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Die
Erfindung betrifft die Lagerung eines Kraftfahrzeug-Achsgetriebes
einer angetriebenen Fahrzeugachse in einem Achsträger und
insbesondere die Lagerung eines Hinterachsgetriebes in einem Hinterachsträger über zumindest
drei Lagerstellen. Zum technischen Umfeld wird neben der
DE 39 13 238 C2 beispielshalber
auf die
DE 38 03 236
A1 verwiesen.
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Ein
Hinterachsgetriebe, über
das das vom Fahrzeug-Antriebsaggregat bereitgestellte Moment auf
die beiden angetriebenen Hinterräder
eines zweispurigen Kraftfahrzeugs übertragen wird, ist üblicherweise über drei
Elastomer-Lager im sog. Hinterachsträger des Kraftfahrzeugs gelagert.
Die Hauptaufgabe der Hinterachsgetriebe-Lagerung ist dabei die Körperschallisolation
zwischen dem Hinterachsgetriebe und dem Hinterachsträger. Die
Lagerung des Hinterachsträgers
an der Karosserie besteht üblicherweise
aus vier Elastomer-Lagern, die einerseits die Entkopplung von kleinen
Fahrbahnunebenheiten und Schwingungen zur Karosserie zur Aufgabe
haben und die andererseits eine feste Anbindung an die Karosserie
zur Erzielung einer guten Fahrdynamik darstellen müssen.
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Beim
soweit geschilderten, allgemein üblichen
Stand der Technik bestehen zwangsläufig Zielkonflikte bei der
Lagerauslegung. So sind zur optimalen akustischen Entkopplung nicht
nur in den Lagern des Hinterachsgetriebes relativ weiche Lagerkennlinien
von Vorteil. Dies verschlechtert jedoch das längsdynamische Verhalten des
Kraftfahrzeugs.
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Hinsichtlich
der Auslegung der Lager besonders kritisch ist der sog. Lastwechselschlag,
der bei stärkeren
Lastwechseln des Fzg.-Antriebsaggregats auftritt, also dann, wenn
sich das über
das Hinterachsgetriebe übertragene
Moment stark verändert, wobei
das Hinterachsgetriebe praktisch eine Drehbewegung um die Fzg.-Querachse
ausführt
bzw. auszuführen
trachtet. Dabei besteht bezüglich
der Auslegung der Lager des Hinterachsträgers der Zielkonflikt, dass
ein kleiner Lagerspalt in Vertikalrichtung für die Dynamik und die Verringerung
des genannten Lastwechselschlags von Vorteil ist, jedoch wird durch einen
kleinen Lagerspalt in Vertikalrichtung die schwingungstechnische
Entkopplung des Fahrwerks von der Karosserie verschlechtert. Dabei
wird es grundsätzlich
mit größerem vom
Antriebsaggregat bereitgestellten Antriebsmoment, welches über das Hinterachsgetriebe übertragen
werden soll, zunehmend schwieriger, einen guten Kompromiss bei der Auslegung
der Lager zu finden, so dass dann Nachteile hinsichtlich Komfort
oder Fahrdynamik nicht ausgeschlossen werden können.
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Eine
Abhilfemaßnahme
für diese
geschilderte Problematik aufzuzeigen, ist Aufgabe der vorliegenden
Erfindung.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe ist für
eine Lagerung eines Kraftfahrzeug-Achsgetriebes nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 gekennzeichnet durch eine zwischen dem Achsgetriebe
und der Karosserie des Fahrzeugs vorgesehene Stützstrebe, die an einer dieser
beiden Strukturen im wesentlichen starr befestigt ist, und wobei
an der anderen Struktur eine Lagerstruktur vorgesehen ist, an der
sich diese Stützstrebe
nur im Falle sehr hoher in das Achsgetriebe eingeleiteter Momente
abstützt,
während
bei Übertragung
niedrigerer Momente das Achsgetriebe nur über die Lagerstellen am Achsträger abgestützt ist. Dabei
sei ausdrücklich
darauf hingewiesen, dass diese vorgeschlagene Maßnahme grundsätzlich für ein Fzg.-Achsgetriebe
angewendet werden kann und nicht nur für ein Hinterachsgetriebe, wenngleich
die Problemschilderung für
den letztgenannten bevorzugten Anwendungsfall erfolgte.
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Vorgeschlagen
wird somit eine zusätzliche Abstützmöglichkeit
für das
Achsgetriebe bzw. Hinterachsgetriebe gegenüber der Karosserie des Fahrzeugs,
d.h. unter Umgehung des Achsträgers
bzw. Hinterachsträgers,
die jedoch nur bedarfsweise, also in Verbindung mit der Übertragung
von relativ hohen Drehmomenten über
das Achsgetriebe wirksam wird bzw. werden soll. Gebildet wird diese
zusätzliche
Abstützmöglichkeit
durch eine sog. Stützstrebe,
die entweder an der Fzg.-Karosserie oder (bevorzugt) am Achsgetriebe
(Hinterachsgetriebe) im wesentlichen starr befestigt ist. An der
jeweils anderen „Struktur", d.h. im erstgenannten
Fall am Achsgetriebe oder im zweitgenannten (bevorzugten) Fall an
der Fzg.-Karosserie ist dann ein mit dieser Stützstrebe zusammenwirkendes
Lager oder dgl., hier Lagerstruktur genannt, vorgesehen, wobei diese
Lagerstruktur bzw. die entsprechende Wirkverbindung zwischen dieser Lagerstruktur
und der genannten Stützstrebe
derart gestaltet ist, dass nur im Bedarfsfall eine Abstützung der
Stützstrebe
an/in dieser Lagerstruktur erfolgt. Bereits erwähnt wurde, dass dieser Bedarfsfall
dann eintritt, wenn relativ bzw. sehr hohe Momente vom Fzg.-Antriebsaggregat
in das Achsgetriebe eingeleitet werden, wohingegen in all denjenigen
Fällen
oder Betriebszuständen,
in denen niedrigere Momente eingeleitet werden, keine solche Abstützung erfolgt, so
dass dann das Achsgetriebe nur über
seine Lagerstellen am Achsträger
abgestützt
ist.
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Grundsätzlich bestehen
verschiedene Möglichkeiten
zur Ausgestaltung der Stützstrebe
mit der zugehörigen
besagten, nur bedarfsweise wirksam werdenden Lagerstruktur, wobei
in einer bevorzugten Ausführungsform
die Stützstrebe
im wesentlichen horizontal und im wesentlichen parallel zu einer
das Antriebsmoment des Fzg.-Antriebsaggregats in das Achsgetriebe
einleitenden Gelenkwelle (und somit im wesentlichen in Fzg.-Längsrichtung)
verläuft
und in Einbaulage in Vertikalrichtung im wesentlichen biegesteif
ausgeführt
ist, so wie dies in der beigefügten Prinzip-Ansicht
eines Fahrzeugs-Unterbodens mit einer erfindungsgemäßen Lagerung
dargestellt ist.
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In
der einzigen Figur ist mit der Bezugsziffer 1 das Bodenblech
der Karosserie eines Personenkraftwagens gekennzeichnet, wobei hier
eine Teil-Ansicht von unten auf den rückwärtigen Teil dargestellt ist.
Der im unteren Bereich der Figur liegende Abschnitt bildet dabei
die Aufnahme für
die Rücksitzbank
des PKW's, während der
im oberen Bereich der Figur liegende Abschnitt des Bodenblechs dem
zugehörigen
Fußraum
zugeordnet ist. Die zwischen diesen beiden Abschnitten liegende
Stufe wird als sog. Fersenblech 1a bezeichnet.
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Unter
der Bezugsziffer 2 ist ein Hinterachsträger (bzw. allg. Achsträger) dargestellt,
der über vier
Lager 3 an der Fzg.-Karosserie bzw. am Bodenblech 1 befestigt
ist. In dem Fachmann bekannter Weise sind an diesem Hinterachsträger 2 mehrere
figürlich
nicht dargestellte Lenker angelenkt, die das rechte bzw. linke Hinterrad
(beide ebenfalls nicht dargestellt) des Kraftfahrzeugs/PKW's führen.
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Die
beiden genannten Hinterräder
werden angetrieben, und zwar über
ebenfalls nicht dargestellte Antriebswellen, die von einem Hinterachsgetriebe 4 (bzw.
allg. Achsgetriebe 4) abgehen. Das entsprechende Moment
wird in das Hinterachsgetriebe 4 in üblicher Weise über eine
im wesentlichen in Fzg.-Längsrichtung
verlaufende Gelenkwelle 5 eingeleitet, die mit einem im
vorderen Bereich des Fahrzeugs vorgesehenen (und daher hier nicht
dargestellten) Fzg.-Antriebsaggregat verbunden ist. Das genannte
Hinterachsgetriebe 4 ist dabei über zumindest drei Lagerstellen 6,
von denen hier nur zwei (und das in der Figur rechtsseitige auch
nur bruckstückhaft)
sichtbar sind, am Hinterachsträger 2 aufgehängt bzw.
abgestützt.
Diese Lagerstellen 6 sind – wie üblich – bevorzugt so angeordnet,
dass sie die auftretenden Kräfte
bestmöglich
aufnehmen können,
nämlich
zum einen in der Lage sind, das Achsgetriebe 4 zu tragen
und zum anderen das Stützmoment,
das sich aufgrund der Verteilung des eingeleiteten Moments auf die
beiden Antriebswellen einstellt, aufzunehmen.
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Am
Hinterachsgetriebe 4 ist eine Stützstrebe 7 starr angebracht,
welche auch als Momentenschwert (hierfür wird ebenfalls die Bezugsziffer 7 verwendet)
bezeichnet werden kann. Diese Stützstrebe 7 verläuft im wesentlichen
in Längsrichtung
des Personenkraftwagens bzw. im wesentlichen parallel zur Gelenkwelle 5 vom
Hinterachsgetriebe 4 bis in den Bereich des bereits genannten
Fersenblechs. An diesem ist eine sog. Lagerstruktur 8 angebracht,
an bzw. in welcher sich die Stützstrebe 7 unter
besonderen Umständen
abstützen
kann. Diese besonderen Umstände
liegen dann vor, wenn von der Gelenkwelle 3 relativ hohe
Drehmomente in das Hinterachsgetriebe 4 eingeleitet werden.
Die Einleitung eines Drehmomentes in das Achsgetriebe 4 bewirkt
nämlich,
dass dieses – soweit
es die Lagerstellen 6 des Achsgetriebes 4 zulassen – um einen
gewissen Betrag um die Fahrzeug-Querachse verschwenkt wird. Dabei
sollte eine tatsächlich
registrierbare Verschwenkbewegung bzw. ein entsprechender sog. Lastwechselstoß so gering
als möglich
gehalten werden, weshalb eigentlich die Lagerstellen 6 entsprechend
steif ausgeführt werden
sollten. Da dies jedoch zu Lasten der Geräuschdämmung und des Komforts geht,
ist andererseits eine gewisse Weichheit bzw. Elastizität in diesen
Lagerstellen 6 erwünscht.
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Für diesen
Zielkonflikt schafft nun die vorgesehene Stützstrebe 7 Abhilfe.
Die karosserieseitige Lagerung des sog Momentenschwertes 7,
nämlich die
sog. Lagerstruktur 8 ist (bspw. durch einen ausreichend
großen
Luftspalt) im normalen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs schwingungstechnisch
vollkommen vom Momentenschwert 7 entkoppelt. In diesem
normalen Fahrbetrieb, bei dem üblicherweise
nicht sehr hohe Momente in das Achsgetriebe 4 eingeleitet
werden, werden die entsprechende Momente komplett über die üblichen
Lagerstellen 6 übertragen
und dabei durch eine in diesen vorgesehene relativ weiche Lagerkennung
akustisch sauber entkoppelt. Bei Übertragung sehr hoher Momenten
jedoch oder beim sog. Lastwechselschlag wird das Achsgetriebe 4 und mit
diesem die Stützstrebe 7 so
weit um die Fzg.-Querachse verschwenkt, dass sich die Stützstrebe 7 in
der Lagerstruktur 8 und somit am Bodenblech 1 des
Fzg.-Karosserie abstützt,
wodurch dieses sog. Momentenschwert 7 mitträgt und somit
die Abstützbasis
vergrößert. Das
von den üblichen
Lagerstellen 6 im Falle der Übertragung von hohen Momenten
aufzunehmende Kraftniveau wird dadurch erheblich reduziert. Um die
beschriebene Funktion erfüllen
zu können,
ist die Stützstrebe 7 nicht
nur ausreichend starr am Achsgetriebe 4 befestigt, sondern in
vertikaler Richtung sehr biegesteif ausgeführt, was die Übertragung
hoher Momente ermöglicht.
Dieses vom Hinterachsgetriebe 4 in Richtung nach vorne
bis ca. zum sog. Fersenblech verlaufende sog. Momentenschwert 7 bildet
somit im Bedarfsfall einen langen Hebelarm, wodurch die Abstützbasis
des Hinterachsgetriebes 4 für hohe Antriebsmomente erheblich
vergrößert werden
kann.
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Die
vorgeschlagene Stützstrebe 7 ermöglicht somit
insbesondere bei Kraftfahrzeugen mit relativ hoher möglicher
Momentenabgabe des Antriebsaggregats eine Entschärfung des Zielkonflikts bei
der Lagerung des Hinterachsgetriebes 4 sowie des Hinterachsträgers 2 zwischen
den einander entgegenlaufenden Anforderungen nach Komfort und spürbarer Fahrdynamik.
Dieses sog. Momentenschwert 7 ermöglicht es somit, ohne Einbußen bei
der Fahrdynamik gleichzeitig einen hohen Standard bezüglich Fahrkomfort
und Lastwechselschlag darzustellen. Dabei kann dieses Momentschwert 7 bzw.
eine entsprechende Stützstrebe
mit entsprechender Lagerung vorteilhafterweise als Zusatzmaßnahme innerhalb
einer größeren Fahrzeugserie
vorgesehen sein, und zwar nur bei solchen Fahrzeug-Typen, die mit
einem äußerst leistungsstarken
Antriebsaggregat ausgerüstet
sind, während
bei solche Fzg.-Typen, die ein schwächeres Antriebsaggregat enthalten,
aus Gewichts- und Kostengründen
keine solche Stützstrebe 7 verbaut
wird, wobei noch darauf hingewiesen sei, dass durchaus eine Vielzahl
von Details abweichend von obigen Erläuterungen gestaltet sein kann,
ohne den Inhalt der Patentansprüche
zu verlassen.