AT3217U1

AT3217U1 - Vorrichtung sowie ein verfahren zur abstützung einer brennkraftmaschine gegen rollbewegungen

Info

Publication number: AT3217U1
Application number: AT45198U
Authority: AT
Inventors: Peter Erich Cox
Original assignee: Avl List Gmbh
Priority date: 1998-07-02
Filing date: 1998-07-02
Publication date: 1999-11-25
Also published as: DE19929866C2; DE19929866A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abstützung einer Brennkraftmaschine (1) gegen Rollbewegungen, mit zumindest einem schwingungsdämpfenden Motorauflagerelement (3), welches eine vordefinierte konstante Steifigkeit und Dämpfungscharakteristik aufweist. Um die Rollbewegungen der Brennkraftmaschine infolge des Antriebsmomentes (6) zu vermindern, ist vorgesehen, daß zusätzlich zum Motorauflagerelement (3) eine Kraftaufbringeinrichtung (5) vorgesehen ist, welche parallel zur Feder- und Dämpfungskraft (3a, 3b) des Motorauflagerelementes (3) zumindest in bestimmten Motorbetriebsbereichen entgegen den Rollbewegungen auf die Brennkraftmaschine (1) einwirkt.

Description

AT 003 217 Ul

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Abstützung einer Brenn-kraftmaschine gegen Rollbewegungen, mit zumindest einem schwingungsdämpfenden Motorauflager, welches eine vordefinierte Steifigkeit und Dämpfungscharakteristik aufweist.

Transient betriebene Brennkraftmaschinen, wie sie insbesondere bei Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, erzeugen stark von der Betriebsart und Betriebsdrehzahl abhängige unterschiedliche Schwingungen, deren ungedämpfte Übertragung in das Motortragwerk und das Chassis des Fahrzeuges durch schwingungsdämpfende Motorauflager möglichst verhindert werden soll. Im Bereich von großen Motordrehmomenten, welche beispielsweise beim Anfahren oder Beuschleunigen aus niedrigen Gängen auftreten, kann es zu starken Rollbewegungen der Brennkraftmaschine und damit großen Auslenkungen im Bereich der Motorauflager kommen, welche die Brennkraftmaschine gegenüber dem Chassis abstützen. Dabei werden relativ starke und/oder subjektiv unangenehme Vibrationen in das Chassis übertragen. Diese Problematik tritt insbesondere bei vorderradbetriebenen Kraftfahrzeugen mit quer eingebauter Brennkraftmaschine auf, bei denen das die Getriebeabstützung bildende Motorauflager einerseits durch das Antriebsdrehmoment extrem belastet und andererseits in sehr geringer Entfernung 2mm Fahrgastraum positioniert ist. Die Steifigkeitsauslegung solcher Motorauflager wird im wesentlichen durch die Forderung nach entsprechend niedrigen Eigenfrequenzen der Antriebseinheit relativ zum Chassis bestimmt. Dies bewirkt, daß eine leistungsstarke Brennkraftmaschine relativ große Rollbewegungen aufgrund des Antriebsmomentes durchführen kann. Derartige Motorauflager werden üblicherweise so ausgefuhrt, daß ihre Steifigkeit und/oder Dämpfung mit der Rollbewegung bzw. dem Antriebsdrehmoment zunimmt. Zusätzlich oder anstelle dazu können derartige Motorauflager zur Begrenzung der Rollbewegung einen relativ steifen Anschlag aufweisen. Dadurch ergibt sich allerdings der Nachteil, daß mit steigendem Antriebsmoment höhere Vibrationen in das Chassis geleitet werden.

Aus der US 4 516 545 A ist eine Vorrichtung zur Steuerung der Rollbewegung einer Brennkraftmaschine bekannt, bei der die Steifigkeit eines als hydraulischer Dämpfer ausgebildeten Motorauflagers in Abhängigkeit von Motorbetriebsparametem verändert wird. Bei Änderungen der Schaltposition und/oder der Getriebeposition wird über einen Solenoidantrieb ein Drehventil im Motorauflager betätigt, welches einen Dämpfungsquerschnitt des hydraulischen Dämpfers vermindert und damit die Dämpfungskraft erhöht. Dadurch soll verhindert werden, daß Schwingungen der Brennkraftmaschine aufgrund eines großen Antriebsmomentes nicht in das Chassis des Kraftfahrzeuges eingeleitet werden. Die Vorrichtung erfordert allerdings einen relativ hohen, konstruktiven und regeltechnischen Aufwand.

Aus der US 5 492 311 A ist ein aktives Positionierelement für ein hydraulisch gedämpftes Auflager mit einem Gummilager, einer Kompressionsfeder und einer Gasdruckfeder bekannt, wobei Gummiauflager, Kompressionsfeder und Gasdruckfeder im wesentlichen in Serie 2 AT 003 217 Ul hintereinander geschaltet sind. Rollbewegungen der Brennkraftmaschine können mit diesem Positionierelement allerdings nicht wesentlich vermindert werden. Auch dieses Motorauflager ist relativ aufwendig im Aufbau.

Die US 5 299 789 A beschreibt ein Motorauflager mit variabler Steifigkeit mit einem inneren und einem äußeren Gummifederelement. Das innere Gummifederelement weist einen Hohlraum auf, welcher mit einem Fluid befullbar ist. Durch Befüllen des Hohlraumes nimmt die Elastizität des Motorauflagers ab und die Steifigkeit zu. Durch Erhöhung der Steifigkeit werden allerdings Vibrationen in das Chassis geleitet

Die US 5 344 128 A behandelt ein ähnliches Motorauflager mit variabler Steifigkeit mit einem elastischen Gummielement und ein«· Hauptflüssigkeitskammer, deren Flüssigkeitsdruck durch Drucksteuerelemente veränderbar ist, wobei die Hauptflüssigkeitskammer über Drosselkanäle mit einer Nebenflüssigkeitskammer verbunden ist. Die Drucksteuerelemente weisen einen Metallbalg oder einen Kolben auf, über welchen das Volumen und damit der Druck innerhalb der Hauptflüssigkeitskammer erhöht oder vermindert werden kann. Durch die Druckänderung wird die Steifigkeit und die Dämpfungscharakteristik des Motorauflagers verändert. Das Motorauflager ist konstruktiv und steuerungstechnisch relativ aufwendig.

Auch die US 5 344 127 A behandelt ein schaltbares Motorauflager, dessen Dämpfungscharakteristik verändert werden kann. Das bekannte Motorauflager weist eine hydraulische Dämpfimgseinrichtung mit mehreren Drosselkanälen auf, deren Querschnitte über einen Ventilkörper zumindest teilweise verschlossen werden können. Der Ventilkörper wird pneumatisch, beispielsweise durch Unterdrück, betätigt. Dadurch soll eine Dämpfung von niederfrequenten Schwingungen, als auch von hochfrequenten Schwingungen realisiert werden. Es kann allerdings nicht verhindert werden, daß bei größeren Antriebsmomenten Schwingungen auf das Chassis übertragen werden.

Weiters ist aus Automotive Engineering International, April 1998, S 22 - 26, ein aktives Motorauflagersystem für eine Brennkraftmaschine eines Fahrzeuges bekannt, welches ein Motorauflager mit einer vakuumbetätigten, solenoidgesteuerten Membran aufweist, um den Motorschwingungen entgegengerichtete Impulse zu erzeugen, welche über ein Gummilager auf den Motor übertragen werden. Auch hier ist eine aufwendige Steuerung notwendig.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Nachteile zu vermeiden und bei einer Brennkraftmaschine die Schwingungseinleitung aufgrund eines großen Antriebsmomentes in das Chassis des Kraftfahrzeuges auf möglichst einfache Weise zu vermindern.

-oH

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß zusätzlich zum Motorauflagerelement eine Kraftaufbringeinrichtung vorgesehen ist, welch? parallel zur Feder- und Dämpfungskraft des Motorauflagerelementes zumindest in bestimmten Motorbetriebsbereichen entgegen den Rollbewegungen auf die Brennkraftmaschine einwirkt. Es wird somit eine Gegenkraft zu den Rollbewegungen der Brennkraftmaschine aufgebracht, welche direkt auf die Brennkraftmaschine einwirkt und somit deren Rollbewegung direkt unterbindet. Die Steifigkeit und die 3 AT 003 217 Ul Dämpfimgscharakteristik des gesamten Motorauflagerelementes selbst bleibt während des Motorbetriebes unverändert.

Die Kraftaufbringeinrichtung kann dabei pneumatisch und/oder hydraulisch betätigbar sein. Im Falle einer pneumatischen Betätigung, mit welcher eine hohe Ansprechgeschwindigkeit möglich ist, ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Kraftaufbringeinrichtung einen Hohlkörper aufweist, dessen Innenraum mit Überdruck oder Unterdrück beaufschlagbar ist.

Auf aufwendige Regeleinrichtungen kann weitgehend verzichtet werden, wenn der Hohlkörper mit dem Einlaßsystem der Brennkraftmaschine verbunden ist. Bei geeigneter Dimensionierung des Hohlkörpers ist die Kraftaufbringeinrichtung somit selbstregulierend, da der Saugrohrdruck des Einlaßsystems im wesentlichen vom Brennkraftmaschinenmoment abhängt und durch die Kraftaufbringeinrichtung ein Gegenmoment erzeugt, das der Rollbewegung der Brennkraftmaschine entgegenwirkt. Um eine besonders kurze Reaktionszeit zu erreichen, sollte das Volumen des Hohlkörpers und der Verbindungsleitungen bis zum Saugrohr so klein wie möglich sein.

Die Kraftaufbringeinrichtung kann zusätzlich zu herkömmlichen Motorauflagerelementen vorgesehen sein. Dabei ist wesentlich, daß die Steifigkeit und Dämpfungscharakteristik des Motorauflagerelementes durch die Kraftaufbringeinrichtung nicht, bzw. so wenig wie möglich beeinflußt wird. Die Kraftaufbringeinrichtung sollte somit eine wesentlich geringere Steifigkeit aufweisen als das Motorauflagerelement. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Steifigkeit und Dämpfungscharakteristik der Kraftaufbringeinrichtung schon bei der Auslegung des Motorauflagerelementes zu berücksichtigen, sodaß sich die Gesamtsteifigkeit und Dämpfungscharakteristik aus der Summe der Steifigkeits- und Dämpfungskennwerte des Motorauflagerelementes und der Kraftaufbringeinrichtung zusammensetzt.

Die Kraftaufbringeinrichtung kann entweder durch eine Zugkraft, oder durch eine Druckkraft auf die Brennkraftmaschine einwirken.

Die Kraftaufbringeinrichtung kann dabei separat zum Motorauflagerelement ausgefiihrt sein und auch an einer anderen Stelle als das Motorauflagerelement an der Brennkraftmaschine oder einem mit dieser verbundenen Getriebeteil angreifen.

In einer sehr einfachen und platzsparenden Ausführung ist dagegen vorgesehen, daß der Hohlkörper konzentrisch zum Motorauflagerelement ausgebildet ist, wobei vorzugsweise das Motorauflagerelement innerhalb des Hohlkörpers angeordnet ist.

Alternativ dazu kann vorgesehen sein, daß der Hohlkörper zumindest teilweise in das Motorauflagerelement integriert ist. Der Hohlkörper wird dabei durch das aus einem elastischen Material bestehenden Motorauflager gebildet, wodurch die Anzahl an Teilen auf ein Mindestmaß reduziert werden kann.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. 4 AT 003 217 Ul

Es zeigen Fig. 1 das Prinzip der Erfindung anhand eines Kräfteschaubildes, Fig. 2 die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer schematischen Darstellung, Fig. 3 das Detail III aus Fig. 2 und Fig. 4 ein Drehmoment-Drehzahl-Diagramm.

Die Brennkraftmaschine 1 ist über Motorauflagerelemente 2, 3 mit dem Chassis des Fahrzeuges verbunden. Mit 2a, 3a sind die Federkräfte, mit 2b, 3b die Dämpfungskräfte der Motorauflagerelemente 2, 3 angedeutet. Das Motorauflagerelement 3 stützt Rollbewegungen der Brennkraftmaschine 1 gegen das Chassis 4 ab. Durch eine Kraftaufbringeinrichtung 5 wird eine Zusatzkraft F erzeugt, welche parallel zur Feder- und Dämpfungskraft 3a, 3b des Motorauflagerelementes 3 auf die Brennkraftmaschine 1 einwirkt, wie in Fig. 1 angedeutet ist. Mit 5a und 5b ist die Feder- und Dämpfungskraft der Kraftaufbringeinrichtung 5 bezeichnet. Die Zusatzkraft F erzeugt ein entgegen dem die Rollbewegung verursachenden Antriebsmoment 6 der Brennkraftmaschine 1 gerichtetes Gegenmoment 7, welches die Rollbewegungen wesentlich vermindert.

Fig. 2 zeigt eine sehr einfache Ausführung der Erfindung, bei der die Kraftaufbringeinrichtung 5 konzentrisch um das Motorauflagerelement 3 angeordnet ist. Das Motorauflagerelement 3 kann dabei sehr einfach durch ein Gummielement gebildet sein. Die Kraftaufbringeinrichtung 5 weist dabei einen balgartigen Hohlkörper 8 auf, dessen Wände beispielsweise aus dünnem Blech bestehen. Wesentlich ist, daß der Hohlkörper 8 eine bedeutend geringere Steifigkeit 5a und Dämpfung 5b aufweist, als das Motorauflagerelement 3. Dies ist Voraussetzung, um zu verhindern, daß Schwingungen ungedämpft in das Chassis 4geleitet werden. Mit Bezugszeichen 9 ist ein Tragteil der Brennkraftmaschine 1 bzw. des an die Brennkraftmaschine 1 angeschlossenen Getriebes bezeichnet. Der Pfeil D deutet die Fahrtrichtung an.

Fig. 3 zeigt die Kraftaufbringeinrichtung 5 aus Fig. 2 im Detail. Der Hohlkörper 8 der pneumatisch betätigbaren Kraftaufbringeinrichtung 5 weist dabei einen Anschluß 9 auf, welcher mit einem nicht weiter dargestellten Einlaßsystem der Brennkraftmaschine verbunden ist. Die Kraftaufbringeinrichtung 5 wird somit direkt durch den Saugrohrdruck betätigt.

Fig. 4 zeigt ein Drehmoment-Drehzahl-Diagramm, in welchem das Antriebsmoment 6 der Brennkraftmaschine 1 für verschiedene Getriebeübersetzungen über der Drehzahl 10 dargestellt ist. Mit G„ G2, .... G5 sind die Antriebsmomente 6 für den ersten, zweiten ... fünften Gang bezeichnet. Weiters ist in dem Diagramm als fette Linie das über die Kraftaufbringeinrichtung 5 pneumatisch erzeugte Gegenmoment 7 eingezeichnet. Deutlich ist ersichtlich, daß fast in jedem Betriebspunkt die Differenz zwischen Antriebsmoment 6 und Gegenmoment 7 kleiner ist als das Antriebsmoment 6, so daß die Rollbewegung der Brennkraftmaschine 1 mit der Kraftaufbringeinrichtung 5 wesentlich vermindert werden kann. 5

Claims

AT 003 217 Ul ANSPRÜCHE 1. Vorrichtung zur Abstützung einer Brennkrafitmaschine (1) gegen Rollbewegungen, mit zumindest einem schwingungsdämpfenden Motorauflagerelement (3), welches eine vordefinierte konstante Steifigkeit und Dämpfungscharakteristik aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zum Motorauflagerelement (3) eine Kraftaufbringein-richtung (5) vorgesehen ist, welche parallel zur Feder- und Dämpfungskraft (3a, 3b) des Motorauflagerelementes (3) zumindest in bestimmten Motorbetriebsbereichen entgegen den Rollbewegungen auf die Brennkraftmaschine (1) einwirkt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftaufbringeinrich-tung (5) pneumatisch und/oder hydraulisch betätigbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftaufbring-einrichtung (5) einen Hohlkörper (8) aufweist, dessen Innenraum mit Überdruck oder Unterdrück beaufschlagbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (8) mit einem Einlaßsystem der Brennkraftmaschine (1) verbunden ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftaufbringeinrichtung (5) eine wesentlich geringere Steifigkeit als das Motorauflagerelement (5) aufweist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Kraftaufbringeinrichtung (5) eine Zug- oder eine Druckkraft (F) auf die Brennkraftmaschine (1) aufbringbar ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (8) konzentrisch zum Motorauflagerelement (3) ausgebildet ist, wobei vorzugsweise das Motorauflagerelement (3) innerhalb des Hohlkörpers (8) angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einem Motorauflagerelement (3) aus einem elastischen Material, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (8) zumindest teilweise in das Motorauflager (3) integriert ist.
9. Verfahren zur Abstützung einer Brennkraftmaschine gegen Rollbewegungen mit zumindest einem schwingungsdämpfenden Motorauflagerelement (3), welches eine vordefinierte Steifigkeit und Dämpfungscharakteristik aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest in bestimmten Motorbetriebsbereichen zusätzlich und parallel zur Feder- und Dämpfungskraft (3a, 3b) des Motorauflagerelementes (3) eine entgegen den Rollbewegungen der Brennkraftmaschine (1) wirkende Abstützkraft (F) aufgebracht wird. 6 AT 003 217 Ul
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützkraft (F) pneu matisch, vorzugsweise durch den Druck im Einlaßsystem der Brennkraftmaschine er zeugt wird. 7