DE10260910A1

DE10260910A1 - Motorlager

Info

Publication number: DE10260910A1
Application number: DE2002160910
Authority: DE
Inventors: Jörg Diol.-Ing. Vorpahl; Nicole Dipl.-Ing. Vogler
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2002-12-20
Filing date: 2002-12-20
Publication date: 2004-07-01
Anticipated expiration: 2022-12-21
Also published as: DE10260910B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Motorlager für ein Kraftfahrzeug, das einen Lagerkern (4') zur Aufnahme einer Befestigungsvorrichtung für einen Motor und eine Tragfeder umfasst, die den Lagerkern (4') seitlich umschließt und auf einem an der Karosserie anbringbaren Flansch aufliegt. Ferner weist das Motorlager eine Scheibe (10') mit einem Planscher (11') auf, deren innerer Rand an dem Lagerkern (4') befestigt ist und deren äußerer Rand den Planscher (11') aufweist, wobei die Scheibe (10') und der Planscher (11') in einem mit einer Flüssigkeit gefüllten Raum angeordnet sind, wobei die Scheibe (10') und der Lagerkern (4') entkoppelt sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Motorlager gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Anforderungen an ein niedriges und für die Insassen komfortables Innengeräusch in Kraftfahrzeugen haben sich in den letzten Jahren dramatisch verschärft. Die verursachenden Geräuschquellen setzten sich aus Luftschall, beispielsweise Geräusche der Reifen auf der Fahrbahn, der Fahrtwind und Geräusche vom Gebläse, und aus Körperschall zusammen, beispielsweise Geräusche vom Antrieb und der Hilfsaggregate.
Die Geräusche, die durch zahlreiche Bauteile und Anregungen von außen, der Luft, der Straße usw. beeinflusst werden, können im wesentlichen durch Dämpfung und/oder durch Abkopplung für den Insassen vermindert werden. Hierzu werden unter anderem auch Motorlager verwendet, die eine Übertragung des Körperschalls des Antriebsaggregats vermindern.
Motorlager, die im Inneren eine Flüssigkeit aufweisen werden mit Hydrolager bezeichnet. ein derartiges Hydrolager ist in der 5 dargestellt. In 5 wird ein Hydrolager 1 in einer Teilschnittdarstellung gezeigt. Das Hydrolager 1 weist eine aus elastischem Kunststoff gefertigte Tragfeder 2 auf, der an der Oberseite mit einen Kegeleinsatz 3 ausgebildet ist. Im Zentrum der Tragfeder 2 befindet sich eine nach oben geöffnete Gewindebuchse bzw. ein Lagerkern 4.
An der Außenseite der Tragfeder 2 ist ein Gehäusering 5 vorgesehen, der im wesentlichen an der Tragfeder 2 und einer unter dieser angeordneten Kanalscheibe 6 von oben nach unten verläuft. Die Kanalscheibe 6 mit Lose 6a liegt dabei auf einem Flansch 7 und einer auf dem Flansch 7 aufliegenden Membran 8 auf. Mit dem Flansch 7 kann das Lager an einer Fahrzeugkarosserie angebracht werden.
Zwischen der Tragfeder 2 und der Membran 8 ist ein mit einem Fluid bzw. einer Flüssigkeit gefüllter Raum 9 vorgesehen, der durch die Kanalscheibe 6 in zwei Teilräume, einen oberen Flüssigkeitsraum 9a und einen unteren Flüssigkeitsraum 9b, unterteilt wird. In den oberen Flüssigkeitsraum 9a hinein ragt von dem Lagerkern 4 fort eine starre Scheibe bzw. Lochscheibe 10, deren innerer Rand am unteren Ende des Lagerkerns 4 an diesem befestigt ist. Am äußeren Rand weist die Scheibe 10 einen Planscher 11 auf, der um den Rand herum reicht und auf diesen aufgesteckt werden kann.
Werden auf den Lagerkern 2 Schwingungen übertragen, die von dem Motor (nicht dargestellt) verursacht werden, so kann die elastisch ausgebildete Tragfeder 3 nachgeben und die Schwingung aufnehmen. Die fest mit dem Lagerkern 2 verbundene Scheibe 10 und der Planschen 11 bewegen sich ebenfalls gemäß der Schwingungsfrequenz im Flüssigkeitsraum 9a auf und nieder. Aufgrund dieser Bewegung wird die Flüssigkeit zwischen den beiden Teilräumen 9a und 9b ausgetauscht. Bewegt sich der Planscher 11 abwärts, so wird die Flüssigkeit von dem oberen Flüssigkeitsraum 9a in den unteren Flüssigkeitsraum gedrängt. Bei einer Aufwärtsbewegung hingegen gelangt ein Teil der Flüssigkeit aus dem unteren Teilraum 9b zurück in den oberen Teilraum 9a.
Die Kanalscheibe 6 weist einen Ringkanal auf, durch den die Flüssigkeit hindurchströmt, wobei durch die Größe des Kanals die Strömungsgeschwindigkeit und die Durchflussrate eingestellt werden kann. Zusätzlich dient die Kanalscheibe 6 als Anschlag für den Planscher 11.
Bei der Funktionsweise des Hydrolagers sind im wesentlichen drei verschiedene Frequenzbereiche zu unterscheiden. Bei tiefen Frequenzen, im wesentlichen im Bereich von 8 bis 10 Hz, erfolgt die Dämpfung durch das Strömen der Flüssigkeit durch den Ringkanal. Im mittleren Frequenzbereich erfolgt die Dämpfung dadurch, dass die Flüssigkeit die Scheibe 10 und den Planscher 11 umspült und von Scheibe und Planscher im oberen Flüssigkeitsraum 9a bewegt wird. Die Flüssigkeit im Flüssigkeitsraum 9 weist eine Resonanzfrequenz von etwa 100 bis 130 Hz auf. Bei höheren Schwingungsfrequenzen, also im dritten zu unterscheidenden Frequenzbereich größer als 200 Hz, koppelt die Flüssigkeit immer mehr ab. Letztendlich kommt es zu einem Stillstand der Flüssigkeit, wodurch eine Dämpfung nicht mehr stattfinden kann.
Die hochfrequenten Anteile der Schwingungsfrequenz werden nun von der Scheibe 10 und dem Planscher 11 über die inkrompressible Flüssigkeit im Flüssigkeitsraum 9 auf die Kanalscheibe 6, die Tragfeder 2 und schließlich auf den Gehäusering 5 übertragen. Anschließend werden die hochfrequenten Anteile vom Gehäusering 5 über den Flansch 7 auf die Karosserie (nicht dargestellt) weitergeleitet und sind folglich im Innenraum des Fahrzeugs als störend wahrnehmbar.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Motorlager der eingangs genannten Art derart weiter zu entwickeln, dass auch hochfrequente Anteile der Motorschwingung nicht im Innenraum des Fahrzeugs wahrnehmbar sind.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Motorlager gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.
Erfindungsgemäß ist also ein Motorlager für ein Kraftfahrzeug vorgesehen, das einen Lagerkern zur Aufnahme einer Befestigungsvorrichtung für einen Motor und eine Tragfeder umfasst, die den Lagerkern seitlich umschließt und auf einem an der Fahrzeug-Karosserie anbringbaren Flansch aufliegt. Ferner umfasst das Motorlager eine Lochscheibe mit einem Planscher, deren innerer Rand an dem Lagerkern befestigt ist und deren äußerer Rand den Planscher aufweist, wobei die Scheibe und der Planscher in einem mit einer Flüssigkeit gefüllten Raum angeordnet sind. Wesentliche Idee der Erfindung ist, dass die Scheibe, an der der Planscher angeordnet ist, und der Lagerkern in Bezug auf Schwingungen entkoppelt zueinander ausgebildet sind.
Bei Frequenzen oberhalb der Resonanzfrequenz der Flüssigkeit kann die über dem Lagerkern eingeleitete Schwingung von einer entkoppelten Schwingung von der Scheibe mit dem Planscher aufgenommen und gedämpft werden. Oberhalb der Resonanzfrequenz des Planschers wird die Körperschallübertragung zunehmend reduziert. Sinnvollerweise wird die Resonanzfrequenz des Planschers derart gewählt, dass die Wirkung des Lagers tieffrequent und bei 130 Hz nicht zu stark beeinträchtigt wird. Ferner sollte diese Resonanzfrequenz möglichst tief liegen und günstig zum Übertragungsverhalten zum Schalldruck im Innenraum des Fahrzeugs passt.
Die hochfrequenten Anteile der Motorschwingung werden deshalb nicht auf die Fahrzeug-Karosserie übertragen und sind darum nicht im Innenraum des Kraftfahrzeugs wahrnehmbar.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Scheibe vollständig in einem elastischen Material eingebettet, so dass sich zwischen dem Innenrand der Scheibe und einem Befestigungsbereich an dem Lagerkern ein Bereich des elastischen Materials vorgesehen ist. Durch die zwischen Scheibe und Lagerkern befindliche elastische Zwischenschicht sind die Scheibe und der Lagerkern schwingungsmäßig entkoppelt miteinander befestigt.
Bevorzugt sind das elastische Material und der Planscher einstückig ausgebildet. Insbesondere bevorzugt ist Gummi das elastische Material. Dies ermöglicht eine relativ einfache und kostengünstige Herstellung.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Motorlagers ist die Scheibe zwischen ihrem inneren Rand und ihrem äußeren Rand biegsam. Dadurch ist der äußere Rand, an dem der Planscher angeordnet ist, in Bezug auf Schwingungen des Lagerkern und des daran befestigten inneren Randes der Scheibe entkoppelt.
Bevorzugt ist die Scheibe aus einem dünnen aber festen Material ausgebildet. Dadurch kann der äußere Rand federn. Alternativ ist denkbar, dass die Scheibe aus einem an sich flexiblen, nachgebenden Material ausgebildet ist, wobei die Scheibe dann nicht sehr dünn sein muss. Dies kann ein Brechen oder Reißen der Scheibe verhindern.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Motorlagers weist die Scheibe im Zentrum einen nach oben weisenden Stift auf, der in eine Öffnung des Lagerkerns hineinragt. Die Scheibe und der Stift sind im wesentlichen von einem elastischen Material umschlossen, so dass zwischen dem Stift und der Innenseite der Öffnung in dem Lagerkern ein Bereich des elastischen Materials vorgesehen ist. Bevorzugt sind dabei die Scheibe und der Stift einstückig ausgebildet. Durch die elastische Zwischenschicht zwischen dem Stift und dem Lagerkern ist die Scheibe entkoppelt an dem Lagerkern befestigt.
Bevorzugt sind das elastische Material und der Planschen einstückig ausgebildet. Insbesondere bevorzugt ist Gummi das elastische Material. Dies ermöglicht eine relativ einfache und kostengünstige Herstellung.
Eine andere Ausführungsform des Motorlagers gemäß der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass die Scheibe mit dem Planscher und/oder Bereiche der Innenwand des mit Flüssigkeit gefüllten Raumes mit einem kompressiblen Belag beschichtet sind. Bevorzugt ist dabei der kompressible Belag ein geschlossenporiger Schaum. Dadurch können hochfrequente Schwingungsanteile von der Flüssigkeit an den Belag übertragen und von dem Schaum aufgenommen werden. Die geschlossenen Poren stellen hierbei sicher, dass keine Flüssigkeit in den Schaum bzw. den Belag eindringt und die erwünschte Wirkung verhindert.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind einige Beispiele davon in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und diese werden nachfolgend beschrieben. Dabei zeigt
1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Motorlagers;
2 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Motorlagers;
3 eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Motorlagers;
4 eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Motorlagers;
5 ein Motorlager bzw. Hydrolager gemäß dem Stand der Technik.
In den nachfolgend beschriebenen Figuren sind zur verbesserten Verständlichkeit nur Teile der erfindungsgemäßen Motorlager dargestellt. Insbesondere sind nur das untere Ende des Lagerkern und die Scheibe mit dem Planscher gezeigt.
1 zeigt eine erste Ausführungsform bzw. einen Ausschnitt davon in einer teilweisen Schnittansicht, insbesondere ein unteres Ende eines Lagerkern 4', an dem eine ringsherum eine Hülse 12 angeordnet ist. Die Hülse 12 weist einen seitlich gekippten, U-förmigen Querschnitt auf. In die Hülse wird der innere Rand einer Scheibe 10' aufgenommen, an deren äußeren Rand ein Planscher 11' angeordnet ist. Die Scheibe 10' ist vollständig mit einem elastischen Gummi-Material 13' überzogen, so dass in diesem Beispiel der Planscher 11' und das Gummi-Material einstückig ausgebildet sind. In der Hülse 12 ist zwischen den Innenseiten derselben und dem inneren Rand der Scheibe 10' eine Schicht des Gummi-Materials 13' angeordnet.
Wenn der Lagerkern aufgrund der Motorschwingungen sich periodisch auf und nieder bewegt, bewegt sich die Scheibe 10' und der Planschen 11' ebenfalls auf und nieder. Allerdings können durch die elastische Kopplung zwischen Lagerkern 4' und Scheibe 10' auf die hochfrequenten Anteile der Motorschwingung von dem Motorlager aufgenommen und gedämpft werden.
2 zeigt eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ebenfalls in einer teilweisen Schnittansicht, mit einem unteren Ende eines Lagerkerns 4''. Eine Scheibe 10'' ist direkt an dem Lagerkern 4'' befestigt, wobei der innere Rand der Scheibe 10'' mit einer Aufnahme 14 in dem Lagerkern 4'' fest in Eingriff ist. Damit der äußere Rand der Scheibe 10'' entkoppelt von dem Lagerkern 4'' schwingen kann, ist die Scheibe 10'' aus einem dünnen Material gefertigt. Der äußere Rand kann dann, wie in der 2 durch die Pfeile 15 angedeutet, in Bezug auf den Lagerkern 4'' federnd schwingen.
Obwohl in dieser Darstellung eine glatte Scheibe 10'' gezeigt ist, ist es selbstverständlich, dass an dem äußeren Rand ein Planscher vorgesehen sein kann.
3 stellt eine teilweise Schnittansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform eines Teilbereichs eines erfindungsgemäßen Motorlagers dar. Es wird in der 3 ein Lagerkern 4''' gezeigt, der eine nach unten gerichtete Öffnung 16 aufweist. Die Scheibe 10''' weist in diesem Beispiel in ihrer Mitte einen einstückig mit ihr verbundenen Stift 17 auf, der nach senkrecht oben gerichtet ist. Der Stift 17 ragt dabei in die Öffnung 16 des Lagerkerns 4''' hinein.
Die Scheibe 10''' und der Stift 17 sind fast vollständig von einem Gummi-Material 13''' umgeben. Lediglich der obere Endbereich des Stiftes 17 ist nicht mit dem Gummi-Material 13''' umschlossen. Eine vollständige Einbettung des Stiftes 17 und der Scheibe 10''' ist aber ebenso möglich und beeinträchtigt den Erfindungsgedanken in keiner Weise.
Zwischen dem Lagerkern 4''' bzw. der Innenseite des Lagerkerns 4''' in der Öffnung 16 und dem Stift 17 befindet sich folglich das Gummi-Material 13'''. Dadurch sind der Lagerkern 4''' und der Stift 17, und damit auch die Scheibe 10''', entkoppelt miteinander verbunden.
Am äußeren Rand der Scheibe 10''' ist ein Planscher 11''' angeordnet. In dem dargestellten Beispiel ist der Planscher 11''' einstückig mit dem Gummi-Material 13''' ausgebildet.
Die 4 zeigt eine teilweise geschnittene Ansicht einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Es ist wiederum der untere Bereich eines Lagerkerns 4'''' dargestellt, an dem eine Scheibe 10'''' befestigt ist. An ihrem äußeren Rand weist die Scheibe 10'''' einen Planscher 11'''' auf. Zusätzlich ist an dem Planscher 11'''' und der Scheibe 10'''' beidseitig ein kompressibler Belag 18, beispielsweise ein geschlossenporiger Schaum, ausgebildet. Obwohl hier nicht dargestellt, ist es klar, dass der kompressible Belag nicht zwangsläufig an der Scheibe 10'''' und dem Planscher 11'''' angeordnet sein muss. Vielmehr kann der Belag 18 an jeder Innenfläche des Flüssigkeitsraumes 9a, beispielsweise auch auf der Kanalscheibe des Motorlagers, angebracht sein.
Es ist offensichtlich, dass die Abstimmung der Resonanzfrequenzen der vorstehend erläuterten Beispiele für jedes Fahrzeug, insbesondere Bauform der Fahrzeug-Karosserie sowie des Motors, spezifisch angepasst werden muss.
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass alle oben beschriebenen Teile für sich alleine gesehen und in jeder Kombination, insbesondere die in der Zeichnung dargestellten Details als erfindungswesentlich beansprucht werden. Abänderungen hiervon sind dem Fachmann geläufig.

1: Hydrolager
2: Tragfeder
3: Kegeleinsatz
4, 4', 4'', 4''', 4'''': Lagerkern
5: Gehäusering
6: Kanalsscheibe
7: Flansch
8: Membran
9: Flüssigkeitsraum
10, 10', 10'', 10''', 10'''': Scheibe
11, 11', 11''', 11'''': Planschen
12: Hülse
13', 13''': Gummi-Material
14: Aufnahme
15: Pfeile
16: Öffnung
17: Stift
18: kompressibler Belag

Claims

Motorlager für ein Kraftfahrzeug, das folgendes umfasst: – einen Lagerkern (4', 4'', 4''', 4'''') zur Aufnahme einer Befestigungsvorrichtung für einen Motor, – eine Tragfeder (2), die den Lagerkern (4', 4'', 4''', 4'''') seitlich umschließt und auf einem an der Karosserie anbringbaren Flansch (7) aufliegt, – eine Scheibe (10', 10'', 10''', 10'''') mit einem Planschen (11', 11''', 11''''), deren innerer Rand an dem Lagerkern (4', 4'', 4''', 4'''') befestigt ist und deren äußerer Rand den Planschen (11', 11''', 11'''') aufweist, wobei die Scheibe (10', 10'', 10''', 10'''') und der Planschen in einem mit einer Flüssigkeit gefüllten Raum (9a) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorlager derart ausgebildet ist, dass die Scheibe (10', 10'', 10''', 10'''') und der Lagerkern (4', 4'', 4''', 4'''') entkoppelt sind.
Motorlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (10') vollständig in einem elastischen Material (13') eingebettet ist, so dass zwischen dem inneren Rand der Scheibe (10') und dem Befestigungsbereich an dem Lagerkern (4') ein Bereich des elastischen Materials (13') vorgesehen ist.
Motorlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Material (13') und der Planschen (11') einstückig ausgebildet sind.
Motorlager nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Material (13') und/oder der Planschen (11') aus Gummi ausgebildet sind.
Motorlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (10'') zwischen ihrem inneren Rand und ihrem äußeren Rand biegsam ist.
Motorlager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (10'') aus einem festen Material ausgebildet ist, wobei die Dicke bzw. Stärke der Scheibe (10'') gering ist.
Motorlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (10''') im Zentrum einen nach oben weisenden Stift (17) aufweist, der in eine Öffnung (16) des Lagerkerns (4''') hineinragt, wobei die Scheibe (10''') und der Stift (17) im wesentlichen von einem elastischen Material (13''') umschlossen sind, so dass zwischen dem Stift (17) und dem Innenseite der Öffnung (16) in dem Lagerkern (4''') ein Bereich des elastischen Materials (13''') vorgesehen ist.
Motorlager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (10''') und der Stift (17) einstückig ausgebildet sind.
Motorlager nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Material (13''') und der Planschen (11''') einstückig ausgebildet sind.
Motorlager nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Material (13''') und/oder der Planschen (11''') aus Gummi ausgebildet sind.
Motorlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (10'''') mit dem Planschen (11'''') und/oder Bereiche der Innenwand des mit Flüssigkeit gefüllten Raumes (9a'''') mit einer kompressiblen Belag (18) beschichtet vorgesehen sind.
Motorlager nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der kompressible Belag (18) ein geschlossenporiger Schaum ist.