DE102016112718A1

DE102016112718A1 - Motorlager zur Lagerung eines Antriebsaggregats eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102016112718A1
Application number: DE102016112718.3A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Watzl; Patrick Scheib; Simon Jahnke; Mark Lünebach; Roland Holz
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG; Vibracoustic SE
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG; Vibracoustic SE
Priority date: 2016-07-12
Filing date: 2016-07-12
Publication date: 2018-01-18
Anticipated expiration: 2036-07-13
Also published as: DE102016112718B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Motorlager zur Lagerung eines Antriebsaggregats eines Kraftfahrzeugs, mit einem Traglagerabschnitt (3) und einem Auflagerabschnitt (4), wobei im Traglagerabschnitt (3) eine mit Hydraulikflüssigkeit befüllbare Arbeitskammer (6) und im Auflagerabschnitt (4) eine mit Hydraulikflüssigkeit befüllbare Ausgleichskammer (7) ausgebildet sind, wobei zwischen dem Traglagerabschnitt (3) und dem Auflagerabschnitt (4) eine durchströmbare, die Arbeitskammer (6) von der Ausgleichskammer (7) abgrenzende Düsenscheibe (8) angeordnet ist, und wobei zwischen der Düsenscheibe (8) und einem Deckel (11) des Auflagerabschnitts (4) ein gummielastischer Rollbalg (10) zur Abgrenzung der Ausgleichskammer (7) gegen den Deckel (11) angeordnet ist, und wobei sich das Motorlager (1) in Richtung seiner Längsachse (15) und in seine radiale Richtung (R) erstreckend ausgebildet ist. Erfindungsgemäß ist zur Reduktion einer Transfersteifigkeit zumindest in einem Klemmabschnitt (33) der Düsenscheibe (8) ausgehend von einem größten Scheibendurchmesser (GS) der Düsenscheibe (8) sich in radialer Richtung (R) vom Deckel (11) abgewandt ein gummielastisches Element (34) erstreckend angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Motorlager zur Lagerung eines Antriebsaggregats eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Motorlager zur Lagerung eines Antriebsaggregats eines Kraftfahrzeugs sind bekannt. Die Motorlager dienen der Lagerung des Antriebsaggregates, bspw. einer Verbrennungskraftmaschine an einem Karosserieträger des Kraftfahrzeugs. Die Motorlager sind üblicherweise als hydraulische elastische Lager ausgebildet. Im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine werden Schwingungen aufgrund von sich rotatorisch und/oder translatorisch bewegender Bauteilen derselben erzeugt. Diese Schwingungen gilt es bei einer Befestigung der Verbrennungskraftmaschine am Karosserieträger zur Geräuschreduzierung zu dämpfen, bevorzugt zu eliminieren. Dazu werden zwischen dem Karosserieträger und der Verbrennungskraftmaschine Motorlager angeordnet.
Der Offenlegungsschrift DE 31 42 673 A1 ist ein Motorlager zur Lagerung eines Antriebsaggregats eines Kraftfahrzeugs entnehmbar, dessen in einem Traglagerabschnitt ausgebildete Arbeitskammer mit Hilfe einer durchströmbaren Düsenscheibe von einer in einem Auflagerabschnitt ausgebildeten Ausgleichskammer getrennt ist. Der Traglagerabschnitt weist einen Deckel auf, in welchem ein die Ausgleichskammer gegen den Deckel abgrenzender Rollbalg positioniert ist. Je nach Belastung des Motorlagers zieht sich der Rollbalg zusammen oder dehnt sich aus, derart, dass die Ausgleichskammer ihr Volumen verkleinert oder vergrößert. Der Deckel stützt sich direkt an der Düsenscheibe ab, wodurch es, der Belastung des Motorlagers entsprechend, zu einer Geräuschübertragung kommt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Motorlager zur Lagerung eines Antriebsaggregats eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Motorlager zur Lagerung eines Antriebsaggregats eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
Ein erfindungsgemäßes Motorlager zur Lagerung eines Antriebsaggregats eines Kraftfahrzeugs weist einen Traglagerabschnitt und einen Auflagerabschnitt auf. Im Traglagerabschnitt ist eine mit Hydraulikflüssigkeit befüllbare Arbeitskammer und im Auflagerabschnitt ist eine mit Hydraulikflüssigkeit befüllbare Ausgleichskammer ausgebildet, wobei zwischen dem Traglagerabschnitt und dem Auflagerabschnitt eine durchströmbare, die Arbeitskammer von der Ausgleichskammer abgrenzende Düsenscheibe angeordnet ist. Zwischen der Düsenscheibe und einem Deckel des Auflagerabschnitts ist ein gummielastischer Rollbalg zur Abgrenzung der Ausgleichskammer gegen den Deckel angeordnet. Das Motorlager ist sich in Richtung einer Längsachse des Motorlagers und in eine radiale Richtung des Motorlagers erstreckend ausgebildet. Zur Reduktion einer Transfersteifigkeit ist zumindest in einem Klemmabschnitt der Düsenscheibe ausgehend von einem größten Scheibendurchmesser der Düsenscheibe sich in radialer Richtung vom Deckel abgewandt erstreckend ein gummielastisches Element angeordnet.
Das im Klemmabschnitt angeordnete gummielastische Element führt zu einer Reduktion einer aufgrund ihrer Einspannung bzw. Klemmung zwischen dem Traglagerabschnitt und dem Auflagerabschnitt auftretenden Resonanz der Düsenscheibe. Es ist ein Grundgedanke der vorliegenden Erfindung, das Motorlager künstlich zu verstimmen, um die Resonanz zu verschieben.
In einer Ausgestaltung ist das gummielastische Element kostengünstig einteilig mit dem Rollbalg ausgebildet.
Bevorzugt ist der Rollbalg sich vollständig über eine erste Scheibenfläche der Düsenscheibe erstreckend ausgebildet. Da sich der Rollbalg vollständig über die erste Scheibenfläche der Düsenscheibe erstreckt, ist eine Berührung von der ersten Düsenscheibe gegenüberliegender Bauteile, welche möglicherweise bei einer Belastung des Motorlagers zu einer Geräuschentwicklung führen könnten, vollständig unterbunden.
In einer weiteren Ausgestaltung weist die Düsenscheibe eine Umfangsnut im Bereich des Klemmabschnitts auf, welche dem Deckel zugewandt geöffnet ist. In diese Umfangsnut ist der Rollbalg aufgenommen. Mit Hilfe der Umfangsnut ist der Rollbalg während einem Zusammenbau des Motorlagers gesichert zu positionieren, so dass keine weiteren Maßnahmen zur Sicherung des Rollbalgs notwendig sind. Ein weiterer Vorteil der Umfangsnut ist in einer dadurch herbeigeführten, quasi labyrinthartigen, Abdichtung zu sehen, welche mit Hilfe des zwischen dem Deckel und der Düsenscheibe angeordneten Rollbalgs ausgebildet ist.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung weist die Düsenscheibe an ihrer Umfangsfläche eine Fase auf. Dadurch ist auf einfache Weise eine Reduktion einer Schulterhöhe der Düsenscheibe herbeigeführt, welche eine wesentliche Verbesserung der Transfersteifigkeit des Motorlagers zu Folge hat.
Das gummielastische Element und/oder der Rollbalg ist sich über die Fase in radialer Richtung und in Richtung der Längsachse erstreckend ausgebildet. Mit Hilfe der Fase lässt sich das gummielastische Element bzw. der Rollbalg zur zumindest teilweisen radialen Abdichtung und Abgrenzung der Düsenscheibe gegen den Deckel im Bereich des Klemmabschnitts positionieren, wodurch eine verbesserte Abdichtung sowie eine weitere Geräuschreduzierung herbeigeführt ist.
In einer weiteren Ausgestaltung ist zwischen dem Deckel und dem Gehäuse im Bereich des Klemmabschnitts eine Tragfeder des Motorlagers verspannt angeordnet. Der Vorteil ist die Vermeidung eines direkten Kontaktes zwischen dem Gehäuse und dem Deckel. Wäre ein direkter Kontakt ausgebildet, so könnte dies eine weitere Quelle der Geräuschentwicklung bei Belastung des Motorlagers sein.
Zur gesicherten Aufnahme der Tragfeder ist eine Gummispur der Tragfeder zwischen dem Deckel und dem Gehäuse im Bereich des Klemmabschnitts mit Hilfe eines Abstützrings verspannt angeordnet. Der Abstützring ist abgewinkelt zur Gummispur an diesem ausgestaltet. So kann mit Hilfe des Abstützrings eine entsprechend benötigte und sichere Abstützfläche sowohl am Gehäuse als auch am Deckel ausgebildet werden, ohne eine Dicke der Gummispur zu vergrößern.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist eine Außenringfläche des Abstützrings größer als eine Innenringfläche des Abstützrings. Mit anderen Worten ist ein Querschnitt des Abstützringes rampenartig, bzw. schanzenartig ausgebildet. Dadurch ist eine zusätzliche geräuschdämpfende Wirkung zwischen dem Gehäuse und dem Deckel sowie zwischen dem Gehäuse und dem Düsenring herbeigeführt. Ein weiterer Vorteil ist eine Reduktion einer Höhe eines Deckelaußenrings des Deckels, welcher sich auf dem Abstützring abstützt, im Bereich des Düsenrings.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine 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. Gleichen oder funktionsgleichen Elementen sind identische Bezugszeichen zugeordnet. Es zeigen:
1 in einem Ausschnitt einen Längsschnittes einer Motorlagerung mit einem Motorlager gemäß dem Stand der Technik,
2 in einem f-c_dyn-Diagramm Frequenzlinien unterschiedlicher Düsenscheiben,
3 in einer Modelldarstellung ein Schwingungssystem des Motorlagers;
4 in einem Ausschnitt einen Längsschnitt einer Motorlagerung mit einem erfindungsgemäßen Motorlager und
5 in einem Ausschnitt einen Längsschnitt einer Motorlagerung mit einem im Vergleich zur 4 alternativen Motorlager.
Ein gemäß dem Stand der Technik ausgebildetes Motorlager 1 zur Lagerung eines nicht näher dargestellten Antriebsaggregats eines Kraftfahrzeugs 2 ist in 1 dargestellt. Das Motorlager 1 ist als hydraulisches Motorlager ausgebildet und umfasst einen Traglagerabschnitt 3 und einen Auflagerabschnitt 4, die durch eine elastische Tragfeder 5, welche aus einem elastomeren Werkstoff ausgebildet ist, miteinander verbunden sind. Das Motorlager 1 weist eine Arbeitskammer 6 und eine Ausgleichskammer 7 auf, wobei die beiden Kammern 6, 7 mit Hilfe einer Düsenscheibe 8 voneinander getrennt sind.
Die Düsenscheibe 8 weist eine Membran 9 auf, welche schwingungsfähig in der Düsenscheibe 8 ausgebildet ist.
Die Ausgleichskammer 7 weist einen Rollbalg 10 auf, welcher sich einer Belastung des Motorlagers 1 entsprechend ausdehnen oder zusammenziehen kann. Der Rollbalg 10 dient zusätzlich einer Abdichtung zwischen der Düsenscheibe 8 und einem Deckel 11 des Auflagerabschnitts 4 und ist als Gummimembran ausgeführt. Hierzu weist er an seinem Außenumfang 12 einen Wulst 13 auf, welcher in einer Umfangsnut 14 der Düsenscheibe 8 aufgenommen ist. Die Umfangsnut 14 ist in einem Klemmabschnitt 33 der Düsenscheibe 8 ausgebildet. Der Klemmabschnitt 33 ist zwischen dem Außenring 25 der Tragfeder 5 und dem Deckel 11 verspannt aufgenommen.
Der Deckel 11 ist die Düsenscheibe 8 und den Rollbalg 10 radial, d. h. in radialer Richtung R, umfassend ausgebildet. Im Bereich der Umfangsnut 14 stützt sich der Deckel 11 in Richtung einer Längsachse 15 des Motorlagers 1 auf der Düsenscheibe 8 ab. Je nach Belastung p des Motorlagers 1 kann dabei eine Körperschallbrücke 16 zwischen dem Deckel 11 und der Düsenscheibe 8 ausgebildet werden, wodurch ein metallisches Geräusch herbeigeführt werden kann. Das Motorlager 1 ist rotationssymmetrisch bezüglich der Längsachse 15 ausgestaltet. Mit anderen Worten ist es sich in Richtung der Längsachse 15 und in die radiale Richtung R erstreckend ausgebildet.
In 2 sind in einem f-c_dyn-Diagramm Frequenzlinien unterschiedlicher Düsenscheiben 8 dargestellt, wobei c_dyn der Transfersteifigkeit des Motorlagers 1 und f der entsprechend auftretenden Frequenz entspricht. Die durchgezogen dargestellte Linie entspricht einer gemessenen Frequenz f eines Motorlagers 1 entsprechend dem Stand der Technik und die gestrichelt dargestellte Linie entspricht einer gemessenen Frequenz f eines Motorlagers 1 gemäß dem Stand der Technik mit einer reduzierten Düsenscheibenhöhe H der Düsenscheibe 8. Aufgrund der reduzierten Düsenscheibenhöhe H der Düsenscheibe ist eine deutlich reduzierte Transfersteifigkeit herbeigeführt. In diesem Beispiel ist die Transfersteifigkeit derart reduziert, dass bei einer Frequenz von ca. 1500 Hz die auf das Motorlager 1 wirkende Belastung c_dyn um eine Differenz der Transfersteifigkeit Δc_dyn von 14.000 N/mm verkleinert ist.
3 zeigt in einer Modelldarstellung ein Schwingungssystem des Motorlagers 1. Die Düsenscheibe 8 ist zwischen dem Deckel 11 und einem Außenring 25 des Traglagerabschnitts 3 verspannt, wobei zwischen dem Deckel 11 und der Düsenscheibe 8 der Rollbalg 10 und zwischen der Düsenscheibe 8 und dem Außenring 25 die Tragfeder 5 schwingungsübertragend wirkbar angeordnet sind.
Ein erfindungsgemäßes Motorlager 1 ist gem. 4 ausgebildet, wobei 4 das Motorlager 1 in einem Ausschnitt eines Längsschnittes einer Motorlagerung mit dem erfindungsgemäßen Motorlager 1 zeigt.
In einem Klemmabschnitt 33 der Düsenscheibe 8 ist ausgehend von einem größten Scheibendurchmesser GS der Düsenscheibe 8 sich in radialer Richtung R vom Deckel 11 abgewandt, d. h. in das Innere des Motorlagers 1 gerichtet, ein gummielastisches Element 34 erstreckend angeordnet.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das gummielastische Element 34 einstückig mit dem Rollbalg 10 ausgeführt. Somit ist der Rollbalg 10 eine erste Scheibenfläche 17 der Düsenscheibe 8, welche dem Rollbalg 10 zugewandt ausgebildet ist, vollständig gegenüber dem Deckel 11 abdeckend ausgebildet. Ebenso könnte der Rollbalg 10 die erste Scheibenfläche 17 vollständig gegenüber dem Deckel 11 bedeckend ausgebildet sein und das gummielastische Element 34 könnte zwischen dem Rollbalg 10 und der Düsenscheibe 8 angeordnet sein.
Mit anderen Worten ist der Rollbalg 10 in Richtung einer radialen Erstreckung der ersten Scheibenfläche 17 vollständig zwischen der Düsenscheibe 8 und dem Deckel 11 ausgebildet. In Richtung der Längsachse 15 ist der Rollbalg 10 zwischen der Düsenscheibe 8 und dem Deckel 11 ausgebildet, wodurch ein unmittelbarer Kontakt zwischen dem Deckel 11 und der Düsenscheibe 8 in Richtung der Längsachse 15 verhindert ist.
Die Düsenscheibe 8 weist an ihrer Umfangsfläche 18 eine Fase 19 auf, mit deren Hilfe ein größter Scheibendurchmesser GS und ein kleinster Scheibendurchmesser KS der Düsenscheibe 8 ausgebildet sind. Durch die Fase 19 ist zwischen einer Innenfläche 20 des Deckels 11 und dem Düsenring 8 ein Hohlraum 21 ausgebildet, in dem der Rollbalg 10 angeordnet ist. Somit ist auch in radialer Richtung R der Rollbalg 10 zumindest teilweise die Düsenscheibe 8 gegenüber dem Deckel 11 abgrenzend ausgebildet. Mit anderen Worten ist der Rollbalg 10 in radialer Richtung R zumindest teilweise zwischen dem Deckel 11 und der Düsenscheibe 8 ausgebildet. D. h., dass der Rollbalg 10 die Düsenscheibe 8 vollständig über ihre erste Scheibenfläche 17 und teilweise über ihre Umfangsfläche 18 umfasst.
Zwischen einer von der ersten Scheibenfläche 17 abgewandt ausgebildeten zweiten Scheibenfläche 22 und an einer Ringfläche 23 der zweiten Scheibenfläche 22, welche an die Umfangsfläche 18 angrenzend ausgebildet ist, ist die Tragfeder 5 mit Hilfe einer Gummispur 24 geklemmt. Die Gummispur 24 der Tragfeder 5 ist zwischen dem Außenring 25 und der Düsenscheibe 8 sowie dem Deckel 11 angeordnet, wodurch eine dämpfende und damit geräuschreduzierte Wirkung herbeigeführt ist. Zur Verstärkung der geräuschreduzierenden Wirkung weist die Gummispur 24 einen dem Düsenring 8 zugewandt ausgebildeten Abstützring 26 auf, dessen Außenringfläche 27 eine größere Dicke GD aufweist als seine Innenringfläche 28 und eine Dichtkante ausbildet. Dadurch weist der Abstützring 26 einen schanzenartigen Querschnitt Q auf, wodurch eine zusätzliche dämpfende Wirkung zwischen dem Deckel 11 und dem Außenring 25 realisierbar ist.
Die Düsenscheibe 8 ist mehrteilig ausgebildet und weist ein Oberteil 29 der Düsenscheibe 8, ein Unterteil 30 der Düsenscheibe 8 und eine Klemmscheibe 31 auf. Zwischen dem Oberteil 29 der Düsenscheibe 8 und der Klemmscheibe 31 ist die gummieleastische Membran 9 schwingungsfähig angeordnet. Sie dient insbesondere einer Isolierung höherfrequenter kleinamplitudiger Schwingungen. Die Düsenscheibe 8 weist die Düsenscheibe 8 in Richtung der Längsachse 15 vollständig durchdringende Entkoppelbohrungen 32 auf, so dass eine Kommunikation der Arbeitskammer 6 und der Ausgleichskammer 7 ermöglicht ist.
In 5 ist eine alternative Ausführungsform mit einem Luftspalt 35 dargestellt.
Insgesamt weist das erfindungsgemäße Motorlager 1 eine deutliche Reduktion der Vorspannung V der Düsenscheibe 8 zwischen dem Außenring 25 und dem Deckel 11 auf.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 3142673 A1 [0003]

Claims

Motorlager zur Lagerung eines Antriebsaggregats eines Kraftfahrzeugs, mit einem Traglagerabschnitt (3) und einem Auflagerabschnitt (4), wobei im Traglagerabschnitt (3) eine mit Hydraulikflüssigkeit befüllbare Arbeitskammer (6) und im Auflagerabschnitt (4) eine mit Hydraulikflüssigkeit befüllbare Ausgleichskammer (7) ausgebildet sind, wobei zwischen dem Traglagerabschnitt (3) und dem Auflagerabschnitt (4) eine durchströmbare, die Arbeitskammer (6) von der Ausgleichskammer (7) abgrenzende Düsenscheibe (8) angeordnet ist, und wobei zwischen der Düsenscheibe (8) und einem Deckel (11) des Auflagerabschnitts (4) ein gummielastischer Rollbalg (10) zur Abgrenzung der Ausgleichskammer (7) gegen den Deckel (11) angeordnet ist, und wobei sich das Motorlager (1) in Richtung seiner Längsachse (15) und in seine radiale Richtung (R) erstreckend ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Reduktion einer Transfersteifigkeit zumindest in einem Klemmabschnitt (33) der Düsenscheibe (8) ausgehend von einem größten Scheibendurchmesser (GS) der Düsenscheibe (8) sich in radialer Richtung (R) vom Deckel (11) abgewandt ein gummielastisches Element (34) erstreckend angeordnet ist.
Motorlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das gummielastische Element (34) einteilig mit dem Rollbalg (10) ausgebildet ist.
Motorlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rollbalg (10) sich vollständig über eine erste Scheibenfläche (17) der Düsenscheibe (8) erstreckend ausgebildet ist.
Motorlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenscheibe (8) eine Umfangsnut (14) aufweist, welche dem Deckel (11) zugewandt geöffnet ist.
Motorlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenscheibe (8) an ihrer Umfangsfläche (18) eine Fase (19) aufweist.
Motorlager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das gummielastische Element (10) und/oder der Rollbalg (10) sich über die Fase (19) in radialer Richtung (R) und in Richtung der Längsachse (15) erstreckend ausgebildet ist.
Motorlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Deckel (11) und dem Außenring (25) im Bereich des Klemmabschnitts (33) eine Tragfeder (5) des Motorlagers (1) verspannt angeordnet ist.
Motorlager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gummispur (24) der Tragfeder (5) zwischen dem Deckel (11) und dem Außenring (25) im Bereich des Klemmabschnitts (33) mit Hilfe eines Abstützrings (26) verspannt angeordnet ist.
Motorlager nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Außenringfläche (27) des Abstützrings (26) größer ist als eine Innenringfläche (28) des Abstützrings (26).