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Die
Erfindung betrifft ein Motorlager mit hydraulischer Dämpfung zur
Lagerung einer Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug mit den
Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Aus
der gattungsbildenden
DE
36 11 529 A1 ist ein Motorlager mit hydraulischer Dämpfung bekannt.
Dieses Motorlager weist einen Tragkern, einen gummielastischen Tragkörper, einen
Mantel und eine Membran auf, die einen durch diese Bauteile gebildeten
Hohlraum abschließt.
Der Hohlraum ist mit Hydraulikflüssigkeit
gefüllt.
Im Hohlraum sind mehrere Zwischenplatten am Mantel befestigt angeordnet,
die den Hohlraum in mehrere Teilhohlräume unterteilen. Diese Teilhohlräume sind
durch Verbindungsleitungen in Form von Überströmkanälen in den Zwischenplatten
miteinander verbunden. Mit jeder Fluidresonanz im Ringkanal einer
Zwischenplatte wird Dämpfung
in einem bestimmten Frequenzbereich erzielt und somit eine komfortable
Lagerung eines Verbrennungsmotors in einem Kraftfahrzeug ermöglicht.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Motorlager zur Verfügung zu stellen, das bei einem
einfachen Aufbau eine Schwingungsdämpfung in einem breitbandigen
Frequenzbereich oder mehreren Frequenzbereichen ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Motorlager mit den Merkmalen des Anspruches
1 gelöst.
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Das
erfindungsgemäße Motorlager
mit hydraulischer Dämpfung
zur Lagerung einer Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug zeichnet
sich durch folgende Merkmale aus:
- – einen
Tragkern,
- – einen
gummielastischen Tragkörper,
- – einen
Mantel,
- – eine
einen unteren Abschluss bildende Membran,
- – die
gemeinsam einen mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten Hohlraum
bilden,
- – eine
in diesem Hohlraum angeordnete erste Zwischenplatte mit ersten Überströmkanal,
die den Hohlraum in einen ersten Teilhohlraum und einen zweiten
Teilhohlraum trennt,
- – eine
zweite Zwischenplatte, die
- – im
dem Tragkern zugewandten Teilhohlraum angeordnet ist, den Teilhohlraum
nochmals unterteilt und mit dem Tragkern über einen starren Verbindungskörper verbunden
ist.
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Durch
den Überströmkanal in
der starr mit dem Mantel verbundenen ersten Zwischenplatte wird eine
durch die Motorbewegung auf den Tragkern aufgebrachte Schwingung
in einem durch die Größe des Überströmkanals
bestimmten Frequenzbereich gedämpft
und damit nicht auf das Kraftfahrzeug übertragen. Dadurch wird der
Komfort im Kraftfahrzeug erhöht.
Eine weitere Steigerung des Schwingungskomforts lässt sich
durch eine breitbandigere oder auf bestimmte Resonanzfrequenzen
abgestimmte Dämpfung
der Motorschwingungen erreichen. Dies geschieht erfindungsgemäß durch
die zweite Zwischenplatte, die mit dem Tragkern über ein Verbindungselement
verbunden ist. Durch die zweite Zwischenplatte und ihre feste Verbindung
mit dem Tragkern ist es auf einfache Weise möglich, den Bereich der besonders
gut gedämpften
Motorschwingungen im Fahrzeug wesentlich zu vergrößern. Durch
das Verbindungselement zwischen dem schwingungseinleitenden Tragkern
und der zweiten Zwischenplatte entsteht ein stark gedämpftes Schwingungssystem
aus Tragkern mit der zweiten Zwischenplatte, Tragkörper und
Mantel.
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Besonders
vorteilhaft wirkt das Motorlager, wenn die zweite Zwischenplatte
flüssigkeitsdicht
und beweglich im Mantel gelagert ist. Auf diese Weise ist eine Bewegung
des Tragkerns und der zweiten Zwischenplatte möglich, jedoch ist ein Flüssigkeitsaustausch
zwischen den beiden Teilhohlräumen
ober- und Unterhalb der zweiten Zwischenplatte nur über die Überströmkanäle in der
zweiten Zwischenplatte möglich.
Und damit wird eine schwingungsdämpfende
Wirkung der zweiten Zwischenplatte erreicht.
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Bei
einer Ausführung
des Überströmkanals in
Form eines Ringkanals wird eine besonders gute Dämpfungswirkung erzielt. Der
Ringkanal zeichnet sich dadurch aus, dass er radial in der Zwischenplatte
eingebracht ist und sich jeweils eine Öffnung des Kanals auf der Ober-
und Unterseite befindet. Damit lassen sich lange Ringkanäle mit hoher
Strömungsreibung
und damit Dämpfungswirkung
erzielen.
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Durch
andere Querschnittsabmessungen des Überströmkanals der zweiten Zwischenplatte
gegenüber
dem Überströmkanal der
ersten Zwischenplatte ist es auf einfache Weise möglich, mittels
zweier Zwischenplatten Schwingungen in einem breiten Frequenzband
zu dämpfen.
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Eine
weitere Verbesserung des Schwingungskomforts wird durch eine federnde
Lagerung des Mantels des Motorlagers im Fahrzeug erreicht
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus der
Beschreibung und der Zeichnung. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher
erläutert.
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Dabei
zeigt die einzige Figur einen schematischen Querschnitt durch ein
erfindungsgemäßes Motorlager.
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Ein
erfindungsgemäßes Motorlager 1 besteht
im Wesentlichen aus einem Tragkern 2, einem gummielastischen
Tragkörper 3,
einem Mantel 4 und einer einen unteren Abschluss bildenden
Membran 5.
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Das
Motorlager 1 dient zur schwingungsdämpfenden Lagerung einer nicht
gezeigten Brennkraftmaschine in einem ebenfalls nicht gezeigten Kraftfahrzeug.
Die Übertragungsstrecke
Brennkraftmaschine – Motorlager 1 – Karosserie – Innenraum spielt
für die
Erzielung eines guten Schwingungskomforts im Kraftfahrzeug eine
große
Rolle. Das Motorlager 1 als Verbindungselement zwischen
Brennkraftmaschine und Karosserie hat neben seiner Tragfunktion
auch die Aufgabe, von der Brennkraftmaschine herrührende störende Schwingungsanteile
zu isolieren. Eine Isolation von Körperschallschwingungen erlangt
man durch eine weich abgestimmte Lagerung. Doch die Bewegung der
elastisch gelagerten Masse relativ zur Karosserie führt zur
Verschlechterung des Fahrkomforts. Die gelagerte Brennkraftmaschine
und die Karosserie bilden ein Schwingungssystem, was angeregt durch
Fahrbahnunebenheiten in Resonanz geraten kann ("Stuckern") und zu einer Verstärkung der Karosserieschwingungen
führt.
Um dies zu verhindern, muss die Lagerung im betreffenden Frequenzbereich
(2–20
Hz) hart ausgelegt sein. Dies führt
zu einem Zielkonflikt bei der Auslegung von Motorlagern, der durch
eine erfindungsgemäße Schwingungsdämpfung am
Motorlager 1 gelöst
ist.
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Die
Brennkraftmaschine wird an einem Bolzen 6, der mit dem
Tragkern 2 verbunden ist, befestigt. Der Bolzen 6 weist
beispielsweise ein aus Vereinfachungsgründen nicht gezeigtes Gewinde
auf, mit dem ein nicht gezeigter Motorträger angeschraubt ist. Fahrzeugseitig
ist das Motorlager 1 über optionale
Zusatzfedern 7, die am Mantel 4 befestigt sind,
mit einem Träger 8 der
nicht gezeigten Karosserie verbunden. Der Tragkern 2 ist über den
Tragkörper 3 elastisch
und druckdicht mit dem Mantel 4 verbunden, das heißt, das
Gewicht der Brennkraftmaschine wird vom Tragkern 2 über den
Tragkörper 3 elastisch
auf dem Mantel 4 abgestützt.
Bewegungen der Brennkraftmaschine relativ zum Kraftfahrzeug werden
durch den Tragkörper 3 abgefedert.
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Der
aus Tragkern 2, Tragkörper 3,
Mantel 4 und Membran 5 gebildete Gesamthohlraum 9 ist
mit einer Hydraulikflüssigkeit
wie beispielsweise Öl
gefüllt.
Durch die bewegliche Membran 5 herrscht im Gesamthohlraum 9 statisch
immer Umgebungsdruck, auch in den Betriebszuständen, in denen der Tragkern 2 aufgrund
einer Bewegung der Brennkraftmaschine ein- oder ausfedert. Der Gesamthohlraum 9 ist
durch eine erste Zwischenplatte 10 in einen ersten Teilhohlraum 11 und
einen zweiten Teilhohlraum 12 unterteilt. Die erste Zwischenplatte 10 ist
fest mit dem Mantel 4 verbunden und weist erste Überströmkanäle 13 auf,
die als Ringkanal ausgeführt
sind. Der Ringkanal 13 weist kleine, nicht dargestellte Öffnungen
zu den beiden Teilhohlräumen 11, 12 auf.
Bei einer Bewegung des Tragkerns 2 in Richtung Träger 8 beziehungsweise
erster Zwischenplatte 10 wird die Hydraulikflüssigkeit
aus dem zweiten Teilhohlraum 12 durch den ersten Überströmkanal 13 in
den ersten Teilhohlraum 11 verdrängt. Aufgrund der Membran 5 kann
sich der erste Teilhohlraum 11 ausdehnen und dem durch
die einströmende
Hydraulikflüssigkeit
entstehenden Druck ausweichen. Bei einer entgegen gesetzten Bewegung
des Tragkerns 2 fließt
die Hydraulikflüssigkeit
entsprechend wieder zurück.
Durch den ersten Überströmkanal 13 in
der Zwischenplatte 10 wird die Strömung der Hydraulikflüssigkeit
gebremst und die Bewegung gedämpft.
Aufgrund der Querschnitte des ersten Überströmkanals 13 und der Öffnungen
zu den beiden Teilhohlräumen 11, 12 erfolgt
eine Dämpfung
nur in einem schmalen, durch die Querschnitte des ersten Überströmkanals 13 festgelegten
Frequenzbereich.
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Um
den Frequenzbereich zu erweitern und vor allem weitere Eigenfrequenzen
des Schwingungssystem Motor – Motorlagerung – Karosserie
zu dämpfen,
ist im zweiten Teilhohlraum 12 eine zweite Zwischenplatte 14 vorgesehen.
Diese zweite Zwischenplatte 14 ist über einen Verbindungskörper 15 mit
dem Tragkern 2 starr verbunden und führt somit die gleichen Bewegungen
wie der Tragkern 2 aus. Die zweite Zwischenplatte 14 ist über ein
Abdichtelement 18 beweglich mit dem Mantel 4 verbunden
und teilt den zweiten Teilhohlraum 12 in einen oberen,
der Brennkraftmaschine nahen Teilhohlraum 16 und einen
mittleren Teilhohlraum 17. Das Abdichtelement 18 kann
als gummielastischer Balg oder auch beispielsweise ähnlich einem
Kolbenring einer Hubkolbenbrennkraftmaschine ausgeführt sein.
Auch die zweite Zwischenplatte 14 ist mit einem zweiten Überströmkanal 19 in
Form eines Ringkanals versehen. Der Aufbau der zweiten Zwischenplatte 14 ist
analog dem Aufbau der ersten Zwischenplatte 10, jedoch
mit anderen wirksamen Querschnitten. Durch andere Querschnitte des
zweiten Überströmkanals 19 und der Öffnungen
zu den beiden Teilhohlräumen 16, 17 als
in der ersten Zwischenplatte 10 findet die beste Dämpfungswirkung
der zweiten Zwischenplatte 14 in einem anderen Frequenzbereich
als in der ersten Zwischenplatte 10 statt.
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Bei
einer Bewegung des Tragkerns 2 auf Grund von Schwingungen
oder Bewegungen der Brennkraftmaschine relativ zum Kraftfahrzeug
wird die zweite Zwischenplatte 14 mittels der starren Verbindung
des Verbindungskörpers 15 ebenfalls
zu einer Bewegung angeregt. Durch eine Volumenänderung im oberen Teilhohlraum 16 auf
Grund der Bewegung des Tragkerns 2 und einer Verformung
des Tragkörpers 3 findet
eine Strömung
der Hydraulikflüssigkeit
zwischen dem oberen Teilhohlraum 16 und dem mittleren Teilhohlraum 17 statt.
Diese Strömung
wird durch den zweiten Überströmkanal 19 in der
zweiten Zwischenplatte 14 gebremst und gedämpft. Gleichzeitig
findet eine Strömung
der Hydraulikflüssigkeit
zwischen dem mittleren Teilhohlraum 17 und dem ersten Teilhohlraum 11 durch
die erste Zwischenplatte 10 statt.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Motorlager 1 findet
somit gleichzeitig eine Dämpfung
der Bewegung sowohl zwischen oberem Teilhohlraum 16 und mittlerem
Teilhohlraum 17 als auch zwischen dem ersten Teilhohlraum 11 und
der Gesamtheit der beiden Teilhohlräume 16, 17,
die als zweiter Teilhohlraum 12 benannt ist. Es können durch
diese Parallelschaltung der dämpfenden
Elemente in Form von Zwischenplatten 10, 14 mit Überströmkanälen 13, 19 Schwingungen
mit zwei unterschiedlichen bevorzugten Frequenzen gedämpft werden
und der Fahrzeugkomfort wird somit erhöht.