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Die Erfindung betrifft ein Motorlager nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Die
DE 41 28 761 A1 offenbart ein elastisches Lager, bei dem zwischen einer Motorlagerplatte und einer karosserieseitig festgelegten Abstützplatte konzentrisch zueinander ein hohlzylindrischer Federkörper und ein massivzylindrischer Federkörper angeordnet sind. Zwischen der unteren Stirnseite des zylindrischen Federkörpers und der zugeordneten Abstützplatte ist eine einen Hohlraum zur Abstützplatte hin begrenzende Membran angeordnet, wobei der Hohlraum nach Einpressen einer hydraulischen Flüssigkeit den zylindrischen Federblock in Wirkverbindung mit den Abstützungen bringt.
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Zudem ist aus dieser Druckschrift ein Verfahren zur Variation der Federsteifigkeit eines Elastomerlagers als Motorlager mit zumindest zeitweise gleichzeitig belastbaren Gummikörpern bekannt, wobei von zwei parallel geschalteten Federkörpern einer der beiden Federkörper ständig im Eingriff mit seinen Abstützungen und der andere der beiden Federköper in Abhängigkeit vorgegebener Betriebsparameter nur zeitweise in Anlage seiner Abstützungen gebracht wird, und zwar derart, dass beide Federköper die eingeleiteten Kräfte parallel aufnehmen, wobei die Parallelschaltung des zweiten Federkörpers mit einer gesondert von außen aufgebrachten Kraft vorgenommen wird, die den Federkörper zur Anlage an seine Abstützungen bringt.
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Durch das elastische Lager und das Verfahren ist somit eine Steifigkeit des elastischen Lagers variierbar, jedoch sind zusätzliche Mittel, wie beispielsweise eine Steuereinrichtung, ein Fluidtank etc. von Nöten, die Kosten und Gewicht für das elastische Lager stark ansteigen lassen.
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Die
DE 199 08 508 C2 offenbart ein elastisches Lager mit einer Tragfeder aus gummielastischem Material, in die ein Lagerkern einvulkanisiert ist. Eine Außenseite der Tragfeder weist mindestens einen nach außen abragenden Flansch auf, welcher formschlüssig an einem Halter befestigbar ist, wobei der Flansch mittels einer verformbaren Halteeinrichtung nach innen schwenkbar und in einer Befestigungsposition durch die Halteeinrichtung fixiert ist.
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Dieses elastische Lager weist den Nachteil auf, dass eine Steifigkeit des Lagers nicht einstellbar ist. Dieses sowie bekannte Motorlager lassen sich insbesondere in Querrichtung der Motorlager, also in radialer Richtung, weich oder steif aufbauen. Die Funktion kann einseitig bezüglich einer weichen oder steifen Charakteristik ausgelegt werden. Dies bedeutet einen nur unzureichenden Kompromiss zwischen einem guten Geräuschverhalten im Sinne eines NVH-Verhaltens (Noise Vibration Harshness) durch eine geringe Steifigkeit in Querrichtung ohne eine Auslenkung in dieser Richtung und einer guten Fahrdynamik durch eine hohe Steifigkeit in Querrichtung bei einer Auslenkung in Querrichtung.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Motorlager der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass ein bestmögliches Geräuschverhalten bei einer gleichzeitigen Realisierung einer sehr guten Fahrdynamik ermöglicht ist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Motorlager mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Ein erfindungsgemäßes Motorlager umfasst zumindest zwei Lagerteile, welche im Wesentlichen konzentrisch zueinander angeordnet sind. In Querrichtung des Motorlagers sind die zumindest zwei Lagerteile in einem quer unbelasteten Zustand des Motorlagers unter Ausbildung eines Zwischenraums zumindest bereichsweise voneinander beabstandet. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass in dem Zwischenraum zumindest bereichsweise ein Abstandshalteelement, insbesondere ein Distanzring, angeordnet ist. Durch diesen Distanzring sind die Lagerteile bei einer Belastung im Wesentlichen in Querrichtung des Motorlagers koppelbar, wodurch eine veränderliche Steifigkeit des Motorlagers dargestellt ist. In dem quer unbelasteten Zustand sind die Lagerteile entkoppelt.
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Das Motorlager ermöglicht eine gute Fahrdynamik eines Kraftwagens mit dem erfindungsgemäßen Motorlager in Folge einer Darstellung einer hohen Steifigkeit in Querrichtung des Motorlagers bei einer Auslenkung in dieser Richtung, wobei gleichzeitig ein gutes Geräuschverhalten bzw. NVH-Verhalten (Noise Vibration Harshness) in Folge einer geringen Steifigkeit in Querrichtung ohne eine Auslenkung in diese Richtung durch Entkopplung der Lagerteile ermöglicht ist.
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Bei den Lagerteilen kann es sich um zwei separate Lagerteile handeln. Ebenso möglich ist jedoch auch eine einstückige Ausbildung der Lagerteile, wobei bei dieser einstückigen Ausbildung ein durch die Lagerteile gebildetes einzelnes Lagerelement die zwei Lagerteile aufweist, die also unter Ausbildung des Zwischenraums voneinander beabstandet sind.
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Die Lagerteile können beispielsweise aus einem Elastomer gebildet sein zur Dämpfung von Schwingungen.
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An dieser Stelle sei angemerkt, dass das Motorlager vorteilhafterweise einen im Wesentlichen runden, insbesondere kreisrunden, Querschnitt aufweist, um isotropes Verhalten zu erreichen. Die konzentrische Anordnung der Lagerteile kann sich aber auch auf ein Motorlager mit einer anderen Querschnittsform, wie beispielsweise einer rechteckigen Querschnittsform, beziehen.
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Das Abstandshalteelement, insbesondere der Distanzring, ist dabei beispielsweise durch Aufstecken und/oder Aufpressen nach einem Vulkanisationsprozess des Motorlagers in den Zwischenraum gefügt.
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Zur weiteren Verbesserung des NVH-Verhaltens, insbesondere im Leerlauf einer Verbrennungskraftmaschine, die mit dem erfindungsgemäßen Motorlager gelagert ist, ist bei einer vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen, dass das Abstandshalteelement, insbesondere der Distanzring, in Querrichtung in dem quer unbelasteten Zustand des Motorlagers zumindest von einem der Lagerteile unter Ausbildung eines Spalts beabstandet ist. Durch eine Geometrie des Abstandshalteelements mit einem Spaltmaß des beschriebenen Spalts und einer Kontur einer Anlagefläche an zumindest einem der beiden Lagerteile in Abstimmung zu dem entsprechenden Lagerteil ist eine Steifigkeitskennlinie des Motorlagers einstellbar, die jederzeit verändert werden kann.
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Wie angedeutet weist das erfindungsgemäße Motorlager also erst in einem quer belasteten Zustand bei einer Auslenkung in Querrichtung eine hohe Steifigkeit in Querrichtung auf. Durch diese, in Abhängigkeit einer entsprechenden Gestaltung des Zwischenraums und des Abstandshalteelements bzw. des Spalts, der Kontur der Anlagefläche und dergleichen, dargestellte wegabhängige Steifigkeit in Querrichtung des Motorlagers kann analog einer wegabhängigen Steifigkeit von Hydrolagern in einem Freigang, d. h. ohne Auslenkung, ein gutes Isolationsverhalten für den Leerlauf der Verbrennungskraftmaschine und bei einer Konstantfahrt des entsprechenden Kraftwagens, sowie eine straffe Anbindung bei bereits minimaler Auslenkung (z. B. ab 0,5 mm) für Fahrmanöver wie Bescheunigung, Kurvenfahrt, Bremsen etc. erzielt werden. Dies ist jedoch ohne zusätzliche Aufwendungen, wie beispielsweise Regelungseinrichtungen, Fluidtanks etc. erreicht, wodurch Kosten und Gewicht des Motorlagers gering gehalten werden können.
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Damit lässt sich das Motorlager gezielt und ohne Zielkonflikt zwischen einer guten Isolation und einer steifen Anbindung abstimmen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der Figur gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Figur zeigt eine Längsschnittansicht eines Motorlagers mit vier Lagerteilen, wobei zwei Lagerteile konzentrisch zueinander angeordnet sind und unter Ausbildung eines Zwischenraums in Querrichtung des Motorlagers voneinander beabstandet sind, und wobei in dem Zwischenraum ein Distanzring angeordnet ist.
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Die Zeichnung zeigt ein Motorlager 10, welches ein erstes Lagerteil 12, ein zweites Lagerteil 14, ein drittes Lagerteil 16 und ein viertes Lagerteil 18 umfasst. Zudem umfasst das Motorlager 10 eine Lagerplatte 20, die eine obere Stirnseite 22 aufweist.
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Die obere Stirnseite 22 der Lagerplatte 20 ist unter Ausbildung eines Winkels φ zu einer Horizontalen 24 um 8° geneigt.
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Die Lagerteile 12 und 14 sind konzentrisch zueinander angeordnet und in Querrichtung 26 des Motorlagers 10 unter Ausbildung eines Zwischenraums in quer unbelastetem Zustand des Motorlagers 10 voneinander beabstandet.
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In dem besagten Zwischenraum ist ein Distanzring 28 angeordnet, welcher in Längsrichtung 30 des Motorlagers 10 eine Keilform aufweist. Der Distanzring 28 befindet sich in Anlage mit dem ersten Lagerteil 12, und zwischen dem Distanzring 28 und dem Zweitlagerteil 14 ist ein Spalt 32 vorgesehen, durch welchen das erste Lagerteil 12 und das zweite Lagerteil 14 in quer unbelastetem Zustand, also in Querrichtung 26 unbelastetem Zustand, entkoppelt sind, was ein gutes NVH-Verhalten, besonders im Leerlauf einer durch das Motorlager 10 zu lagernden Verbrennungskraftmaschine, ermöglicht.
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Das zweite Lagerteil 14 ist in Querrichtung 26 durch das konusförmige vierte Lagerteil 18 abgestützt. Eine axiale Lagerung erfolgt durch das dritte Lagerteil 16. Die Lagerteile 12, 14, 16 und 18 sind dabei als Elastomere ausgebildet und weisen somit eine dämpfende und federnde Eigenschaft auf, weswegen sie auch als Druckfedern bzw. Federn allgemein zu bezeichnen sind.
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Wird das Motorlager 10 zumindest in Querrichtung 26 belastet, so ist der Distanzring 28 in Anlage mit dem zweiten Lagerteil 14 verbringbar. Dadurch ist also das zweite Lagerteil 14 zugeschaltet und eine hohe Steifigkeit in Querrichtung 26 erreicht.
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Für ein gutes NVH-Verhalten besonders im Leerlauf ist ein Steifigkeitsverhältnis des Motorlagers Cz/Crad vorgesehen, welches kleiner ist als 1/1,5 bis 1/0,3, wobei Cz eine Steifigkeit des Motorlagers 10 in Längsrichtung 30 und Crad eine Steifigkeit des Motorlagers 10 in Querrichtung 26 bezeichnen. Dieses Steifigkeitsverhältnis bezieht sich dabei auf den quer unbelasteten Zustand des Motorlagers 10, also bei entkoppelten Lagerteilen 12 und 14.
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In einem vorgespannten Zustand des Motorlagers 10, also bei quer belastetem Zustand, in welchem beispielsweise eine Auslenkung von 1 mm bis 5 mm oder 1 mm bis 10 mm vorliegt, ist ein Steifigkeitsverhältnis Cz/Crad von 1/2 bis 1/5 vorgesehen.
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Bei einer möglichen Ausführungsform des Motorlagers 10 ist vorgesehen, dass das dritte Lagerteil 16 eine Steifigkeit in Längsrichtung 30 Cz von ca. 1000 Newton pro Millimeter [N/mm] und eine Steifigkeit in Querrichtung 26 Crad von ca. 100 [N/mm] aufweist. Dementsprechend weist das zweite Lagerteil 14 eine Steifigkeit in Längsrichtung 30 Cz von 0 und eine Steifigkeit in Querrichtung 26 Crad von ca. 500 [N/mm] bis 1000 [N/mm] auf.
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Das vierte Lagerteil weist beispielsweise eine Steifigkeit in Längsrichtung 30 Cz von ca. 300 [N/mm] und eine Steifigkeit in Querrichtung 26 Crad von ca. 1000 [N/mm] auf.
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In dem quer unbelasteten Zustand des Motorlagers, bei welchem also das zweite Lagerteil 14 nicht geschaltet bzw. im Eingriff ist, ergibt sich daraus eine Grundsteifigkeit des Motorlagers 10 in Längsrichtung 30 Cz [N/mm] und in Querrichtung 26 Crad von ca. 90 [N/mm].
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In quer belastetem Zustand ergibt sich daraus eine Grundsteifigkeit des Motorlagers 10 in Längsrichtung 30 Cz von ca. 250 [N/mm] und in Querrichtung 26 Crad von ca. 400 [N/mm].
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Dieses Beispiel zeigt, dass die Steifigkeit in Längsrichtung 30 bei quer belastetem Zustand des Motorlagers 10 im Wesentlichen konstant bleibt, während bei einer Belastung in Querrichtung 26 die Steifigkeit Crad deutlich ansteigt.
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Dadurch ist einerseits ein gutes NVH-Verhalten im Leerlauf der Verbrennungskraftmaschine und bei Konstantfahrt erreicht bei gleichzeitiger Realisierung einer sehr guten Fahrdynamik beispielsweise bei schnellen Kurvenfahrten.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Motorlager
- 12, 14, 16, 18
- Lagerteil
- 20
- Lagerplatte
- 22
- Oberfläche
- 24
- Horizontale
- 26
- Querrichtung
- 28
- Distanzring
- 30
- Längsrichtung
- 32
- Spalt Winkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4128761 A1 [0002]
- DE 19908508 C2 [0005]
