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Die Erfindung betrifft eine Lagerung für ein quer eingebautes Antriebsaggregat im Frontabschnitt einer Fahrzeugkarosserie nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Der grundsätzliche Aufbau einer Lagerung für quer eingebaute Antriebsaggregate ist aus
US 5,267,630 A bekannt. Diese besteht aus zwei Längsträgern, auf denen das Antriebsaggregat mit jeweils einem Lager abgestützt ist. Hierbei ist das eine Lager der Stirnseite der Brennkraftmaschine und das andere Lager dem Getriebeblock zugeordnet. Derartige Lagerungen werden vorzugsweise als sogenannte Pendellagerungen ausgestaltet. Hierbei liegt die fiktive Verbindungsachse der beiden Lager möglichst nahe an der Drehachse („Torque Roll Achse”) des Antriebsaggregats, d. h., an der fiktiven Verbindungslinie zwischen den Massenschwerpunkten von Brennkraftmaschine und Getriebeblock.
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Normalerweise ist an einer Brennkraftmaschine stirnseitig der Riementrieb (Antrieb von Nockenwelle und Nebenaggregaten) angeordnet, der etwa 60 mm breit ist und folglich die Länge des gesamten Antriebsaggregats um dieses Maß erhöht. Innerhalb des Riementriebs ist auch die Motorkonsole untergebracht, wobei die Motorkonsole der aggregatefeste Teil der Motorlagerung ist, der mit dem fahrzeugfesten Teil, dem Motorlager-Tragarm, verschraubt wird.
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In der modernen Fertigung wird das komplette Antriebsaggregat überwiegend von unten nach oben in die Karosserie eingeführt und mit dieser verbunden. Eine solche, allgemein als „Hochzeit” bezeichnete Montage erfordert, dass das Antriebsaggregat stets durch die lichte Weite zwischen den Längsträgern durchgeführt werden muss. Die maximal einbaubare Aggregatelänge wird somit um die Riementriebs-Breite (inklusive der Motorkonsole) reduziert.
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In
DE 24 12 506 A1 wird vorgeschlagen, im Innenraum eines Querträgers der Karosserie Abstützelemente zur Lagerung eines Fahrzeugaggregats anzuordnen, das sich an der Außenseite des Querträgers befindet. Die Abstützelemente werden über eine Öffnung in den Querträger eingeschoben und benötigen folglich keinen Bauraum außerhalb des Querträgers. Diese technische Lösung ergibt für die konkret vorgeschlagene Anwendung zur Lagerung eines Achsgetriebes eine vorteilhafte Reduzierung des notwendigen Bauraums, sie vermittelt jedoch keine Anregung für eine bauraumoptimierte Abstützung eines quer eingebauten Antriebsaggregats.
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DE 199 28 107 A1 beschreibt einen Frontabschnitt einer Fahrzeugkarosserie, insbesondere eines Personenkraftwagens, mit zwei im wesentlichen parallel zur Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Längsträgern und mit einer Baugruppe zur Unterstützung und Lagerung von Fahrzeugaggregaten. Mit dieser technischen Lösung wird sowohl eine wirksame Abstützung des Antriebsaggregats in der Karosserie als auch eine verbesserte Sicherheit bei einem Frontalcrash gewährleistet. Eine Optimierung des Bauraums bei Quereinbau eines Antriebsaggregats wird allerdings auch hier nicht erzielt.
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Aus
JP 2000 289 651 A ist eine Lagerung für ein quer eingebautes Antriebsaggregat im Frontbereich einer Fahrzeugkarosserie mit zwei parallel zur Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Längsträgern bekannt, wobei das Lager nicht unmittelbar mit dem Zylinderkurbelgehäuse verschaubt ist und keine bauraumoptimierte Lagerung gegeben ist.
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Deshalb weisen quer eingebaute Antriebsaggregate im allgemeinen lediglich Brennkraftmaschinen mit maximal vier Zylindern auf. Sofern auch für Antriebsaggregate mit größeren Brennkraftmaschinen ein Quereinbau realisiert werden soll, sind hierfür kostenintensive Konstruktionen notwendig, beispielsweise eine V-förmige Anordnung der Zylinder.
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Neben konventionellen Brennkraftmaschinen mit dem oben beschriebenen Riementrieb sind ferner kompakte, bauraumoptimierte Brennkraftmaschinen bekannt, bei denen die Nockenwelle und teilweise auch die Nebentriebe mittels Kettenantrieb oder Rädertrieb angetrieben werden. Diese sind überwiegend zwischen Getriebe und Brennkraftmaschine angeordnet. Somit ist die Stirnseite der Brennkraftmaschine frei von Bauteilen für den Nebentrieb. Allerdings verbleibt die Motorkonsole stirnseitig. Bei vertikaler Verschraubung hat diese Konsole eine Breite von etwa 50 mm (M 10–12, notwendige Kopfauflage, Werkzeugdurchmesser usw.).
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine bauraumoptimierte Lagerung für ein Antriebsaggregat zu schaffen, mit der auch größere (hubraumstärkere) Brennkraftmaschinen mit z. B. mehr als vier in Reihe angeordneten Zylindern oder Starter-Generatorsystemen quer eingebaut werden können, ohne die „Längsträgerspur” vergrößern zu müssen, also die Fahrzeugbreite erhöhen bzw. die Längsträgerprofile verkleinern zu müssen. Dies soll insbesondere durch eine veränderte Abstützung des Antriebsaggregats im Motorraum erreicht werden.
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Diese Aufgabe wird durch den Anspruch 1 gelöst. Es wird die Verschraubungsrichtung zwischen Motorlager und Brennkraftmaschine (Zylinderkurbelgehäuse) von vertikal auf horizontal geändert. Gleichzeitig wird die Motorkonsole gemeinsam mit dem Motorlagertragarm einteilig ausgeführt und stellt den umspritzten Kern der Motorlagereinheit dar.
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Die Lagereinheit wird nach dem Einfahren des Antriebsaggregates („Hochzeit”) gesetzt und sowohl an der Brennkraftmaschine als auch auf dem Längsträger verschraubt. Dadurch kann der mit der Brennkraftmaschine verschraubte Bereich dieser Lagereinheit als schmale Platte ausgeführt werden und bewirkt eine Vergrößerung der nutzbaren Breite im Motorraum um ca. 40 mm. Demzufolge wird ein Quereinbau von Brennkraftmaschinen mit mehr als vier Zylindern bzw. von Starter-Generatorsystemen möglich. Zumindest eine der horizontal gesetzten Schrauben befindet sich dabei in einem vom Motorraum nicht zugänglichen Bereich und muss daher durch eine Montageöffnung im Radhaus verschraubt werden.
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Für die vorgeschlagene Lagerung ist weder eine Erhöhung der Fahrzeugbreite notwendig, noch ergibt sich eine Verminderung der Stabilität der Karosserie. Gegenüber bekannten technischen Lösungen ergibt die bauraumoptimierte Lagerung Vorteile bezüglich Akustik, Gewicht und Kosten.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
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Die gezeigte Lagerung ist für ein quer eingebautes Antriebsaggregat vorgesehen. Das Antriebsaggregat weist eine, aus einem Zylinderkurbelgehäuse 1 und einem Zylinderkopf 2 zusammengefügte Brennkraftmaschine 1–2 sowie einen Getriebeblock 3 auf und wird im Frontabschnitt einer Fahrzeugkarosserie, insbesondere eines Personenkraftwagens, eingebaut. Die Lagerung besteht aus zwei Längsträgern 4 und 5, die im wesentlichen parallel zur Fahrzeuglängsrichtung verlaufen. Auf den Längsträgern 4 und 5 ist jeweils ein Lager 6 bzw. 7 zur Abstützung des Antriebsaggregates angeordnet. Hierbei steht das Lager 6 mit der freien Stirnseite der Brennkraftmaschine 1–2 und das Lager 7 mit dem Getriebeblock 3 in Wirkverbindung.
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Auf der Stirnseite der Brennkraftmaschine 1–2, die dem Getriebeblock 3 zugeordnet ist, befindet sich ein Antrieb 8 für die Nockenwelle und für die Nebenaggregate, wobei diese Baugruppen in der Zeichnung nicht näher dargestellt sind. Folglich ist die Stirnseite der Brennkraftmaschine 1–2, die dem Getriebeblock 3 gegenüber liegt, frei von zusätzlichen Bauteilen. Das Lager 6 auf dieser freien Stirnseite der Brennkraftmaschine 1–2 kann mit zumindest einer Schraube 9 am Zylinderkurbelgehäuse 1 angeschraubt werden. Diese Schraube 9 verläuft horizontal. Das Lager 6 ist im Fügebereich mit dem Zylinderkurbelgehäuse 1 als Platte mit einer lediglich geringen horizontalen Ausdehnung ausgestaltet. Am Radhaus 10 ist eine Montageöffnung 11 ausgestaltet, durch welche die Schraube 9 geführt werden kann.
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Beim Einbau am Montageband wird das Antriebsaggregat von unten nach oben in den Motorraum der Karosserie eingefahren. Dabei ist das Lager 6 zunächst noch nicht montiert, so dass das Antriebsaggregat direkt durch die lichte Weite zwischen den Längsträgern 4 und 5 passt. Sobald die Einbaulage im Motorraum erreicht ist, wird das Lager 6 von oben gefügt und seitlich an die Stirnfläche vom Zylinderkurbelgehäuse 1 festgeschraubt. Allerdings liegt diese Verschraubungsstelle am Zylinderkurbelgehäuse 1 relativ niedrig an einer Stelle, die einen geringen Abstand zum Radhaus 10 aufweist. Folglich ist hier eine horizontale Verschraubung vom Motorraum aus nicht möglich.
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Um die zumindest eine Schraube 9 unterhalb des Lagers 6 dennoch fügen zu können, ist die Montageöffnung 11 im Radhaus 10 vorgesehen, durch welche die Schraube (bzw. die Schrauben) 9 gesetzt werden kann (können). Es versteht sich, dass die Montageöffnung 11 einen freien Querschnitt ”x” aufweisen muss, der größer ist als der Kopfdurchmesser der Schraube 9 und der zusätzlich genügend Handhabungsfreiheit für die Montage gewährleistet. Sofern das Antriebsaggregat nicht durch die im Radhaus 10 ausgestaltete Montageöffnung 11 verschraubt werden könnte, müsste eine Abstützung vorgesehen werden, die das Antriebsaggregat oberhalb des Längsträgers 4 umgreifen würde. Alle diesbezüglich möglichen Alternativen würden bei ähnlicher Steifigkeit um ein Vielfaches größer und schwerer bauen.
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Die direkte Befestigung des Lagers 6 am Zylinderkurbelgehäuse 1 bewirkt ferner akustische Vorteile. Die Eigenfrequenz dieser Befestigung ist sehr hoch und folglich ist die Schallübertragung von der Brennkraftmaschine auf die Karosserie gering. Weiterhin ist diese direkte Anbindung sehr steif und damit auch optimal bezüglich Package und Gewicht.
