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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Aufhängungsstange einer Antriebseinheit
eines Kraftfahrzeugs sowie eine Aufhängungsvorrichtung mit einer
solchen Stange.
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Das
für die
Bewegung eines Fahrzeugs notwendige Drehmoment wird durch eine Antriebseinheit
bereitgestellt, die mechanische Vibrationsquellen aufweist, wie
einen Verbrennungsmotor und ein Getriebe. Für den Komfort der Insassen
des Kraftfahrzeugs wird die Antriebseinheit am Chassis des Kraftfahrzeugs
insbesondere über
Gummielemente befestigt, die diese Vibrationen herausfiltern sollen. Die
Motoraufhängungen
verwenden ebenfalls eine oder mehrere Stangen um die Antriebseinheit
mit dem Chassis des Kraftfahrzeugs zu verbinden.
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Kraftfahrzeuge
bewegen sich aufgrund des Antriebsschubs der Reifen auf dem Boden.
Dieser Schub ist die Kraft, die sich aus dem Drehmoment am Ausgang
des Kupplungsstrangs ergibt. Der Schub hat als Intensität das Drehmoment
des Motors, welches durch die Übersetzungen
des Kupplungsstrangs und durch den eingelegten Gang im Getriebe
bestimmt ist. Dieses Drehmoment kann in den ersten Gängen oder
im Rückwärtsgang
sehr groß sein.
Die Drehung der Antriebswelle ist eine Relativbewegung bezüglich der
Antriebseinheit. Damit sich diese Welle dreht muss die Antriebseinheit
gegenüber
Drehbewegungen blockiert sein. Diese Blockade der Drehbewegung wird
durch die „Drehmomentauffangstangen" bewirkt, die sich
auf Chassis-Elementen abstützen.
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Neben
den dynamischen Kräften,
zu denen die Vibrationen gehören,
erzeugt die Antriebseinheit ebenfalls statische Kräfte. Diese
statischen Kräfte existieren
aufgrund der Schwerkraft sowie des Auffangens des Antriebsdrehmoments
während
des Betriebs des Motors. Damit die von der Drehung des Motors bei
langsamer Fahrt erzeugten Vibrationen keine unangenehmen Vibrationen
darstellen, müssen
die statischen Kräfte
des Motors eliminiert werden.
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Wenn
die Aufhängungsstangen
des Motors im Wesentlichen horizontal angeordnet sind, erzeugen
die Gewichtskräfte
der Antriebseinheit sowie die räumliche
Verteilung des Chassis wenige statische Kräfte beim Langsamfahren.
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In
bestimmten Fällen
sind die Stangen im Wesentlichen vertikal angeordnet, insbesondere
um von der Straße
herrührende
Stöße, z.B.
durch Schlaglöcher,
zu begrenzen. Wenn die Stangen senkrecht angeordnet sind reagieren
sie empfindlich auf die räumliche
Verteilung des Chassis und der Mechanik. Das heißt, die Montage der Stangen
bedarf einer Feinregelung, um die Antriebseinheit so in einer Gleichgewichtslage
anzuordnen, dass sie keine statischen Kräfte beim Langsamfahren erzeugt.
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Diese
Einstellung der Stangen, die durch einen Mechaniker erfolgt, wird
immer schwieriger aufgrund des mehr und mehr reduzierten Zugangsraums
in Motorräumen
neuer Kraftfahrzeuge. Die Enden der Stangen können beispielsweise mit einem am
Ende einer mit einem Gewinde versehenen Stange befestigten Auge
versehen sein, wobei die Stange an das Chassis schraubbar ist. In
diesem Fall handelt es sich um ein Schrauben-Mutternsystem, welches die
Regelung ermöglicht.
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Bei
einem anderen bekannten System wird das am Ende der Stange angeordnete
Auge mittels einer Achse befestigt, die in einem Langloch verschiebbar
ist. Das heißt,
die Befestigungsachse der Stange kann in dem Langloch vor ihrem
Anziehen gleiten und die Schraube wird angezogen, ohne sich gegen
die Schwerkraft zu stellen, die auf die Antriebseinheit drückt.
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Die
FR-A-2 587 773 beschreibt eine Aufhängungsstange einer Antriebseinheit
eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Die
in dieser Druckschrift beschriebene Stange weist u.a. einen Kolben
auf, der in einem Zylinder durch zu dämpfende Schwingungen bewegt wird
und in den Kanäle
für den
Durchgang eines hydraulischen Fluids gebohrt sind. Der Dämpfer ist
so eingestellt, dass er keine oder nur eine schwache Dämpfung von
Schwingungen kleiner Amplitude bewirkt. Genauer gesagt, ist der
Kolben mit einem gegenüber
dem Hydraulikfluid dichten Organ kombiniert und zwischen zwei Anschlägen durch
die Einwirkung des Drucks des Fluids beweglich, wobei das Organ
ermöglicht,
auf seiner einen oder anderen Seite ein bestimmtes Volumen des Fluids
anzusammeln, welches die Kanäle
des Kolbens bei kleinen Schwingungen nicht passieren muss.
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Die
Druckschrift FR-A-2 415 753 beschreibt einen Stoßdämpfer für Kraftfahrzeuge mit zwei Elementen
(Zylinder und Kolben, der fest mit einer Stange verbunden ist),
die jeweils an einem gefederten Teil und einem nicht gefederten
Teil eines Kraftfahrzeugs befestigt sind. Dieser Stoßdämpfer ist
dadurch gekennzeichnet, dass eines der beiden Elemente (z.B. der
Zylinder) Mittel aufweist, die eine langsame Deforma tion des Elements
ermöglichen,
um eine langsame Deformation der Federung des Kraftfahrzeugs zu
kompensieren und Blockiermittel, die verhindern, dass sich dasselbe
Element des Stoßdämpfers verformt,
wenn die Verformungsgeschwindigkeit einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet.
Diese Mittel ermöglichen
eine langsame Deformation oder eine Blockierung des Elements und
bestehen aus einem zweiten System von Kolben mit elastischen Klappen,
die mit einer Stange verbunden sind und in den Zylinderkörper gleiten.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einer Aufhängungsstange
einer Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs anzugeben, die die oben
beschriebenen Nachteile beseitigt.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch eine Aufhängungsstange
einer Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs, die dazu bestimmt ist
im Wesentlichen senkrecht montiert zu werden, um eine Antriebseinheit
mit dem Chassis eines Kraftfahrzeugs zu verbinden, wobei die Stange
sich verlängern
bzw. verkürzen
kann wenn sie Zug- bzw. Druckkräften
ausgesetzt ist, wobei die Stange Mittel zur Längeneinstellung aufweist, um
einerseits eine Längenveränderung
der Stange zu ermöglichen,
wenn diese Zug- bzw. Druckkräften
von schwacher Intensität
ausgesetzt ist, wie solchen, die während der Montage der Stange
am Kraftfahrzeug auftreten und andererseits die eine Längenveränderung
der Stange verhindern, während
diese Zug- bzw. Druckkräften
hoher Intensität
ausgesetzt ist, welche größer als
die bei der Montage auftretenden Kräfte sind und die Kräfte hohe
Intensität
beispielsweise solchen entsprechen, die währen des Betriebs der Antriebseinheit
auftreten, und dadurch, dass die Stange aus einer Anordnung besteht,
die einen Kolben und einen Zylinder aufweist, wobei das erste Ende
der Stange fest mit der Stange des Kolbens verbunden ist, während das zweite
Ende fest mit dem Zylinder verbunden ist, und dadurch, dass die
Mittel zur Einstellung der Länge
ein nicht komprimierbares Fluid aufweisen, welches in den Zylinder
angeordnet ist und Mittel, die ein Ventil bilden, welches den Fluiddurchgang
zwischen zwei Arbeitsvolumen erlauben, die jeweils zur einen und zur
anderen Seite des Kolbens liegen und Mittel zur Kompensation des
Volumens der Stange in den Zylinder eindringen oder aus ihm heraustreten,
und dadurch, dass die Kompensationsmittel aus einem System bestehen
mit einem Ventil, welches so dimensioniert ist, dass es einerseits
den Durchgang des Fluids zwischen einem Arbeitsvolumen und einem
Kompensationsvolumen während
einer Kompression bzw. Zugbelastung schwacher Intensität ermöglicht und andererseits
dieselbe Passage blockiert, während eine
Kompressions- bzw. Traktionskraft hoher Intensität auftritt.
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Darüber hinaus
kann der Gegenstand der Erfindung eins oder mehrere der folgenden
Merkmale aufweisen:
- – die Mittel zur Einstellung
der Länge
stellen automatisch die Veränderung
und das Blockieren der Länge
der Stange je nach Zug- oder Druckbelastung ein,
- – die
Aufhängungsstange
weist zwei Teile auf, die aufeinander gleiten können,
- – die
das Ventil bildenden Mittel sind auf dem Kolben ausgebildet und
so dimensioniert, dass sie einerseits den Durchgang des Fluids eines
Arbeitsvolumens in das andere Arbeitsvolumen während einer Kompressions- bzw.
Traktionsbeanspruchung schwacher Intensität erlauben und die andererseits
den Durchgang durch den Kolben bei einer Kompressions- bzw. Zugbeanspruchung
hoher Intensität
blockieren,
- – das
Ventilsystem weist einen hydraulischen Verschluss auf, der mit der
Fluidpassage auf das Kompensationsvolumen hin zusammen arbeitet, wobei
der Verschluss so ausgebildet ist, dass er ein Fluidstrom zwischen
einem Arbeitsvolumen mit dem Kompensationsvolumen während einer Kompressions- bzw. Traktionsbeanspruchung schwacher
Intensität
ermöglicht
und andererseits durch Verstopfen dieser Passage diese dicht abschließt, während eine
Kompressions- bzw. Traktionsbeanspruchung hoher Intensität auftritt.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin eine Vorrichtung
zur Aufhängung einer
Antriebsgruppe anzugeben, welche eine solche Aufhängungsstange
aufweist.
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Diese
Aufgabe wird dadurch gelöst,
dass die Vorrichtung zur Aufhängung
einer Antriebsgruppe eines Kraftfahrzeugs, welche eine Antriebseinheit
mit dem Chassis eines Kraftfahrzeugs verbindet mindestens eine Aufhängungsstange
mit wenigstens einem der oben beschriebenen Merkmale aufweist.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
der Vorrichtung zur Aufhängung
einer Antriebsgruppe weist diese zwei Aufhängungsstangen auf, mit mindestens
einem der oben beschriebenen Merkmale, die vorne bzw. hinten an
der Antriebseinheit angeordnet sind.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
befestigt eine erste der Stangen die Antriebseinheit des Kraftfahrzeugs
an einem Strukturelement an der Vorderseite des Kraftfahrzeugs,
wie einer Traverse und die zweite Stange befestigt ein Kupplungsgehäuse und/oder
Getriebegehäuse
an einem hinteren Strukturelement, wie einer Traverse oder einen
Motorträger.
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Weitere
Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung erschließen sich
aus der folgenden Beschreibung, die auf die Zeichnung Bezug nimmt,
in der zeigen:
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1 eine
perspektivische Draufsicht auf eine Vorrichtung zur Aufhängung einer
Antriebseinheit nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
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2 einen
Schnitt durch ein Detail der Vorrichtung nach 1,
welches eine Aufhängungsstange
nach einer ersten Ausführungsform
der Erfindung darstellt; und
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3 einen
Schnitt durch eine Stange zur Aufhängung eines Motors nach einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung.
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Die
Antriebseinheit 30, welche in 1 dargestellt
ist, weist einen Verbrennungsmotor 20 auf, der mit einer
Einheit 22 bestehend aus einem Getriebe und einer Kupplung
verbunden ist. Die Antriebseinheit 30 ist zwischen zwei
Längsstruktureinheiten 23,
wie beispielsweise Bodenlängsträgern des
Chassis angeordnet, die parallel zur Längsachse des Fahrzeugs verlaufen.
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In üblicher
Weise ist die Antriebseinheit 30 über zwei Trägerscheiben 24 an
den Längsbodenträgern 23 befestigt.
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Der
vordere Teil der Antriebseinheit 30 ist an einem Querstrukturelement 13 je
einer vorderen Traverse befestigt. Die Verbindung der Antriebseinheit 30 mit
der vorderen Traverse 13 erfolgt über eine Stange 1,
die im Wesentlichen vertikal verläuft während ihr oberes Ende an einem
Träger 24 befestigt ist,
der mit dem Vorderteil der Antriebseinheit 30, vorzugsweise
dem Motor 20, fest verbunden ist.
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Der
hintere Teil der Antriebseinheit 30 ist an einem hinteren
Strukturelement 24, wie einer hinteren Traverse oder einem
Träger,
der den Lenkmechanismus des Kraftfahrzeugs (nicht gezeigt) trägt, befestigt.
Die Antriebseinheit 30 ist an dem Träger oder der hinteren Traverse 14 über eine
hintere Stange 11 befestigt, die ebenfalls im Wesentlichen
vertikal angeordnet ist.
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Wie
oben beschrieben ist das untere Ende der hinteren Stange 11 am
Träger
oder an der hinteren Traverse 14 befestigt, während ihr
oberes Ende beispielsweise über
einen Träger 24 am
Gehäuse 22 der
Kupplungs-/ Getriebeeinheit befestigt ist.
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Der
Aufbau der Stangen 1, 11 wird mit Bezug auf 1 erläutert. Bei
dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel besteht die
Stange 1 aus zwei Teilen 2, 3, die zueinander
gleiten können.
Genauer gesagt besteht die Stange 1 aus einer Kolben-3-Zylinder-6-Einheit.
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Ein
erstes Ende 12 der Stange 1 weist ein Auge auf,
welches dazu bestimmt ist ein Gelenk aufzunehmen, das ein Schwingen
der Stange 1 ermöglicht.
Dieses erste Ende 12 der Stange 1 ist an dem Ende
einer Stange 2 ausgebildet, welches fest mit dem Kolben 3 verbunden
ist.
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Das
zweite Ende 18 der Stange 1 weist ebenfalls ein
Auge auf, welches für
ein Gelenk vorgesehen ist. Dieses zweite Ende 18 ist mit
dem Zylinder 6 fest verbunden.
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Der
Kolben 3 definiert in den Zylinder 6 zwei Arbeitsvolumen 16, 17 für ein nicht
komprimierbares Fluid 15. Dazu ist das obere Ende des Zylinders 6 mit einem
dichten Lager 7 verschlossen, welches die Führung der
Stange 2 des Kobens 3 gewährleistet. Das Lager 7 weist
eine verschließbare Öffnung 21 auf,
die für
das Füllen
des Zylinders 6 vorgesehen ist.
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Der
Kolben 3 ist mit einer Leitung 4 versehen, die
die beiden Arbeitsvolumen 16, 17 verbindet, die
zu beiden Seiten des Kolbens 3 angeordnet sind.
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Die
Leitung 4 des Kolbens 3 wirkt mit einem beweglichen
Ventil 5 zusammen. Dieses Ventil 5 besteht z.B.
aus einem beweglichen Stopfen, der von seinem Sitz durch eine Feder
beabstandet gehalten wird.
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Eines 17 der
Arbeitsvolumen 16, 17 weist eine Durchgangsöffnung 19 auf,
die mit einem Kompensationsvolumen 31 in Verbindung steht,
welches am Boden des Zylinders 6 gelegen ist. Üblicherweise ist
das Kompensationsvolumen 31 durch eine weiche Membran 9 eingegrenzt,
welches das nicht komprimierbare Fluid 15 von einem Gas 25,
wie z.B. Luft, trennt. Die Passage 19 wirkt mit einem Kompensationsventil 10 zusammen.
Das Kompensationsventil 10 besteht z.B. aus einem beweglichen
Stopfen, der mit einer Feder verbunden ist, die eine Kraft auf ihn ausübt, um ihn
von seinem Sitz fern zu halten.
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Das
bewegliche Ventil 5 und das Kompensationsventil 10 sind
so dimensioniert, dass sie eine geringe Änderung der Länge der
Stange 1 zulassen, wenn diese Druck- oder Zugkräften vorbestimmter schwacher
Intensität
ausgesetzt sind.
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Das
bewegliche Ventil 5 und das Kompensationsventil 10 sind
so dimensioniert, dass sie jede Längenänderung der Stange 1 verhindern,
wenn diese Zug- bzw. Druckbelastungen hoher, vorbestimmter Intensität ausgesetzt
sind.
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Genauer
gesagt, wenn die Stange 1 geringen Druckbelastungen ausgesetzt
ist, die z.B. Kräften
entsprechen, die während
der Montage der Antriebseinheit 30 auf dem Kraftfahrzeug
auftreten, entsprechend wird das bewegliche Ventil 5 aus
seinem Sitz bewegt, um den Fluss des Fluids 15 aus der
untern Kammer 17 in die obere Kammer 16 zu ermöglichen.
Die Stange 2 dringt somit in das innere des Zylinders 6 ein.
Gleichzeitig wird das Kompensationsventil 10 aus seinem
Sitz bewegt, um ein Fließen
des Fluids 15 aus der unteren Kammer 17 in das
Kompensationsvolumen 31 zu ermöglichen.
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Während die
Stange 1 schwachen Zugkräften ausgesetzt ist liegt das
bewegliche Ventil 5 außerhalb
seines Sitzes, um ein Strömen
des Fluids 15 aus der oberen Kammer 16 in die
unter Kammer 17 zu ermöglichen.
Die Stange 2 gleitet zum Äußeren des Zylinders 6 hin.
Gleichzeitig wird das Kompensationsventil 10 aus seinem
Sitz verschoben, um ein Rückfluss
des Fluids 15 im Kompensationsvolumen 31 in die
untere Kammer 17 zu ermöglichen.
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Somit
können
die Stangen 1, 11 während der Montage der Antriebseinheit 30 auf
dem Kraftfahrzeugchassis ihre Länge
verändern
während
sie Kräften
schwacher Intensität
und langsamen Bewegungen ausgesetzt sind, um sich an die Gleichgewichtslage
der Antriebseinheit 30 anzupassen.
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Andererseits,
wenn die Stangen 1, 11 Druckkräften hoher Intensität, die größer sind
als die während
der Montage erzeugten Kräfte
ausgesetzt sind, wird das Kompensationsventil 10 in seinem
Sitz in eine Position gedrückt,
in der es die Passage 19 zum Kompensationsvolumen abdichtet.
Auf diese Weise ist der Kolben 3 und die Stange 2 blockiert
und die Stange 1 behält
eine vorbestimmte Länge.
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Während die
Stangen 1, 11 Zugkräften hoher Intensität, die größer sind
als die während
der Montage erzeugten Kräfte
ausgesetzt sind, wird das bewegliche Ventil 5 in seinen
Sitz in eine Stellung gedrückt,
in der es die Leitung 4 abdichtet. Somit sind der Kolben 3 und
die Stange 2 ebenfalls blockiert und die Stange 1 behält eine
vorbestimmte Länge.
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Die 3 beschreibt
eine Ausführungsvariante
der Stange, die sich von der oben beschriebenen Stange lediglich
durch die Form der Mittel unterscheidet, die das Ventil zur Kompensationskammer 31 bilden.
Elemente, die mit den oben beschriebenen Elementen identisch sind,
sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Bei
der in 3 gezeigten Ausführungsform ist die Durchgangsöffnung 19 zum
Kompensationsvolumen von einer Ringrippe 26 umgeben, die
in das Innere der unteren Arbeitskammer 17 hineinragt.
Ein Stopfen 101 ist zum Teil auf der Rippe 26 angeordnet bzw.
angeklemmt, derart, dass er einen Fluss des Fluids 15 zwischen
der untern Kammer 17 und dem Kompensationsvolumen 31 erlaubt,
wenn die Stange 1 Kräften
schwacher Intensität
ausgesetzt ist.
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Wenn
jedoch die Stange 1 Kräften
hoher Intensität
(insbesondere Kompressionskräften)
ausgesetzt ist, bewirkt der in der unteren Kammer 17 erzeugte
Druck das dichte Einrasten des Stopfens 110 in seinem Sitz
(Rippe 26), wodurch das Ventilsystem blockiert ist und
der Stange eine feste vorbestimmte Länge gibt.
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Kräfte hoher
Intensität
entsprechen z.B. Kräften,
die während
des Betriebs der Antriebseinheit 30 erzeugt werden, beispielsweise
während
des Startens des Motors.
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Die
Kräfte
schwacher Intensität
können
z.B. der Größenordnung 10 daN
sein, während
Kräfte
hoher Intensität
in der Größenordnung
zwischen 500 bis 2000 daN liegen können.
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Somit
stellen sich während
der Montage der Antriebseinheit die Stangen 1, 11 automatisch
in eine stabile Gleichgewichtsposition des Antriebs 30 ein,
in der Letzterer keine Vibrationen während eines lang samen Betriebs
erzeugt. Die Längenvariation
der Stangen 1 und 11 ist beispielsweise in der
Größenordnung
zwischen 5 bis 15 mm.
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Wenn
eine Kraft über
einen vorbestimmten Schwellenwert auf die Stangen 1, 11 ausgeübt wird, verriegelt
sich deren Mechanismus zur Veränderung ihrer
Länge.
Somit stellen sich die Stangen 1, 11 in der Gleichgewichtsposition
auf eine Länge
ein, die die Vibrationen aufgrund des langsamen Drehens des Motors
minimiert. Man erkennt somit gleich, dass die Erfindung, so einfach
sie aufgebaut ist, viele Vorteile aufweist. Die Stangen benötigen keine
Justage während
der Montage des Kraftfahrzeugs. Außerdem ermöglichen es die Stangen eventuelle
mechanische Ungenauigkeiten oder dimensionelle Ungenauigkeiten eines
in großer
Serie hergestellten Kraftfahrzeugs zu korrigieren.
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Darüber hinaus
ermöglicht
es die Erfindung bei Kraftfahrzeugen, die in größer Stückzahl hergestellt werden,
identische Qualitäten
zu erzielen wie dies bei Prototypen der Fall ist. Die Stangen garantieren
ebenfalls eine gute Haltbarkeit der Dämpfer während des Alterungsprozesses
des Fahrzeugs, insbesondere wenn die Trägerscheiben ermüden.
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Die
Erfindung ist nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel
beschränkt.
Somit kann eine Aufhängungsvorrichtung
vorgesehen sein, die eine oder mehr als zwei erfindungsgemäße Stangen
aufweist. Darüber
hinaus kann die Anordnung der Stangen sich von der in 1 gezeigten
je nach Konstruktion des Kraftfahrzeugs unterscheiden.