DE10229161A1

DE10229161A1 - Aufhängung mit einem Lenkgetrieberahmen

Info

Publication number: DE10229161A1
Application number: DE10229161A
Authority: DE
Inventors: Unkoo Lee
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2001-09-11
Filing date: 2002-06-28
Publication date: 2003-04-10
Anticipated expiration: 2022-06-29
Also published as: KR100435681B1; JP3619856B2; US6672603B2; CN1403312A; CN1214939C; US20030047896A1; KR20030023025A; JP2003104231A; DE10229161B4

Abstract

Durch die vorliegende Erfindung wird eine Aufhängung mit einem Lenkgetrieberahmen geschaffen, wobei eine Lenkvorrichtungsanordnung und ein Hilfsrahmen in einem einzigen Aufbau derart integriert sind, dass die Produktivität mittels Reduzierung der Montagezeit zur Verminderung der Gesamtherstellungskosten erhöht wird, und wobei die Sicherheit dadurch vergrößert wird, dass der Eintritt von Lenkgetriebemotoren in den Fahrerraum während einer Kollision verhindert wird. Die Aufhängung weist einen Hilfsrahmen mit einer Mehrzahl von Längsträgern, die in Längsrichtung eines Fahrzeugrahmens angeordnet sind und in einer Richtung entlang der Fahrzeugbreite einen vorbestimmten Abstand voneinander aufweisen, und einem Querträger, der sich in einer Richtung entlang der Fahrzeugbreite erstreckt und mit den Längsträgern fest verbunden ist, und eine Lenkvorrichtungsanordnung auf, die Lenkgetriebemnotoren, die für jeden Längsträger vorgesehen sind und derart betreibbar sind, dass die Triebstangen eine geradlinige Bewegung erfahren, und eine Lenkübertragungsanordnung zum Umwandeln der geradlinigen Bewegung der Triebstangen in eine Rotationsbewegung der Gelenke aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aufhängung mit einem Lenkgetrieberahmen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Aufhängung mit einem Lenkgetrieberahmen, wobei eine Baugruppe für ein unabhängiges Servolenkungssystem in einem einzigen Aufbau integriert ist.
Gemäß dem Stand der Technik ist ein Hilfsrahmen für ein Fahrzeug in einem unteren Abschnitt eines Motorraums, d. h. in einem unteren Frontbereich des Fahrzeugrahmens entlang der Richtung der Fahrzeugbreite montiert, und verbindet ein Aufhängungssystem und den Fahrzeugrahmen miteinander. Der Hilfsrahmen trägt ferner eine Lenkgehäuseanordnung.
Da ein solcher Hilfsrahmen in hohem Maße die Gesamtfestigkeit des Fahrzeugrahmens bestimmt, ist es erforderlich, dass der Hilfsrahmen eine Festigkeit von zumindest einer vorbestimmten Größe besitzt. Außerdem muss der Hilfsrahmen in der Lage sein, strukturelle Elemente des Aufhängungssystems, die an dem Hilfsrahmen an dessen gegenüberliegenden Endabschnitten befestigt sind, sicher abzustützen.
Gemäß Fig. 7 und Fig. 8 werden zur Realisierung eines herkömmlichen Hilfsrahmens 100 ein oberes Stahlblech 102 und ein unteres Stahlblech 104 einem Pressumformungsprozess zum Erreichen einer vorbestimmten Form unterzogen, wobei Flanschabschnitte an den Rändern des oberen Stahlblechs 102 und des unteren Stahlblech 104 zusammengeschweißt werden. Im Ergebnis wird durch das obere Stahlblech 102 und das untere Stahlblech 104 ein abgedichteter Bereich mit einer vorbestimmten Form definiert.
Ein vorstehender Bereich 106 von vorbestimmter Höhe wird von dem oberen Stahlblech 102 ausgebildet. Der vorstehende Bereich 106 ist in Längsrichtung entlang einer Seite des oberen Stahlblechs 102 integral ausgebildet. An gegenüberliegenden Endabschnitten des vorstehenden Bereichs 106 ist jeweils ein Befestigungsbügel 110 vorgesehen. Die Befestigungsbügel 110 werden zur Befestigung einer Lenkgehäuseanordnung 108 verwendet. Dies bedeutet, dass die Lenkgehäuseanordnung 108 Anschlussteile 112 aufweist, die an den Befestigungsbügeln 110 befestigt sind, um so die Lenkgehäuseanordnung 108 an dem Hilfsrahmen 100 zu sichern.
Ferner sind an gegenüberliegenden Endabschnitten des Hilfsrahmens 100 Befestigungsbügel vorgesehen, um den Hilfsrahmen 100 an dem Fahrzeugrahmen zu sichern. Dies wird mittels Verwendung von Befestigungselementen wie beispielsweise Bolzen realisiert. Darüber hinaus ist ein ein Aufhängungssystem bildender Achsschenkel mit dem Fahrzeugrahmen in unmittelbarer Nähe der Befestigungsbügel fest verbunden.
Allerdings nehmen bei dem Zusammenbau des Hilfsrahmens 100 und der Lenkgehäuseanordnung 108, nachdem diese Elemente wie oben beschrieben separat hergestellt wurden. Größe und Gewicht des Hilfsrahmens 100 zu, wenn die Konstruktion so ausgeführt wird, dass der Hilfsrahmen 100 eine zur Durchführung seiner spezifischen Aufgaben hinreichende Festigkeit besitzt.
Insbesondere ist es erforderlich, den vorstehenden Bereich 110 in Längsrichtung an einem oberen Abschnitt des Hilfsrahmens 100 zur Befestigung der Lenkgehäuseanordnung 108 auszubilden. Hierdurch nimmt das Gesamtgewicht des Hilfsrahmens 100 zu, was den Anstrengungen zur Reduzierung des Fahrzeuggewichts zuwider läuft. Darüber hinaus wird die Größe des Hilfsrahmens 100 erhöht, so dass er mehr Platz im Motorraum einnimmt, wodurch der im Motorraum zur Verfügung stehende Platz und das Raumausnutzungsverhältnis verringert werden.
Darüber hinaus wird die zur Herstellung erforderliche Gesamtzeit unnötigerweise vergrößert, wenn die Lenkgehäuseanordnung 108 an dem Hilfsrahmen 100 in einem separaten Prozess befestigt wird. Schließlich führt die große Anzahl von in der Lenkgehäuseanordnung 108 erforderlichen Bauteilen zu einer Erhöhung der gesamten Herstellungskosten und führt zu einem komplizierten Aufbau in dem Bereich, in dem die Lenkgehäuseanordnung 108 vorgesehen ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Aufhängung mit einem Lenkgetrieberahmen geschaffen, wobei eine Lenkvorrichtungsanordnung und ein Hilfsrahmen in einem einzigen Aufbau integriert sind, wodurch die Produktivität erhöht und die Herstellungskosten bei Reduzierung der Montagezeit minimiert werden, wobei die Sicherheit dadurch erhöht wird, dass der Eintritt von Lenkgetriebemotoren in den Fahrzeuginnenraum während Kollisionen infolge der Verbesserung der Gesamtfestigkeit und Positionierung der Lenkgetriebemotoren an einer unteren Position verhindert wird.
Ferner wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Aufhängung mit einem Lenkgetrieberahmen geschaffen, wobei Lenkgetriebemotoren für jedes Lenkrad an Längsträgern derart befestigt sind, dass ein Kreuzelement frei ausgebildet werden kann, wodurch eine freie Layout-Konstruktion verbessert und der Platz im Motorraum mittels einer Reduzierung des benötigten Platzes vergrößert wird. Außerdem wird dadurch, dass Lenkgetriebemotoren unnötig werden, welche Antriebszylinder enthalten und gemäß dem Stand der Technik entlang einer Richtung der Fahrzeugbreite vorgesehen sind, der Weg optimiert, durch den eine Antriebswelle in einem allrad-angetriebenen Fahrzeug verläuft.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist eine Aufhängung mit einem Lenkgetrieberahmen einen Hilfsrahmen, der eine Mehrzahl von Längsträgern, die in Längsrichtung eines Fahrzeugrahmens angeordnet sind und in einer Richtung entlang der Fahrzeugbreite voneinander einen vorbestimmten Abstand aufweisen, und einen sich in einer Richtung entlang der Fahrzeugbreite erstreckenden und mit den Längsträgern fest verbundenen Querträger aufweist, und eine Lenkvorrichtungsanordnung, die Lenkgetriebemotoren, die für jeden Längsträger vorgesehen sind und derart betreibbar sind, dass Triebstangen eine geradlinige Bewegung erfahren, und eine Lenkübertragungsanordnung zum Umwandeln der geradlinigen Bewegung der Triebstangen in eine Rotationsbewegung von Gelenken aufweist, auf.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Aufhängung mit einem Lenkgetrieberahmen gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine Grundriss-Ansicht der Aufhängung aus Fig. 1;
Fig. 3 eine partielle Seitenansicht der Aufhängung aus Fig. 1 bei Betrachtung aus der Richtung A gemäß Fig. 1 und Fig. 2;
Fig. 4 eine Querschnittsansicht entlang der Linie II-II aus Fig. 2, in der eine erste Konfiguration hinsichtlich der Befestigung eines Lenkmotors dargestellt ist;
Fig. 5 eine Querschnittsansicht entlang der Linie II-II aus Fig. 2, in der eine zweite Konfiguration hinsichtlich der Befestigung eines Lenkmotors dargestellt ist;
Fig. 6 eine schematische Ansicht eines Betriebszustandes eines Lenksystems unter Verwendung eines Lenkgetrieberahmens gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines herkömmlichen Lenksystem-Befestigungsaufbaus; und
Fig. 8 eine Querschnittsansicht entlang der Linie VII-VII aus Fig. 7.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend detailliert unter Bezugnahme auf die beigefügten Abbildungen erläutert.
In Fig. 1 bis Fig. 3 ist ein Hilfsrahmen gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. In den Abbildungen ist der Hilfsrahmen mit der Bezugsziffer 2 bezeichnet.
Der Hilfsrahmen 2 weist Längsträger 4 und 6, die in Längsrichtung eines Fahrzeugrahmens und voneinander in Richtung entlang der Fahrzeugbreite in vorbestimmtem Abstand angeordnet sind, und einen Querträger 8 auf, der sich in Richtung entlang der Fahrzeugbreite erstreckt und an den Endbereichen der Längsträger 4 und 6 in unmittelbarer Nähe zur Vorderseite des Fahrzeugs befestigt ist. Die Richtung hin zur Vorderseite des Fahrzeugs ist in Fig. 1 angegeben.
Ein rückwärtiger Bereich des Hilfsrahmens 2 ist mit einem (nicht gezeigten) Hauptquerträger des Fahrzeugrahmens fest verbunden. Der Hilfsrahmen 2 kann an dem Hauptquerträger 8 starr befestigt sein, oder die Verbindung kann mittels Lagerbuchsen derart ausgeführt sein, dass ein gewisser Elastizitätsgrad zwischen dem Hilfsrahmen 2 und dem Hauptquerträger geschaffen wird.
Untere Achsschenkel 12 und 14 eines Aufhängungssystems sind an den äußeren Längsseiten der Längsträger 4 bzw. 6 über vordere Verbindungsteile 16 bzw. 18 und hintere Verbindungsteile 20 bzw. 22 befestigt. Das vordere Verbindungsteil 16 des unteren Achsschenkels 12 und das vordere Verbindungsteil 18 des unteren Achsschenkels 14 sind an den Längsträgern 4 bzw. 6 über horizontale Gummibuchsen befestigt. Außerdem sind das hintere Verbindungsteil 20 des unteren Achsschenkels 12 und das hintere Verbindungsteil 22 des unteren Achsschenkels 14 mit den Längsträgern 4 bzw. 6 über dazwischen angeordnete vertikale Gummibuchsen befestigt. Die Positionen der horizontalen Buchsen und der vertikalen Buchsen sind nicht auf die oben beschriebenen und in den Abbildungen dargestellten Positionen beschränkt.
Stützen 25 und 27 einer vorbestimmten Höhe sind an den vorderen Endabschnitten der Längsträger 4 und 6 befestigt, und Hauptlängsträger 24 und 26 sind an den Stützen 25 bzw. 27befestigt (siehe Fig. 3). Die Hauptlängsträger 24 und 26 sind außerdem mit dem Hauptquerträger fest verbunden.
Ferner sind bei dem Hilfsrahmen 2 mit der obigen Konfiguration Lenkgetriebemotoren 28 und 30 an oberen rückwärtigen Abschnitten der Längsträger 4 bzw. 6 befestigt. Die Lenkgetriebemotoren 28 und 30 sind integral mit den Längsträgern 4 bzw. 6 ausgebildet. Genauer sind gemäß Fig. 4 obere Bauteile 32 in einer gekrümmten oder halbkreisförmigen Form ausgebildet, und die Lenkgetriebemotoren 28 und 30 sind an den (zum Teil innerhalb der) oberen Bauteilen 32 platziert. Obere Abdeckungen 34 sind auf den Lenkgetriebemotoren 28 und 30 angeordnet, um die Lenkgetriebemotoren 28 und 30 zu sichern.
Die Lenkgetriebemotoren 28 und 30 werden elektrisch derart betrieben, dass in den Lenkgetriebemotoren 28 bzw. 30 verschieblich angeordnete Triebstangen 36 und 38 eine geradlinige Bewegung erfahren. Da die Lenkgetriebemotoren 28 und 30 sowohl hinsichtlich Aufbau als auch hinsichtlich der Betriebsweise identisch zu herkömmlichen Lenkgetriebemotoren sind, wird auf deren detaillierte Beschreibung verzichtet.
Als weiteres Beispiel können gemäß Fig. 5 die oberen Bauteile 32 als flache Bleche ausgebildet sein, wobei die Lenkgetriebemotoren 28 und 30 auf den oberen Bauteilen 32 angeordnet sind. Die oberen Abdeckungen 34 oder solche Anordnungen, die eine integrale Verbindung mit den Längsträgern 4 und 6 ermöglichen, können auf den Lenkgetriebemotoren 28 und 30 zu deren Sicherung angeordnet werden.
Die Triebstangen 36 und 38 der Lenkgetriebemotoren 28 und 30 sind über eine Servolenkungs-Übertragungsanordnung an Gelenke 60 bzw. 62 gekuppelt (siehe Fig. 3). Verbindungsglieder 44 und 46 vorbestimmter Länge sind nahezu senkrecht zueinander an einem Drehgelenk 40 zwischengeschaltet, so dass sie ein Rotationselement 54 ausbilden. Die fernliegenden (distalen) Enden der Triebstangen 36 und 38 sind an den fernliegenden (distalen) Enden der Verbindungsglieder 46 bzw. 50 schwenkbar gelagert.
Die Drehgelenke 40 und 42 der Rotationselemente 52 bzw. 54 sind an einer oberen Fläche des Querträgers 8 an gegenüberliegenden Seiten hiervon schwenkbar gelagert. Außerdem sind Zugstangen 56 und 58 mit den jeweiligen fernliegenden (distalen) Enden der Verbindungsglieder 44 und 48 fest verbunden. Die Zugstangen 56 und 58 sind an den Gelenken 60 und 62 befestigt.
Obwohl die Rotationselemente 52 und 54 im wesentlichen mit gleichem Abstand vom longitudinalen Zentrum des Querträgers 8 befestigt sind und so konfiguriert sind, dass sie in entgegengesetzte Richtungen rotieren, sind die Rotationselemente 52 und 54 nicht hierauf beschränkt und können an verschiedenen Stellen des Querträgers 8 befestigt sein und auch eine Rotation in derselben Richtung erfahren.
Wenn bei dem oben beschriebenen Aufbau beispielsweise ein Lenkvorgang nach links beabsichtigt ist, dreht der Fahrer das Lenkrad nach links. Dies wird mittels einer Steuereinheit erfasst, welche daraufhin eine Steuerung der Lenkgetriebemotoren 28 und 30 durchführt. Da sich die Räder 64 und 66 um ihre vertikalen zentralen Achsen in derselben Richtung drehen müssen, führt die Steuereinheit eine Steuerung derart durch, dass die Triebstangen 36 und 38 der Lenkgetriebemotoren 28 und 30 gemäß Fig. 6 in entgegengesetzte Richtungen bewegt werden. Auf diese Weise wird eine unabhängige Lenkung realisiert.
Da bei der Aufhängung gemäß der vorliegenden Erfindung mit dem oben beschriebenen Aufbau und der obigen Betriebsweise die Lenkvorrichtungsanordnung und der Hilfsrahmen in einem einzigen Aufbau integriert sind, wird die Gesamtfestigkeit der Aufhängung vergrößert, und die zum Zusammenbau erforderliche Zeit wird vermindert, um die Produktivität zu verbessern und die Herstellungskosten zu verringern.
Da ferner die Lenkgetriebemotoren unterhalb des Fahrzeugrahmens angeordnet sind, wird ein Eintreten der Lenkgetriebemotore in den Fahrzeugraum bei Kollisionen verhindert, wodurch die Sicherheit vergrößert wird.
Infolge des Wegfalls der bekannten Steuereinrichtung, welche sich über eine beträchtliche Länge entlang der Richtung der Fahrzeugbreite erstreckt, kann darüber hinaus der Querträger freier aufgebaut werden, die gesamte freie Layout- Konstruktion wird verbessert, und der im Motorraum zur Verfügung stehende Platz wird bei Reduzierung des benötigten Platzes vergrößert. Außerdem wird der Weg, durch den eine Antriebswelle in einem allrad-angetriebenen Fahrzeug verläuft, optimiert.
Schließlich bestehen, da die Anordnung der Zugstangen freier bestimmt werden kann, mehr Möglichkeiten bezüglich der Konstruktion der Aufhängung, wobei außerdem eine unabhängige Lenkung ermöglicht wird, so dass optimale Lenkwinkel realisiert werden und die Reifentraktion verbessert wird.

Claims

1. Aufhängung mit einem Lenkgetrieberahmen, mit:
einem Hilfsrahmen (2), der eine Mehrzahl von Längsträgern (4, 6), die in Längsrichtung eines Fahrzeugrahmens angeordnet sind und in einer Richtung entlang der Fahrzeugbreite voneinander einen vorbestimmten Abstand aufweisen, und einen sich in einer Richtung entlang der Fahrzeugbreite erstreckenden und mit den Längsträgern (4, 6) fest verbundenen Querträger (8) aufweist; und
einer Lenkvorrichtungsanordnung, die Lenkgetriebemotoren (28, 30), die für jeden Längsträger (4, 6) vorgesehen sind und derart betreibbar sind, dass Triebstangen (36, 38) eine geradlinige Bewegung erfahren, und eine Lenkübertragungsanordnung zum Umwandeln der geradlinigen Bewegung der Triebstangen (36, 38) in eine Rotationsbewegung von Gelenken (60, 62) aufweist.

2. Aufhängung nach Anspruch 1, wobei vordere Bereiche der Längsträger (4, 6) an Hauptlängsträgern (24, 26) eines Fahrzeugrahmens befestigt sind.

3. Aufhängung nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein vorderer Außenbereich jedes Längsträgers (4, 6) des Hilfsrahmens (2) an einem Hauptlängsträger (24, 26) eines Fahrzeugrahmens befestigt ist.

4. Aufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei
Vertiefungsabschnitte an den Längsträgern (4, 6) ausgebildet sind, und
die Lenkgetriebemotoren (28, 30) an den Vertiefungsabschnitten der Längsträger (4, 6) befestigt sind.

5. Aufhängung nach Anspruch 4, wobei die Lenkgetriebemotoren (28, 30) der Lenkvorrichtungsanordnung in longitudinaler Richtung an den Längsträgern (4, 6) des Hilfsrahmens (2) befestigt sind,
wobei die Vertiefungsabschnitte in oberen Flächen der Längsträger (4, 6) ausgebildet sind, und
wobei die Lenkgetriebemotoren (28, 30) an den Längsträgern (4, 6) mittels oberer Abdeckungen (34) so befestigt sind, dass sie teilweise innerhalb der Vertiefungsabschnitte angeordnet sind.

6. Aufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Lenkübertragungsanordnung Zugstangen (56, 58), die an linke und rechte Gelenke (60, 62) angelenkt sind, und eine Mehrzahl von Rotationselementen (52, 54) aufweist, von denen jedes ein erstes Verbindungsglied und ein zweites Verbindungsglied aufweist, wobei die ersten Verbindungsglieder an den Triebstangen (36, 38) der Lenkgetriebemotoren (28, 30) schwenkbar angelenkt sind, und wobei die zweiten Verbindungsglieder an den Zugstangen (56, 58) angelenkt sind.

7. Aufhängung nach Anspruch 6, wobei die Rotationselemente (52, 54) in longitudinaler Richtung symmetrisch um ein imaginäres Zentrum des Querträgers (8) angeordnet sind.