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Die Erfindung betrifft eine elastische Lagerung eines Achsträgers, insbesondere für eine Hinterachse eines zweispurigen Kraftfahrzeugs, nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.
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Achsträger werden an Verschraubungsstellen, starr oder elastisch lagernd verschraubt, üblicherweise an Längs- und/oder Querträgern eines Kraftfahrzeugchassis. Die Verschraubungsrichtung ist dabei meist vertikal im Fahrzeug, also in Fahrzeug-z-Richtung, auch Fahrzeughochrichtung genannt, seltener in Fahrtrichtung, genannt auch Fahrzeug x-Richtung oder Fahrzeuglängsrichtung oder in Fahrzeugquerrichtung, genannt auch Fahrzeug y-Richtung.
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Eine elastische Lagerung für einen Hinterachsträger an einem Kraftfahrzeugaufbau, wobei ersterer insbesondere zum Einbau eines elektrischen Antriebs geeignet ist, beschreibt die
DE 10 2013 210 576 A1 . Hier ist ein Hinterachsmodul an einem Fahrzeugaufbau angeordnet, wobei das Hinterachsmodul den Hinterachsträger umfasst, der, in Fahrzeuglängsrichtung gesehen, im mittleren und hinteren Bereich des Hinterachsmoduls, über jeweils zwei mittlere und hintere Hinterachsträgerlager mit dem Fahrzeugaufbau verbunden ist, wobei das Hinterachsmodul über vordere Lager, in seinem vorderen Bereich zusätzlich mit dem Fahrzeugaufbau verbunden ist. Diese vorderen Lager sind auch Gummilager und so ausgelegt, dass deren Steifigkeit in z-Richtung mindestens das Dreifache der Steifigkeit in x-Richtung beträgt und die Steifigkeiten in x-, y- und z-Richtung ein Verhältnis von x:y:z = 2: 5: 7 zueinander aufweisen, um einen Zielkonflikt hinsichtlich Komfort, Akustik und Fahrdynamik für eine, diesen Anforderungen gerecht werdende Umsetzung eines, insbesondere zusätzlichen, elektrischen Hinterachsantriebs in Fahrzeugen optimal zu lösen.
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Es sind Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor, elastisch gelagertem Hinterachsträger und Hinterachsgetriebe bekannt. Bei diesen ist das Hinterachsgetriebe elastisch am Hinterachsträger angebunden. Letzterer ist mit Hinterachsträgerlagern am Fahrzeugaufbau elastisch gelagert.
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Bei Fahrzeugen mit einem Elektroantrieb an der Hinterachse ist, statt des bisher dazu relativ leichten Hinterachsgetriebes, ein viel schwererer Elektroantrieb am Hinterachsträger elastsich gelagert. Eine wichtige Eigenschaft der Hinterachsträgergummilager ist die Steifigkeit in Fahrtrichtung x. Diese trägt maßgeblich dazu bei, wie groß die Beschleunigungen auf die Fahrzeuginsassen, infolge eines Impulses von Längsanregungen der Fahrbahn sind, zum Beispiel aufgrund kleiner Kanten oder Kanaldeckel etc. in der Fahrbahn. Die Steifigkeit in Fahrtrichtung x ist damit relevant für guten Fahrkomfort.
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Bei der Auslegung der Hinterachsträgerlager gibt es dann, besonders im Fahrzeug-Luxussegment, einen Zielkonflikt zwischen gutem Komfort bei Fahrbahnlängsanregungen, für welche die Steifigkeit der Hinterachsträgerlager in x-Richtung relativ weich sein sollte und gutem Schwingungskomfort, für welchen der Wert der Steifigkeit dieser Lager in z-Richtung relativ hart sein sollte. Das Verhältnis der radialen x-Steifigkeit zur axialen z-Steifigkeit Cx : Cz beträgt hier nach dem Stand der Technik mindestens 0,9 - 13. Dadurch entsteht mit üblichen Hinterachsträgerlagern, bei größerer Masse des gelagerten Antriebs, entweder ein nachteiliger, schlechterer Schwingungskomfort oder, bei gewählten steiferen Hinterachsträgerlagern ein nachteiliger Längskomfort.
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Zusätzlich gibt es einen Zielkonflikt zwischen guter Abrollakustik, für welche der Wert der Steifigkeit der Hinterachsträgerlager in y-Richtung relativ weich sein sollte und gutem Schwingungskomfort, für welchen der Wert der Steifigkeit dieser Lager in z-Richtung relativ hart sein sollte. Das Verhältnis der radialen y-Steifigkeit zur axialen z-Steifigkeit Cy : Cz beträgt hier nach dem Stand der Technik 4 bis 20. Dadurch entsteht mit üblichen Hinterachsträgerlagern, bei größerer Masse des gelagerten Antriebs, entweder ein nachteiliger, schlechterer Schwingungskomfort oder, bei gewählten steiferen Hinterachsträgerlagern eine nachteilige Abrollakustik.
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Um dem schlechteren Schwingungskomfort entgegen zu wirken, müssen alternativ dann sehr viel teurere hydraulisch gedämpfte Gummilager verwendet werden.
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Dies zu vermeiden ist Aufgabe der Erfindung. Dazu sollen einfache Hinterachsträgerlager eingesetzt werden, deren Elastomerkörper ohne hydraulische Dämpfung auskommt, die aber so ausgelegt sind, dass oben erläuterte Zielkonflikte so gelöst werden, dass ein Fahrzeug mit gutem Längskomfort und/oder guter Abrollakustik und gutem Schwingungskomfort entsteht.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 und/oder Anspruchs 2 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Nach der Erfindung ist eine Lagerung für eine Achse eines zweispurigen Kraftfahrzeugs, mit einem Achsträger, der über eine elastische Anlenkung, mittels wenigstens eines Gummilagers an einem Träger, insbesondere eines Kraftfahrzeugaufbaus angebracht ist, wobei jedes Gummilager wenigstens aus einer Gummihülse besteht, deren Außenumfang von einer Buchse umgeben ist und deren Innenumfang in axialer Längsrichtung auf einem Lagerkern aufgebracht ist, wobei die Gummilager-Anlenkung am Träger so positioniert ist, dass sich die Gummihülse mit ihrer axial gerichteten Längsachse in Hochrichtung des Kraftfahrzeugs erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass die Steifigkeit des Gummilagers in Hochrichtung zwischen einem unteren Wert und einem oberen Wert liegt, abhängig von der Steifigkeit des Gummilagers in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs, also in Richtung dessen Längsachse, wobei der untere Wert der Steifigkeit des Gummilagers in Hochrichtung nicht kleiner ist als das 1 ,4-fache der Steifigkeit des Gummilagers in Längsrichtung und der obere Wert der Steifigkeit des Gummilagers in Hochrichtung nicht größer ist als das 10-fache der Steifigkeit des Gummilagers in Längsrichtung.
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Alternativ oder zusätzlich ist die Lagerung für eine Achse eines zweispurigen Kraftfahrzeugs, mit einem Achsträger, der über eine elastische Anlenkung, mittels wenigstens eines Gummilagers an einem Träger, insbesondere eines Kraftfahrzeugaufbaus angebracht ist, wobei jedes Gummilager wenigstens aus einer Gummihülse besteht, deren Außenumfang von einer Buchse umgeben ist und deren Innenumfang in axialer Längsrichtung auf einem Lagerkern aufgebracht ist, wobei die Gummilager-Anlenkung am Träger so positioniert ist, dass sich jede Gummihülse mit ihrer axial gerichteten Längsachse in Hochrichtung des Kraftfahrzeugs erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass die Steifigkeit des Gummilagers in Hochrichtung zwischen einem unteren Wert und einem oberen Wert liegt, abhängig von der Steifigkeit des Gummilagers in Querrichtung des Kraftfahrzeugs, also in Richtung einer dessen Querachsen, wobei der untere Wert der Steifigkeit des Gummilagers in Hochrichtung nicht kleiner ist als das 0,3-fache der Steifigkeit des Gummilagers in Querrichtung und der obere Wert der Steifigkeit des Gummilagers in Hochrichtung nicht größer ist als die Hälfte der Steifigkeit des Gummilagers in Querrichtung.
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Eine solche Steifigkeitsausbildung für ein Gummilager über dessen Gummihülse und die Verwendung dieser Gummihülse für ein vertikal stehendes Achsträgerlager, insbesondere Hinterachsträgerlager, zur Verbindung des Achsträgers mit dem Aufbau des Kraftfahrzeugs, hat den Vorteil, dass die Eigenschaften des Achsträger-Gummilagers, insbesondere für im Achsträger integrierte elektrische Antriebe oder sonstige schwergewichtige Antriebselemente, hinsichtlich Funktion und Kosten, Schwingungskomfort und Abrollakustik, eine bisher noch nicht erkannte Konglomeration sich positiv auswirkender Eigenschaften auf Antrieb und Fahrkomfort darstellt, ohne Kompromisse zu Lasten der Funktionsqualität oder der Kosten eingehen zu müssen.
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Dabei ist es besonders vorteilhaft, mindestens zwei solcher Achsträgergummilager mit den neuen Steifigkeitsverhältnissen Cx/Cz und/oder Cy/Cz pro Achsträger einzusetzen, bei denen also die Steifigkeit im Sinne des Längskomforts in x-Richtung und/oder der Abrollakustik in y-Richtung ausreichend niedrig ausgebildet ist, dafür ist im Sinne einer Reduktion von Antriebsschwingungen die Steifigkeit in z-Richtung ausreichend hoch ausgebildet.
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Dazu sind insbesondere folgende Einsatzorte und Verwendungsweisen am Kraftfahrzeug bevorzugt: Als Gummilager zum Einsatz im Hinterachsträger oder Vorderachsträger, zur Achsträgerlagerung elastisch an der Karosserie.
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Dabei können solche Steifigkeitsverhältnisse, wie beschrieben, sowohl für Achsträgerlagerungen, die in Fahrzeuglängsrichtung und Fahrtrichtung gesehen, mit zwei vorderen und zwei hinteren Achsträgerlagern am Kraftfahrzeugaufbau so angebracht sind, dass wenigstens die beiden, in Vorwärtsfahrtrichtung vorderen Achsträgerlager oder wenigstens die beiden, in Vorwärtsfahrtrichtung hinteren Achsträgerlager oder alle vier Achsträgerlager eine beschriebene Gummilager-Steifigkeitsverteilung besitzen.
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Besonders einfach am Kraftfahrzeug zu befestigen, ist eine solche Achsträgerlagerung, wenn die Buchse jedes Gummilagers mittels jeweils eines, durch diese hindurch gesteckten Durchsteck-Schraubbolzens an der Karosserie angebracht ist.
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Für besondere Komfortansprüche ist es besonders vorteilhaft, wenn wenigstens ein Gummilager eingesetzt wird, das in wenigstens eine der Dämpfungsrichtungen, Hochrichtung und/oder Querrichtung und/oder Längsrichtung zusätzlich hydraulisch bedämpft ist. Dabei ist die besonders bevorzugte durch die Gummilager hydraulisch bedämpfte Richtung die Längsrichtung des Kraftfahrzeugs.
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Es versteht sich fast von selbst, dass beim derzeitigen Stand der Technik unter dem Begriff Anlenkung am Fahrzeugaufbau, wie unter anderem im ersten Patentanspruch verwendet, ein Fachmann selbstverständlich mitliest, dass der Begriff Fahrzeugaufbau gleichbedeutend ist mit und stellvertretend steht für eine Anlenkung an einer Karosserie oder an einem Fahrzeugrahmen. Wobei eine solche Anlenkung auch für ein elektrisches Antriebsmodul an einem Achsträger oder Fahrschemel oder an anderen mit dem Fahrzeugaufbau verbundenen Teilen, die nicht ausschließlich einer Radaufhängung zugehörig zu rechnen sind, entsprechend der Fahrzeuggestaltung in Frage kommt. Das bedeutet, dass Anlenkungen an solchen Teilen, als Anlenkungen am Fahrzeugaufbau, mit vom Schutzbereich der Erfindung umfasst sind.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung und der zugehörigen Zeichnung näher dargestellt. Die einzige Figur zeigt:
- Ein Gummilager für eine erfindungsgemäße Achsträgerbefestigung an einem nicht dargestellten Kraftfahrzeugchassis bzw. -karosserie, in einer räumlichen Ansicht, mit Kenntlichmachung der physikalischen Koordinatenrichtungen zur theoretischen Ermittlung der Belastungs- und Verformungsgrößen am Gummilager.
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Die Figur zeigt eine Ausführung eines erfindungsgemäßen Gummilagers 1 zur Befestigung, gemäß des Standes der Technik, eines nicht gezeichneten Achsträgers an einem nicht gezeichneten Träger einer nicht gezeichneten Kraftfahrzeugkarosserie. Das Gummilager 1 stellt, in einer bevorzugten Ausführung, zusammen mit drei weiteren, insbesondere identisch zum Gummilager 1 ausgebildeten, nicht gezeichneten Gummilagern, eine elastische Anlenkung des Achsträgers, an wenigstens zwei nicht gezeichneten Längsträgern oder Querträgern der Kraftfahrzeugkarosserie bereit. Dazu besitzt das Gummilager 1 einen, insbesondere metallischen, Lagerkern 4 mit einem mittigen Durchgangsloch 6, in das ein nicht gezeichneter ein Durchsteck-Schraubbolzen einsteckbar ist, der unter Verwendung einer nicht gezeichneten Gewindebuchse oder eines nicht gezeichneten Gewindes, die Verbindung zur Kraftfahrzeugkarosserie herstellt.
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Eine mit ihrem nicht sichtbaren Außenumfang in einer Buchse 3 sitzende Gummihülse 2 des Gummilagers 1 ist mit ihrem nicht sichtbaren Innenumfang auf den Außenumfang des Lagerkerns 4 aufgeschoben.
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Jedes Gummilager 1 erstreckt sich, eingebaut im Kraftfahrzeug, mit seiner axial gerichteten Längsachse 5 in Hochrichtung des Kraftfahrzeugs und ist in diesem, bezogen auf das eingezeichnete Achsenkreuz 7, so ausgerichtet, dass die richtungsspezifisch unterschiedlich ausgebildeten Steifigkeiten jeder Gummihülse 2 ein Verhältnis der radialen x-Steifigkeit, also in Längsrichtung, zur axialen z-Steifigkeit, also in Hochrichtung des Gummilagers 1, Cx/Cz kleiner oder gleich 0,7 insbesondere zwischen 0,4 und 0,6 bilden.
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Zusätzlich kann das Verhältnis der radialen y-Steifigkeit, also in Querrichtung, zur axialen z-Steifigkeit, also in Hochrichtung des Gummilagers 1, Cy/Cz kleiner oder gleich 3,5 sein, insbesondere zwischen 3 und 2 liegen.
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Bevorzugte Kombinationen von Steifigkeitswerten des Gummilagers 1, aus den oben genannten Verhältniswerten, je Richtung im Achsenkreuz 7, sind zum Beispiel:
oder
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Zum Verständnis der Ausführungen wird als selbstverständlich erachtet, dass eine Erstreckung in Querrichtung des Kraftfahrzeugs, die in dem Achsenkreuz 7 als eingezeichnete Richtung y definiert wird, sich in einer Horizontalebene 8 des Kraftfahrzeugs, orthogonal zu der im Achsenkreuz 7 eingezeichneten Hochrichtung z erstreckt und mit der ebenfalls im Achsenkreuz 7 eingezeichneten Vorwärtsfahrtrichtung x des Kraftfahrzeugs die Horizontalebene 8 bildet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013210576 A1 [0003]
