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Die Erfindung betrifft eine Verbindungsplatte zum Verbinden eines elektrischen Antriebsmotors mit einem Getriebe sowie eine Antriebseinheit mit einem elektrischen Antriebsmotor und einem Getriebe, welche über eine solche Verbindungsplatte miteinander verbunden sind gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.
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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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Maßgeblich für die Übertragung von Geräuschen sind Strukturbauteile, welche in direktem Kraftfluss mit dem Gehäuse des Getriebes stehen. Durch simulative Methoden kann bestimmt werden, welche Bauteile am kritischsten in Bezug auf die Geräuschübertragung sind. Hierzu kann beispielsweise eine Energieflussanalyse durchgeführt werden. Zu den Strukturbauteilen zählen insbesondere Lagerplatten, Lagerschilde, Aufnahmen für Schaltelemente oder Hohlräder.
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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. Solche Entkopplungs- und Dämpfungsmaßnahmen bewirken jedoch eine maßgebliche Absenkung der Steifigkeit an den Anbindungsstellen in radialer Richtung. Durch die Absenkung der Steifigkeit an den Anbindungsstellen kommt es zu einer erhöhten Verschiebung der Wellen bei einer Übertragung von Drehmoment im Getriebe. Bei Stirnradgetrieben wird dadurch das Tragbild der Verzahnung maßgeblich beeinflusst. Die kann zu einer Minimierung der Dauerhaltbarkeit und auch zu einer höheren Anregung führen, wodurch sich die schalldämmende Wirkung abschwächt. Durch die verminderte Steifigkeit an der isolierenden Anbindungsstelle werden sich die aus der Kraftübertragung entstehenden Kräfte verstärkt auf andere Lagerstellen oder Anbindungsstellen abstützen. Somit wird ein Großteil der Körperschallübertragung auf diese anderen Lager- oder Anbindungsstellen umgeleitet.
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Aus der
DE 10 2014 118 553 A1 ist ein Wälzlager für ein Fahrzeuggetriebe bekannt, welches einen Innenring, einen Außenring und mehreren zwischen dem Innenring und dem Außenring angeordnete Wälzkörper aufweist. Dabei ist an dem Wälzlager eine aus einem schwingungsdämpfenden Material bestehende Dämpfungsschicht ausgebildet, die so in dem Außenring, dem Innenring oder in einem das Wälzlager an seinem Außenumfang umgebenden Adapterring angeordnet ist, dass der Außenring, der Innenring oder der Adapterring durch die Dämpfungsschicht in zwei voneinander unabhängige Teile geteilt ist.
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Die
EP 2 659 573 B1 offenbart eine Lagereinheit zur Lagerung einer Welle, welche einen elektrischen Antriebsmotor mit einem Getriebe verbindet. Dabei ist die Welle in einem Gehäuse des elektrischen Antriebsmotors drehbar gelagert. Die Lagereinheit umfasst einen Aufnahmekörper zur Aufnahme eines Wälzlagers, wobei der Aufnahmekörper in dem Gehäuse des elektrischen Antriebsmotors aufgenommen ist und eine drehbare Lagerung der Welle ermöglicht.
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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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Aufgabe der Erfindung ist es, in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, welcher einen elektrischen Antriebsmotor mit einem Getriebe des Kraftfahrzeugs verbindet, die Geräuschentwicklung zu minimieren und die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu überwinden.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Verbindungsplatte zum Verbinden eines elektrischen Antriebsmotors mit einem Getriebe, wobei die Verbindungsplatte mindestens eine Öffnung zur Durchführung einer Welle aufweist, wobei die Verbindungsplatte einen Grundträger und ein mit dem Grundträger verbundenes Dämpfungsmaterial aufweist, und wobei in der mindestens einen Öffnung ein Lagerelement zur Lagerung mindestens einer Welle aufgenommen ist, gelöst.
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Der Grundgedanke der Erfindung ist demnach darin zu sehen, dass die Verbindungsplatte konstruktiv aus einem lasttragenden Grundträger gebildet ist, welcher 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 der bei der Bewegung des Getriebes auftretenden Kräfte verursacht werden, durch die Dämpfungsschicht gezielt gedämpft. Die Verbindungsplatte hat damit zwei Aufgaben, nämlich die Aufnahme der Kräfte bei einer gleichzeitigen Dämpfung der Schwingungen.
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Dabei ist der Grundträger mit der aufgebrachten Dämpfungsschicht verbunden. Der Grundträger und die Dämpfungsschicht werden bei einer einwirkenden Belastung entsprechend verformt. Durch die Wahl eines schwingungsdämpfenden Materials können die im Betrieb des Antriebsstrangs auftretenden Schwingungen wirksam gedämpft werden. 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.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Verbesserungen und Weiterentwicklungen der im unabhängigen Anspruch aufgeführten Verbindungsplatte möglich.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Verbindungsplatte ist vorgesehen, dass der Grundträger an einer ersten Stirnseite der Verbindungsplatte einen ersten Befestigungsabschnitt aufweist, an dem die Verbindungsplatte mit einem Gehäuse des elektrischen Antriebsmotors verbindbar ist und an einer der ersten Stirnseite gegenüberliegenden zweiten Stirnseite einen zweiten Befestigungsabschnitt aufweist, an dem die Verbindungsplatte mit einem Getriebegehäuse verbindbar ist. Dadurch kann eine stabile Verbindung zwischen dem Gehäuse des elektrischen Antriebsmotors und dem Getriebegehäuse hergestellt werden. Somit kann eine hohe mechanische Festigkeit erreicht werden, um eine stabile Lagerung der Motorwelle und/oder der Getriebeeingangswelle zu gewährleisten.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Grundträger aus einem metallischen Werkstoff gebildet ist. Dadurch kann die Grundplatte besonders einfach und kostengünstig als 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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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 dem Grundträger verbunden werden, indem der Grundträger 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 Verbindungsplatte ist vorgesehen, dass die Verbindungsplatte eine erste Lageröffnung und eine zweite Lageröffnung zur Lagerung achsparalleler Wellen aufweist. Somit kann zusätzlich zu der Motorwelle bzw. der Getriebeeingangswelle eine weitere Welle in der Verbindungsplatte gelagert werden. Dies kann insbesondere eine Achswelle zur Verbindung des Getriebes mit einem angetriebenen Rad eines Kraftfahrzeuges sein.
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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 des Grundträgers, mit dem Grundträger verbunden ist. Dadurch können die Zusatzkosten in der Fertigung und Montage geringgehalten und eine effiziente Schwingungsdämpfung an der Verbindungsplatte realisiert werden.
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In einer vorteilhaften Weiterentwicklung der Verbindungsplatte ist vorgesehen, dass in das Dämpfungsmaterial ein elektrisch leitfähiger Strang, insbesondere ein Kabel oder ein Leitelement, eingebracht ist. Dadurch können auf einfache Art und Weise weitere Funktionen in die Verbindungsplatte integriert werden. Insbesondere können dabei elektrisch leitende Kabel durch das Dämpfungsmaterial elektrisch isoliert werden, sodass keine weitere Isolation gegenüber dem Trägerelement notwendig ist.
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Alternativ oder zusätzlich ist mit Vorteil vorgesehen, dass in das Dämpfungsmaterial der Verbindungsplatte ein Kanal zur Förderung einer Flüssigkeit, insbesondere eines Hydrauliköls oder einer Kühlflüssigkeit, eingebracht ist. Dadurch können weitere Funktionalitäten einfach und kostengünstig in die Verbindungsplatte integriert werden.
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Besonders bevorzugt ist dabei, wenn der elektrisch leitfähige Strang einen Sensor mit einem Übertragungselement verbindet. Eine bevorzugte Möglichkeit eine Zusatzfunktion in die Verbindungsplatte zu integrieren ist die Integration eines Sensors.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Verbindungsplatte ist vorgesehen, dass die Verbindungsplatte einen Sensor, insbesondere einen Beschleunigungssensor oder einen Temperatursensor umfasst, wobei der Sensor an dem Lagerelement oder einem dem Lagerelement zugewandten Endabschnitt des Grundträger anliegt. Durch einen Beschleunigungssensor können die Vibrationen im Antriebsstrang erfasst werden, wodurch in Hinblick auf die Geräuschentwicklung kritische Anregungszustände erkannt und durch eine entsprechende Ansteuerung des elektrischen Antriebsmotors wieder verringert werden können. Ferner kann es zur Steuerung des elektrischen Antriebsmotors hilfreich sein, eine Temperatur der Antriebswelle zu kennen.
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In einer vorteilhaften Weiterentwicklung der Verbindungsplatte ist vorgesehen, dass das Lagerelement als Verbundnabe ausgeführt ist. Unter einer Verbundnabe ist eine Nabe aus einem Verbund von mehreren unterschiedlichen Werkstoffen, insbesondere eine Kombination aus einem metallischen Werkstoff und einem Polymerwerkstoff zu verstehen. Durch eine Verbundnabe kann das Gewicht der Verbindungsplatte verringert werden. Ferner können durch eine Verbundnabe die positiven Eigenschaften unterschiedlicher Werkstoffe kombiniert werden, sodass die hohe mechanische Steifigkeit eines metallischen Werkstoffs mit der guten Schwingungsdämpfung eines Polymerwerkstoffs kombiniert werden können.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung des Lagerelements ist vorgesehen, dass an dem Lagerelement ein Aufnahmeabschnitt zur Aufnahme des Grundträgers ausgebildet ist. Dadurch kann eine einfache kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Lagerelement und der Verbindungsplatte hergestellt werden. Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass das Lagerelement in einen metallischen Grundträger der Verbindungsplatte eingepresst wird.
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Besonders bevorzugt ist dabei, wenn der Aufnahmeabschnitt an einer radial außen liegenden Mantelfläche des Lagerelements ausgebildet ist. Dadurch ist eine besonders einfache Verbindung durch ein einfaches Fügen zwischen dem Grundträger und dem Lagerelement möglich.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung des Lagerelements ist vorgesehen, dass an einer radial innen liegenden Mantelfläche des Lagerelements ein erster Lagersitz und ein zweiter Lagersitz ausgebildet sind. Dadurch können in dem Lagerelement sowohl die Motorwelle als auch die Getriebeeingangswelle oder ein mit der Getriebeeingangswelle verbundenes oder ein auf der Getriebeeingangswelle angeordnetes Bauteil gelagert werden. Durch die Aufnahme beider Wellen in dem Lagerelement kann eine hohe Genauigkeit bezüglich der Koaxialität der Wellen erreicht werden, wodurch Übertragungsverluste minimiert werden können.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betriff eine Antriebseinheit mit einem elektrischen Antriebsmotor und einem Getriebe, wobei der elektrische Antriebsmotor und das Getriebe über eine solche Verbindungsplatte miteinander verbunden sind. Durch eine solche Verbindungsplatte ist eine effiziente Schwingungsdämpfung zwischen dem elektrischen Antriebsmotor und dem Getriebe möglich. Insbesondere kann eine Übertragungskette zur Übertragung von Körperschall unterbrochen werden, sodass die Geräuschentwicklung minimiert werden kann. Alternativ oder zusätzlich können in Schwingung angeregte Bauteile durch das Dämpfungsmaterial beruhigt werden, was die Geräuschentwicklung minimiert.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Antriebseinheit ist vorgesehen, dass eine Motorwelle des elektrischen Antriebsmotors in dem Lagerelement drehbar gelagert ist. Dadurch ist eine Lagerung der Motorwelle möglich, wobei die auftretenden Schwingungen nicht unmittelbar zur Anregung des Gehäuses des elektrischen Antriebsmotors oder des Getriebegehäuses beitragen. Somit kann der Übertragungspfad für die Geräuschentwicklung unterbrochen werden, was die Betriebsgeräusche der Antriebseinheit minimiert.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung der Antriebseinheit ist vorgesehen, dass die Motorwelle konzentrisch zu einer Getriebeeingangswelle angeordnet ist, wobei ein Endabschnitt der Motorwelle in der Getriebeeingangswelle aufgenommen ist, wobei auf der Getriebeeingangswelle ein Trägerelement, insbesondere ein Planetenträger eines Planetengetriebes angeordnet ist, welches in dem Lagerelement drehbar gelagert ist. Dadurch kann eine kompakte und optimierte Lagerung der Motorwelle und der Getriebeeingangswelle beziehungsweise des Trägerelements realisiert werden, insbesondere können die Motorwelle und die Getriebeeingangswelle oder die Motorwelle und das Trägerelement durch das Lagerelement zueinander zentriert werden, wodurch die Verluste in dem Antriebsstrang minimiert werden können.
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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 zeigen:
- 1: eine aus dem Stand der Technik bekannte Antriebseinheit mit einem elektrischen Antriebsmotor und einem Getriebe;
- 2: ein Ausführungsbeispiel einer Antriebseinheit mit einem elektrischen Antriebsmotor und einem Getriebe, wobei der elektrische Antriebsmotor und das Getriebe durch eine erfindungsgemäße Verbindungsplatte verbunden sind;
- 3: eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Verbindungsplatte von der Getriebeseite;
- 4: eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Verbindungsplatte von der Seite des elektrischen Antriebsmotors; und
- 5: ein Lagerelement zur Lagerung der Motorwelle und der Getriebeeingangswelle, welches in einer Öffnung der Verbindungsplatte angeordnet ist.
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1 zeigt eine aus dem Stand der Technik bekannte Antriebseinheit mit einem elektrischen Antriebsmotor 1 und einem Getriebe 3. In einem Gehäuse 2 des elektrischen Antriebsmotors 1 ist eine Motorwelle 17 angeordnet, welche koaxial zu einer Getriebeeingangswelle 18 des Getriebes 3 verläuft und das Antriebsmoment des elektrischen Antriebsmotors 1 auf das Getriebe 3 überträgt. Dabei ist ein Getriebegehäuse 14 des Getriebes 3 unmittelbar an dem Gehäuse 2 des elektrischen Antriebsmotors 1 befestigt. Die Getriebeeingangswelle 18 steht an einem Verzahnungsabschnitt 30 mit einem Zahnrad 29, insbesondere mit einem Planetenrad eines Planetengetriebes in Eingriff, welches auf einem Trägerelement 31 gelagert ist. Die Getriebeeingangswelle 18 ist durch ein Wälzlager 32 drehbar in dem Trägerelement 31 gelagert. Die Motorwelle 17 und die in Verlängerung der Motorwelle 17 koaxial zu dieser angeordnete Getriebeeingangswelle 18 werden auch als erste Welle 21 bezeichnet. Achsparallel zu dieser ersten Welle 21 ist eine zweite Welle 22 angeordnet, welche mit einem ersten Wellensegment 19 in dem Gehäuse 2 des elektrischen Antriebsmotors 1 und mit einem zweiten Wellensegment in dem Getriebegehäuse 14 verläuft. Diese zweite Welle 22 ist mittels zweier Wälzlager drehbar in den entsprechenden Gehäuse 2, 14 gelagert.
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In 2 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Antriebseinheit mit einem elektrischen Antriebsmotor 1 und einem Getriebe 3 in einer schematischen Schnittzeichnung dargestellt, welche durch eine erfindungsgemäße Verbindungsplatte 4 miteinander verbunden sind. Der elektrische Antriebsmotor 1 umfasst ein Gehäuse 2 und eine Motorwelle 17. In einem Gehäuse 2 des elektrischen Antriebsmotors 1 ist eine Motorwelle 17 angeordnet, welche koaxial zu einer Getriebeeingangswelle 18 des Getriebes 3 verläuft und das Antriebsmoment des elektrischen Antriebsmotors 1 auf das Getriebe 3 überträgt. Dabei ist die Getriebeeingangswelle 18 in Verlängerung der Motorwelle 17 entlang einer gemeinsamen Mittelachse 37 angeordnet, wobei ein Endabschnitt der Motorwelle 17 in einem als Hohlwelle ausgeführten Endabschnitt der Getriebeeingangswelle 18 aufgenommen ist. Die Motorwelle 17 ist mittels eines Wälzlagers 6 drehbar in der Verbindungsplatte 4 gelagert. Dazu ist in einer Lageröffnung 12 in der Verbindungsplatte 4 ein Lagerelement 15 aufgenommen. An dem Gehäuse 2 des elektrischen Antriebsmotors 1 ist ein erster Flansch 25 ausgebildet, über welchen das Gehäuse 2 über Verbindungselemente 26, insbesondere mittels Schrauben oder Nieten, mit einem Grundträger 5 der Verbindungsplatte 4 verbunden ist.
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Das Getriebe 3 umfasst ein Getriebegehäuse 14 und eine Getriebeeingangswelle 18. Die Getriebeeingangswelle 18 ist entlang einer Mittelachse 37 koaxial zu der Motorwelle 17 und in Verlängerung dieser angeordnet. Die Getriebeeingangswelle 18 weist einen Verzahnungsabschnitt 30 auf, an welchem ein Zahnrad 29 mit der Getriebeeingangswelle 18 in Eingriff steht. Die Getriebeeingangswelle 18 ist mittels eines Wälzlagers 32 in einem Trägerelement 31, insbesondere in einem Planetenträger eines Planetengetriebes, drehbar gelagert, welcher seinerseits mittels eines weiteren Wälzlagers drehbar in dem Getriebegehäuse 14 gelagert ist. Das Trägerelement 31 ist mittels eines Wälzlagers 24 drehbar in dem Lagerelement 15 gelagert. Das Getriebegehäuse 14 weist einen zweiten Flansch 27 auf, welcher mit dem Grundträger 5 der Verbindungsplatte 4 über Verbindungselemente 28, insbesondere über Schrauben oder Nieten, miteinander verbunden ist.
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Die Verbindungsplatte 4 umfasst einen vorzugsweise metallischen Grundträger 5, auf welchem ein Dämpfungsmaterial 23 befestigt ist. Die Verbindungsplatte 4 weist eine erste Lageröffnung auf, in der ein Lagerelement 15 eingesetzt oder eingepresst ist. In dem Lagerelement sind die Motorwelle 17 und das auf der Getriebeeingangswelle 18 angeordnete Trägerelement 31 drehbar gelagert. Die Kombination aus Motorwelle 17 und Getriebeeingangswelle 18 wird auch als erste Welle 21 bezeichnet. Die Verbindungsplatte 4 weist ferner eine zweite Lageröffnung 13 auf, durch welche eine zweite Welle 22 geführt ist. Dabei ist an der zweiten Lageröffnung 13 ein Einsatz 33 vorgesehen, um die zweite Welle 22 oder ein mit der zweiten Welle 22 verbundenes Bauteil drehbar zu lagern. Die zweite Welle 22 weist ein erstes Wellensegment 19 auf, welches durch das Gehäuse 2 des elektrischen Antriebsmotors 1 verläuft und eine zweites Wellensegment 20, welches durch das Getriebegehäuse 14 verläuft. Ein mit der zweiten Welle 22 drehfest verbundenes Zahnrad ist dabei mittels eines Wälzlagers 34 drehbar auf dem Einsatz 33 gelagert.
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Die Verbindungsplatte 5 weist ferner einen Sensor 7, insbesondere einen Beschleunigungssensor oder einen Temperatursensor auf, welcher an dem Lagerelement 15 angeordnet ist und insbesondere Vibrationen an dem Lagerelement 15 erfasst. Der Sensor 7 ist über einen leitfähigen Strang 10, insbesondere durch ein Kabel 9 oder ein in das Dämpfungsmaterial eingebettetes Leitelement 8 mit einem radial Außen an der Verbindungsplatte 4 angeordnetem Übertragungselement 11 verbunden. Das Übertragungselement 11 verarbeitet die Signale des Sensors 7, stellt eine Stromversorgung für den Sensor 7 her und leitet die Signale zu einem nicht dargestellten Steuergerät weiter. Durch die Verbundbauweise der Verbindungsplatte 4 mit einem metallischen Grundträger 5 und einem Dämpfungsmaterial 23 kann das Gewicht für die Verbindungsplatte 4 reduziert werden. Alternativ kann das Übertragungselement 11 auch ein Stecker zur elektrischen Kontaktierung der Verbindungsplatte 5 sein.
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In 3 ist ein Ausführungsbeispiel der Verbindungsplatte 4 mit einem vorzugsweise metallischen Grundträger 5 und einem darauf vorgesehenen Dämpfungsmaterial 23 zu erkennen. Alternativ kann der Grundträger 5 auch aus einem Faserverbundwerkstoff, insbesondere aus einem mit Kohlenstofffasern verstärkten Kunststoff, hergestellt sein. Der Grundträger 5 umfasst die notwendigen Lager- und Befestigungsstellen zur Befestigung der Verbindungsplatte 1 selbst an einem Getriebegehäuse 14 und einem Gehäuse 2 des elektrischen Antriebsmotors 1. Sofern die Lagerung sich bewegende und insbesondere sich drehende Teile wie z.B. Wellen betrifft, werden durch die körperliche Anbindung in die Verbindungsplatte 4 Körperschallwellen eingeleitet. Diese Weiterleitung bzw. Ausbreitung der Körperschallwellen wird durch das Dämpfungsmaterial 23 gedämpft, wodurch wiederum der Geräuschpegel des Getriebes 3 insgesamt reduziert wird. Das Dämpfungsmaterial 23 kann bevorzugt in Form einer angespritzten Kunststoffschicht aus einem hochdämpfenden Polymerkunststoff, vorzugsweise aus einem Duroplast gebildet sein. Das Dämpfungsmaterial 23 kann insbesondere stoffschlüssig durch ein Anspritzen oder zusätzlich oder alternativ auch durch einen Formschluss mit dem Grundträger 5 verbunden sein.
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Der Grundträger 5 ist vorzugsweise ein metallisches Bauteil, welches kostengünstig auch in großen Stückzahlen als Stanz- und/oder Tiefziehteil ausgebildet sein kann. Der metallische Grundträger 5 weist ein größeres E-Modul als das Dämpfungsmaterial 23 auf und dient der Lastaufnahme. Die Verbindungsplatte 4 weist eine erste Lageröffnung 12 und eine weitere Lageröffnung 13 zur Lagerung von achsparallelen Wellen 22, 23 auf. An der ersten Lageröffnung 12 ist ein Sensor 7 angeordnet, welcher über einen leitfähigen Strang 10, insbesondere über ein Kabel 9 oder einen elektrischen Leiter 8 mit einem Übertragungselement 11 verbunden ist. Daher sind die Befestigungsansätze, Befestigungsöffnungen und die Lagerstellen 12, 13 bewusst an dem Grundträger 5 angeordnet, so dass die zur Halterung und Lagerung der Bauteile erforderlichen Reaktionskräfte von dem Grundträger 2 aufgenommen werden. Das Dämpfungsmaterial 23 kann bewusst so angeordnet sein, dass es mechanisch nicht belastet wird und weist einen niedrigeren E-Modul auf, wodurch die Dämpfung der Körperschallschwingungen vergrößert wird. In 3 sind die Kabelkanäle, in welchen der leitfähige Strang 10, insbesondere das Kabel 9 verläuft, sichtbar dargestellt. Diese Kabelkanäle werden durch einen weitere, nicht dargestellte Kunststoffschicht nach einlegen des leitfähigen Strangs 10 beziehungsweise des Kabels 9 durch eine weitere Kunststoffschicht verschlossen. Alternativ oder zusätzlich können in die Verbindungsplatte auch Kanäle zur Förderung einer Flüssigkeit, insbesondere eines Hydrauliköls, eingebracht sein.
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Die Verbindungsplatte 4 umfasst eine an die Einbaugeometrie in dem Getriebe 3 angepasste Außenkontur, so dass sie sich darüber unter anderem drehfest in dem Getriebe 3 abstützen kann. Ferner umfasst die Verbindungsplatte 4 mehrere Befestigungsöffnungen 4 zur Befestigung der Verbindungsplatte 4 an den Gehäusen 2, 14 von Getriebe 3 und elektrischem Antriebsmotor 1 oder auch zur Befestigung von daran angeordneten weiteren Bauteilen z.B. mittels hindurchgeführter Schrauben. Ferner umfasst die Verbindungsplatte 4 eine erste Lageröffnung 12 zur Lagerung einer Motorwelle 17 oder einer Getriebeeingangswelle 18.
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Die Verbindungsplatte 4 zeichnet sich durch eine Verbundbauweise aus, welche durch den Grundträger 5 mit dem daran vorgesehenen Dämpfungsmaterial 23 gebildet ist. Das Dämpfungsmaterial 23 kann sowohl einseitig als auch beidseitig an dem Grundträger 2 vorgesehen sein. Ferner kann das Dämpfungsmaterial 23 in der Erstreckung, Außengeometrie, Anordnung und Dicke so bemessen sein, dass dadurch gezielt besonders stark schwingende Abschnitte des Grundträgers 5 gedämpft werden. Dabei kann der Grundträger 5 in ausgewiesenen Bereichen z. B. zur Gewichtsreduzierung auch mit einer dünneren Wandstärke ausgefüllt sein, welche dann durch das Dämpfungsmaterial 23 gezielt verdickt bzw. verstärkt ist, so dass die geringere Steifigkeit des Grundträgers 5 in dem Bereich der dünneren Wandstärke zumindest teilweise kompensiert werden kann. Ferner kann der Grundträger 5 auch gezielt zur Schaffung von Freiräumen mit einer dünneren Wandstärke ausgeführt werden, so dass das Dämpfungsmaterial 23 an der Verbindungsplatte 4 angeordnet werden kann, ohne dass dadurch die maximale Wandstärke der Verbindungsplatte 4 vergrößert wird. 3 zeigt die dem Getriebe zugewandte Stirnseite der Verbindungsplatte 4.
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Neben dem Vorteil des Dämpfungsmaterial 23 in der Geräuschreduktion kann durch das Dämpfungsmaterial 23 außerdem auch die Steifigkeit der Verbindungsplatte 4 insgesamt hinsichtlich einer optimalen Kraftaufnahme und Weiterleitung optimiert werden.
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In 4 ist die Verbindungsplatte 4 in einer Sicht auf die dem elektrischen Antriebsmotor 1 zugewandte Stirnseite gezeigt. Dabei ist der metallische Grundträger 5 und das Dämpfungsmaterial 23 zu erkennen. Ferner sind die beiden Lageröffnungen 12, 13 sowie das Übertragungselement 11 für den in 3 dargestellten Sensor 7 zu sehen.
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In 5 ist ein Lagerelement 15 zur Verwendung in einer solchen Antriebseinheit, insbesondere in einer solchen Verbindungsplatte 4 dargestellt. Das Lagerelement 15 ist vorzugsweise rotationssymmetrisch zu einer Mittelachse 37 ausgeführt. Das Lagerelement 15 weist an seiner radial äußeren Mantelfläche einen Aufnahmebereich 38 zur Aufnahme des Grundträgers 5 auf. Das Lagerelement 15 weist ferner an seiner radial inneren Fläche einen ersten Lagersitz 35 zur drehbaren Lagerung eines auf der Getriebeeingangswelle 18 aufgenommenen und relativ zu der Getriebeeingangswelle 18 verdrehbaren Trägerelement 31 auf. Alternativ kann auch die Getriebeeingangswelle 18 an dem ersten Lagersitz 35 drehbar gelagert sein. Dabei wird der Außenring des Wälzlagers 24 in dem Lagersitz 35 aufgenommen. Das Lagerelement 15 weist ferner einen zweiten Lagersitz 36 auf, an welchem ein Wälzlager 6 zur drehbaren Lagerung der Motorwelle 17 aufgenommen werden kann. Dabei liegt ein Außenring des zur drehbaren Lagerung der Motorwelle 17 verwendeten Wälzlagers 6 an dem zweiten Lagersitz 36 an. Das Lagerelement 15 kann in einer Verbundbauweise ausgeführt werden, wobei die mechanisch hoch belasteten Teile des Lagerelements 15 aus einem metallischen Werkstoff ausgeführt sind und gering belastete Bereiche aus einem Polymerwerkstoff hergestellt sind. Dadurch lässt sich das Gewicht für das Lagerelement 15 reduzieren.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebsmotor
- 2
- Gehäuse
- 3
- Getriebe
- 4
- Verbindungsplatte
- 5
- Grundträger
- 6
- erstes Lager
- 7
- Sensor
- 8
- Leitelement
- 9
- Kabel
- 10
- leitfähiger Strang
- 11
- Übertragungselement
- 12
- erste Lageröffnung
- 13
- zweite Lageröffnung
- 14
- Getriebegehäuse
- 15
- Lagerelement
- 16
- Verbundnabe
- 17
- Motorwelle
- 18
- Getriebeeingangswelle
- 19
- erstes Wellensegment
- 20
- zweites Wellensegment
- 21
- erste Welle
- 22
- zweite Welle
- 23
- Dämpfungsmaterial
- 24
- zweites Lager
- 25
- erster Flansch
- 26
- Verbindungselemente
- 27
- zweiter Flansch
- 28
- Verbindungselemente
- 29
- Zahnrad
- 30
- Verzahnungsabschnitt
- 31
- Trägerelement
- 32
- Lager
- 33
- Einsatz
- 34
- Lager
- 35
- erster Lagersitz
- 36
- zweiter Lagersitz
- 37
- Mittelachse
- 38
- Aufnahmeabschnitt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014118553 A1 [0006]
- EP 2659573 B1 [0007]
