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Dokumentenidentifikation DE102004022242A1 05.01.2005
Titel Hintere Einzelradaufhängung und Tragekonstruktion
Anmelder Visteon Global Technologies, Inc., Dearborn, Mich., US
Erfinder Szalony, Norman, Brighton, Mich., US;
Hanba, Scott, Redford, Mich., US;
Sutton, Craig V., South Lyon, Mich., US;
Knight, Russell J.,III, Dearborn, Mich., US;
Leevy, Gary, Farmington Hills, Mich., US
Vertreter Bauer-Vorberg-Kayser, 50968 Köln
DE-Anmeldedatum 04.05.2004
DE-Aktenzeichen 102004022242
Offenlegungstag 05.01.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 05.01.2005
IPC-Hauptklasse B62D 21/11
Zusammenfassung Die Erfindung weist eine Einzelradaufhängung eines Fahrzeugs auf, wobei das Fahrzeug ein Fahrgestell mit Rahmenträgern und eine ein Drehmoment gewährleistende Antriebswelle zeigt. Die Einzelradaufhängung weist ein Aufhängungssystem und eine Tragekonstruktion auf. Diese beinhaltet eine zentrale Baugruppe mit einer ersten Stirnseite und einer zweiten Stirnseite und ein erstes Bauteil und zweites Bauteil an den Stirnseiten, wobei eines der Bauteile an den Stirnseiten mit der erwähnten ersten Stirnseite und das andere Bauteil mit der zweiten Stirnseite verbunden sind. Jedes der Bauteile an den Stirnseiten ist funktionswirksam mit einem Aufhängungssystem gekoppelt. Jedes der Bauteile nimmt an den Stirnseiten die von dem Aufhängungssystem ausgehende Belastung auf und überträgt die zentrale Baugruppe auf die anderen Bauteile an den Stirnseiten.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Anmeldung basiert auf der U.S. 10/435,585, die am 9. Mai 2003 eingereicht worden ist, die gesamte Offenbarung der Anmeldung wird als Teil der Offenbarung der vorliegenden Anmeldung angesehen und ist durch diese Bezugnahme Bestandteil der Anmeldung.

Die Erfindung betrifft eine hintere Einzelradaufhängung für ein Kraftfahrzeug, die dadurch gekennzeichnet ist, dass zu dem Fahrzeug ein Fahrzeugchassis oder Fahrzeugrahmen gehört, der aus einem Paar von Rahmenträgern besteht, die generell in Längsrichtung verlaufen und in einem bestimmten Abstand zueinander angeordnet sind.

Der bisherige Stand der Technik kennt eine hintere Einzelradaufhängung für ein Kraftfahrzeug, bei der ein üblicherweise gegossener oder gestanzter, durchgehender Querträger eines kompletten Hilfsrahmens an jeder Stirnseite an einen jeweiligen Rahmenträger mit Hilfe eines ersten Satzes von Isolierbefestigungselementen angeschraubt wird. Ein oder mehrere Achsschenkel (radführende Lenkerarme), die drehbar am jeweiligen Teil des Querträgers befestigt sind, halten eine jeweilige Baugruppe am Hinterradende in der richtigen Relation zum Fahrzeugchassis, wodurch die Baugruppe am Radende in eine entsprechende Radstellung am Fahrzeug gebracht wird.

Wenn solch ein typischer hinterer Hilfsrahmen dafür ausgelegt ist, einen Elektroantrieb aufzunehmen, wenn z.B. das Fahrzeug einen Hybridantrieb bekommen soll, wird der Elektroantrieb üblicherweise an einen in der Mitte befindlichen Abschnitt des Hilfsrahmens mit Hilfe eines dafür bestimmten Satzes von Isolationsbefestigungselementen angeschraubt, wie z. B. an den mittleren Abschnitt des durchgehenden Querträgers dieser Baueinheit. Solch eine Konfiguration erhöht in erheblichem Maße das Gewicht des so entstehenden Hilfsrahmens und verleiht außerdem üblicherweise dem Hilfsrahmen eine vergrößerte vertikale Dimension, die ihrerseits wiederum zusätzliche Beschränkungen für die Konstruktion der „Verpackung" (Verkapselung) auslöst.

Folglich wird eine Tragekonstruktion für eine hintere Einzelradaufhängung benötigt, die sich ohne weiteres auf die Unterbringung eines Elektromotors umstellen lässt, mit dem der Antrieb einer Hinterradbaugruppe ermöglicht wird, die sich durch geringere Montagehöhe und -gewicht auszeichnet, und die sich im Vergleich zu bekannten Konstruktionen von Hilfsrahmen für eine Hinterradaufhängung durch verbesserte NVH Leistungsparameter auszeichnet. Dies ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.

Der typische Hinterradhilfsrahmen kann, wenn er für die Unterbringung eines mechanischen Antriebs, wie z. B. eines Differentials, ausgelegt ist, die Berücksichtigung der Verkapselung in Grenzen halten. Der traditionelle Hilfsrahmen erfordert auch üblicherweise ein zweifaches Isolationssystem, um den Schall, die Schwingungen und Erschütterungen abzuschwächen, die von den Belastungen des Antriebsstranges und der Aufhängung ausgehen. Im zweifachen Isolationssystem wird das Ausgleichgetriebe von einem Querträger isoliert, der den Raum zwischen den Fahrzeugrahmenträgern überspannt, und der Querträger wird außerdem von den Fahrzeugrahmenträgern isoliert.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Einzelradaufhängung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Laut Erfindung umfasst die Tragekonstruktion für eine hintere Einzelradaufhängung eines Kraftfahrzeuges eine zentrale Baugruppe, die eine erste Stirnseite und zweite Stirnseite hat, sowie ein Paar von Bauteilen, die an den jeweiligen Stirnseiten angebracht sind, wobei jedes Stirnseitenbauteil an der jeweiligen Stirnseite der zentralen Baugruppe befestigt wird, so dass die zentrale Baugruppe strukturell die beiden an den Stirnseiten gelegenen Bauteile wie eine Brücke verbindet. Ein Teilstück jedes an den Stirnseiten angebrachten Bauteils erstreckt sich von der zentralen Baugruppe weg, um einen Anschlusssteg zu definieren, der dafür ausgelegt ist, in einen der jeweiligen, generell in Längsrichtung verlaufenden Rahmenträger des Fahrzeugs einzurasten, die sich unmittelbar an der Sollposition der Hinterräder des Fahrzeugs befinden. Die Tragekonstruktion hat außerdem zumindest ein Paar Befestigungsstellen, wobei jede Befestigungsstelle dafür ausgelegt ist, dass dort ein laterales Verbindungselement für die Verbindung der Tragekonstruktion mit einer der jeweiligen Hinterradbaugruppen des Fahrzeuges schwenkbar gelagert wird, damit diese von der Tragekonstruktion in der richtigen Relation zum Fahrzeug gehalten werden.

Obwohl die Erfindung eine Vielzahl von Konfigurationen für die zentrale Baugruppe vorsieht, durch die eine strukturelle Brücke zwischen den an ihren Stirnseiten befindlichen Bauteilen gebildet wird, enthält die zentrale Baugruppe in einer exemplarischen Ausführungsform eine rohrförmige Sektion, die z. B. aus gewalztem Stahlblech oder stranggepresster Aluminiumlegierung geformt worden ist. Außerdem weist beispielsweise bei der exemplarischen Ausführungsform die rohrförmige Sektion der zentralen Baugruppe einen generell elliptischen Querschnitt auf, um ihr so eine erhöhte strukturelle Festigkeit (Steifigkeit) zu verleihen und damit verbunden ihre relative Höhe und das Gewicht zu verringern. Wenn die Tragekonstruktion der Erfindung mit Schrauben an den Rahmenträgern befestigt wird, erstreckt sich die rohrförmige Sektion der zentralen Baugruppe vorzugsweise in einer Richtung, die im Allgemeinen senkrecht zu den Rahmenträgern verläuft, um so ohne weiteres durch eine Stirnseite der zentralen Baugruppe eine Welle aufzunehmen, die mit einer Baugruppe am Ende der Hinterräder des Fahrzeugs entsprechend gekoppelt wird.

Ähnlich verhält sich die Sache auch dann, wenn, obwohl die Erfindung eine Vielzahl von Konfigurationen der Stirnseiten für jedes Stirnseitenbauteil vorsieht, durch das jede Stirnseite der zentralen Baugruppe an einem jeweiligen Rahmenträger befestigt werden soll, bei einer exemplarischen Ausführungsform jedes Stirnseitenbauteil im Allgemeinen U-förmig gestaltet wird, wobei der Einbuchtungsabschnitt dieses Bauteils an der jeweiligen Stirnseite der zentralen Baugruppe befestigt wird. Jedes U-förmige Stirnseitenelement der exemplarischen Ausführungsform hat außerdem ein Paar Arme, die vom Einbuchtungsabschnitt ausgehen, wobei zu jedem Arm auch ein Anschlusssteg gehört, der dafür ausgelegt ist, in den jeweiligen generell in Längsrichtung verlaufenden Rahmenträger einzurasten, der sich unmittelbar an der Sollposition der Hinterräder des Fahrzeugs befindet. Ein Arm jedes Stirnseitenbauteils hat auch eine Befestigungsstelle, die auf dem Arm zwischen dem Anschlusssteg für das Einrasten des Rahmenträgers und dem Einbuchtungsabschnitt des jeweiligen Stirnseitenbauteils genau festgelegt ist, wobei die Befestigungsstelle dafür ausgelegt ist, dass dort ein laterales Verbindungselement für die Verbindung des Arms mit einer der jeweiligen Hinterradbaugruppen des Fahrzeuges schwenkbar gelagert wird.

Laut einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die zentrale Baugruppe der Tragekonstruktion zumindest einen Bereich eines Gehäuses auf, der für den Einbau eines Elektromotors ausgelegt ist, der in der richtigen Relation zu den Rahmenträgern des Fahrzeugs gehalten wird, und zwar allein durch die zentrale Baugruppe und die Stirnseitenbauteile der Tragekonstruktion. Eine Welle, die an jeder Stirnseite des sich so bildenden Gehäuses herausragt, wird mit der Nabe einer der jeweiligen Radbaugruppen wie durch Gleichlaufgelenke einer bekannten Konfiguration gekoppelt, so dass der in der zentralen Baugruppe untergebrachte Elektromotor betriebsbereit ist, um die Radbaugruppen anzutreiben. Die Isolierbefestigungselemente, die sich zwischen den Anschlussstegen der Arme und den Rahmenträgern befinden, gewährleisten eine vorteilhafte Isolierung sowohl der Hinterradaufhängung als auch des Antriebsstranges des Fahrzeuges, um dadurch die NVH Leistungsparameter des Fahrzeugs zu verbessern.

Laut einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die zentrale Baugruppe auch die vorteilhafte Unterbringung weiterer Bauteilarten des Antriebsstranges, wie z. B. einer Wirbelstrombremse, gewährleisten, die dafür ausgelegt sind, durch Gleichlaufgelenke mit einer der beiden Hinterradbaugruppen des Fahrzeugs oder mit beiden gekoppelt zu werden, während sie allein durch die zentrale Baugruppe der Tragekonstruktion und durch die Bauteile an ihren Stirnseiten in der richtigen Relation zu den Rahmenträgern des Fahrzeugs gehalten werden. Als weitere Beispiele für Bauteile des Antriebstrangs, die innerhalb der zentralen Baugruppe untergebracht und allein durch die zentrale Baugruppe der Tragekonstruktion und durch die Bauteile an ihren Stirnseiten in der richtigen Relation zu den Rahmenträgern des Fahrzeugs gehalten werden können, sind solche mechanischen Achsbauteile mit Rädergetriebe zu nennen, wie z. B. Hypoidgetriebe und Ausgleichgetriebe, sowie auch hydrostatische Antriebskomponenten.

Laut einem weiteren Aspekt der Erfindung gewährleistet die Tragekonstruktion auch eine günstige modulare Flexibilität hinsichtlich der Auswahl der zentralen Baugruppe und der Bauteile an ihren Stirnseiten, und zwar in Abhängigkeit von den statischen und dynamischen Belastungen, die auf die Tragekonstruktion wirken, sobald sie an einem bestimmten Fahrzeug angebracht worden ist, sowie hinsichtlich der Beschränkungen für die Verkapselung, denen das Fahrzeug unterliegt, und hinsichtlich der Bauteile des Antriebsstrangs, die, sofern vorhanden, für die Unterbringung in der zentralen Baugruppe der Tragekonstruktion ausersehen wurden. Dadurch wird man es zu schätzen wissen, dass diese Erfindung die Herstellbarkeit von Fahrzeugformen sehr erleichtert, die sich durch eine Vielzahl von Konfigurationen des Antriebsstrangs und der Kraftübertragung auszeichnen, einschließlich solcher Varianten, die antriebslose Hinterradbaugruppen nutzen, bei denen eine zentrale Baugruppe mit verringerten Abmessungen vorteilhaft eingesetzt werden kann.

Laut einem weiteren Aspekt der Erfindung gewährleistet die Tragekonstruktion eine günstige modulare Flexibilität hinsichtlich der Auswahl der Befestigungsstellen für die lateralen Verbindungselemente, die die gelagerten Radbaugruppen mit der Tragekonstruktion verbinden. Beispielsweise dadurch, dass eine oder mehrere Befestigungsstellen für die lateralen Verbindungselemente auf den an den Stirnseiten befindlichen Bauteilen der Tragekonstruktion geschaffen werden, können die Bestandteile des Antriebsstrangs, die innerhalb von zentralen Baugruppen mit „standardisierten" Abmessungen untergebracht werden, ohne weiteres an Fahrzeuge angepasst werden, die unterschiedliche äußere Formen der Radaufhängung besitzen. Außerdem ist hier zu konstatieren, dass auf Grund der Tatsache, dass die zentrale Baugruppe so konstruiert sein kann, dass sie einen beträchtlichen Abstand zwischen den Bauteilen an ihren Stirnseiten überbrückt, der größer ist als jener, der erforderlich wäre, um rein körperlich die im Gehäuse unterzubringenden Bestandteile des Antriebsstrangs aufzunehmen, die Erfindung eine günstige Unterbringung einer asymmetrischen Positionierung aller innerhalb der zentralen Baugruppe befindlichen Bestandteile des Antriebsstrangs gewährleistet, um so bei der Verkapselung noch für zusätzliche Flexibilität gegenüber anderen Nachbarbauteilen zu sorgen, wie z. B. hinsichtlich eines Treibstofftanks.

Bei einer zweiten Ausführungsform umfasst die Einzelradaufhängung ein Aufhängungssystem und eine Tragekonstruktion. Die Tragekonstruktion enthält im Allgemeinen eine zentrale Baugruppe und Bauteile an der ersten und zweiten Stirnseite, die mit jeder Seite der zentralen Baugruppe verbunden sind. Die Bauteile an den Stirnseiten werden auch mit dem Aufhängungssystem verbunden, so dass die Bauteile an den Stirnseiten die vom Aufhängungssystem ausgehende Suspensionsbelastung aufnehmen und über die zentrale Baugruppe auf das Bauteil auf der jeweils anderen Stirnseite übertragen können.

Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst die Einzelradaufhängung eine zentrale Baugruppe mit einer ersten und zweiten Stirnseite, an die die Bauteile für die erste und zweite Stirnseite jeweils in entsprechender Weise angebracht werden, sowie einen Einführungskanal. Die Achsbaugruppe umfasst ein Antriebsglied, das sich im Einführungskanal befindet, ein Abtriebswellenpaar, die von den Stirnseiten der zentralen Baugruppe ausgehen, und eine Drehmomentübertragungsvorrichtung für die Übertragung des Drehmoments vom Antriebsglied zu den Abtriebswellen. Die Drehmomentübertragungsvorrichtung wird in einem Hohlraum eingekapselt, der von der zentralen Baugruppe begrenzt wird, während die Abtriebswellen rotierend an die Radbaugruppen des Fahrzeugs angekoppelt werden. Außerdem werden die Bauteile an der ersten und zweiten Stirnseite mit dem Fahrzeugchassis und die Stirnseiten der Räder mit der zentralen Baugruppe verbunden, die eine strukturelle Brücke zwischen den Bauteilen an den Stirnseiten bildet.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Tragekonstruktion eine zentrale Baugruppe sowie die Bauteile an der ersten und zweiten Stirnseite. Die zentrale Baugruppe begrenzt einen Hohlraum für die Unterbringung einer Drehmomentübertragungsvorrichtung und bildet eine strukturelle Brücke zwischen den Bauteilen an den Stirnseiten. Jeder Bauteil an den Stirnseiten wird mit dem Radaufhängungssystem verbunden, so dass die zentrale Baugruppe einer Suspensionsbelastung, die von dem an den Stirnseitenbauteilen befestigten Radaufhängungssystem ausgeht, und einer vom Antriebsstrang ausgehenden Belastung ausgesetzt ist.

Weitere Eigenschaften, Nutzungsmöglichkeiten und Vorzüge der Erfindung werden Fachleuten auch aus der anschließenden Beschreibung einer exemplarischen Ausführungsform und aus den beigefügten Patentansprüchen offensichtlich, die im Zusammenhang mit den sie begleitenden Zeichnungen zu verstehen sind.

Es zeigen:

1: eine perspektivische Ansicht einer Tragekonstruktion für eine hintere Einzelradaufhängung eines Kraftfahrzeugs, die über im Wesentlichen in Längsrichtung verlaufende Rahmenträger verfügt, und die dadurch gekennzeichnet ist, dass in der zentralen Baugruppe der Tragekonstruktion ein Elektroantrieb untergebracht ist;

2: eine Ansicht von oben (Draufsicht) auf die Tragekonstruktion aus 1, teilweise geschnitten, um die Lage des Elektromotors anzuzeigen, der innerhalb der zentralen Baugruppe der Tragekonstruktion untergebracht ist;

3: eine Ansicht von unten auf die Tragekonstruktion, die außerdem die Befestigungsstellen veranschaulicht, die dafür ausgelegt sind, schwenkbar die seitlichen Verbindungselemente zu halten, die mit jeder Baugruppe am Radende verbunden sind;

4: eine weitere perspektivische Ansicht der Tragekonstruktion;

5: eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der Tragekonstruktion, teilweise geschnitten, um die Drehmomentübertragungsvorrichtung anzuzeigen;

6: eine perspektivische Ansicht der zweiten Ausführungsform der unabhängigen Radaufhängung, die an einem Fahrzeug angebracht ist;

7: eine Stirnansicht der zweiten Ausführungsform der unabhängigen Radaufhängung, die an einem Fahrzeug angebracht ist; und

8: eine perspektivische Ansicht einer dritten Ausführungsform der Tragekonstruktion.

Unter Bezugnahme auf 1 enthält eine beispielhafte Tragekonstruktion 10 für eine hintere Einzelradaufhängung eines Kraftfahrzeuges (nicht abgebildet) eine längliche, im Wesentlichen rohrförmige zentrale Baugruppe 12, die in passender Weise aus Walzstahl- oder Aluminiumlegierungsblechen geformt sein kann. Obwohl die Erfindung jede geeignete Querschnittkonfiguration für die zentrale Baugruppe 12 beinhaltet, durch die die zentrale Baugruppe 12 mit einer gewünschten strukturellen Festigkeit ausgestattet wird, besitzt die zentrale Baugruppe 12 bei der gezeigten Tragekonstruktion 10 einen generell elliptischen Querschnitt, der dem in der Mitte befindlichen Teil der Tragekonstruktion 10 die gewünschte Festigkeit und Steifigkeit verleiht und außerdem gleichzeitig das relative Gewicht und die Höhe der tragenden Konstruktion 10 verringert.

Wie am besten auf den 1 und 2 zu sehen ist, geht es um ein Paar generell U-förmiger, an den Stirnseiten angebrachter Bauteile 14, 16, die zum Beispiel aus maschinell bearbeitetem Aluminiumguss geformt sind, wobei jedes dieser Bauteile einen Einbuchtungsabschnitt 18 aufweist, der an der jeweiligen Stirnseite 20, 22 der zentralen Baugruppe 12 zum Beispiel entweder dauerhaft durch Anschweißen (wie im Falle des ersten U-förmigen Bauteils 14) oder abnehmbar durch Gewindebolzen (wie im Fall des zweiten U-förmigen Bauteils 16) befestigt wird. Auf diese Art und Weise begrenzen die Einbuchtungsabschnitte 18 der an den Stirnseiten 20, 22 befindlichen, U-förmigen Bauteile 14, 16 in passender Weise zumindest einen Teilabschnitt einer Abdeckkappe 24, die die jeweiligen Stirnseiten 20, 22 der zentralen Baugruppe 12 abschließt.

Ebenso unter Bezugnahme auf die 1 und 2 weist jedes Bauteil 14, 16 an den Stirnseiten 20, 22, ein Paar Arme 26, 28 auf, die vom Einbuchtungsabschnitt 18 ausgehen und in einer generell von der zentralen Baugruppe 12 wegweisende Richtung verlaufen. Jeder Arm 26, 28 besitzt einen Anschlusssteg 30, der sich vorzugsweise am distalen Ende des Arms 26, 28 befindet und dafür ausgelegt ist, in den jeweiligen, generell in Längsrichtung verlaufenden Rahmenträger 34 des Fahrzeugs einzurasten, wie auf 1 veranschaulicht wird. Wenn die Tragekonstruktion 10 durch Schrauben (nicht abgebildet) an den Rahmenträgern 34 des Fahrzeugs befestigt wird, erstreckt sich die zentrale Baugruppe 12 generell in senkrechter Richtung zu den Rahmenträgern 34, um so ohne weiteres eine Welle 36 aufzunehmen, die durch jede Abdeckkappe 24 an der zentralen Baugruppe 12 hindurchgeht.

Genauer gesagt, wie am besten auf 2 zu sehen ist, stellt die zentrale Baugruppe 12 der Tragekonstruktion 10 ein Gehäuse 38 dar, das für die Aufnahme und Lagerung eines Elektromotors 40 ausgelegt ist, dessen jeweilige Abtriebswellen 36 durch die jeweiligen Abdeckkappen 24 an der zentralen Baugruppe 12 hindurchführen, um jede der Baugruppen an der Stirnseite der Hinterräder des Fahrzeugs über geeignete Gleichlaufgelenkverbindungen (nicht abgebildet) anzutreiben.

Wie in den 3 und 4 am besten zu erkennen ist, gehört zu einem Arm 28 jedes U-förmigen, an den Stirnseiten gelegenen Bauteils 14, 16 außerdem eine Befestigungsstelle, die sich auf dem Arm 28 zwischen dem Anschlusssteg des Arms zum Einrasten in den Rahmenträger und dem Einbuchtungsabschnitt 18 des Bauteils an der Stirnseite befindet. Die Befestigungsstelle – 42 auf dem Arm 28 ist dafür ausgelegt, ein laterales Verbindungselement 44 zu halten, das den Arm 28 mit der jeweiligen Hinterradbaugruppe verbindet.

Wiederum unter Bezugnahme auf 1 wird laut einem Aspekt der Erfindung der Elektromotor 40, der innerhalb der zentralen Baugruppe 12 der Tragekonstruktion 10 untergebracht ist, in der richtigen Relation zu den Rahmenträgern 34 des Fahrzeugs allein durch die zentrale Baugruppe 12 und die an den Stirnseiten gelegenen, U-förmigen Bauteile 14, 16 der Tragekonstruktion 10 gehalten. Man wird es zu schätzen wissen, wenn ein geeignetes Isolierbefestigungselement (nicht abgebildet), das zwischen die Rahmenträger 34 und den entsprechenden Anschlusssteg jedes Arms 26, 28 der U-förmigen Stirnseitenbauteile 14, 16 für den Eingriff in den Rahmenträger gelegt wird, vorteilhafte Dienste leistet, um sowohl das laterale Verbindungselement der Hinterradaufhängung als auch den Elektroantrieb zu isolieren und dadurch die NVH-Pegel des Fahrzeugs zu optimieren.

Obwohl die obige Beschreibung die bevorzugte Ausführungsform darstellt, lässt die Erfindung Modifizierungen, Variationen und Veränderungen zu, ohne vom korrekten Rahmen der beigefügten Patentansprüche und von deren genauer Bedeutung abzuweichen. So ist es z. B. erwähnenswert, dass, obwohl der Elektromotor 40, der sich in der zentralen Baugruppe befindet, in 2 als ein eigenständiger Elektromotor 40 mit integriertem Gehäuse 38 dargestellt ist, das von der zentralen Baugruppe 12 und den Einbuchtungsabschnitten 18 der an den Stirnseiten 20, 22 angebrachten Bauteile 14, 16 umgrenzte Gehäuse 38 für sich allein schon das Außengehäuse des Motors 40 bilden kann und dabei geeignete Unterbringungsmöglichkeiten für den Motoranker, die Bürsten und Wellenlager vorsieht. Die Erfindung sieht außerdem vor, eine elektrische Schnittstelle zwischen dem Elektromotor 40 und der Elektroanlage des Fahrzeugs innerhalb des Gehäuses unterzubringen, das von der zentralen Baugruppe 12 und von den an den Stirnseiten 20, 22 angebrachten Bauteilen 14, 16 der Tragekonstruktion 10 begrenzt wird.

Eine zweite Ausführungsform der unabhängigen Hinterradaufhängung 8 der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 5-7 beschrieben. In dieser Ausführungsform wird die Tragekonstruktion 10 so konfiguriert, dass sie eine Achsbaugruppe 50 unterbringen und tragen kann, die eine Drehmomentleistung von einer Antriebswelle 52 aufnimmt und das Drehmoment auf Baugruppen 80 am Radende in konventioneller Art und Weise überträgt. Ein Radaufhängungssystem 60 verbindet schwenkbar die Baugruppen 80 am Radende mit der tragenden Konstruktion 10. Die Tragekonstruktion 10 enthält wiederum die zentrale Baugruppe 12, die zwischen den zwei Bauteilen 14, 16 an ihren jeweiligen Stirnseiten 20, 22 angeordnet ist. Diese Konfiguration ermöglicht es der Tragekonstruktion 10, mit der zentralen Baugruppe 12 eine Position einzunehmen, die die Längsrichtung des Fahrzeugs rechtwinklig überspannt und somit eine strukturelle Brücke zwischen den Bauteilen 14, 16 an deren Stirnseiten bildet. Aus diesem Grunde gleicht die Tragekonstruktion 10 der zweiten Ausführungsform die Suspensionsbeanspruchungen sowie die Belastungen durch den Antriebsstrang aus, die von einer Antriebswelle 52 und den beweglichen Teilen der Achsbaugruppe 50 ausgehen, während die Tragekonstruktion 10 in der ersten Ausführungsform die Suspensionsbeanspruchungen und jede vom Betrieb des Elektromotors ausgehende Schwingungsbeanspruchung ausgleicht. Die Belastungen durch den Antriebsstrang haben im Allgemeinen eine größere Frequenz und Amplitude als die Schwingungsbeanspruchung des Elektromotors durch den Eingriff der Getrieberäder, die der Übertragung des Drehmoments dienen.

Wie oben beschrieben und auf den 6 und 7 veranschaulicht, gehört zu einem Fahrzeug auch ein Fahrzeugchassis 32, das ein Rahmenträgerpaar 34 hat, die in Längsrichtung verlaufen. Die Tragekonstruktion 10 kann mit den Rahmenträgern 34 verbunden werden, wofür eine Vielzahl von Konfigurationen genutzt werden kann, wie z. B. Isolierbefestigungselemente 74, die weiter unten noch ausführlicher beschrieben werden.

Die Tragekonstruktion 10 wird ihrerseits wiederum in modularer Bauweise zusammengebaut, um zu ermöglichen, dass die zentrale Baugruppe 12 oder die an ihren Stirnseiten befindlichen Bauteile 14, 16 auch für unterschiedliche Fahrzeugplattformen verwendet werden können. Genauer formuliert heißt das, dass die modulare Bauweise es ermöglichen kann, die zentrale Baugruppe 12 oder die an ihren Stirnseiten angebrachten Bauteile 14, 16 einheitlich zu konstruieren. So kann z. B. eine einzige Konfiguration der zentralen Baugruppe 12 mit unterschiedlichen Größen, Formen und Ausführungen der an ihren Stirnseiten befindlichen Bauteilen 14, 16 genutzt werden, um die Tragekonstruktion 10 für spezifische Fahrzeugplattformen passend zu machen, wodurch Verringerungen der Herstellungskosten und der Montagezeit erreicht werden. Außerdem kann auch durch die Verwendung einer einheitlichen zentralen Baugruppe 12 eine einheitliche Vorrichtung für die Übertragung des Antriebsdrehmomentes von der Antriebswelle 52 auf die Baugruppen 80 an den Radenden zum Einsatz kommen, was zu einer weiteren Reduzierung der Herstellungskosten führt.

Die zentrale Baugruppe 12 kann in einer Vielzahl von Formen, Größen und Ausführungen für die Unterbringung verschiedenartiger Drehmomentübertragungsvorrichtungen und zur Verwendung auf unterschiedlichen Fahrzeugplattformen gestaltet werden. Die zentrale Baugruppe 12 wird im Allgemeinen so konfiguriert, dass sie die Achsbaugruppe 50 in sich aufnehmen und tragen kann. Die Achsbaugruppe 50 wird so gestaltet, wie es nach dem Stand der Technik wohlbekannt ist, und enthält im Allgemeinen ein Antriebsglied 72, das mit einer Drehmomentübertragungsvorrichtung 56 gekoppelt ist, die ihrerseits wiederum mit den Baugruppen 80 an den Radenden durch ein Abtriebswellenpaar 54 verbunden ist. Die zentrale Baugruppe 12 enthält einen Hohlraum 13, einen Einführungskanal 70 und Ausgangskanäle 76. Die Drehmomentübertragungsvorrichtung 56, so z. B. ein Ausgleichgetriebe, wird innerhalb des Hohlraums 13 untergebracht. In der veranschaulichten Ausführungsform ist die Drehmomentsübertragungsvorrichtung 56 ein Ausgleichgetriebe und die zentrale Baugruppe 12 ist so konfiguriert, dass sie als ein Differentialgehäuse fungieren kann. Die zentrale Baugruppe 12 nimmt die Belastungen durch den Antriebsstrang von der Drehmomentübertragungsvorrichtung auf, so z. B. die Schwingungen vom Eingriff der Getrieberäder, die Schwingungen von den rotierenden Zahnrädern des Getriebes und die Belastung, die dann entsteht, wenn die Getriebezahnräder in Eingriff gehalten werden. Das Antriebsglied 72 wird im Einführungskanal 70 so gelagert, dass ihm ermöglicht wird, die Verbindung zwischen der Antriebswelle 52 und der Drehmomentübertragungsvorrichtung 56 zu gewährleisten. Die Belastung durch den Antriebsstrang wird auch von der Antriebswelle 52 und dem Antriebsglied 72 im Allgemeinen durch den Einführungskanal 70 auf die zentrale Baugruppe 12 übertragen. Die Abtriebswellen 54 werden an die Drehmomentübertragungsvorrichtung 56 angekoppelt und ragen nach außen durch die Ausgangskanäle 76 bis zu den Baugruppen 80 an den Radenden. Die Belastung durch den Antriebsstrang kann auch durch die Abtriebswellen 54 über die Ausgangskanäle 76 übertragen werden. Aus diesem Grund wird die zentrale Baugruppe 12 so konfiguriert, dass sie sowohl die Belastung durch den Antriebsstrang als auch die Suspensionsbeanspruchung aufnehmen kann.

Wie in den 6 und 7 zu sehen ist, können die Isolierbefestigungselemente 74 zwischen dem Anschlusssteg 30 und den Rahmenträgern 34 angeordnet werden, um die Suspensionsbeanspruchungen und die Belastungen durch den Antriebsstrang vom Fahrzeugchassis 32 zu isolieren. Diese Isolierbefestigungselemente 74 werden vorzugsweise so eingestellt, dass sie sowohl die Belastung durch den Antriebsstrang reduzieren, der Schwingungen mit niedriger Amplitude und hoher Frequenz aufweist, als auch die Suspensionsbeanspruchung, die Schwingungen mit hoher Amplitude und niedriger Frequenz aufweist. Ungeachtet dieser bevorzugten Konfiguration können auch konventionelle Isolierbefestigungselemente zur Verwendung für diese Erfindung geeignet sein, wie z. B. diejenigen, die darauf abgestimmt sind, allein die Suspensionsbeanspruchung zu vermindern. Die Konfiguration der Tragekonstruktion 10 gewährleistet auch eine Verminderung der Belastung durch den Antriebsstrang. Genauer formuliert heißt das, dass die zentrale Baugruppe 12, die dafür ausgelegt ist, einer Suspensionsbeanspruchung standzuhalten, die üblicherweise nicht von einem traditionellen Verteilergetriebe oder Differentialgehäuse aufgenommen wird, und die zwischen den an ihren Stirnseiten angebrachten Bauteilen 14, 16 eingezwängt ist, die Schwingungen des Antriebsstranges auf ein annehmbares Niveau reduziert, so dass lediglich ein Isoliersystem benötigt wird, das Isolierbefestigungselemente verwendet, die auf die Suspensionsbeanspruchung abgestimmt sind.

Wie oben beschrieben, können die an den Stirnseiten 20, 22 befindlichen Bauteile 14, 16 an der zentralen Baugruppe 12 befestigt werden. Die an den Stirnseiten 20, 22 befindlichen Bauteile 14, 16 werden generell durch das Aufhängungssystem 60 mit der Baugruppe 80 am Radende verbunden. Die Befestigungsstellen 42 können sich auf den Bauteilen 14, 16 an den Stirnseiten 20, 22 befinden, die sie mit der Baugruppe 80 am Radende mittels lateraler Verbindungselemente, Spurstangen oder irgendeiner anderen bekannten Vorrichtung verbinden, die es ermöglicht, die Baugruppe 80 am Radende schwenkbar mit der tragenden Konstruktion 10 zu verbinden. Die an den Stirnseiten befindlichen Bauteile 14, 16 können in jeder Größe und Form angefertigt werden, z.B. wie in 8 abgebildet.

Wenn die zentrale Baugruppe 12 zwischen die beiden Bauteile 14, 16 an ihren Stirnseiten 20, 22 eingefügt wird und als eine strukturelle Brücke fungiert, nimmt die zentrale Baugruppe 12 nicht nur die Belastung durch den Antriebsstrang auf, sondern auch die Suspensionsbeanspruchung. So kann z. B. die auf eines der Bauteile 14,16 an den Stirnseiten 20, 22 wirkende Suspensionsbeanspruchung über die zentrale Baugruppe 12 auch auf das gegenüberliegende Bauteil 14, 16 übertragen werden. Ebenso kann die Belastung durch den Antriebsstrang, die auf die zentrale Baugruppe 12 wirkt, auf die Bauteile 14, 16 an den Stirnseiten übertragen werden. Die Konfiguration der tragenden Konstruktion 10 ermöglicht es, die Belastung gleichmäßig zu verteilen und dadurch die Probleme mit Lärm, Vibration und Erschütterung zu verringern, da durch diese Tragekonstruktion gewährleistet wird, dass sich die zentrale Baugruppe 12 zwischen den an den Stirnseiten 20, 22 angeordneten Bauteilen 14, 16 befindet und somit die Belastungsanteile der Anschlussstege 30, die die Tragekonstruktion 10 mit den Fahrzeugrahmenträgern 34 verbinden, über eine große Fläche verteilt. Die Konfiguration der tragenden Konstruktion 10 ermöglicht größere Variationen bei der Verkapselung und im Allgemeinen eine größere Bodenfreiheit als ein traditioneller Hilfsrahmen, an dessen Unterseite eine Drehmomentübertragungsvorrichtung angeschraubt wird.

Wie in 5 abgebildet, weist die zentrale Baugruppe 12 eine Riffelung auf, um die Festigkeit der zentralen Baugruppe 12 so zu verstärken. Wegen der Konfiguration der tragenden Konstruktion 10 wiegt die gesamte Tragekonstruktion 10 im Allgemeinen weniger als eine traditionelle Konstruktion, auch wenn für die zentrale Baugruppe 12 mehr Material zum Einsatz kommt als für ein traditionelles Differentialgehäuse, bei dem ein Hilfsrahmen sich über das Fahrzeug erstreckt, an den das traditionelle Differentialgehäuse befestigt wird, da ja bei der tragenden Konstruktion 10 der traditionelle Hilfsrahmen fehlt.

Die vorstehend dargelegte Beschreibung offenbart eine exemplarische Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein Fachmann wird ohne weiteres aus einer solchen Erörterung und anhand der beigefügten Zeichnungen und Ansprüche erkennen, dass darin verschiedene Veränderungen, Modifizierungen und Variationen vorgenommen werden können, ohne genauen Geltungsbereich der Erfindung abzuweichen, der durch die folgenden Ansprüche genau definiert wird.


Anspruch[de]
  1. Einzelradaufhängung (8) eines Fahrzeugs, wobei das Fahrzeug ein Fahrgestell mit Rahmenträgern und eine ein Drehmoment gewährleistende Antriebswelle aufweist und wobei die Einzelradaufhängung aufweist:
  2. ein Aufhängungssystem; und
  3. eine Tragekonstruktion (10), beinhaltend:

    – eine zentrale Baugruppe mit einer ersten Stirnseite (20) und einer zweiten Stirnseite (22), und

    – ein erstes Bauteil (14) und zweites Bauteil (12), wobei eines der Bauteile(14, 16) mit der ersten Stirnseite (20) und das andere Bauteil (14, 16) mit der zweiten Stirnseite (22) verbunden ist, wobei jedes der Bauteile (14, 16) funktionswirksam mit einem Aufhängungssystem gekoppelt ist, und wobei jedes der Bauteile (14, 16) die von dem Aufhängungssystem ausgehende Belastung aufnimmt und über die zentrale Baugruppe (12) auf das andere Bauteil (14, 16) überträgt.
  4. Einzelradaufhängung (8) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Drehmomentübertragungsvorrichtung (50), wobei die zentrale Baugruppe (12) einen Hohlraum (13) definiert, der zur Aufnahme der Drehmomentübertragungsvorrichtung (50) konfiguriert ist.
  5. Einzelradaufhängung (8) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentübertragungsvorrichtung (56) ein Ausgleichgetriebe und die zentrale Baugruppe (12) ein Differentialgehäuse ist.
  6. Einzelradaufhängung (8) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Antriebswelle (52) funktionsfähig mit der Drehmomentübertragungsvorrichtung (56), gekoppelt ist, wobei die Antriebswelle (52) und die Drehmomentübertragungsvorrichtung (56) die vom Antriebsstrang (52) ausgehende Belastung auf die zentrale Baugruppe (12) überträgt.
  7. Einzelradaufhängung (8) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Baugruppe (12) einen Teil der vom Antriebsstrang (52) ausgehenden Belastung auf die Bauteile (14, 16) überträgt.
  8. Einzelradaufhängung (8) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der erwähnten Bauteile (14, 16) an Rahmenträgern (34) befestigt ist.
  9. Einzelradaufhängung (8) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Bauteile (14, 16) zumindest einen Anschlusssteg (30) hat, der dafür ausgelegt ist, in den Rahmenträgern (34) in Eingriff gebracht zu werden, und wobei zu jedem der Anschlussstege (30) ein Isolierbefestigungselement (74) gehört.
  10. Einzelradaufhängung (8) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Baugruppe (80) am Radende umfassend, wobei das Aufhängungssystem die Baugruppe (80) am Radende mit dem Fahrzeug und der Tragekonstruktion (10) verbindet.
  11. Einzelradaufhängung (8) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abtriebswelle umfassend, die mit der Baugruppe (80) am Radende verbunden ist und in die zentrale Baugruppe (12) hineinführt.
Es folgen 6 Blatt Zeichnungen






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