DE19833458A1 - Motorlager - Google Patents

Abstract

Das schaltbar ansteuerbare hydraulisch dämpfende Motorlager ist mit einer konischen Elastomerfeder als Tragfeder, die mit einem Auflageranschlussstück verbunden und auf einem Tragfedergehäuse abgestützt ist, das seinerseits unmittelbar oder über Zwischenstücke auf einem Widerlageranschlussstück abgestützt und mit diesem fest verbunden ist, üblicher Bauart. Zwischen der Tragfeder und dem Widerlageranschlussstück ist eine Kanalscheibe eingefügt, in der oder mit deren Hilfe ein Drosselkanal definiert ist, der eine hydraulische Arbeitskammer fluidisch kommunizierend mit einer Ausgleichskammer verbindet. In der Kanalscheibe ist eine zentrale Öffnung ausgebildet, die mit einer Entkopplungsmembran fluiddicht verschlossen ist, und deren Spannung zwischen einer entkoppelnden Volumennachgiebigkeit und einer den Drosselkanal (15) ankoppelnden Spannung verstellbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein schaltbar hydraulisch dämpfendes Motorlager der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.

Hydraulisch dämpfende Traglager für die Lagerung von Motoren oder Aggregaten in Kraftfahrzeugen gehören zum landläufigen Stand der Technik. Sie bestehen typischerweise aus einer konischen Tragfeder aus Gummi oder einem anderen Elastomer, die mit einem Auflageranschlußstück verbunden und auf einem im Wesentlichen auch als Lagergehäuse dienenden Tragfedergehäuse abgestützt ist. Dieses Tragfedergehäuse ist je nach konstruktiver Gestaltung entweder unmittelbar oder über Zwischenstücke auf einem Widerlageranschlußstück abgestützt und mit diesem fest verbunden. Solche Zwischenstücke sind in aller Regel entweder zusätzliche funktionelle Baugruppen oder funktionell neutrale Bauteile wie beispielsweise ein Lagerdeckel oder spezielle Anschlußabstützungen.

Zwischen der Tragfeder bzw. dem Tragfedergehäuse und dem Widerlageranschlußstück ist zur Bedämpfung einer solcherart aufgebauten hydraulischen Feder in aller Regel eine radial liegende Scheibe oder scheibenartige Konstruktion eingefügt, die bei einer Volumenveränderung der Arbeitskammer unter der Einwirkung einer dynamischen Last auf das Lager die Arbeitsflüssigkeit, die aus der Arbeitskammer in eine Ausgleichskammer und aus dieser in die Arbeitskammer zurückströmt, dämpft. Diese Dämpfung wird in der Regel durch die Ausbildung eines Drosselkanals als Überströmkanal erreicht, die in dem im Lager radial querliegenden Bauteil, das hier im folgenden kurz als "Kanalscheibe" bezeichnet ist, oder mit deren Hilfe ausgebildet und für das drosselnde Überströmen des Arbeitsfluids verfügbar ist. Auf der der Arbeitskammer eines solchen hydraulisch dämpfenden Motorlagers gegenüberliegenden Seite der Kanalscheibe ist in üblicher Weise eine Ausgleichskammer ausgebildet, in die sich die Drosselöffnungen oder der Drosselkanal kommunizierend hinein öffnen. Diese Ausgleichskammer ist durch eine Ausgleichsmembran begrenzt, die geschützt im Lagergehäuse angeordnet und in ihren Kenndaten so weich ausgelegt ist, daß sie dem aus der Arbeitskammer des Hydrolagers überströmenden Arbeitsfluid praktisch keinen Widerstand entgegensetzt.

Hydrolager dieser Art, wie sie im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dargestellt sind, die also aus einer von einer Elastosmertragfeder pumpend beaufschlagten Arbeitskammer für das Dämpfungsfluid und einer Ausgleichskammer bestehen, die über einen das Arbeitsfluid dämpfenden Drosselkanal miteinander verbunden sind, entsprechen dem landläufig üblichen Bauprinzip der im Kraftfahrzeugbau verwendeten fluidisch dämpfenden Tragfedern.

Problematisch bei hydraulisch dämpfenden Motorlagern dieser Art ist deren Abstimmung, da sie meist Frequenzbereiche und Amplitudenbereiche unterschiedlichster Größenordnungen gleichzeitig dämpfen sollen, so daß eine Abstimmung von Hydrolagern dieser Art in der Praxis auf einen Kompromiß hinauslaufen muß, der dann zwangsläufig meist auch nur in einem schmalen Frequenzbereich und Amplitudenbereich zu zufriedenstellenden Ergebnissen führt, während Frequenzbereiche und Amplitudenbereiche außerhalb der festgelegten Kompromißabstimmung nur mäßig bedämpft bleiben.

Zur Lösung dieses Problems sind ebenfalls bereits aus dem landläufigen Stand der Technik die verschiedensten Verfahren und Konstruktionen bekannt, die Dämpfungsdaten dieser Lager stellend, steuernd und regelnd zu schalten. So sind beispielsweise Verfahren zum Beeinflussen der Viskosität der Dämpfungsflüssigkeit, Ventilsteuerungen für die Drosselkanäle oder Verfahren bekannt, mit denen der Druck des Dämpfungsfluids im Lager durch Einwirkung von außen erhöht oder abgesenkt werden kann.

Diese bekannten Maßnahmen zur anpassenden Veränderung der Dämpfungscharakteristik von hydraulisch dämpfenden Motorlagern sind nicht nur aufwendige, sondern zum Teil auch störanfällige Vorrichtungen, die vor allem auch einen durchaus beachtlichen Bauraum außerhalb des Motorlagers und zusätzlich zu dem von diesem beanspruchten Bauraum in dem meist ohnehin schon gedrängt dicht ausgefüllten Motorraum eines Kraftfahrzeugs beanspruchen.

Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung das technische Problem zugrunde, ein ansteuerbares schaltbares hydraulisch dämpfendes Motorlager zu schaffen, das eine abstimmend anpassende Veränderung der hydraulischen Dämpfungscharakteristik eines hydraulisch dämpfenden Motorlagers ermöglicht, ohne dessen Bauraum im Vergleich zu herkömmlichen Motorlagern zu vergrößern und insbesondere ohne außerhalb des Lagers selbst irgendwelchen Bauraum zu erfordern.

Die Erfindung löst dieses technische Problem durch eine Entkopplungsmembran, die eine Öffnung in der Kanalscheibe fluiddicht verschließt und deren Spannung zwischen einer entkoppelnden Volumennachgiebigkeit und einer den Drosselkanal ankoppelnden Spannung verstellbar ist.

Im spannungslosen entkoppelnden Zustand wirkt also die Entkopplungsmembran wie eine Ausgleichsmembran, so daß dem Lager aufgeprägte Vibrationen mit großen Amplituden, beispielsweise das Stuckern eines Motors im Leerlauf, nicht über den Drosselkanal in die Ausgleichskammer laufen und im Drosselkanal durch eine dynamische Versteifung dazu führen, daß diese Vibrationen durch das Motorlager hindurch vom Motor auf die Karrosserie gelangen, sondern unmittelbar, gleichsam unter Umgehung des Drosselkanals, in die nach Art einer Ausgleichsmembran wirkende Entkopplungsmembran hinein "ins Leere" laufen. Durch die Entkopplung an der entspannten Entkopplungsmembran werden solche Störvibrationen mit großen Amplituden im Lager absorbiert und können nicht mehr über das Widerlager in die Karrosserie gelangen.

Sind dagegen, beispielsweise bei höherer Motordrehzahl, Schwingungen mit kleineren Amplituden auszuschalten, so wird die Entkopplungsmembran auf der Kanalscheibe durch geeignete Mittel vorgespannt, so daß sie im Extremfall für das Dämpfungsfluid zu einem Bestandteil der steifen Wand der Kanalscheibe wird. Die Volumenverschiebung des Dämpfungsfluids in der Arbeitskammer erfolgt daher ausschließlich dämpfend über den Drosselkanal in die unterhalb der Kanalscheibe ausgebildete Ausgleichskammer hinein.

Durch das Einstellen unterschiedlicher Vorspannungen der Entkopplungsmembran zwischen den beiden vorstehend genannten Grenzzuständen der Entkopplungsmembran können bedarfsgesteuert beliebig verschiedene Dämpfungskennlinien des Lagers angesteuert und eingestellt werden.

Das Spannen der Entkopplungsmembran kann dabei prinzipiell in beliebiger Weise erfolgen, beispielsweise also sowohl axial als auch radial, sowohl unidirektional als auch bidirektional, also beispielsweise durch ein welliges Vorspannen der Entkopplungsmembran, oder in anderer Weise multidirektional. Vorzugsweise erfolgt das Vorspannen einer über eine Öffnung in der Kanalscheibe gelegten Entkopplungsmembran jedoch axial unidirektional in Richtung auf das Auflastlageranschlußstück zu, also in die Arbeitskammer hinein. Diese Vorspannung kann durch einen Miniaturantrieb erfolgen, der im Lagergehäuse, vorzugsweise unterhalb der Ausgleichsmembran, eingebaut ist und einen axial in Richtung auf das Auflastanschlußstück hin verschiebbaren Stellfinger beaufschlagt. Ein solcherart aufgebautes schaltbar hydraulisch dämpfendes Motorlager kann dabei sogar mit einer geringeren Bauhöhe realisiert werden, als diese für solche Motorlager herkömmlicher Art erforderlich ist, bei denen zusätzlich zur Dämpfung im Drosselkanal eine Entkopplung über eine in oder auf der Kanalscheibe angeordnete Lose erfolgt.

Die Erfindung ist im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur, nämlich die

Fig. 1 im Axialschnitt ein Motorlager mit den Merkmalen der Erfindung.

Das in der Fig. 1 im Axialschnitt und im unbelasteten, auch nicht statisch vorbelasteten Zustand dargestellte Lager ist ein schaltbar hydraulisch dämpfendes Motorlager mit einer konischen Elastomerfeder als Tragfeder 1, die mit einem Auflageranschlußstück 2 verbunden ist. Die Tragfeder 1 ist auf einem Tragfedergehäuse 3 abgestützt und an dieses haftvermittelnd anvulkanisiert. Das Tragfedergehäuse 3 besteht in dem hier erläuterten Ausführungsbeispiel aus einem Aluminiumblech.

Das Tragfedergehäuse 3 erfüllt gleichzeitig die Funktion eines Lagergehäuses für auch andere Funktionsteile des Lagers und ist an seiner der Tragfeder 1 gegenüberliegenden Stirnseite mit einem Lagerdeckel 4 verschlossen. Der Lagerdeckel 4 besteht ebenfalls aus Aluminiumblech.

An dem Gehäusedeckel 4 ist ein Schraubbolzen aus Stahl befestigt, der als eigentliches Widerlageranschlußstück 5 dient.

Der Lagerdeckel 4 ist am Tragfedergehäuse 3 durch Umbördeln des widerlagerseitigen Randes 6 des Tragfedergehäuses fixiert, und zwar in der aus der Fig. 1 ersichtlichen Weise unter Zwischenlage einer Gummierung 7 der Innenwandfläche des Tragfedergehäuses 3.

Das Zusammenfügen dieser Lagerteile erfolgt in der Weise, daß das Tragfedergehäuse 3 über den Lagerdeckel 4 auf bzw. an dem Widerlageranschlußstück 5 abgestützt ist.

Zwischen der Tragfeder 1 und dem Widerlageranschlußstück 5 ist innerhalb des Tragfedergehäuses 3 eine Kanalscheibe 8 eingefügt, die in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sich zum Widerlageranschlußstück 5 hin öffnend napfartig konfiguriert und deren Oberfläche vollständig mit einer Gummierung 9 beschichtet ist.

Mit ihrem unteren Rand 10 ist die Kanalscheibe 8 auf dem Gehäusedeckel 4 abgestütz und zusammen mit diesem durch die Bördelung des Randes 6 im Tragfedergehäuse 3 eingespannt. Dabei ist diese Verbindung so ausgelegt, daß sie zwischen-sich fluiddicht einen flanschartigen Außenrand 11 einer Ausgleichsmembran 12 einspannt.

Im Bereich der Schulter der hier napfartig ausgebildeten Kanalscheibe 8 ist das Tragfedergehäuse 3 mit einer Einschnürung 13 konfiguriert, und zwar dergestalt, daß die an der Innenwand des Tragfedergehäuses 3 durchgehend angebrachte Gummierung 7 auf die die Kanalscheibe 8 umschließende Gummierung 9 in der Weise dichtend vorgespannt ist, daß die Arbeitskammer 14 an dieser Verbindungsstelle fluiddicht und druckdicht verschlossen ist.

Zwischen der Einschnürung 13 und dem unteren Rand 10 der Kanalscheibe 8 ist das Tragfedergehäuse so weit und die Zarge der Kanalscheibe 8 so eng dimensioniert, daß beide Bauteile zwischen ihren Wänden einen als Drosselkanal 15 dienenden fluiddichten und kanalartigen Ringspalt bilden. Dieser Drosselkanal 15 hat vor einer integriert mit der Gummierung 9 ausgebildeten Trennwand 16 eine Öffnung zu einer zwischen der Ausgleichsmembran 12 und der Kanalscheibe 8 definierten Ausgleichskammer 17 und hinter dieser Trennwand 16 eine entsprechende Ausgangsöffnung (in der Figur nicht dargestellt), die sich in die Arbeitskammer 14 öffnet. Die Arbeitskammer 14 und die Ausgleichskammer 17 stehen also über den Drosselkanal 15 hydraulisch in Verbindung.

Das Auflageranschlußstück 2 ist nicht, wie sonst üblich, unmittelbar in das Elastomer der Tragfeder 1 einvulkanisiert, sondern in einen Kunststoffblock 18 eingeschraubt, der seinerseits in das Elastomer der Tragfeder 1 einvulkanisiert ist. Zur Verbesserung des Verbundes der Schraubverbindung zwischen Auflageranschlußstück 2 und Kunststoffblock 18 ist das Auflageranschlußstück 2 mit einer Kragenscheibe 19 einstückig versehen, die beim Einschrauben des Auflageranschlußstücks 2 in den Kunststoffblock 18 in einer komplementären Ausnehmung in der Oberfläche des Kunststoffblocks 18 aufgenommen ist.

Schließlich ist die Tragfeder 1 auf der Seite des Auflageranschlußstücks noch mit einer Anschlagscheibe 20 verbunden, deren peripherer Randbereich auf einem Durchmesser liegt, der dem Durchmesser eines Ringpuffers 21 entspricht, der an der Tragfeder auf dem auflageranschlußstückseitigen Rand des Tragfedergehäuses 3 ausgebildet und abgestützt ist. Durch ein Zusammenwirken der Anschlagscheibe 20 und des Ringpuffers 21 wird auch bei extremen Schlägen und Stößen, die auf das Lager einwirken könnten, verhindert, daß das Lager bis auf die Kanalscheibe 8 durchschlägt und so unter Umständen sowohl diese als auch die unter ihr liegenden Funktionselemente dadurch zerstört werden.

Die Kanalscheibe 8 weist zentral eine Öffnung 22 auf, die durch eine Entkopplungsmembran 23 fluiddicht verschlossen ist. Im entspannten Zustand liegt die Entkopplungsmembran 23 ohne Vorspannung locker über der Öffnung 22 in der Kanalscheibe 8 oder hängt geringfügig durch diese durch. Über das Auflageranschlußstück 2 in die mit dem Dämpfungsfluid gefüllte Arbeitskammer 14 eingeleitete Vibrationen mit großer Amplitude werden in diesem entspannten Zustand der Entkopplungsmembran 23 so gelöscht, als würden sie unmittelbar in eine Ausgleichskammer einlaufen.

Abgestützt auf dem Widerlageranschlußstück 5 ist ein Stellfingerantrieb 24 angeordnet, der einen Stellfinger 25 axial translatatorisch beaufschlagt und stellt. In dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Kopf des Stellfingers 25 fest mit dem Zentrum der Ausgleichsmembran 22 verbunden. Ein Vorschieben des Stellfingers 25 in Richtung auf das Auflageranschlußstück 2 zu nimmt also die Ausgleichsmembran 12 in gleicher Weise mit wie ein Zurückziehen des Stellfingers 25 auf den Stellfingerantrieb 24 zu. Dadurch ist gewährleistet, daß die abpuffernde Anlage der Ausgleichsmembran 12 an der Entkopplungsmembran 23 bei Vorschub des Stellfingers 25 und dem damit bewirkten Spannen der Entkopplungsmembran 23 in die Arbeitskammer 14 hinein mit der Oberfläche der Entkopplungsmembran 23 verklebt und deren zuverlässiges Wirken beeinträchtigt.

In einer in der Fig. 1 nicht dargestellten Weise ist die Entkopplungsmembran 23 mit einem Gewebe verstärkt. Dies läßt ein Angreifen auch verbleichsweise großer Kräfte an der Entkopplungsmembran zu. Um dabei dennoch eine ausreichende Dehnbarkeit der Elastomermembran zu erhalten, ist das Verstärkungsgewebe mit einer axial gerichteten Wellung in dem Elastomer der Entkopplungsmembran einvulkanisiert. Die radiale Struktur einer solchen Wellung kann dabei sowohl die Form konzentrischer ringförmiger Wellungen als auch die Form linearer oder sich kreuzender Wellenzüge haben. Entscheidend ist dabei lediglich, daß bei einer Wölbung der Membran, sei dies unter der Einwirkung des Stellfingers 25, sei dies unter der Einwirkung der Wellenfront einer Vibration mit großer Amplitude, nach Möglichkeit kein Glattziehen der Gewebeeinlage in dem Elastomer der Entkopplungsmembran auftreten kann. Ein solches Glattziehen würde zu einem störenden Schlagen im Lager führen.

Der Stellfingerantrieb 24 kann als elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch beaufschlagbarer Antrieb ausgebildet sein, so beispielsweise als Hubmagnet, pneumatischer Membranantrieb, Schrittschaltmotor oder Linearmotor. Wenn der Stellfingerantrieb 24 so konfiguriert ist, daß mit dem Stellfinger 25 auch Zwischenpositionen anfahrbar sind, kann der Stellfingerantrieb 24 zweckmäßigerweise unter Führung durch jeweils aktuelle Motordaten beaufschlagt bzw. gestellt werden.

Claims (8)

1. Schaltbar hydraulisch dämpfendes Motorlager mit einer konischen Elastomerfeder als Tragfeder, die mit einem Auflageranschlussstück verbunden und auf einem Tragfedergehäuse abgestützt ist, das seinerseits unmittelbar oder über Zwischenstücke auf einem Widerlageranschlussstück abgestützt und mit diesem fest verbunden ist, wobei zwischen der Tragfeder und dem Widerlageranschlussstück eine Kanalscheibe eingefügt ist, in der oder mit deren Hilfe ein Drosselkanal verfügbar ist, der eine zwischen Tragfeder und Drosselkanalscheibe gebildete hydraulische Arbeitskammer fluidisch kommunizierend mit einer Ausgleichskammer verbindet, die zwischen der Kanalscheibe und einer Ausgleichsmembran ausgebildet ist, gekennzeichnet durch eine Entkopplungsmembran (23), die eine Öffnung (22) in der Kanalscheibe (8) fluiddicht verschliesst und deren Spannung zwischen einer entkoppelnden Volumennachgiebigkeit und einer den Drosselkanal (15) ankoppelnden Spannung verstellbar ist.

2. Motorlager nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Entkopplungsmembran (23), die integrierter Bestandteil einer Gummierung (9) der Kanalscheibe (8) ist.

3. Motorlager nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine gewebeverstärkte Entkopplungsmembran (23), deren Verstärkungsgewebe im entkoppelnden entspannten Zustand der Entkopplungsmembran (23) gewellt strukturiert ist.

4. Motorlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen senkrecht zur Ebene der Öffnung (22) in der Kanalscheibe (8) verstellbaren Stellfinger (25), der die Entkopplungsmembran (23) aus ihrem entspannten Zustand in der Ebene der Öffnung (22) in der Kanalscheibe (8) heraus spannend vorwölben kann.

5. Motorlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Anordnung eines den Stellfinger (25) stellenden Stellfingerantriebs (24) zwischen dem Widerlageranschlussstück (5) und der Ausgleichsmembran (12) und eine spannende Beaufschlagung der Entkopplungsmembran (23) in Richtung auf das Auflageranschlussstück (2) zu und in die hydraulische Arbeitskammer (14) hinein.

6. Motorlager nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine feste Verbindung der Ausgleichsmemebran (12) mit dem Stellfinger (25), so dass es beim Spannen der Entkopplungsmembran (23) zu einer Anlage der Ausgleichsmembran (12) an der Entkopplungsmembran (23) kommt.

7. Motorlager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen Schrittmotor als inkremental stellenden Stellfingerantrieb (24).

8. Motorlager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine Spannung der Entkopplungsmembran (23) als abgestimmt direkt proportionale Funktion der Motordrehzahl.