-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aufhängung für ein Differenzialgetriebe an angetriebenen Hinterachsen von Kraftfahrzeugen mit mehreren Aggegratelagern.
-
Ein Aggregatelager bzw. Radiallager der gattungsgemäßen Art mit einer dreistufigen Kraft-Weg-Kennlinie zeigt beispielsweise die
EP 0 748 949 B1 . Dabei ist ein erster Weganteil sehr weich ausgelegt und soll zum Beispiel im Leerlauf der Brennkraftmaschine des Antriebsaggregats relativ geringe Schwingungsanregungen dämpfen. Die Kraft-Weg-Kennlinie geht dann durch erste gummielastische Anschläge in eine härtere Kennlinie größeren Weganteils und schließlich durch zweite, noch härter ausgelegte Anschläge in einen noch steileren Weganteil über. Neben der daraus resultierenden, relativ komplizierten Konstruktion des Aggregatelagers kann eine derartige Kraft-Weg-Kennlinie nicht in allen Anforderungsbereichen zufriedenstellen.
-
Aus der
JP S63- 76 934 A ist ein Aggregatelager bekannt. Aus der
DE 40 08 465 A1 , ist ein vorspannbares Lager bekannt. Aus der
DE 699 08 482 T2 ist eine Hülsengummifeder mit zwei Armaturen bekannt. Aus der
DE 692 00 780 T2 ist eine schwingungsisolierende Lagerung bekannt. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Aufhängung für ein Differenzialgetriebe an angetriebenen Hinterachsen von Kraftfahrzeugen mit mehreren Aggegratelagern vorzuschlagen, mit denen auch in speziellen Anforderungsbereichen und über ein weites Belastungsspektrum hervorragende Dämpfungs- und/oder Isolationseigenschaften erzielbar sind und die baulich und fertigungstechnisch relativ einfach ausführbar sind.
-
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte und besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
-
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass der Dämpfungskörper des Aggregatelagers und die gummielastischen Anschläge so ausgeführt sind, dass eine unsymmetrische Kraft-Weg-Kennlinie mit größerem, linearen Weganteil in Einfederrichtung und kleinerem linearen Weganteil in Ausfederrichtung gegeben ist. Dies ist insbesondere für Aggregateaufhängungen von Vorteil, bei denen neben der Gewichtsbelastung und der Schwingungsdämpfung auch vermehrt Antriebsmomentbelastungen auftreten, die in der Hauptbelastungsrichtung wirken. Durch die unsymmetrische Kennlinie kann der linear weichere (weniger steife) Abschnitt der Kennlinie größere Belastungsbereiche abdecken, wodurch bei einem verminderten, konstruktiven Aufwand ein verbessertes, komfortableres Dämpfungs- und/oder Isolationsverhalten erzielbar ist.
-
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung können zudem die gummielastischen Anschläge derart ungleich ausgebildet sein, dass deren härterer Weganteil in Einfederrichtung größer als in Ausfederrichtung ist. Empirische Versuche haben gezeigt, dass damit der Gesamtkennlinienbereich bei an sich gleicher Lagerkonstruktion in einen wirkungsvolleren Komfortbereich hinsichtlich der Schwingungs- und Geräuschdämpfung verschiebbar ist.
-
In baulich vorteilhafter Weise können ferner die gummielastischen Anschläge mit nur begrenzt wirksamen, als Endanschläge dienenden Stoppern kombiniert sein.
-
Besonders bevorzugt kann der Dämpfungskörper des Aggregatelagers durch vier über den Innenkern angeordnete, sternförmig ausgerichtete Stege gebildet sein, wobei zwischen den Stegen die Freiräume zur Außenhülse vorgesehen sind. Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Dämpfungskörper durch vier jeweils diametral gegenüberliegende Stege gebildet ist. Alternativ oder zusätzlich verlaufen die Stege in einem definierten Winkel, bevorzugt in einem Winkel von jeweils 30° bis 60°, höchst bevorzugt in einem Winkel von 45°, zur Hauptbelastungsrichtung des Lagers, wobei auch hier zwischen den Stegen die Freiräume zur Außenhülse vorgesehen sind. Daraus resultiert ein herstellungstechnisch günstiger Lageraufbau mit Stegen des gummielastischen Körpers, die gezielt in Schub- und Druckrichtung ausgerichtet belastbar sind und die demzufolge einfach an die Belastungskriterien anpassbar sind.
-
Die gummielastischen, härteren Anschläge können in Hauptbelastungsrichtung baulich einfach zwischen den Stegen des Dämpfungskörpers an der Außenhülse ausgebildet und im Querschnitt gesehen sich radial nach innen verjüngend ausgeführt sein. Gegebenenfalls können auch quer zu der besagten Hauptbelastungsrichtung Anschläge vorgesehen sein.
-
Des Weiteren können die als Endanschläge dienenden Stopper in einfacher Weise als an der Außenhülse festgelegte, die gummielastischen Anschläge tragenden Zwischenlagen aus einem weniger elastischem Werkstoff bzw. Kunststoff gebildet sein.
-
Schließlich kann in vorteilhafter Weise der in Einfederrichtung des Aggregatelagers liegende, größere gummielastische Anschlag einen in der Kraft-Weg-Kennlinie weniger progressiv zunehmenden Übergang zum Endanschlag als der in Ausfederrichtung (Minus-Richtung) liegende Anschlag aufweisen, was sich ebenfalls komfortverbessernd mit Bezug zur gesamten Auslegung der Kennlinie des Aggregatelagers auswirken kann.
-
Eine erfindungsgemäße Verwendung mehrerer Aggregatelager dient als schwingungsdämpfende Aufhängung für ein Differenzialgetriebe an angetriebenen Hinterachsen von Kraftfahrzeugen, bei der die Aggregatelager in einer Mehrpunktaufhängung, insbesondere in einer Dreipunkt- oder Vierpunktaufhängung, am Fahrzeugaufbau oder an einem Hilfsrahmen angeordnet sind und das Differenzialgetriebe tragen, wobei die Hauptbelastungsrichtung der Aggregatelager entsprechend ausgerichtet ist.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Folgenden näher erläutert. Die beigefügte, schematische Zeichnung zeigt in:
- 1 ein Aggregatelager in raumbildlicher Darstellung mit einer Außenhülse, einem Innenkern und einem dazwischen angeordneten, durch Stege gebildeten, gummielastischen Dämpfungskörper, sowie mit in Hauptbelastungssrichtung des Lagers angeordneten, gummielastischen Anschlägen und als Endanschläge dienenden Stoppern;
- 2 das Aggregatelager nach 1 in einer stirnseitigen Ansicht; und
- 3 eine Kraft-Weg-Kennlinie des Aggregatelagers in der Hauptbelastungsrichtung.
-
Die 1 und 2 zeigen ein Aggregatelager 10, das sich im Wesentlichen aus einer rotationssymmetrischen Außenhülse 12, einem rohrförmigen Innenkern 14 und einem dazwischen angeordneten, radial ausgerichtete Stege 16a aufweisenden, gummielastischen Dämpfungskörper 16 (zum Beispiel aus einem Elastomer) zusammensetzt.
-
Der Dämpfungskörper 16 bzw. dessen Stege 16a sind mit der Außenhülse 12 und dem Innenkern 14 zum Beispiel durch Vulkanisieren fest verbunden. Die Außenhülse 12 kann durch Einpressen fest in ein, ein Lagerauge aufweisendes Tragteil (nicht dargestellt) eingesetzt sein, während der Innenkern 14 mittels einer dessen zentrische Bohrung 14a durchragenden Schraube mit einem Aggregateteil (zum Beispiel einer Getriebestütze) fest verschraubt ist.
-
Die je nach Verwendung vorliegende und im Ausführungsbeispiel vertikal eingezeichnete Hauptbelastungsrichtung 18 des Aggregatelagers 10 resultiert aus der radial gerichteten Schwingungsbelastung in Verbindung mit Antriebsmomentenabstützungen und der Gewichtsbelastung durch das gelagerte Aggregat.
-
In der Hauptbelastungsrichtung 18 ist in den zwischen den Stegen 16a des Dämpfungskörpers 16 gebildeten, entgegengesetzt liegenden Freiräumen 20 je ein gummielastischer Anschlag 22, 24 vorgesehen, der unter Zwischenschaltung jeweils eines als Endanschlag dienenden Stoppers 26, 28 fest mit der Außenhülse 12 verbunden ist.
-
Die gummielastischen Anschläge 22, 24 und die Stopper 26, 28 sind - wie aus den 1 und 2 ersichtlich ist - unterschiedlich groß ausgebildet, woraus auch unterschiedliche Freiräume 20 resultieren, die wiederum aus einer Konstruktionslage heraus unterschiedliche Federwege in der Hauptbelastungsrichtung 18 ergeben.
-
Ferner sind die im Querschnitt betrachtet etwa radial nach innen sich verjüngenden Anschläge 22, 24 härter (steifer) ausgebildet als die vier an der Außenhülse 12 abgestützten Stege 16a des Körpers 16. Die Steifigkeit der Stege 16a ist dabei neben dem verwendeten Werkstoff auch durch deren Geometrie (nach außen verjüngend) und deren mittlerer Ausrichtung in einem definierten Winkel, hier bevorzugt von 30° bis 60°, insbesondere von 45°, zur Hauptbelastungsrichtung 18 bestimmt.
-
Die unmittelbar an der Außenhülse 12 befestigten Stopper 26, 28 sind als streifenförmige Zwischenlagen ebenfalls unterschiedlich groß ausgeführt und aus einem in der Steifigkeit gegenüber den Anschlägen 22, 24 weiter erhöhten Material bzw. Werkstoff hergestellt.
-
Die 3 zeigt die aus der vorstehend angeführten Konstruktion und Auslegung des Aggregatelagers 10 sich ergebende Kraft-Weg-Kennlinie 30 in der Einfederrichtung (auf der Grafik nach rechts) und in der Ausfederrichtung (Minus-Werte), wobei der Weg s in mm und die wirkende Kraft F in N angenommen ist und die Linie 18 die Hauptbelastungsrichtung definiert.
-
Die Kraft-Weg-Kennlinie 30 weist einen linearen Abschnitt 30a auf, der bei einer regulären Belastung des Aggregatelagers 10 eine relativ weiche Dämpfungscharakteristik ergibt, die sich aus der Auslegung und Funktion des Dämpfungskörpers 16 bzw. dessen Stege 16a ergibt und die größere Federwege s bei kleineren Belastungen F zulässt.
-
Der lineare Abschnitt 30a geht, unter Zwischenschaltung eines nachfolgend noch näher beschriebenen Übergangsquerschnitts 30f, in der Einfederrichtung etwa bei dem Knick 30b in den härteren Abschnitt 30c über, bei dem der Dämpfungskörper 16 bzw. der Innenkern 14 mit dem größeren Abschnitt 22 und dem kleineren Stopper 26 in Kontakt kommt und dementsprechend bei nunmehr kleineren Federwegen s größere Belastungen F aufnimmt.
-
In der Ausfederrichtung des Aggregatelagers 10 gerät der Dämpfungskörper 16 bei dem Knick 30d in Kontakt mit dem kleineren Anschlag 24 und dem größeren Stopper 26, wodurch wiederum eine härtere bzw. progressivere Dämpfungscharakteristik vorliegt.
-
Durch die unterschiedliche Auslegung der härteren und geometrisch unterschiedlichen Anschläge 22, 24 bzw. Stopper 26, 28 ist der mittlere Abschnitt 30a der Kraft-Weg-Kennlinie 30 wie aus 3 ersichtlich ist mit Bezug zur Linie 18 unsymmetrisch bzw. in Einfederrichtung (nach rechts) derart verschoben, dass in Einfederrichtung größere Federwege zur komfortableren Abstützung gegebenenfalls auftretender Antriebsmomente, etc. gegeben sind.
-
Neben dem unsymmetrisch wirkenden Abschnitt 30a der Kraft-Weg-Kennlinie sind die härteren Abschnitte 30c und 30d ebenfalls derart unterschiedlich, dass in Einfederrichtung (nach rechts) ein progressiver Übergang 30f (früher einsetzender Anschlag 22) und ein kürzerer Einfederweg 30c gebildet ist, während der Ausfederweg im Abschnitt 30e größer ist (vergl. die unterschiedlich breiten Schraffierungen).
-
Die in der 3 dargestellte Kraft-Weg-Kennlinie 30 bzw. das dementsprechende Aggregatelager 10 kann bevorzugt als Getriebeaufhängung für ein Differenzialgetriebe an einer angetriebenen Hinterachse eines Kraftfahrzeugs verwendet sein, wobei drei (Dreipunktaufhängung) oder vier (Vierpunktaufhängung) Aggregatelager 10 verwendet sind, die als Radiallager wirkend jeweils mit einer im Wesentlichen horizontal ausgerichteten Lagermittelachse an dem Differenzial und am Fahrzeugaufbau oder an einem Hilfsrahmen entsprechend befestigt sind.
-
Die Hauptbelastungsrichtung 18 bildet sich dabei aus den Gewichtsbelastungen, den Schwingungsanregungen und insbesondere aus den sich überlagernden Stützmomenten durch die antreibende Kardanwelle und die abtreibenden Gelenkwellen des schwingungsdämpfend aufgehängten Differenzialgetriebes.
-
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt.
-
Zur Erzielung der beschriebenen Kraft-Weg-Kennlinie 30 kann gegebenenfalls auch ein anderer Dämpfungskörper 16 mit mehr oder weniger Stegen 16a verwendet sein. Die Anschläge 22, 24 könnten gegebenenfalls auch unmittelbar an dem Dämpfungskörper vorgesehen sein und an der Außenhülse 12 anschlagen.
-
Gegebenenfalls könnten auch weitere Anschläge 22, 24 vorgesehen sein, die zusätzlich quer zur Hauptbelastungsrichtung 18 in den betreffenden Freiräumen 20 angeordnet sind und die bei in Querrichtung wirkenden Belastungen eine Lagerversteifung im Anschlagbereich auslösen.
