondere eine Geräuschemission in einen Innenraum des Fahrzeugs ist dabei für einen Fahrkomfort eines Fahrers des Fahrzeugs besonders relevant. Zur Vermeidung von beispielsweise durch Schwingungsanregungen verursachte Geräuschemissionen ist dabei eine optimale Abstimmung der Komponenten aufeinander erforderlich. Die tatsächlich im Fahrzeug auftretenden Geräusche lassen sich üblicherweise erst im zusammengebauten Zustand des Fahrzeugs beurteilen. Dabei ist die Entwicklung der Komponenten jedoch in der Regel bereits weit fortgeschritten, sodass nachträgliche Änderungen zur Geräuschreduzierung meist schwer umsetzbar und kostenintensiv sind.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Achsmodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 zeichnet sich demgegenüber durch eine geräuschoptimale Auslegung aus, welche einfach und kostengünstig realisierbar ist. Dies wird erreicht durch ein Achsmodul, umfassend eine Antriebseinheit, einen Modulträger, ein Aggregatelager, und eine Steuervorrichtung. Die Antriebseinheit weist dabei eine Fahrzeugachse, welche eingerichtet ist zur Verbindung mit Fahrzeugrädern, einen elektrischen Motor, ein Getriebe, und eine Leistungselektronik auf. Der Modulträger ist dabei eingerichtet zur Verbindung mit einer Fahrzeugkarosserie des Fahrzeugs. Das Aggregatelager verbindet die Antriebseinheit und den Modulträger miteinander. Die Antriebseinheit, der Modulträger und das Aggregatelager bilden dabei einen gemeinsamen Schwingungsübertragungspfad. Die Steuervorrichtung ist dabei eingerichtet, die Antriebseinheit in Abhängigkeit einer akustischen und/oder mechanischen Schwingungsübertragung, welche über den Schwingungsübertragungspfad erfolgt, derart gesteuert zu betätigen, um eine Geräuschemission des Achsmoduls während eines Betriebs des Achsmoduls vordefiniert anzupassen.
Mit anderen Worten wird ein Achsmodul bereitgestellt, welches eine gemeinsame akustisch optimal ausgelegte Einheit bildet, um bestimmte gewünschte Geräuschemissionen erzielen zu können. Dabei erfolgt eine in Abhängigkeit des Schwingungsübertragungspfads gesteuerte Betätigung der Antriebseinheit des Achsmoduls.
Das Achsmodul bietet dabei den Vorteil, dass der für Geräuschemissionen maßgeblich verantwortliche Teil, nämlich insbesondere die Antriebseinheit, und ein großer Teil des Übertragungswegs der Geräusche in einem Fahrzeug als integrale Einheit akustisch ausgelegt werden kann. Dadurch kann das Achsmodul beispielsweise für verschiedenste Fahrzeuge verwendet werden, wobei auch in unterschiedlichen Fahrzeugkonstruktionen eine optimale Auslegung hinsichtlich gewünschter Geräuschemissionen, wie beispielsweise möglichst geringen Lärmemissionen, auf einfache Weise umgesetzt werden kann. Durch die bekannte Abstimmung der Komponenten des Achsmoduls aufeinander ist auch eine kostengünstige und einfache Anpassung des Achsmoduls an verschiedenste Fahrzeuge möglich.
Insbesondere kann mittels des Achsmoduls ein möglichst großer Übertragungspfad von akustischen und/oder mechanischen Schwingungen bis in einen Innenraum des Fahrzeugs abgebildet und optimiert werden. Somit kann beispielsweise eine auf einen besonders hohen Fahrkomfort des Fahrers des Fahrzeugs optimierte akustische Auslegung des Achsmoduls vorgenommen werden. Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
Bevorzugt ist die Steuervorrichtung eingerichtet, die Antriebseinheit derart gesteuert zu betätigen, um eine Geräuschemission des Achsmoduls zu reduzieren, vorzugsweise zu minimieren. Insbesondere ist die Reduzierung der Geräuschemission dabei im Vergleich zu einem Normalbetrieb der Antriebseinheit vorgesehen, in welchem keine speziell an die akustische und/oder mechanische Schwingungsübertragung über den Schwingungsübertragungspfad durchgeführte Betätigung erfolgt.
Besonders bevorzugt ist die Steuervorrichtung eingerichtet, die Antriebseinheit derart gesteuert zu betätigen, dass das Achsmodul ein vordefiniertes Warn- Geräusch, vorzugsweise ein Acoustic-Vehicle-Alerting-Signal (kurz: AVAS- Signal), zu erzeugen. Bevorzugt ist die Steuervorrichtung dabei eingerichtet, die Erzeugung des vordefinierten Warn-Geräuschs in Abhängigkeit von in einer Umgebung des Achsmoduls, insbesondere eines Fahrzeugs, erfassten Objekten, vorzugsweise Verkehrsteilnehmern, zu initiieren. Dadurch kann das Achsmodul auch genutzt werden, um auf besonders einfache und kostengünstige Weise bestimmte Warn-Geräusche zu erzeugen. Beispielsweise kann dadurch auf separate Signaleinrichtungen, wie beispielsweise Lautsprechersysteme oder dergleichen, verzichtet werden.
Weiter bevorzugt ist die Steuervorrichtung eingerichtet, ein Betriebssignal, mittels welchem der Motor betätigt wird, in Abhängigkeit der akustischen und/oder mechanischen Schwingungsübertragung über den Schwingungsübertragungspfad anzupassen. Insbesondere erfolgt die Bereitstellung des Betriebssignals an den Motor dabei mittels der Leistungselektronik. Vorzugsweise ist das Betriebssignal ein elektrischer Strom, insbesondere ein Wechselstrom.
Besonders bevorzugt meist das Betriebssignal, mittels welchem der Motor betätigt wird, eine sinusförmige Grundschwingung auf. Die Steuervorrichtung ist dabei eingerichtet, um das Anpassen der Geräuschemission des Achsmoduls dadurch umzusetzen, dass Oberschwingungen auf die sinusförmige Grundschwingung des Betriebssignals aufmoduliert werden. Das heißt, das Betriebssignal wird so durch die zusätzlichen Oberschwingungen verändert, dass die Oberschwingungen zu einer entsprechenden Betätigung der Antriebseinheit führen, sodass die Geräuschemissionen vordefiniert angepasst werden können. Dadurch kann eine besonders flexible Anpassung des Achsmoduls, beispielsweise an verschiedene Fahrzeuge oder auch an unterschiedliche Fährbetriebe eines Fahrzeugs, erfolgen.
Weiter bevorzugt weist der Modulträger mindestens ein Verbindungselement auf, welches zur Verbindung mit der Fahrzeugkarosserie des Fahrzeugs ausgebildet ist. Das Verbindungselement ist dabei Teil des Schwingungsübertragungspfads. Beispielsweise kann das Verbindungselement in Form einer oder mehrerer Streben ausgebildet sein. Vorzugsweise kann das Verbindungselement zum Verschrauben und/oder Verschweißen und/oder Verkleben mit der Fahrzeugkarosserie ausgebildet sein. Dadurch kann ein besonders großer Teil des Übertragungswegs für Geräusche bis in den Innenraum des Fahrzeugs durch die akustische Auslegung des Achsmoduls mit abgedeckt sein.
Bevorzugt weist das Aggregatelager mehrere Lagerelemente auf. Beispielsweise können die Lagerelemente in Form von Gummilagern ausgebildet sein, welche zum Beispiel eine Verbindung von Antriebseinheit und Modulträger mit einer gewissen Schwingungsdämpfung ermöglichen.
Weiterhin führt die Erfindung zu einem Fahrzeug, welches eine Fahrzeugkarosserie und das beschriebene Achsmodul umfasst. Die Fahrzeugkarosserie und das Achsmodul sind dabei miteinander verbunden, beispielsweise miteinander verschweißt und/oder verschraubt und/oder verklebt.
Bevorzugt ist die Steuervorrichtung des Achsmoduls eingerichtet, die Antriebseinheit derart gesteuert zu betätigen, um eine Geräuschemission in einen Innenraum des Fahrzeugs zu reduzieren, insbesondere zu minimieren. Dadurch kann ein besonders hoher Fahrkomfort für einen Fahrer des Fahrzeugs bereitgestellt werden.
Besonders bevorzugt ist das Achsmodul an einer Vorderachse oder alternativ an einer Hinterachse des Fahrzeugs angeordnet. Alternativ umfasst das Fahrzeug zwei Achsmodule, wobei jeweils eines der beiden Achsmodule an der Vorderachse und an der Hinterachse des Fahrzeugs angeordnet ist.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Achsmoduls eines Fahrzeugs, insbesondere des beschriebenen Achsmoduls. Das Verfahren umfasst die Schritte:
- Bereitstellen einer Antriebseinheit, welche eine Fahrzeugachse, einen Motor, eingetrudelt, und eine Leistungselektronik aufweist, wobei die Fahrzeugachse eingerichtet ist zur Verbindung mit Fahrzeugrädern,
- Bereitstellen eines Modulträgers, welche eingerichtet ist zur Verbindung mit einer Fahrzeugkarosserie des Fahrzeugs,
- Bereitstellen eines Aggregatelagers,
- Verbinden von Antriebseinheit und Modulträger mittels des Aggregatelagers miteinander, sodass Antriebseinheit und Modulträger und Aggregatelager einen gemeinsamen Schwingungsübertragungspfad bilden, und
- Bereitstellen einer Steuervorrichtung, welche eingerichtet ist, die Antriebseinheit zu betätigen. Die Steuervorrichtung ist dabei eingerichtet, die Antriebseinheit in Abhängigkeit einer akustischen und/oder mechanischen Schwingungsübertragung über den Schwingungsübertragungspfad derart gesteuert zu betätigen, um eine Geräuschemission des Achsmoduls während eines Betriebs des Achsmoduls vordefiniert anzupassen. Das Verfahren erlaubt somit eine im wesentlichen einmalige Auslegung des Achsmoduls hinsichtlich einer optimalen Geräuschemission, wodurch eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung des Achsmoduls möglich ist.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren zur Herstellung des Achsmoduls ferner den Schritt: Kalibrieren des Schwingungsübertragungspfads in zusammengebauten Zustand des Achsmoduls. Das heißt, das Kalibrieren erfolgt im verbundenen Zustand von Antriebseinheit, Modulträger und Aggregatelager. Insbesondere erfolgt das Kalibrieren dabei durch Anpassen einer entsprechenden Funktion der Steuervorrichtung, welche zum Betätigen der Antriebseinheit eingerichtet ist.
Besonders bevorzugt erfolgt das Kalibrieren vor einem Einbau des Achsmoduls in ein Fahrzeug. Das heißt, dass Achsmodul wird als Einheit bereits optimal akustisch ausgelegt, bevor es anschließend in ein Fahrzeug eingebaut wird. Dadurch kann das Achsmodul für eine Vielzahl an Fahrzeugen bereitgestellt werden, wobei die Fahrzeuge stets über vorteilhafte akustische Übertragungspfade, insbesondere für einen hohen Fahrerkomfort durch niedrige Geräuschemissionen in einen Innenraum des Fahrzeugs, verfügen.
Weiterhin führt die Erfindung zu einem Verfahren zum Betreiben des oben beschriebenen Achsmoduls, welches vorzugsweise durch das beschriebene Verfahren zur Herstellung eines Achsmoduls hergestellt wurde. Das Verfahren zum Betreiben des Achsmoduls umfasst den Schritt: Betätigen der Antriebseinheit mittels der Steuervorrichtung in Abhängigkeit einer akustischen und/oder mechanischen Schwingungsübertragung über den Schwingungsübertragungspfad derart, um eine Geräuschemission des Achsmoduls während eines Betriebs des Achsmoduls vordefiniert anzupassen. Insbesondere erfolgt das Betätigen der Antriebseinheit derart, dass der Motor von der Steuervorrichtung über die Leistungselektronik betätigt wird.
Bevorzugt wird bei dem Verfahren zum Betreiben des Achsmoduls die Antriebseinheit mittels der Steuervorrichtung derart betätigt, um die Geräuschemission des Achsmoduls zu reduzieren. Dadurch kann beispielsweise ein besonders hoher Fahrkomfort für einen Fahrer des Fahrzeugs, in welches das Achsmodul eingebaut ist, ermöglicht werden.
Besonders bevorzugt wird bei dem Verfahren zum Betreiben des Achsmoduls die Antriebseinheit mittels der Steuervorrichtung derart betätigt, dass das Achsmodul während dessen Betrieb ein vordefiniertes Warn-Geräusch, vorzugsweise ein AVAS-Signal, erzeugt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Figuren beschrieben. In den Figuren sind funktional gleiche Bauteile jeweils mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Dabei zeigt:
Figur 1 eine vereinfachte schematische Ansicht eines Fahrzeugs gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und Figur 2 eine vereinfachte schematische Ansicht einer Schwingungsübertragung in dem Fahrzeug der Figur 1.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
Die Figur 1 zeigt eine vereinfachte schematische Ansicht eines Fahrzeugs 10 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Fahrzeug 10 umfasst ein Achsmodul 1, welches an einer in Fahrtrichtung A vorne gelegenen Vorderachse 15 des Fahrzeugs 10 angeordnet ist. Alternativ könnte das Achsmodul 1 oder ein zusätzliches zweites Achsmodul 1 auch an einer Hinterachse 16 des Fahrzeugs 10 angeordnet sein.
Das Achsmodul 1 zeichnet sich durch eine geräuschoptimale Auslegung und Betriebsweise aus, welche nachfolgend beschrieben wird.
Das Achsmodul 1 umfasst dabei eine Antriebseinheit 2. Die Antriebseinheit 2 ist als integrierte Einheit ausgebildet, welche einen elektrischen Motor 22, der zum Antrieb des Fahrzeugs 10 dient und mittels eines (nicht dargestellten) elektrischen Energiespeichers mit elektrischer Energie versorgt wird. Zusätzlich zum Motor 22 ist in die Antriebseinheit 2 ein Getriebe 23, welches mit dem Motor 22 verbunden ist, eine Leistungselektronik 24, und eine Fahrzeugachse 21 integriert. Vorzugsweise weist die Antriebseinheit 2 dabei ein gemeinsames Gehäuse auf, in welches Motor 22, Getriebe 23, und Leistungselektronik 24 integriert sind.
Die Leistungselektronik 24 ist dabei zwischen elektrischem Energiespeicher und elektrischen Motor 22 vorgesehen, um die elektrische Energieversorgung des Motors 22 anzupassen. Die Fahrzeugachse 21 ist zudem eingerichtet zur Verbindung mit Fahrzeugrädern 11 des Fahrzeugs 10.
Mittels der Leistungselektronik 24 wird dem Motor 22 dabei ein elektrischer Strom als Betriebssignal bereitgestellt, wobei der elektrische Strom ein Wechselstrom ist, welcher in Form einer sinusförmigen Grundschwingung den Motor 22 betätigt. Ferner umfasst das Achsmodul 1 eine Steuervorrichtung 5, welche eingerichtet ist, die Antriebseinheit 2 über die Leistungselektronik 24 gesteuert zu betätigen.
Weiterhin umfasst das Achsmodul 1 einen Modulträger 3, welcher eingerichtet ist zur Verbindung mit einer Fahrzeugkarosserie 12 des Fahrzeugs 10. Der Modulträger 3 ist vorzugsweise als Rahmen oder Gerüst ausgebildet und vorgesehen als Halterung und Schnittstelle zwischen Antriebseinheit 2 und Fahrzeugkarosserie 12. Beispielsweise kann der Modulträger 3 Verbindungselemente 31 aufweisen, welche zur Verschraubung mit der Fahrzeugkarosserie 12 eingerichtet sind.
Das Achsmodul 1 umfasst zudem ein Aggregatelager 4, welches die Antriebseinheit 2 und den Modulträger 3 miteinander verbindet. Das Aggregatelager 4 weist dabei mehrere Lagerelemente 41 auf, welche Antriebseinheit 2 und Modulträger 3 an mehreren Stellen mechanisch miteinander verbinden. Beispielsweise können die Lagerelemente 41 zumindest teilweise elastisch ausgebildet sein.
Die Antriebseinheit 2, der Modulträger 3 und das Aggregatelager 4 bilden dabei einen gemeinsamen Schwingungsübertragungspfad 50, über weichen insbesondere mechanische und akustische Schwingungen von der Antriebseinheit 2 an die Fahrzeugkarosserie 12 und damit auch in einen Innenraum 13 des Fahrzeugs 10 übertragen werden.
Zur Veranschaulichung ist die Schwingungsübertragung in dem Fahrzeug 10 in der Figur 2 vereinfachte schematisch dargestellt. Die Erzeugung der Schwingungen erfolgt dabei in der Antriebseinheit 2. Die Schwingungen werden dann weiter übertragen entsprechend der Richtung, die durch die Pfeile angedeutet ist. Im Detail werden die Schwingungen über das Aggregatelager 4 an den Modulträger 3 weiter übertragen und vom Modulträger 3 weiter auf die Fahrzeugkarosserie 12. Von der Fahrzeugkarosserie 12 können die Schwingungen als Lärm in den Fahrzeuginnenraum 13 abgestrahlt werden, was beispielsweise von einem Fahrer des Fahrzeugs 10 als unangenehm wahrgenommen werden kann. Der Schwingungsübertragungspfad 50, das heißt, die mechanische Konstruktion der Bestandteile und deren Verbindung des Achsmoduls 1 sind dabei als Einheit so ausgelegt, um eine reduzierte Geräuschemission in den Innenraum 13 während eines Betriebs der Antriebseinheit 2 zu erzielen.
Zusätzlich zur vorteilhaften konstruktiven Auslegung des Achsmoduls 1 kann der geräuscharme Betrieb des Achsmoduls 1 weiter optimiert werden durch die Betriebsweise der Steuervorrichtung 5. Im Detail ist die Steuervorrichtung 5 eingerichtet, die Antriebseinheit 2 in einem Geräuschreduktions-Modus zu betreiben, in welchem die Antriebseinheit 2 in Abhängigkeit der akustischen und mechanischen Schwingungsübertragung über den Schwingungsübertragungspfad 50 derart gesteuert betätigt wird, um die Geräuschemission des Achsmoduls 1 während des Betriebs des Achsmoduls 1 zu reduzieren.
Dabei werden auf die sinusförmige Grundschwingung des Betriebssignals Oberschwingungen aufmoduliert, insbesondere in Abhängigkeit der momentanen Geräuschemission der Antriebseinheit 2, und in Abhängigkeit des Schwingungsübertragungspfads 50.
Mit anderen Worten weist die Steuervorrichtung 5 eine Software-Funktion auf, welche durch Regelung die Oberschwingungen auf die sinusförmige Grundschwingung aufmodulieren kann. Insbesondere kann durch die Oberschwingungen eine gezielte Betätigung der Antriebseinheit 2 erreicht werden, welche den Geräuschemissionen der Antriebseinheit 2 entgegenwirkt und damit eine Lärmreduktion erzielt. Bevorzugt basiert dieses Prinzip auf destruktiver Interferenz der von der Antriebseinheit 2 durch dessen Betrieb erzeugten Schwingungen mit durch die Modulation des Betriebssignals gezielt erzeugten Gegenschwingungen.
Zusätzlich kann die Steuervorrichtung 5 die Antriebseinheit 2 in einem Geräuschverstärkungs-Modus betreiben. Die Betätigungsweise und Funktionsweise ist dabei analog dem Geräuschreduktions-Modus, wobei die Antriebseinheit 2 derart gesteuert betätigt wird, um als resultierende Geräuschemission ein vordefiniertes Warn-Geräusch zu erzeugen. Bevorzugt kann als Warn-Geräusch ein AVAS-Signal erzeugt werden, mit welchem beispielsweise im Ansprechen auf eine Anwesenheit von anderen Verkehrsteilnehmern, die anderen Verkehrsteilnehmer gewarnt oder auf eine Anwesenheit des Fahrzeugs 10 hingewiesen werden können.
Der Vorteil der geräuschoptimierten Auslegung und Betriebsweise des Achsmoduls 1 wird dabei anhand der Figur 2 deutlich. Da das Achsmodul 1 einen großen Teil des gesamten Pfades für Schwingungsübertragungen im Fahrzeug 10 bildet, kann durch entsprechende Auslegung nur von dem Achsmodul 1 auf einfache und kostengünstige Weise eine gewünschte akustische Auslegung ermöglicht werden. Insbesondere da das Achsmodul 1 als Unterbaugruppe für das Fahrzeug 10 bereitgestellt werden kann, ist zudem eine einfache Adaption an beliebige andere Fahrzeuge möglich, wobei ebenfalls stets ein geräuschoptimaler Betrieb ermöglicht wird.

Claims

Ansprüche
1. Achsmodul eines Fahrzeugs (10), umfassend:
- eine Antriebseinheit (2), welche eine Fahrzeugachse (21), einen elektrischen Motor (22), ein Getriebe (23), und eine Leistungselektronik (24) aufweist,
- wobei die Fahrzeugachse (21) eingerichtet ist zur Verbindung mit Fahrzeugrädern (11),
- einen Modulträger (3), welcher eingerichtet ist zur Verbindung mit einer Fahrzeugkarosserie (12) des Fahrzeugs (10),
- ein Aggregatelager (4), welches die Antriebseinheit (2) und den Modulträger (3) miteinander verbindet, und
- eine Steuervorrichtung (5),
- wobei die Antriebseinheit (2), der Modulträger (3), und das Aggregatelager (4) gemeinsam einen Schwingungsübertragungspfad (50) bilden, und
- wobei die Steuervorrichtung (5) eingerichtet ist, die Antriebseinheit (2) in Abhängigkeit einer akustischen und/oder mechanischen Schwingungsübertragung über den Schwingungsübertragungspfad (50) derart gesteuert zu betätigen, um eine Geräuschemission des Achsmoduls (1) während eines Betriebs des Achsmoduls (1) vordefiniert anzupassen.
2. Achsmodul nach Anspruch 1 , wobei die Steuervorrichtung (5) eingerichtet ist, die Antriebseinheit (2) derart gesteuert zu betätigen, um eine Geräuschemission des Achsmoduls (1) zu reduzieren.
3. Achsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuervorrichtung (5) eingerichtet ist, die Antriebseinheit (2) derart gesteuert zu betätigen, dass das Achsmodul (1) ein vordefiniertes Warn-Geräusch, insbesondere ein Acoustic-Vehicle-Alerting-Signal, erzeugt.
4. Achsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuervorrichtung (5) eingerichtet ist, ein Betriebssignal, mittels welchem der Motor (22), insbesondere von der Leistungselektronik (24), betätigt wird, in Abhängigkeit der akustischen und/oder mechanischen Schwingungsübertragung über den Schwingungsübertragungspfad (50) anzupassen. Achsmodul nach Anspruch 4, wobei das Betriebssignal, mittels welchem der Motor (22) betätigt wird, eine sinusförmige Grundschwingung aufweist, und wobei die Steuervorrichtung (5) eingerichtet ist, zum Anpassen der Geräuschemissionen des Achsmoduls (1) Oberschwingungen auf die sinusförmige Grundschwingung des Betriebssignals aufzumodulieren. Achsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Modulträger (3) mindestens ein Verbindungselement (31) aufweist, welches zur Verbindung mit der Fahrzeugkarosserie (12) des Fahrzeugs (10) ausgebildet ist, und wobei das Verbindungselement (31) Teil des Schwingungsübertragungspfads (50) ist. Fahrzeug, umfassend:
- eine Fahrzeugkarosserie (12), und
- ein Achsmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fahrzeugkarosserie (12) und das Achsmodul (1) miteinander verbunden sind. Fahrzeug nach Anspruch 7, wobei die Steuervorrichtung (5) des Achsmoduls (1) eingerichtet ist, die Antriebseinheit (2) derart gesteuert zu betätigen, um eine Geräuschemission in einen Innenraum (13) des Fahrzeugs (10) zu reduzieren. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 7 oder 8,
- wobei das Achsmodul (1) an einer Vorderachse (15) oder an einer Hinterachse (16) des Fahrzeugs (10) angeordnet ist, oder
- wobei das Fahrzeug (10) zwei Achsmodule (1) umfasst, wobei jeweils ein Achsmodul (1) an der Vorderachse (15) und an der Hinterachse (16) des Fahrzeugs (10) angeordnet ist. Verfahren zur Herstellung eines Achsmoduls (1) eines Fahrzeugs (10), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend die Schritte: - Bereitstellen einer Antriebseinheit (2), welche eine Fahrzeugachse (21), einen Motor (22), ein Getriebe (23), und eine Leistungselektronik (24) aufweist,
- wobei die Fahrzeugachse (21) eingerichtet ist zur Verbindung mit Fahrzeugrädern (11),
- Bereitstellen eines Modulträgers (3), welcher eingerichtet ist zur Verbindung mit einer Fahrzeugkarosserie (12) des Fahrzeugs (10),
- Bereitstellen eines Aggregatelagers (4),
- Verbinden von Antriebseinheit (2) und Modulträger (3) mittels des Aggregatelagers (4) miteinander, sodass Antriebseinheit (2) und Modulträger (3) und Aggregatelager (4) einen gemeinsamen Schwingungsübertragungspfad (50) bilden, und
- Bereitstellen einer Steuervorrichtung (5), welche eingerichtet ist, die Antriebseinheit (2) in Abhängigkeit einer akustischen und/oder mechanischen Schwingungsübertragung über den Schwingungsübertragungspfad (50) derart gesteuert zu betätigen, um eine Geräuschemission des Achsmoduls (1) während eines Betriebs des Achsmoduls (1) vordefiniert anzupassen. Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend den Schritt:
- Kalibrieren des Schwingungsübertragungspfads (50) in zusammengebauten Zustand des Achsmoduls (1). Verfahren nach Anspruch 11 , wobei das Kalibrieren vor einem Einbau des Achsmoduls (1) in ein Fahrzeug (10) erfolgt. Verfahren zum Betreiben eines Achsmoduls (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend den Schritt:
- Betätigen der Antriebseinheit (2) mittels der Steuervorrichtung (5) in Abhängigkeit einer akustischen und/oder mechanischen Schwingungsübertragung über den Schwingungsübertragungspfad (50) derart, um eine Geräuschemission des Achsmoduls (1) während eines Betriebs des Achsmoduls (1) vordefiniert anzupassen. Verfahren nach Anspruch 13, wobei Antriebseinheit (2) mittels der Steuervorrichtung (5) derart betätigt wird, um die Geräuschemission des Achsmoduls (1) zu reduzieren. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Antriebseinheit (2) mittels der Steuervorrichtung (5) derart betätigt wird, dass das Achsmodul (1) ein vordefiniertes Warn-Geräusch, insbesondere ein Acoustic-Vehicle-Alerting- Signal, erzeugt.
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