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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Getriebelager-Anordnung für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Das Getriebe eines zweispurigen Kraftfahrzeugs ist in gängiger Praxis im vorderen Tunnelbereich des karosserieseitigen Mitteltunnels angeordnet und auf einem Getriebequerträger abgestützt, der den Mitteltunnel in der Fahrzeugquerrichtung überbrückt und versteift.
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In einer gattungsgemäßen Getriebelager-Anordnung ist das Getriebe über eine Getriebestütze sowie ein Elastomerlager auf dem Getriebequerträger abstützbar. Das Elastomerlager ist dabei aus einem äußeren Lagergehäuse sowie einem inneren Elastomerkern aufgebaut. Das Elastomerlager wirkt als eine Schwingungsentkopplung, wodurch die Übertragung betriebsbedingter Getriebeschwingungen in die Fahrzeugkarosserie reduziert wird.
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Die aus dem Stand der Technik bekannten Getriebelager-Anordnungen weisen einen hohen Bauraumbedarf auf und sind komplex aufgebaut. Beispielhaft ist aus der
DE 10 2006 055 128 A1 ein Getriebelager für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei dem in dem Lagergehäuse zwei schwingungsdämpfende, gummielastische Elemente angeordnet sind, die mit einem gemeinsamen Lagerkern an das Getriebegehäuse angeschlossen sind. Die gummielastischen Elemente sind gebildet durch ein erstes, in der Fahrzeughochrichtung auf Schub belastetes Gummi-Metall-Hülsengelenk und durch einen pufferähnlichen Gummikörper, der in der Fahrzeughochrichtung überwiegend auf Druck belastet ist. Die Anordnung zweier unterschiedlich wirkender, gummielastischer Elemente hat unter anderem den Vorteil, dass in den auftretenden Belastungsrichtungen gezielt auf das Kraftfahrzeug abgestimmte Dämpfungseigenschaften und Lagerkennlinien einstellbar sind. Das Getriebelager ist aber räumlich relativ voluminös und baulich aufwendig.
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Die
DE 10 2009 021 930 A1 betrifft eine Aggregate-Befestigungseinrichtung zum Festlegen mindestens eines Aggregats eines Antriebs an einem Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs. Die Aggregate-Befestigungseinrichtung zum schwingfähigen Festlegen von Aggregaten eines Antriebs, insbesondere Motor und/oder Getriebe, besteht mindestens aus einem aggregatseitigen ersten Lagerteil oder -einrichtung mit einer ersten Befestigungsverbindung zum Aggregat und einem fahrwerksseitigen zweiten Lagerteil oder -einrichtung mit einer zweiten Befestigungsverbindung zum Fahrwerk, wobei das erste und zweite Lagerteil durch ein Schwingungen dämpfendes Element miteinander verbunden sind, das im zweiten Lagerteil oder in der zweiten Lagereinrichtung integriert ist.
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Die gattungsbildende
DE 694 04 514 T2 offenbart eine Getriebelager-Anordnung für ein Kraftfahrzeug, mit einem Getriebequerträger, mit dem ein karosserieseitiger Mitteltunnel des Kraftfahrzeugs in einer Fahrzeugquerrichtung überbrückbar ist, und auf dem ein Getriebe über eine Getriebestütze sowie einem Getriebelager abstützbar ist, welches Getriebelager aus einem äußeren Lagergehäuse sowie einem inneren Lagerkern aufgebaut ist, wobei der Getriebequerträger materialeinheitlich und einstückig das Lagergehäuse bildet und/oder die Getriebestütze materialeinheitlich und einstückig den Lagerkern bildet, und wobei der Elastomerkörper stoffschlüssig mit der Getriebestütze verbunden ist.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Getriebelager-Anordnung bereitzustellen, die im Vergleich zum Stand der Technik sowohl bauraum- als auch bauteilreduziert aufgebaut ist.
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Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte und besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 erfolgt eine Funktionsintegration, bei der Getriebequerträger unmittelbar, das heißt materialeinheitlich und einstückig, das Lagergehäuse des Getriebelagers bildet. Alternativ und/oder zusätzlich bildet die Getriebestütze unmittelbar, das heißt materialeinheitlich und einstückig, den Lagerkern. Zudem kann der Elastomerkörper des Getriebelagers unmittelbar stoffschlüssig mit dem Getriebequerträger und/oder mit der Getriebestütze verbunden sein. Auf diese Weise ergibt sich fertigungstechnisch vorteilhaft eine einteilige Bauteileinheit, bestehend aus dem Getriebelagerquerträger, dem Getriebelager und der Getriebestütze. Eine Spannscheibe ist mit, den Lagerkern mit dem Getriebe verbindenden Schrauben am Lagerkern befestigt.
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In einer technischen Umsetzung kann das Lagergehäuse plattenförmig ausgebildet sein mit einem im Wesentlichen gleich hohen Lagerkern. Zudem können die einander zugewandten Wirkflächen von Lagergehäuse und Lagerkern, in der Fahrzeughochrichtung betrachtet, sich konisch verjüngend ausgebildet sind. Der Elastomerkörper zwischen den Wirkflächen des Lagergehäuses und des Lagerkerns kann ein relativ dünnwandiges gummielastisches Element sein.
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In der Einbaulage können der Lagerkern und das Lagergehäuse, in der Fahrzeughochrichtung auf ihrer Oberseite Anflanschflächen aufweisen, die am Getriebe und der Fahrzeugkarosserie montiert sind.
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Zur Montage am Getriebe kann durch den Lagerkern (das heißt die Getriebestütze) ein Schraubbolzen geführt sein, mittels dem der Lagerkern am Getriebe verspannbar ist. Der Schraubbolzen ist dabei mit einem ausgeweiteten Schraubkopf gegen den Lagerkern angepresst, und zwar unter Zwischenlage einer Spannscheibe. Die Spannscheibe ist radial nach außen mit einem Überstand verlängert, der das Lagergehäuse (das heißt der Getriebequerträger) um ein Überlappmaß überlappt. Die Spannscheibe ist zudem – unter Druckaufbau im Elastomerkörper – gegen das Lagergehäuse anpressbar. Dabei kann bevorzugt die Spannscheibe unter Zwischenlage zumindest eines zweiten Elastomerkörpers gegen das Lagergehäuse und/oder den Lagerkern angepresst sein.
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Wie oben erwähnt, kann ein zweiter Elastomerkörper bereitgestellt sein, über den der Lagerkern gegen das Lagergehäuse vorgespannt werden kann. Der zweite Elastomerkörper kann stirnseitig zwischen dem Lagerkern und dem Lagergehäuse angeordnet sein. Daraus resultiert ein baulich besonders einfaches und flach ausgebildetes Aggregatelager, das durch die konische Ausbildung der Wirkflächen sowie des zwischengeordneten ersten Elastormerkörpers ausfallsicher und dauerhaft haltbar konzipiert ist.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung können die Wirkflächen des Lagergehäuses und des Lagerkerns und dementsprechend das dünnwandige gummielastische Element in der Draufsicht gesehen quadratisch oder rechteckförmig ausgebildet sein. Damit können im Gegensatz zu einer rotationssymmetrischen Gestaltung die Lagerkennwerte verbessert auf in Fahrzeuglängs- oder -querrichtung wirkende, dynamische Belastungen eingestellt werden.
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Der zweite, den Lagerkern gegen das Lagergehäuse vorspannende Elastomerkörper kann baulich einfach und montagegünstig über eine Spannscheibe gegen die untere freie Stirnseite des Lagerkerns wirken und mit die Wirkflächen des Lagerkerns überragenden Randbereichen am Lagergehäuse abgestützt sein. Insbesondere können die Randbereiche des bevorzugt scheibenförmigen zweiten Elastomerkörpers verdickt ausgeführt und formschlüssig in gestuft ausgebildete Vertiefungen des Lagergehäuses eingreifen.
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Das Lagergehäuse und/oder der Lagerkern können besonders zweckmäßig über mehrere Schrauben kippsicher an der Karosserie bzw. am Aggregat befestigbar sein, um die Stabilität der Aggregateaufhängung bei günstig reduzierbarem Materialeinsatz zu verbessern.
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In an sich bekannter Weise kann das gummielastische, dünnwandige Element mit dem Lagergehäuse und dem Lagerkern durch Vulkanisation fest verbunden sein.
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Ferner können in einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung die beiden, Elastomerelemente zu einem den Lagerkern an den Wirkflächen und an der freien Stirnseite umfassenden Element zusammengefasst sein Ebenfalls alternativ kann das zweite, scheibenförmige Elastomerelement an die Spannscheibe anvulkanisiert sein, was insbesondere auf montagetechnischen Gründen vorteilhaft ist.
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In einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung können das Lagergehäuse und/oder der Lagerkern aus faserverstärktem Kunststoff, zum Beispiel aus GFK, hergestellt und damit besonders gewichtsgünstig ausgeführt sein, wobei sich entsprechende, aussteifende Verrippungen kostengünstig verwirklichen lassen.
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Dabei können zweckmäßig in die Schraubverbindungen zwischen dem Lagergehäuse und der Karosserie und/oder in die Schraubverbindungen zwischen dem Lagerkern und dem Aggregat aussteifenden Metallhülsen eingesetzt sein, die einer eventuellen Kriechneigung des eingesetzten Materials entgegenwirken.
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Schließlich können die Wirkflächen des Lagergehäuses und/oder des Lagerkerns mit in Umfangsrichtung verlaufenden Erhebungen ausgeführt sein, die im Zusammenwirken mit korrespondierenden Vertiefungen in dem dünnwandigen, gummielastischen Element gezielte Ausschlagsbegrenzungen bzw. Lagerkennlinien in den Belastungsrichtungen definieren.
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Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der beigefügten, schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 in einer perspektivischen Teilansicht die Einbaulage der Getriebelager-Anordnung in einem karosserieseitigen Mitteltunnel eines Kraftfahrzeugs;
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2 eine Getriebelager-Anordnung in einer Draufsicht, mit im Wesentlichen einem plattenförmigen Lagergehäuse (das heißt Getriebequerträger), einem inneren Lagerkern (das heißt Getriebestütze) und zwei integrierten Elastomerkörpern;
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3 das Getriebelager in einer Schnittdarstellung entlang der Schnittebene A-A aus der 2;
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4 eine alternativ ausgeführte Getriebelager-Anordnung mit einem den Lagerkern in Umfangsrichtung und stirnseitig umschließenden Elastomerkörper; und
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5 eine Einzelheit Z der Getriebelager-Anordnung aus der 4, mit modifiziert ausgebildeten Wirkflächen und Elastomerelement zwischen Lagergehäuse und Lagerkern.
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In der 1 ist grob vereinfacht eine Getriebelager-Anordnung in der Einbaulage in einem zweispurigen Kraftfahrzeug gezeigt. Demzufolge ist ein Getriebe 28 im vorderen Tunnelbereich eines karosserieseitigen Mitteltunnels 3 angeordnet und auf einem Getriebequerträger 12 abgestützt. Dieser überbrückt den Mitteltunnel 3 in der Fahrzeugquerrichtung y. Das Getriebe 28 ist über eine Getriebestütze 14 sowie einem Elastomerlager auf dem Getriebequerträger 12 abgestützt. Der Kern der Erfindung ist die bauraum- sowie bauteilreduzierte Ausbildung des Getriebelagers 10 (3 und 4). Dessen äußeres Lagergehäuse ist nämlich materialeinheitlich und einstückig im Getriebequerträger 12 integriert. In gleicher Weise ist dessen innerer Lagerkern 14 materialeinheitlich und einstückig durch die Getriebestütze 14 ausgebildet. Zwischen dem Getriebequerträger 12 und der Getriebestütze 14, auf der das Getriebe 28 festgespannt ist, befindet sich ein Elastomerkörper 16, der stoffschlüssig (das heißt durch Vulkanisieren) mit dem Getriebequerträger 12 und mit der Getriebestütze 14 verbunden ist.
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In den 2 und 3 ist in vereinfachter Darstellung das Getriebelager 10 gezeigt, das sich im Wesentlichen aus einem plattenförmigen, in der Draufsicht rechteckförmigen Lagergehäuse 12 (das heißt Getriebequerträger), einem darin angeordneten, ebenfalls rechteckförmigen Lagerkern 14 (das heißt Getriebestütze) und zwei schwingungsdämpfenden, gummielastischen und relativ dünnwandigen Elastomerelementen 16 und 18 zusammensetzt.
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Das Lagergehäuse 12 ist aus einem faserverstärkten Polymer, zum Beispiel aus GFK, hergestellt und mittels vier Schrauben 20 an zum Beispiel einer nur angedeuteten Konsole 22 der Karosserie des Kraftfahrzeugs befestigbar.
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In die Bohrungen 12b des Lagergehäuses 12 (vergleiche 2) und in Bohrungen 14b des Lagerkerns 14 sind die Festigkeit der Schraubverbindungen steigernde, einheitlich mit 24 bezeichnete Metallhülsen eingebunden. Das Lagergehäuse 12 und gegebenenfalls der Lagerkern 14 können ferner mit nicht dargestellten Versteifungsrippen ausgeführt sein.
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Der im Wesentlichen gleich hoch wie das Lagergehäuse 12 ausgeführte und bevorzugt ebenfalls aus faserverstärktem Kunststoff (zum Beispiel GFK) gefertigte Lagerkern 14 ist mittels dreier, die Bohrungen 14b durchdringende Schrauben 26 kippsicher unmittelbar am Gehäuse des Getriebes 28 des Kraftfahrzeugs befestigt.
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Der Lagerkern 14 ist, wie die 3 weiter zeigt, konisch und in der Z-Achse bzw. in der Hauptbelastungsrichtung sich verjüngend ausgeführt, mit außenumfangsseitigen Wirkflächen 14a, die innenumfangsseitigen, parallel dazu verlaufenden Wirkflächen 12a des Lagergehäuses 12 gegenüberliegen.
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Zwischen dem Lagergehäuse 12 und dem Lagerkern 14 bzw. den entsprechenden Wirkflächen 12a, 14a ist bevorzugt einvulkanisiert das gummielastische, relativ dünnwandige Element 16 (zum Beispiel aus einem Elastomer) angeordnet, dessen Seiten in der Draufsicht (1) gesehen unterschiedlich lang und gegebenenfalls auch unterschiedlich dick in X- und Y-Belastungsrichtungen ausgeführt sein können.
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Der Lagerkern 14 mit dem gummielastischen Elastomerelement 16 wird mittels einer einfachen Spannscheibe 30 und mit Zwischenschaltung des scheibenförmigen, relativ dünnwandigen, gummielastischen Elastomerelements 18 unter einer konstruktiv festgelegten, definierten Vorspannung in dem Lagergehäuse 12 gehalten. Das Elastomerelement 18 kann gegebenenfalls mit der Spannscheibe 30 durch Vulkanisation fest verbunden sein.
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Das gummielastische Elastomerelement 18 kann ferner mit einer umlaufenden Verdickung 18a (2) versehen sein, die formschlüssig in eine zugewandte, stufenförmige Ausnehmung 12c des Lagergehäuses 12 eingreift.
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Die Spannscheibe 30 bevorzugt aus Stahl ist außerdem bei einem gleichen Lochbild (1) mittels der den Lagerkern 14 am Getriebe 28 festlegenden drei Schrauben 26 am Lagerkern 14 befestigt, wobei sie wie vorstehend ausgeführt den Lagerkern 14 und das gummielastische Element 16 gezielt nach unten gegen das Lagergehäuse 12 vorspannt und zugleich als Zuganschlag entgegen der Gewichtskraft in der Z-Achse dient.
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Im demontierten Zustand kann der Lagerkern 14 gegenüber dem Lagergehäuse 12 einen definierten, relativ geringen Höhen-Versatz aufweisen, der dann bei der Montage des Getriebelagers 10 und dessen Befestigung am Getriebe 28 über die Spannscheibe 30 aufgrund der definierten Vorspannung des gummielastischen Elastomerelements 16 ausgeglichen wird.
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Die 4 und 5 zeigen eine alternative Gestaltung des Getriebelagers 10, wobei zur Vermeidung von Wiederholungen nur die wesentlichen Unterschiede beschrieben sind. Funktionell gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Gemäß 4 ist das zwischen Lagergehäuse 12 und Lagerkern 14 angeordnete gummielastische Element 16 einteilig mit dem scheibenförmigen gummielastischen Element 18 ausgebildet und durch Vulkanisation am Lagergehäuse 12 bzw. an dessen Wirkflächen 12a, am Lagerkern 14 bzw. dessen Wirkflächen 14a, sowie an der der Spannscheibe 30 zugewandten Stirnseite 14c des Lagerkerns 14 befestigt.
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An die Spannscheibe 30 ist lediglich eine gummielastische Zwischenlage 32 anvulkanisiert, die am Lagergehäuse 12 anliegend bei der Montage des Getriebelagers 10 die genannte Vorspannung zwischen Lagergehäuse 12 und Lagerkern 14 bzw. dem gummielastischen Element 16 herstellt.
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Die 5 zeigt als Einzelheit Z der 4 eine zu den 2 und 3 abweichende Auslegung des gummielastischen Elements 16, bei der zumindest eine der Wirkflächen 12a, 14a – im Ausführungsbeispiel die Wirkfläche 14a des Lagerkerns 14 – nicht geradlinig konisch, sondern mit einer umlaufenden Erhebung 14ab ausgeführt ist, die in eine korrespondierende Vertiefung 16ab in dem bandförmigen Gummielement 16 einragt.
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Diese Ausgestaltung dient einer gezielten Anpassung der Lagerkennwerte des Getriebelagers 10 in der Z-Richtung und/oder in der X- oder Y-Richtung (je nach Ausführung) und kann zum Beispiel eine Anschlagwirkung bzw. eine Ausschlagsbegrenzung bei irregulären Belastungen bewirken.
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Die geometrische Auslegung und Gestaltung der gummielastischen Elemente 16, 18 richtet sich nach den vorgegebenen statischen und dynamischen Belastungen des Aggregatelagers 10, das gegebenenfalls auch als Motorlager, Differenzialgetriebelager, etc. eingesetzt sein kann.
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Es wäre gegebenenfalls auch möglich, die Anzahl der gummielastischen Elemente 16, 18 zu erhöhen. Dazu könnte das Lagergehäuse 12 mehrere, einvulkanisierte Lagerkerne 14 und Elemente 16, 18 aufweisen, die jeweils mit dem Aggregat 28 verbunden sind. Gegebenenfalls könnten diese Elemente unterschiedliche Niveaus der Anflanschflächen aufweisen, so dass bei der Montage unterschiedliche Vorspannungen entstehen. Sind die Lagerkerne klein genug gestaltet, so könnte gegebenenfalls auch nur eine Schraube 26 je Lagerkern 14 verwendet sein.
