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DE10317743A1 - Motor vehicle with wheel suspension for driven rear wheels, has rear-axle transmission which is directly fixed to vehicle body by interposition of active bearing or piezoactuators - Google Patents

Motor vehicle with wheel suspension for driven rear wheels, has rear-axle transmission which is directly fixed to vehicle body by interposition of active bearing or piezoactuators Download PDF

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DE10317743A1
DE10317743A1 DE2003117743 DE10317743A DE10317743A1 DE 10317743 A1 DE10317743 A1 DE 10317743A1 DE 2003117743 DE2003117743 DE 2003117743 DE 10317743 A DE10317743 A DE 10317743A DE 10317743 A1 DE10317743 A1 DE 10317743A1
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DE
Germany
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rear axle
wheel suspension
motor vehicle
interposition
piezoactuators
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DE2003117743
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Helmut Dr. Kellermann
Thomas Patri
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Bayerische Motoren Werke AG
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Bayerische Motoren Werke AG
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Abstract

The rear-axle transmission is directly fixed to the vehicle body (1) by interposition of active bearing (5) or piezoactuators, and at least supports parts of the wheel suspension (3). The piezoactuators are braced with the fastening elements (7) of the housing of the rear-axle transmission (4) against the vehicle body, and are suitably controllable in order to prevent the transmitting of noise from the rear-axle transmission.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Radaufhängung für die angetriebenen Hinterräder sowie mit einem diesen zugeordneten Hinterachsgetriebe, welches zusammen mit Radaufhängungselementen an der Karosserie des Fahrzeugs gelagert ist. Zum technischen Umfeld wird beispielshalber auf die DE 196 23 997 A1 sowie auf die DE 198 20 617 C2 verwiesen.The invention relates to a motor vehicle with a wheel suspension for the driven rear wheels and with a rear axle gear associated therewith, which is mounted together with wheel suspension elements on the body of the vehicle. For technical reasons, reference is made to the DE 196 23 997 A1 as well as on the DE 198 20 617 C2 directed.

Stand der Technik für Kraftfahrzeuge mit angetriebenen Hinterrädern ist es, das Hinterachsgetriebe elastisch in einem sog. Hinterachsträger zu lagern und diesen wiederum elastisch bevorzugt mit großvolumigen Gummilagern an der Karosserie zu befestigen. Dadurch wird einerseits eine gewisse Längsfederung des Radmittelpunktes bei niederfrequenten Fahrbahnanregungen erreicht und es ist andererseits eine akustische Entkopplung der Karosserie (und damit der Fzg.-Insassen) gegenüber höherfrequenten Anregungen wie Abrollgeräuschen, Verzahnungsgeräuschen oder Drehungleichförmigkeiten insbesondere aus dem Hinterachsgetriebe gewährleistet.was standing of technology for It is motor vehicles with driven rear wheels, the rear axle gear to be stored elastically in a so-called rear axle beam and this in turn elastic preferred with large volume To attach rubber bearings to the body. This will, on the one hand a certain longitudinal suspension the center of the wheel is reached with low-frequency road excitation and on the other hand it is an acoustic decoupling of the body (and thus the vehicle occupant) to higher-frequency suggestions such as rolling noise, gearing noises or rotational irregularities guaranteed especially from the rear axle gear.

Wegen der elastischen Verbindung zwischen dem Hinterachsträger und der Karosseriestruktur müssen die beiden betroffenen Bauteile, jedes für sich, hinsichtlich Steifigkeit und Festigkeit auf die auftretenden Betriebslasten bis zur Maximallast dimensioniert werden. Das führt zu relativ großen erforderlichen Querschnitten und Blechstärken und bringt Kosten- und Gewichtsnachteile mit sich.Because of the elastic connection between the rear axle and the body structure the two affected components, each individually, with regard to rigidity and strength to the operating loads occurring up to the maximum load be dimensioned. Leading to relatively large ones required cross sections and sheet thicknesses and brings cost and Weight disadvantages with it.

Eine demgegenüber günstigere Hinterachs-Gestaltung an einem Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufzuzeigen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.A In contrast, favorable Rear axle design on a motor vehicle according to the generic term point of claim 1 is the object of the present invention.

Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, dass das Hinterachsgetriebe unter Zwischenschaltung sog. aktiver Lager oder schwingungsselektiver Aufnahmeeinheiten, insbesondere Piezo-Aktuatoren, direkt an der Karosserie befestigt ist und seinerseits zumindest Teile der Radaufhängung trägt. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.The solution this task is characterized in that the rear axle gear with the interposition of so-called active bearings or vibration selective Recording units, in particular piezo actuators, directly on the Body is attached and in turn carries at least parts of the wheel suspension. advantageous Training and further education are included in the subclaims.

Erfindungsgemäß ist eine direkte, praktisch feste Verbindung zwischen dem Hinterachsgetriebe, genauer dem Gehäuse des Hinterachsgetriebes, und der Karosserie vorgesehen, und dieses Gehäuse bzw. das Hinterachsgetriebe fungiert quasi als Hinterachsträger bzw. übernimmt einen Teil von dessen Funktion. Praktisch fest ist die vorgeschlagene direkte Verbindung zwischen dem Getriebe-Gehäuse und der Karosserie bzw. deren Unterboden jedoch nur insofern, als geeignete Maßnahmen zur Unterdrückung einer Schwingungsübertragung vom Getriebe-Gehäuse in die Karosserie vorgesehen sind. Letzteres ist mit sog. aktiven Lagern oder schwingungsselektiven Aufnahmeeinheiten möglich. Beispielsweise bzw. bevorzugt können hierfür sog. Piezo-Aktuatoren vorgesehen sein. Die weiterhin erforderliche akustische Entkopplung im höherfrequenten Bereich (ca. ab 20 Hz) übernehmen dann also nicht mehr die bisher üblichen und nunmehr ersatzlos entfallenen Hinterachsträger-Gummilager, sondern bevorzugt aktiv angesteuerte Piezo-Aktuatoren, die bevorzugt mit den Befestigungsschrauben oder Befestigungselementen für das Gehäuse des Hinterachsgetriebes an die Karosserie bzw. deren Unterboden verspannt werden. Durch eine entsprechende elektronische Regelung kann die Kontraktion und Ausdehnung der Piezo-Aktuatoren so gestaltet werden, dass Anregungen z.B. durch Abroll- oder Verzahnungsgeräusche von den Fahrzeug-Insassen ferngehalten werden. Entsprechendes gilt für andere Bauarten aktiver Lager oder schwingungsselektiver Aufnahmeeinheiten.According to the invention direct, practically fixed connection between the rear axle gearbox, more precisely the housing of the rear axle gear, and the body, and this Housing or the rear axle transmission acts as a rear axle carrier or takes over part of its function. The proposed one is practically solid direct connection between the gearbox housing and the body or their underbody, however, only insofar as suitable measures for oppression a vibration transmission from the gearbox housing are provided in the body. The latter is so-called active Storage or vibration-selective recording units possible. For example or preferred therefor So-called piezo actuators can be provided. The acoustic required Decoupling in the higher frequency Take over the range (approx. From 20 Hz) then no longer the usual ones and now without replacement rear axle support rubber bearings, but preferably active controlled piezo actuators, the preferred with the mounting screws or fasteners for the casing of the rear axle gearbox to the body or its underbody be tense. With an appropriate electronic control the contraction and expansion of the piezo actuators can be designed so that Suggestions e.g. by rolling or gearing noises from be kept away from the vehicle occupants. The same applies to others Types of active bearings or vibration-selective recording units.

Selbstverständlich können anstelle von Piezo-Aktuatoren auch andere geeignete sog. schwingungsselektive Aufnahmeeinheiten vorgesehen werden, die bezüglich der genannten im wesentlichen festen Verbindung zwischen dem Hinterachsgetriebe und der Karosserie insbesondere im höherfrequenten Bereich als sog. Schwingungs-Isolatoren wirken können bzw. eine Übertragung solcher höherfrequenten Schwingungen (im Bereich > 20 Hz) im wesentlichen verhindern können. In diesem Zusammenhang ist auf die eingangs zweitgenannte DE 198 20 617 C2 zu verweisen, aus der die Verwendung solcher schwingungsselektiven Aufnahmeeinheiten, bspw. Piezo-Aktuatoren, zur Schwingungsbedämpfung an einer Fahrzeug-Karosserie bekannt ist. Bei diesem bekannten Stand der Technik sind an der Karosserie im Bereich der Bodengruppe längenvariable Stützstreben mit integrierten schwingungsselektiver Aufnahmeeinheiten, die im Hinblick auf eine Schwingungsbedämpfung geeignet ansteuerbar sind, vorgesehen. Ähnlich diesem bekannten Stand der Technik, jedoch in Verbindung mit anderen Bauelementen eines Kraftfahrzeugs, können nun auch die mit der vorliegenden Erfindung vorgeschlagenen Piezo-Aktuatoren oder dgl., die mit den Befestigungselementen des Gehäuses des Hinterachsgetriebes gegen die Karosserie verspannt sind, geeignet ansteuerbar sein, um (hier, im vorliegenden Falle) eine Übertragung von Geräuschen aus dem Hinterachsgetriebe sowie von den dessen Gehäuse und somit auch von der daran zumindest teilweise angebundenen Hinterachse in die Fzg.-Karosserie und somit in den Fzg.-Innenraum im wesentlichen zu unterbinden.Of course, instead of piezo actuators, other suitable so-called vibration-selective receiving units can also be provided, which can act as so-called vibration isolators or a transmission of such higher-frequency vibrations with regard to the essentially fixed connection between the rear axle transmission and the body, in particular in the higher-frequency range can essentially prevent (in the range> 20 Hz). In this context, the second mentioned at the beginning DE 198 20 617 C2 to reference from which the use of such vibration-selective recording units, for example piezo actuators, for vibration damping on a vehicle body is known. In this known prior art, variable-length support struts with integrated vibration-selective receiving units are provided on the body in the area of the floor assembly, which are suitably controllable with regard to vibration damping. Similar to this known prior art, but in connection with other components of a motor vehicle, the piezo actuators or the like proposed by the present invention, which are braced against the body with the fastening elements of the housing of the rear axle transmission, can now be suitably controlled, in order to substantially prevent (here, in the present case) transmission of noise from the rear axle transmission and from its housing and thus also from the rear axle, which is at least partially connected to it, into the vehicle body and thus into the vehicle interior.

In Abhängigkeit von den jeweils vorliegenden geometrischen Verhältnissen, bspw. von der Gestaltung des Gehäuses des Hinterachsgetriebes, und abhängig von den jeweiligen Anforderungen ist es möglich, dass auf einen eigenständigen Hinterachsträger vollständig verzichtet wird. Dann ist die Fzg.-Hinterachse bzw. sind deren radführende Lenker im wesentlichen am Hinterachsgetriebe bzw. an dessen Gehäuse aufgehängt. In der Regel dürften jedoch weitere Abstützungen zumindest einiger Radführungslenker bzw. allgemein sog. Radaufhängungselemente gegenüber der Karosserie erforderlich sein, wobei diese dann vorzugsweise über Feder-Dämpfer-Elemente und weitere schwingungsselektive Aufnahmeeinheiten an der Karosserie abgestützt sein können.In dependence of the prevailing geometrical relationships, for example of the design of the housing of the rear axle gear, and dependent Depending on the requirements, it is possible that an independent rear axle support is completely dispensed with becomes. Then the vehicle rear axle or are their wheel-guiding handlebars essentially hung on the rear axle gear or on its housing. In usually however further supports at least some wheel control handlebars or generally so-called wheel suspension elements across from the body may be necessary, these then preferably via spring damper elements and others vibration-selective receiving units to be supported on the body can.

Die beiden beigefügten Prinzipskizzen zeigen stark vereinfacht ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei 1 die Ansicht von hinten auf eine erfindungsgemäße Hinterachs-Gestaltung zeigt und in 2 ein Ausschnitt der Befestigung des Getriebe-Gehäuses an der Fzg.-Karosserie dargestellt ist.The two attached schematic diagrams show, in a highly simplified manner, a preferred exemplary embodiment of the present invention, wherein 1 the rear view of a rear axle design according to the invention shows and in 2 a section of the attachment of the transmission housing to the vehicle body is shown.

Mit der Bezugsziffer 1 ist die Karosserie eines Kraftfahrzeugs, insbesondere PKW's, gekennzeichnet, dessen beide Hinterräder 2 durch eine lediglich stark vereinfacht dargestellte Hinterachse 3 geführt sowie an die Karosserie 1 angebunden sind. Da die beiden Hinterräder 2 angetrieben sind, ist ein Hinterachsgetriebe 4 vorgesehen, von dem aus figürlich nicht dargestellte Abtriebswellen zu den Hinterrädern 2 führen. Wie aus 1 hervorgeht, ist das Hinterachsgetriebe 4 bzw. dessen Gehäuse direkt an der Karosserie 1 bzw. an deren Unterboden-Struktur befestigt, und zwar über sog. aktive Lager 5. Sichtbar sind hier nur zwei derartige Lager, bevorzugt sind derer vier vorgesehen, und zwar jeweils in einem Eckbereich des Gehäuses des Hinterachsgetriebes 4 angeordnet. Diese aktiven Lager 5 enthalten bevorzugt aktiv angesteuerte Piezo-Aktuatoren und wirken als schwingungsselektive Aufnahmeeinheiten, mit Hilfe derer eine Übertragung höherfrequenter Schwingungen aus dem Hinterachsgetriebe 4 in die Karosserie 1 im wesentlichen unterbunden werden kann.With the reference number 1 is the body of a motor vehicle, especially cars, marked, the two rear wheels 2 by a rear axle, which is shown in a very simplified manner 3 guided and to the body 1 are connected. Because the two rear wheels 2 are driven is a rear axle gear 4 provided, from the output shafts not shown in the figures to the rear wheels 2 to lead. How out 1 emerges is the rear axle gear 4 or its housing directly on the body 1 or attached to their underbody structure, via so-called active bearings 5 , Only two such bearings are visible here, four of which are preferably provided, in each case in a corner region of the housing of the rear axle transmission 4 arranged. These active camps 5 preferably contain actively controlled piezo actuators and act as vibration-selective recording units, with the aid of which a transmission of higher-frequency vibrations from the rear axle transmission 4 can be prevented in the body 1 substantially.

Die Hinterachse 3 wird unter anderem vom Hinterachsgetriebe 4 bzw. von dessen Gehäuse getragen bzw. ist hieran angelenkt oder befestigt. Gegenüber der Karosserie 1 abgestützt ist die Hinterachse 3 bzw. sog. nicht detailliert dargestellte Radführungselemente oder radführende Lenker derselben über weitere sog. Abstützstellen 6, die als Feder-Dämpfer-Elemente ausgebildet sind und die ebenso wie die aktiven Lager 5 schwingungsselektive Aufnahmeeinheiten enthalten, so dass auch hierüber eine Übertragung von höherfrequenten Schwingungen aus der Hinterachse 3 in die Karosserie 1 verhindert wird.The rear axle 3 is used, among other things, by the rear axle gearbox 4 or carried by its housing or is articulated or attached thereto. Opposite the body 1 the rear axle is supported 3 or so-called wheel guide elements (not shown in detail) or wheel-guiding handlebars of the same via further so-called support points 6 , which are designed as spring-damper elements and as well as the active bearings 5 contain vibration-selective recording units, so that this also transmits higher-frequency vibrations from the rear axle 3 in the body 1 is prevented.

2 zeigt lediglich einen Detailausschnitt zur Befestigung des Gehäuses des Hinterachsgetriebes 4 an der Karosserie 1 mittels Befestigungselementen 7, von denen hier nur ein einziges stark vereinfacht dargestellt ist. Konkret handelt es sich bei diesen Befestigungselementen um Schrauben, die bzw. deren Bolzenabschnitte durch entsprechende Aufnahmen im Getriebegehäuse hindurch gesteckt sind. Wie ersichtlich ist das Hinterachsgetriebe 4 bzw. dessen Gehäuse von der Karosserie unter Bildung eines Spaltes 8 beabstandet, wobei dieser Spalt 8 dadurch geschaffen ist, dass jedes genannte aktive Lager 5 (bevorzugt in Form eines geeignet gestalteten ansteuerbaren Piezo-Aktuators) jeweils über eines der genannten Befestigungselemente 7 gegen die Karosserie 1 verspannt ist, d.h. dass die aktiven Lager 5 zwischen dem Hinterachsgetriebe 4 und der Karosserie 1 angeordnet sind, wobei hier das Befestigungselement 7 das zugeordnete aktive Lager 5 bzw. den zugeordneten Piezo-Aktuator in einer Durchtrittsbohrung durchdringen kann. 2 shows only a detail of the attachment of the housing of the rear axle gear 4 on the body 1 using fasteners 7 , of which only one is shown here in a highly simplified manner. Specifically, these fasteners are screws which or their bolt sections are inserted through corresponding receptacles in the transmission housing. As can be seen, the rear axle gearbox 4 or its housing from the body to form a gap 8th spaced, this gap 8th is created in that each named active camp 5 (preferably in the form of a suitably designed controllable piezo actuator) in each case via one of the fastening elements mentioned 7 against the body 1 is braced, that is, the active camp 5 between the rear axle gear 4 and the body 1 are arranged, here the fastener 7 the assigned active warehouse 5 or can penetrate the associated piezo actuator in a through hole.

Mit der vorliegenden Erfindung ergeben sich erhebliche Bauraum- und Gewichtsersparnisse; ferner kann ggf. vollständig auf einen eigenständigen Hinterachsträger verzichtet werden. Die einzelnen Komponenten Getriebe, Fahrwerk und Karosserie werden entkoppelt und es ergibt sich eine Verbesserung der Akustik, wobei darauf hingewiesen sei, dass durchaus eine Vielzahl von Details abweichend von obigen Erläuterungen gestaltet sein kann, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.With The present invention results in considerable space and Weight savings; furthermore, an independent rear axle support can be dispensed with entirely become. The individual components transmission, chassis and body are decouples and there is an improvement in acoustics, whereby it should be noted that quite a lot of details deviating from the above explanations can be designed without leaving the content of the claims.

Claims (3)

Kraftfahrzeug mit einer Radaufhängung für die angetriebenen Hinterräder (2) sowie mit einem diesen zugeordneten Hinterachsgetriebe (4), welches zusammen mit Radaufhängungselementen (3) an der Karosserie (1) des Fahrzeugs gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Hinterachsgetriebe (4) unter Zwischenschaltung aktiver Lager (5) oder schwingungsselektiver Aufnahmeeinheiten, insbesondere Piezo-Aktuatoren, direkt an der Karosserie (1) befestigt ist und seinerseits zumindest Teile der Radaufhängung (3) trägt.Motor vehicle with a wheel suspension for the driven rear wheels ( 2 ) and with a rear axle gear assigned to them ( 4 ), which together with wheel suspension elements ( 3 ) on the body ( 1 ) of the vehicle, characterized in that the rear axle gear ( 4 ) with the interposition of active warehouses ( 5 ) or vibration-selective recording units, especially piezo actuators, directly on the body ( 1 ) is attached and in turn at least parts of the wheel suspension ( 3 ) wearing. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Piezo-Aktuatoren (5), die mit Befestigungselementen (7) des Gehäuses des Hinterachsgetriebes (4) gegen die Karosserie (1) verspannt sind, geeignet ansteuerbar sind, um eine Übertragung von Geräuschen aus dem Hinterachsgetriebe (4) im wesentlichen zu unterbinden.Motor vehicle according to claim 1, characterized in that the piezo actuators ( 5 ) with fasteners ( 7 ) of the housing of the rear axle gear ( 4 ) against the body ( 1 ) are tensioned, are suitably controllable in order to transmit noises from the rear axle gear ( 4 ) essentially to prevent. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Radaufhängungselemente (3) zusätzlich über Feder-Dämpfer-Elemente und weitere schwingungsselektive Aufnahmeeinheiten an der Karosserie (1) abgestützt sind.Motor vehicle according to claim 1 or 2, characterized in that wheel suspension element ment ( 3 ) additionally via spring-damper elements and other vibration-selective mounting units on the body ( 1 ) are supported.
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