DE3117378C2 - Aufhängung für ein frontseitig, insbesondere querliegend angeordnetes Antriebsaggregat eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Aufhängung für ein frontseitig, insbesondere querliegend angeordnetes Antriebsaggregat eines Kraftfahrzeugs

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Abstract

Das Antriebsaggregat stützt sich in einer Dreipunktlagerung am Aufbau ab. Eine vordere Lagereinrichtung besteht aus einem energieabsorbierenden Längsträger, der zur Aufnahme einer Relativbewegung des Aggregates mit einem weiteren Aggregatlager zusammenwirkt, das als Verschiebelager ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Aufhängung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei einem Frontalaufprall eines mit einem vornliegend angeordneten Motor bestimmten Fahrzeugs werden, zumindest oberhalb einer bestimmten Fahrgeschwindigkeit, die Lagerungen des Motors bzw. des Motor-Getriebeaggregats zerstört. Diese sind zwecks Vermeidung einer unerwünschten Schwingungsübertragung vom Antriebsaggregat auf den Aufbau meist relativ weich ausgebildet. Als Folge der Zerstörung der Lager bei einem Aufprall bewegt sich das Aggregat in Richtung auf das Hindernis bzw. in Richtung auf die Fahrgastzelle, nachdem das Fahrzeug aufgeprallt ist.
Aus der DE-AS 24 55 790 ist eine Einrichtung zur Lagerung eines frontseitig angeordneten Antriebsaggregates in einem Kraftfahrzeug über nachgiebige Lager bekannt, wobei es über eine Verformunjjsarbeit aufnehmende Konsole im Bereich hinter dem Aggregat am Mitteltunnel der Aufbaustruktur gehn'ten ist Ferner sind als Deformationselemente ausgebildete Längsträger von Aufbaustrukturen bekannt (US-PS 38 69 017) sowie Deformationselemente, die zwischen einem vorderen Querträger einer Aufbaustruktur von einem Stoßfänger angeordnet sind (DE-OS 27 57 421). Weiter ist es bekannt (DE-OS 22 49 555), ein im Bereich hinter dem Antriebsaggregat angeordnetes Lager derart auszubilden, daß es bei Überschreiten einer bestimmten kritischen Stoßbelastung abreißt Dabei fällt das Antriebsaggregat unkontrolliert nach unten. Weitere bekannte Aufhängungen (DE-OS 20 56 102) für Antriebsaggregate sind in der Weise ausgebildet, daß bei einem Aufprall das Aggregat in Richtung auf dit Fahrbahn verschwenkt wird.
Aus der DE-OS 29 15 632 ist eine Lagerung für einen quer eingebauten Verbrennungsmotor mit drei Lagern bekannt. Ein vorneliegend und ein hintenliegend zum Motor angeordnetes Lager ist jeweils mit einem aufbauseitigen Querträger verbunden und stützt das Gewicht des Motors ab. Das dritte Lager bildet eine weitere ergänzende Abstützung an einem Längsträger des Aufbaus. Eine relative Verschiebemöglichkeit des Motors gegenüber dem Aufbau bei einem Fahrzeugaufprall ist bei dieser bekannten Dreipunktaufhängung nicht meg-Hch.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Aufhängung für ein Antriebsaggregat in einem Kraftfahrzeug zu schaffen, bei der wenigstens eine Lagerung die Aufnahme einer ausreichenden Verformungsarbeit gewährleistet und eine funktionsgerechte Relativbewegung des Aggregats bzw. des Aufbaus bei Vermeidung einer Zerstörung der übrigen Lager zuläßt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche kennzeichnen weitere zweckmäßige Ausbildungen der Erfindung.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, daß im wesentlichen über die vordere Lagereinrichtung und über die hintere Lagerung eine schwingungstechnisch abgestimmte Aufhängung für ein frontseitig angeordnetes Antriebsaggregat geschaffen wird, die gleichzeitig die bei einem Aufprall des Fahrzeugs auftretenden Relativbewegungen des Aggregats zum Aufbau bzw. die Relativbewegungen des Aufbaus zum Aggregat zuläßt, ohne daß eine Zerstörung des hinteren Lagers sofort eintritt. Der Träger der vorderen Lagereinrichtung ist hierzu als Deformationselement ausgebildet, das im wesentlichen — in Längsrichtung des Fahrzeugs — kinetische Energie über seine gesamte Länge aufnehmen kann. Neben dieser Verformbarkeit ist der Träger primär zur Aufnahme von statischen und dynamischen Biegekräften ausgebildet, die durch das Aggregat und die Fahrmomente aufgebracht werden.
Die vordere Lagereinrichtung ermöglicht durch ihre Ausbildung eine getrennte Abstimmbarkeit entsprechend des gewünschten Festigkeits- und Crash-Verhaltens. So ist ein erhöhtes Energieaufnahmevermögen des Trägers bei nahezu unveränderter Festigkeit durch Einbau von zusätzlichen verformbaren Elementen möglich.
Die hintere Lagerung ist als Schub- und Drucklager ausgeführt und ermöglicht eine weiche Aufnahme der Lagerkräfte und wirkt als Drehmomentstütze und ermöglicht dem Aggregat eine Freigängigkeit bei einem Crash in Längsrichtung des Fahrzeugs, wozu das Lager in der Weise ausgebildet ist, daß der Lagerarm in das Lagergehäuse eintauchen kann.
Durch die Anordnung des hinteren und vorderen Lagers in der Schwerelinie des Aggregats, ha; das dritte seitlich angeordnete Lager nur noch eine stützende Funktion und kann entsprechend einfach ausgeführt werden. Es wird mit dem Aggregat (Getriebe) durch eine in Fahrzeuglängsrichtung relativ weiche Stütze verbunden, die beim Front-Crash leicht verformt wird, damit ihr Einfluß auf den Längsträger der Aufbaustruktur gering bleibt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 eine schematische Draufsicht eines frontseitig im Fahrzeug angeordneten Antriebsaggregats mit seiner Dreipunktaufhängung,
Fig. 2 eine Seitenansicht des Antriebsaggregats mit der Aufhängung,
F i g. 3 eine teilweise Draufsicht des Antriebsaggregates mit seitlicher und hinterer Lagerung,
F i g. 4 eine Seitenansicht der vorderen Lagereinrichtung,
F i g. 5 eine Draufsicht der vorderen Lagereinrichtung gemäß F i g. 4,
F i g. 6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI der F i g. 4,
Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie VII-Vi! der Fig. 4,
F i g. 8 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführung der vorderen Lagereinrichtung mit einem in Längsrichtung angeordnetem Rohr,
F i g. 9 einen Schnitt nach der Linie IX-IX der F i g. 8,
F i g. 10 eine Draufsicht auf den Träger der vorderen Lagereinrichtung in einer Stellung vor der Deformation (ausgezogene Linien) und in einer Stellung nach der Deformation (gestrichelte Linien),
Fig. 11 und 12, Draufsichten auf den Träger mit einem als Federglied ausgebildeten Dehnelement,
Fig. 13 eine Draufsicht auf den Träger mit einem rohrförmigen Dehnelement,
Fig. 14 eine Draufsicht auf den Träger mit einem in Querschnitt tl-törmigen Dehnelement,
F i g. 15 eine Seitenansicht der hinteren Lagerung und Fig. 16 eine Draufsicht gemäß F i g. 15.
Das aus einem Motor 1, Getriebe 2 und einem Differential 3 bestehende Antriebsaggregat 4 ist über eine Aufhängung, welche drei Lagerungen 5,6 und 7 umfaßt, im Vorderwagen 8 der Aufbaustruktur 9,10 und 11 eines Kraftfahrzeugs gehalten.
Das Antriebsaggregat 4 ist querliegend angeordnet, wobei die vordere Lagereinrichtung 5 den Motor 1 mit dem Querträger 9, die hintere Lagerung 6 das Differential 3 mit der hinteren Stirnwand 4 und die seitliche Lagerung 7 das Getriebe 2 mit dem Längsträger 10 der Aufbaustruktur 8 verbindet.
Die vordere Lagereinrichtung 5 liegt mit der hinteren Lagerung 6 vorzugsweise auf einer Verbindungslinie 12, die durch den Schwerpunkt S des Aggregats 4 verläuft. Hierdurch kann die dritte seitliche Lagerung 7 entsprechend einfach ausgeführt werden, da es nur eine stützende Punktion hat.
Die drei Lagerungen 5, 6 und 7 sind zur Aufnahme von Schwingungen entsprechend elastisch ausgeführt, was aber nicht erfindungswesentlich ist, so daß ein näheres Eingehen auf die Gestaltung dieser Lager nicht erforderlich ist.
30
Die vordere Lagereinrichtung 5 umfaßt einen energieabsorbierenden und biegesteif ausgebildeten Längsträger 13, der unter Zwischenschaltung eines elastischen Lagers 14 mit dem Querträger 9 der Aufbaustruktur des Vorderwagens 8 verbunden ist. Das dem Lager 14 abgekehrte Ende weist Flansche 15 auf, die mit dem Motor 1 verbunden werden.
Der Träger 13 weist mindestens einen Deformationsbereich 16 auf, welcher eine hinsichtlich des Zusammenstoßverhaltens des Fahrzeugs gewählte Gestaltung enthält. Der Träger 13 umfaßt hierzu mindestens zwei in Längsrichtung des Fahrzeugs und in einem horizontalen Abstand b verlaufende Streben 17 und 18. Diese hochkant oder senkrecht zur Fahrbahn ausgerichteten Streben sind vorzugsweise als Blechpreßteile ausgeführt und weisen jeweils eine Teilaufnahme 19 und 20 für das elastische Lager 14 auf. Die Verbindung der beiden Streben 17 und 18 erfolgt über das in diese Aufnahmen 19,20 eingepreßte Lager 14, das außenseitig eine Stahlhülse 21 trägt.
Die Streben 17,18 des Trägers 13 sind aus Blechstreifen gebildet, deren Deformationsbereich 16 wenigstens eine in Querrichtung jedes Streifens 17 und 18 verlaufende Knickung 22 besitzt. Diese Knickung 22 ist vorzugsweise so gelegt, daß sie jede Strebe 17, 18 etwa in ihrer Mitte in zwei Abschnitte 23 und 24 teilt, wobei diese Abschnitte 23 und 24 jeweils innenseitig einen stumpfen Winkel a bilden. In Fig. 10 ist ein Ausknickvorgang der Streben 17, 18 bei einem Crash in gestrichelten Linien dargestellt. Hieraus ist zu ersehen, daß die Streben nach außen unbehindert ausknicken können.
Zur erhöhten Energieaufnahme kann nach einer weiteren gezeigten Ausführungsform (F i g. 9) der Träger 13 mit einem in Längsrichtung zwischen den Streben 17, 18 verlaufenden energieabsorbierenden Element 26 versehen sein. Dieses ist rohrförmig ausgebildet und kann Durchbrüche aufweisen. Ebenso wäre auch eine Ausführung mit einem Wellrohr zwischen den Streben 17 und 18 denkbar. Diese Ausführung ist nicht näher dargestellt.
Nach weiteren Ausführungen gemäß der Fig. 11, 12, 13 und 14 ist vorgesehen, eine erhöhte Energieaufnahme des Trägers 13 durch ein zwischen den Streben 17 und 18 im Bereich 16 der Knickung 22 verlaufendes Dehnelement 27; 28; 29; und 30 zu erreichen, das in Querrichtung eier Streben 17, 18 angeordnet ist. Nach den F i g. 11 und 12 ist das Dehnelement als Zugfeder 27; 28 ausgebildet wobei die Zugfeder 27 aus einem gefalteten Blechteil besteht, das über eine Schweißung oder über ein anderes Verbindungsverfahren an den Streben 17 und 18 befestigt wird.
In F i g. 13 ist zwischen den Streben 17 und 18 ein im Querschnitt ovales Rohr 29 vorgesehen, das im Bereich seines kleineren Durchmessers im Deformationsbereich 16 mit den Streben 17 und 18 verbunden wird.
Die weitere Ausführung gemäß Fig. 14 weist einen im Querschnitt U-förmigen Träger 30 auf, der über seine Schenkel 31 mit den Streben 17 und 18 verbunden ist. Der Steg des U-förmigen Trägers 30 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel dem Motor 1 zugerichtet und die Schenkel 31 erstrecken sich vom Steg in Richtung zum Querträger 9. Ebenso wäre auch eine um 180° gedrehte Anordnung des Trägers 30 zwischen den Streben 17 und !8 möglich.
Die hintere Lagerung 6 umfaßt im wesentlichen eine mit dem Differentialgehäuse verbundene Konsole 32, die ein Befestigungsteil 37 und einen Lagerdorn 33 aufweist. Dieser ist in einem mit der Stirnwand 11 verbundenem Lager 34 im wesentlichen in den Pfeilrichtungen 35 und 36 verschiebbar geführt. Der Lagerdorn 33 ist über eine Rändelung 38 mit einer Stahlhülse 39 dreh- und verschiebesicher in dieser gehalten. Diese Hülse 39 ist wiederum mit einem elastischen Element 40 des Lagers 34 verbunden. Über einen Druckanschlag 41 am Lagerdorn 33 ist dieser zum Befestigungsteil 37 der Konsole 32 begrenzt, so daß ein Hineinrutschen des Domes 33 in die Stahlhülse 39 unterbunden wird.
Die seitliche Lagerung 7 weist eine Konsole 42 auf, die einerseits mit dem Gehäuse des Getriebes 2 und andererseits unter Zwischenschaltung eines elastischen Lagers 23 mit dem Längsträger 10 der Aufbaustruktur verbunden ist.
Bei einem Frontalzusammenstoß wird durch die Masse des Antriebsaggregates 4 dieses in Fahrtrichtung F verschoben, wobei der Träger 13 unter Energieaufnahme bleibend verformt wird. Die hintere Lagerung 6 erlaubt diese Bewegung des Aggregates 4, indem der Lagerdorn 33 sich im Lager 34 elastisch in Fahrzeuglängsrichtung verschiebt, wobei diese Verschiebung in und entgegen der Fahrtrichtung erfolgen kann. Ebenso nimmt diese hintere Lagerung 6 Relativbewegungen des Aufbaus zum Aggregat in Fahrtrichtung auf.
Hierzu 6 Blatt Zeichnungen
50
55
60
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Claims (16)

Patentansprüche:
1. Aufhängung für ein frontseitiges, insbesondere querliegend angeordnetes Antriebsaggregat eines Kraftfahrzeuges in einer Aufbaustruktur mittels einer im vorderen Bereich des Aggregats angeordneten Lagereinrichtung sowie weiteren, im seitlichen und hinteren Bereich angeordneten, nachgiebig ausgebildeten Lagerungen, wobei zur Aufnahme einer Relativbewegung des Aggregats zum Fahrzeugaufbau wenigstens eine Lagerung als Verschiebelager ausgebildet ist und daß die vordere Lagereinrichtung ein elastisches Lager hat und am vorderen Querträger mit der Aufbaustruktur verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß dfe vordere Lagereinrichtung einen energieabsorbierenden und biegesteif ausgebildeten Längsträger (13) aufweist, der zwischen dem elastischen Lager (14) und dem Aggregat (4) angeordnet ist und steif mit dem Aggregat (4) verbunden ist.
2. Aufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (13) mindestens zwei in Längsrichtung des Fahrzeugs und in einem horizontalen Abstand (b) zueinanderverlaufende Streben (17,18) umfaßt, die an ihrem vorderen Ende eine die Streben (17,18) miteinander verbindende gemeinsame Aufnahme (19, 20) für das Lager (14) aufweisen und am hinteren Ende jeder Strebe (17,18) ein Befestigungsflansch (15) zum Antriebsaggregat (4) vorgesehen ist.
3. Aufhängung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Streben (17,18) des Trägers (13) hochkant angeordnet sind und aus etwa in einem parallelen Abstand zueinander verlaufenden Blechstreifen gebildet sind, deren Deformationsbereich (16) wenigstens eine in Querrichtung jeder Strebe (17, 18) verlaufende Knickung (22) aufweist und die sich ergebenden Strebenabschnitte (23, 24) unter einem stumpfen Winkel (a) stehen.
4. Aufhangung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Streben (17, 18) im Bereich der Knickung (22) ein in Querrichtung der Streben (17,18) verlaufendes Dehnzement (27; 28; 29,30) mit definierter Energieaufnahme angeordnet ist, das die Streben (17, 18) im Bereich der Knickung (22) miteinander verbindet.
5. Aufhängung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Dehnelement (29) rohrförmig ausgebildet ist.
6. Aufhängung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Dehnelement als Zugfeder (27; 28) ausgebildet ist.
7. Aufhängung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Dehnelement aus einem im Querschnitt U-förmigen Träger (30) besteht, der mit seinen Schenkeln (31) innenseitig der Streben (17,18) befestigt ist.
8. Aufhängung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Streben (17, 18) ein in Längsrichtung des Fahrzeugs verlaufendes energieabsorbierendes Element (26) angeordnet und jeweils endseitig mit den Streben (17,18) verbunden ist.
9. Aufhängung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das energieabsorbierende Element (26) rohrförmig ausgebildet ist und Durchbrüche aufweist.
10. Aufhängung nach den Ansprüchen δ und 9, dadurch gekennzeichnet, daß das energieabsorbierende Element (26) als Wellrohr ausgebildet ist
11. Aufhängung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (13) wenigstens zwei Blechformteile umfaßt, die miteinander über das durch einen Preßitz in den Aufnahmen (19, 20) der Streben (17, 18) gehaltene Lager (14) verbunden sind.
12. Aufhängung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschiebelager (6) eine mit dem Getriebe (3) des Antriebsaggregates (4) verbundene Konsole (32) umfaßt, die ein Befestigungsteil (37) und einen Lagerdorn (33) aufweist, der in einem mit der Stirnwand (11) der Aufbaustruktur verbundenen Lager (34) im wesentlichen in den Längsrichtungen (35 und 36) des Fahrzeugs elastisch verschiebbar geführt ist.
13. Aufhängung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerdorn (33) über eine Rändelung (38) mit einer starren Hülse (39) dreh- und verschiebesicher in dieser gehalten ist, wobei die Hülse (39) über ein einvulkanisiertes elastisches Element (40) mit dem Gehäuse des Lagers (34) verbunden ist.
14. Aufhängung nach den Ansprüchen 12 und/ oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerdorn (33) einen Druckanschlag (41) aufweist, der — in bezug auf die Fahrtrichtung F — an der Vorderseite des Lagers (34) anliegt und den Dorn (33) zum Befestigungsteil (37) der Konsole (32) begrenzt.
15. Aufhängung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschiebelager (6) in der Weise elastisch ausgebildet ist, daß eine nachgiebige Bewegung des Antriebsaggregates (4) in Längsrichtung des Fahrzeugs bei einem Zusammenstoß von der dem Getriebe (3) gegenüberliegenden Stirnwand (11) der Aufbaustruktur begrenzt wird.
16. Aufhängung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die im seitlichen Bereich des Antriebsaggregates (4) (Differential 2) angeordnete Lagerung (7) eine Konsole (42) umfaßt, die mit der Vorderseite des Getriebes (2) verbunden ist und ein in ihrer Längsrichtung biegeweiche Ausbildung aufweist und über das nachgiebige Lager (43) zum Längsträger (10) der Aufbaustruktur abgestützt ist.
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