DE19829233A1 - Hydraulisch dämpfendes Motorlager - Google Patents

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein hydraulisch dämpfendes Motorlager (10) mit einer Arbeitskammer (11) und einer Ausgleichskammer (12). Die Kammern (11, 12) sind mit einer hydraulischen Flüssigkeit gefüllt und durch eine Zwischenplatte (13) getrennt. In der Zwischenplatte (13) sind ein Überströmkanal (14) und eine Entkopplungsmembran (20) vorgesehen. Die Zwischenplatte (13) weist mindestens einen Entkopplungskanal (26) auf, der von der Arbeitskammer (11) zur Entkopplungsmembran (20) führt und die hochfrequenten Isolationseigenschaften des Motorlagers (10) verbessert.

Description

Die Erfindung betrifft ein hydraulisch dämpfendes Motorlager mit einer durch eine Tragfeder aus elastomerem Material begrenzten Arbeits­ kammer und einer Ausgleichskammer, die mit einer hydraulischen Flüssigkeit gefüllt und durch eine Zwischenplatte getrennt sind, wobei in der Zwischenplatte ein die beiden Kammern verbindender Über­ strömkanal und eine Entkopplungsmembran vorgesehen sind.

Bei derartigen Hydrolagern trägt die Entkopplungsmembran zur Ver­ minderung der Geräuschkopplung und zur Isolation der motorspezifi­ schen Leerlaufschwingung bei, da sie für Schwingungen kleiner Ampli­ tuden und hoher Frequenz eine Absenkung der Dämpfung und der dy­ namischen Steifigkeit bewirkt. Zu diesem Zweck ist die Entkopplungs­ membran beweglich oder verformbar ausgebildet. Im Fahrbetrieb sollte ein Motorlager jedoch niederfrequente Schwingungen großer Amplitude ausreichend abdämpfen können, so daß bei Fahrbahnunebenheiten die als Stuckern bekannten Resonanzerscheinungen ausbleiben. Dazu sollte der Membranfreiweg möglichst klein sein. Nachteilig bei den bekannten Motorlagern ist, daß eine gute hochfrequente Entkopplung zu einer Verschlechterung beim Abdämpfen niederfrequenter Schwingungen führt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Motorlager bereit­ zustellen, das eine Verbesserung der hochfrequenten Isolation ohne Verschlechterung der niederfrequenten Dämpfung ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird zur Lösung dieser Aufgabe bei einem Motorlager der eingangs genannten Art vorgeschlagen, daß die Zwischenplatte mindestens einen Entkopplungskanal aufweist, der von der Arbeits­ kammer zur Entkopplungsmembran führt.

Der von der Arbeitskammer zur Entkopplungsmembran führende Ent­ kopplungskanal ist hochfrequent ausgelegt. Beim Auftreten von hoch­ frequenten Schwingungen mit kleiner Amplitude wird die Entkopp­ lungsmembran bewegt oder verformt, ohne daß die hydraulische Flüs­ sigkeit durch den Überströmkanal strömt. Bei hochfrequenten Anre­ gungen kleiner Amplitude treten Resonanzerscheinungen der in dem Entkopplungskanal aufgenommenen Flüssigkeitsmassen mit der Volu­ mensteifigkeit der Tragfeder auf. Diese Resonanzerscheinungen bewir­ ken eine Absenkung der dynamischen Steifigkeit des Motorlagers. Hierdurch wird das hochfrequente Isolationsverhalten verbessert, ohne daß die niederfrequenten Dämpfungseigenschaften verschlechtert wer­ den.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Vorteilhaft ist der mindestens eine Entkopplungskanal im wesentlichen zylindrisch ausgebildet, wobei das Verhältnis von Durchmesser zu Län­ ge des Entkopplungskanals kleiner ist als vier. Durch diese geometri­ sche Formgebung des Entkopplungskanals wird eine gute hochfrequen­ te Dämpfung erzielt.

In vorteilhafter Weiterbildung weist die Zwischenplatte einen zur Ar­ beitskammer gerichteten Ansatz auf, der von einem mit der hydrauli­ schen Flüssigkeit gefüllten Ringspalt umgeben und von der Tragfeder abgeschlossen ist. Dieser Ringspalt stellt eine Verlängerung für den Überströmkanal bereit und verbessert die niederfrequente Dämpfung.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Zwischenplatte zwei­ teilig ausgebildet und weist ein Oberteil und ein Unterteil auf. Die zwei­ teilige Ausbildung der Zwischenplatte ermöglicht eine konstruktive Vereinfachung und erleichtert die Montage.

Vorteilhaft weist die Zwischenplatte mehrere Entkopplungskanäle mit unterschiedlichen Durchmessern auf. Hierdurch werden mehrere paral­ lel geschaltete Flüssigkeitsmassen gebildet, die hochfrequent ausgelegt sind und gegen die Volumensteifigkeit der Tragfeder wirken.

In vorteilhafter Weiterbildung weist die Zwischenplatte einen zur Aus­ gleichskammer gerichteten Ansatz mit einem Entkopplungskanal auf. Hierdurch wird die gewünschte Absenkung der dynamischen Steifigkeit weiter verstärkt.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung sind das Oberteil und das Un­ terteil im wesentlichen zylindrisch ausgebildet, und das Oberteil ist in einen Innenraum eines Unterteils eingesetzt. Das Oberteil und das Un­ terteil werden somit bei der Montage automatisch zueinander ausge­ richtet und zentriert.

Vorteilhaft ist das Oberteil an seiner Außenseite mit einer umlaufenden Rippe versehen. Die Rippe ermöglicht eine Zentrierung des Oberteils gegenüber dem Unterteil bei kleinen Berührflächen, wodurch der Bear­ beitungsaufwand verringert wird.

In vorteilhafter Ausgestaltung ist der Überströmkanal von der Rippe, der Außenseite des Oberteils und der Innenseite des Unterteils be­ grenzt. Der Überströmkanal wird somit erst beim Einsetzen des Ober­ teils in den Innenraum des Unterteils gebildet. Hierdurch kann die Formgebung und Bearbeitung des Oberteils und des Unterteils einfach gehalten werden. Der Überströmkanal kann durch den Ringraum zwi­ schen der Tragfeder und dem Ansatz der Zwischenplatte verlängert werden.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Rippe mehrere Schrägen zur Bildung des Überströmkanals auf. Hierdurch wird die Länge des Überströmkanals vergrößert, der durch die Schrägen etwa spiralförmig verläuft. Durch die größere Länge des Überströmkanals wird eine bessere hydraulische Dämpfung erzielt.

Vorteilhaft verändert sich die Breite der Rippe über ihre Länge. Hier­ durch wird eine gute Abdichtung zwischen den einzelnen Bereichen des Überströmkanals und eine zuverlässige Aufnahme des Oberteils in den Innenraum des Unterteils sichergestellt.

In vorteilhafter Ausgestaltung weist der Innenraum des Unterteils an die Rippe des Oberteils angepaßte Auflagen auf. Durch diese Auflagen wird die Dichtwirkung zwischen der Rippe und dem Unterteil verbes­ sert, so daß unerwünschte Bewegungen der hydraulischen Flüssigkeit vermieden werden. Gleichzeitig dienen die Auflagen als Axialanschläge für das Oberteil.

Vorteilhaft weist das Unterteil zur Beaufschlagung der Entkopplungs­ membran Ausnehmungen auf, die mit den Entkopplungskanälen des Oberteils fluchten. Hierdurch wird die Steifigkeitsabsenkung bei hoch­ frequenten Schwingungen mit kleinen Amplituden verbessert.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Entkopplungsmembran in einem Käfig der Zwischenplatte freischwingend aufgenommen. Eine zusätzliche Halterung für die- Entkopplungsmembran ist nicht erforder­ lich.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen nä­ her erläutert, die in schematischer Weise in der Zeichnung dargestellt sind. Dabei zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Motorlager in einer ersten Ausfüh­ rungsform;

Fig. 2 einen Schnitt durch eine Zwischenplatte in einer zweiten Ausführungsform;

Fig. 3 eine Draufsicht auf Fig. 2;

Fig. 4 eine Seitenansicht des Oberteils der Zwischenplatte aus Fig. 2; und

Fig. 5 eine Draufsicht auf das Unterteil der Zwischenplatte aus Fig. 2.

In Fig. 1 ist ein Motorlager 10 mit einer Arbeitskammer 11 und einer Ausgleichskammer 12 dargestellt. Die Arbeitskammer 11 und die Ausgleichskammer 12 sind über eine Zwischenplatte 13 mit einem Überströmkanal 14 voneinander getrennt. Die Arbeitskammer 11 ist nach oben über eine Tragfeder 15 abgeschlossen. Die Ausgleichskam­ mer ist nach unten von einer gummielastischen Membran 16 begrenzt. In die Tragfeder 15 ist ein Lagerkern 17 mit einem Befestigungsbolzen 18 zur Befestigung an einem nicht dargestellten Motor einvulkanisiert. An der Unterseite des Lagers 10 ist ein Gehäuse 28 mit einem weite­ ren Befestigungsbolzen 19 zur Befestigung an einer Karosserie vorge­ sehen. Ein Metallring 30, der an die Tragfeder 15 anvulkanisiert ist, umgreift die Zwischenplatte 13 und das Gehäuse 28. In der Zwi­ schenplatte 13 ist weiter eine Entkopplungsmembran 20 aufgenom­ men.

Die Entkopplungsmembran 20 dient zum Entkoppeln von Schwingun­ gen mit kleiner Amplitude. Der Überströmkanal 14 bewirkt eine Dämp­ fung niederfrequenter Schwingungen mit großer Amplitude.

Die Zwischenplatte 13 ist zweiteilig ausgebildet und weist ein Oberteil 21 sowie ein Unterteil 22 auf. Zwischen dem Oberteil 21 und dem Un­ terteil 22 wird ein Käfig 23 für die Entkopplungsmembran 20 gebildet.

Das Oberteil 21 und das Unterteil 22 sind jeweils mit einem Ansatz 24, 25 versehen. In jedem Ansatz 24, 25 ist ein Entkopplungskanal 26, 27 angeordnet. Der Entkopplungskanal 26 des Oberteils 21 führt von der Entkopplungsmembran 20 zur Arbeitskammer 11, während der Ent­ kopplungskanal 27 von der Entkopplungsmembran 20 zur Ausgleichs­ kammer 12 führt. Zwischen dem Ansatz 24 und dem Metallring 30 wird ein Ringspalt 29 ausgebildet, der eine Verlängerung des Über­ strömkanals 14 und damit eine Verbesserung der hydraulischen Dämp­ fung bewirkt.

Bei einer hochfrequenten Belastung des Motorlagers 10 drückt die hy­ draulische Flüssigkeit in der Arbeitskammer 11 auf die Entkopplungs­ membran 20, die hierdurch in dem Käfig 23 verschoben wird. Diese Verschiebung bewirkt eine Strömung der hydraulischen Flüssigkeit durch den Entkopplungskanal 26. Der Entkopplungskanal 26 ist hoch­ frequent ausgelegt. Bei hochfrequenten Schwingungen kleiner Ampli­ tude kommt es zu Resonanzerscheinungen der in den Entkopplungska­ nälen 26, 27 aufgenommenen Flüssigkeitsmassen mit der Volu­ mensteifigkeit der Tragfeder 15. Die Resonanzfrequenz kann durch die Abmessungen und Form der Entkopplungskanäle 26, 27 festgelegt werden. Diese Resonanzerscheinungen führen zu einer Absenkung der dynamischen Steifigkeit und damit zu einer Verbesserung der hochfre­ quenten Isolation.

Bei Schwingungen großer Amplitude ist die Wirkung der Entkopplungs­ kanäle 26, 27 wesentlich verringert. Sobald sich die Entkopplungs­ membran 20 aufgrund der großen Amplituden am Rand des Käfigs 23 anlegt, strömt die hydraulische Flüssigkeit durch den Überströmkanal 14. Dies führt zu einer hydraulischen Dämpfung sowie einer erhöhten Steifigkeit des Motorlagers 10.

Durch die Entkopplungskanäle 26, 27 wird die hochfrequente Entkopp­ lung verbessert, während die niederfrequente Dämpfung und Erhöhung der Steifigkeit unbeeinträchtigt bleibt.

Der Durchmesser der Entkopplungskanäle 26, 27 beträgt etwa das 3,3-fache der Länge der Entkopplungskanäle 26, 27.

In den Fig. 2 und 3 ist eine andere Ausführungsform einer Zwischen­ platte 40 dargestellt. Diese Zwischenplatte 40 ist ebenfalls mit einer Entkopplungsmembran 20 versehen, die in einem Käfig 23 aufgenom­ men ist. Die Zwischenplatte 40 weist ein Oberteil 41 und ein Unterteil 42 auf, die einen Überströmkanal 43 festlegen. Das Oberteil 41 ist mit einer Reihe von unterschiedlichen Entkopplungskanälen 44, 45, 46 versehen. Die Entkopplungskanäle 44, 45, 46 sind etwa zylinderförmig ausgeführt, und das Verhältnis von Durchmesser zu Länge ist kleiner als 4.

Das Oberteil 41 ist an seiner Außenseite 48 mit einer umlaufenden Rippe 47 versehen. Diese Rippe 47 legt sich an der Innenseite 49 des Unterteils 42 an. Der Überströmkanal 43 wird von der Rippe 47, der Außenseite 48 des Oberteils 41 und der Innenseite 49 des Unterteils 42 begrenzt. Das Oberteil 41 weist eine Eintrittsöffnung 50 für den Überströmkanal 43 auf, während das Unterteil 41 mit einer Austritts­ öffnung 51 versehen ist.

Das Oberteil 41 steht in Axialrichtung etwas über das Unterteil 42 vor und bildet einen Ansatz 52. Zwischen diesem Ansatz 52 und dem in Fig. 2 nicht dargestellten Metallring 30 wird wiederum ein Ringspalt 29 gebildet. Dieser Ringspalt 29 wird bereichsweise von der Rippe 47 übergriffen. Die nicht dargestellte Tragfeder kann sich an dieser Rippe 47 anlegen, so daß der Ringspalt 29 eine Verlängerung des Über­ strömkanals 14 bildet.

Bei hochfrequenten Schwingungen kleiner Amplitude wird die Entkopp­ lungsmembran 20 in dem Käfig 23 verschoben. Dies führt zu einer Bewegung der hydraulischen Flüssigkeit in den Entkopplungskanälen 44, 45, 46. Die Entkopplungskanäle 44, 45, 46 bilden mehrere parallel zueinander angeordnete Flüssigkeitsmassen, die gegen die Volu­ mensteifigkeit der Tragfeder 15 wirken. Die Entkopplungskanäle 44, 45, 46 sind hochfrequent ausgelegt, so daß die hochfrequenten Isola­ tionseigenschaften der Zwischenplatte 40 verbessert werden. Bei Schwingungen großer Amplitude legt sich die Entkopplungsmembran 20 am Rand des Käfigs 23 an, so daß die hydraulische Flüssigkeit durch den Überströmkanal 43 strömt. Hierdurch kommt es zu einer hydraulischen Dämpfung und einer Erhöhung der Steifigkeit des Motor­ lagers 10.

Fig. 4 zeigt eine Seitenansicht des Oberteils 41 der Zwischenplatte 40 gemäß Fig. 2. Die Rippe 47 erstreckt sich mehrfach um die Au­ ßenseite 48 des Oberteils 41 herum. Sie weist mehrere Schrägen 56 auf, die eine Verbindung zwischen den einzelnen, auf unterschiedlichen Höhen des Oberteils 41 angeordneten Bereichen in der Rippe 47 erlau­ ben. Die Eintrittsöffnung 50 ist als Unterbrechung in der Rippe 47 aus­ geführt. An der Unterseite des Oberteils 41 ist eine weitere Unterbre­ chung vorgesehen, die als Übertrittsöffnung 62 dient. Durch die Über­ trittsöffnung 62 tritt die hydraulische Flüssigkeit in die in Fig. 2 dar­ gestellte, untere Hälfte des Überströmkanals 43 ein, die im wesentli­ chen in dem Unterteil 42 angeordnet ist.

Die Rippe 47 weist eine sich entlang ihrer Länge verändernde Breite auf, wie aus Fig. 4 deutlich hervorgeht. Im untersten Bereich weist die Rippe 47 eine mittlere Breite auf, die in der Mitte die größte Breite und im Bereich des Ansatzes 52 die geringste Breite.

Das in Fig. 5 dargestellte Unterteil 42 weist in seinem Innenraum 53 an die Rippe 47 angepaßte Auflagen 54, 55 auf. Diese Auflagen die­ nen nicht nur zur Abdichtung der einzelnen Abschnitte des Überström­ kanals 43, sondern auch als axialer Anschlag für eine Bewegung des Oberteils 41 gegenüber dem Unterteil 42.

Zur Beaufschlagung der Entkopplungsmembran 20 von der Ausgleichs­ kammer 12 her weist das Unterteil 42 mehrere Ausnehmungen 57, 58, 59 auf. Diese Ausnehmungen 57, 58, 59 fluchten mit den Entkopp­ lungskanälen 44, 45, 46 des Oberteils 41 und weisen dieselben Durchmesser auf. Alternativ können die Ausnehmungen 57, 58, 59 versetzt zu den Entkopplungskanälen 44, 45, 46 angeordnet sein oder eine andere Geometrie aufweisen, wie beispielsweise andere Durch­ messer oder andere Formen.

Zum Ausrichten des Oberteils 41 gegenüber dem Unterteil 42 ist ein Vorsprung 60 an dem Unterteil 42 vorgesehen, der mit einer zugeord­ neten Aufnahme 61 an dem Oberteil 41 zusammenwirkt. Zum Zusam­ menbau wird das Oberteil 41 in den Innenraum 53 des Unterteils 42 eingesetzt. Anschließend werden das Oberteil 41 und das Unterteil 42 so lange gegeneinander verdreht, bis der Vorsprung 60 in die Aufnah­ me 61 eingreift. Das Oberteil 41 kann nun vollständig in den Innen­ raum des Unterteils 42 eingeführt werden, wie in Fig. 2 dargestellt.

Eine Verdrehung zwischen Oberteil 41 und Unterteil 42 ist nicht mehr möglich.

Durch den erfindungsgemäß vorgesehenen Entkopplungskanal 26, 44, 45, 46, der von der Arbeitskammer 11 zur Entkopplungsmembran 20 führt, wird die hochfrequente Isolation des Motorlagers 10 wesentlich verbessert. Die niederfrequente Dämpfung bleibt hiervon unberührt. Insgesamt läßt sich somit eine bessere Lagercharakteristik erreichen.

Claims (14)

1. Hydraulisch dämpfendes Motorlager mit einer durch eine Tragfe­ der (15) aus elastomerem Material begrenzten Arbeitskammer (11) und einer Ausgleichskammer (12), die mit einer hydrauli­ schen Flüssigkeit gefüllt und durch eine Zwischenplatte (13; 40) getrennt sind, wobei in der Zwischenplatte (13; 40) ein die bei­ den Kammern (11, 12) verbindender Überströmkanal (14; 43) und eine Entkopplungsmembran (20) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenplatte (13; 40) mindestens ei­ nen Entkopplungskanal (26; 44, 45, 46) aufweist, der von der Arbeitskammer (11) zur Entkopplungsmembran (20) führt.

2. Motorlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Entkopplungskanal (26; 44, 45, 46) im wesent­ lichen zylindrisch ausgebildet ist und das Verhältnis von Durch­ messer zu Länge des Entkopplungskanals (26; 44, 45, 46) klei­ ner ist als vier.

3. Motorlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenplatte (13; 40) einen zur Arbeitskammer (11) gerichteten Ansatz (42; 52) aufweist, der von einem mit der hy­ draulischen Flüssigkeit gefüllten Ringspalt (29) umgeben ist.

4. Motorlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zwischenplatte (13; 40) zweiteilig ausgebildet ist und ein Oberteil (21; 41) und ein Unterteil (22; 42) aufweist.

5. Motorlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zwischenplatte (40) mehrere Entkopplungska­ näle (44, 45, 46) mit unterschiedlichen Durchmessern aufweist.

6. Motorlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zwischenplatte (13) einen zur Ausgleichskam­ mer (12) gerichteten Ansatz (25) mit einem Entkopplungskanal (27) aufweist.

7. Motorlager nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Oberteil (41) und das Unterteil (42) im wesentlichen zy­ lindrisch ausgebildet sind und das Oberteil (41) in einen Innen­ raum (53) des Unterteils (42) eingesetzt ist.

8. Motorlager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Oberteil (41) an seiner Außenseite (48) mit einer umlaufenden Rippe (47) versehen ist.

9. Motorlager nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Überströmkanal (43) von der Rippe (47), der Außenseite (48) des Oberteils (41) und der Innenseite (49) des Unterteils (42) begrenzt ist.

10. Motorlager nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippe (47) zur Bildung des Überströmkanals (43) mehre­ re Schrägen (56) aufweist.

11. Motorlager nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sich die Breite der Rippe (47) über ihre Länge verändert.

12. Motorlager nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Innenraum (53) des Unterteils (42) an die Rippe (47) des Oberteils (41) angepaßte Auflagen (54, 55) auf­ weist.

13. Motorlager nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Unterteil (42) zur Beaufschlagung der Entkopplungsmembran (23) Ausnehmungen (57, 58, 59) auf­ weist, die mit den Entkopplungskanälen (44, 45, 46) des Ober­ teils (41) fluchten.

14. Motorlager nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Entkopplungsmembran (20) in einem Käfig (23) der Zwischenplatte (13; 40) freischwingend aufgenommen ist.