SE522426C2 - Upphängningsarrangemang för drivaggregat vid motorfordon - Google Patents

Description

25 522 426 2 Detta kända arrangemang för lagring av ett drivaggregat vid ett motorfordon är i praktiken endast användbart för personbilar, och kan i realiteten inte användas vid lastbilar med en ramkonstruktion där drivaggregatet skall upphängas mellan ett par i ramkonstruktionen ingående ramsidobalkar med U-format profiltvärsnitt.

Uppfinningens ändamål Ett primärt ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en dynamiskt optimerad motorupphängning. För att möjliggöra detta är det önskvärt att frikoppla drivaggregatets stelkroppsmoder, och då speciellt rollmoden runt huvudtröghetsax- eln som går genom aggregatets totaltyngdpunkt och är riktad i aggregatets längdled.

Med en sådan frikoppling kan en god vibrationsisolering uppnås. Med ”frikoppling” avses i detta fall att drivaggregatets egensvängningsrörelser blir sådana, att sväng- ningar i enbart en frihetsgrad erhålles för respektive egensvängning.

En drivaggregatupphängning som åstadkommer sådana förhållanden har sina vibra- tionsisolatorer placerade i samma plan som drivaggregatets längsgående och tvärgå- ende huvudtröghetsaxlar ligger i.

I lastbilar är det emellertid inte möjligt att utan komplikationer och betydande svå- righeter installera och hänga upp drivaggregatet på det sistnämnda, optimala sättet.

Dessa svårigheter beror på att när det gäller lastbilar så medför olika konstruktions- villkor, såsom hyttutformningen och kravet på markfrigång m.m., praktiska be- gränsningar beträffande möjligheterna att välja en lösning på problemet med driv- aggregatets upphängning, som tillåter att upphängningens vibrationsisolatorer place- ras i drivaggregatets huvudtröghetsplan, eller (annorlunda uttryckt) i det plan som innehåller drivaggregatets huvudtröghetsaxel (Jxx) i dess längdled (x-riktningen). 10 15 20 25 30 522 426 3 För lösning av härmed sarnhörande problem är det i och för sig förut känt att ut- nyttja s.k. ”fokuserande drivaggregatupphängning” vid drivaggregatets främre upp- hängningspunkter.

Ett utnyttjande av en likartad fokuserande drivaggregatupphängning vid de bakre upphängningspunkterna (vid aggregatets bakre del) har dock hittills inte kunnat åstadkommas med de bakre vibrationsisolatorema placerade inom ramsidobalkarnas profiltvärsnitt utan denna typ av upphängning har krävt anordnande av en speciell extra balk för uppbärande av de mot varandra vinklade fokuserande isolatorerna vid drivaggregatets bakre del. En sådan extra balk monterad på tvären under och mellan ramsidobalkarna medför emellertid så stora olägenheter, att det är mycket väsentligt att finna en konstruktiv lösning på drivaggregatupphängningen som inte erfordrar en sådan extra balk.

Ett väsentligt ändamål med föreliggande uppfinning är därför också att åstadkomma ett upphängningsarrangemang som inte erfordrar någon sådan extra tvärbalk mellan och under ramsidobalkarna, vid de bakre upphängningspunktema.

Redogörelse för uppfinnin@ Ovarmämnda ändamål uppnås enligt uppfinningen därigenom att det inledningsvis angivna upphängningsarrangemanget uppvisar de i patentkravets 1 kännetecknande del angivna särdragen.

Primärt utmärkande för denna konstruktiva lösning av upphängningsarrangemanget är att drivaggregatupphängningen vid var och en av de bakre upphängningspunkter- na utgörs av en med en vibrationsisolator integrerad upphängningsanordning som är infast i en hållare monterad vid den angränsande ramsidobalkens liv i området mel- lan balkens båda flänsar. Vardera bakre upphängningsanordningen är därvid så monterad och orienterad (i förhållande till det angränsande balklivet och till den 10 15 20 25 30 522 426 4 andra upphängningsanordningen) att anordningamas huvudstyvhetsriktningar (i de- ras kompressionsriktningar) ligger i ett gemensamt tvärplan till ramsidobalkama och är riktade nedåt från ett horisontalplan (innehållande upphängningsanordningars centrum) och snett inåt i en spetsig orienteringsvinkel mot ramkonstruktionens längsgående, vertikala symmetriplan, för bildande av ett korrekt tröghetsaxelhöjd- mått räknat från nämnda horisontalplan och ned till den punkt där drivaggregatets längsgående huvudtröghetsaxel skär tvärplanet.

Med den konstruktiva lösningen enligt uppfinningen bygger man alltså in en fokuse- rande bakre drivaggregatupphängning i respektive bakre vibrationsisolator, och den med vibrationsisolatom sålunda integrerade upphängningsanordningen kan därige- nom vara monterad vid respektive ramsidobalk mellan dennas båda flänsar. Behovet av en extra balk mellan och under ramsidobalkama bortfaller därigenom helt.

Genom uppfinningens valda upphängningsprincip frikopplas drivaggregatets egen- moder, och detta är speciellt fördelaktigt för rollmoden. En frikopplad rollmod in- nebär nämligen att man kan höja drivaggregatets egenfrekvenser något utan att där- för behöva kompromissa alltför mycket när det gäller motorns tomgångsegenskaper.

Höjda egenfrekvenser innebär att man kan slippa ifrån de störkällor för vägbuma störningar som finns hos en lastbil.

Styvhetema i vibrationsisolatorema får i praktiken anpassas mot fordonet, så att upphängningsfrekvensema i möjligaste mån anpassas optimalt till övriga delsystem i fordonet (lastbilen). De bakre drivaggregatupphängningarna anpassas vidare efter de främre så att frikoppling erhålles i alla vibrationsmoder, vilket har den gynn- samma effekten att den allmänna vibrationsnivån trycks ner.

Vidareutvecklande utföringsforrner av upphängningsarrangemanget enligt patent- kravet 1 kan dessutom uppvisa de ytterligare särdrag, som framgår av de osjälvstän- diga patentkraven 2 - 6. 10 l5 20 25 30 522 426 I patentkravet 2 anges kompletterande särdrag för de bakre upphängningsanord- ningamas orientering och inriktning i förhållande till rarnkonstruktionens vertikala symmetriplan. Orienteringsvínkeln för de bakre upphängningsanordningamas hu- vudstyvhetsriktningar (i deras kompressionsriktning) har företrädesvis ett värde i vinkelintervallet l° - 45°.

I patentkravet 4 anges ett föredraget utförande av vardera bakre upphängningsan- ordningen. Densamrna omfattar därvid ett med växellådan fast förbundet växellåds- fäste med ett yttre ändparti som är lagrat i hällaren via dels ett första kraftupptagan- de/vibrationsisolerande gummielement anbragt på en bottendel av hållaren, dels ett andra kraftupptagande/vibrationsisolerande gummielement anbragt på en mot hålla- rens bottendel väsentligen vinkelrätt sidodel av hållaren. Härtill kommer ett eller flera växellådsfästets ändparti stödjande gummielement inrättade för kraftupptag- ning och vibrationsisolering i ramsidobalkamas längdled, och insatta mellan änd- partiet och gavelstycken hos hållaren.

Växellådsfästets yttre ändparti har företrädesvis i vinkel mot varandra anordnade begränsningsytor, som svarar för anliggningskontakten med respektive gummiele- ment. De nämnda gummielementen kan vara framställda exempelvis av naturgum- mi, men andra gummimaterial eller plaster med motsvarande elastiska egenskaper, kan självfallet användas i stället för naturgummi.

I det osjälvständiga kravet 6 anges slutligen lämpliga konstruktiva särdrag för de med vibrationsisolatorer också integrerade främre upphängningsanordningarna vid drivaggregatets främre del. Med användande av en sådan uppåt fokuserande drivag- gregatupphängning vid aggregatets främre del uppnås optimalt gynnsamma vibra- tionsdämpande och vibrationsisolerande egenskaper för drivaggregatets hela upp- hängningsarrangemang. 10 15 20 25 30 522 426 Kort beskrivning av ritningsjgurema Uppfinningen kommer nu att belysas och förklaras ytterligare nedan med hänvisning till schematiska ritningar över upphängningen av ett drivaggregat enligt uppfinning- en, och ett belysande diagram över parametersamband som råder för karaktäristiska parametrar vid ett upphängningsarrangemang enligt uppfinningen. Dessutom visar ritningama schematiskt ett enkelt utförande av lagringen av växellådsfästets yttre ändparti.

För ritningsfigurema gäller därvid att: Fig. 1 i schematisk sidovy visar en i ett fordon upphängd drivmotor med tillhörande växellåda; Fig. IA visar en axiell ändvy vid tvärlinjen A-A i Fig. 1: Fig. lB visar ett tvärsnitt vid tvärlinjen B-B i Fig. 1; Fig. 2 visar ett diagram över karakteristiska parametrar vid ett upphängningsarran- gemang enligt Fig. 1; och Fig. 3 visar schematiskt och i större skala lagringen/upphängningen av ett växellåds- fästes yttre ändparti i en hållare i en ramsidobalk.

Beskrivning av utföringsexempel I Fig.1 visas ett drivaggregat 2 som är vibrationsisolerande upphängt i området mellan ett par inbördes parallella ramsidobalkar 4 (av vilka endast den ena syns i fl- guren) som ingår i ramkonstruktionen till en lastbil. Ramsidobalkarna 4 är i detta speciella fall konventionella U-balkar med liv 4” och parallella flänsar 4”. Drivag- gregatet består av en längsmonterad drivmotor 6 och en med densamma hopbyggd växellåda 8. Motorns 6 egen tyngdpunkt är betecknad Tpm medan växellådans 8 tyngdpunkt är betecknad Tpvxl. Den gemensamma tyngdpunkten fór det av motom och växellådan bestående drivaggregatet 2 är betecknad Tpz. Huvudtröghetsaxlama 10 15 20 25 30 522 426 7 för drivaggregatet 2 är betecknade Jxx, Jyy, Ja. Drivaggregatet 2 är upphängt i lasbi- lens chassi vid fyra punkter, nämligen två främre upphängningspunkter (i tvärplanet A-A) nertill vid motorns 6 främre ände, och två bakre upphängningspunkter (i tvär- planet B-B) på motsatta sidor av växellådan 8.

Drivaggregatupphängningen vid var och en av de fyra upphängningspunkterna ut- görs av en med en vibrationsisolator integrerad upphängningsanordning. Det för uppfinningen nya och säregna ligger bland annat i utformningen, orienteringen och placeringen av de bakre upphängningsanordningarna 10, medan de främre upphäng- ningsanordningarna 12 inte primärt utmärker uppfinningen, utan kan tänkas ha olika utföranden, inriktningar och placeringar inom ramen för uppfinningen i dess gene- riska form. I Fig. 1A visas ett föredraget utförande där de främre upphängningsan- ordningarna 12 utgör ett par uppåt-inåt fokuserade anordningar.

Såsom framgår av speciellt Fig. 1B och Fig. 3 omfattar vardera bakre upphäng- ningsanordningen 10 ett med växellådan 8 fast förbundet växellådsfaste 14, exv. i forrn av en konsolliknande lagringsarm av metall. Det yttre ändpartiet 16 av växel- lådsfåstet 14 är lagrat i en hållare 18 som är monterad vid den angränsande ramsi- dobalkens 4 liv 4”. Ändpartiet 16 är lagrat i hållaren via dels ett första kraftuppta- gande och vibrationsisolerande gummielement 20 anbragt på en bottendel 22 av hållaren 18, dels ett andra, likartat gummielement 24 anbragt på en uppåtriktad si- dodel 26 av hållaren. Gummielementen 20,24 är exempelvis fastvulkade vid änd- partiet 16 och vid delarna 22, 26. Vid sina motsatta ändar har hållaren 18 vidare ga- velstycken 28 (endast det ena syns i Fig. 3) som i ramsidobalkens 4 längdriktning bildar stöd för krafi- och vibrationsupptagande gummiblock eller -dynor 30 insatta mellan ändpartiets 16 i ramsidobalkens längdled vända sidoytor och hållarens gavel- stycken 28.

Såsom framgår av Fig. lB ligger de bakre upphängningsanordningamas 10 huvud- styvhetsriktningar Rc i ett gemensamt tvärplan Swä, (= tvärplanet B-B) till ramsido- 10 15 20 25 30 522 426 8 balkama 4 och är riktade i en spetsig vinkel (p snett nedåt-inåt mot ramkonstruktio- nens längsgående, vertikala symmetriplan Ssym för bildande av ett önskvärt tröghets- axelhöjdmått a mellan det horisontalplan Sho, vari anordningamas 10 centrum ligger, och den punkt PBB där drivaggregatets 2 huvudtröghetsaxel JXX skär tvärplanet Swm.

Halva avståndet mellan de bakre upphängningsanordningarna 10 är betecknat m, dvs. avståndet från planet Ssym till anordningens 10 centrum är lika med m. Såsom framgår av Fig. lB skär anordningamas 10 huvudstyvhetsriktningar Rc varandra i en tänkt punkt P0 rakt under punkten PBB. Tvärplanet SM, utgör i detta fall ett väsentli- gen vertikalt tvärplan, men måste inte vara vertikalt inriktat. I vissa fall kan det vara lämpligt att låta tvärplanet vara vinklat i förhållande till vertikalplanet.

Såsom redan omnänmts ovan, i beskrivningens allmänna del, är det väsentligt att uppnå en frikoppling av drivaggregatets 2 stelkroppsmoder samt ett korrekt trög- hetsaxelhöjdmått a. Detta sker genom anpassning av de övriga parametrar som ingår i följande formel: a/m = tan (a) (L - 1) / (1 + L ranznp» där L = Kc/K, och (p är orienteringsvinkeln för Rc, dvs. snedställningsvinkeln för respektive bakre upphängningsanordning 10. Parametrama KC och K, är styvhets- värdena för gummielementet 20 och gummielementet 24.

För ett visst tröghetsaxelhöjdmått a är flera olika lösningar tänkbara. I Fig. 2 på de bifogade ritningarna visas ett diagram över de parametersamband som gäller enligt den ovan angivna fonneln. I diagrammet visas elastiskt centrum som funktion av vinkeln (p och styvhetskvoten L. Elastiskt centrum är ett uttryck för kvoten a/m.

I det i Fig. 1 A visade utförandet av de i planet ShorA belägna främre upphängnings- anordningarna 12 är huvudstyvhetsriktningarna betecknade RCA, medan fokuse- ringsvinkeln är betecknad (pA.

Claims (6)

10 15 20 25 30 522 426 9 Patentkrav

1. Upphängningsarrangemang för drivaggregat (2) vid motorfordon med före- trädesvis längsmonterad drivmotor (6), där drivaggregatet, som omfattar drivmotom med tillhörande växellåda (8), är vibrationsisolerande upphängt i området mellan ett par i en ramkonstruktion ingående ramsidobalkar (4), varvid drivaggregatets upp- hängning omfattar en, eller företrädesvis två, främre upphängningspunkt/-er vid ag- gregatets främre del och två bakre upphängningspunkter vid aggregatets bakre del, kännetecknat av att drivaggregatupphängningen vid var och en av de bakre upp- hängningspunktema utgörs av en med en vibrationsisolator integrerad upphäng- ningsanordning (10) som är infäst i en hållare (18) monterad vid den angränsande ramsidobalkens liv (4”) i området mellan balkens flänsar (4”), varvid vardera upp- hängningsanordningen (10) är så monterad och orienterad i förhållande till det an- gränsande balklivet och till den andra upphängningsanordningen, att anordningarnas huvudstyvhetsriktningar (Rc) ligger i ett gemensamt tvärplan (SW) till ramsidobal- kama (4) och är riktade nedåt från ett horisontalplan (Shm) innehållande upphäng- ningsanordningarnas centrum och snett inåt i en spetsig orienteringsvinkel (cp) mot ramkonstruktionens längsgående, vertikala symmetriplan (Ssym) för bildande av ett korrekt tröghetsaxelhöj dmått (a) räknat från horisontalplanet (Shor) och ned till den punkt (PBB) där drivaggregatets (2) huvudtröghetsaxel (J xx) skär tvärplanet (Sum).

2. Arrangemang enligt krav 1, kännetecknat av att upphängningsanordning- arna (10) är så orienterade att deras huvudstyvhetsriktningar (Rc) är fokuserade ned- åt-inåt mot ramkonstruktionens vertikala symmetriplan (Ssym) i vilket de skär var- andra i en tänkt punkt (P0) belägen rakt nedanför huvudtröghetsaxelns (J xx) skär- ningspunkt (PBB) med tvärplanet (SW).

3. Arrangemang enligt krav 1 eller 2, kännetecknat av att orienterings-vinkeln (tp) för de bakre upphängningsanordningamas (10) huvudstyvhetsriktningar (RC) har ett värde i vinkelintervallet 1°- 45°. 10 15 20 25 522 426 10

4. Arrangemang enligt något av föregående krav, kännetecknat av att vardera bakre upphängningsanordningen (10) omfattar ett med växellådan (8) fast förbundet växellådsfiste (14) med ett yttre ändparti (16) som är lagrat i hållaren (18) via dels ett första kraftupptagande/vibrationsisolerande gummielement (20) anbragt på en bottendel (22) av hållaren, dels ett andra kraftupptagande/vibrationsisolerande gummielement (24) anbragt på en mot hållarens bottendel väsentligen vinkelrätt si- dodel (26) av hållaren, dels ett eller flera växellådsfästets ändparti stödjande gum- mielement (30) inrättade för kraftupptagning och vibrationsisolering i ramsidobal- kamas (4) längdled och verksamma mellan ändpartiet (16) och gavelstycken (28) hos hållaren (18).

5. Arrangemang enligt något av föregående krav, kännetecknat av att växel- lâdsfastets yttre ändparti (16) har i vinkel mot varandra ställda begränsningsytor som svarar för anliggningskontakten med gummielementen (20,24,30).

6. Arrangemang enligt något av föregående krav, där drivaggregatets upp- hängning omfattar två frärnre upphängningspunkter, kännetecknat av att drivag- gregatupphängningen vid vardera främre upphängningspunkten utgörs av en med en vibrationsisolator integrerad främre upphängningsanordning (12) infast i fordonets chassi, varvid huvudstyvhetsriktningarna (RCA) för dessa två främre upphängnings- anordningar (12) är belägna i ett gemensamt vertikalt tvärplan (SWA) parallellt med tvärplanet (Swär) vari de bakre upphängningsanordningamas (10) huvudstyvhetsrikt- ningar (Rc) ligger, och att de främre upphängningsanordningarnas (12) huvudstyv- hetsriktningar (RCA) pekar fokuserande uppåt, från ett horisontalplan (ShorA) inne- hållande anordningamas centrum, och i riktning snett inåt i en spetsig fokuserings- vinkel (cpA) mot ramkonstruktionens längsgående, vertikala symmetriplan (Ssym).