DE102005056678B4

DE102005056678B4 - Antriebsstrang-Trägersystem für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE102005056678B4
Application number: DE102005056678A
Authority: DE
Inventors: Hyo-Seok Hwaseong Kim
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2004-12-21
Filing date: 2005-11-28
Publication date: 2007-12-13
Anticipated expiration: 2025-11-29
Also published as: KR20060071213A; CN100404297C; KR100610123B1; US7575087B2; US20060144631A1; JP4817096B2; CN1792660A; JP2006176109A; DE102005056678A1

Abstract

Antriebsstrang-Trägersystem für eine querliegende Motor-Getriebe-Einheit in einem Motorraum, aufweisend:
einen Motorträger (1), der an einer Haupt-Trägheitsachse (X) des Antriebsstrangs zwischen dem Motor und einem Seitenelement (SM) eines Fahrzeugkörpers platziert ist,
einen Getriebeträger (2), der an der Haupt-Trägheitsachse (X) des Antriebsstrangs zwischen dem oberen Ende des Getriebes (TM) und einem Seitenelement (SM) des Fahrzeugkörpers platziert ist, wobei der Getriebeträger (2) zum Einschränken der Wank-Verlagerung des Antriebsstrangs gegenüber von dem Motorträger (1) positioniert ist, und einen Front- und einen Rückträger (3, 4), die an der vorderen bzw. der hinteren Seite des Antriebsstrangs zwischen einem Unterrahmen (SF) und dem Antriebsstrang angeordnet sind, wobei die Installationshöhe und die Federkonstante des Front- und des Rück-Trägers (3, 4), des Motorträgers (1) und des Getriebeträgers (2) im Bezug auf den Unterrahmen (SF) und die Seitenelemente (SM) relativ derart gesetzt sind, dass der Front- und der Rückträger (3, 4) 75-85% des Gesamtgewichtes von dem Antriebsstrang...

Description

Die Erfindung betrifft ein Trägersystem für eine Antriebsstrang-Anordnung von einem Kraftfahrzeug mit einem mittelschweren oder einem schweren Motor.
Im Allgemeinen ist in einem FF-(Front-Motor und Front-Antrieb)-Fahrzeug ein Antriebsstrang-Trägersystem so konfiguriert, dass es einen Antriebsstrang (eine Motor-Getriebebaugruppe) abstützt und Geräusche und Vibrationen davon isoliert. Das Antriebsstrang-Trägersystem wird typischerweise mit einer Haupt-Trägheitsachse und drei bis vier Abstützungspunkten oder einem Schwerpunkt und drei Abstützungspunkten gebildet.
In einem konventionellen System mit einer Haupt-Trägheitsachse und vier Abstützungspunkten trägt ein Motorträger und ein Getriebeträger die meiste Last von dem Antriebsstrang. Der Motor- und der Getriebeträger, die als Hauptträger dienen, sind an der Haupt-Trägheitsachse des Antriebstrangs platziert, wodurch sie die Geräuschs-, Vibrations- und Härtefunktion (NVH-Funktion) des Fahrzeugs im Leerlauf verbessern. Außerdem werden die vorderen und hinteren Bereiche des Antriebsstrangs durch Rollenträger als zwei Trägerpunkte getragen, womit sie ermöglichen, eine große Verlagerung beim Fahrzeug-Wanken zu kontrollieren.
Jedoch kann die Haupt-Trägheitsachse mit vier Trägerpunkten unzureichend bei einem Hochleistungs- bzw. einem Hochenergie-Motor wie etwa einem V-6 Motor oder dergleichen fungieren.
Da der V-6 Motor einen hohe Leistung aufweist, wird ein großes Drehmoment erzeugt und der Motor wird üblicherweise schwer, sodass eine exzessiv große Wank-Verlagerung im Verhältnis zur Trägheit oder dem Motorausgang auftritt.
Um die große Wank-Verlagerung einzuschränken, sollte der Charakteristik-Wert des Wank-Trägers exzessiv angehoben werden, jedoch verschlechtert das exzessive Anheben des Charakteristik-Wertes des Wank-Trägers die NVH-Funktion im Leerlauf.
Außerdem ist der Charakteristik-Wert des Wank-Trägers typischerweise an der Haupt-Trägheitsachse mit vier Trägerpunkten niedrig. Als ein Ergebnis wird die Wank-Verlagerung des Motors durch eine Aktion-Reaktion in Relation zu einem hohen Ausgangsmoment größer und die Wank-Träger werden zusammengedrückt, wodurch Motorgeräusche von einem Passagier während eines Motorstartes bemerkt werden.
Aus der DE 698 09 644 T2 ist ein Aufhängungssystem für ein Antriebsaggregat bekannt, das eine motorseitige Halterung und eine getriebeseitige Halterung zum Tragen der statischen Last des Antriebsaggregats aufweist, die an der Motor- und der Getriebeseite des Antriebsaggregats angeordnet sind. Ferner weist das Aufhängungssystem eine vordere und eine hintere Halterung zum Absorbieren eines Reaktionsmomentes des Antriebsaggregats auf, die in der Vorwärts- und Rückwärtsrichtung des Antriebsaggregats angeordnet sind.
In der US 5,740,876 A ist ein Aufhängungssystem für ein Antriebsaggregat offenbart, das vier Halter zur Halterung des Antriebsaggregats im Motorraum aufweist. Die Halter sind jeweils etwa u-förmig ausgebildet und mit elastischen Isolatoren versehen. Der Schwerpunkt G des Antriebsaggregats ist etwa mittig zwischen den Haltern angeordnet, so dass eine gleichmäßige Lagerbelastung erreicht wird.
Aufgabe der Erfindung ist es ein Antriebsstrang-Trägersystem zu schaffen, das einen Antriebsstrang (Motor-Getriebebaugruppe) derart abstützt, dass dessen Geräusche und Vibrationen von den Passagieren isoliert werden.
Die Ausführungsformen der Erfindung schaffen ein Antriebsstrang-Trägersystem mit einer Konstruktion, die ähnlich zu der mit der Haupt-Trägheitsachse mit vier Trägerpunkten ist und die angepasst ist, um verschiedene Typen von Motoren zu installieren, z.B. einen Vierzylinder-Reihenmotor (I-4), einen V-6 Motor oder dergleichen, wodurch bessere Trägereigenschaften implementiert werden.
Ein Antriebsstrang-Trägersystem für eine quer liegende Motor-Getriebe-Einheit in einem Motorraum gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist einen Motorträger auf, der an einer Haupt-Trägheitsachse des Antriebstrangs zwischen dem Motor und einem Seitenelement eines Fahrzeugkörpers platziert ist. Ein Getriebeträger ist an der Haupt-Trägheitsachse des Antriebstrangs zwischen einem oberen Ende des Getriebes und einem Seitenelement des Fahrzeugkörpers platziert. Der Getriebeträger ist zum Einschränken einer Wank-Verlagerung des Antriebsstrangs gegenüber von dem Motorträger positioniert. Ein Front- und ein Rück-Träger sind an der Vorderseite bzw. der Rückseite des Antriebstrangs zwischen einem Unterrahmen und dem Antriebsstrang angeordnet.
Die Installationshöhe und die Federkonstante des Front- und des Rück-Trägers, des Motorträgers und des Getriebeträgers im Verhältnis zu dem Unterrahmen und den Seitenelementen sind relativ derart gesetzt, dass die Last des Antriebstrangs hauptsächlich durch den Front- und den Rück-Träger anstelle des Motorträgers und ohne Rückgriff auf den Getriebeträger abgestützt wird. Erfindungsgemäß stützen der Front- und der Rückträger 75-85% des Gesamtgewichtes von dem Antriebsstrang und der Motorträger 25-15% des Gesamtgewichtes von dem Antriebsstrang ab.
Zum besseren Verständnis der Natur und der Aufgaben der Erfindung wird im Folgenden die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anhängende Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 ein Antriebsstrang-Trägersystem eines Kraftfahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
die 2 und 3 eine Draufsicht bzw. eine Rückansicht von einem Antriebsstrang-Trägersystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
die 4 bis 7 vergrößerte Ansichten des Motorträgers, des Getriebeträgers, des Frontträgers und des Rückträgers, die in 1 illustriert sind, und
die 8 bis 10 eine perspektivische Ansicht, eine Frontansicht bzw. eine Draufsicht des Getriebeträgers aus 1.
Mit Bezug auf die 1 bis 3 ist ein Unterrahmen an einem unteren Frontbereich des Fahrzeugs angeordnet. Seitenelemente sind an beiden Seiten des Fahrzeugs mit einem Motorträger 1 und einem Getriebeträger 2 daran platziert. Der Motorträger 1 und der Getriebeträger 2 tragen den Motor (E) bzw. das Getriebe (TM) und sind an der Haupt-Trägheitsachse eines Antriebstrangs positioniert, wobei der Antriebsstrang eine Baugruppe aus dem Motor und dem Getriebe ist.
Die Trägerachse des Motorträgers 1 ist senkrecht in Bezug auf den Fahrzeugkörper platziert, während die Trägerachse des Getriebeträgers 2 lateral in Bezug auf den Fahrzeugkörper platziert ist.
Ein Frontträger 3 und ein Rückträger 4 sind vorne bzw. hinten auf dem Unterrahmen (SF) zum Abstützen des Antriebstrangs fixiert. Die Trägerachsen des Front- bzw. des Rück-Trägers 3, 4 sind senkrecht in Bezug auf den Fahrzeugkörper angeordnet.
Der Motorträger 1 bzw. der Getriebeträger 2 bilden zwei Trägerpunkte, die den Antriebsstrang mit den Seitenelementen (SM) des Fahrzeugkörpers an der Haupt-Trägheitsachse (X) verbinden. Der Front- und der Rückträger 3, 4 sind an dem Unterrahmen (SF) angeordnet, um einen Punktträger zu bilden.
Auf bezüglich des Stands der Technik unterschiedliche Weise wird die Last des Antriebsstrangs hauptsächlich durch den Front- und den Rückträger abgestützt.
D.h., der Front- und der Rückträger 3, 4 werden eingesetzt, um 75-85% von dem Gesamtgewicht des Antriebsstrangs abzustützen, und der Isolations-Charakteristik-Wert (die Federkonstante) davon wird so gesetzt, dass er in etwa 20 kgf/mm der Federkonstante aufweist.
Der Motorträger 1 ist daher so gestaltet, dass er die bleibenden 15 bis 25% der Last von dem Antriebsstrang abstützt. Der Getriebeträger 2 ist an einem oberen Ende des Getriebes (TM) vorgesehen und agiert wie ein Wank-Träger im Bezug auf den Motor, womit der Getriebeträger 2 keine Last des Antriebsstrangs abstützt.
Der Getriebeträger 2 der Erfindung ist zwischen dem Unterrahmen (SF) und dem oberen Ende des Getriebes (TM) installiert. Die Anordnung des Getriebeträgers 2 erleichtert die Einschränkung des Motorwankens im Vergleich zu dem Fall, in dem der Getriebeträger an der Mitte des Getriebes angeordnet ist. Da der Getriebeträger 2 an der Haupt-Trägheitsachse angeordnet ist, ist ferner der Widerstand gegen die vibrations-erzeugende Kraft des Motors relativ klein, wodurch die NVH-Funktion des Fahrzeugs verbessert wird.
Das Trägersystem der Erfindung ist vom Konstruktionsgrundprinzip her identisch zu dem konventionellen System mit einer Haupt-Trägheitsachse mit vier Abstützungspunkten, wobei jedoch die Gewichtsverteilung des Antriebsstrangs und der Isolations-Charakteristik-Wert (die Federkonstante) unterschiedlich eingestellt sind.
Die Isolations-Charakteristik-Werte des Motorträgers 1 und des Getriebeträgers 2 sind geringer als die des Front- und des Rückträgers 3, 4. Daher wandelt sich das Wanken des Motors in ein nicht-interagierendes Wanken zum Verbessern der NVH-Funktion. Gleichzeitig ist der Getriebeträger 2 um 90° zu der konventionellen Anordnung davon geschwenkt und damit ist die Trägerachse des Getriebeträgers 2 quer in dem Fahrzeug positioniert, was vorteilhaft für die Nicht-Interaktion des Wankens ist.
Der Begriff Nicht-Interaktion bezieht sich auf die Eigenschaft, dass eine Bewegung des Antriebstrangs gemäß dem einen Freiheitsgrad nicht mit einer Bewegung des Antriebsstrangs gemäß einem anderen Freiheitsgrad interagiert.
Der Getriebeträger 2, der so konstruiert ist, beeinflusst sehr stark den Fahrkomfort während des Fahrzeugstarts. Der Getriebeträger gemäß einer Ausführungsform wird im Folgenden anhand der 8 bis 10 weiter erläutert.
Der Getriebeträger 2 hat die Form einer Buchse. Eine innere Rohrachse, welche die Trägerachse ist, des Getriebeträgers 2, ist in der lateralen Richtung des Fahrzeugs ausgebildet. Eine Mehrzahl von Brücken oder Stegen 20 sind zwischen einem inneren Rohr und einem äußeren Rohr in radialer Richtung des Getriebeträgers 2 ausgebildet.
Der Charakteristik-Wert des Getriebeträgers 2 in der Anterior-Posterior-Richtung des Fahrzeugs sollte das 1,2-fache des oder größer als der Charakteristik-Wert des Getriebeträgers 2 in der Vertikal-Richtung sein. Der Charakteristik-Wert des Getriebeträgers 2 in der Lateral-Richtung des Fahrzeugs ist auf das 0,5-fache des oder weniger als der Charakteristik-Wert des Getriebeträgers 2 in seiner Vertikal-Richtung gesetzt.
Wenn der Antriebsstrang wankt, wenn das Fahrzeug beginnt sich zu bewegen, deformieren sich die Stege und der Charakteristik-Wert des Getriebeträgers verändert sich graduell. Ein Motorgeräusch, das zu dem Passagier übertragen wird, erhöht sich ebenfalls graduell.
Entsprechend erhöhen sich die Charakteristik-Werte schnell, die von den Trägern bereitgestellt werden und die zu dem Wanken des Antriebsstrangs während des Fahrzeugstartes korrespondieren, sodass weniger Motorgeräusch den Passagier erreicht.
Der Getriebeträger 2 ist integral an einer Seite davon mit einem ersten Trägerbeschlag 2a ausgestattet, um an dem oberen Ende des Seitenelementes (SM) des Fahrzeugkörpers abgestützt zu werden. Ein zweiter Trägerbeschlag 2b ist an der anderen Seite des Getriebeträgers 2 zum Abstützen an dem oberen Ende des Getriebes (TM) vorgesehen.
Das Seitenelement (SM) hat einen zylindrischen Abstandshalter (S) in dem Raum zwischen einem inneren Paneel und einem äußeren Paneel, die das Seitenelement (SM) konstituieren. Der erste Trägerbeschlag 2A ist mittels Schrauben fest an dem Abstandshalter (S) befestigt.
Für ein manuelles Getriebe kann ein vorderer Träger 3, der die Front des Antriebsstrangs an der Front des Unterrahmens (SF) abstützt, durch einen gewöhnlichen buchsenförmigen Träger ersetzt werden, um lediglich die Last des Antriebstrangs abzustützen. Im Fall eines automatischen Getriebes kann vorzugsweise ein halb-aktiver Träger als ein Frontträger 3 verwendet werden, um ein Wanken im Leerlauf zu reduzieren und die NVH-Funktion dadurch zu verbessern.
Der halb-aktive Träger ist Stand der Technik und in ihm sind ein Unterdruckschalter und zwei Fluidkammern (Öffnungen) in einem existierenden flüssigkeitsgefüllten sandwich-ähnlichen Träger ausgebildet. Der Unterdruckschalter wechselt über ein Solenoidventil, das am Äußeren des Trägers hinzugefügt ist, auf Ein bzw. auf Aus, um dadurch einen Unterdruck an dem Einlassbereich des Motors bereitzustellen und zu isolieren.
Wenn der Unterdruckschalter eingeschaltet ist und der Unterdruck ausgebildet ist, reduzieren sich der Isolations-Charakteristik-Wert (KD, dynamische Federkonstante) und die Dämpfungskraft, sodass sie im Leerlauf vorteilhaft sind. Sobald in den Aus-Zustand gewechselt, erhöhen sich der Isolations-Charakteristik-Wert (Kd Wert) und die Dämpfungskraft zum Verbessern der Fahrfunktion.
Um das obige Antriebsstrang-Trägersystem in einen I-4-Motor mit mittlerer Größe anzuwenden, werden nur die Isolations-Charakteristik-Werte des Front- und des Rückträgers 3, 4 variiert, anderweitig würde die NVH-Funktion im Leerlaufzustand verschlechtert.
Wie aus dem vorangegangenen ersichtlich, besteht ein Vorteil darin, dass das Antriebsstrang-Trägersystem der Erfindung eine Konstruktion aufweist, die ähnlich zu derjenigen der Trägheits-Abstützungsweise mit vier Punkten zum Installieren des Motors (E) und des Getriebes (TM) in dem Motorraum ist, und kann für sowohl einen I-4 als auch einen V-6 Motor verwendet werden, wodurch der Antriebsstrang von einem Träger mit besseren Eigenschaften abgestützt wird.

Claims

Antriebsstrang-Trägersystem für eine querliegende Motor-Getriebe-Einheit in einem Motorraum, aufweisend: einen Motorträger (1), der an einer Haupt-Trägheitsachse (X) des Antriebsstrangs zwischen dem Motor und einem Seitenelement (SM) eines Fahrzeugkörpers platziert ist, einen Getriebeträger (2), der an der Haupt-Trägheitsachse (X) des Antriebsstrangs zwischen dem oberen Ende des Getriebes (TM) und einem Seitenelement (SM) des Fahrzeugkörpers platziert ist, wobei der Getriebeträger (2) zum Einschränken der Wank-Verlagerung des Antriebsstrangs gegenüber von dem Motorträger (1) positioniert ist, und einen Front- und einen Rückträger (3, 4), die an der vorderen bzw. der hinteren Seite des Antriebsstrangs zwischen einem Unterrahmen (SF) und dem Antriebsstrang angeordnet sind, wobei die Installationshöhe und die Federkonstante des Front- und des Rück-Trägers (3, 4), des Motorträgers (1) und des Getriebeträgers (2) im Bezug auf den Unterrahmen (SF) und die Seitenelemente (SM) relativ derart gesetzt sind, dass der Front- und der Rückträger (3, 4) 75-85% des Gesamtgewichtes von dem Antriebsstrang abstützen und der Motorträger (1) 25-15% des Gesamtgewichtes von dem Antriebsstrang abstützt.
Trägersystem nach Anspruch 1, wobei die Trägerachse des Motorträgers (1) senkrecht in Bezug auf den Fahrzeugkörper platziert ist, die Trägerachse des Getriebeträgers (2) lateral in Bezug auf den Fahrzeugkörper platziert ist und die Trägerachsen des Front- und des Rück-Trägers (3, 4) senkrecht in Bezug auf den Fahrzeugkörper platziert sind.
Trägersystem nach Anspruch 1, wobei ein Isolations-Charakteristik-Wert des Getriebeträgers (2) in einer Anterior-Posterior-Richtung des Fahrzeugs das 1,2-fache oder mehr als ein Charakteristik-Wert des Getriebeträgers (2) in einer Vertikal-Richtung ist, und ein Charakteristik-Wert des Getriebeträgers (2) in einer Lateral-Richtung des Fahrzeugs auf das 0,5-fache oder weniger als der Charakteristik-Wert des Getriebeträgers (2) in der Vertikal-Richtung gesetzt ist.
Trägersystem nach Anspruch 3, wobei eine innere Rohrachse des Getriebeträgers (2) in einer Lateral-Richtung des Fahrzeugs angeordnet ist, eine Mehrzahl von Stegen (20) zwischen einem inneren Rohr und einem äußeren Rohr in radialer Richtung ausgebildet sind und der Getriebeträger (2) integral ausgestattet ist mit einem ersten Trägerbeschlag (2a) an einer ersten Seite davon zum Abstützen an einem oberen Ende des Seitenelementes (SM) und einem zweiten Trägerbeschlag (2b) an einer anderen Seite davon zum Abstützen an einem oberen Ende des Getriebes (TM).
Trägersystem nach Anspruch 4, wobei das Seitenelement (SM) einen zylindrischen Abstandshalter (S) in einem Raum zwischen einem inneren Paneel (IN/PNL) und einem äußeren Paneel (OUT/PNL) aufweist, die das Seitenelement (SM) konstituieren, um den ersten Trägerbeschlag (2a) mittels Schrauben fest abzustützen.
Trägersystem nach Anspruch 1, wobei in einem Fall, in dem ein manuelles Getriebe in dem Motorraum installiert ist, der Frontträger (3) als ein gewöhnlicher buchsenförmiger Träger ausgeführt ist, wohingegen im Fall eines automatischen Getriebes ein halb-aktiver Träger als der Frontträger (3) verwendet wird.