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Die Erfindung betrifft einen Fahrschemel
gemäß dem Oberbegriff
von Patentanspruch 1.
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Aus der
DE 34 42 584 C2 ist bereits
ein Fahrschemel bekannt, welcher ein mittels Abstützelementen
elastisch gegenüber
diesem abgestütztes
Hinterachsgetriebe aufnimmt.
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Ferner ist aus der
DE 692 09 237 T2 eine Hinterachsaufhängung bekannt,
welche mittels gattungsfremder Gummilager elastisch gegenüber dem Fahrzeugaufbau
abgestützt
ist. In diesem Gummilagern sind Platten zum Zwecke der Filterung
von Abrollgeräuschen
eingeschlossen. Durch die konstruktive Ausgestaltung der Gummilager
wird eine hohe Quersteifigkeit erreicht, ohne die Steifigkeit in
Längsrichtung
zu erhöhen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, bei
einem hinterachsgetriebenen Kraftfahrzeug den Fahrgastinnenraum
von Geräuschen
frei zu halten.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale von Patentanspruch 1 in vorteilhafter Weise gelöst.
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Gemäß einem Vorteil der Erfindung
werden mittels der Anordnung einer Zwischenmasse im elastischen
Abstützelement
Schwingungen getilgt. Diese Schwingungen resultieren insbesondere
aus den Verzahnungsgeräuschen
an der Kegelritzel-Tellerad-Verzahnung im Hinterachsgetriebe.
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Die erfindungsgemäßen elastischen Abstützelementen
mit Zwischenmasse können
besonders vorteilhaft in senkrechter Richtung statisch sehr steif bzw.
hart ausgestaltet sein. Dabei können
insbesondere hohe Frequenzen von ca. 500 Herz in senkrechter Richtung
abgekoppelt werden, so dass diese nicht den Fahrgastinnenraum erreichen.
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In vorteilhafter Weise wird durch
die statisch sehr steife Auslegung der Abstützelemente die Lebensdauer
einer in der Gelenkwelle eventuell vorgesehenen Elastomerscheibe
nicht beeinträchtigt.
Eine solche Elastomerscheibe kann zur Verwirklichung von Knickwinkeln
der Gelenkwelle vorgesehen sein.
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Um eine hohe Masse der Zwischenmasse
zu erreichen, kann in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, die Zwischenmassen
mehrerer Abstützelemente
zu einer gemeinsamen Zwischenmasse zusammenzufassen.
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Patentanspruch 4 zeigt eine Ausgestaltung der
Erfindung mit einem Elastomer. Diese Werkstoffe zeigen in vorteilhafter
Weise sowohl federnde, als auch dämpfende Eigenschaften.
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Patentanspruch 5 zeigt eine u.a.
fertigungstechnisch vorteilhafte Weiterbildung des Gegenstandes
nach Patentanspruch 4.
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Patentanspruch 6 zeigt eine Ausgestaltung der
Erfindung, bei welcher in besonders vorteilhafter Weise insbesondere
die Schwingungen abgekoppelt werden, die ansonsten am meisten in
den Fahrzeuginnenraum übertragen
würden.
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Patentanspruch 7 zeigt eine Ausgestaltung des
Abstützelementes
als einbaufertige Baueinheit.
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Patentanspruch 8 zeigt eine Ausgestaltung der
Aufhängung
des Hinterachsgetriebes innerhalb des Fahrschemels, welche sich
als besonders vorteilhaft erwiesen hat.
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Weitere Vorteile der Erfindung gehen
aus weiteren Merkmalen der Beschreibung und der Zeichnung hervor.
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Die Erfindung ist nachstehend anhand
von mehreren in der Zeichnung dargestellten Ausgestaltungsformen
näher beschrieben.
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Es zeigen
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1 einen
Fahrschemel eines hinterachsgetriebenen Kraftfahrzeuges,
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2 eine
erste Ausgestaltungsform von elastischen Abstützelementen, welche Anwendung in
einem Fahrschemel gemäß 1 finden können,
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3 eine
zweite Ausgestaltungsform von elastischen Abstützelementen, welche Anwendung in
einem Fahrschemel gemäß 1 finden können,
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4 in
einer geschnittenen Darstellung eine dritte Ausgestaltungsform eines
elastischen Abstützelementes,
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5 in
einer geschnittenen Darstellung eine vierte Ausgestaltungsform eines
elastischen Abstützelementes
und
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6 in
einer einzigen zeichnerischen Darstellung sowohl eine fünfte, als
auch eine sechste Ausgestaltungsform eines elastischen Abstützelementes.
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1 zeigt
einen Fahrschemel 1 eines hinterachsgetriebenen Kraftfahrzeuges,
welcher mittels vier Gummilagern 2a, 2b, 2c, 2d elastisch
mit einer Karosserie des Kraftfahrzeuges verbunden ist. Die vier
Gummilager 2a, 2b, 2c, 2d sind
dabei als Hydrolager ausgeführt.
Der Fahrschemel 1 weist einen hinteren Querträger 3 und
einen vorderen Querträger 4 auf,
zwischen denen das Hinterachsgetriebe 5 angeordnet ist.
Dabei ist das Hinterachsgetriebe 5 mittels in 2 bzw. 3 näher
ersichtlichen Abstützelementen
elastisch gegenüber
den beiden Querträgern 3, 4 des
Fahrschemels 1 abgestützt.
Das Hinterachsgetriebe 5 treibt über zwei Radantriebshalbwellen 6, 7 die
Antriebsräder
des Kraftfahrzeugs an.
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2 zeigt
eine erste Ausgestaltungsform der elastischen Abstützelemente
des Fahrschemels gemäß 1. Dabei sind die zwei hinteren
Abstützelemente 8, 9 in Öffnungen
des hinteren Querträgers 3 eingesetzt.
Jedes dieser beiden Abstützelemente umfasst
- – einen äußeren Elastomerring 10a, 10b,
- – eine
ringförmige
Zwischenmasse 11a, 11b und
- – einen
inneren Elastomerring 12a, 12b.
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Die beiden Elastomerringe 10a und 12a bzw. 10b und 12b und
die Zwischenmasse 11a bzw. 11b sind koaxial zueinander
und radial innerhalb voneinander angeordnet, wobei die ringförmige Zwischenmasse 11a bzw. 11b zwischen
den beiden Elastomerringen 10a und 12a bzw. 10b und 12b angeordnet
ist. Innerhalb des inneren Elastomerringes 12a, 12b ist
ein bewegungsfest mit einem Hinterachsgetriebegehäuse des
Hinterachsgetriebes 5 verbundener Bolzen 13a bzw. 13b aufgenommen.
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Die zwei vorderen Abstützelemente 14, 15 sind
in Öffnungen
des vorderen Querträgers 4 eingesetzt.
Jedes dieser beiden Abstützelemente 14, 15 umfasst
- – einen äußeren Elastomerring 16a, 16b,
- – eine
ringförmige
Zwischenmasse 17a, 17b und
- – einen
inneren Elastomerring 18a, 18b.
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Die beiden Elastomerringe 16a und 18a bzw. 16b und 18b und
die Zwischenmasse 17a bzw. 17b sind koaxial zueinander
und radial innerhalb voneinander angeordnet, wobei die ringförmige Zwischenmasse 17a bzw. 17b zwischen
den beiden Elastomerringen 16a und 18a bzw. 16b und 18b angeordnet
ist. Innerhalb des inneren Elastomerringes 18a bzw. 18b ist
eine bewegungsfest mit dem Hinterachsgetriebegehäuse des Hinterachsgetriebes 5 verbundene
Schraube 19a bzw. 19b aufgenommen. Diese Schraube 19a bzw. 19b ist
dabei in den vorderen Anschlussflansch 22 des Hinterachsgetriebegehäuses eingeschraubt.
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3 zeigt
eine zweite Ausgestaltungsform der elastischen Abstützelemente
des Fahrschemels gemäß 1. Die im wesentlichen ähnlich der
ersten Ausgestaltungsform ausgeführten
Bauteile tragen identische Bezugsziffern, wohingegen die abweichend
ausgeführten
Bauteile um eintausend erhöhte Bezugsziffern
tragen.
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Das Hinterachsgetriebe 5 ist
mittels zwei vorderen Abstützelementen 1014, 1015 und
zwei hinteren Abstützelementen 1008, 1009 elastisch
gegenüber
dem Fahrschemel 1 abgestützt.
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Zwei Elastomerstege 1010a, 1010b sind
in Öffnungen
des hinteren Querträgers 3 eingesetzt. Ebenso
sind zwei korrespondierende Elastomerstege 1012a, 1012b in Öffnungen
am hinteren Ende des Hinterachsgetriebegehäuses eingesetzt. Die beiden Elastomerstege 1012a, 1012b am
hinteren Ende des Hinterachsgetriebegehäuses sind an eine flächige Seite
1020 einer gemeinsamen Metallplatte 1011 anvulkanisiert.
An eine andere flächige
Seite 1021 der Metallplatte 1011 sind die beiden Elastomerstege 1010a, 1010b anvulkanisiert,
welche in Öffnungen des
hinteren Querträgers 3 eingesetzt
sind.
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Am vorderen Querträger 4 sind
zwei weitere Elastomerstege 1016a, 1016b in Öffnungen
eingesetzt. Ebenso sind zwei korrespondierende Elastomerstege 1018a, 1018b in Öffnungen
am vorderen Anschlussflansch 22 des Hinterachsgetriebegehäuses eingesetzt.
Jedes der beiden vorderen Abstützelemente 1014, 1015 weist
eine ausschließlich
diesem zugeordnete Metallplatte 1017a bzw. 1017b auf.
An der einen Seite dieser Metallplatte 1017a bzw. 1017b ist
der Elastomersteg 1018a bzw. 1018b anvulkanisiert,
welcher in den vorderen Anschlussflansch 22 eingesetzt
ist. An der anderen Seite dieser Metallplatte 1017a bzw. 1017b ist
der Elastomersteg 1016a, 1016b anvulkanisiert,
welcher in den vorderen Querträger 4 eingesetzt
ist.
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4 bis 6 zeigen in geschnittenen
Darstellungen verschiedene Ausgestaltungsformen eines elastischen
Abstützelementes.
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Drei dieser gleichartig ausgestalteten
Abstützelemente
sind dabei in Öffnungen
eines Fahrschemels eingesetzt. Diese drei Öffnungen ähneln dabei den beiden Öffnungen
im hinteren Querträger
gemäß zweiter
Ausgestaltungsform. Zwei der drei Abstützelemente sind im hinteren
Querträger
und eines ist im vorderen Querträger
aufgenommen. Diese drei Abstützelemente
nehmen das Hinterachsgetriebe auf.
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Jedes Abstützelement 4008 der
dritten Ausgestaltungsform gemäß 4 hat im wesentlichen die
Form eines sehr dickwandigen Hohlzylinders und umfasst
- – eine
hülsenförmige Lageraußenschale 4025 aus Stahl,
- – eine
hülsenförmigen Lagerinnenschale 4026 aus
Stahl,
- – einen
Elastomerkern 4012 und
- – zwei
Zwischenmassen 4011a und 4011b.
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Die Lageraußenschale 4025 und
die Lagerinnenschale 4026 sind koaxial zueinander angeordnet,
wobei der Ringraum zwischen diesen beiden mit dem einvulkanisiertem
Elastomerkern 4012 aufgefüllt ist. Bei der Herstellung
sind die beiden Zwischenmassen 4011a und 4011b,
welche die Form eines Zylindermantelausschnittes haben, in den Ringraum einvulkanisiert.
Die beiden Zwischenmassen 4011a und 4011b sind
diametral zueinander angeordnet, wobei der eine in Einbaulage oberhalb
der Lagerinnenschale 4026 und der andere demzufolge unterhalb
der Lagerinnenschale 4026 liegt. Die Zwischenmassen 4011a und 4011b haben
dabei radial sowohl einen konstanten Abstand zur Lageraußenschale 4025 als
auch einen konstanten Abstand zur Lagerinnenschale 4026.
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Zur Aufnahme des Hinterachsgetriebes
sind drei bewegungsfest mit diesem verbundene Zapfen in die hülsenförmigen Lagerinnenschalen 4026 der drei
Abstützelemente 4008 eingesteckt.
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Durch die Ausgestaltung der drei
Abstützelemente 4008 sind
diese sehr steif und Schwingungen werden in alle Richtungen gut
und in senkrechter Richtung besonders gut abgekoppelt.
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5 zeigt
in einer geschnittenen Darstellung eine vierte Ausgestaltungsform
eines elastischen Abstützelementes 5008.
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Gegenüber der ansonsten ähnlich gestalteten
dritten Ausgestaltungsform sind vier Zwischenelemente 5011a, 5011b, 5011c, 5011d umfangsmäßig gleichmäßig innerhalb
des Elastomerkerns 5012 verteilt. Durch diese Spiegelsymmetrie
zur senkrechten und zur waagerechten Ebene wird auch in waagerechter
Richtung der gleiche Effekt, wie in senkrechter Richtung erzielt.
D.h., die Abstützelemente
sind für
die Kraftabstützung
des Antriebsmomentes sehr steif und Schwingungen – insbesondere
hochfrequente über
500Hz – werden
sowohl in senkrechter, als auch in waagerechter Richtung besonders
gut abgekoppelt.
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6 zeigt
eine fünfte
und eine alternative sechste Ausgestaltungsform eines elastischen
Abstützelementes 6008 in
einer einzigen geschnittenen Darstellung.
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Gegenüber der ansonsten ähnlich gestalteten
dritten Ausgestaltungsform weist der Elastomerkern 6012 der
fünften
Ausgestaltungsform zwei diametral zueinander angeordnete ovale Öffnungen 6091a, 6091b auf,
welche gegenüber
den Zwischenmassen 6011a, 6011b um 90° verdreht
sind, so dass vom Elastomerkern 6012 lediglich ein senkrecht
ausgerichteter Steg verbleibt. Durch die ovale Form der beiden Öffnungen 6091a, 6091b hat
der verbleibende Steg trotz schmaler Form eine große Fläche an der
Verbindungsfläche
mit der Lageraußenschale 6025.
Damit sind Schwingungsrisse an dieser anvulkanisierten Verbindungsfläche sicher
ausgeschlossen.
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Die sechste Ausgestaltungsform ist
eine Weiterentwicklung gegenüber
der fünften
Ausgestaltungsform und weist in den Öffnungen 6091a, 6091b zwei
waagerecht ausgerichtete Stege 6090a, 6090b auf,
so dass das gesamte Abstützelement 6008 in waagereichter
Richtung steifer ist. Die Stege 6090a, 6090b sind
an den Verbindungsstellen zur Lagerinnenschale 6026 und
zur Lageraußenschale 6025 breit
und zwischen den beiden Verbindungsstellen schmal, so dass eine
waagerechte Weichheit bei hoher Sicherheit gegen Schwingungsrisse
an den beiden anvulkanisierten Verbindungsstellen erreicht wird.
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In weiteren alternativen Ausgestaltungen sind
auch in diesen waagerechten Stegen Zwischenmassen angeordnet.
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Die Abstützelemente gemäß den sechs
Ausgestaltungsformen sind statisch steif ausgelegt. Somit wird bei
hoher Antriebsmomentübertragung
eine mit einer Ritzelwelle 23 des Hinterachsgetriebes 5 verbundene
Gelenkwelle nicht übermäßig infolge
der Nachgiebigkeit der Abstützelemente
belastet. Insbesondere die Lebensdauer einer in der Gelenkwelle eventuell
vorgesehenen Elastomerscheibe zur Verwirklichung von Knickwinkeln
der Gelenkwelle wird nicht beeinträchtigt.
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Die Masse der Metallplatten und die
Steifigkeit der Elastomerstege/-ringe sind dabei derart gewählt, dass
die üblicherweise
im Fahrbetriebe auftretenden Schwingungsanregung im überkritischen
Bereich der Metallplatten innerhalb des Elastomers liegt. Somit
wird eine sehr gute Isolationswirkung für hochfrequente Schwingungen
im Bereich von 500 Herz erzielt. Durch die Formgebung der Abstützelemente
werden vornehmlich die Schwingungen in senkrechter Richtung isoliert.
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Anstelle der Verwendung der gemeinsamen Metallplatte
bei den Abstützelementen
des hinteren Querträgers
kann eine solche gemeinsame Metallplatte auch Anwendung bei den
vorderen Abstützelementen
finden.
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Anstelle einer Metallplatte können auch
andere Zwischenmasse Anwendung finden. So sind insbesondere schwere
Werkstoffe, wie beispielsweise Schwermetalle geeignet.
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Die elastische Anbindung der Zwischenmasse
einerseits an das Hinterachsgetriebe und andererseits an den Fahrschemel
kann beispielsweise mit Elastomerstegen/-ringen aus Gummi oder Silikon
erfolgen. Neben beliebigen Kunststoffen mit progressiv oder degressiv
verlaufender Kennlinie ist auch der Einsatz von Stahlfedern möglich.
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Die in den Ausführungsbeispielen gezeigten hülsenförmigen Lageraußenschalen
aus Stahl können
ebenso aus Kunststoff gefertigt sein.
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Neben der gezeigten Ausführung, bei
welcher das Hinterachsgetriebe am vorderen Querträger ausschließlich mittels
eines Abstützelementes
und am hinteren Querträger
mittels zwei Abstützelementen
elastisch abgestützt
ist, sind beliebige andere Kombinationen denkbar. So ist beispielsweise
auch eine umgekehrte Anordnung – d.h.
zwei Abstützelemente
vorne, eines hinten – technisch
sinnvoll. Ebenso ist die Anordnung von zwei Abstützelementen vorne und zwei
Abstützelementen
hinten technisch sinnvoll.
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Für
eine optimale Schwingungsisolation kann es von Vorteil sein, verschiedene
der gezeigten Ausgestaltungsformen der Abstützelemente zu kombinieren.
Insbesondere kann für
die Anbindung des Hinterachsgetriebes an den vorderen Querträger des Fahrschemels
ein anderes Abstützelement
verwendet werden, als für
die Anbindung an den hinteren Querträger.
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Bei den beschriebenen Ausgestaltungsformen
handelt es sich nur um beispielhafte Ausgestaltungen. Eine Kombination
der beschriebenen Merkmale für
unterschiedliche Ausführungsformen
ist ebenfalls möglich.
Weitere, insbesondere nicht beschriebene Merkmale der zur Erfindung
gehörenden Vorrichtungsteile,
sind den in den Zeichnungen dargestellten Geometrien der Vorrichtungsteile
zu entnehmen.