DE3217171A1

DE3217171A1 - Schwingungsgedaempfte aufhaengung fuer ein antriebsaggregat eines fahrzeuges in einer aufbaustruktur

Info

Publication number: DE3217171A1
Application number: DE19823217171
Authority: DE
Inventors: Rolf Dipl.-Ing 7000 Stuttgart Rebmann; Dirk 7147 Eberdingen Roesems; Matthias 7121 Mundeslheim Schütz; Rolf von 7255 Rutesheim Sivers
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 1982-05-07
Filing date: 1982-05-07
Publication date: 1983-11-17
Also published as: GB2123767A; GB2123767B; IT8347799A0; DE3217171C2; FR2526379B1; FR2526379A1; US4535964A; IT1164631B; GB8310628D0

Description

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Schwingungsgedämpfte Aufhängung für ein Antriebsaggregat eines Fahrzeuges in einer Aufbaustruktur

Die Erfindung bezieht sich auf eine schwingungsgedämpfte Aufhängung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem Kraftfahrzeug, insbesondere in Cabriolet-Bauweise, kommen Karosserie-Eigenschwingungen im Heckbereich vor, die als Torsionsschwingungen um die Fahrzeuglängsachse und als Biegeschwingungen um die Fahrzeugquerachse auftreten. Insbesondere die Torsionsschwingungen wirken sich nachteilig auf eine im Heckbereich des Fahrzeugs angeordnete Lagereinrichtung für ein Antriebsaggregat aus. Durch diese Schwingungsform verwindet sich die Aufbaustruktur um das nahezu starre Antriebsaggregat und versucht dieses zu verdrehen. Es ist bekannt, das Antriebsaggregat auf Lagereinrichtungen im vorderen und hinteren Bereich der heckseitigen Aufbaustruktur zu halten. Die hintere Lagereinrichtung ist mit dem Motor verbunden und weist einen Querträger auf, der über eine fest mit diesem verbundene Konsole den Motor aufnimmt. Das auftretende Torsionsmoment wird über den Querträger und die Konsole auf das Antriebsaggregat nahezu vollständig übertragen. Diese starre Ankopplung des Aggregats an die Aufbaustruktur haftet der wesentliche Nachteil an, daß die feste Verbindung zwischen dem Aggregat und seiner Lagereinrichtung starken Beanspruchungen unterliegt, die zu Beschädigungen führen und eine dauerhafte Verbindung zwischen dem Querträger und dem Antriebsaggregat nicht gewährleisten. Außerdem führt die starre Ankopplung zu Rissen an der Abgasanlage sowie zu Beschädigungen der Benzinleitungen.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine schwingungsgedämpfte Aufhängung für ein Antriebsaggregat in einem Kraftfahrzeug zu schaffen, die eine durch Torsions- und/oder Biegeschwingungen ausgelöste Beschädigung der Lagereinrichtung des Antriebsaggregats vermeidet.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale beinhalten die Unteransprüche.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen im wesentlichen darin, daß eine Abkopplung der Torsionsbewegung des Fahrzeugaufbaus von der unmittelbaren Lagereinrichtung des Antriebsaggregats möglich ist, ohne die Ankopplung in vertikaler Richtung über die seitlich außenliegenden Motorlager zu beeinflussen. Dies ist insofern von Vorteil, da hierdurch die vertikale dynamische Federsteifigkeit der Motorlager nicht verringert werden muß, was eine starke Verschlechterung des Fahrkomforts nach sich ziehen würde. Das die Abkopplung bewirkende mittige Lager weist eine derartige Kennung auf, daß es in radialer Belastungsrichtung eine deutlich größere dynamische Steifigkeit hat als die seitlich außenliegenden Lager in ihren vertikalen Belastungsrichtungen. Hierdurch ist die vertikale Ankopplung nach wie vor von den äußeren Motorlagern bestimmt. Durch diese Ausbildung des mittigen Lagerelements kann sich der Querträger in gewissen Grenzen um das Aggregat verschwenken, das als seismische Masse fast ruhig steht.

Es kann somit bei festgelegten seitlich außenliegenden Lagern für das Antriebsaggregat eine Nachrüstung mit dem erfindungsgemäßen mittigen Lagerelement zur Abkopplung von Torsionsbewegungen erfolgen, ohne daß dadurch die Einbauverhältnisse des Antriebsaggregats zur Rahmenstruktur des Fahrzeuges beeinflußt werden.

Über einen Dämpfer zwischen dem Querträger und der das Antriebsaggregat aufnehmenden Konsole werden funktionsgerecht Aggregatsschwingungen bzw. Querträgerschwingungen gedämpft, wobei diese Dämpfung der Torsionsbewegung überlagert ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Kraftfahrzeugs in Cabriolet-Bauweise mit schematisch angedeutetem heckseitigen Antriebsaggregat ,

Fig. 2 eine Draufsicht zu Fig. 1 ,

Fig. 3 eine Ansicht des Fahrzeugs gemäß Fig. 1 in Pfeilrichtung Z gesehen und

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3.

Das Fahrzeug 1 ist als Cabriolet ausgeführt und weist ein im Heck angeordnetes Antriebsaggregat 2 auf. Das Getriebe 3 des Aggregats 2 ist in einer vorderen Lagereinrichtung 4 und der Motor 5 des Aggregats 2 in einer hinteren Lagereinrichtung 6 abgestützt.

Die vordere Lagereinrichtung 4 umfaßt zwei elastische Lager an einem Hinterachsquerrohr 8, die mit dem Gehäuse des Getriebes 3 verbunden sind. Diese Lager 7 sind vorzugsweise in einem schwingungsarmen Bereich, d.h., in einem Schwingungsknoten des Gesamtsystems angeordnet, damit eine zusätzliche Schwingungsanregung des Antriebsaggregats 2 vermieden wird.

Die hintere Lagereinrichtung 6 umfaßt einen Querträger 9, der über seitlich außenliegende elastische Lager 10 an der Aufbaustruktur des Fahrzeugs 1 abgestützt ist. Mit diesem Querträger ist unter Zwischenschaltung mindestens einer dynamischen Entkopplungseinrichtung 11 eine Konsole 12 befestigt, die wiederum fest mit der Motor 5 des Aggregats 2 verbunden wird.

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Diese Entkopplungseinrichtung 11 umfaßt ein zwischen den seitlichen Lagern 10 in der Hauptträgheitsachse 19 der zu entkoppelnden Bewegung angeordnetes Lagerelement 13. In der dargestellten Auführung verläuft die Trägheitsachse der zu entkoppelnden Bewegung in der Längsmittenebene x-x des Fahrzeugs 1 und vorzugsweise durch das Lagerelement 13.

Das Lagerelement 13 besteht im wesentlichen aus einer elastischen Hülse 14, mit definierter Kennung und einem zentral einvulkanisierten Lagerkern 15. Zur Verbindung mit dem Querträger weist das Lagerelement 13 in seinem Umfangsbereich einen u-förmigen Querschnitt auf. Die sich bildenen Ringwülste 16, 17 bewirken eine klemmende Festlegung des Lagerelements 13 im Querträger 9. Gleichzeitig dienen die Ringwülste 16, 17 als Axialanschläge für die Konsole 12.

Zur festen Verbindung des Lagerelements 13 mit der Konsole 12 dient der Lagerkern 15, der in die Hülse 14 einvulkanisiert ist und über Schrauben 18 an der Konsole 12 festgesetzt wird.

Zur Entkopplung des Fahrzeugaufbaus vom Antriebsaggregat 2 bei einer Torsionsbewegung ist das Lagerelement 13 verdrehweich in den Pfeilrichtungen 20, 28 ausgeführt. Es weist jedoch eine radiale Steifigkeit auf, die größer ist als die vertikale und horizontale Steifigkeit der übrigen Lager 7 und 10 des Antriebsaggregats 2. Insbesondere soll das Lagerelement 13 bei einer Relativbewegung des Querträgers 9 aus der horizontalen Ebene 21 bis zu 0^-= 3° verdrehweich sein. Die Auslenkbewegung des Querträgers 9 bei Torsionsschwingungen ist durch paarweise angeordnete Pfeile dargestellt.

Wie Fig. 4 näher zeigt, weist die Konsole 12 ein Halteelement 22 auf, das in eine stirnseitige Mulde 27 des Lagerkerns 15 formschlüssig eingreift und über die Schrauben 18 festgesetzt wird.

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Unterhalb des Lagerelements 13 und des Querträgers 9 erstreckt sich ein Bereich 29 der Konsole 12 welcher den Motor 5 mittels Schrauben aufnimmt. Oberhalb des Lagerelements 13 und des Querträgers 9 ist ein Stützarm 23 an der Konsole 12 vorgesehen, der eine obere Lagerung 24 für einen Dämpfer 25 bildet, der sich über ein Lager 26 am Querträger 9 abstützt. Er arbeitet mit der Entkopplungseinrichtung 11 derart zusammen, daß eine Dämpfung bewirkt wird, die der Relativbewegung des Aufbaus überlagert ist. Die Anlenkung des Dämpfers 25 am Querträger 9 und an der Konsole 12 erfolgt mit einem relativ großen Abstand zur Längsachse des im Querträger 9 integrierten Lagerelements 13.

Versuche zum Lagerelement 13 haben ergeben, daß bei einem Fahrzeug der Cabriolet-Bauart mit Heckmotor zwei besonders stark ausgeprägte Karosserie-Eigenschwingungen vorkommen. Es sind eine Torsionsschwingung um die Fahrzeuglängsachse bei ca. 11 Hz und eine Biegeschwingung um die Fahrzeugquerachse bei ca. 17 Hz. Für die Aggregatlagerung ist besonders die Torsionseigenschwingung der Karosseriestruktur bei ca. 11 Hz kritisch. Hier verwindet sich die Karosserie im Fahrzeugheck bereits um das nahezu starre Antriebsaggregat und versucht dieses zu tordieren. Da die größten Schwingunsamplituden im Fahrzeugheckbereich liegen, während der Ort der Getriebelagerung am Hinterachsquerrohr in etwa den Knoten der Torsionsschwingung darstellt, wird das auftretende Torsionsmoment über die harte Motorlagerung nahezu vollständig auf den Motor über die Verbindungsstelle Querträger/ Konsole eingeleitet. Das Lagerelement 13 mit seiner definierten Kennung ermöglicht, daß die kritische Torsionsbewegung des Aufbaus, in diesem Fall des Fahrzeughecks vollständig vom Antriebsaggregat abgekoppelt wird.

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Claims

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Patentansprüche

( 1. ySchwingungsgedämpfte Aufhängung für ein Antriebsaggregat eines ranrzeuges in einer Aufbaustruktur über eine im vorderen Bereich des Aggregats angeordnete Lagereinrichtung sowie über eine weitere im hinteren Bereich angeordnete Lagereinrichtung, die einen, den Motor über elastische Lager abstützenden Querträger umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Querträger (9) unter Zwischenschaltung wenigstens einer dynamischen Entkopplungseinrichtung (11) mit einer den Motor (5) haltenden Konsole (12) derart verbunden ist, daß die Entkopplungseinrichtung (11) eine vom Antriebsaggregat (2) definiert losgelöste Relativbewegung des Fahrzeugaufbaus zuläßt.
2. Aufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entkopplungseinrichtung (11) ein zwischen den Lagern (10) des Motors (5) angeordnetes weiteres Lagerelement (13) aufweist, das eine elastische Hülse (14) mit einem zentral einvulkanisierten Lagerkern (15) umfaßt und der Lagerkern (15) über Befestigungsmittel (18) mit der Konsole (12) verbunden ist, wobei die Hülse (14) im Querträger (9) klemmend gehalten wird.
3. Aufhängung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Entkopplungseinrichtung (11) mit einem Dämpfer (25) zusammenarbeitet, der einerseits am Querträger (9) und andererseits an der Konsole (12) angelenkt ist.
4. Aufhängung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerelement (13) in der Hauptträgkeitsachse (19) der zu entkoppelnden Bewegung angeordnet ist.
5. Aufhängung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptträgkeitsachse (19) bei Torsionsschwingungen in der Längsmittenebene (x-x) des Fahrzeugs (1) verläuft.
6. Aufhängung nach den Ansprüchen 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerelement (13) verdrehweich ausgeführt ist, jedoch eine radiale Steifigkeit aufweist, die größer ist als die vertikale und horizontale Steifigkeit der übrigen Lager (7, 10) des Antriebsaggregats (2).
7. Aufhängung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerelement (13) bei einer Relativbewegung des Querträger (9) aus der horizontalen Ebene (21) bis zu cC= 3° verdrehweich ist.
8. Aufhängung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (14) des Lagerelements (13) am Umfang im Querschnitt u-förmig ausgeführt ist und Ringwülste (16, 17) aufweist, über die das Lagerelement (13) klemmend im Querträger (9) gehalten wird.
9. Aufhängung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringwülste (16, 17) jeweils einen Axialanschlag für die Konsole (12) bilden.
10. Aufhängung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlenkung des Dämpfers (25) am Querträger (a) und an der Konsole (12) mit einem relativ großen Abstand zur Längsachse des im Querträger (9) integrierten Lagerelements (13) erfolgt.
11. Aufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerkern (15) eine stirnseitige Mulde (27) aufweist, in der ein mit der Konsole (12) verbundenes Halteelement (22) formschlüssig eingreift, das über Schrauben (18) mit dem Lagerkern (15) verbunden wird.

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12. Aufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konsole (12) den Motor (5) unterhalb des Querträgers .(9) über Befestigungsschrauben aufnimmt und oberhalb des Querträgers (9) ein Stützarm (23) zur Lagerung des Dämpfers (25) vorgesehen ist.
13. Aufhängung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützarm (23) derart über den Querträger (9) herausragt, daß der Dämpfer (25) unter einem Winkel /von 30° bis 150° zum Querträger (9) angestellt ist.