DE19752635C2 - Lagerbüchse für einen Kfz-Kraftübertragungsstrang - Google Patents

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. Büchsenlagerungen dienen dabei zum Lagern von Drehmo­ netnübertragungswellen.

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 im oberen bzw. unteren Teil. Der Gummiisolator 4 weist entsprechen seiner Form in den radialen Rich­ tungen sich ändernde Dicken des Gummiisolators auf, um für verschiede­ ne Dämpfungswerte und verschiedene Federkonstanten in den radialen Richtungen zu sorgen. Diese bekannte Lagerbüchse 1 ist jedoch auf her­ kömmliche Weise drehfest angebracht, so daß unabhängig von der Ampli­ tude oder Frequenz von in verschiedenen radialen Richtungen wirkenden Schwingungskräften F konstante Dämpfungs- und Elastizitätseigen­ schaften für auf sie wirkende mittlere Schwingungskräfte vorliegen.

Jedoch kann eine derartige Lagerbüchse für einen Kfz-Kraftübertragungs­ strang nicht für sehr niedrige Innengeräusche und hohen Fahrkomfort sorgen, da sich Fahrzeugschwingungen abhängig von der Motordrehzahl nach Aplidtude und Frequenz ändern.

Aus der JP 58-106 137 A ist bereits eine Lagerbüchse bekannt, die einen auf einem Innenrohr angeordneten Gummiisolator aufweist, in dem zwei einander symmetrisch gegenüberliegende Hohlräume vorgesehen sind, die konzentrisch zum Innenrohr angeordnet sind und sich in Umfangs­ richtung nur jeweils über etwa 90% erstrecken. Mit Hilfe einer Verdrehein­ richtung kann der Gummiisolator gegenüber einem Außengehäuse ver­ dreht werden, so daß sich der Dämpfungswert und die Federkonstante ver­ ändern lassen.

Ferner ist bereits eine Lagerbüchse mit variablen Federkonstanten für La­ sten in vertikalen und longitudinalen Richtungen bekannt (JP 3-157 526 A), die eine Hülse und einen Stift umfaßt, der axial im Zentrum der Hülse angeordnet ist und einen elliptisch verlängerten Querschnitt aufweist. Die Hülse und der Stift sind durch ein Gummielement miteinander verbunden, daß in vertikaler Richtung eine kleinere Federkonstante aufweist als in der longitudinalen Richtung.

Zwischen der Hülse und dem Stift sind Flüssigkeitskammern unterhalb und oberhalb des Stiftes in Axialrichtung vorgesehen. Jede der Flüssig­ keitskammern ist durch einen Drosselweg in zwei Kammern unterteilt, so­ daß durch den Drosselwiderstand die Drehreibung in Antwort auf eine Drehkraft veränderbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lagerbüchse für einen Kfz- Kraftübertragungsstrang zu schaffen, die in einem weiten Drehzahlbe­ reich eines Motors für gute Dämpfung von Schwingungen sorgen kann.

Diese Aufgabe ist durch die Lagerbüchse gemäß dem beigefügten An­ spruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildung der Er­ indung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.

Für ein besseres 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 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 (4)

1. Lagerbüchse (10) für einen Kfz-Kraftübertragungsstrang, mit

• - einem Gummiisolator (16), der eine Innenachse (11) und einander bezo­ gen auf diese Innenachse (11) symetrisch gegenüberstehende Hohlräume (13) aufweist, wobei sich der Radius der Wandverläufe der Hohlräume (13) ausgehend vom Zentrum der Innenachse (11) so kontinuierlich ändert, daß die Außenwandkurve der Hohlräume (13) des Gummiisolators (169) eine Evolvente ist, und
• - einer Verdreheinrichtung (15, 26, 30) zum Verdrehen des Gummiisola­ tors (16).

2. Lagerbüchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdreheinrichtung (15, 26, 30) eine Verdreheinrichtung für mehrere Stel­ lungen ist, die den Gummiisolator (16) auf vorbestimmte Winkel verdrehen kann.

3. Lagerbüchse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdre­ heinrichtung folgendes aufweist:

• - einen zylinderförmigen Halter (25), der den Gummiisolator (16) lagert,
• - ein zwischen dem Halter (25) und dem Gummiisolator (16) angebrachtes Lager (20) und
• - mehrere Elektromagnete (15, 26), die beabstandet voneinander an einem Außenrohr (14) des Gummiisolators (16) und an der Innenfläche des zylin­ derförmigen Halters (25) angebracht sind.

4. Lagerbüchse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Verdreheinrichtung abhängig von der Motordrehzahl von einer Steuereinheit (30) angesteuert wird.