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Die
Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Karosserie, einer
Antriebseinheit und mit einer Querbrücke, die mit Endbereichen an
einer Karosserie des Kraftfahrzeugs befestigt ist und an der sich zwischen
den Endbereichen die Antriebseinheit abstützt.
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Aus
der
DE-OS 2 249 555 ist
ein Kraftfahrzeug mit einem (vor dem Fahrzeugraum in Fahrzeuglängsrichtung
angeordneten) Antriebsaggregat bekannt. In seinem hinteren, dem
Fahrgastraum naheliegenden Bereich ist das Antriebsaggregat in einem
unterhalb der Längsachse
des Antriebsaggregates angeordneten Lager gelagert. Dazu ist das
hintere Ende des Motor-Getriebe-Blockes über einen elastischen
Dämpfungsblock
mit einer Querbrücke fest
verbunden. Die Querbrücke
ist beidseitig in Gleitstücken
gelagert, die durch Schrauben an beiden Seiten des Kardantunnels
befestigt sind.
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Die
DE 101 17 589 A1 offenbart
eine Vorrichtung zur Abstützung
eines innerhalb des Vorderwagens eines Kraftfahrzeugs elastisch
gelagerten Antriebsblockes.
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In
der
EP 1 215 068 A1 ist
eine Strebe offenbart, die zur elastischen Kopplung einer Antriebeseinheit
mit einer Karosserie vorgesehen ist. Die Strebe weist ein eingepresstes
Gummilager auf, das über eine
Schraube mit einem Anbindungselement wie beispielsweise einem Anschraubflansch
der Antriebseinheit verbindbar ist.
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Aus
der gattungsbildenden
US 3 236
326 ist ein Kraftfahrzeug mit einer Karosserie, einer Antriebseinheit
und einer Querbrücke
bekannt, die an den beiden Endbereichen einer von mehreren hufeisenförmigen Kardantunnelverstärkungen
der Karosserie befestigt ist. Die Antriebseinheit ist auf der Querbrücke elastisch
gelagert.
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Aufgabe
der Erfindung ist es ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, bei dem
mit einfach herstellbaren und kostengünstigen Mitteln die Übertragung
von Geräuschen
und Vibrationen in den Fahrgastraum oder die Umgebung gedämpft wird.
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Der
Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die große freitragende
Fläche
des Kardantunnels sowie die Querbrücke im Fahrbetrieb Eigenschwingungen
ausführen
und schallabstrahlend wirken. Die Aufgabe wird durch eine Tragstruktur
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Eine
Strebe der Tragstruktur ist leicht aus Blech durch Stanzen und Biegen
herstellbar. Die Strebe ist für
verschiedene Tunnelformen und Einbausituationen einsetzbar, ohne
dass Serienteile angepasst werden müssen. In Simulationen und Versuchen
hat sich gezeigt, dass eine solche Strebe in der Lage ist, die Übertragung
von Schwingungen in den Fahrgastraum zu dämpfen. Dabei ist die Strebe
auch in der Lage, Resonanzen bei kritischen Motordrehzahlen zwischen
3500 und 6000 1/min für
das Ohr des Beifahrers deutlich zu dämpfen. Des weiteren verhindert
die Strebe, dass sich der Kardantunnel unter Einfluss von Schwingungen
verformt.
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Dabei
ist die Strebe als zusätzliche
Verbindung zwischen der Querbrücke
und der Karosserie vorgesehen, wobei sie am Kardantunnel befestigt
ist und diesen vertikal abstützt.
Das hat den Vorteil, dass die Strebe auch nachträglich eingebaut werden kann. Beim
Ausbau von Antriebsteilen stört
die Strebe nicht, da sie entfernt werden kann. Die Strebe bewirkt insbesondere
vertikal eine steife Abstützung
gegenüber Knickbeanspruchung
und horizontal eine weiche Abstützung
hinsichtlich Biegung.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die Strebe aus zwei Schenkeln
gebildet, die winklig zueinander ausgerichtet sind und die (auf
beiden Seiten) durch ein dreieckiges Versteifungsstück miteinander
verbunden sind. Die Versteifungsstücke fixieren die Schenkel im
gewünschten
Winkel zueinander und verstärken
die Strebe.
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In
einer modifizierten Ausführungsform
kann das Versteifungsstück
derart entlang der Schenkel verlängert
sein, dass die Schenkel über
weite Teile ihrer Länge
bzw. über
ihre gesamte Länge
u-förmig verstärkt sind.
Damit erhöht
sich die Biegesteifigkeit der Strebe.
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Weitere
Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus der Beschreibung
sowie den Zeichnungen. Im Folgenden werden anhand der Zeichnungen
Ausführungsformen
der Erfindung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
Prinzipskizze eines Kraftfahrzeuges mit Karosserie, Antriebseinheit
und Lagerung der Antriebseinheit,
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2 eine
räumliche
Ansicht von Halterung und Strebe in ihrem Einbauraum,
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3a ein
Blechhalbzeug zur Fertigung der Strebe,
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3b das
Blechhalbzeug gemäß 3a nach
einem Umformungsvorgang,
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4a ein
Blechhalbzeug zur Fertigung der Strebe,
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4b das
Blechhalbzeug gemäß 4a nach
einem Umformungsvorgang,
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5 eine
räumliche
Darstellung der Strebe,
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6a eine
räumliche
Darstellungen der Halterung,
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6b die
räumliche
Darstellungen der Halterung um 90° gedreht,
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7a eine
räumliche
Ansicht einer zweiteiligen Strebe,
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7b die
räumliche
Ansicht der zweiteiligen Strebe um 90° gedreht.
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Die
Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug 10 mit einer Karosserie 11,
einer Antriebseinheit 12 und einer Lagerung 13 dieser
Antriebseinheit 12 an der Karosserie 11. In 1 ist
eine Antriebseinheit 12 mit einem Frontmotor 14 in
Längseinbau
ausgeführt.
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Der
Frontmotor 14 ist über
eine Kupplung 15 mit einem Getriebe 16 verbunden.
In 1 ist ein Kraftfahrzeug 10 mit Allradantrieb
dargestellt. Dabei verfügt
die Antriebseinheit 12 über
ein Verteilergetriebe 17, welches das Getriebe 16 über Kardanwellen 18,
Achsgetriebe 19 und Achswellen 20 mit den Fahrzeugrädern 21 verbindet.
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Im
vorderen Bereich ist die Antriebseinheit 12 in einem linken
Motorlager 22 und einem rechten Motorlager 23 gelagert.
Die Motorlager 22, 23 sind entlang einer gemeinsamen,
quer zur Fahrzeuglängsachse
orientierten Achse angeordnet und verbinden den Motor 14 elastisch
und dämpfend
mit der Karosserie 11.
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Im
hinteren Bereich ist das Verteilergetriebe 17 der Antriebseinheit 12,
wie in 1 und 2 dargestellt, mit einem Elastomer-Metall-Element 24 verbunden,
das sich auf einer Querbrücke 25 abstützt. Die
Querbrücke 25 ist
mit der Karosserie 11 verbunden.
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Das
Elastomer-Metall-Element 24 besitzt einen elastischen Elastomerkern 27,
der von einem Metallblech 28 umhüllt wird. Das Metallblech 28 wird seinerseits
vom einem Elastomermantel 29 umhüllt. Dieser Aufbau des Elastomer-Metall-Elements 24 dient
dazu, die Übertragung
von Schwingungen zu reduzieren. Um das Elastomer-Metall-Element 24 mit dem
Verteilergetriebe 17 zu verbinden weist der Elastomerkern 27 eine
Bohrung 30 auf, durch die das Elastomer-Metall-Element 24 mit
dem Verteilergetriebe 17 verschraubt werden kann. Zur Verbindung
von Elastomer-Metall-Element 24 und Querbrücke 25 werden
die beiden Bauteile in der Mitte der Querbrücke 25 miteinander
verschraubt.
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Die
Querbrücke 25 ist
u-förmig
ausgebildet. In der Mitte der Querbrücke 25 befindet sich
ein Grundschenkel 31. Von den Enden des Grundschenkels 31 geht
jeweils ein Seitenschenkel 32 und 33 in stumpfem
Winkel aus. Jeder Seitenschenkel 32, 33 weist
einen gegenüber
diesem abgewinkelten Endbereich 34, 35 auf. Die
Endbereiche 34, 35 sind parallel zum Grundschenkel 31 ausgerichtet.
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Wie
aus 2 ersichtlich, ist der Querschnitt der Querbrücke 25 wellenförmig, sodass
zwei Rippen 36, 37 gebildet werden, die die Querbrücke 25 versteifen.
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Die
Querbrücke 25 ist
quer zur Fahrtrichtung ausgerichtet und überbrückt den in der Karosserie 11 ausgebildeten
Kardantunnel 38. Dabei ist die u-förmige Querbrücke 25 derart
orientiert, dass sie sich mit ihrem Grundschenkel 31 vom
Fahrzeug weg in Richtung Fahrbahn wölbt. An den Endbereichen 34, 35 der
Seitenschenkel 32, 33 ist die Querbrücke 25 mit der
Karosserie 11 verschraubt.
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Die
Karosserie 11 verfügt über einen
Unterboden 39, der den Fußboden der Fahrgastzelle bildet.
Dort, wo die Kardanwelle 18 die Antriebseinheit 12 mit
den Fahrzeugrädern 21 verbindet, ist
im Unterboden 39 ein Kardantunnel 38 ausgebildet,
in dem die Kardanwelle 18 geführt ist. Im Bereich des Verteilergetriebes 17 und
des Getriebes 16 dient der Kardantunnel 38 zusätzlich noch
zu deren Aufnahme.
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Wie
in 1 dargestellt ist der Kardantunnel 38 auf
der rechten Seite der Antriebseinheit 12 zur Aufnahme einer
weiteren Kardanwelle 40 erweitert. Der Kardantunnel 38 wird
von einem Kardantunnelblech 64 begrenzt, welches im Bereich
der Aufnahme der weiteren Kardanwelle 40 eine vergrößerte, freitragende
Fläche
aufweist. Diese Fläche
neigt zu erhöhten
Schwingungen bei Betrieb des Fahrzeuges.
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Vibrationen
und Schwingungen können
die unterschiedlichsten Ursachen haben, wie beispielsweise Motorschwingungen,
Schwingungen durch Fahrbahnunebenheiten, Abrollgeräusche der
Reifen, Wind, Schwingungen bewegter Bauteile, Eigenschwingungen
der Bauteile. Schwingungen des Kardantunnelblechs machen sich als
Vibrationen im Beifahrerfußraum
oder als erhöhte
Innenraumgeräusche
für den
Fahrgast bemerkbar.
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Um
dies zu vermeiden verbindet eine Strebe 26 die Querbrücke 25 mit
dem Kardantunnel 38 etwa auf der halben Strecke zwischen
der Mitte der Querbrücke 25 und
ihrer rechten Anbindung an die Karosserie 11. Die Strebe 26 versteift
damit die freitragende Fläche
des Kardantunnels 38 auf der rechten Seite und bindet den
Kardantunnel 38 zusätzlich
an die Querbrücke 25 an.
Dazu ist am Kardantunnel 38 im Bereich der freitragenden
Fläche
eine Halterung 41 angeschweißt, an die die Strebe 26 anschraubbar
ist. Auf ihrer anderen Seite ist die Strebe 26 mit der Querbrücke 25 verschraubt.
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Die
Strebe 26 ist L-förmig
gebildet mit einem kurzen Schenkel 42 und einem langen
Schenkel 43, die rechtwinklig zueinander ausgerichtet sind.
Die Schenkel 42, 43 sind auf beiden Längsseitenflächen durch
je ein dreieckiges Versteifungsstück 44 miteinander
verbunden. An jedem der Schenkel 42, 43 ist eine Befestigungsbohrung 50, 54 vorgesehen,
um die Strebe 26 mit der Querbrücke 25 einerseits
und mit der Halterung 41 andererseits zu verbinden.
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Die
Strebe 26 ist aus zwei Bauteilen 45, 46 aufgebaut.
Das in 3b dargestellte erste Bauteil 45 ist
aus einem 3a entsprechenden Blechhalbzeug
in Form eines gleichschenkligen Trapez geformt, welches mit zwei
dreieckigen Seitenschenkeln 48 und einem rechteckigen Grundschenkel 49 gebildet
ist. Die dreieckigen Seitenschenkel 48 werden parallel
zueinander rechtwinklig abgebogen, wodurch eine dreidimensionale
u-förmige
Grundform entsteht. Die Mitte des Grundschenkels 49 wird
mit einer Bohrung 50 versehen. In einer Ausführungsform
gemäß 3b wird
auf die Bohrung 50 eine Mutter 51 derart aufgeschweißt, dass
die Mutter 51 im Inneren der u-förmigen Grundform des Bauteils 45 angeordnet
ist.
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4a zeigt
das Halbzeug, aus dem das zweite Bauteil 46 gemäß 4b hergestellt
ist. Es ist mit einem länglichen
Rechteck geformt, von dessen unterem Drittel an den Seiten je ein
rechtwinkliges Dreieck ausgeht. Diese werden parallel zueinander rechtwinklig
abgebogen und bilden dreieckige Seitenschenkel 52. Dadurch
ergibt sich eine dreidimensional u-förmige Grundform des Bauteils 46,
mit zwei dreieckigen Seitenschenkeln 52 und einem rechteckigen
Grundschenkel 53. Der Grundschenkel 53 wird auf
seiner den Seitenschenkeln 52 abgewandten Seite mit einer
Befestigungsbohrung 54 in Form eines Langlochs versehen.
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Das
zweite Bauteil 46 wird derart in das erste Bauteil 45 eingesetzt,
dass die Grundschenkel 53, 49 senkrecht zueinander
stehen und die Seitenschenkel 48, 52 einander überdecken.
Die beiden Bauteile 45, 46 werden an den Seitenschenkeln 48, 52 miteinander
verschweißt. 5 zeigt
die aus Bauteil 45 und Bauteil 46 hergestellte
Strebe 26. Die dargestellte Ausführungsform weist in ihrem langen
Schenkel 43 ein zusätzliches
Langloch auf.
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Die
in 6a und 6b dargestellte
Halterung 41 ist einstückig
aufgebaut. Sie weist einen Grundschenkel 55 und zwei Seitenschenkel 56, 57 auf.
Die Seitenschenkel 56, 57 sind an ihren Enden 60, 61 winklig
abgebogen. Am Grundschenkel 55 ist annähernd mittig eine Bohrung 58 angeordnet.
In der dargestellten Ausführungsform
ist auf die Bohrung 58 eine Mutter 59 geschweißt.
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Wie 1 und 5 zeigt,
ist die Halterung 41 mit den Enden 60, 61 der
Seitenschenkel 56, 57 am Kardantunnel 38 angeschweißt. Die
Strebe 26 ist mit einer Schraube 62, die über die
(als Langloch ausgeführte)
Befestigungsbohrung 54 geführt ist, mit der Mutter 59 der
Halterung 41 verschraubt. Mit der Querbrücke 25 ist
die Strebe 26 über
eine Schraube 63 und die Mutter 51 im Grundschenkel 49 des
Bauteils 45 verschraubt.
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Dabei
ist die Strebe 26 derart im Fahrzeug orientiert, dass der
kurze Schenkel 42 auf der Querbrücke 25 anliegt, der
lange Schenkel 43 senkrecht auf der Querbrücke 25 steht
und in Richtung Halterung 41 weist und das beide Versteifungsstücke 44 quer
zur Fahrtrichtung ausgerichtet sind.
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In
einer Ausführungsform
ist die Halterung 41 mit einer Nase versehen. Diese Nase
hakt beim Verbinden der Halterung 41 mit der Strebe 26 in
das zusätzliche
Langloch im langen Schenkel 43 der Strebe 26 ein
und dient so als Führung
und Ausrichtungshilfe für
die Strebe 26.
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7a und 7b zeigen
eine weitere Ausführungsform
der Strebe 26 in zwei räumlichen
Ansichten. Die dargestellte Strebe 26 ist aus zwei Bauteilen 45, 46 aufgebaut.
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Das
Bauteil 45 weist einen Grundschenkel 49 und einen
winklig dazu angeordneten Verbindungsschenkel 69 auf. Der
so ent stehende Winkel wird an seinen beiden Enden jeweils durch
einen Seitenschenkel 48 überbrückt. Dadurch werden Grundschenkel 49 und
Verbindungsschenkel 69 gegeneinander versteift.
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Das
Bauteil 46 weist einen Grundschenkel 53 und einen
winklig dazu angeordneten Verbindungschenkel 65 auf. Auf
der Seite des Grundschenkels 53, die dem Verbindungsschenkel 65 gegenüberliegt
ist ein Versteifungsschenkel 66 angeordnet, der ebenfalls
winklig auf den Grundschenkel 53 steht. An den beiden Seiten
des Grundschenkels 53, die zwischen Verbindungsschenkel 65 und
Versteifungsschenkel 66 liegen, sind Seitenschenkel 52 angeordnet,
die den Grundschenkel 53 mit Verbindungsschenkel 65 und
Versteifungsschenkel 66 verbinden.
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Der
Verbindungsschenkel 65 des Bauteils 46 der Strebe 26 weist
Befestigungsaufnahmen 67 auf. Der Verbindungsschenkel 69 des
Bauteils 45 der Strebe 26 weist Befestigungsmittel 68 auf.
Damit ist das Bauteil 45 an seinem Verbindungschenkel 69 durch
Befestigungsmittel 68 mit dem Verbindungsschenkel 65 des
Bauteils 46 zu einer Strebe 26 verbindbar.
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Die
Strebe 26 weist einen kurzen Schenkel 42 auf,
der die Strebe 26 mit der Querbrücke 25 verbindet und
eine langen Schenkel 43, der die Strebe 26 mit
der Karosserie 11 verbindet.
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Die
Befestigungsaufnahmen 67 des Bauteils 46 sind
so ausgeführt,
dass bei großer
Krafteinwirkung durch einen Unfall die Verbindung zwischen Bauteil 45 und
Bauteil 46 getrennt wird. Damit wird bei einem schweren
Unfall, die hintere Lagerung 13 der Antriebseinheit 12 von
der Karosserie 11 abtrennbar, sodass die Antriebseinheit 12 nach
unten fallen und unter dem Fahrgastfußraum nach hinten durchrutschen
kann, ohne die Insassen zu verletzen.