DE942673C

DE942673C - Drive arrangement for independently sprung drive wheels of motor vehicles

Info

Publication number: DE942673C
Application number: DEF9848A
Authority: DE
Inventors: Earle S Macpherson
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1951-11-06
Filing date: 1952-09-06
Publication date: 1956-05-03

Description

Antriebsanordnung für unabhängig voneinander abgefederte Treibräder von Kraftfahrzeugen Bei Kraftfahrzeugen ist es bekannt, den gesamten Antriebsblock, bestehend aus Motor und Getriebe, in drei Punkten elastisch zu lagern zu dem Zweck, die Erschütterungen des Motors weitgehend zu dämpfen, damit sie nicht auf den Fahrzeugrahmen einwirken. Es ist auch bekannt, das Ausgleichgetriebe am Fahrzeugrahmen durch Gummilagerung zu befestigen, um die auftretenden Antriebs- und Drehmomente weich auf den Fahrzeugrahmen wirken zu lassen. Es soll außer einer Erhöhung des Fahrkomforts erreicht werden, daß das Fahrgestell so wenig wie möglich durch schädliche Stöße und Erschütterungen belastet wird.Drive arrangement for independently sprung drive wheels of motor vehicles In motor vehicles, it is known to use the entire drive block, consisting of motor and gearbox, to be mounted elastically in three points for the purpose of to dampen the vibrations of the engine to a large extent so that they do not hit the vehicle frame act. It is also known to mount the differential on the vehicle frame by means of rubber mounts to be attached to the occurring drive and torque soft on the vehicle frame to let it work. In addition to increasing driving comfort, it should be achieved that the chassis is subject to as little damage as possible from shock and vibration is charged.

Ferner ist es bekannt, den an drei Punkten am Fahrzeugrahmen elastisch abgestützten Motorgetriebeblock und das elastisch am Fahrzeugrahmen gelagerte Ausgleichgetriebe durch ein Rohr miteinander zu verbinden, das die Übertragung der Antriebsdrehmomente und der von den Treibrädern rückwirkenden Drehmomente auf dien Rahmen aufhebt bzw. weitgehend ausgleicht.It is also known to be elastic at three points on the vehicle frame supported engine transmission block and the differential gear mounted elastically on the vehicle frame to be connected by a pipe, which is responsible for the transmission of the drive torques and the torques acting on the frame from the drive wheels cancel or largely offsets.

Durch diese Anordnung wird erreicht, daß die Motordrehmomente und die Bremsmomente innerhalb der Triebwerksblöcke mit dem Torsionsrohr verschluckt werden, so daß auf den Fahrzeugrahmen selbst nur reine Schub- und Verzögerungskräfte einwirken und damit die Fahrzeugfedern weitgehend von schädlichen Beanspruchungen entlastet sind. Bei einer bekanntgewordenen Ausbildung dieser Art ist der Motor mit dem am Fahrzeugrahmen ebenfalls festsitzenden Differential aus einem Block gefertigt, und dieser Block ist in drei Punkten am Fahrzeugrahmen festgelegt. Zwei Auflagepunkte befinden sich rechts und links neben dem Motor und der dritte Auflagepunkt hinter dem Differential. Die Ausbildung hat den Nachteil, daß das Aggregat bei gleichzeitiger Aufnahme der sich aus den Motordrehmomenten und den Bremsmomenten ergebenden Reaktionskräfte nicht in der Lage ist, bei Verwindungen des Fahrzeugrahmens auszuweichen. Außerdem treten erhebliche Dreh-und Biegungsbeanspruchungen auf das Verbindungsrohr zwischen Differential und Motorgetriebeblock auf, so daß die Lagerung zusätzlich außerordentlich stark beansprucht wird. Dadurch ist im übrigen eine sehr kräftige und schwere Ausbildung des Verbindungsrohres sowie seines Anschlusses an den Motorgetriebeblock und an das Hinterachsgetriebe erforderlich.This arrangement ensures that the engine torques and the braking torque within the engine blocks is swallowed up with the torsion tube so that only pure thrust and deceleration forces on the vehicle frame itself act and thus the vehicle springs largely from harmful stresses are relieved. In a training of this type that has become known, the motor Manufactured from one block with the differential, which is also firmly attached to the vehicle frame, and this block is in three points set on the vehicle frame. There are two support points to the right and left of the motor and the third Support point behind the differential. The training has the disadvantage that the unit with simultaneous inclusion of the engine torque and the braking torque resulting reaction forces is not capable of twisting the vehicle frame to evade. In addition, there are significant torsional and bending loads on the Connection pipe between differential and engine gearbox block, so that the storage is also extremely heavily used. By the way, this is a very strong and heavy training of the connecting pipe and its connection the engine gearbox block and the rear axle differential are required.

Erfindungsgemäß ist nun der Motorgetriebeblock in an sich bekannter Weise in drei Punkten am Fahrzeugrahmen elastisch abgestützt, das Ausgleichgetriebe ist ebenfalls bekannterweise elastisch am Fahrzeugrahmen gelagert und das Torsionsrohr mit dem Motorgetriebeblock über eine waagerechte Achse gelenkig verbunden. Hierdurch wird erreicht, daß bei gleichzeitiger Aufnahme der Reaktionsmomente und der Motordrehung sowie der Bremsung durch den gesamten Motor- und Differentialblock eine gewisse Beweglichkeit zwischen Motor und Differential vorhanden bleibt, so daß der Motor für sich in drei Punkten aufgehängt werden kann, ebenso das Differential.According to the invention, the motor transmission block is now known per se Way, the differential gear is elastically supported in three points on the vehicle frame is also known to be resiliently mounted on the vehicle frame and the torsion tube articulated to the engine gearbox block via a horizontal axis. Through this it is achieved that with simultaneous absorption of the reaction torques and the engine rotation as well as the braking by the entire engine and differential block a certain amount Mobility between the engine and the differential remains, so that the engine can be suspended in three points, as can the differential.

Hierdurch wird die Gesamtkonstruktion leichter, da keine Biegungsbeanspruchungen auftreten, und Verwindungen des Aggregates sind infolge der Beweglichkeit des Motors und des Differentials zueinander möglich.This makes the overall construction lighter since there are no bending loads occur, and twisting of the unit are due to the mobility of the motor and the differential to each other possible.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt Fig. I eine Draufsicht auf das Kraftfahrzeugfahrgestell, Fig. 2 eine Seitenansicht auf das Fahrgestell nach Fig. I, Fig.3 einen waagerechten Schnitt nach Linie V-V der Fig. 2 und Fig. 4 eine schematische Darstellung der Kraftfibertragung und der dabei auftretenden Kräfte. Das Fahrgestell enthält den Rahmen i i, die Vorderräder I2 und die Hinterräder I3. Die Vorderräder I2 sind unabhängig mit Hilfe bekannter Aufhängearme I4 und nicht dargestellter Schraubenfedern aufgehängt. Die Hinterräder I3 sind mittels einer Hilfsachse I6 in Gestalt eines rohrförmigen Gliedes, das sich zwischen den Hinterrädern quer zum Rahmen erstreckt, miteinander verbunden. Wie in Fig. I zu sehen, sind die Enden der Hilfsachse I6 in Traggliedern I7 aufgenommen, und darin befestigt. Jedes dieser Tragglieder hat einen nach innen gerichteten Arm I8, der an dem Mittelteil einer hinteren Längsblattfeder I9 mit Hilfe von Federbügeln 2I und einer Klemmplatte 22 befestigt ist. Das Vorderende jeder Blattfeder ist schwenkbar in einem an der Seitenschiene 24 des Rahmens II angeordneten Böckchen 23 gelagert, während das rückwärtige Ende an der Seitenschiene mit Hilfe eines Federbügels 26 befestigt ist. Die Federplatte 22 ist mit dem unteren Ende eines Teleskopstoßdämpfers 28 gelenkig verbunden, dessen oberes Ende an einem an einer Querstrebe 3I befestigten Böckchen 29 schwenkbar befestigt ist.An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing. 1 shows a top view of the motor vehicle chassis, and FIG. 2 shows a side view on the chassis according to Fig. I, Fig.3 a horizontal section along line V-V FIGS. 2 and 4 show a schematic representation of the power transmission and the occurring forces. The chassis contains the frame i i, the front wheels I2 and the rear wheels I3. The front wheels I2 are independent by means of known ones Suspended suspension arms I4 and coil springs not shown. The rear wheels I3 are by means of an auxiliary axis I6 in the form of a tubular member that extends extending transversely to the frame between the rear wheels, connected to each other. As To see in Fig. I, the ends of the auxiliary axis I6 are received in support members I7, and attached in it. Each of these support members has an inwardly directed arm I8, which is attached to the middle part of a rear longitudinal leaf spring I9 with the help of spring clips 2I and a clamping plate 22 is attached. The front end of each leaf spring is pivotable mounted in a bracket 23 arranged on the side rail 24 of the frame II, while the rear end on the side rail with the help of a spring clip 26 is attached. The spring plate 22 is with the lower end of a telescopic shock absorber 28 articulated, the upper end of which is attached to a cross strut 3I Lugs 29 is pivotally attached.

Jedes Tragglied I7 hat einen hülsenförmigen Ansatz 32, in dem eine Hinterradnabe drehbar gelagert ist.Each support member I7 has a sleeve-shaped extension 32 in which a Rear hub is rotatably mounted.

Der Antrieb des Fahrgestelles erfolgt durch einen Verbrennungsmotor 36 bekannter Art, der auf dem vorderen Teil des Rahmens II mit Hilfe eines Paares üblicher, im seitlichen Abstand gegenüberliegender Gummilagerungen 37 gelagert ist. An dem rückwärtigen Teil des Motors 36 sind das Wechselgetriebe enthaltende Gehäuse 38, 39 befestigt. Ein einfaches Gummilager 4I trägt das Gehäuse 39 auf einem kurzen Querrahmen 42, der zwischen den X-förmig verlaufenden Rahmenschienen 43 angeordnet ist, um eine an sich bekannte Dreipunktaufhängung für den Motorgetriebeblock zu schaffen.The chassis is driven by an internal combustion engine 36 known type, which is on the front part of the frame II with the help of a pair usual, at the lateral distance opposite rubber mountings 37 is mounted. At the rear of the motor 36 are housings containing the change gearbox 38, 39 attached. A simple rubber bearing 4I carries the housing 39 on a short one Cross frame 42, which is arranged between the X-shaped frame rails 43 is to a known three-point suspension for the engine transmission block create.

Wie in Fig. I und 3 zu sehen, ist das rückwärtige Ende 44 des Gehäuses 39 gabelförmig ausgebildet und erfaßt das vordere gabelförmige Ende 46 eines sich in Längsrichtung erstreckenden: Torsio:nsrohres 47. Das Torsionsrohr 47 nimmt in sich die Gelenkwelle 48 auf, die mit der Getriebewelle 49 mit Hilfe eines bekannten Universalgelenkes 5I verbunden ist. Das gabelförmige Ende 46 des Torsionsrohres hat eingeschraubte Bolzen 52, die gelenkig mit dem gabelförmigen Ende 44 des Getriebegehäuses 39 unter Einfügung von Gummibüchsen 53 verbunden sind. Das Torsionsrohr 47 ist also -mit dem Motorgetriebeblock derart verbunden, daß es eine relative Schwenkbewegung um eine quer liegende waagerechte, durch die Bolzen 52 gebildete Achse ausführen kann. Die Achse des Universalgelenkes 5I fluchtet mit dieser Achse.As seen in Figures I and 3, the rear end 44 is the housing 39 is fork-shaped and grasps the front fork-shaped end 46 of a itself longitudinally extending: Torsio: nsrohres 47. The torsion tube 47 takes in the cardan shaft 48, which is connected to the gear shaft 49 with the help of a known Universal joint 5I is connected. The forked end 46 of the torsion tube has screwed in bolts 52 which are articulated to the forked end 44 of the gear housing 39 are connected with the insertion of rubber bushings 53. The torsion tube 47 is so - Connected to the engine gearbox block in such a way that there is a relative pivoting movement run around a transverse horizontal axis formed by the bolts 52 can. The axis of the universal joint 5I is aligned with this axis.

Das rückwärtige Ende des Torsionsrohres 47 ist starr mit dem vorderen Ende des Ausgleichgehäuses 54 verbunden. Auf gegenüberliegenden Seiten des vorderen Teiles des Ausgleichgehäuses sind Böckchen 55 angeordnet, die die an einem U-förmigen Querrahmen 3I befestigten und sich von die= sem erstreckenden Gummilagerglieder 56 aufnehmen. Das Ausgleichgehäuse 54 ist also in ebenfalls bekannter Weise auf dem Rahmen elastisch gelagert.The rear end of the torsion tube 47 is rigid with the front End of the differential housing 54 connected. On opposite sides of the front Part of the differential housing lugs 55 are arranged, which are attached to a U-shaped Fixed cross frame 3I and extending from this = sem rubber bearing members 56 record. The differential housing 54 is also in a known manner the frame is elastically supported.

Durch diese Konstruktion, durch die das. Ausgleichgetriebe und die Hinterradbremsen vollständig von dem Fahrgestell getragen werden, sind die nicht federnden Massen am rückwärtigen Ende des Kraftfahrzeuges vermindert. Diese Anordnung ermöglicht auch, sowohl den Boden des Innenraumes als auch den des Gepäckraumes, mit Bezug auf die herkömmliche Fahrgestellkonstruktio:n, niedrig zu halten, @o daß der Nutzraum vergrößert wird und auch das äußere Aussehen dadurch verbessert werden kann, daß der rückwärtige Teil des Aufbaues niedrig wird.Through this construction, through which the differential gear and the Rear brakes that are fully supported by the chassis are not resilient masses at the rear end of the motor vehicle reduced. This arrangement also enables both the floor of the interior and that of the luggage compartment, with reference to the conventional chassis construction: n, to keep low, @o that the usable space is enlarged and the external appearance can be improved thereby can that the rear part of the structure becomes low.

Die Längsb:lattfedern haben nur die Aufgabe, die in Längsrichtung wirkenden Antriebs- und Bremskräfte zusammen mit den senkrecht wirkenden Lasten aufzunehmen, weil die Antriebs- und Bremsdrehmomente nicht auf die Federn übertragen, sondern durch die vorbeschriebene Konstruktion ausgeglichen werden. Die Längsfedern brauchen deshalb nur so ausgeführt zu werden, daß sie diese Aufgabe wirksam durchführen. Das Abheben der Räder von der Fahrbahn ist verringert, da die Federn nicht angehoben werden, wie dies bei Kraftfahrzeugen mit einer Kardanwelle mit zwei Gelenken der Fall ist, und bei dem die Längsblattfedern auch die Antriebs- und Bremsdrehmomente aufnehmen müssen.The longitudinal leaf springs only have the task of the longitudinal direction acting drive and braking forces along with the perpendicular to absorb acting loads, because the drive and braking torques do not occur the springs transferred, but compensated for by the construction described above will. The longitudinal springs therefore only need to be designed so that they Perform task effectively. The lifting of the wheels from the road is reduced, since the springs are not raised, as is the case with motor vehicles with a cardan shaft with two joints is the case, and in which the longitudinal leaf springs also the drive and have to absorb braking torques.

Bei bekannten Halb-Schwingachsenkonstruktionen ist das Ausgleichgetriebe unmittelbar mit dem Fahrzeugrahmen an in Längsrichtung voneinander liegenden Punkten, gewöhnlich an seinem vorderen und hinteren Teil, verbunden. Diese La: gerstellen sind verhältnismäßig dicht beieinander angeordnet, wodurch nur ein kurzer Dreharm verfügbar ist, um das Antriebs- und Bremsdrehmoment auf den Rahmen des Fahrgestelles zu übertragen. Es müssen deshalb verhältnismäßig unnachgiebige Lagermittel benutzt werden.In known half-swing axle constructions, the differential gear is directly with the vehicle frame at points lying longitudinally from one another, usually at its anterior and posterior part, connected. These camps are arranged relatively close together, making only a short rotating arm is available to drive and brake torque on the chassis frame transferred to. It must therefore use relatively unyielding storage means will.

Mit der vorliegenden. Anordnung wird jedoch durch das zwischengeschaltete Torsionsrohr 47 und Ausgleichgehäuse 54 ein verhältnismäßig langer Dreharm für die Übertragung des Antriebs- und Bremsdrehmomentes geschaffen. Dieser Dreharm entspricht dem Abstand zwischen den Achsen der Bolzen 52 an dem vorderen Ende des Torsionsrohres 47 und der Achse der Gummilager 56, die das Ausgleichgehäuse mit dem Fahrzeugrahmen verbinden.. Da, dieser Torsionsarm lang ist, sind die Kräfte bedeutend kleiner, und zwischen dem Ausgleichgehäuse und dem Rahmen können verhältnismäßig weiche Gummilagermittel 56 benutzt werden, wodurch eine ruhige zufriedenstellende Lagerung desselben erreicht wird. An dem vorderen Ende des Torsionsrohres 47 werden die durch das Antriebs- und Bremsdrehmoment entstehenden Reaktionskräfte durch Gummihülsen 53 auf das Gehäuse 39 übertragen. Da der Motor 36 und die Gehäuse 38, 39 starr miteinander verbunden sind, werden deren Gewichte auf die Gummilagen 37 und 41, die den Motorgetriebeblock auf den Fahrzeugrahmen abstützen, übertragen. Diese Gewichte sind mit Bezug auf den langen Dreharm und auf die Verteilung zwischen den. Gummilagern verhältnismäßig klein, und deshalb können verhältnismäßig weiche Befestigungsmittel vorgesehen werden, die zu einer ruhigen und sanften Fahreigenschaft des Kraftfahrzeuges beitragen.With the present. However, arrangement is through the intermediary Torsion tube 47 and differential housing 54 a relatively long rotating arm for the Transfer of the drive and braking torque created. This swivel arm corresponds the distance between the axes of the bolts 52 at the front end of the torsion tube 47 and the axis of the rubber mounts 56 that connect the differential housing to the vehicle frame connect .. Since this torsion arm is long, the forces are significantly smaller, and between the differential housing and the frame can be relatively soft rubber bearing means 56 can be used, whereby a quiet satisfactory storage of the same achieved will. At the front end of the torsion tube 47, the and braking torque resulting reaction forces through rubber sleeves 53 on the housing 39 transferred. Since the motor 36 and the housing 38, 39 are rigidly connected to one another are, their weights are on the rubber layers 37 and 41, which the engine transmission block support on the vehicle frame, transferred. These weights are related to the long rotating arm and the distribution between the. Rubber bearings relatively small, and therefore relatively soft fasteners can be provided, which contribute to a quiet and smooth driving quality of the motor vehicle.

Fig. 4 stellt schematisch den Kräfteverlauf in einem Fahrgestell gemäß der Erfindung dar. Der Pfeil A bezeichnet die Richtung des Motordrehmomentes an der Kurbelwelle 78 des Motors 36. Dieses Drehmoment ruft in dem Motorblock ein gleiches Gegendrehmoment B hervor. Bei üblichen Fahrgestellkonstruktionen wird dieses Reaktionsmoment unausgeglichen auf den Fahrzeugrahmen übertrigen.Fig. 4 shows schematically the distribution of forces in a chassis according to of the invention. The arrow A indicates the direction of the engine torque of the crankshaft 78 of the engine 36. This torque calls the same in the engine block Counter torque B. With conventional chassis constructions, this reaction torque becomes imbalanced transfer to the vehicle frame.

Gemäß der Erfindung wird das Motordrehmoment von der Kurbelwelle 78 durch das nicht dargestellte Getriebe auf das Universalgelenk 51 der Triebwelle 48 übertragen, dessen hinteres Ende das Zahnrad 64 der Hinterachse antreibt. Die Pfeile C und D geben die Richtung des Drehmomentes in der Triebwelle 48 bzw. im Antriebszahnrad 64 an, das mit dem Tellerrad 6o im Eingriff ist. Das hierin wirkende Drehmoment ist in Pfeilrichtung F gerichtet. Die Reaktion des Drehmomentes in dem Ausgleichgehäuse 54 wird. auf das Torsionsrohr 47, welches starr mit ihm verbunden ist, übertragen. Seine Richtung ist durch den Pfeil F dargestellt. Diese Reaktion wird von dem Torsionsrohr 47 auf den Motor 36 (Pfeilrichtung G) über die zwischen dem Torsionsrohr und dem Motor bestehende gelenkige Verbindung über die eine waagerechte Querachse bildenden Bolzen 52 übertragen. Da die Drehmomente B und G gleich groß sind, aber in entgegengesetzten Richtungen wirken, herrscht eine Gleichgewichtslage, und unausgeglichene Kräfte werden durch die Motorlagerungen 37 nicht auf den Fahrzeugrahmen übertragen.According to the invention, engine torque is obtained from the crankshaft 78 through the transmission, not shown, to the universal joint 51 of the drive shaft 48 transferred, the rear end of which drives the gear 64 of the rear axle. the Arrows C and D indicate the direction of the torque in the drive shaft 48 and in the Drive gear 64 which meshes with the ring gear 6o. What is at work here Torque is directed in the direction of arrow F. The reaction of the torque in the Differential housing 54 is. on the torsion tube 47, which is rigidly connected to it is transferred. Its direction is shown by the arrow F. This reaction is from the torsion tube 47 to the motor 36 (arrow direction G) via the between the torsion tube and the engine existing articulated connection via the one horizontal Transverse axis forming bolt 52 transferred. Because the torques B and G are the same are, but act in opposite directions, there is a position of equilibrium, and unbalanced forces are not applied to the vehicle frame by the engine mounts 37 transfer.

Das oben beschriebene Gleichgewicht der Drehmomente kann mit Fahrgestellen bekannter Bauart nicht erreicht werden. Erst die Erfindung ermöglicht dieses durch die Vereinigung einer Halb-Schwingachse mit einem Torsionsrohr, das mit seinem einen Ende starr mit dem Ausgleichgehäuse und mit seinem anderen Ende gelenkig mit dem Motorgetriebeblock über eine waagerechte Querachse verbunden ist.The torque balance described above can be achieved with chassis known design cannot be achieved. Only the invention makes this possible the union of a semi-oscillating axis with a torsion tube, which with its one Rigid end to the differential housing and articulated to the other end Motor transmission block is connected via a horizontal transverse axis.

Claims

PATENT CLAIM: Drive arrangement for independently sprung drive wheels of motor vehicles, in which the engine gear block and the differential gear are connected to one another by a torsion tube which cancels or largely compensates for the transmission of the drive torques and the torques acting back from the drive wheels to the frame, characterized in that the engine gearbox is elastically supported in a known manner at three points on the vehicle frame, the differential is also elastically mounted on the vehicle frame in a known manner and the torsion tube is articulated to the engine gearbox via a horizontal axis (52). . Cited publications: German Patent Nos. 735 898, 734 657, 697181, 619912, 584668; French Patent Nos. 92216q., 8o2 266, 555 654, 513 839; British Patent Bulletin No. 459 084; U.S. Patent Nos. 1,163,643, 1,084 91a.