Anordnung einer Elektromotoreinheit im Motorraum eines Kraftfahrzeuges

Die Erfindung betrifft eine Anordnung einer Elektromotoreinheit im Motorraum eines Kraftfahrzeuges, wobei die Elektromotoreinheit einen elektrischen Antriebsmotor, ein den Antriebsmotor umgebendes Gehäuse sowie ein an den Antriebsmotor angeflanschtes Getriebe umfasst und wobei die Elektromotoreinheit hängend an mindestens zwei Aggregatträgern aufgehängt ist, wobei ein erster Aggregatträger an dem Getriebe und ein zweiter Aggregatträger an dem Gehäuse befestigt ist.

Eine solche gattungsgemäße Anordnung ist beispielsweise aus der

DE 10 2009 040 896 A1 bekannt. Dort erfolgt die hängende Aufhängung der

Elektromotoreinheit über Konsolen, die mit einem Querträger verbunden sind, der wiederrum an der Karosserie befestigt ist. Neben den zwei Aggregatträgern, über die die Elektromotoreinheit aufgehängt ist, umfasst die dortige Aufhängung noch eine

Pendelstütze, die mit ihrem einen Ende an einem bodennahen Abschnitt des Getriebes angreift und an ihrem anderen Ende an einem Hilfsrahmen des Kraftfahrzeuges befestigt ist. In der DE 10 2009 040 896 A1 ist folglich eine Dreipunktlagerung der

Elektromotoreinheit beschrieben. Die Pendelstütze dient im Wesentlichen dazu, eine Pendelbewegung der Elektromotoreinheit um eine Pendelachse, die im Bereich der Aggregatträger verläuft, abzustützen. Die aus der DE 10 2009 040 896 A1 bekannte Anordnung einer Elektromotoreinheit ist durch einen relativ großen Bauraumbedarf innerhalb des Motorraums des Kraftfahrzeugs gekennzeichnet.

Andere Dreipunktlagerungen für Elektromotoreinheiten im Motorraum von

Kraftfahrzeugen, bei denen die Elektromotoreinheit hängend an zwei Aggregatträgern aufgehängt und zusätzlich über eine Pendelstütze abgestützt ist, sehen vor, dass die Pendelstütze nicht - wie bei der DE 10 2009 040 896 A1 - an dem Getriebe angreift, sondern vielmehr an der Unterseite eines den Elektromotor umgebenden Gehäuses. Eine solche Art der Dreipunktlagerung von Elektromotoreinheiten im Kraftfahrzeug ist beispielsweise aus der US 2005/0079068 A1 bekannt. In dem den Elektromotor umgebenden Abschnitt des Gehäuses ist regelmäßig ein Kühlmantel integriert, der nicht mit großen Kräften belastet werden darf. Dies führt dazu, dass das Gehäuse des Elektromotors bei einer Lagerung gemäß der

US 2005/0079068 A1 im Bereich der Anbindung der Pendelstütze aufwändig verstärkt sein muss.

Ausgehend von diesem Stand der Technik lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Anordnung einer Elektromotoreinheit im Motorraum eines Kraftfahrzeuges anzugeben. Insbesondere sollte eine solche Anordnung entwickelt werden, die sich durch einen relativ geringen Platzbedarf im Motorraum des Kraftfahrzeuges auszeichnet.

Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Anordnung sind

Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.

Gelöst wird die Aufgabe der Verringerung des Bauraumbedarfs, indem eine

gattungsgemäße Anordnung, bei der die Elektromotoreinheit einen elektrischen

Antriebsmotor, ein den Antriebsmotor umgebendes Gehäuse sowie ein (vorzugsweise direkt) an den Antriebsmotor angeflanschtes Getriebe umfasst und bei der die

Elektromotoreinheit hängend an mindestens zwei Aggregatträgern aufgehängt ist, wobei ein erster Aggregatträger an dem Getriebe und ein zweiter Aggregatträger an dem Gehäuse befestigt ist, dadurch weiterentwickelt wird, dass mindestens zwei zusätzliche Aggregatlager, die die Elektromotoreinheit an einen Hilfsrahmen des Kraftfahrzeuges anbinden, vorgesehen sind, wobei ein erstes Aggregatlager an dem Getriebe und ein zweites Aggregatlager an dem Gehäuse befestigt ist.

Die erfindungsgemäße Anordnung von mindestens zwei zusätzlichen Aggregatlagern, die vorzugsweise als Pendelstützen ausgebildet sind, ermöglicht, diese seitlich der Elektromotoreinheit anzuordnen. Dadurch wird eine verbesserte Integration der

Elektromotoreinheit in den Motorraum des Kraftfahrzeuges ermöglicht, was mit mehreren Vorteilen verbunden sein kann.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung liegt darin, dass die Elektromotoreinheit durch die erfindungsgemäße Anordnung näher in Richtung der die Radmittelpunkte der angetriebenen Räder des Kraftfahrzeuges verbindenden Achse verschoben werden kann. Weiterhin kann auch eine tiefere Anordnung innerhalb des Motorraumes gewählt werden, da durch die mindestens zwei erfindungsgemäß vorgesehenen Aggregatlager, die die Elektromotoreinheit zusätzlich mit dem Hilfsrahmen verbinden, eine Anbindung der Aggregatlager an den längsaxialen Enden der Elektromotoreinheit vorgesehen werden kann. Dadurch können diese höher an der Elektromotoreinheit angreifen, als dies bei den gattungsgemäßen Pendelstützen vorgesehen ist, die unterhalb des

Getriebes bzw. des Gehäuses des Elektromotors angreifen. Durch das Heranrücken der Elektromotoreinheit (in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs) an die Radmittelpunkte der Räder des Kraftfahrzeuges wird ermöglicht, die vorderseitigen Überhänge des

Fahrzeugs zu reduzieren. Hinzukommt, dass dadurch der Beugewinkel von die

Elektromotoreinheit mit den angetriebenen Rädern verbindenden Gelenkwellen reduziert werden kann. Die tiefere Anordnung der Elektromotoreinheit im Motorraum weist u.a. den Vorteil eines niedriger liegenden Schwerpunkts auf, der für die Fahrdynamik des Fahrzeuges von Vorteil ist. Hinzu kommt, dass durch die Erhöhung der Lagerstellen für die Elektromotoreinheit gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten 3-Punkt- Lagerungen in den einzelnen Lagerungen vorzugsweise verwendete Elastomerlager weicher ausgebildet werden können, was eine bessere akustische Entkopplung der Elektromotoreinheit von der Karosserie des Kraftfahrzeugs bringt.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung liegt darin, dass ermöglicht wird, die Elektromotoreinheit, die vorzugsweise quer in den Motorraum des

Kraftfahrzeuges integriert ist, als Koaxial-Elektromotoreinheit auszubilden, bei der eine Ausgangswelle des Getriebes koaxial innerhalb der Abtriebswelle des Elektromotors angeordnet ist. Eine solche Koaxial-Elektromotoreinheit zeichnet sich durch kleine Abmessungen aus.

In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse einen den Antriebsmotor an dem dem Getriebe gegenüberliegenden Ende überragenden Endabschnitt aufweist. Dabei ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass der zweite Aggregatträger und/oder das zweite

Aggregatlager an diesem Endabschnitt des Gehäuses befestigt sind. Bei dem

Endabschnitt kann es sich insbesondere um einen Teil des Gehäuses handeln, der über lösbare Verbindungsmittel mit dem Restgehäuse verbindbar ist. Weiterhin bevorzugt kann vorgesehen sein, dass dieser Endabschnitt des Gehäuses Anschlussleitungen umgibt, über die dem Elektromotor elektrische Energie zugeführt wird.

In einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung kann vorgesehen sein, dass in das Gehäuse ein Kühlmantel für den Elektromotor, insbesondere für eine Flüssigkeitskühlung, integriert ist, der - wie der Elektromotor selbst - zwischen dem Endabschnitt und dem Getriebe liegend angeordnet ist.

Insbesondere bei einer solchen Elektromotoreinheit ist die erfindungsgemäße

Anordnung vorteilhaft, da die Abstützung über sowohl die Aggregatträger als auch die Aggregatlager seitlich und somit nicht im Bereich des Kühlmantels erfolgt. Eine aufwändige Verstärkung des Gehäuses im Bereich des Kühlmantels ist somit nicht erforderlich.

Weiterhin bevorzugt kann vorgesehen sein, dass in das Gehäuse eine

Leistungselektronik für den Elektromotor integriert ist, die insbesondere auch einen Wechselrichter umfassen kann, der eine Gleichspannung, die beispielsweise von einer Fahrzeugbatterie zur Verfügung gestellt wird, in eine Wechselspannung und

insbesondere eine Dreiphasenwechselspannung für den Antriebsmotor umwandelt. Besonders bevorzugt kann dabei vorgesehen sein, dass die Leistungselektronik auf der Außenseite des den Elektromotor umgebenden Kühlmantels angeordnet ist. Dadurch kann erreicht werden, dass auch die Leistungselektronik durch den Kühlmantel gekühlt wird. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Aggregatträger und der Aggregatlager wird dabei eine Krafteinleitung in einen Abschnitt des Gehäuse, innerhalb dessen die Leistungselektronik angeordnet ist, vermieden.

Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Aggregatträger und/oder Aggregatlager - zumindest einige, vorzugsweise jedoch alle - jeweils ein Elastomerlager umfassen. Diese Elastomerlager können zum einen dazu dienen, geringe Ausgleichsbewegungen der Elektromotoreinheit bei extremen Fahrsituationen, wie beispielsweise bei einer

Vollbremsung, bei der die Antriebsräder des Kraftfahrzeugs nicht von dem Elektromotor entkuppelt sind, zuzulassen. Ein anderer Vorteil von in die Aggregatträger und/oder die Aggregatlager integrierten Elastomerlagern kann darin liegen, dass diese Schwingungen der Elektromotoreinheit von der Karosserie des Kraftfahrzeuges entkoppeln, wodurch dessen akustisches Verhalten verbessert werden kann.

Unter„Elastomerlager" wird erfindungsgemäß ein Lager verstanden, das infolge einer elastischen Deformation von zumindest einem Teil dieses Lagers bei vergleichsweise geringen Kräften eine definierte Beweglichkeit von zwei oder mehr über das Lager verbundenen Bauteilen zulässt. Nicht erforderlich, jedoch vorzugsweise vorgesehen ist, dass zumindest ein Teil des Elastomerlagers aus einem Elastomer ausgebildet ist. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die von der Elektromotoreinheit erzeugten Kräfte in Hochrichtung des Kraftfahrzeuges (bei diesen handelt es sich insbesondere um die Gewichtskraft der Elektromotoreinheit) im Wesentlichen von den Aggregatträgern abgestützt werden und die Aggregatlager (im wesentlichen lediglich) zur Abstützung von Pendelbewegungen der Elektromotoreinheit um eine im Bereich der Aggregatträger verlaufende Pendelachse vorgesehen sind, wobei diese im wesentlichen Kräfte in Längsrichtung des Kraftfahrzeuges aufnehmen. Dabei kann besonders bevorzugt vorgesehen sein, dass die Aggregatlager derart ausgebildet sind, dass diese bezüglich Belastungen in Hochrichtungen des Kraftfahrzeugs relativ„weich" und bezüglich Belastungen in Längsrichtung des Kraftfahrzeuges relativ„steif ausgebildet sind. Dies kann vorteilhafterweise auch durch eine entsprechende Ausgestaltung der

Elastomerlager der Aggregatlager erreicht werden.

Weiterhin bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Aggregatträger an Längsträgern einer Karosserie des Kraftfahrzeuges befestigt sind, wobei diese Befestigung vorzugsweise direkt aber auch indirekt, beispielsweise indem die Aggregatträger an einem Querträger befestigt sind, der wiederrum an die Längsträger angebunden ist, erfolgen kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten

Ausführungsbeispiels näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 : eine erfindungsgemäße Anordnung einer Elektromotoreinheit in dem

Motorraum eines Kraftfahrzeuges in einer ersten perspektivischen Ansicht;

Fig. 2: die Anordnung gemäß Fig. 1 in einer zweiten perspektivischen Ansicht; und

Fig. 3: die Anordnung gemäß Fig. 1 und 2 in einer Vorderansicht.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine erfindungsgemäße Anordnung einer Elektromotoreinheit 10 in dem Motorraum eines Kraftfahrzeuges, wobei von dem Motorraum des Kraftfahrzeugs nur die relevanten Elemente dargestellt sind.

Die Elektromotoreinheit 10 umfasst einen Elektromotor (nicht sichtbar), der an seinem abtriebsseitigen Ende direkt mit einem Getriebe 12 verbunden ist. Weiterhin ist der Elektromotor von einem Gehäuse umgeben, in das im Bereich des Elektromotors (Mittelteil 14 des Gehäuses) ein Kühlmantel (nicht sichtbar) integriert ist. An dem dem Getriebe 12 gegenüberliegenden Ende des Elektromotors umfasst das Gehäuse einen Endabschnitt 16, der mit dem Mittelteil 14 des Gehäuses mittels einer Vielzahl von Verschraubungen verbunden ist. Dieser Endabschnitt 16 bildet mit dem benachbarten Ende des Elektromotors einen Freiraum aus, innerhalb dessen drei Anschlussleitungen (nicht sichtbar) für den mit Dreiphasenwechselstrom betriebenen Elektromotor verlaufen. Durch einen relativ großen Abstand zwischen den Leitungen kann ein Funkenüberschlag zwischen den Anschlussleitungen infolge der hohen Spannung, mit der der Elektromotor betrieben wird (z.B. 400 V) vermieden werden. Die drei Anschlussleitungen führen zu einer Leistungselektronik, die in einen Aufsatz 18 des Gehäuses integriert ist, der wiederrum auf den den Kühlmantel umfassenden Mittelteil 14 des Gehäuses aufgesetzt ist. Durch diese Anordnung wird erreicht, dass auch die Leistungselektronik von dem Kühlmantel gekühlt wird. Die Leistungselektronik umfasst einen Wechselrichter, der eine Gleichspannung, die von (nicht dargestellten) Batterien des Kraftfahrzeuges bereit gestellt wird, in eine Dreiphasen-Wechselspannung für den Elektromotor umwandelt.

Das Getriebe 12 ist in Form eines Planetengetriebes (nicht sichtbar) ausgebildet, wobei die Abtriebswelle des Elektromotors, die als Hohlwelle ausgebildet ist, die

Drehbewegung auf einen Käfig überträgt, der wiederrum mit Planetenrädern des Planetengetriebes verbunden ist. Diese übersetzen die Drehbewegung auf ein

Sonnenrad des Planetengetriebes, das mit einer Ausgangswelle des Getriebes verbunden ist. Die Ausgangswelle des Getriebes erstreckt sich durch die Abtriebswelle des Elektromotors und ragt dadurch beidseitig aus der folglich als

Koaxialelektromotoreinheit ausgebildeten Elektromotoreinheit heraus. Dort ist die Ausgangswelle mit Gelenkwellen 20 verbundenen, die als Antriebswellen die

Drehbewegung der Abtriebswelle des Elektromotors auf die angetriebenen Räder (nicht dargestellt) des Kraftfahrzeuges übertragen.

Die Lagerung der Elektromotoreinheit 10 erfolgt erfindungsgemäß mittels zwei

Aggregatträgern 22, die die Elektromotoreinheit 10 über zwei Zwischenträger 24 an zwei Längsträgern 26 des Kraftfahrzeugs hängend abstützen. Jeder der Aggregatträger 22 umfasst eine Konsole 28 (z.B. aus Aluminiumdruckguss) sowie ein damit verbundenes Elastomerlager 30. Die Konsole 28 des einen Aggregatträgers 22 ist mit dem

Endabschnitt 16 und die Konsole 28 des anderen Aggregatträgers 22 mit dem Gehäuse des Getriebes 12 verschraubt. Die Elastomerlager 30 beider Aggregatträger sind mit den Längsträgern 26 verbunden (verschraubt) ist. Dabei umfassen die Elastomerlager 30 jeweils eine Hülse 32 (vorzugsweise aus Metall), innerhalb dessen ein Elastomerkörper (nicht sichtbar) angeordnet ist, der einen Tragbolzen (nicht sichtbar) eines Adapterteils 34 des Elastomerlagers 30 aufnimmt. Der Tragbolzen ist dabei mittig in den

Elastomerkörper eingegossen bzw. einvulkanisiert. Die Adapterteile 34 der

Elastomerlager 30 sind mit der dazugehörigen Konsole 28 über zwei

Schraubverbindungen verbunden. Die Ausgestaltung der Elastomerlager 30 ermöglicht, die Elektromotoreinheit 10 bei der Produktion des Kraftfahrzeugs von unten zu montieren, wie dies regelmäßig vorgesehen ist. Hierzu wird die Elektromotoreinheit 10 mit den daran befestigten Konsolen 28 von unten in den Motorraum gehoben; dann werden die Konsolen 28 mit den Adapterteilen 34 der bereits montierten Elastomerlager 30 verschraubt.

Die Lagerung der Elektromotoreinheit 10 in dem Motorraum umfasst weiterhin zwei Aggregatlager 36, die jeweils die Funktionen einer Pendelstütze aufweisen.

Erfindungsgemäß ist eines der Aggregatlager 36 seitlich an dem Gehäuse des Getriebes 12 und das zweite Aggregatlager 36 seitlich an dem Endabschnitt 16 des Gehäuses des Elektromotors befestigt. Die Aggregatlager 36 umfassen jeweils einen Träger 38 (z.B. aus Aluminiumdruckguss). Einer der Träger 38 ist mit dem (Endabschnitt des)

Gehäuse(s) des Elektromotors und der andere Träger 38 mit dem Gehäuse des

Getriebes 12 verbunden (verschraubt). Beide Träger 38 sind weiterhin jeweils mit einem Lagerbolzen 40 eines Elastomerlagers 42 verbunden, die jeweils in einem

Elastomerkörper 44 des dazugehörigen Elastomerlagers 42 aufgenommen sind. Die Elastomerkörper 44 sind wiederrum jeweils in einer Hülse 46 (aus Metall) gelagert. Die Hülsen 46 sind jeweils mit zwei Längsstreben 48 verbunden, über die die Elastomerlager 42 an einen Hilfsrahmen 50 des Kraftfahrzeugs angebunden sind.

Alternativ zu der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform, bei der die Hülsen 46 der Elastomerlager 42 mit dem Hilfsrahmen 50 und die Träger 38 der Aggregatlager 36 über die Lagerbolzen 40„schwimmend" innerhalb der Elastomerkörper 44 gelagert sind, kann in einer nicht dargestellten Ausführungsform auch vorgesehen sein, dass die Hülsen der Elastomerlager mit den Träger verbunden sind, während eine oder mehrere Längsstreben, die die Elektromotoreinheit an den Hilfsrahmen anbinden,„schwimmend" innerhalb der Elastomerkörper gelagert sind. Bezugszeichenliste

Elektromotoreinheit

Getriebe

Mittelteil

Endabschnitt

Aufsatz

Gelenkwelle

Aggregatträger

Zwischenträger

Längsträger

Konsole

Elastomerlager

Hülse

Adapterteil

Aggregatlager

Träger

Lagerbolzen

Elastomerlager

Elastomerkörper

Hülse

Längsstreben

Hilfsrahmen