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Die Erfindung betrifft ein Motorlager, mit dessen Hilfe ein Kraftfahrzeugmotor schwingungsgedämpft an eine Kraftfahrzeugkarosserie angebunden werden kann, so dass insbesondere Motorordnungen des Kraftfahrzeugmotors nur gedämpft oder im Wesentlichen vollständig getilgt an der Kraftfahrzeugkarosserie angreifen können.
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Aus
DE 31 42 673 A1 ist ein Motorlager mit einem Hydraulikdämpfer bekannt, bei dem eine mit einer hydraulischen Flüssigkeit gefüllte Hauptkammer des Hydraulikdämpfers über einen Drosselkanal mit einer Ausweichkammer verbunden ist, um Schwingungen mit großer Amplitude zu dämpfen. Zusätzlich ist ein pneumatisch wirkender Entkoppler vorgesehen, um Schwingungen mit geringer Amplitude zu dämpfen. Der Entkoppler ist über eine Gummimasse mit dem Hydraulikdämpfer verbunden und weist ein in die Hauptkammer hinein verformbare Membran auf.
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Es besteht ein ständiges Bedürfnis die Übertragung von Schwingungen eines Kraftfahrzeugmotors an eine Kraftfahrzeugkarosserie zu dämpfen.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die eine gute Dämpfung bei der Übertragung von Schwingungen eines Kraftfahrzeugmotors an eine Kraftfahrzeugkarosserie ermöglichen. Insbesondere ist es die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die ein leicht an unterschiedliche Schwingungscharakteristiken verschiedener Kraftfahrzeugmotoren anpassbares Motorlager ermöglichen.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein Motorlager mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
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Erfindungsgemäß ist ein Motorlager zur schwingungsdämpfenden Anbindung eines Kraftfahrzeugmotors an eine Kraftfahrzeugkarosserie vorgesehen mit einem Hydraulikdämpfer zum Dämpfen von Motorschwingungen mit großer Amplitude, wobei der Hydraulikdämpfer eine über einen Düsenkanal mit einer Ausweichkammer verbundene Hauptkammer aufweist, und einem über eine Tragfeder relativ bewegbar mit dem Hydraulikdämpfer verbundenen Lagerkern, wobei der Lagerkern einen Entkoppler zum Dämpfen von Motorschwingungen mit niedriger Amplitude aufweist, wobei das Volumen der Hauptkammer durch ein flexibles Material des Entkopplers veränderbar ist, wobei der Entkoppler ein Begrenzungselement zur Begrenzung der maximalen Erstreckung des flexiblen Materials in die Hauptkammer hinein aufweist.
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Der Lagerkern und die Tragfeder können eine Seite der Hauptkammer begrenzen. Bei Schwingungen mit einer niedrigen Amplitude, insbesondere bei höheren Motorordnungen des Kraftfahrzeugmotors, wird der Lagerkern nur um eine geringe Wegstrecke relativ zum Hydraulikdämpfer verlagert, so dass sich für die Hauptkammer eine Veränderung des Volumens ergibt, die infolge eines dadurch innerhalb der Hauptkammer auftretenden Druckänderung im Wesentlichen vollständig durch eine Formänderung des flexiblen Materials des Entkopplers kompensiert werden kann. Eine Strömung eines hydraulischen Fluids zwischen der Hauptkammer und der Ausweichkammer kann hierbei unterbleiben oder in einem besonders geringen vernachlässigbaren Ausmaß stattfinden. Eine Übertragung von Schwingungen einer höheren Motorordnung des Kraftfahrzeugmotors an die Kraftfahrzeugkarosserie kann dadurch vermieden werden. Hierzu ist insbesondere der Strömungswiderstand innerhalb des Düsenkanals deutlich größer als ein Formänderungswiderstand des flexiblen Materials. Bei Schwingungen mit einer hohen Amplitude, insbesondere bei Anregung des Kraftfahrzeugmotors durch Fahrbahn und Fahrmanöver, wird der Lagerkern nur um eine größere Wegstrecke relativ zum Hydraulikdämpfer verlagert, so dass sich für die Hauptkammer eine Veränderung des Volumens ergibt, die nicht mehr durch eine Formänderung des flexiblen Materials des Entkopplers kompensiert werden kann. In diesem Fall strömt das hydraulische Fluid über den Düsenkanal zwischen der Hauptkammer und der Ausweichkammer, wodurch eine Übertragung der Schwingungen mit einer hohen Amplitude von dem Kraftfahrzeugmotor an die Kraftfahrzeugkarosserie zumindest gedämpft werden kann.
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Durch das Begrenzungselement kann eine Formänderung des flexiblen Materials des Entkopplers in die Hauptkammer hinein auf ein vordefiniertes maximales Volumen begrenzt werden. Hierzu kann das Begrenzungselement deutlich steifer als das flexible Material sein und vorzugsweise im Wesentlichen im regulären Betrieb des Motorlagers unverformbar und/oder starr ausgestaltet sein. Dies ermöglicht es für das flexible Material eine besonders hohe Flexibilität mit einem hohen Formänderungsvermögen vorzusehen, so dass sich für den Entkoppler ein besonders schnelles Ansprechverhalten und ein entsprechend gutes Dämpfungsvermögen ergeben. Gleichzeitig wird eine zu starke Expansion des flexiblen Materials in die Hauptkammer hinein begrenzt, so dass eine zu starke Dehnung und Belastung des flexiblen Materials vermieden werden kann. Ferner kann die Dämpfungswirkung des Entkopplers auf einen bestimmten Amplitudenbereich begrenzt werden, so dass der Entkoppler nicht das Dämpfungsvermögen des Hydraulikdämpfers bei höheren Amplituden beeinträchtig. Dadurch kann ein schnelles Ansprechverhalten auch für den Hydraulikdämpfer erreicht werden. Insbesondere kann die Erkenntnis ausgenutzt werden, dass von einem Fahrer spürbare Schwingungen des Kraftfahrzeugmotors im Wesentlichen durch die Motorordnungen des Kraftfahrzeugmotors erzeugt werden, die ein ganzzahliges Vielfaches einer Grundfrequenz, insbesondere einer Eigenfrequenz, darstellen, wobei höherfrequente Schwingungen in der Regel niedrigere Amplituden aufweisen und umgekehrt. Durch die Formgebung des Begrenzungselements kann der Entkoppler für einen bestimmten Amplituden- und/oder Frequenzbereich optimiert werden, während der Hydraulikdämpfer für einen anderen bestimmten Amplituden- und/oder Frequenzbereich optimiert werden kann, ohne dass sich der Hydraulikdämpfer und der Entkoppler beim Dämpfen signifikant stören. Durch das Begrenzungselement kann eine Formänderung des flexiblen Materials des Entkopplers in die Hauptkammer hinein auf ein vordefiniertes maximales Volumen begrenzt werden, so dass der Entkoppler und der Hydraulikdämpfer mit einem schnellen Ansprechverhalten für bestimmte Frequenzbereiche optimiert werden können, wodurch eine gute Dämpfung bei der Übertragung von Schwingungen eines Kraftfahrzeugmotors an eine Kraftfahrzeugkarosserie ermöglicht ist.
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Beispielsweise ist die geometrische Ausgestaltung des Düsenkanals derart gewählt, dass der Hydraulikdämpfer für die Dämpfung einer Eigenfrequenz des Kraftfahrzeugmotors hergerichtet ist, während durch die geometrische Ausgestaltung des Begrenzungselements die maximale Verformung des flexiblen Materials für die Dämpfung eines Vielfachen der Eigenfrequenz begrenzt ist. Durch einen Austausch des Begrenzungselements durch ein anders geformtes Begrenzungselement kann der Entkoppler leicht für die Dämpfung eines anderen Frequenzbereichs vorgesehen oder umgerüstet werden, ohne die übrigen Bauteile des Lagerkerns austauschen zu müssen. Ferner kann durch einen Austausch eines den Düsenkanal ausbildenden Bauteils durch ein anders geformtes Bauteil der Hydraulikdämpfer leicht für die Dämpfung eines anderen Frequenzbereichs vorgesehen oder umgerüstet werden. Dadurch kann das Motorlager leicht an unterschiedliche Schwingungscharakteristiken verschiedener Kraftfahrzeugmotoren angepasst werden.
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Der Lagerkern kann mit dem Kraftfahrzeugmotor direkt oder indirekt verbunden werden, während der Hydraulikdämpfer, insbesondere über einen die Hauptkammer und die Ausweichkammer zumindest teilweise abdeckenden Lagertopf, direkt oder indirekt mit der Kraftfahrzeugkarosserie verbunden werden kann. Alternativ kann der Lagerkern direkt oder indirekt mit der Kraftfahrzeugkarosserie verbunden werden, während der Hydraulikdämpfer direkt oder indirekt mit dem Kraftfahrzeugmotor verbunden werden kann. Der Kraftfahrzeugmotor kann beispielsweise hängend gelagert werden, indem das Motorlager in Schwerkraftrichtung oberhalb einer Verbindungsstelle mit dem Kraftfahrzeugmotor angeordnet ist. Alternativ kann der Kraftfahrzeugmotor tragend gelagert sein, indem das Motorlager in Schwerkraftrichtung unterhalb einer Verbindungsstelle mit dem Kraftfahrzeugmotor angeordnet ist. Die Tragfeder kann insbesondere als gummielastischer Block ausgestaltet sein, der insbesondere radial außen umlaufend mit dem Hydraulikdämpfer, insbesondere mit dem Lagertopf, und radial innen umlaufend mit dem Lagerkern verbunden sein kann. Dadurch kann eine Seite der Hauptkammer durch die Tragfeder und den Lagerkern, beziehungsweise den Entkoppler des Lagerkerns, begrenzt sein. Die Ausweichkammer des Hydraulikdämpfers kann insbesondere eine flexible Begrenzungswand aufweisen, um eine Volumenänderung der Hauptkammer zu kompensieren. Insbesondere können Schwingungen des Kraftfahrzeugmotors bis 300 Hz gedämpft werden.
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Insbesondere weist der Lagerkern ein Basiselement zur Begrenzung der maximalen Erstreckung des flexiblen Materials von der Hauptkammer weg auf. Das Begrenzungselement kann insbesondere die Formänderung des flexiblen Materials bei einem Unterdruck in der Hauptkammer begrenzen, während das Basiselement die Formänderung des flexiblen Materials bei einem Überdruck in der Hauptkammer begrenzen kann. Dadurch ergeben sich definierte Extremstellung des flexiblen Materials bei einer insbesondere im Wesentlichen linearen Hin- und Herbewegung des Lagerkerns relativ zum Hydraulikdämpfer.
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Vorzugsweise ist das Begrenzungselement zwischen der Hauptkammer und dem flexiblen Material vorgesehen, wobei insbesondere durch das Begrenzungselement ein axiales Ende des Lagerkerns in Schwingungsrichtung ausgebildet ist. Das Begrenzungselement kann das flexible Material überdecken und je nach Ausgestaltung des Begrenzungselement gegenüber dem hydraulischen Fluid in der Hauptkammer des Hydraulikdämpfers schützen und/oder abdichten. Das flexible Material kann insbesondere in einer zwischen dem Begrenzungselement und dem übrigen Lagerkern ausgebildeten Vertiefung geschützt aufgenommen sein.
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Besonders bevorzugt ist das Begrenzungselement als ortsfest mit dem Lagerkern verbundene Halteplatte ausgebildet, wobei die Halteplatte insbesondere gelocht ausgeführt ist, oder das Begrenzungselement ist als verformbare Folie, insbesondere Vulkanisierschicht, ausgebildet. Über die gelochte Halteplatte kann an dem flexiblen Material der Innendruck der Hauptkammer anliegen, wobei die maximale Formänderung des flexiblen Materials, insbesondere eine zwischen dem Begrenzungselement und dem übrigen Lagerkern flüssigkeits- und/oder gasdicht eingespannte elastische Membran, durch ein Anschlagen an der Halteplatte begrenzt ist. Wenn das flexible Material einvulkanisiert ist, kann über die Vulkanisierschicht als verformbare Folie der Innendruck der Hauptkammer an dem flexiblen Material, insbesondere ein Schaumstoff, anliegen. Die verformbare Folie kann jedoch eine deutlich geringere Elastizität als das flexible Material aufweisen, so dass die Formänderung des flexiblen Materials von der Folie begrenzt werden kann.
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Insbesondere weist der Entkoppler ein kompressibles Fluid, insbesondere Luft, zum Verformen des flexiblen Materials auf, wobei insbesondere das kompressible Fluid gegenüber der Hauptkammer abgedichtet ist. Dadurch kann der Entkoppler pneumatisch beispielsweise in der Art eines Luftdämpfers wirken. Beispielsweise kann das kompressible Fluid zwischen dem flexiblen Material und dem übrigen Lagerkern und/oder von dem flexiblen Material selbst eingeschlossen sein. Bei einem Überdruck in der Hauptkammer des Hydraulikdämpfers kann das kompressible Fluid komprimiert werden, wodurch das flexible Material von der Hauptkammer weg bewegt werden kann. Bei einem Unterdruck in der Hauptkammer des Hydraulikdämpfers kann das kompressible Fluid expandiert werden, wodurch das flexible Material in die Hauptkammer hinein bewegt werden kann.
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Vorzugsweise ist das flexible Material als elastische Membran und/oder als Schaumstoff ausgebildet. Durch die elastische Membran kann ein kompressibles Fluid eingeschlossen werden, während der Schaumstoff das kompressible Fluid in offenen und/oder geschlossenen Porenkammern enthalten kann.
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Besonders bevorzugt weist der Lagerkern ein an dem flexiblen Material angrenzendes Aufnahmevolumen, insbesondere zur Aufnahme eines kompressiblen Fluids, auf. Dadurch kann der Entkoppler einen Gasdämpfer aufweisen. Über die Geometrie des Aufnahmevolumens kann die Steifigkeit des so ausgebildeten Gasdämpfers eingestellt werden.
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Insbesondere ist das Begrenzungselement mit Hilfe mindestens eines Befestigungsmittels, insbesondere Schraube, auf einem vordefinierten Abstand mit dem Lagerkern verbunden, wobei insbesondere das flexible Material innerhalb des Abstands angeordnet ist. Das beispielsweise als Schaumstoff ausgestaltete flexible Material kann eine Durchgangsöffnung für das Befestigungsmittel aufweisen, so dass eine Formänderung des flexiblen Materials an dem Befestigungsmittel entlang geführt sein kann.
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Vorzugsweise ist der Entkoppler ausschließlich über die Tragfeder mit dem Hydraulikdämpfer verbunden. Eine weitere Befestigung kann entfallen, so dass die Hauptkammer des Hydraulikdämpfers durch den Entkoppler und die Tragfeder begrenzt ist.
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Besonders bevorzugt ist der Düsenkanal des Hydraulikdämpfers durch eine erste Nut einer ersten Scheibe und zweiten Nut einer an der ersten Scheibe anliegenden zweiten Scheibe ausgebildet, wobei die erste Scheibe eine mit der ersten Nut und der Hauptkammer kommunizierende erste Öffnung und die zweite Scheibe eine mit der zweiten Nut und der Ausweichkammer kommunizierende zweite Öffnung aufweist. Die erste Nut und/oder die zweite Nut können im Wesentlichen auf einem gemeinsamen Radius angeordnet sein, wobei die erste Nut und/oder die zweite Nut nicht in Umfangsrichtung geschlossen sondern unterbrochen ausgestaltet sind, um einen Kurzschlussströmung zu vermeiden. Durch ein Verdrehen der ersten Scheibe relativ zur zweiten Scheibe kann die Länge des Düsenkanals leicht verändert und auf einen anderen Frequenzbereich eingestellt werden.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
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1 eine schematische Schnittansicht eines Motorlagers in einer ersten Ausführungsform,
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2 eine schematische Schnittansicht eines Motorlagers in einer zweiten Ausführungsform und
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3 eine schematische Schnittansicht eines Motorlagers in einer dritten Ausführungsform.
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Das in 1 dargestellte Motorlager 10 für eine hängende Lagerung eines Kraftfahrzeugmotors weist einen Lagertopf 12 auf, der über eine Flanschverbindung 14 mit einer Kraftfahrzeugkarosserie verbunden werden kann. Der Lagertopf 12 deckt einen Hydraulikdämpfer 16 ab, der eine Hauptkammer 18 und eine über einen Düsenkanal 20 angeschlossene Ausweichkammer 22 mit einer flexiblen Begrenzungswand 24 aufweist. Der Düsenkanal 20 ist durch eine in eine erste Öffnung 26 mündende erste Nut 28 einer die Hauptkammer 18 begrenzenden ersten Scheibe 30 und eine in eine zweite Öffnung 32 mündende zweite Nut 34 einer die Ausweichkammer 22 begrenzenden zweiten Scheibe 36 ausgebildet. Der ersten Scheibe 30 gegenüberliegend ist die Hauptkammer 18 durch eine Tragfeder 38 und einen relativ zum Lagertopf 12 und zum Hydraulikdämpfer 16 bewegbaren Lagerkern 40 begrenzt. Der Lagerkern 40 kann mit dem im Betrieb schwingenden Kraftfahrzeugmotor verbunden sein. Der Lagerkern ist über die Tragfeder 38 elastisch mit dem Lagertopf 12 verbunden.
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In der in 1 dargestellten Ausführungsform weist der Lagerkern 40 einen Entkoppler 39 mit einem Aufnahmevolumen 42 auf, in dem Luft vorgesehen ist, die von einem flexiblen Material in Form einer Membran 44 Luftdicht eingeschlossen ist. Bei einem Unterdruck in der Hauptkammer 18 kann die Luft aus dem Aufnahmevolumen 42 die Membran 44 in die Hauptkammer 18 hinein verformen, bis die Membran 44 an einem als Lochplatte ausgestaltetem Begrenzungselement 46 anschlägt. Das Ausmaß der zulässigen Verformung der Membran 44 in diesem Fall kann durch einen zwischen der Membran 44 und dem Begrenzungselement 46 vorgesehenen Freiraum 48 eingestellt werden. Bei einem Überdrück in der Hauptkammer 18 kann die Membran 44 von der Hauptkammer 18 weggedrückt werden bis die Membran 44 an einem als Lochplatte ausgestaltetem Basiselement 50 anschlägt. Die Membran 44 kann zwischen dem Begrenzungselement 46 und dem Basiselement 50 luftdicht eingespannt sein.
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Bei der in 2 dargestellten Ausführungsform ist im Vergleich zu der in 1 dargestellten Ausführungsform die Membran 44 und das Aufnahmevolumen 42 des Entkopplers 39 durch ein flexibles Material in Form eines Schaumstoffs 52 ersetzt. In dem Schaumstoff 52 kann kompressible Luft eingeschlossen sein. Je nach dem in der Hauptkammer 18 vorherrschenden Druck kann sich der Schaumstoff ausdehnen bis er von dem Begrenzungselement 46 zurückgehalten wird oder maximal stark komprimiert ist.
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Bei der in 3 dargestellten Ausführungsform ist im Vergleich zu der in 2 dargestellten Ausführungsform der Schaumstoff 52 des Entkopplers einvulkanisiert und das Begrenzungselement 46 durch eine verformbare Folie in Form einer Vulkanisierschicht ausgebildet. Ein Lochplatte als Begrenzungselement 46 ist dadurch eingespart.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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