DE4029575A1 - Tragkonstruktion fuer einen differential-lagerkasten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Tragkonstruktion für einen ein Hinterachs- oder Endstufen-Reduktionsgetriebe aufnehmen­ den Differential-Lagerkasten.

Ein Differential-Lagerkasten wird üblicherweise an einem Unterbau oder Hilfsrahmen mit Hilfe von drei oder vier Puf­ fer-Aufhängevorrichtungen abgestützt, wie beispielsweise die JP-Patent-OS Nr. 61-1 25 924 und JP-GM-OS Nr. 61-35 035 offenbaren. Die Puffer-Aufhängevorrichtungen dämpfen die Vibrationen, während sie jeweils an einer An­ triebsreaktionskraft eines von einer Kardan- oder einer An­ triebswelle eingetragenen Drehmoments und einer Belastung des das Endstufen-Reduktionsgetriebe enthaltenden Differen­ tail-Lagerkastens teilhaben.

Im allgemeinen wird, um die Leistungsfähigkeit zur Dämpfung von Schwingungen zu steigern, die Federkonstante oder die Steifigkeit der Puffer-Aufhängevorrichtung verkleinert, d. h., die Aufhängevorrichtung wird weicher gemacht. Wenn jedoch die Puffer-Aufhängevorrichtung nur einfach weicher gemacht wird, so erhöht der Differential-Lagerkasten die Größe seiner Bewegung, was zu Störungen mit anderen Bauteilen führt oder die Standzeit der Puffer-Aufhängevorrichtung selbst her­ absetzt.

Vibrationen einer bestimmten Frequenz und mit einer bestimm­ ten Richtung, die niemals gedämpft werden, selbst wenn die Abstimmung so ausgeführt wird, daß die Puffer-Aufhängevor­ richtung in einer Richtung weich und in einer anderen Rich­ tung hart gemacht wird, sind nun jedoch in der Aufhängevor­ richtung aus Gründen existent, daß die Vibrationen einer hohen Frequenz, die in einem reinen, einwandfreien Ton, der wie "SUUN" hörbar ist, d.h. als ein sog. Sirr- oder Wimmerge­ räusch, zusätzlich zu Vibrationen einer relativ niedrigen Frequenz, die ein Brummgeräusch mit einer Empfindung einer gewissen Unterdrückung zum Ergebnis haben, auf die Aufhänge­ vorrichtung aufgebracht werden und daß die Leistungsfähigkeit im Dämpfen der Vibrationen eine Richtungseigenschaft oder ein Richtungsverhalten entsprechend der Struktur bzw. dem Aufbau der Puffer-Aufhängevorrichtung hat, so daß die Vibra­ tionen in allen Richtungen bei einem Dämpfen beschränkt werden.

Eine Konstruktion mit Anordnung eines Dämpfers zwischen einem Differential-Lagerkasten und einem Unterbau ist als eine Maß­ nahme denkbar (JP-GM-OS Nr. 61-35 035), um beispielsweise die Vibrationen der speziellen, oben angegebenen Frequenz zu beherrschen oder zu bewältigen, jedoch treten die folgen­ den Probleme des weiteren in Erscheinung.

Während der Dämpfer eine Funktion zum Dämpfen von Schwingun­ gen einer niedrigen Frequenz erfüllt, dient er als starrer Körper, und der Dämpfer selbst bildet insofern einen neuen, Vibrationen übertragenden Pfad, um die Schwingungen zu über­ tragen, wenn der Dämpfer solche einer hohen Frequenz empfängt.

Ferner sollte ein Raum zum Anordnen des Dämpfers in einem unteren Teil des Fahrzeugs in seitlicher Richtung des Diffe­ rential-Lagerkastens gewährleistet sein, um einen Insassen­ raum dadurch nicht eng zu machen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Tragkonstruk­ tion für einen Differential-Lagerkasten zu schaffen, die die Vibrationen einer speziellen Frequenz beherrschen kann, ohne irgendeinen neuen, Vibrationen übertragenden Pfad zu bilden.

Ein Ziel der Erfindung ist darin zu sehen, eine Tragkonstruk­ tion für einen Differential-Lagerkasten aufzuzeigen, die keinen Einfluß auf einen Passagierraum oder eine Zelle des Fahrzeugs hat.

Eine Tragkonstruktion zur Abstützung eines ein Endstufen- Reduktionsgetriebe oder Radvorgelege enthaltenden Differen­ tial-Lagerkastens an einem Unterbau oder Hilfsrahmen umfaßt erfindungsgemäß drei erste Puffer-Aufhängevorrichtungen, die eine durch eine Antriebskraft erzeugte Antriebsreaktionskraft empfangen sowie eine Belastung aufnehmen, und wenigstens eine zweite Puffer-Aufhängevorrichtung, die ein weicheres Verhal­ ten als die ersten Puffer-Aufhängevorrichtungen hat, wobei die zweite Puffer-Aufhängevorrichtung außerhalb des Dreiecks angeordnet ist, das durch Verbinden der Zentren der drei ersten Puffer-Aufhängevorrichtungen bestimmt ist, und dazu dient, die zu beseitigenden Vibrationen einer bestimmten Fre­ quenz sowie mit einer bestimmten Richtung zu dämpfen.

Da die Eigenschaft oder das Verhalten der zweiten Puffer- Aufhängevorrichtung weicher als die bzw. dasjenige der ersten Puffer-Aufhängevorrichtungen eingestellt ist, werden die An­ triebsreaktionskraft und die Belastung des Differential-La­ gerkastens aufgenommen und durch die erste Aufhängevorrich­ tung verteilt, so daß die zweite Aufhängevorrichtung schwer­ lich durch die Antriebsreaktion und die Belastung beeinflußt oder beeinträchtigt wird. Das bedeutet also, daß, solange die zweite Puffer-Aufhängevorrichtung weicher als die ersten Aufhänge­ vorrichtungen ist, der größte Teil der Antriebsreaktion und der Belastung durch die ersten Aufhängevorrichtungen selbst dann aufgenommen wird, wenn die Weichheit, d. h. die Federkonstante oder Steifigkeit, der zweiten Aufhängevorrich­ tung fakultativ gewählt wird. Somit kann die Federkonstante oder Steifigkeit der zweiten Puffer-Aufhängevorrichtung unab­ hängig gewählt werden, um die Vibrationen eines bestimmten Frequenzbereichs und mit einer bestimmten Richtung, die zu beseitigen sind, ohne Rücksicht auf die Federkonstante oder Steifigkeit jeder ersten Aufhängevorrichtung zu dämpfen.

Die Puffer-Aufhängevorrichtung zum Aufteilen der Antriebs­ reaktion sowie Belastung und die Puffer-Aufhängevorrichtung zum Dämpfen der speziellen Vibrationen werden unabhängig von­ einander gewählt, so daß die dämpfenden Aufhängevorrichtun­ gen, die die jeweiligen Funktionen erfüllen, ohne Schwierig­ keiten gefertigt werden können.

Da die zweite Puffer-Aufhängevorrichtung außerhalb eines Drei­ ecks angeordnet ist, das durch die die jeweiligen Zentren der drei ersten Aufhängevorrichtungen verbindenden Linien um­ schlossen ist, können Vibrationen in bzw. an Teilen gedämpft werden, wo die große Amplitude der Vibrationen in Erschei­ nung tritt, so daß eine Wirkung im Dämpfen von Vibrationen in hohem Maß durch die zweite Aufhängevorrichtung erhalten wird.

Weil die zweite Puffer-Aufhängevorrichtung so ausgebildet ist, daß sie einen elastischen Körper, wie einen Gummikörper, im die Vibrationen übertragenden Pfad hat, wirkt eine solche Aufhängevorrichtung nicht als ein starrer Körper, auch wenn die Vibrationen einer hohen Frequenz auf die Aufhängevor­ richtung einwirken, und die Schwingungen werden schwerlich durch die zweite Puffer-Aufhängevorrichtung übertragen.

Die zweite Aufhängevorrichtung kann an irgendeiner Stelle angeordnet werden, solange sie sich außerhalb des durch die Verbindungslinien zwischen den jeweiligen Zentren der ersten Aufhängevorrichtungen abgegrenzten Dreiecks befindet, so daß der Freiheitsgrad in der Wahl eines Einbauplatzes erhöht wird, um den Einbau der zweiten Aufhängevorrichtung an irgendwel­ chen Stellen, die keinerlei Einfluß auf die Größe des Insas­ senraumes des Fahrzeugs haben, zu erleichtern.

Die Aufgabe und weitere Ziele der Erfindung wie auch deren Merkmale und Vorteile werden aus der folgenden, auf die Zeich­ nungen Bezug nehmenden Beschreibung einer bevorzugten Ausfüh­ rungsform des Erfindungsgegenstandes deutlich. Es zeigen:

Fig. 1 eine geschnittene Draufsicht eines von einer erfin­ dungsgemäßen Tragkonstruktion abgestützten Differen­ tial-Lagerkastens;

Fig. 2 bis 4 Schnittdarstellungen von Puffer-Aufhängevor­ richtungen nach den Linien 2-2, 3-3 sowie 4-4 in der Fig. 1;

Fig. 5 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der An­ ordnung der Puffer-Aufhängevorrichtungen.

Gemäß Fig. 1 stützt eine Tragkonstruktion einen ein End­ stufen-Reduktionsgetriebe 10 enthaltenden Differential- Lagerkasten 12 an einem Fahrzeugaufbau oder Unterbau ab, der im folgenden als "Unterbau" bezeichnet wird und die Be­ deutung von entweder dem Fahrzeugaufbau oder einem Hilfs- bzw. Zwischenrahmen hat, und diese Tragkonstruktion umfaßt drei erste Puffer-Aufhänge- oder Befestigungsvorrichtungen 14 sowie 15 und wenigstens eine zweite derartige Vorrich­ tung 16.

Das Reduktionsgetriebe 10 weist eine an sich bekannte Kon­ struktion auf, wobei ein Paar von Ausgleichkegelrädern 20 und mehrere, mit diesen Kegelrädern 20 kämmende Ritzel 22 in einem Differentialkorb 18 angeordnet sind, um ein Aus­ gleichgetriebe zu bilden, während ein Tellerrad 24 am Diffe­ rentialkorb 18 befestigt ist und mit einem Antriebsritzel 26 kämmt. Alle diese Bauteile sind in dem Differential-Lager­ kasten 12 aufgenommen.

Der Differential-Lagerkasten 12 stützt den Differentialkorb 18 mit Hilfe eines Paares von Rollenlagern 28 ab und lagert drehbar eine vom Antriebsritzel 26 ausgehende Ritzelwelle 30, mit welcher eine (nicht dargestelle) Kardanwelle verbunden ist. Von jedem Ausgleich­ kegelrad 20 geht eine Achswelle 32 aus, die jeweils mit einer (nicht dargestellten) Antriebswelle oder -achse in Verbindung steht.

Die drei Puffer-Aufhängevorrichtungen empfangen eine durch eine Antriebskraft von wenigstens einer Welle aus Kardan- sowie Antriebswelle erzeugte Antriebsreaktionskraft oder -gegenwirkung und nehmen eine Belastung des Differential-La­ gerkastens 12 auf. Bei der dargestellten Ausführungsform sind zwei frontseitige Puffer-Aufhängevorrichtungen 14 und eine rückseitige Puffer-Aufhängevorrichtung 15 vorgesehen.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, weist jede Puffer-Aufhängevor­ richtung 14 einen Gummipuffer 34 und eine innere Hülse 36 sowie eine äußere Hülse 38 auf, die jeweils haftend mit dem Puffer 34 verbunden sind. Die äußere Hülse 38 ist mit Preß­ sitz in ein zylindrisches Endstück 41 eines am Differential- Lagerkasten 12 befestigten Tragarmes 40 derart eingefügt, daß eine Achse der äußeren Hülse 38 vertikal ausgerichtet ist. Die innere Hülse 36 ist imstande, gegen einen Unterbau 42 anzustoßen. Eine Halte- oder Anschlagplatte 37 liegt ge­ gen das untere Ende der inneren Hülse 36 an, und eine von unten her in die innere Hülse 36 eingeführte Schraube 44 ist in den Unterbau 42 eingesetzt. Auf die Schraube 44 wird eine Mutter 46 gedreht, um die Frontseite des Differential- Lagerkastens 12 am Unterbau 42 zu befestigen.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, besitzt dagegen die rückseitige Puffer-Aufhängevorrichtung 15 eine Innenhülse 52 sowie eine Außenhülse 54, die jeweils mit einem Puffer 50 haftend ver­ bunden sind, wobei diese Vorrichtung bei Betrachtung von der Rückseite aus eine annähernd elliptische Gestalt hat. Der Puffer 50 ist mit einer Durchgangsöffnung 51a sowie mit zwei Durchbrüchen 51b versehen, und die Innenhülse 52 besitzt ein mit dieser einteiliges Verbindungsstück 53. Die Puffer-Auf­ hängevorrichtung 15 ist am Unterbau 56 befestigt, indem die Außenhülse 54 in den Unterbau 56 im Preßsitz derart einge­ bracht wird, daß eine lange Achse der Aufhängevorrichtung 15 vertikal angeordnet ist. Die Rückseite des Lagerkastens 12 ist mit dem Verbindungsstück 53 der Innenhülse 52 der Auf­ hängevorrichtung 15 mit Hilfe von Innensechskant- oder In­ busschrauben 58 zusammengefügt.

Die jeweiligen Anordnungen, Gestaltungen und Abmaße der zwei Puffer-Aufhängevorrichtungen 14 sowie der einen Puffer-Auf­ hängevorrichtung 15 können unter Berücksichtigung der durch eine Antriebskraft der Kardanwelle und/oder der Antriebswelle erzeugten Antriebsreaktionskraft sowie der Belastung des Differential-Lagerkastens 12 od. dgl. bestimmt werden. In jedem der Fälle sind drei Puffer-Aufhängevorrichtungen 14 sowie 15 imstande, die Antriebsreaktionskraft oder -gegen­ wirkung und die Belastung aufzunehmen.

Die Eigenschaften oder Fähigkeiten der zweiten Puffer-Auf­ hängevorrichtung 16 sind weicher festgesetzt als diejenigen der ersten Puffer-Aufhängevorrichtungen 14 und 15. Die zweite Aufhängevorrichtung 16 ist außenseitig eines Dreiecks ange­ ordnet, das durch Verbinden der jeweiligen Zentren der drei ersten Aufhängevorrichtungen 14 sowie 15 begrenzt ist, und dient dazu, zu beseitigende Vibrationen einer bestimmten Fre­ quenz und mit einer bestimmten Richtung zu dämpfen.

Die zweite, in Fig. 4 gezeigte Puffer-Aufhängevorrichtung 16 besitzt zwei Gummidämpfer 60, eine Innenhülse 62 sowie eine Außenhülse 64, die jeweils mit den zugeordneten Gummi­ dämpfern 60 haftend verbunden sind. Bei Betrachtung von der Rückseite hat die Vorrichtung 16 eine annähernd elliptische Gestalt. Jeder Dämpfer 60 weist ein großes Durchgangsloch 61 auf, und die Innenhülse 62 besitzt ein mit ihr einstückiges Verbindungsteil 63, das mit einem Langloch 66 versehen ist. Die zwei Dämpfer 60, die Innenhülse 62 und die Außenhülse 64 sind mit zwei parallel zur Zeichnungsebene von Fig. 4 verlaufenden Gummimembranen 65 haftend verbunden, und an obe­ ren sowie unteren Abschnitten der Innenhülse 62 sind zwei Fluidkammern 68 und 70 abgegrenzt. Diese Kammern 68, 70 stehen untereinander durch einen Kanal 72 in Verbindung, der zwischen dem Dämpfer 60 sowie der Außenhülse 64 ausgebildet ist. Jede Fluidkammer ist mit einem Fluid (Flüssigkeit) fast ge­ füllt.

Die Außenhülse 64 der Puffer-Aufhängevorrichtung 16 ist im Preßsitz in den Unterbau 56 derart eingefügt, daß eine lange Achse der Aufhängevorrichtung 16 vertikal angeordnet ist. Die Rückseite des Differential-Lagerkastens 12 ist mit der Aufhängevorrichtung 16 durch eine in das Langloch 66 einge­ setzte Inbusschraube 74 verbunden.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist die zweite Puffer- Aufhängevorrichtung 16 weicher ausgebildet als die ersten Puffer-Aufhängevorrichtungen 14 sowie 15, indem im Dämpfer 60 das große Durchgangsloch 61 vorgesehen wird, und die ver­ tikalen Schwingungen von beispielsweise 60 Hz werden durch Flüssigkeit, die durch die Kanäle 72 fließt, gedämpft.

Die Anordnung Gestalt und Abmaße od. dgl. der Puffer-Auf­ hängevorrichtung 16 werden in Abhängigkeit von der Richtung, Größe und Frequenz der durch die Vorrichtung 16 zu dämpfen­ den Vibrationen bestimmt. Die Aufhängevorrichtung 16 ist außerhalb des durch Verbinden der jeweiligen Zentren der drei ersten Puffer-Aufhängevorrichtungen 14 sowie 15 gebildeten Dreiecks angeordnet. Vorzugsweise wird die Aufhängevorrich­ tung 16 in ausgewählter Weise in einer Position angeordnet, in welcher die Amplitude der vom Differential-Lagerkasten 12 übertragenen Schwingungen besonders vergrößert ist.

Beispielsweise wird für die Fig. 1 angenommen, daß die Kar­ danwelle in der durch den Pfeil A angegebenen Richtung dreht, während die Antriebswellen in der Richtung des Pfeils B dre­ hen, um das Fahrzeug vorwärts zu bewegen. In diesem Fortbe­ wegungszustand des Fahrzeugs löschen, wie in Fig. 5 gezeigt ist, die Schwingungsrichtung, die auf die Drehung der Kardan­ welle zurückzuführen ist, und die auf der Drehung der An­ triebswellen beruhende Schwingungsrichtung in den dem ersten sowie dritten Quadranten 1 und 3 entsprechenden Bereichen einander, so daß die Amplitude hier klein ist. Andererseits wirken in den dem zweiten sowie vierten Quadranten 2 und 4 entsprechenden Bereichen die auf der Drehung der Kardanwelle beruhende Schwingungsrichtung und die auf die Drehung der Antriebswellen zurückzuführende Schwingungsrichtung im Sinn einer Addition dieser, so daß hier die Amplitude vergrößert wird.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist die zweite Puffer-Aufhängevorrichtung 16 in dem dem vierten Quadranten 4 entsprechenden Bereich und außenseitig eines Dreiecks C angeordnet, das durch die Verbindungslinien der jeweiligen Zentren der drei Aufhängevorrichtungen 14, 14 und 15 begrenzt ist.

Die oben beschriebene Ausführungsform bezieht sich auf den Fall eines Hinterradantriebs. Im Fall eines Vorderradantriebs wird anstelle der Kardanwelle ein Getriebesatz (Transaxle) vorgesehen, mit dem die Antriebswellen verbunden werden. So­ mit wird die zweite Puffer-Aufhängevorrichtung in einer Posi­ tion angeordnet, in welcher die größte Amplitude gemäß der Rotationsbeziehung zwischen einer Welle in dem Getriebesatz (Übertragungswelle) und den Antriebswellen vermittelt wird.

Anstatt der oben beschriebenen Ausführungsformen können ent­ sprechend der Konstruktion des Unterbaus zwei oder mehr zwei­ te Puffer-Aufhängevorrichtungen vorgesehen werden, welche außenseitig des durch die Verbindungslinien zwischen den Zen­ tren der ersten Puffer-Aufhängevorrichtungen bestimmten Drei­ ecks positioniert werden.

Claims (7)

1. Tragkonstruktion zur Abstützung eines ein Endstufen- Reduktionsgetriebe (10) aufnehmenden Differential-Lager­ kastens (12) an einem Unterbau (42, 56), gekennzeichnet durch

• - drei erste Puffer-Aufhängevorrichtungen (14, 14, 15), die eine durch eine Antriebskraft erzeugte Antriebsreak­ tionskraft empfangen sowie eine Belastung aufnehmen, und
• - wenigstens eine zweite Puffer-Aufhängevorrichtung (16), die ein weicheres Verhalten als die ersten Puffer-Auf­ hängevorrichtungen hat,
• - wobei die zweite Puffer-Aufhängevorrichtung (16) außer­ halb eines Dreiecks angeordnet ist, das durch Verbinden der Zentren der drei ersten Puffer-Aufhängevorrichtungen (14, 14, 15) bestimmt ist, und dazu dient, zu beseiti­ gende Schwingungen, die eine bestimmte Frequenz haben sowie in einer bestimmten Richtung verlaufen, zu dämpfen.

2. Tragkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Puffer-Aufhängevorrichtung (16) an einer Stelle angeordnet ist, in welcher die Amplitude von vom Differential-Lagerkasten (12) übertragenen Schwingungen vergrößert ist.

3. Tragkonstruktion nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das im Differential-Lagerkasten (12) aufge­ nommene Endstufen-Reduktionsgetriebe (10) für Hinterräder des Fahrzeugs vorgesehen ist und die Antriebskraft von wenigstens einer Welle aus Kardanwelle sowie Antriebswel­ len addiert wird.

4. Tragkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei (14, 14) der drei ersten Puffer-Aufhängevorrich­ tungen (14, 14, 15) derart positioniert sind, daß Mittel (36, 44) zur Verbindung jeder der Puffer-Aufhängevorrich­ tungen (14) mit dem Unterbau (42) vertikal angeordnet sind, und daß eine (15) der drei ersten Puffer-Aufhängevorrich­ tungen sowie die wenigstens eine zweite Puffer-Aufhänge­ vorrichtung (16) derart positioniert sind, daß Mittel (52, 58, 62, 74) zur Verbindung jeder dieser Puffer-Auf­ hängevorrichtungen mit dem Unterbau (56) horizontal ange­ ordnet sind.

5. Tragkonstruktion nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei (14) der ersten Puffer-Aufhängevorrichtun­ gen dieselbe Ausgestaltung haben und diese Ausgestaltung zu derjenigen der einen (15) der drei ersten Puffer-Auf­ hängevorrichtungen unterschiedlich ist.

6. Tragkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Puffer-Aufhängevorrichtung (16) zwei voneinander in seitlicher Richtung eines Fahr­ zeugaufbaus beabstandete Gummidämpfer (60) besitzt, von denen jeder ein Durchgangsloch (61) aufweist.

7. Tragkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Puffer-Aufhängevorrich­ tung (16) mit zwei Fluidkammern (68, 70), die voneinander in vertikaler Richtung des Fahrzeugaufbaus beabstandet sowie mit einer Flüssigkeit gefüllt sind, versehen ist und daß die Fluidkammern untereinander durch wenigstens einen Kanal (72) verbunden sind.