DE19752635A1 - Lagerbüchse für einen Kfz-Kraftübertragungsstrang - Google Patents
Lagerbüchse für einen Kfz-KraftübertragungsstrangInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Lagerbüchse für einen Kfz-Kraft
übertragungsstrang, die zum Dämpfen von Schwingungen ausge
bildet ist.
Kfz-Motoren erzeugen Kraft durch die Bewegung von Kolben,
Pleueln und einer Kurbelwelle. Das Massezentrum des Motors
ändert sich periodisch durch die Vertikalbewegung der Kolben
und der Pleuel, was durch den Aufbau des Motors bedingt ist.
Da sich die Trägheitskräfte durch die Hin- und Herbewegung
der Kolben, diejenige der Pleuel und die Kreisbewegung der
Kurbelwelle periodisch ändern, werden in einem Motor verti
kale und horizontale Schwingungen erzeugt.
Derartige Schwingungen sind bei einem Motor um so stärker,
je weniger Zylinder er aufweist, und die Schwingungen weisen
um so höhere Amplitude auf, je niedriger die Drehzahl ist.
Ein Motor wird normalerweise durch das Chassis eines Fahr
zeugs zusammen mit einem Getriebe und/oder einer Kupplung
durch elastische Lagerungseinrichtungen gelagert, um derar
tige Schwingungen aufzunehmen, damit sie nicht auf das Chas
sis übertragen werden, was das Wohlbefinden der Fahrgäste
beeinträchtigen würde. Im folgenden wird die Gesamtheit aus
einem Motor, einem Getriebe und/oder einer Kupplung als
Kraftübertragungsstrang bezeichnet. Derartige Lagerungsein
richtungen werden als Motorlagerung, Kraftübertragungs
strang-Lagerung usw. bezeichnet.
Motor- oder Kraftübertragungsstrang-Lagerungen werden in
Gummilagerungen mit einem Gummiisolator und hydraulische
Lagerungen mit einem Hydraulikfluid innerhalb eines Gummi
isolators abhängig von den Materialien oder dem Aufbau un
terteilt, und es existiert auch eine Unterteilung in Flach
lagerungen zum Abstützen der Unterseite des Motors oder des
Kraftübertragungsstrangs sowie Büchsenlagerungen zum Lagern
von Drehmoment-Übertragungswellen.
Der wichtigste Faktor beim Konzipieren einer Motor- oder
einer Kraftübertragungsstrang-Lagerung betrifft die Dämp
fungseigenschaften des Isolators. Im allgemeinen muß eine
Motorlagerung einen hohen Dämpfungswert hinsichtlich Schwin
gungen hoher Amplitude aufweisen, um vom Motor verursachte
Stöße schnell aufzufangen, und sie muß gleichzeitig hin
sichtlich Schwingungen niedriger Amplitude einen geringen
Dämpfungswert, jedoch eine hohe Federkonstante aufweisen, um
Innengeräusche in einem Fahrzeug zu verringern.
Fig. 1 zeigt eine herkömmliche Lagerbüchse für einen Kfz-
Kraftübertragungsstrang vom Typ mit Gummiisolator.
Wie dargestellt, umfaßt diese herkömmliche Lagerbüchse 1
ein zentrisch in ihr angebrachtes Innenrohr und einen um
dieses herum ausgebildeten Gummiisolator 4 mit jeweils einem
Hohlraum 3 im oberen bzw. unteren Teil. Der Gummiisolator 4
weist entsprechend seiner Form in den diagonalen Richtungen
sich ändernde Weglängen des Gummiisolators auf, um für ver
schiedene Dämpfungswerte und verschiedene Federkonstanten in
den radialen Richtungen zu sorgen. Jedoch ist diese Lager
büchse 1 auf herkömmliche, feste Weise so angebracht, daß
auf sie wirkende mittlere Schwingungskräfte konstanten Dämp
fungs- und Elastizitätseigenschaften unabhängig von der Am
plitude oder Frequenz der in verschiedenen radialen Richtun
gen wirkenden Schwingungskräfte F ausgesetzt sind.
Jedoch kann eine derartige Lagerbüchse für einen Kfz-Kraft
übertragungsstrang nicht für sehr niedrige Innengeräusche
und hohen Fahrkomfort sorgen, da sich Fahrzeugschwingungen
abhängig von der Motordrehzahl nach Amplitude und Frequenz
ändern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lagerbüchse
für einen Kfz-Kraftübertragungsstrang zu schaffen, die in
einem weiten Drehzahlbereich eines Motors für gute Dämpfung
von Schwingungen sorgen kann.
Diese Aufgabe ist durch die Lagerbüchse gemäß dem beigefüg
ten Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Wei
terbildungen sind Gegenstand abhängiger Ansprüche.
Bei der erfindungsgemäßen Lagerbüchse werden verschiedene
Dämpfungseigenschaften dadurch erzielt, daß ein einfacher
Gummiisolator mit spezieller Hohlraumgestaltung und eine
Verdreheinrichtung verwendet werden, wodurch es möglich ist,
die Dämpfungseigenschaften abhängig von der Motordrehzahl zu
verändern, wodurch die vom Motor verursachten Störgeräusche
verringert werden.
Für ein vollständigeres Verständnis der Art und der Aufgaben
der Erfindung ist auf die folgende detaillierte Beschreibung
in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen Bezug zu neh
men.
Fig. 1 ist eine Draufsicht einer herkömmlichen Lagerbüchse
für einen Kfz-Kraftübertragungsstrang.
Fig. 2 ist eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen Lager
büchse für einen Kfz-Kraftübertragungsstrang.
Fig. 3(A), (B) und (C) veranschaulichen verschiedene Drehzu
stände des Gummiisolators bei der erfindungsgemäßen Lager
büchse bei niedriger Drehzahl, mittlerer Drehzahl bzw. hoher
Drehzahl.
Die in Fig. 2 dargestellte erfindungsgemäße Lagerbüchse 10
für einen Kfz-Kraftübertragungsstrang umfaßt einen- Gummi
isolator 16 mit einem Paar Hohlräumen 13, die einander bezo
gen auf das Zentrum eines Innenrohrs 11 gegenüberstehen. Die
Außenkurve der Hohlräume 13 verfügt über einen Verlauf, des
sen Radius sich ausgehend vom Zentrum kontinuierlich ändert,
wie über einen Evolventenverlauf. Die Hohlräume 13 sind um
das Zentrum des Innenrohrs 11 herum symmetrisch ausgebildet.
Der Gummiisolator 16 ist mittels eines Lagers 20 in einem
zylinderförmigen Halter 25 gelagert, wodurch er innerhalb
dieses Halters 25 frei verdreht werden kann.
Eine Verdreheinrichtung zum Verdrehen des Gummiisolators 16
kann auf verschiedene Weisen aufgebaut sein, und Fig. 2 ver
anschaulicht ein Ausführungsbeispiel mit mehreren Elektro
magneten, die für eine Verdrehung des Gummiisolators 16 sor
gen. Diese mehreren Elektromagnete 26 sind entlang der In
nenfläche des Halters 25 mit vorbestimmtem gegenseitigem Ab
stand angebracht. Mehrere Elektromagnete 15 sind auch an
einem Außenrohr 14 des Gummiisolators 16 angebracht; genauer
gesagt, sind sie an der Außenfläche des Außenrohrs 14 mon
tiert. Den Elektromagneten 15 und 26 führt eine Steuerungs
einheit 30 elektrischen Strom wahlweise in solcher Weise zu,
daß zwischen den Elektromagneten 15 ein Gummiisolator 16
und den Elektromagneten 26 am Halter 25 eine anziehende oder
abstoßende Kraft entsteht, um dadurch den Gummiisolator 16
um einen vorbestimmten Winkel zu verdrehen.
Jedoch kann, wie bereits angegeben, die Verdreheinrichtung
für den Gummiisolator 16 auch anders aufgebaut sein, z. B.
unter Verwendung eines von einem Motor angetriebenen Zahn
radmechanismus. Die Verdreheinrichtung bei der Erfindung ist
daher nicht auf die in Fig. 2 dargestellte Einrichtung be
schränkt.
Nun wird unter Bezugnahme auf Fig. 3 die Funktion der Lager
büchse 10 gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung be
schrieben.
Die Unterfiguren (A), (B) und (C) von Fig. 3 zu Drehzustän
den für hohe, mittlere bzw. niedrige Drehzahl entsprechen
den in Fig. 2 angedeuteten Stellungen A, B bzw. C. Dadurch
ist eine durch einen Pfeil in Fig. 2 gekennzeichnete Rich
tung so ausgerichtet, daß sie in der Richtung einer Kraft F
zeigt, was durch Verdrehen des Gummiisolators 16 durch die
Elektromagnete 15 und 26 in einen der drei Drehzustände er
folgt.
Fig. 3 (A) zeigt einen Zustand, bei dem der Abschnitt hoher
Steifigkeit des Gummiisolators 16 der angelegten Kraft F
entgegenwirkt, wodurch dieser Zustand hinsichtlich Schwin
gungen hoher Amplitude bei niedriger Motordrehzahl geeignet
ist. In diesem Zustand zeigt der Gummiisolator 16 eine klei
ne Federkonstante entsprechend dem Elastizitätsmodul von
Gummi, und er zeigt hohe Dämpfungseigenschaften, da ein mit
Gummi gefüllter Abschnitt des Gummiisolators 16 in der Rich
tung ausgerichtet ist, in der die Kraft F wirkt.
Indessen verdreht die Steuerungseinheit 30 den Gummiisolator
16 in einem mittleren Drehzahlbereich auf den vorbestimmten
Winkel gemäß Fig. 3 (B), bei dem auf der Schnittlinie in der
Richtung der ausgeübten Kraft F ein Gummiabschnitt a(50) und
ein Hohlraumabschnitt b(50) liegen. Daher zeigt der Gummi
isolator 16 vergrößerte Federkonstante und niedrige Dämp
fungseigenschaften entsprechend den in Klammern angegebenen
Anteilen von Gummi und Hohlraum.
Wenn schließlich eine hohe Motordrehzahl erreicht wird, bei
der Schwingungen mit niedriger Amplitude vorliegen, verdreht
die Steuerungseinheit 30 den Gummiisolator 16 auf den vorbe
stimmten Winkel gemäß Fig. 3(C). In dieser Stellung ist der
Gummiabschnitt c kleiner als der Hohlraumabschnitt d in der
Richtung der einwirkenden Kraft, wodurch die Federkonstante
auf den höchsten Wert erhöht ist, während die Dämpfungs
eigenschaften auf den niedrigsten Wert erniedrigt sind.
Die vorstehend beschriebenen Zustände veranschaulichen die
zwei Extremstellungen des Gummiisolators 16 mit der dazwi
schenliegenden Stellung. Vorzugsweise existieren mehr als
drei von der Steuerungseinheit 30 einstellbare Stellungen,
wodurch die Lagerbüchse 10 für wirkungsvollere und genauere
Dämpfungskräfte und Federkonstanten für verschiedene Stadien
abhängig von durch verschiedene Motordrehzahlen hervorgeru
fene Schwingungen sorgen kann.
Daher ist zu beachten, daß die anhand von Fig. 3 beschrie
bene Anzahl von Drehzuständen des Gummiisolators nur veran
schaulichend ist und nicht zur Beschränkung der Erfindung
auszulegen ist.
Demgemäß kann die Erfindung unter Verwendung eines einfachen
Gummiisolators 16 und einer Verdreheinrichtung für verschie
dene Dämpfungseigenschaften sorgen, wodurch sich besonders
geeignete Dämpfungseffekte abhängig von der Motordrehzahl
erzielen lassen, was zu einer Verringerung von Motorgeräu
schen beiträgt.
Claims (5)
1. Lagerbüchse (10) für einen Kfz-Kraftübertragungsstrang,
gekennzeichnet durch:
- - einen Gummiisolator (16) mit einer Innenachse (11) und einander über diese Innenachse gegenüberstehenden Hohlräumen (13) mit Wandverläufen, deren Radius sich ausgehend vom Zen trum der Innenachse ändert; und
- - eine Verdreheinrichtung (15, 26, 30) zum Verdrehen des Gummiisolators.
2. Lagerbüchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Hohlräume (13) symmetrisch um das Zentrum der In
nenachse (11) herum ausgebildet sind, wobei die Wandkurve
der Hohlräume des Gummiisolators eine Evolvente ist.
3. Lagerbüchse nach einem der vorstehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Verdreheinrichtung (15, 26,
30) eine Verdreheinrichtung für mehrere Stellungen ist, die
den Gummiisolator (16) auf vorbestimmte Winkel verdrehen
kann.
4. Lagerbüchse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Verdreheinrichtung folgendes aufweist:
- - einen zylinderförmigen Halter (25), der den Gummiisolator (16) lagert;
- - ein zwischen dem Halter und dem Gummiisolator angebrachtes Lager (20) und
- - mehrere Elektromagnete (15, 26), die beabstandet voneinan der am Außenrohr des Gummiisolators und an der Innenfläche des zylinderförmigen Halters angebracht sind.
5. Lagerbüchse nach einem der vorstehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Verdreheinrichtung abhängig
von der Motordrehzahl von einer Steuerungseinheit (30) ange
steuert wird.
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