Antriebsanordnung für einen Kraftwagen

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für einen Kraftwagen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

Aus der DE 101 51 524 C2 ist eine derartige Antriebsanordnung bereits als angetriebene Vorderachse eines Kraftwagens mit einem Integralträger bekannt, der unterhalb von zwei vorderen unteren Längsträgern der Kraftwagenkarosserie angeordnet und mit diesen jeweils an zwei zugehörigen Befestigungsstellen verbunden ist . Der Integralträger umfasst zwei durch Querträ¬ ger miteinander verbundene seitliche Rahmenlängsträger und bildet somit einen Tragrahmen, auf dem eine Antriebseinheit des Kraftwagens mittels zugehöriger Motorlager gelagert ist. Die nicht gezeigte Antriebseinheit wird aufgrund der Einbau¬ verhältnisse dabei in üblicher Weise zwischen den Rahmen¬ längsträgern des Integralträgers angeordnet sein.

Die Antriebseinheit treibt über zwei seitliche Antriebswellen die beiden Räder der Vorderachse an, wobei die Antriebswellen jeweils von der Antriebseinheit im wesentlichen gerade nach außen verlaufen. Die Rahmenlängsträger des Integralträgers weisen jeweils einen U-förmigen Verlauf auf und sind in einem Höhenabstand unterhalb des gegenüberliegenden vorderen Karos¬ serielängsträgers ihrer Wagenseite angeordnet. Dabei begren¬ zen die Rahmenlängsträger jeweils mit dem zugehörigen Karos- serielängsträger eine fensterförmige Öffnung, durch welche die zugehörige seitliche Antriebswelle der Vorderachse hin¬ durchgeführt ist.

Da die Öffnung für die Durchführung der seitlichen Antriebs¬ wellen frei bleiben müssen, können die Motorlager somit nur auf den Querträgern des Integralträgers angeordnet sein, wo¬ durch die konstruktive Freizügigkeit bei der Positionierung der Motorlager stark eingeschränkt ist. Da die Positionen der Motorlager relativ zum Schwerpunkt der Antriebseinheit jedoch die statischen Vorlasten der Lager sowie die Schwingungsmoden der Antriebseinheit im Fahrbetrieb bestimmen, ist eine aus¬ reichende Freizügigkeit bei der Positionierung der Motorlager notwendig, um eine hinsichtlich des Fahrkomforts optimale La¬ gerauslegung zu ermöglichen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Antriebsanordnung für einen Kraftwagen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art dahingehend weiterzuentwickeln, dass die konstruktive Freizügigkeit bei der Positionierung der Motorlager auf einem Tragrahmen unter Beibehaltung einer steifen Bauweise des Tragrahmens erheblich vergrößert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des An¬ spruchs 1 gelöst . Weitere die Erfindung in vorteilhafter Weise ausgestaltende Merkmale enthalten die Unteransprüche.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht darin, dass die Positionen der Motorlager durch die seitlichen Antriebs¬ wellen nicht eingeschränkt sind und jeweils über die gesamte Länge des zugehörigen Rahmenlängsträgers frei festgelegt wer¬ den können, da die Motorlager jeweils auf den Oberseiten der Rahmenlängsträger abgestützt sind und die Durchtrittsoffnun- gen jeweils umlaufend vom zugehörigen Rahmenlängsträger um¬ schlossen sind.

Um im Falle eines Frontalaufpralls des Kraftwagens eine vor¬ gegebene Verzögerungskennlinie zu ermöglichen, können die Rahmenlängsträger jeweils im Bereich ihrer Durchtrittsöffnun¬ gen einen als Solldeformationsabschnitt vorgesehenen Längen¬ abschnitt mit einer reduzierten Längssteifigkeit aufweisen. Zur besonders einfachen Reduzierung ihrer Längssteifigkeit können die Rahmenlängsträger in ihrem Solldeformationsab¬ schnitt jeweils eine Aussparung an ihrer Oberseite aufweisen.

Die Antriebseinheit kann über jeweils ein Motorlager auf den Rahmenlängsträgern abgestützt sein, wobei die Motorlager be¬ sonders vorteilhaft jeweils im Bereich der Durchtrittsöffnun¬ gen auf dem zugehörigen Rahmenlängsträger des Tragrahmens an¬ geordnet sein können, um im Falle eines Frontalaufpralls des Kraftwagens eine Blockbildung, d. h. eine Abstützung der Vor¬ derachse an der Antriebseinheit, zu vermeiden. Dabei können die zur Erreichung einer Solldeformation an der Oberseite der Rahmenlängsträger vorgesehenen Aussparungen jeweils von einer Grundplatte des zugehörigen Motorlagers überbrückt sein, wo¬ bei die Grundplatte im Falle eines Frontalaufpralls des Kraftwagens durch Ausknicken die Solldeformation des zugehö¬ rigen Rahmenlängsträgers ermöglicht.

Zur Erhöhung der Steifigkeit des Tragrahmens können die Rah¬ menlängsträger jeweils einen sich zur Durchtrittsδffnung hin erweiternden Querschnitt aufweisen.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer zeichnerischen Darstellung näher erläutert .

Dabei zeigen: Fig. 1 eine angetriebene Vorderachse eines Kraftwagens in einer Draufsicht, Fig. 2 die Vorderachse gemäß Fig. 1 bei teilweise ausge¬ blendeter Antriebseinheit in einer perspektivischen Schrägansicht von vorn, Fig. 3 einen Integralträger der Vorderachse in einer pers¬ pektivischen Schrägansicht von vorn oben und Fig. 4 den Integralträger im Bereich eines Motorlagers eben¬ falls in einer perspektivischen Schrägansicht von vorn oben.

In Fig. 1 und Fig. 2 ist von einem Kraftwagen mit Allradan¬ trieb nur eine Antriebsanordnung einer angetriebenen Vor¬ derachse 10 mit einem Integralträger 20 und einer Antriebs- einheit 30 gezeigt, die sich über zwei Motorlager 40 und 40 x auf dem Integralträger 20 abstützt. Die beiden nicht gezeig¬ ten Räder der Vorderachse 10 sind jeweils von einem zugehö¬ rigen Radträger 11 bzw. 11λ gehalten, der über einen ersten Querlenker 12 bzw. 12 λ und einen zweiten, nicht gezeigten Querlenker sowie eine zugehörige Lenkstange 13 bzw. 13 λ am Integralträger 20 angelenkt ist und sich über ein zugehöriges Federdämpferbein 14 bzw. 14 x an einem nicht gezeigten Dämpferdom der Karosserie-Vorbaustruktur abstützt.

Die Antriebseinheit 30 umfasst einen in Wagenlängsrichtung eingebauten Verbrennungsmotor 31, der zwischen zwei Rahmen¬ längsträgern 21 und 21* des Integralträgers 20 angeordnet ist, sowie ein hinten an den Verbrennungsmotor 31 angeflan¬ schtes Getriebe 32, das an einem ersten hinteren Ausgang mit einer mittleren Antriebswelle 33 verbunden ist. Die mittlere Antriebswelle 33 verläuft in Wagenlängsrichtung und treibt eine nicht gezeigte Hinterachse des Kraftwagens an. An einem zweiten hinteren Ausgang ist das Getriebe 32 mit einer Hilfswelle 34 verbunden, die rechts neben dem Getriebe 32 angeordnet ist und vom Getriebeausgang aus schräg nach vorn bis zu einem seitlich an den Verbrennungsmotor 31 ange¬ flanschten Vorderachsgetriebe 35 verläuft. Die Antriebsein¬ heit 30 treibt über die Hilfswelle 34 und das Vorderachsge¬ triebe 35 eine rechte 36 und eine linke seitliche Antriebs¬ welle 36λ an, wobei die Antriebswellen 36 und 36' jeweils vom Vordachsgetriebe 35 aus im wesentlichen gerade nach außen bis zum Radträger 11 bzw. 11' ihrer Wagenseite verlaufen und das zugehörige Rad der Vorderachse 10 antreiben. Dabei verläuft die linke seitliche Antriebswelle 36' mit ihrem getriebenahen Endabschnitt unterhalb eine Ölwanne des Verbrennungsmotors 31. Die beiden seitlichen Antriebswellen 36 und 36λ durch¬ setzen jeweils eine zugehörige Durchtrittsöffnungen 25 bzw. 25λ im Rahmenlängsträger 21 bzw. 21* ihrer Wagenseite.

Die Antriebseinheit 30 ist an insgesamt drei Lagerstellen abgestützt, wobei der Verbrennungsmotor 31 über die beiden vorderen Motorlager 40 und 40 v jeweils auf einem zugehörigen Rahmenlängsträger 21 bzw. 21 v des Integralträgers 20 gelagert ist, während das Getriebe 32 sich nahe seinem hinteren Ende über ein hinteres Motorlager 50 auf einer Getriebequerbrücke 51 abstützt. Die Getriebequerbrücke 51 wird bei der Montage der Vorderachse 10 im wesentlichen starr an der Unterseite eines nicht gezeigten Karosseriebodens verschraubt und über¬ brückt einen Mitteltunnel des Karosseriebodens .

Die elastischen Motorlager 40, 40 λ und 50 sind jeweils als übliche Gummi-Metall-Lager mit hoher Dämpfung ausgeführt. Da¬ bei sind die vorderen Motorlager 40 und 40 Λ als Hydrolager ausgeführt, während das hintere Motorlager 50 ein hochdämp¬ fendes Gummilager ist. Zu seiner Abstützung auf den Motorlagern 40 und 40λ ist an die beiden einander gegenüberliegenden Seitenwände des Ver¬ brennungsmotors 31 jeweils ein nach außen hin abragender La¬ gerarm 41 bzw. 41 λ angeflanscht, der an seinem freien Ende über einen zugehörigen Lagerzapfen am Motorlager 40 bzw. 40 λ befestigt ist.

In Verbindung mit Fig. 3 ist ersichtlich, dass der weitgehend spiegelsymmetrisch um die Mittellängseben aufgebaute Inte¬ gralträger 20 in Stahl-Schalenbauweise ausgeführt ist und einen etwa rechtförmigen Umfang aufweist. Die beiden seitli¬ chen Rahmenlängsträger 21 und 21' des Integralträgers 20 wei¬ sen jeweils einen im wesentlichen rechtförmigen Hohlquer¬ schnitt auf und sind an ihren vorderen und hinteren Enden durch einen vorderen 22 bzw. einen hinteren Querträger 23 des Integralträgers 20 miteinander verbunden.

Die Rahmenlängsträger 21 und 21* verlaufen an ihren Ober¬ seiten über die gesamte Länge im wesentlichen horizontal, während ihre Unterseiten zur zugeordneten Durchtrittsöffnung 25 bzw. 25λ hin jeweils schräg nach unten verläuft, so dass der Querschnitt der Rahmenlängsträger 21 und 21 λ zur zugeord¬ neten Durchtrittsöffnung 25 bzw. 25λ hin kontinuierlich zu¬ nimmt. Somit wird die Schwächung der Rahmenlängsträger 21 und 21λ durch die Durchtrittsöffnungen 25 bzw. 25 λ zumindest teilweise kompensiert.

Die Durchtrittsöffnungen 25 und 25 Λ sind jeweils im hinteren Drittel der Rahmenlängsträger 21 bzw. 21Λ angeordnet und um¬ laufend von einem geschlossen kreisförmigen Rahmen der Außen¬ wand zugeordneten Rahmenlängsträgers 21 bzw. 21 x begrenzt. Die Querschnitte der Durchtrittsöffnungen 25 und 25λ sind je¬ weils derart auf die Kinematik der Vorderachse 10 abgestimmt, dass bei Ein- und Ausfedern sowie beim Einlenken der Räder Kollisionen zwischen den seitlichen Antriebswellen 36 und 36' und den Rahmenlängsträgern 21 bzw. 21' zuverlässig vermieden werden.

Die Rahmenlängsträger 21 und 21λ sind an ihren Oberseiten je¬ weils mit einer Aussparung 24 bzw. 24' versehen, welche im Überdeckungsbereich mit der seitlichen Durchtrittsöffnung 25 bzw. 25' des zugehörigen Rahmenlängsträgers 21 und 21' ange¬ ordnet sind. Die kreisförmig ausgebildeten Aussparungen 24 und 24' weisen jeweils nahezu die gleiche Längserstreckung wie die zugehörige Durchtrittsöffnung 25 bzw. 25' auf und erstrecken sich über einen erheblichen Teil der Breite des zugeordneten Rahmenlängsträgers 21 bzw. 21'. Dabei ist die Aussparung 24 von einem offenen, U-förmigen Rahmen der oberen Wand des Rahmenlängsträgers 21 begrenzt, während die Ausspa¬ rung 24' vollständig von einem schmalen kreisförmig umlaufen¬ den Rahmen des Rahmenlängsträgers 21' umschlossen ist.

In ihren Abschnitt mit den Aussparungen 24 und 24' bilden die Rahmenlängsträger 21 und 21' jeweils einen Solldeformations¬ abschnitt 26 bzw. 26' mit einer reduzierten Längssteifigkeit . Im Falle eines Frontalaufpralls des Kraftwagens erfahren die Rahmenlängsträger 21 und 21' in diesen Solldeformationsab¬ schnitten 26 bzw. 26' eine stärkere Längsdeformation, wodurch eine das Risiko einer Blockbildung an den Durchführungen der seitlichen Antriebswellen 36 und 36' vermieden werden kann. Durch die fachwerkartige Bauteilstruktur der Rahmenlängsträ¬ ger 21 und 21' in ihren Solldeformationsabschnitt 26 bzw. 26' kann der Freiraum zwischen den Rändern der Durchtrittsöffnun¬ gen 25 und 25' und der zugeordneten seitlichen Antriebswelle 36 und 36' somit zur Solldeformation genutzt werden.

In Verbindung mit Fig. 4 ist ersichtlich, dass die vorderen Motorlager 40 und 40' jeweils auf der Oberseite des Rahmen- längsträgers 21 bzw. 21' ihrer Wagenseite befestigt sind und die zugehörige Durchtrittsöffnung 25 bzw. 25' an der Obersei¬ te überdecken. Die Motorlager 40 und 40' sind dabei jeweils über eine zugehörige steife Grundplatte 42 bzw. 42' aus Me¬ tall gehalten, die auf der Oberseite des zugehörigen Rahmen¬ längsträgers 21 bzw. 21' aufliegt und die Aussparung 24 bzw. 24' des zugehörigen Rahmenlängsträgers 21 bzw. 21' über¬ spannt .

Die Grundplatten 42 bzw. 42 λ weisen jeweils einen an den Durchmesser des zugehörigen Motorlagers 40 bzw. 40 Λ ange- passten kreisförmigen Umfang auf, der nach vorn und hinten jeweils um eine Befestigungslasche verlängert ist. An diesen Befestigungslaschen sind die Grundplatten 42 bzw. 42 λ jeweils über nicht gezeigte Schrauben in einer zugehörigen Befesti¬ gungsbuchse 27 bzw. 27' verschraubt, die jeweils unmittelbar vor bzw. hinter der zugehörigen Aussparung 24 bzw. 24' in die Oberseite des zugehörigen Rahmenlängstragers 21 bzw. 21' eingelassen sind

Durch die Überbrückung der Aussparungen 24 und 24' durch die steifen Grundplatten 42 bzw. 42' der Motorlager 40 bzw. 40' weisen die Rahmenlängsträger 21 und 21λ auch im Bereich ihrer Solldeformationsabschnitte 26 und 26λ eine hohe Steifigkeit in Hoch- und Querrichtung auf, so dass die Einleitung von Motorvibrationen in den Integralträger 20 deutlich reduziert ist .

Im Falle eines Frontalaufpralls des Kraftwagen knicken die Grundplatten 42 und 42' oberhalb eine konstruktiv vorgege¬ benen Längsbeaufschlagung nach oben aus und ermöglichen so die weitgehend unbehinderte Längs-Deformation des zugehörigen Rahmenlängsträgers 21 bzw. 21' im Bereich seines Solldeforma¬ tionsabschnittes 26 bzw. 26'. Die Rahmenlängsträger 21 und 21x können somit aufgrund ihrer fachwerkartigen Bauteilstruktur optimal auf die teilweise gegenläufigen Anforderungen bezüglich Steifigkeit, Betriebs¬ festigkeit und Crashsicherheit abgestimmt werden.

Der Integralträger 20 bildet einen zentralen Tragrahmen für die verschiedenen Aggregate der Vorderachse 10 und weist zu seiner Befestigung an der Karosserie des Kraftwagens insge¬ samt vier Befestigungsstellen 28 auf, die jeweils nahe eines zugehörigen Eckbereiches des Integralträgers 20 angeordnet sind. Bei der Befestigung der Vorderachse 10 an der Karosse¬ rie, wird der Integralträger 20 an seinen Befestigungsstellen 28 jeweils im wesentlichen starr mit der Unterseite eines zu¬ gehörigen unteren Längsträgers einer nicht gezeigten Vorbau¬ struktur der Karosserie verschraubt .

Der Integralträger 20 kann anstelle der Schraubverbindungen auch über elastisch-dampfende Lager an der Vorbausstruktur der Karosserie befestigt sein und somit einen Fahrschemel bilden.

Bei der Montage der Vorderachse 10 werden zunächst die Quer¬ lenker 12 und 12' sowie 14 und 14 λund die Antriebseinheit 30 am Integralträger 20 vormontiert, wobei die seitlichen An¬ triebswellen 36 und 36' jeweils durch die zugehörige Durch¬ trittsöffnung 25 bzw. 25λ durchgesteckt werden. Anschließend wird die komplette Vorderachse 10 gemeinsam mit der nicht ge¬ zeigten Hinterachse und dem ebenfalls nicht gezeigten Hinter¬ achs-Triebstrang von unten an die Karosserie herangeführt und mit dieser verschraubt .