DE2533866C3

DE2533866C3 - Aufhängung für das Triebwerk am Fahrgestell eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE2533866C3
Application number: DE2533866A
Authority: DE
Inventors: Dominique Courbevoie Poupard; Robert Le Chanteloup-Les- Vignes Salver
Original assignee: Automobiles Peugeot SA; Regie Nationale des Usines Renault
Current assignee: Automobiles Peugeot SA; Regie Nationale des Usines Renault
Priority date: 1974-08-07
Filing date: 1975-07-29
Publication date: 1980-09-25
Also published as: DE2533866A1; FR2281244A1; US3958654A; DE2533866B2; FR2281244B1; GB1509940A; IT1039562B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Aufhängung für das Triebwerk am Fahrgestell eines Kraftfahrzeuges _hn clef im Patentanspruch 1 angegebenen Gattung.

Bei einer bereits vorgeschlagenen — nicht vorveröffentlichten - Aufhängung dieser Art (DE-OS 25 17 799) ist das Triebwerk über elastische Lagerelemente am Fahrgestell gelagert. Die das Gewicht des Triebwerkes .,.-, aufnehmenden Räder sind über die Kolbenstangen von Teleskopstoßdämpfern elastisch am Fahrgestell abgestützt, /wischen der Kolbenstange und dem Fahrgestell ist jeweils eine Druckkammer von veränderbarem Volumen vorgesehen, die mit einer inkompressiblen Flüssigkeit gefüllt ist, wobei die elastischen Lagerelemente des Triebwerkes ebenfalls eine mit inkompressibler Flüssigkeit gefüllte Druckkammer von veränderbarem Volumen aufweisen und diese Druckkammern über eine Druckleitung miteinander verbunden sind. Durch diese hydraulische Kopplung wird erreicht, daß bei einer nach oben gerichteten Vertikalbewegung des Rides in der dem Stoßdämpfer zugeordneten Druckkammer ein Druckanstieg erfolgt, der sich unmittelbar auf den hydraulischen Druck in der dem Lagerelement zugeordneten Druckkammer auswirkt und damit eine ebenfalls nach aufwärts gerichtete Hubkraft auf das Triebwerk ausübt Da beim Anheben des Rades das Fahrgestell, d.h. der Fahrzeugrahmen oder die selbsttragende Karosserie, eine gedämpfte Hubbewegung ausführt, sind die Bewegungen des Triebwerkes und die des Fahrgestells gleichgerichtet, wodurch sich die bisher üblichen Relativbewegungen zwischen dem Fahrzeuggerüst und dem Triebwerk zumindest verringern. Derartige Relativbewegungen führten bisher zu einem Nachschwingen des Triebwerkes, wobei diese Nachschwingungen über das Fahrgestell auf die Insassen übertragen wurden und die sog. Schwingungsannehmlichkeit sowie möglicherweise auch die Fahrsicherheit nachteilig beeinflußtes. Die Verringerung bzw. Vermeidung derartiger Relativbewegungen zwischen dem Fahrgestell und dem Triebwerk gemäß diesem älteren Vorschlag wirkte sich somit vorteilhaft auf die Fahrsicherheit sowie auf die sog. Schwingungsannehmlichkeit aus. Diese ältere Aufhängung benötigt jedoch eine Vielzahl von gesonderten, mit entsprechend ausgebildeten Federelementen zusammenwirkende Druckkammern und ist damit aufwendig in der Herstellung ebenso wie anfällig im Langzeitbetrieb.

Bei einer anderen bekannten Fshrwerksaufhängung (FR-PS 15 39 655), bei der sich die Fahrzeugräder über hydraulische Teleskopstoßdämpfer am Fahrgestell abstützen, sind die jeweils gleichsinnig wirkenden Arbeitsräume der Stoßdämpfer mit hydraulischen Stellzylindern verbunden, deren Kolbenstange an einem Tragarm je eines der Vorderrad- bzw. Hinterradaufhängung zugeordneten Federelementes angreift Beim Überfahren von Fahrbahnunebenheiten und einer dadurch hervorgerufenen Vertikalbewegung des Rades ändert sich der Druck im Arbeitsraum des jeweiligen Stoßdämpfers. Durch die Leitungsverbindung dieses Arbeitsraumes wirk! sich diese Druckänderung unmittelbar auf den Stellzylinder aus, der das als Torsionsfeder ausgebildete Federelement entsprechend verdreht und damit eine Federkraft auf die Fahrgestellaufhängung ausübt. Eine Kopplung des hydraulischen Dämpfungssystems dieser bekannten Fahrwerksaufhängung mit der weichelastischen Lagerung des Triebwerkes am Fahrzeuggerüst erfolgt nicht.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Aufhängung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei der zum wirksamen Dämpfen und Filtrieren der Triebwerksschwingungen das Triebwerk auf weichelastischen Lagerelementen abgestützt werden kann, ohne daß nennenswerte Relativbewegungen zwischen dem Triebwerk und dem Fahrzeuggerüst beim Überfahren von Fahrbahnunebenheiten auftreten.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches angegebenen Merkmale gelöst.

Grundgedanke dieser Lösung ist eine hydraulische

Kopplung der Fahrwerksaufhängung mit der Triebwerksaufhängung in der Weise, daß bei vertikalen Bewegungen des Fahrwerks die in den entsprechenden Arbeitsräumen der hydraulischen Stoßdämpfer erzeugten Druckänderungen dazu herangezogen werden, um entsprechend große Hubkräfte auf das Triebwerk auszuüben und dadurch die Relativbewegungen zwischen dem Fahrzeuggerüst und dem Triebwerk abzubauen.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprachen angegeben.

Die Erfindung ist bei hydropneumatisch«! Aufhängungen mit einem geschlossenen oder offenen Hydraulikkreis sowie bei Aufhängungen mit Teleskopstoßdämpfern anwendbar. Sie hat den weiteren Vorteil, daß die bisher üblichen Bauteile für die Aufhängungen weitgehend unverändert beibehalten werden können, so daß sich der Herstellungs- und Montageaufwand nicht merkbar erhöht

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1—3 schematische teilgeschnittene Vorderansichten von drei verschiedenen Ausführungen einer Fahrwerks- und Triebwerksaufhängung;

F i g. 4 einen Vertikalschnitt eines elastischen Lagerelementes der Triebwerksaufhängung;

F i g. 5 das Lagerelement nach F i g. 3 im Längsschnitt längs der Linie 5-5 in F i g. 4.

In den. verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet Der Ausdruck Fahrzeuggerüst gilt für Kraftfahrzeuge mit gesonderten Rahmen sowie mit einer sog. selbsttragenden Karosserie. Der Ausdruck Triebwerk umfaßt sog. Kompaktantriebe ebenso wie als gesonderte Baugruppe ausgeführte Motor- und Getriebeblöcke. Zum Ausdruck Fahrwerk zählen die sog. ungefederten Massen des Kraftfahrzeuges.

Bei dem in F i g. 1 in schematischem Querschnitt dargestellten Kraftfahrzeug ist ein Motorblock 101 zwischen den Vorderrädern 102 angeordnet Das Fahrzeuggerüst weist fest mit der Karosserie verbundene Längsträger 103a und 1036 und einen vorderen formsteifen Querträger 104 auf. Die Vorderräder 102 sind über jeweils zwei Querlenker 105 und 106 am Fahrzeuggerüst befestigt, von denen der untere Querlenker 1OS am Querträger 104 gelenkig angreift und der obere Querträger 108 an einer Schrägstrebe des Fahrzeuggerüstes angelenkt und über einen Stoßdämpfer 107 abgestützt ist Die mit den Wirkungsrichtungen zusammenfallenden Längsachsen der beiden Stoßdämpfer sind mit X\-X\ bzw. mit XrXibezeichnet

Die hvdropneumatischen Stoßdämpfer mit geschlossenem Olumlauf weisen zwei Arbeitsräume 108 und 109 und einen Ausgleichsraum UO von jeweils veränderlichem Volumen auf. Die vollständig mit Flüssigkeit gefüllten Arbeitsräume 108 und 109 stehen über ein dämpfendes Drosselorgan 111 miteinander in Verbindung. Der Ausgleichsraum HO ist. mit einem als Feder wirkenden Druckgas gefüllt und gegenüber dem Arbeitsraum 109 durch eine flexible Membran 112 getrennt. Die untere Begrenzungswand des Arbeitsraumes 108 ist als Membran 113 ausgebildet, auf der sich ein mit dem Lenker >06 gelenkig verbundener Kolben 114 des Stoßdämpfers 107 abstützt Dieser bei einer Bewegung des Rade.* 102 und des Lenkers 106 nach oben belastete Arbeitsraum 108 ist über eine Leitung 117 mit einer Druckkammer 118 verbunden, die

zwischen dem Motorblock 101 und dem Querträger 104 des Fahrzeuggerüstes angeordnet ist Die Druckkammer 118 weist eine obere flexible Begrenzungswand HS von geringer Steifigkeit auf, die über einen Stößel 120 mit dem als Gummifeder mit den Teilen 121 und 122 ausgebildeten elastischen Lagerelement der Triebwerksaufhängung fest verbunden ist Die Ebene der flexiblen Begrenzungswand 119 verläuft senkrecht zur Längsachse Vi- Y\ des Lagerelementes, die mit seiner Wirkungsrichtung zusammenfällt

Jeder auf den Kolben 114 des Stoßdämpfers durch eine Rad- bzw. Fahrwerksbewegung ausgeübte Impuls wird hydraulisch unmittelbar vom Arbeitsraum 108 zur Druckkammer 118 übertragen. Die Abmessungen der einzelnen Druckkammern 118 und die Lagen der Längsachsen Vj- V_t und V₂- V₂ sind so gewählt, daß das Verhältnis zwischen der Massenimpedanz des Fahrzeuggerüstes an der Achse und der Massenimpedanz des Triebwerkes an der Zwischenlage bzw. dem Teil 122 den folgenden Bedingungen genügt:

(f ■—-—) -

VI₁ S₁ cos-»! J

'₂ S₂ COS Λι J

Λ -

Es bedeuten:

s den Querschnitt eines Kolbens, der bei

gleichem Hub des Stoßdämpferkolbens 114 sine gleiche Volumenänderung des Arbeitsraumes 108 wie die flexible Begrenzungswand 113 bewirkt;

Si bzw. S₂ den Querschnitt eines Kolbens, der bei einer gleichen Volumenänderung der Druckkammer 118 einen gleichen Weg des Stößels 120 wie durch die flexible Wand 119 bewirkt;

Λι, «2 die Neigungswinkel der Längsachsen V_rVi und V₂- V₂ der elastischen Lagerelemente zur Vertikalen;

/i//₂ das Verhältnis zwischen dem Weg des Stoßdämpfers und der entsprechenden Vertikalbewegung des Vorderrades.

Bei Einhalten dieser Beziehungen sind die durch Fahrbahnunebenheiten hervorgerufenen Vertikalbeschleunigungen des Triebwerkes und des Fahrzeuggerüstes stets gleich.

Der Abstand der Längsachsen Vi-Vi bzw. VrV₂ der Lagerelemente von der durch den Schwerpunkt des Triebwerkes verlaufenden Längsachse / ist nach folgenden Beziehungen ausgelegt:

rf, = d

Im

= d

Im + Ic

Si

In diesen Ausdrücken bedeuten:

d die halbe Spurweite zwischen den beiden Rädern der gleichen Achse, zwischen denen der Motor sitzt;

Im Trägheitsmoment des Motors um eine Längsachse, die durch den Schwerpunkt des Motors geht;

Ic Trägheitsmoment der Karosserie um eine Längsachse, die durch den Schwerpunkt der Karosserie geht.

Bei einer derartigen Anordnung sind die durch Fahrbahnunebenheiten hervorgerufenen Winkelbeschleunigungen des Triebwerks und des Fahrzeuggerüstes gleich.

Das in Fig. 2 dargestellte Kraftfahrzeug weist ein quer angeordnetes Triebwerk und im offenen System ausgeführte hydropneumatisch^ Stoßdämpfer auf, die Ober eine Pumpe dauernd mit Druckflüssigkeit beaufschlagt werden. Jedem Rad ist ein Stoßdämpfer t30 zugeordnet, dem zwei Arbeitsräume 131 und 132 und ein mit Druckgas gefüllter Ausgleichsraum 133 vorgesehen sind. Die beiden Arbeitsräume 131 und 132 sind mit Flüssigkeit gefüllt und mit einer dämpfenden Drossel 134 miteinander verbunden. Der als Gasfeder wirkende Ausgleichsraum 133 ist gegenüber dem Arbeitsraum 132 durch eine biegsame Membran 13S abgetrennt. Der andere Arbeitsraum 131 wird von einem am Querlenker 106 angreifenden Kolben 136 begrenzt Die Arbeitsräume 131 der beiden Stoßdämpfer sind über eine Leitung 137 mit einer kontinuierlich arbeitenden Pumpe verbunden.

Die tragenden Bauteile des Fahrzeuggeriistes bestehen aus oberen Längsträgern 103a und 1036, unteren Längsträgern 103c; der Radkasten wand 103c/und einem an dieser Radkastenwand befestigten Beschlag I03e. Das Triebwerk bzw. der Motorblock 101 stützt sich auf diesen Beschlagen 103e über Arme 138, Gummifedern 139 und Stößel 140 ab, die fest mit Begrenzungswänden von Druckkammern 142 bildenden flexiblen Bauteilen 141 verbunden sind. Jede Druckkammer 142 ist über eine Leitung 143 an den Arbeitsraum 131 des zugeordneten Stoßdämpfers angeschlossen.

Eine Drossel 144 mit einstellbarem Strömungsquerschnitt ist in die Verbindungsleitung zwischen den Arbeitsräumen 131 und den Druckkammern 142 eingeschaltet und hat die Aufgabe, bei einer Strömung in der Leitung 137 einen Druckunterschied in den beiden Druckkammern 142 aufzubauen. Bei einer unsymmetrischen Einwirkung und uruerseiiicuiii.il giuGcn Au»cniägen der beiden Vorderräder bewirkt die einstellbare Drossel 144 auf der einen und anderen Seite des Triebwerkes ungleich große Kräfte, wodurch die Verdrehung des Triebwerkes um seine Längsachse der entsprechenden Verdrehung des Fahrzeuggerüstes gleich ist Neben den Vorteilen der Ausführungen nach F i g. 1 hat diese Aufhängung nach F i g. 2 den Vorzug, daß die Längsachsen VrVi und Yi-Yi frei gewählt werden können, was die Anordnung und den Einbau erleichtert.

In den Fig.3, 4 und 5 ist eine Aufhängung unter Verwendung von Federbeinen mit hydraulischen Teleskopstoßdämpfern und Schraubenfedern darge stellt bei welcher die Triebwerksanordnung in etwa derjenigen nach Fig. I entspricht. Jedes Federbein 150 besteht aus einem hydraulischen Teleskopstoßdämpfer ι 151 und einer Schraubenfeder 152. Das zylindrische Stoßdämpfergehäuse 153 ist mit der Radlagerung und die Stange 155 des Stoßdämpferkolbens 154 über eine Gummifeder 156 mit dem Fahrzeuggerüst verbunden Die beiden Arbeitsräume 1157 und 158 des Stoßdämpfers

ι Ii stehen über schmale Durchflußöffnungen im Kolben 154 in dämpfender Strömungsverbindung. Das Triebwerk bzw. der Motorblock 101 ist mit dem Fahrzeuggerüsl durch in den Fig.4 und 5 dargestellte elastische Lagerelemente verbunden. Diese Lagerelemente beste-

ΙΊ hen aus einer am Querträger 104 starr befestigten stabilen Trennwand 159, einem am Triebwerk bzw Motorblock 101 starr befestigten KaHg 160, der die Trennwand 159 umgibt und aus zwei glockenförmigen elastischen Zwischenlagen 161 und 162. Die zwischen der oberen Querwand des Käfigs 160 und der Trennwand 159 angeordnete glockenförmige Zwischenlage 161 umgrenzt eine Druckkammer 163, die über einen Strömungskanal in der Trennplatte 159 und eine Anschlußleitung 165 mit dem unteren Arbeitsraum 157

2-, des Stoßdämpfers verbunden ist Eine von der an der Unterseist der Trennwand 159 159 und an der anderen Querwand <ies Käfigs 160 befestigten Zwischenlage 161 begrenzte Druckkammer 164 ist über einen Strömungskanal in der Tennwand 159 und eine Anschlußleitung

in 166 mh dem oberen Arbeitsraum 158 des zugeordneten Stoßdämpfers verbunden.

Die Vorteile dieser Ausführung entsprechen weitgehend denjenigen der Ausführungen nach den F i g. 1 und 2. Jede nach oben gerichtete Bewegung des Fahrwerkes

,-, verringert das Volumen im Arbeitsraum 157 des Stoßdämpfers, was einen Druckanstieg in diesem Arbeitsraum sowie in der Druckkammer 163 des Lagerelementes zur Folge hat Dadurch erfahren das Fahrzeuggerüst und das Triebwerk Beschleunigungen in gleicher Richtung, wodurch sich Relativbewegungen zwischen dem Triebwerk und dem Fahrzeuggerüsl

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gerichteten Bewegung des Fahrwerkes erhöht sich det Druck im Arbeitsraum 158 des Stoßdämpfers und damit

4^ der eren Druckkammer 164 des Lagerelementes der Triebwerksaufhängung, wodurch sich auf in diesem Falle eine gleichgerichtete Bewegung zwischen dem Fahrzeuggerüst und dem Triebwerk ergibt Obwohl diese Druckkammer 164 nicht unbedingt erforderlich ist führt sie doch zu einer verbesserten Ausgleichswirki'ng von Kavhationsphänomenen bei nach unten gerichteter Fahrwerksbewegungen, bei denen im Arbeitsraum 157 des Stoßdämpfers ein Unterdruck auftreten kann.

Hicr/u 2 Blatt Zeichnuneen

Claims

Patentansprüche:

1. Aufhängung für das Triebwerk am Fahrgestell eines Kraftfahrzeuges, bei der das Triebwerk über elastische Lagerelemente am Fahrgestell abgestützt ist und die vom Triebwerk belastete Radaufhängung hydraulische Stoßdämpfer aufweist, wobei sowohl den Stoßdämpfern als auch mindestens einem der elastischen Lagerelemente des Triebwerkes eine hydraulische Druckkammer von veränderbarem Volumen zugeordnet ist und jeweils eine Druckkammer der elastischen Lagerelemente des Triebwerks mit der Druckkammer eines Stoßdämpfers verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß als den Stoßdämpfern (107; 130; 151) zugeordnete Druckkammer jeweils der beim Hochfedern eines Rades (102) belastete Arbeitsraum (108; 131; 157) des zugeordneten Stoßdämpfers (107; 130; 151) verwendet wird.

2. Aufhängung nach Anspruch 1, bei welcher das Triebwerk zu beiden Seiten seiner Längsachse über je ein elastisches Lagerelement an einem Querträger des Fahrgestells abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammern (142) der beiden Lagerelemente jeweils mit dem beim Hochfedern des Rades (102) belasteten Arbeitsraum des dem unmittelbar benachbarten Rad (102) zugeordneten Stoßdämpfers (130) verbunden sind.

3. Aufhängung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammern (142) der beiden Lagerelemente des Triebwerkes miteinander durch eine Leitung (137) verbündet sind, in der eine einstellbare Drossel (144) engeordnet ist.

4. Aufhängung nach einem di- · vorhergehenden Ansprüche mit hydropneumatischen, durch eine Pumpe gespeisten Stoßdämpfern, dadurch gekennzeichnet, daß jede Druckkammer (142) der elastischen Lagerelemente des Triebwerkes über eine Leitung (143) mit der Speiseleitung (137) des zugeordneten Stoßdämpfers (130) verbunden ist.

5. Aufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit Teleskopstoßdämpfern, dadurch gekennzeichnet, daß jedes elastische Lagerelement des Triebwerks zwei gesonderte, in Wirkungsrichtung hinter- einander angeordnete Druckkammern (162 und 163) aufweist, daß der Querträger (104) des Fahrgestells an einer stabilen Trennwand zwischen den beiden Druckkammern (163 und 164) angreift und daß die elastischen Wände (Zwischenlagen 161 und 162) der beiden Druckkammern an einem mit dem Triebwerk (Motorblock 101) fest verbundenen und die beiden Druckkammern umgebenden Stützkäfig (160) befestigt sind.