DE4200482A1 - Aufhaengungstragestruktur fuer ein selbstfahrendes fahrzeug - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aufhängung für ein selbstfahrendes Fahrzeug, und insbesondere den Aufbau bzw. die Struktur eines Aufhängungsquerträgers zum Tragen eines Aufhängungsarmes, der einen Radträger und eine Fahrzeug­ karosserie verbindet.

Hinterrad-Aufhängungssysteme für selbstfahrende Fahrzeuge werden durch einen Rahmen getragen, an dem eine Fahrzeugka­ rosserie verschraubt oder anderweitig an mehreren Punkten befestigt ist. Ein solcher Rahmen umfaßt typischerweise ein Paar Seitenteile oder Rahmenabschnitte, die an gegenüber­ liegenden Seiten der Fahrzeugkarosserie angeordnet sind und in Längsrichtung der Fahrzeugkarosserie verlaufen, und vor­ dere oder erste und hintere oder zweite Querträger, die mit den Seitenteilen verbunden sind. Der erste Querträger ist in seinem Mittenabschnitt nach oben gebogen oder gekrümmt, so daß zumindest ein Teil eines Hinterachsen-Differentials unterhalb des ersten Querträgers angeordnet werden kann. Außerdem weist ein Hinterrad-Aufhängungssystem typischer­ weise obere, vom A-Typus, und hintere Arme auf, die durch den Seitenrahmen schwenkbar getragen sind, und einen unter­ en Arm, der durch den vorderen Querträger schwenkbar getra­ gen ist.

Anhand von Fig. 1 soll nachfolgend eine Ausführungsform einer herkömmlichen Hinterrad-Aufhängungstragestruktur be­ schrieben werden. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, umfaßt ein Karosserierahmen, an den eine Fahrzeugkarosserie ange­ schraubt oder andersweitig an mehreren Punkten befestigt ist, ein Paar linker und rechter Seitenteile oder Rahmen a, die an gegenüberliegenden Seiten der Fahrzeugkarosserie an­ geordnet sind. Jeder der rechten und linken Seitenrahmen erstreckt sich in Längsrichtung der Fahrzeugkarosserie. Der Karosserierahmen umfaßt außerdem vordere oder erste und hintere oder zweite Querträger b und c, die sich in einer Querrichtung der Fahrzeugkarosserie erstrecken und mit den Seitenteilen a verbunden sind. Der vordere Querträger b ist in seinem Mittenabschnitt nach oben gekrümmt, so daß ein Teil eines Hinterachsendifferentials i unterhalb des ge­ krümmten vorderen Querträgers b angeordnet werden kann. Jede Hinterradaufhängung weist typischerweise einen oberen Arm d vom ATypus auf, einen nachlaufenden oder hinteren Arm e und ein Paar unterer Arme f und g für jedes Hinterrad. Jeder obere Arm d ist an seinem hinteren Ende an einem der Seitenrahmen a schwenkbar angebracht. Jeder hintere Arm e ist mit seinem vorderen Ende an einem der Seitenrahmen a schwenkbar angebracht. Jeder untere Arm f ist mit seinem Hinterende an der Unterseite eines Abschnitts des vorderen Querträgers b benachbart zu dem gekrümmten mittleren Ab­ schnitt schwenkbar angebracht. Jeder untere Arm g ist mit seinem Hinterende an einem Unterteil h schwenkbar getragen, das sich von dem Hinterende eines der Seitenrahmen a er­ streckt.

Ein vorderer Querträger oder eine Hinterrad-Aufhängungstra­ gestruktur dieser Art ist typischerweise relativ schwer und erhöht deshalb unvermeidlich das Gewicht der Fahrzeug­ karosserie. Die Verwendung eines leichtgewichtigen vorderen Querträgers in einem Fahrzeugkarosserierahmen vermindert jedoch die strukturelle Festigkeit einer Fahrzeugkarosserie in ihrer Querrichtung. Deshalb ist es schwierig, eine leichtgewichtige Fahrzeugkarosserie zu verwirklichen, was ein Ziel zurückliegender Fahrzeugkonstruktionen gewesen ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Aufhängungs­ tragestruktur für ein selbstfahrendes Fahrzeug zu schaffen, das die Verwendung eines leichtgewichtigen Fahrzeug-Auf­ hängungsquerträgers erlaubt, ohne daß die Steifigkeit oder Festigkeit der Fahrzeugkarosserie in Querrichtung der Fahr­ zeugkarosserie vermindert wird. Außerdem soll durch die Aufhängungstragestruktur eine Fahrzeugkarosserie mit einer erhöhten strukturellen Festigkeit geschaffen werden, um ei­ ne Kollision besser überstehen zu können.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1.

Demnach ist es erfindungsgemäß vorgesehen, eine spezielle hintere oder Hinterachsen-Aufhängungstragestruktur zu schaffen, die einen Querträger aufweist, der an einer Fahr­ zeugkarosserie an gegenüberliegenden Seiten eines Tunnels befestigt ist, der in einem Bodenblech ausgebildet ist, in dem ein Teil eines Triebwerks angeordnet ist. Das Triebwerk umfaßt eine vordere Antriebseinheit, die in einem vorderen Fahrzeugkarosserie-Abschnitt angeordnet ist sowie ein Hin­ terachsendifferential, das unter einem hinteren Fahrzeug­ abschnitt angeordnet ist. Der Querträger ist so angeordnet, daß er unter dem Bodenblech quer verläuft. Der Querträger selbst umfaßt einen zentralen Querträger, der sich quer über den Tunnel erstreckt und mit seinen gegenüberliegen­ den Enden an der Fahrzeugkarosserie an gegenüberliegenden Seiten des Tunnels befestigt ist sowie ein Paar seitlicher Querträger, von denen jeder mit einem ersten Ende an einem Ende des zentralen Querträgers befestigt ist und sich seit­ lich so erstreckt, daß das hintere Aufhängungssystem an einem zweiten Ende schwenkbar gelagert oder getragen ist. Der zentrale Querträger umfaßt einen Aluminiumarm oder -trägerarm und ist derart angeordnet, daß er durch einen Triebwerksrahmen leicht zerbrochen werden kann, der unter dem Tunnel verläuft und die vordere Antriebseinheit und das Hinterachsendifferential fest oder starr verbindet.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden; in dieser zeigen:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer herkömmlichen hinteren Aufhängungstragestruktur;

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine hintere Aufhängungs­ tragestruktur für ein rechtes Hinterrad in Über­ einstimmung mit einer bevorzugten Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 eine vergrößerte Draufsicht auf einen zentralen Querträger;

Fig. 4 eine Hinteransicht des zentralen Querträgers in einer bestimmten Stellung relativ zu einem Tun­ nel in einem Bodenblech;

Fig. 5 eine Seitenansicht eines Triebwerkrahmens und

Fig. 6 eine Seitenansicht des Triebwerkrahmens in einer bestimmten Stellung relativ zu einem Triebwerk.

In Fig. 2 ist ein Hinterrad-Aufhängungssystem in Überein­ stimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der vorlie­ genden Erfindung gezeigt. Mehr im einzelnen ist ein Hin­ terrad gezeigt, das durch einen rechten hinteren Rahmen ge­ tragen ist. Obwohl aus Gründen der Klarheit lediglich ein rechtes Hinterrad und ein Rahmen gezeigt sind, versteht es sich von selbst, daß ein linker hinterer Rahmen zum Tragen eines linken Hinterrads ebenso vorgesehen ist. Ein derarti­ ger linker hinterer Rahmen weist dieselbe Struktur und die­ selbe Wirkungsweise wie der Rahmen auf, der das rechte Hin­ terrad trägt. Ein Hinterrad-Aufhängungsträger, der nachfol­ gend der Einfachheit halber als Aufhängungsträger bezeich­ net ist, für das hintere Rad T weist einen oberen Steuerarm 2 vom A-Typus sowie einen unteren Steuerarm 3 auf. Der obe­ re Steuerarm 2 weist einen außen gelegenen Armabschnitt auf, der mit seinem Außenende 2A durch einen U-förmigen, außen gelegenen, oberen Schwenkträger 1A eines Radträgers 1 schwenkbar getragen ist. Der obere Steuerarm 2 weist außer­ dem Innenarmabschnitte 2B auf, die in Längsrichtung der Fahrzeugkarosserie voneinander getrennt sind. Die innen ge­ legenen Armabschnitte 2B sind durch innen gelegene Schwenk­ träger 6A schwenkbar getragen, die an einem Teil eines nicht dargestellten Rahmens vorgesehen sind, an dem eine Fahrzeugkarosserie befestigt ist, wie beispielsweise ein hinterer Seitenrahmen 6. Der untere Steuerarm 3 weist einen außen gelegenen Armabschnitt auf (der unterhalb des Radträ­ gers 1 versteckt ist), der an seinem Außenende durch einen außen gelegenen, unteren Schwenkträger (der unterhalb des Radträgers 1 versteckt ist) des Radträgers 1 schwenkbar ge­ lagert ist. Der untere Steuerarm weist außerdem einen innen gelegenen Armabschnitt auf, der an einem Teil des Rahmens schwenkbar gelagert ist, der hinter einer hinteren An­ triebsachse 11 angeordnet ist, die ein nicht dargestelltes Hinterachsendifferential mit dem Radträger 1 verbindet. Ein Schleppsteuerverbindungsglied 5 ist mit seinem Außenende 5B durch einen außen gelegenen Schwenkträger 1B des Radträgers 1 schwenkbar getragen. Der außen gelegene Schwenkträger 1B ist in vertikaler Richtung zwischen einem U-förmigen oberen Schwenkträger 1A und einem unteren Schwenkträger 1C ange­ ordnet. Die Schleppsteuerleitung 5 ist mit ihrem innen ge­ legenen Ende 5A durch einen innen gelegenen unteren Schwenkträger 6B schwenkbar gelagert, der an dem hinteren Seitenrahmen 6 vorgesehen ist, und zwar durch eine Öl ent­ haltende Büchse. Eine derartige Öl enthaltende Büchse ist an sich bekannt und kann in einer beliebigen bekannten Ge­ stalt ausgebildet sein. Ein hinten liegendes Verbindungs­ glied 4 ist mit seinem außen gelegenen Ende an einem außen gelegenen Abschnitt des unteren Steuerarms 3 schwenkbar an­ gebracht und ist mit seinem innen gelegenen Ende schwenkbar an dem hinteren Seitenrahmen 6 gelagert.

Ein Aufhängungsquerträger 70 erstreckt sich zwischen den hinteren Seitenrahmen 6 und ist mit seinen gegenüberliegen­ den Enden an die hinteren Seitenrahmen 6 angeschlossen, die in Längsrichtung verlaufen und an gegenüberliegenden Seiten des Rahmens angeordnet sind. Der Aufhängungsquerträger 70 weist einen zentralen Querträger 8 auf, der nachfolgend als "Tunnelteil" bezeichnet ist, sowie einen seitlichen Quer­ lenker 7, der sich zwischen den hinteren Seitenrahmen 6 er­ streckt und mit gegenüberliegenden Enden mit jedem der hin­ teren Seitenrahmen 6 und dem zentralen Querträger 8 verbun­ den ist. Der Aufhängungsquerträger 70 besteht vorzugsweise aus Aluminium. Ein nicht dargestellter Stoßdämpfer ist mit seinem oberen Ende an der Fahrzeugkarosserie 13 und mit seinem unteren Ende 12 an dem oberen Steuerarm 2 durch ei­ nen Bolzen 20 befestigt. Wie aus den Fig. 2 und 4 hervor­ geht, überlagert die Fahrzeugkarosserie 13 den oberen Steu­ erarm 2. Der Bolzen 20 erstreckt sich von dem oberen Steu­ erarm 2 nach hinten und verbindet ein Ende des Steuerver­ bindungsglieds 9 schwenkbar mit dem oberen Steuerarm 2. Das Steuerverbindungsglied 9 ist an jedes Ende einer hinteren Stabilisierstange 10 schwenkbar angeschlossen, die an meh­ reren Punkten durch Schellen oder Klammern 10A an dem Rah­ men befestigt ist.

Wie aus den Fig. 3 und 4 hervorgeht, sind an dem zentralen Querträger oder Tunnelteil 8, das aus Aluminium besteht, an einem Ende 81 zwei Bolzenlöcher 83 sowie ein Schraubenloch 85 und an dem anderen Ende 82 zwei Bolzenlöcher 84 und ein Schraubenloch 86 ausgebildet. Der zentrale Querträger 8 ist so angeordnet, daß er eine Öffnung 140 durchsetzt, die in einem Rahmen 14 zur Lagerung des Triebwerks (s. Fig. 6) ausgebildet ist, wobei das Triebwerk eine Antriebseinheit 16, eine Triebwelle oder Kardanwelle 17 und das Hinterach­ sendifferential 15 umfaßt, und der zentrale Querträger ist ferner so angeordnet, daß er in einer geraden Querlinie un­ terhalb eines vorderen Abschnitts eines Hinterachsendiffe­ rentials 15 verläuft, das in einem Tunnel 13 angeordnet ist, das in einem nicht dargestellten Bodenblech ausgebil­ det ist. Während einer Kollision berührt der zentrale Querträger 8 eine Kante der Öffnung 140 und erleidet eine Verbiegung und/oder bricht. Der zentrale Querträger 8 ist an gegenüberliegenden Seiten des Tunnels 13 an dem Boden­ blech durch Bolzen befestigt, die die Bolzenlöcher 83 und 84 durchsetzen, sowie mit seinen gegenüberliegenden Enden durch Bolzen oder Schrauben in die Schraublöcher oder Ge­ windebohrungen 85 und 86 befestigt.

Wie aus den Fig. 5 und 6 hervorgeht, ist der Triebwerkrah­ men 14, der hochfest ist und einem Verbiegen zu widerstehen vermag, jedoch torsionsflexibel ist, so ausgebildet, daß er in seitlicher Richtung eine U-förmige Querschnittsöffnung aufweist. Der Triebwerkrahmen 14 verläuft zwischen der An­ triebseinheit 16, die in einem Motorraum der Fahrzeugkaros­ serie angeordnet ist und dem Hinterachsendifferential 15.

Das Hinterachsendifferential ist durch einen Verbindungs­ schwenkbolzen 23 an einem Unterrahmen 22 schwenkbar gela­ gert, der einen Teil des hinteren Abschnitts der Fahrzeug­ karosserie bildet. Das Triebwerk ist an seinem vorderen Ende an den Klammern oder Schellen 16A der Antriebseinheit 16 mittels Bolzen 18 und mit seinem hinteren Ende durch Bolzen 19 an den Klammern 15A des Hinterachsendifferentials 15 befestigt. Der derart strukturierte oder aufgebaute Triebwerkrahmen 14 verhindert die Übertragung einer Ver­ drehbewegung der Antriebseinheit 16 um ihre Längsmitten­ linie an das Hinterachsendifferential 15.

Die seitlichen Querträger 7 und der zentrale Querträger 8 weisen in der Querrichtung eine hohe Steifigkeit oder Fe­ stigkeit auf, weil sie miteinander durch die Fahrzeugka­ rosserie verbunden sind. Der zentrale Querträger 8 ist je­ doch ausschließlich hochwiderstandsfähig gegenüber in Längsrichtung wirkende Stöße und lediglich in beschränktem Umfang widerstandsfähig gegenüber in Querrichtung wirkende Stöße, und zwar aufgrund der Tatsache, daß er aus Aluminium besteht. Nichtsdestoweniger zeichnet sich der erfindungsge­ mäße hintere Aufhängungsquerträger 70 nicht nur durch eine verbesserte strukturelle Festigkeit in der Querrichtung aus, vielmehr ist dieser Träger auch dazu in der Lage, Stöße zu absorbieren, die auf ihn in Längsrichtung einwir­ ken. Dies erhöht die Sicherheit eines hinteren Aufhängungs­ systems, das zudem leichtgewichtig aufgebaut sein kann.

Zur Erhöhung der Sicherheit sowie zur Erhöhung des Absorp­ tionsvermögens des hinteren Aufhängungssystems in Längs­ richtung ist es wünschenswert, das Teil 80 des zentralen Querträgers 8, das in der Öffnung 140 des Triebwerkrahmens 14 angeordnet ist, so auszubilden, daß es in Längsrichtung wirkenden Stößen lediglich schwach zu widerstehen vermag, so daß der zentrale Querträger 8 durch den Triebwerkrahmen 14 während einer Kollision leicht zerbrochen werden kann. Alternativ hierzu kann es zur Erhöhung der Sicherheit sowie des Absorptionsvermögens des hinteren Aufhängungssystems gegen dieses beaufschlagende Stöße vorgesehen sein, anstatt den zentralen Querträger 8 aus Aluminium auszubilden, den zentralen Querträger 8 mit einer Mehrzahl von Kerben auszu­ bilden, die in Längsrichtung geeignet verteilt sind, so daß der Querträger Querstößen nur in begrenztem Umfang zu wi­ derstehen vermag. Da der Aufhängungsquerträger 70 aus drei Teilen aufgebaut ist, nämlich aus zwei seitlichen Querträ­ gern 7 und dem zentralen Querträger 8, und weil der zentra­ le Querträger 8 in der Querrichtung so angeordnet ist, daß er nicht mit dem Triebwerkrahmen 14 in störenden Eingriff gelangt, jedoch im Falle einer Kollision durch den Trieb­ werkrahmen 14 getroffen und leicht zerbrochen wird, ist das hintere Aufhängungssystem während einer Kollision sicherer.

Claims (8)

1. Tragestruktur zum Tragen eines hinteren Aufhän­ gungssystems eines selbstfahrenden Fahrzeugs durch Steuerarme, gekennzeichnet durch
ein Bodenblech, das einen Teil der Fahrzeugkarosse­ rie bildet und einen Tunnel umfaßt, der so ausgebil­ det ist, daß er relativ zum Innern der Fahrzeug­ karosserie konvex verläuft, wobei in dem Tunnel ein Teil eines Triebwerks angeordnet ist, einschließ­ lich eines Frontantriebs, der in einem vorderen Ab­ schnitt der Fahrzeugkarosserie angeordnet ist und eines Hinterachsendifferentials, das unter einem hinteren Abschnitt der Fahrzeugkarosserie angeord­ net ist, und
einen Querträger, der quer unter dem Bodenblech verläuft und zum schwenkbaren Lagern oder Tragen eines Teils des hinteren Aufhängungssystems an ge­ genüberliegenden Enden dient, wobei ein zentraler Abschnitt des Querträgers unter dem im Bodenblech vorgesehenen Tunnel verläuft und an der Fahrzeugka­ rosserie an gegenüberliegenden Seiten des Tunnels befestigt ist.

2. Tragestruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tunnel eine Kardanwelle des Triebwerks um­ schließt.

3. Tragestruktur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querträger einen zentralen Querträger sowie ein Paar seitlicher Querträger umfaßt, wobei der zentrale Querträger über dem Tunnel quer verläuft und mit seinen gegenüberliegenden Enden an der Fahrzeugkarosserie an gegenüberliegenden Seiten des Tunnels befestigt ist, wobei jeder seitliche Quer­ träger mit einem Ende an einem Ende des zentralen Querträgers befestigt ist und in Seitenrichtung so verläuft, daß er das hintere Aufhängungssystem an seinem gegenüberliegenden Ende schwenkbar trägt.

4. Tragestruktur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Querträger einen Aluminiumträger umfaßt.

5. Tragestruktur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Querträger mit einer Mehrzahl von über seine Länge verteilten Kerben ausgebildet ist.

6. Tragestruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen Triebwerkrahmen, der sich unter dem Tunnel erstreckt, um den Frontantrieb und das Hinterach­ sendifferential starr zu verbinden, wobei der zen­ trale Querträger so angeordnet ist, daß er durch den Triebwerkrahmen bei einer Kollision des selbstfahrenden Fahrzeugs zerbrochen wird.

7. Tragestruktur nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Triebwerkrahmen mit einer Öffnung ausgebil­ det ist, durch welche sich der zentrale Querträger in Querrichtung erstreckt, wobei der zentrale Quer­ träger bei einer Kollision des selbstfahrenden Fahrzeugs durch den Triebwerkrahmen deformiert wird.

8. Tragestruktur nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Triebwerkrahmen einen allgemein U-förmigen, seitlich offenen Querschnitt aufweist.