DE19643170A1

DE19643170A1 - Hydraulisch gedämpfte Aufhängung für ein Kraftübertragungsaggregat

Info

Publication number: DE19643170A1
Application number: DE19643170A
Authority: DE
Inventors: Richard D Hein; Paul T Wolfe; Douglas M Mclelland
Original assignee: BTR Antivibration Systems Inc
Current assignee: Metzeler Automotive Profile Systems Iowa Inc
Priority date: 1995-10-20
Filing date: 1996-10-18
Publication date: 1997-04-30
Also published as: BR9605178A; JPH09184535A; GB2306614A; GB9621600D0; ES2138503A1; US5782462A; ES2138503B1; GB2306614B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulisch gedämpfte Auf hängung für ein Kraftübertragungsaggregat, insbesondere eine hydroelastomere Federreihenschaltung zum Aufhängen eines An triebsstranges an einer Fahrzeugkarosserie oder einem Chassis.

Ein Fahrzeugmotor unterliegt komplexen Schwingungswirkungen, die mehrfache Bewegungsgrade und Kombinationen derselben her vorrufen. Um den Fahrzeugaufbau gegenüber Motorschwingungen zu isolieren und unerwünschte Bewegungen des Motors unter allen Fahrbedingungen auf ein Minimum einzuschränken, ist ein fe derndes Antivibrationssystem nötig, damit die Schwingungskräfte auf die verhältnismäßig geringen Federkräfte reduziert werden, welche durch die stützenden Aufhängungselemente selbst über tragen werden.

In Aufhängungsanordnungen für Verbrennungsmotoren umfassen die Motorstützträger fast unweigerlich Gummi als Federmittel, da dieses Material aufgrund seiner hohen Nachgiebigkeit gegenüber Belastung eine ausgeprägte Federung besitzt. Darüber hinaus verleiht die Verwendung von Gummi der Federwirkung der Auf hängung einen naturgemäßen Selbstdämpfungseffekt, was zum Ver hindern von Resonanzschwingungen von Vorteil ist.

In typische Aufhängungssysteme für Automobilmotoren sind schon Fluid aufweisende Tragelemente für das Triebwerk oder Kraft übertragungsaggregat eingebaut worden, um innere Geräusch- und Schwingungspegel zu verringern und die Fahreigenschaften ins besondere auf mäßigen bis rauhen Fahrbahnen zu verbessern. Eine mit Flüssigkeit gefüllte Halterung enthält normalerweise zwei getrennte Kammern zur Fluidübertragung mit einer Öffnung zum Steuern der Dämpfung. Die obere Kammer ist auf einer Seite vom primären Gummielement begrenzt und auf der anderen Seite von der Öffnungsplatte. Die untere Kammer ist von einem sekun dären Gummielement an einer Seite und von der Öffnungsplatte an der anderen Seite begrenzt. Das primäre Gummielement hat zwei Funktionen, nämlich erstens die statische und dynamische Belastung der Aufhängung zu tragen und zweitens als Kolben zu wirken, um die Flüssigkeit durch die Öffnung in die untere Kammer zu pumpen. Im Leerlauf kann das Fluid bei Motorbewegun gen von geringer Amplitude sich frei zwischen den Kammern durch ein Fluidübertragungsventil hindurch bewegen. Bei Motor bewegungen von hoher Amplitude, wie sie bei Straßengeschwin digkeit auftreten, wird auf das Fluidübertragungsventil Druck ausgeübt, das Ventil geschlossen, und das hydraulische Fluid durch Durchlässe in der Öffnungsplatte hindurch in die untere Kammer gedrängt. Die Fluidbewegung durch die eingeengten Öff nungen ruft eine Dämpfungswirkung hervor, wodurch Bewegungen höherer Amplitude absorbiert werden.

In der Praxis ist der Verbrennungsmotor häufig an drei Punkten auf einem steifen Gabelträger oder Unterrahmen elastomer abge stützt, mit dem Steuerarme der Antriebsradaufhängung schwenk bar verbunden sind. Der Gabelträger selbst ist an der Fahr zeugkarosserie über eine Vielzahl von Pufferelementen abge stützt. Mit dieser Art von Aufhängung wird die Motoreinheit von Beanspruchungen aufgrund der Biegungen des Chassis entla stet, und durch die Motorschwingung hervorgerufene Drehmoment schwankungen werden angesichts der größeren Flexibilität der Halterung absorbiert.

Bekannte Pufferhalterungsanordnungen, einschließlich jenen, bei denen ein Polster am Unterrahmen und ein Polster für das Triebwerk darauf angebracht ist, bieten wünschenswerte Dämp fungseigenschaften. Das US Patent 4 240 517, dessen Offenba rung durch diesen Hinweis-hier eingeschlossen ist, ist ein ty pisches Beispiel der Patente, die ein am Unterrahmen oder Ga belträger angebrachtes Polster zum Stützen des Kraftaggregats vorsehen. Solche Reihenanordnungen sind allerdings schwer zu sammenzusetzen und herzustellen, sie weisen zahlreiche Teile auf und erhöhen das Gesamtgewicht sowie die Kosten des Fahr zeugs. Folglich besteht Bedarf an einer leichten, kosten günstigen Aufhängung, die Schwingungskräfte im wesentlichen absorbieren und dabei eine sichere Halterung des Verbren nungsmotors an der Fahrzeugkarosserie oder dem Chassis gewähr leisten kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine hydraulisch gedämpfte, ela stische Motoraufhängung in Reihenanordnung zu schaffen, die ein geringeres Gewicht und einen einfacheren Aufbau hat als bekannte Pufferanordnungen.

Mit der mittels Fluid gedämpften Reihenschaltung zum Aufhängen gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung erüb rigt sich die Notwendigkeit für einen über Puffer wirkenden steifen Gabelträger oder Unterrahmen der bekannten Trieb werksaufhängung durch den Ersatz des über Puffer gelagerten Gabelträgers durch eine Vielzahl von in Reihenschaltung ausge bildeten hydraulischen Tragelementen, welche das Gewicht des Triebwerks oder Kraftübertragungsaggregats unmittelbar auf der Karosserie oder dem Chassis des Fahrzeugs abstützen. Bei einer solchen Reihenanordnung der Gabelträger- und Triebwerksbefe stigung wird eine wirksame Schwingungssteuerung zwischen der Fahrzeugkarosserie und dem Kraftübertragungsaggregat geboten, so daß Schwingungen über den gesamten Bereich des Fahrzeugein satzes und der Straßenbedingungen wirksamer isoliert werden.

Im einzelnen ist gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung die Aufhängung mit einem inneren, stoßdämpfenden, hydraulisch gedämpften, elastomeren Element versehen, welches an einer Befestigungsstelle für das Kraftübertragungsaggregat befestigt ist. Das innere elastomere Element ist mit einem äußeren, in Reihe mit ihm geschalteten, elastomeren Hal terungselement integriert, wobei das äußere elastomere Halterungselement eine karosserieseitige Klammer hat, um das Kraftübertragungsaggregat an Befestigungsstellen an einer Fahrzeugkarosserie unmittelbar abzustützen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Draufsicht auf das bevorzugte Ausführungsbeispiel einer Kraftübertragungsaufhängung gemäß der Erfin dung;

Fig. 2 den Schnitt 2-2 in Fig. 1.

Wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, weist eine Aufhängung 10 für ein Kraftübertragungsaggregat oder einen Verbrennungsmotor eine innere hydroelastomere Feder 12 und eine äußere elastomere Fe der 14 auf, die miteinander in Reihe geschaltet sind. Zwischen den beiden in Reihe geschalteten Federn 12 und 14 ist eine Me tallhülse 16 angeordnet, die mit den Federn durch Vulkanisie ren oder dergleichen fest verbunden ist. Gleichfalls durch Vulkanisieren oder dergleichen ist mit der äußeren Umfangsflä che der äußeren Feder 14 ein äußeres Stützgehäuse 18 verbun den.

Die Motoraufhängung 10, einschließlich der Federn 12 und 14 hat die Form eines elliptischen Kegelstumpfes. Ferner kann die dynamische Federkennlinie der elastomeren Federn 12 und 14 je nach Bedarf der betreffenden Fahrzeugfederung und den jeweili gen Betriebsbedingungen modifiziert werden.

Verschiedene Parameter der Motoraufhängung 10 sind so gewählt, daß sie etwa folgende Gleichung erfüllen:

worin K_D Unit = dynamische Federsteife der gesamten Fahrzeug aufhängung 10,
K_D Hydro/Elast = dynamische Federkonstante der inneren, hydro elastomeren Feder 12, und
K_D Elast = dynamische Federkonstante der äußeren elastomeren Feder 14.

Die innere Feder 12 kann an einem nicht gezeigten Verbren nungsmotor oder Elektromotor mittels Befestigungsbolzen befe stigt werden, die sich durch die obere Stirnfläche einer wahl weise vorgesehenen Stützplatte 20 erstrecken. Die Stützplatte 20 ist mittels eines Bolzens 24 mit einem Halterungsglied 22 verbunden, zu dem sich der Bolzen erstreckt. Das Stützgehäuse 18 kann durch einen Stützflansch 26, der zum Aufnehmen von Verbindungsbolzen oder -stiften geeignet ist, an einem nicht gezeigten Fahrzeugaufbau oder Chassis befestigt werden. Bei dieser Verbindungsanordnung stützt die innere Feder 12 den Verbrennungsmotor ab, während die äußere Feder 14 zum Stützen der gesamten Motoraufhängung am Fahrzeugchassis dient.

Wie am besten in Fig. 2 erkennbar, ist die innere Feder 12 auch mit einer Vielzahl von mit Fluid gefüllten Kammern verse hen, die sich im wesentlichen parallel zur Achse des Bolzens 24 erstrecken. Eine erste mit Fluid gefüllte Kammer A ist von der Innenfläche der Feder 12 und einer Trennwandanordnung 28 bestimmt. Eine zweite mit Fluid gefüllte Kammer B ist mit der ersten mit Fluid gefüllten Kammer A durch eine Fluidbahn 40 in der Trennwandanordnung 28 verbunden und von einem Gehäuse deckel 30 begrenzt. Die zweite mit Fluid gefüllte Kammer B wirkt als Expansionskammer, in die Fluid aus der ersten mit Fluid gefüllten Kammer A verdrängt werden kann.

Das Fluid innerhalb der Kammern wird gezwungen, aufgrund rela tiver Volumenänderungen in den Fluidkammern infolge von Ver drängung der Feder 12 durch Schwingungen durch die Fluidbahn 40 in der Trennwandanordnung 28 zwischen ihnen zu fließen.

Die zweite mit Fluid gefüllte Kammer B und der Gehäusedeckel enthalten außerdem eine flexible, elastomere Membran 32, die mittels Laschen 36, welche sich von der zwischengeschalteten Metallhülse 16 erstrecken, gegen den Umfang der Trennwandan ordnung 28 abgedichtet ist. Die flexible Membran 32 trennt einen Teil der zweiten mit Fluid gefüllten Kammer B ab und be grenzt zwischen sich und dem Gehäusedeckel 30 eine erste Luft kammer C. Die Luftkammer C steht über eine Vielzahl von Öff nungen 34 im Umfang des Gehäusedeckels 30 mit der Atmosphäre in Verbindung.

Wie auch in Fig. 2 erkennbar ist, kann zwischen den mit Fluid gefüllten Kammern A, B ein Entkoppler 38 angebracht sein. Die ser Entkoppler 38, der, wenn gewünscht, aus einem geeigneten Kunststoffhergestellt sein kann, ist innerhalb der Trennwand anordnung 28 bewegbar angebracht, um die Fluidströmung entge gen der flexiblen Membran 32 innerhalb der mit Fluid gefüllten Kammern A, B zu steuern.

Wenn die Fahrzeugaufhängung Schwingungen von großer Amplitude erzeugt, gleicht der Entkoppler 38 die Verdrängung der elasto meren Feder 12 und die Volumenschwankungen der ersten und zweiten mit Fluid gefüllten Kammern A und B aus, so daß es zu einer im wesentlichen begrenzten Übertragung von Flüssigkeit über die Trennwandanordnung 28 hinaus kommt. Das heißt mit an deren Worten, wenn die elastomere Feder 12 sich so stark ver formt, daß sie einen hohen Druckstoß innerhalb der mit Fluid gefüllten Kammern hervorruft, kontaktiert der Entkoppler 38 entweder die obere oder die untere Oberfläche der Trennwandan ordnung 28, wodurch die Fluidmenge abgelenkt wird, die zum Vor- und Zurückschwingen durch die Trennwandanordnung 28 ver anlaßt werden kann, welche ihrerseits die Dämpfungseigenschaf ten der inneren elastomeren Feder 12 stark versteift. Hierbei werden die Motorschwingungen von den dynamischen Eigenfeder konstanten der in Reihe geschalteten elastomeren Federn 12 und 14 absorbiert.

Wenn im Gegensatz dazu die elastomere Feder 12 Schwingungen von niedriger Amplitude erfährt, drängt die Volumenänderung in der ersten und zweiten mit Fluid gefüllten Kammer A und B den Entkoppler 38 nicht gegen die obere oder untere Oberfläche der Trennwandanordnung 28. In diesem Fall wird die Fluidströmung nicht daran gehindert, die flexible Membran 32 zur Auslenkung zu bringen und verringert folglich die Kammersteifheit der Mo toraufhängung 10.

Claims

1. Hydraulisch gedämpfte Aufhängung für ein Kraftübertragungs aggregat,
gekennzeichnet durch

(a) ein erstes federndes Element mit einer Motorstützseite,
(b) eine Trennwandanordnung (28), die innerhalb des ersten federnden Elements angeordnet ist und eine erste und eine zweite mit Flüssigkeit gefüllte Arbeitskammer begrenzt, die durch einen in der Trennwandanordnung ausgebildeten Kanal miteinander in Verbindung stehen, und
(c) ein zweites, in Reihe geschaltetes federndes Element, welches am ersten federnden Element befestigt ist und dieses stützt.

2. Aufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste federnde Element fle xibler ist als das zweite federnde Element.

3. Hydraulisch gedämpfte Aufhängung für ein Kraftübertragungs aggregat in Reihenanordnung, gekennzeichnet durch

(a) ein Halterungsglied (22), das zum Befestigen an einem beweglichen Körper geeignet ist,
(b) ein erstes federndes Element mit einer Innenfläche, die koaxial mit einem Ende des Halterungsgliedes (22) verbunden ist, und einer Außenfläche, die an einem Stützglied befestigt ist,
(c) ein verformbares Element, das mit der Innenfläche des er sten federnden Elements, eine Fluiddämpfungsanordnung zum Dämpfen von Schwingungen des Halterungsgliedes (22) gegenüber dem Stützglied bildend zusammenwirkt, wobei die Fluiddämpfungs anordnung in eine obere und eine untere Fluidkammer unterteilt ist,
(d) ein Trennglied, das zwischen der oberen und unteren Fluid kammer angeordnet ist und einen Durchlaß hat, der eine Ver bindung zwischen den Fluidkammern gestattet,
(e) ein Anbringungsglied, das zum Befestigen an einem orts festen Bauteil geeignet ist, und
(f) ein zweites federndes Element, das zwischen dem Stützglied und dem Anbringungsglied befestigt ist und Schwingungen des ersten federnden Elements gegenüber dem ortsfesten Bauteil dämpft.

4. Aufhängung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Trenngliedes und rechtwinklig zur Achse der Vorrichtung eine Platte beweglich angebracht ist, welche die Fluidströmung in einem unterschied lichen Maß in Abhängigkeit von der Stellung der Platte steuert.

5. Aufhängung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste federnde Element, das zweite federnde Element, das Stützglied und das Anbringungs glied zylindrische Gestalt und einen ovalen Querschnitt haben.

6. Hydraulisch gedämpfte Aufhängung für ein Kraftübertragungs aggregat in Reihenanordnung zum Absorbieren von Schwingungen aus einer Schwingungsquelle, gekennzeichnet durch,

(a) ein erstes federndes Element, das zum Befestigen an der Schwingungsquelle geeignet ist, wobei das erste federnde Ele ment der Schwingungsquelle gegenüber einen Hohlraum hat, in dem ein Fluid eingeschlossen ist,
(b) eine Trennwandanordnung (28), die den Hohlraum in eine erste Kammer und eine zweite Kammer unterteilt und einen be grenzenden Durchlaßkanal hat, der die erste und zweite Kammer verbindet und dadurch eine Strömung zwischen der ersten und zweiten Kammer ermöglicht, die sich aus einer Volumenänderung der Kammer während der Verformung des ersten federnden Elements ergibt, und
(c) ein mit dem ersten federnden Element verbundenes zweites federndes Element, das mit dem ersten federnden Element in Reihe geschaltet ist, um es an einer Schwingung aufnehmenden Quelle abzustützen.

7. Aufhängung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch ein Gehäuse, das gemeinsam mit der Trennwandanordnung (28) die zweite Kammer begrenzt.

8. Aufhängung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kammer von einer ela stischen Membran (32) so unterteilt ist, daß zwischen einem Gehäusedeckel (30) und der Membran eine Luftkammer (C) begrenzt ist, wobei die Membran geeignet ist, bei Volumenänderungen in nerhalb der zweiten Kammer verformt zu werden.

9. Aufhängung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Trennwandanordnung ein zweiter begrenzender Durchlaßkanal ausgebildet ist, der die erste Kammer und die zweite Kammer miteinander verbindet und dadurch eine Strömung zwischen den Kammern ermöglicht.

10. Aufhängung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Platte rechtwinklig zur Achse der Befestigung bewegbar ist, um die Fluidströmung durch den zweiten begrenzenden Durchlaßkanal in unterschiedlichem Ausmaß in Abhängigkeit von der Stellung der Palette zu steuern.

11. Aufhängung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die dynamische Federsteife der Aufhängung durch die Gleichung annähernd beschrieben ist, worinK_D Unit - dynamische Federsteife der gesamten Fahrzeug aufhängung (10),
K_D Hydro/Elast = dynamische Federkonstante der inneren, hydro elastomeren Feder (12) und
K_D Elast = dynamische Federkonstante der äußeren elasto meren Feder (14).