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Die
Erfindung betrifft eine Lagerung eines Verbrennungsmotors für
ein Kraftfahrzeug mit schwingungsdämpfenden Aggregatstützen,
die im Wesentlichen aus einem am Verbrennungsmotor befestigten Bauteil
und einem an einer Karosseriestruktur des Kraftfahrzeuges befestigtem
Bauteil bestehen, wobei zwischen den Bauteilen ein elastisches Bauteil
vorhanden ist.
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Die
DE 92 018 37 U1 beschreibt
ein derartiges gattungsmäßiges Lagerelement für
Kraftfahrzeuge.
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Lager,
die zur Schwingungsdämpfung eines Verbrennungsmotors verwendet
werden, haben die Aufgabe, Kräfte aufgrund der entstehenden
Erschütterungen und durch Beschleunigungen bei Kurvenfahrten
sowie auftretende Reaktionskräfte zum Antriebsmoment des
Verbrennungsmotors aufzunehmen. Durch derartige schwingungs-dämpfende
Lagerungen sollen unerwünschte größere
Schwingungs-ausschläge in allen Richtungen vermieden werden.
Dabei wird die Befestigung des Verbrennungsmotors üblicherweise
von Elastomerlagern ausgeführt. Diese Lagerungen haben
mehrere Funktionen zu erfüllen. So kommt als primäre
Funktion den Lagerungen zu, den Verbrennungsmotor in seiner Einbaulage
in definierten Grenzen zu fixieren, Gewichts-, Beschleunigungs-
und Antriebskräfte abzustützen. Darüber
hinaus müssen die vom Verbrennungsmotor erzeugten Vibrationen
zur Karosserie hin auch noch isoliert werden. Die in einem solchen Falle
ausgeführten Federkennlinien der Lager erzeugen ein Schwingungs-system,
welches bezüglich des Schwingungskomforts beim Fahren abzustimmen
ist. So ist es bekannt, dass die Ausführung der Lager als hydraulisch
dämpfende bzw. tilgende Lager die Verwendung weicherer
Federkennlinien ermöglicht. Daraus resultiert, dass das
akustische Isolationsverhalten günstiger ist.
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Eine
quasi statische Auslegung der elastischen Eigenschaften von Verbrennungsmotorlagerungen
ist dabei begrenzt. Es stehen nur begrenzte Lagerwege für
die im Betrieb auftretenden Kräfte zur Verfügung,
um eine Kollision des Verbrennungsmotors mit beispielsweise einer
karosseriefesten Umgehung zu verhindern. So ist es möglich,
eine Untergrenze für die Lagersteifigkeit daraus abzuleiten.
Die Obergrenze wird jedoch vom Verhältnis der Schwingungsanregung
durch den Verbrennungsmotor sowie die akustische Empfindlichkeit
der karosserieseitigen Anbindungspunkte bestimmt. Dieses ist ein Zielkonflikt
und ist gerade bei Kraftfahrzeugen mit drehmomentstarken Antrieben,
insbesondere in Verbindung mit einem Frontantrieb, schwer zu realisieren.
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In
der
JP 60 110 526
A2 wird neben schwingungsdämpfenden Lagern eine
weitere Befestigung des Antriebsaggregates zu der Rahmenstruktur
des Fahrzeuges dargelegt.
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Werden
von einem Fahrzeughersteller verschiedene Verbrennungsmotor-varianten
angeboten, so entstehen hierdurch auch unterschiedliche Belastungen
der Lager, so dass für jedes Aggregat unterschiedliche
Lagervarianten bevorratet werden müssen. Eine Vereinheitlichung
mit gleichem Steifigkeitsbedarf der Lager bietet sich daher an.
Darüber hinaus müssen aber auch die Lagervorlasten ähnlich
sein, um im Betriebszustand nicht in die progressiven Endlagen zu
gelangen.
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Es
ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Schaffung einer
Möglichkeit zur Einstellung von Vorlasten in den Lagern
zu realisieren. Die Erzeugung von Vorlasten soll gleichzeitig für
eine akustisch verträgliche Anbindungssteifigkeit des Verbrennugnsmotors
sorgen.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Die Unteransprüche geben dabei eine weitere Ausgestaltung
des erfindungsgemäßen Gedankens wieder.
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Zur
Erzielung einer Vorlast und gleichzeitig einer akustischen verträglichen
Anbindungssteifigkeit wird deshalb vorgeschlagen, eine zusätzliche Vorrichtung
zu verwenden, die es ermöglicht, mit einstellbaren Kräften
eine Vorlast auf die üblicherweise verwendeten Lager auszuüben.
Dadurch wird erreicht, dass zu den bereits vorhandenen Lagerelementen
zusätzliche Steifigkeiten quasi parallel geschaltet werden.
Die Abstimmung erfolgt dabei so, dass über eine einstellbare
Vorspannung gewünschte Betriebsbereiche eingestellt werden
können. Es versteht sich, dass eine derartige Vorrichtung
in einfacher oder aber auch in mehrfacher Ausführung vorhanden
sein kann.
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Durch
diese erfinderische Maßnahme ergeben sich dabei Möglichkeiten
der Vereinheitlichung verschiedener Lagervarianten bei unterschiedlichen Vorspannungen
bzw. geringeren Steifigkeitsunterschieden auszugleichen. Daraus
resultiert, dass bei einer höheren Summensteifigkeit die
Vorteile bezüglich Lebensdauer, dynamischen Raumbedarfs
des Verbrennungs-motors und Fahrkomfort erhöht werden.
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Insbesondere
die akustische Verträglichkeit wird durch die Aufteilung
der Summensteifigkeit in eine steife Lagerung des Verbrennungsmotors
und in eine weichere Nebenlagerung erreicht, die an Angriffspunkten
der Karosserie mit differenzierenden Frequenz- und Phasengängen
realisiert wird. Diese zusätzliche Vorrichtung wird mit
einer geringeren statischen Steifigkeit auf minimale dynamische
Verhärtung optimiert. Darüber hinaus kann die
Steifigkeit dieses Nebenübertragungsweges nahezu eindimensional
ausgeführt werden. Bei einer Überlagerung der
einzelnen Körperschallpfade liefern diese Vorrichtungen
bei richtiger Ausrichtung keinen nennenswerten Körperschalleintrag.
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Zur
Realisierung können derartige Vorrichtungen direkt an der
Karosseriestruktur, beispielsweise an einem zur Karosserie entkoppelten
Achs- oder Querträger angreifen.
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Ferner
tragen diese zusätzlichen Vorrichtungen mit ihren elastischen
Elementen, bei entsprechender Anordnung, zusätzlich zur
selbst eingebrachten Vorspannkraft eine Verschiebung der Vorlasten
zwischen der Hauptlagerung mit bei.
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Neben
einer einseitigen Befestigung an der Karosseriestruktur sind die
zusätzlichen Vorrichtungen andererseits vorzugsweise über
Seilzüge oder Koppelstangen mit dem Verbrennungsmotor verbunden.
Durch diese Anbindung wirken sie nahezu nur eindimensional.
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In
einer weiteren bevorzugten Anwendung kann die zusätzliche
Vorrichtung aus der Wirklinie eines bestehenden Lagers herausplatziert
werden, um so quasi. eine Umverteilung zwischen vorhandenen Lagerungen
zu realisieren.
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Dabei
ist die Vorrichtung als zusätzliches Lager so ausgeführt,
das es ein elastisches Element beinhaltet, deren Wirkungsweise über
eine stufenlose Einstellbarkeit in Verbindung mit dem Seilzug oder
einer Koppelstange auf den Verbrennungsmotor verändert
werden kann.
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Da
es sich hierbei vorzugsweise um eine akustische Entkopplung handelt,
wird auf die Ausführung des elastischen Elementes besonderes
Augenmerk gerichtet sein, denn es sollten keine metallischen Werkstoffe verwendet
werden, da diese im Sinne der Akustik kontraproduktiv sind. Als
erstes Mittel der Wahl haben sich für das elastische Element Hartgummi
oder Kautschuk oder Elastomere in Form von allen geeigneten Kunststoffen
ausgezeichnet. Es ist jedoch auch möglich, hier Federn
einzusetzen, die jedoch nicht aus Metall sondern aus einem Elastomer-Material
bestehen müssten.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand verschiedener möglicher
Ausführungsbeispiele in den Zeichnungen schematisch wiedergegeben.
Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Verbrennungsmotors mit einer Anbindung;
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2 eine
zweite bevorzugte Ausführungsform einer Anbindung;
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3 eine
bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung in einer Schnittdarstellung;
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4 eine
weitere bevorzugte Verwendung.
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In
der 1 ist in einer prinzipiellen Darstellung ein Aggregat
eines Verbrennungsmotors mit 1 bezeichnet worden. Der Verbrennungsmotor 1 ist
mit seitlichen Aggregatstützen 2 ausgestattet.
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Eingerahmt
wird der Verbrennungsmotor 1 und die Aggregatstützen 2 durch
seitliche karosseriefeste Anschläge 3. Die karoseriefesten
Anschläge 3 sind durch eine Karosseriestruktur 4 miteinander
verbunden. Befestigt ist der Verbrennungsmotor 1 über seine Aggregatstützen 2 durch
Lager 5. Die Lager 5 sind als federnde Lagerungen
ausgebildet. Zusätzlich zu den Lagern 5 ist mit
einer Anbindung an die Karosseriestruktur 4, mit in dem
Ausführungsbeispiel dargestellter doppelter Ausführung,
eine Vorrichtung 10, die einen Angriffspunkt 9 an
der Karosseriestruktur 4 und einen Angriffspunkt 8 an
den Verbrennungsmotor 1 aufweist, vorhanden. Aus der Darstellung
der 1 wird deutlich, dass die Vorrichtungen 10 parallel
zu den Lagerungen 5 schwingungstechnisch geschaltet sind.
Denn die Lagerungen 5 sind mit einem Angriffspunkt 6 an
den Aggregatstützen 2 und mit einem Angriffspunkt 7 an
der Karosseriestruktur 4 befestigt.
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In
der Darstellung der 1 sind darüber hinaus
im Bereich der Aggregatsstützen karosseriefeste Anschläge 3 vorhanden.
Diese Anschläge werden dabei über entsprechende
Höhenlagen ho und hu repräsentiert.
Ohne die zusätzliche Vorrichtung 10 würde
sich die neutrale Höhenlage hn allein
durch die Federsteifigkeit der Lagerungen 5 ergeben. Mit
der zusätzlichen Federsteifigkeit der Vorrichtung 10 ergibt sich
nun eine zusätzliche Abstimmgröße für
die Steifigkeit und Vorspannung der Vorrichtung 10. Die Summensteifigkeit
in Vertikalrichtung wird somit sowohl aus den Lagern 5 als
auch aus der Vorrichtung 10 gebildet.
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In
einer zweiten bevorzugten Ausführungsform wird in der 2 der
Verbrennungsmotor 1 wieder über Lager 5 gelagert,
die in diesem Ausführungsbeispiel durch seitliche Querträger 12 eingebunden
werden. Die unterhalb des Verbrennungsmotors 1 befindlichen
Vorrichtungen 10 sind in die Karosseriestruktur 4 eingebunden,
die seitlich in Querträger 11 übergehen.
Die Vorrichtung 10 ist mittels einer Aggregatanbindung 13 mit
dem Verbrennungsmotor 1 verbunden.
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Der
Verbrennungsmotor 1 stellt sich somit auf die Lager 5 auf
und zusätzlich existieren die Vorrichtungen 10,
die in ihrer Höhenlage eine einstellbare Kraft auf den
Verbrennungsmotor 1 ausüben. Es versteht sich,
dass diese Kraft sowohl gleichsinnig zu den Lagern 5 als
auch gegensinnig ausgebildet sein kann. Zumindest in einer Raumrichtung
sind die Lager 5 mit den Vorrichtungen 10 parallel
geschaltet und können so zueinander verspannt sein oder
aber die Kräfte des Verbrennungsmotors 1 anteilmäßig aufnehmen.
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Der
Aufbau einer möglichen Vorrichtung 10 kann der 3 entnommen
werden. Dabei besteht die Vorrichtung 10 vorzugsweise aus
einem Topf 18, der einseitig einen Boden 25 aufweist,
in dem eine Bohrung 24 enthalten ist. Der Topf 18 ist
einseitig offen und wir ausgefüllt durch ein elastisches
Element 19, das innerhalb eines Innenraumes 22 des
Topfes 18 eingebettet ist. Das elastische Element 19 weist einen
Hohlraum 23 auf, um hier die Verbindung zum Aggregat 1,
nämlich die Aggregatverbindung 13 durchführen
zu können. An der offenen Seite des Topfes 18 wird
das elastische Element 19 durch eine Druckplatte 20 begrenzt
auf der bzw. in der eine Mutter 17 einwirkt und somit in
Wirkverbindung steht. Mit der Mutter 17 wirkt ein Verstellmittel 14 zusammen, das über
ein Außengewinde 16 innerhalb eines Innengewindes 15 der
Mutter 17 eingreift. Das Verstellmittel 14 ist
so konstruiert, das es einen Werkzeugansatz 21 aufweist,
um so durch das Verdrehen des Verstellmittels 14 eine höhere
oder geringere Kraft, hervorgerufen durch das elastische Element 19,
auf die Aggregatverbindung 13 auszuüben. Durch
die Relativverdrehung des Verstellmittels 14 lässt
sich somit die Vorspannlänge der Aggregatverbindung 13 verändern
und damit auch die erzeugte Vorspannkraft einstellen. Als Mittel
der Wahl für das elastische Element kommen Hartgummi, Kautschuk,
alle Elastomere mit entsprechender Druckfestigkeit und Federrate
sowie entsprechende Kunststoffe zur Anwendung.
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In
einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist in der 4 ein
Verbrennungsmotor 1 in einer seitlichen Ansicht wiedergegeben
worden. Der Verbrennungsmotor 1 wird durch seine Lager 5 und die
Vorrichtung 10 gelagert. Dabei würde die Vorrichtung 10 im
Falle einer Zugvorspannung die Lager 5 zusätzlich
zur eigenen Vorspannung noch mit einer Vertikalkraft vom Getriebelager
zum Motorlager verschieben, ohne die wirksame Massenverteilung zu verändern.
Vorteil wäre hier insbesondere bei der Abstützung
eines Achsantriebsmomentes gegeben.
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- 1
- Verbrennungsmotor
- 2
- Aggregatstützen
- 3
- karosseriefeste
Anschläge
- 4
- Karosseriestruktur
- 5
- Lager
- 6
- Angriffspunkt
- 7
- Angriffspunkt
- 8
- Angriffspunkt
- 9
- Angriffspunkt
- 10
- Vorrichtung
- 11
- Querträger
- 12
- Längsträger
- 13
- Aggregatverbindung
- 14
- Verstellmittel
- 15
- Innengewinde
- 16
- Außengewinde
- 17
- Mutter
- 18
- Topf
- 19
- elastisches
Element
- 20
- Druckplatte
- 21
- Werkzeugansatz
- 22
- Innenraum
- 23
- Hohlraum
- 24
- Bohrung
- 25
- Boden
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 9201837
U1 [0002]
- - JP 60110526 A2 [0005]