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Die
Erfindung betrifft einen Motorgetriebeträger gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch
1.
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Aus
der
DE 198 21 107
A1 ist bereits ein Motorgetriebeträger bekannt. Ein solcher Motorgetriebeträger findet
Anwendung bei einem Kraftfahrzeug mit front-längs eingebauter Motorgetriebe-Einheit
deren Getriebe innerhalb eines Tunnels angeordnet ist und über eine
Antriebswelle zu einem Heckantrieb führt.
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Ferner
zeigt die
DE 28 47
679 A1 einen Tunnel für
ein Fahrzeug mit front-längs
eingebauter Motorgetriebe-Einheit deren Getriebe innerhalb des Tunnels
angeordnet ist und über
eine Antriebswelle zu einem Heckantrieb führt.
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Die
DE 102 60 393 A1 zeigt
einen Tunnel eines Kraftfahrzeuges, der einen als Gussteil gefertigten
Grundkörper
und ein mit diesem verschraubtes dickwandiges Blechunterteil aufweist.
Der Grundkörper
ist halbschalenförmig
und umschließt
einen Getriebeblock teilweise. An dem oberhalb des Blechunterteils
angeordneten Grundkörper
sind Rippen vorgesehen, die derart angeordnet und dimensioniert sind,
dass Kräfte
eines Seitenaufpralls sicher abgeleitet werden können.
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Aus
der
DE 41 39 331 C2 ist
ein Tunnel eines Kraftfahrzeuges bekannt, der einen halbschalenförmigen Getriebetunnel
als Blechteil, ein Leichtmetall-Gussteil und eine Tunnelbrücke umfasst.
Diese Tunnelbrücke
ist unterhalb des Blechteils angeordnet. Zwischen dem Blechteil
und der Tunnelbrücke
ist das Leichtmetall-Gussteil angeordnet. An den Tunnel schließt sich
ein Bodenblech und ein Sitzquerträger als Aluminium-Strangprofil an.
Mit dieser Konstruktion wird ein sehr steifer Teileverband erzielt,
der wirksam die beim Seitencrash auf die Karosseriestruktur einwirkenden
Druckkräfte
aufnimmt. Der Teileverband ist auch für eine abgestufte Energieaufnahme dimensionierbar.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine hohe Unfallsicherheit und eine hohe Geräuschabkoppelung gegenüber dem
Fahrzeuginnenraum zu erreichen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den
Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß teilt
sich der Motorgetriebeträger
in ein Leichtmetalloberteil und ein Blechunterteil auf. Gemäß einem
Vorteil der Erfindung ist das Leichtmetalloberteil relativ steif
und steift somit den Tunnel stark aus, so dass eine geringe Luftschallempfindlichkeit
und somit ein geringer Geräuschpegel
im Fahrgastinnenraum die Folge ist. Infolge der steifen aber gewichtsoptimierten
Auslegung kann dieses Leichtmetalloberteil bei einem Unfall jedoch leicht
brechen. Gemäß einem
weitern Vorteil der Erfindung kann das Getriebe beim direkten oder
versetzten Frontalunfall in dem Tunnel nach hinten geschoben werden,
wobei ein sich verformendes - jedoch nicht brechendes - Blechunterteil
verhindert, dass das Getriebe nach unten geschoben wird.
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Das
Leichtmetalloberteil kann in besonders vorteilhafter Weise aus Aluminium
bzw. einer Aluminiumlegierung bestehen. Jedoch kann das Leichtmetalloberteil
auch aus Magnesium oder einer Magnesiumlegierung bestehen. Es kann
insbesondere als hohl gegossenes Druckgussteil ausgeführt sein. Ebenso
ist die Fertigung als Leichtmetallschaum möglich.
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In
besonders vorteilhafter weise kann das Leichtmetalloberteil über ein
Abkoppelelement mit dem Getriebe direkt oder alternativ über einen
Getriebehalter verbunden sein. Das Abkoppelelement kann einen Elastomerkörper aufweisen.
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Dieser
Elastomerkörper
kann insbesondere zwischen einem Lagerkern und einem Lagergehäuse angeordnet
sein. Dabei kann der Lagerkern mittelbar oder unmittelbar fest mit
dem Getriebegehäuse
verschraubt sein, wohingegen das Lagergehäuse fest mit dem Leichtmetalloberteil
verschraubt oder verpresst ist.
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In
besonders vorteilhafter Weise kann der Lagerkern bewegungsfest mit
einem Getriebehalter verbunden - insbesondere verschraubt – sein,
der seinerseits mit dem Getriebe verschraubt ist. Durch die Zweiteilung
auf Lagerkern und Getriebehalter werden mehrere Vorteile erzielt:
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Der
Lagerkern kann relativ klein gestaltet sein, so dass sich dieser
einfach mit dem Elastomerkörper
vulkanisieren lässt.
Große
Lagerkerne würden sich
nur aufwändig
in eine Werkzeugmaschine zum Vulkanisieren einsetzen lassen.
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Ferner
kann für
verschiedene Baureihen von Fahrzeugen und/oder verschiedene Getriebe
der gleiche Getriebehalter verwendet werden. Die sich aus den verschiedenen
Baureihen von Fahrzeugen und/oder den verschiedenen Getrieben ergebenden unterschiedlichen
Einbaulängen
können
durch Variation der Lagerkerne kompensiert werden. Ebenso kann der
Getriebe-Halter je nach Getriebe variiert werden. Damit kann sogar
die gleiche Einheit aus Blechunterteil, Leichtmetalloberteil und
Lagerkern für verschiedene
Getriebe verwendet werden, deren Getriebegehäuseanschlussflansch voneinander
abweicht. Durch Verzicht auf einen Getriebehalter ist es sogar möglich, besonders
große
Getriebe direkt an den Lagerkern zu schrauben, während bei kleineren Getrieben
ein separater Getriebehalter Anwendung findet. Ein solches großes Getriebe
ist beispielsweise eine Allradversion mit einem zusätzlichen
Längsverteilergetriebe
und Seitenabtrieb, das somit gegenüber einer Standardvariante
verlängert
ist. Diese Standardvariante ist der einfache Heckantrieb ohne zusätzlichen
Frontantrieb. Zum Aufbau eines solchen Allrad-Antriebsstranges bzw. eines Standardantriebes
wird auf die
EP 1321327
A2 verwiesen, die diesbezüglich auch in dieser Anmeldung
als aufgenommen gelten soll.
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In
besonders vorteilhafter Weise kann eine akustische Entkopplung bzw.
Schwingungsdämpfung
zwischen dem Leichtmetalloberteil und dem Blechunterteil vorgesehen
sein. Dabei wirkt das Leichtmetalloberteil und das Blechunterteil
als Zwei-Massen-System. Beispielweise können dazu ein oder mehrere
Elastomerkörper
zwischen dem Leichtmetalloberteil und dem Blechunterteil vorgesehen
sein. Diese Elastomerkörper
können
gezielt über deren
Steifigkeit, deren Vorspannung, deren Dämpfungseigenschaft, deren Anzahl
und deren Position auf unkomfortabel empfundene Schwingungsphänomene abgestimmt
werden, um beispielsweise Getriebeheuler oder ein Brummen zu reduzieren.
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Weitere
Vorteile der Erfindung gehen aus den weiteren Patentansprüchen, der
Beschreibung und der Zeichnung vor.
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Die
Erfindung ist nachfolgend anhand von zwei Ausführungsbeispielen des Motorgetriebeträgers erläutert.
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Dabei
zeigen:
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1 in
einer perspektivischen Ansicht einen Motorgetriebeträger, wobei
ein zusätzlicher Schnitt
zur Darstellung von Profilen eingezeichnet ist,
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2 den
Motorgetriebeträger
aus 1 in einer Seitenansicht, wobei ein zusätzlicher
Schnitt eingezeichnet ist,
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3 den
Motorgetriebeträger
in einer Draufsicht,
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4 den
Motorgetriebeträger
in einer Ansicht von hinten und
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5 in
einer alternativen Ausgestaltung ein Leichtmetalloberteil eines
Motorgetriebeträgers
mit drei Elastomerkörpern
zur akustischen Entkopplung bzw. zur Schwingungsdämpfung.
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1 zeigt
in einer perspektivischen Ansicht einen Motorgetriebeträger
1 für ein Kraftfahrzeug.
In die perspektivische Ansicht ist ein Schnitt entlang der mittigen
Fahrzeug-längs-hoch-Ebene
eingezeichnet. Das Kraftfahrzeug weist eine nicht näher dargestellte front-längs eingebaute
Motorgetriebe-Einheit auf, die einen Antriebsmotor und ein Getriebe
umfasst. Das Getriebe ist innerhalb eines Tunnels angeordnet, der über eine
Antriebswelle zu einem Heckantrieb führt. Diese Einbauart einer
solchen Motorgetriebe-Einheit in einem Tunnel ist hinlänglich von
drehmomentstarken Fahrzeugen der Anmelderin bekannt, weshalb nicht
näher auf
diese Einbauart eingegangen wird. Ferner ist diese Einbauart in
der
DE 198 21 107
A1 , der
DE
28 47 679 A1 und der
EP 1273473 A2 dargestellt, die diesbezüglich als
in dieser Anmeldung aufgenommen gelten sollen.
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Der
Motorgetriebeträger 1 umfasst
- – ein
Blechunterteil 2,
- – ein
darüber
angeordnetes Leichtmetalloberteil 3,
- – ein
mit letzterem verschraubtes Lagergehäuse 4,
- – einen
an letzterem anvulkanisieren Elastomerring 5,
- – einen
an letzterem anvulkanisierten Lagerkern 6 und
- – einen
mit letzterem bewegungsfest verschraubten Getriebehalter 7.
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Das
Leichtmetalloberteil 3 weist auf der in Fahrzeuglängsrichtung
rechts und links liegenden Seite jeweils drei Lageraugen 8, 9, 10, 11, 12, 13 auf, deren
Ausnehmungen mit insgesamt sechs Ausstanzungen im Blechunterteil 2 fluchten.
Durch diese Ausstanzungen und Ausnehmungen sind von unten Schrauben
gesteckt und mit verstärkten
Gewindesacklöchern
an der Fahrzeugkarosserie im Randbereich des Tunnels verschraubt.
Damit verschließen das
Blechunterteil 2 und das Leichtmetalloberteil 3 den
Tunnel in einem unteren Teilbereich. Somit wird die Steifigkeit
der Karosserie in dem Bereich des Tunnels, in dem Schwingungen von
der Motorgetriebe-Einheit eingeleitet werden, sehr stark erhöht. Daraus
resultiert eine geringe Luftschallempfindlichkeit und somit ein
geringer Geräuschpegel
im Fahrzeuginnenraum.
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Das
Blechunterteil 2 ist als Tiefziehteil aus Stahl hergestellt,
das – wie
weiter unten noch erläutert – auf die
Verformung beim Unfall optimiert ist. Hingegen ist das Leichtmetalloberteil 3 als
im Sandguss hohl gegossenes Druckgussteil hergestellt, so dass das
Leichtmetalloberteil 3 relativ steif ist und Schwingungen
und Geräusche
bestmöglich
reduziert. Dazu weist ein Hohlkörper 38 des Leichtmetalloberteils 3 eine
in Fahrtrichtung vorne geöffnete u-förmige Grundform
auf. Dieser u-förmige
Hohlkörper 38 weist
an dem in Fahrtrichtung hinten liegendem Ende zwei fertigungsbedingte Öffnungen 14, 15 auf,
die jeweils an einem Rand 16, 17 versteift ausgeführt sind.
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Innerhalb
des u-förmigen
Hohlkörpers 38 ist das
Leichtmetalloberteil 3 abgeflacht und mit einer in 2 ersichtlichen
Ausnehmung 18 versehen. Der Rand dieser Ausnehmung ist
zur Gewichtsreduktion am in Fahrtrichtung vorderen Ende als Hohlkörper 19 und
am hinteren Ende als Vollkörper
ausgeführt.
Dieser Hohlkörper 19 ist
vom Profil erheblich kleiner als der u-förmige Hohlkörper, dessen uförmiger Grundkörper am
vorderen Ende durch den Hohlkörper 19 geschlossen
wird. Durch den Vollkörper
verläuft senkrecht
eine Bohrung 20, die mit einer Gewindebohrung 21 im
Lagergehäuse 4 fluchtet.
Durch die Bohrung 20 ist von unten eine nicht näher dargestellte
Schraube gesteckt und mit der Gewindebohrung 21 verschraubt.
Analog dieser Schraubverbindung 33 sind gleichmäßig am Umfang
des Lagergehäuses zwei
weitere Schraubverbindungen 22, 23 ausgeführt, die
in 3 ersichtlich sind. An diesen Schraubverbindungen 22, 23 ist
das Leichtmetalloberteil 3 ebenfalls als Vollkörper ausgeführt.
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Mittels
dieser komplexen Formgebung, die sich in Vollkörper und Hohlkörper aufteilt,
wird beim Leichtmetalloberteil 3 ein Optimum zwischen Gewicht,
Steifigkeit und Festigkeit im Bereich der Schraubverbindungen erreicht.
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Das
Lagergehäuse 4 hat
eine ringförmige Grundform,
innerhalb derer der Elastomerring 5 einvulkanisiert ist.
Dieser Elastomerring 5 ist schräg nach oben und radial innen
ausgerichtet. Durch diese Formgebung kann das hohe Gewicht des hinteren Getriebeendes
aufgenommen werden. Dieses Gewicht wird vom Lagerkern 6 eingeleitet,
der im Verbindungsbereich zum Elastomerring 5 korrespondierend zur
zuvor beschriebenen Form kegelförmig
ist. Diese Kegelform 24 kragt oberhalb des Elastomerringes 5 zu
einem Bund 25 radial nach außen aus. Diesem Bund 25 schließen sich
Versteifungsrippen 26, 27 an, die schräg nach vorne
und oben gerichtet sind und von der Motorgetriebe-Einheit eingeleitete
Kräfte
aufnehmen, so dass ein Verbindungsflansch 28 gegen Bruch
geschützt
ist. Rechts- und
linksseitig der beiden Versteifungsrippen 26, 27 sind
Bohrungen im Verbindungsflansch 28 eingearbeitet, durch
die Schrauben gesteckt und mit dem Getriebehalter 7 verschraubt
sind. Ab dieser Verbindungsstelle zum Verbindungsflansch 28 weitet
sich der Getriebehalter pyramidenförmig bis zu einer Anschlussfläche zum Getriebe
auf, das mittels vier Verschraubungen 29, 30, 31, 32 mit
dem Getriebehalter 7 verschraubt ist.
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Das
Blechunterteil 2 ist aus einem relativ weichen Stahl tiefgezogen
und folgt in Grundzügen der
Kontur auf der Unterseite des Leichtmetalloberteils 3.
Wie in 2 ersichtlich ist, verläuft das Blechunterteil 2 jedoch
im Bereich der Ausnehmung 18 in der tiefsten Ebene des
Blechunterteils 2. Damit wird gewährleistet, dass der Lagerkern 3 ausreichend
Bewegungsspiel nach unten hat. Das Blechunterteil 2 weist
unter den drei Schraubverbindungen 33, 22, 23 drei
Ausstanzungen auf, von denen in 2 die eine Ausstanzung 34 ersichtlich
ist. Durch diese Ausstanzungen ist die Zugänglichkeit der drei Schraubverbindungen 33, 22, 23 von
unten gewährleistet.
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Das
im Verhältnis
zum Blechunterteil 2 relativ steife Leichtmetalloberteil 3 bricht
bei einem durchschnittlichen Frontalunfall, so dass das Leichtmetalloberteil 3 an
sich das Getriebe frei gibt. Der Motorgetriebeträger ist jedoch erart dimensioniert,
dass sich bei einem durchschnittlichen Frontalunfall oder versetztem
Frontalunfall das Blechunterteil plastisch verformt, jedoch nicht
bricht. Damit ist gewährleistet, dass
sich das Getriebe der Motorgetriebe-Einheit nicht frei nach unten bewegen
kann, sondern nach hinten geführt
wird. Dies erhöht
aufgrund der geführten
Bewegungsbahn die Sicherheit in der Fahrgastzelle.
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Um
hinsichtlich Bauraumausnutzung, Steifigkeit und Gewicht ein Optimum
zu erzielen, weist das Leichtmetalloberteil 3 die besagte
Grundform mit dem u-förmigen
Hohlkörper 38 auf.
Das in Fahrtrichtung hinten liegende Ende des Hohlkörpers 38 bildet den
am höchsten
liegenden Punkt 35 des Leichtmetalloberteils 3.
Die besagte U-form ist am vorne liegenden Ende mittels des Hohlkörpers 19 geschlossen.
Dessen Oberkante 36 liegt so weit unterhalb des besagten
höchsten
Punktes 35, dass die Oberkante 36 einer Ebene
zugehörig
ist, auf welcher das Lagergehäuse 4 aufliegt.
Dabei liegt eine Oberkante 37 des Lagergehäuses 4 unter
einer dreidimensional ausgeformten Struktur der Oberkante des u-förmigen Hohlkörpers 38.
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5 zeigt
in einer alternativen Ausgestaltung ein Leichtmetalloberteil 103 eines
Motorgetriebeträgers
mit drei Elastomerkörpern 197, 198, 199 zur
akustischen Entkopplung bzw. zur Schwingungsdämpfung. Dabei ist das Leichtmetalloberteil 103 in einer
Ansicht von hinten/unten dargestellt. Die drei Elastomerkörper 197, 198, 199 sind
an der Unterseite des Leichtmetalloberteils 103 gleichmäßig verteilt. Im
eingebauten Zustand des Motorgetriebeträgers sind die Elastomerkörper 197, 198, 199 zwischen dem
Leichtmetalloberteil 103 und dem in 5 nicht ersichtlichen
Blechunterteil verspannt. Dabei gewährleistet die Anzahl von drei
Elastomerkörpern eine
sichere Verspannung sämtlicher
drei Elastomerkörper 197, 198, 199.
Die drei Elastomerkörper 197, 198, 199 sind
in einem mittigen Bereich 111 zwischen den in Fahrzeuglängsrichtung
links liegenden Verschraubungen 112 und den in Fahrzeuglängsrichtung
rechts liegenden Verschraubungen 110 angeordnet. Damit
wird ein relativ großer
Abstand der Elastomerkörper 197, 198, 199 zu
den Verschraubungen 110, 112 gewährleistet,
wodurch die Elastomerkörper 197, 198, 199 das
Blechunterteil im Bereich der maximalen Schwingungsamplitude dämpfen können und
nicht zu stark an den Verschraubungen 110 bzw. 112 verspannt
werden.
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Je
nach Anordnung ist aber auch eine beliebige andere Anzahl von Elastomerkörpern möglich.
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Die
Elastomerkörper
können
sowohl einseitig gegenüber
dem Leichtmetalloberteil als auch alternativ gegenüber dem
Blechunterteil festgelegt sein. Ebenso können die Elastomerkörper beidseitig festgelegt
sein. Sowohl mittels der einseitigen, als auch mittels der beidseitigen
Festlegung wird auch die Montage erleichtert. Zur Festlegung können die Elastomerkörper beispielsweise
an deren Ende zapfenförmig
ausgestaltet sein und in Bohrungen des Leichtmetalloberteils 103 gesteckt
sein.
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Bei
den beschriebenen Ausführungsformen handelt
es sich nur um beispielhafte Ausgestaltungen. Eine Kombination der
beschriebenen Merkmale für
unterschiedliche Ausführungsformen
ist ebenfalls möglich.
Weitere, insbesondere nicht beschriebene Merkmale der zur Erfindung
gehörenden
Vorrichtungsteile, sind den in den Zeichnungen dargestellten Geometrien
der Vorrichtungsteile zu entnehmen.