DE2618333A1

DE2618333A1 - Gummielastisches motorlager mit hydraulischer daempfung, insbesondere fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2618333A1
Application number: DE19762618333
Authority: DE
Inventors: Heinz Ing Grad Brenner; Arno Dipl Ing Hamaekers
Original assignee: Boge GmbH
Current assignee: ZF Boge GmbH
Priority date: 1976-04-27
Filing date: 1976-04-27
Publication date: 1977-11-03
Also published as: BE853960A; AT360841B; DE2618333C3; DE2618333B2; ZA772508B; DE7633587U1; ATA292677A; DE7613130U1

Description

"Gummielastisches Motorlager mit hydraulischer Dämpfung,
insbesondere für Kraftfahrzeuge" Die Erfindung bezieht sich auf ein gummielastisches Miiotorlager mit hydraulischer Dämpfung, insbesondere für oraftfahrzeuge, nach dem Oberbegriff des Anspruchs t.
Mit derartigen otorlagern kann die Federkennung einer Motoraufhängung durch entsprechende Gestaltung des Motor lagers und Wahl der Gummiqualität optimal ausgelegt werden und zugleich die aus der Hysteresis der gummielastischen Umfangswände vorgegebene Dämpfung durch entsprechende Auslegung der hydraulischen Dämpfung so ergänzt werden, daß auch für die Schwingungsdämpfung der Motoraufhängung optimale Verhältnisse vorliegen. Dabei kann auch die Forderung des Kraftfahrzeugbaus erfüllt werden, Schwingungen des friotorgehäuses mit niedriger Frequenz und großer Amplitude stark dämpfen zu können und hochfrequente Schwingungen mit kleinen Amplituden von beispielsweise 0,1 mm das Motorlager möglichst ungedämpft passieren zu lassen.
Aus der DT-PS 945 899 ist eine Flüssigkeitshohlfeder mit Eigendämpfung bekannt, mit einer Haupt- und Dehnungskammer, welche mit einem Strömungsmittel gefüllt sind und über Offnungen einer als Widerlager dienenden Zwischenwand in Verbindung stehen, wobei die Hauptkammer aus einem hohlen Federkörper aus gummielastischem Werkstoff besteht und die Dehnungskammer durch eine Membran aus gummielastischem Werkstoff begrenzt ist.
Bei der bekannten Anordnung erfüllt die Dehnungskammer lediglich die Aufgabe, verdrängte Flüssigkeit aus der Hauptkammer aufzunehmen und wieder in diese abzugeben, wobei die elastische Verformung der Membrane nur in geringem Maße zur Federung beiträgt. In nachteiliger Weise ist der für die Dehnungskammer benötigte Einbauraum nicht für die Hauptfunktion des Motorlagers, die Federfunktion ausnutzbar.
Es besteht die Aufgabe, den Einbauraum einer der Dehnungskammer der bekannten Hohifeder analogen Nebenkammer ebenfalls für eine Federfunktion auszunutzen. Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Maßnahmen gelöst.
So wird der Einbauraum der Nebenkammer nicht nur für die Dämpfungsfunktion durch Aufnahme und Abgabe der in der Hauptkammer verdrängten Flüssigkeit sondern in vorteilhafter Weise zugleich für die Federfunktion ausgenutzt. Sei dem erfindungsgemäßen hiotorlagern sind vorzugsweise als Schubfedern wirksame Umfangswände mit äußeren Kegelmänteln der Widerlager und inneren Kegelmänteln der Stirnwände oder umgekehrt mit inneren Kegelmänteln der widerlager und äußeren Kegelmänteln der Stirnwände beispielsweise durch Vulkanisation haftend verbunden, oder es bestehen Kombinationen dieser Möglichkeiten. Wenn äu,3ere Kegelmantel der Widerlager und innere Kegelmämtel der Stirnwände vorliegen, kann in einfacher eise ein einteiliges, vulkanisiertes Gummimetall-Teil Anwendung finden. Wenn innere Kegelmäntel der Wider lager und äußere Kegelmäntel der Stirnwände vorliegen, wird das MotorlaSer zweckmäßig aus formtechnischen Gründen aus zwei gegeneinander gespannten Gummimetallteilen mit dazwischen gehaltender Trennwand aufgebaut. Die Verbindung der Stirnwände kann mittels eines durchgehenden bolzens und zwischengespannter Distanzrohre erfolgen, wobei diese Teile die Trennwand durchstoßen. Dabei kann ein zwischen einer Zentralbohrung einer Trennwand und einem Distanzrohr gebildeter Spalt als Drossel öffnung dienen. Dieser Spalt kann durch Verbindung einer Trennwand mit einer Hülse als Laminarspalt gestaltet und sein Drosselwiderstand durch Änderung des Distanzrohrdurchmessers den jeweiligen Verhältnissen angepaßt sein.
die Trennwand kann starr sein oder als gummielastische Trennwand ausgehildet sein und hartend mit dem V Widerlager und einer mit einem Verhindungsbolzen einen Drosselspalt bildenden ilülse verwunden sein. aLei kann diese hülse gegenüber dem '-iiiderlager beweglich oder beispielsweise durch tinspannuno zwischen Distanzrohren unbeweglich sein. Eine gummielastische Trennwand kann im anschlagbegrenzten Hubendbereich einer stirnwand als Schubfeder wirksam werden und einteilig mit einer Umfangswand sein.
Durch die starre Verbindung der motorabgewandten Stirnwand mit der motorseitigen Stirnwand sind die axialen Federwege der Stirnwände gegenüber dem Wderlaoer einander gleich Die durch einen bestimmten Federweg ei ausgeglichenem Flüssigkeitsdruck in der Hauptkammer und der Nebenkammer bedingten Volumenänderungen der Haupt- und Nebenkammer können durch entsprechende Gestaltung der Umfangswände und gegebenenfalls einer elastischen Trennwand einander gleich oder voneinander verschieden sein. Wenn eine Volumenabnahme der Hauptkammer größer ist als die Volumenzunahme der Nebenkammer, steigt der ausgeglichene Flüssigkeitsdruck unter entsprechender Aufweitung der ümfangswände nach außen. enn eine Volumenzunahme der Hauptkammer größer ist als die Volumenabnahme der Nebenkammer, sinkt der ausgeglichene Flüssigkeitsdruck unter entsprechender Schrumpfung der Umfangswande nach innen, wobei ein Vakuum entstehen kann und sich Hohlräume bilden können.
Derartige oder bewul3t herbeigeführte Hohl raume - z. B.durch unvollstandige Füllung - können dazu dienen, bei einem Motorlager, das niederfrequente Schwingungen mit großer Amplituden stark dämpft, hochfrequente Schwingungen mit kleinen Amplituden ohne Flüssigkeitsaustausch zwischen Haupt- und ialebenkammer und somit ohne F I üss i olve i tsdämpfung durchzu I assen .
Den gleichen Zweck kann auch eine leicht bewegl iche Trennwand erfüllen, deren Ilub entsprechend eng begrenzt ist. Im Innern der Kanmer können von der Flüssigkeit durch eine Vembran abgeschlossene hohlräune angeordnet werden, die mit s von mehr oder weniger hohem @ruck gefüllt oder nach außen ent 1 üftet sind. In die @ammern kann Flüssigkeit mit @berdruck eintefül lt sein, ui so von vornherein die Umfangswände aufzuweiten und das entstehen eines Vakuums zu vermeiden, wenn ein solches unerwünscht ist Auf der Zeichnung sind Ausführungsbei 5p iele von fotorlagern gemäß der Erfindung dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 ein Motorlager mit als Schubfedern wirksamen Umfangswänden und einer starren Trennwand, Fig. 2 ein Motorlager mit als Schubfedern wirksamen Umfangswänden und einer gummielastischen Trennwand, Fig. 3 ein Motorlager mit einer gummielastischen Trennwand, die einteilig mit einer motorabgewandten Umfangswand ist, Fig. 4 das vulkanisierte Gummimetall-Teil des Motorlagers nach Fig. 3 vor dem Zusammenbau.
Bei dem Motorlager nach Fig. 1 ist eine motorseitige gummielastische Umfangswand 1 am äußeren Umfang 2 mit einem inneren Kegelmantel 3 eines mit einem Flansch 15 versehenen Blechgehäuses 4 und am inneren Umfang 5 mit einem äußeren Kegelmantel 6 einer motorseitigen Stirnwand 7 haftend verbunden. Eine motorabgewandte gummielastische Umfangswand 8 ist am äußeren Umfang 9 mit einem inneren Kegelmantel 10 eines mit einem Flansch 16 versehenen Blechgehäuses 11 un-d am inneren Umfang 12 mit einem äußeren Kegelmantel 13 einer motorabgewandten Stirnwand 14 haftend verbunden. Eine mittels Schrauben 18 dicht und fest zwischen den Flanschen 15 und 16 gehaltene Trennwand 17 schließt motorseitig eine von der Stirnwand 7 und der Umfangswand 1 gebildete Hauptkammer 19 und auf der motorabgewandten Seite eine von der Stirnwand 14 und der Umfangswand 8 gebildete Nebenkammer 20 ab. Die Flanschen 15 und 16 bilden ein Widerlager 27. Ein durchgehender Bolzen 21 verspannt die Stirnwand 14, ein Distanzrohr 23 und die Stirnwand 7 mittels einer Mutter 22 und verbindet so die beiden Stirnwände 7 und 14 starr miteinander. Die motorseitige Stirnwand 7 ist durch einen Verlängerungsstift 24 des Bolzens 21 und eine Mutter 25 mit einem Motorgehäuse 26 verbunden.
Das Widerlager 27 ist durch Schrauben 2d mit einem Motorrahmen 29 verbunden. Die Trennwand 17 ist von dem Distanzrohr 23 mit Spiel durchdrungen und bildet mit dem Distanzrohr einen offenen Spalt 31. Die Hauptkammer 19 und die Nebenkammer 20 sind mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllt, die zweckmäßig aus 50 SoWasser und 50 6/ Glykol besteht, indem bei spielsweise der Zusammenbau des Motorlagers unter dem Flüssigkeitsspiegel eines mit der Dämpfunngsflüssigkeit gefüllten Behälters erfolgt.
Bei Schwingungen des Motorgehäuses 26 in Richtung der Längsachse des Bolzens 21 werden die dynamischen Motorlagerkräfte durch elastisches Nachgeben der Umfangswände 1 und 8 aufgenommen, wobei sich die Volumina der Hauptkammer 19 und der Nebenkammer 20 ändern, entsprechende Flüssigkeitsmengen durch den Spalt 31 gepreßt und hydraulische Dämpfungskräfte erzeugt werden. Der Dämpfungskraftverlauf kann außer durch den Spalt 31 auch durch insbesondere bei Schwingungsdämpfern für Radaufhängungen bekannte Mittel abhängig von Hub und Frequenz gesteuert werden, wofür eine ventiibestückte Offnung 32 angedeutet ist.
Bei dem Motorlager nach Fig. 2 2 ist eine motorseitige gummielastische Umfangswand 101 am äußeren Umfang 102 mit einem inneren Kegelmantel 103 eines motorseitigen Blechringes 133 und am inneren Umfang 105 mit einem motoeseitigen äußeren Kegelmantel 106 eines Widerlagers 127 haftend verbunden.
Eine motorabgewandte gummielastische Umfangswand 108 ist am äußeren Umfang 109 mit einem inneren Kegelmantel 110 eines motorabgewandten Blechringes 134 und am inneren Umfang 112 mit einem motorabgewandten äußeren Kegelmantel 113 eines angeschweißten Blechteils 127' des Widerlagers 127 haftend verbunden. Eine gummielastische Trennwand 117 ist mit einem inneren Mantel 137 des Widerlagers 127 und dem äußeren Mantel einer Hülse 138 haftend verbunden. Die Trennwand 117 schließt motorseitig eine von einer mit dem Blechring 133 durch Bördelung dicht verbundenen Blechkappe 135 und der Umfangswand 101 gebildete Hauptkammer 119 und auf der anderen Seite eine von einer mit dem Blechring 134 ebenso verbundenen Blechkappe 136 und der Umfangswand 108 gebildete Nebenkammer 120 ab. Die Blechringe 133 und 134 bilden zusammen mit den Blechkappen 135 und 136 die Stirnwände 107 und 114 nach dem Wortlaut des Anspruchs 1.
Ein durchgehender Bolzen 121 verbindet die Stirnwand 114, ein Distanzrohr 123, die Hülse 138, ein Distanzrohr 123' und die Stirnwand 107, wobei Umfangsnuten 139 und 139' und Längsnuten 140 des Bolzens 121 zusammen mit Öffnungen 141 und 141' in den Distanzrohren 123 und 123' als Drossel öffnung zwischen der Hauptkammer 119 und der Nebenkammer 120 wirksame Verbindungskanäle bilden, deren Gestaltung und Bemessung die hydraulische Dämpfung des Motorlagers bestimmt. Der Bolzen 121 ist mit einem die Motorseite definierenden Befestigungsstift 124 versehen. Im Bolzen 121 ist eine durch eine eingepreßte Kugel 142 verschlossenen Füllbohrung 143 angeordnet, durch die Flüssigkeit mit oder ohne Überdruck gegenüber der Umgebung eingefüllt werden kann. Eine nicht gezeichnete, verschließbare Entlüftungsöffnung kann an geeigneter Stelle vorgesehen sein. Ein für eine Gasfüllung verwendbarer, mit einer Membran 145 ausgerüsteter Hohlraum 144 ist in der Hauptkammer 119 angeordnet.
Bei dem Motorlager nach Fig. 3 ist eine motorseitige gummielastische Umfangswand 201 mit einem inneren Kegelmantel 203 einer motorseitigen Stirnwand 207 und mit einem äußeren Kegelmantel 206 eines Blechringes 249 eines Widerlagers 227 haftend verbunden. Eine motorabgewandte gummielastische Umfangswand 208 ist mit einem inneren Kegelmantel 210 einer motorabgewandten Stirnwand 214 wnd mit einem äußeren Mantel 246 einer Hülse 238 haftend verbunden. Eine mit der motorabgewandten Umfangswand 208 einteilige gummielastische Trennwand 217 istebenfalls mit dem äußeren Mantel 246 der Hülse 238 und außerdem mit einem motorseitigen inneren Kegelmantel 247 des Widerlagers 227 haftend verbunden. Zwischen der Stirnwand 237, der Umfangswand 201 und der Trennwand 217 ist eine Hauptkammer 21 gebildet.
Zwischen der Stirnwand 214 und der Umfangswand 208 ist eine Nebenkammer 220 gebildet. Ein durchgehender bolzen 221 verbindet die Stirnwand 214, ein Distanzrohr 223 und die Stirnwand 207. Das Distansrohr 223 bildet mit der Hülse 238 einen Drossel spalt 231, dessen Form und bemessung i wesentlichen die Größe der hydraulischen Dämpfungskräfte bestimmt. Das Motorlager ist im unbelasteten Zustand gezeichnet. Im eingebauten Zustand bewirkt das motorgewicht eine Einfederung unter Verringerung des Abstandes der Stirnwand 297 vom Widerlager 227. on dieser gedachten statischen kuhestellung aus hat das motorlager in beiden Richtungen einen freien Hub, in der einen Richtung bis zum Anschlagen der Stirnwand 207 an einen Gummiwulst 251 und in der anderen Richtung bis zum Anschlagen der Stirnwand 214 an einen Gummiwulst 252. Der Gummiwulst 251 ist auf der Stirnwand 250 des blechringes 249 aufgebaut und bedingt durch ein kleines Volumen einen verhältnismäßig harten Anschlag der Stirnwand 207. Der Gummiwulst 252 ist im motorabgewandten bereich der Hülse 238 vorgesehen und bedingt einen weichen Anschlag der Stirnwand 214, wobei in dieser Anschlagrichtung die Trennwand 217 als Schubfeder wirksam ist.
Das Gummimetallteil nach Fig. 4 weist vor oem Zusmmenl'au eine Axiallänge a auf, die größer ist als die entsprechende Axiallänge b des iiotorla§ers gemäß Fig. 3 nach dem Zusammenbau, so daß die motorseitige Umfangswand 201 und die motorabgewandte ümfangswand 2iO8 nach dem Zusammenbau gegeneinandergerichtete Vorspannungen aufweisen. Die Größte dieser Vorspannungen ist durch die Länge des Distanzrohres 223 vorgegeben und den jeweiligen Verhältnissen anpaßbar, womit die möglichkeit gegeben ist, die Federkennung des zusammen gebauten Motorlagers in günstige bereiche der bekanntlich nicht proportional verlaufenden Einzelkennungen der Umfangswände 201 und 208 legen zu können.
Das erfindungsgemäi3e Motorlager kann so gestaltet werden, daß es erforderlichenfalls Ouerbewegungen zuläßt und elastisch abfedert. Bei einem Motorlager nach Fig. 1 sind wuerbewegungen durch metallisches Anschlagen des Distanzrohres 23 an der Stirnwand 17 begrenzt und der Größe nach durch die Breite des Spaltes 31 vorgegeben. Bei einem Motorlager nach Fig. 2 sind Querbewegungen ohne metallisches Anschlagen irgendwelcher Teile möglich. Bei Querbewegungen eines Motorlagers nach Fig. 3, die die Breite des Spaltes 231 übertreffen, erfolgt ein abgefedertes Anschlagen des Distanz ohres 223 an der Hülse 238, wobei das Anschlagen durch eine beim Vulkanisationsprozeß gebildete Gummihaut am Innenmantel der Hülse 238 geräuschmäßig gedämpft werden kann. Bei dem Motorlager nach Fig. 3 weist die Umfangswand 201 Taschen 248 auf, die eine unterschiedliche Kennung der Querfederung je nach Richtung der Querbewegung ermöglichen.
Die Erfindung ist nicht auf die in der Beschreibung gewählte motorseitige und motorabgewandte Zuordnung der Stirnwände zum Motorgehäuse und des Widerlagers zum Motorrahmen beschränkt. Die Zuordnungen können auch beliebig anders vorgenommen werden. Die Haupt- und die Neben kammer können spiegelbildlich gleich gestaltet sein, ohne daß der Rahmen der Erfindung verlassen wird.
Die erfindungsgemäßen Motorlager können auch bei Kupplungen zwischen rotierenden Kraft- und Arbeitsmaschinen Verwendung finden, indem mehrere auf dem Teilkreis einer Kupplung verteilte Motorlager die Umfangskräfte übertragen und Drehschwingungen hydraulisch dämpfen.

Claims

Patentansprüche 9 Gummielastisches Wiotorlager mit hydraulischer Dämpfung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer motorseitigen gummielastischen Umfangswand, die einerseits mit einer mit einem Motorgehäuse verbindbaren, motorseitigen, metallischen Stirnwand und andererseits mit einem mit einem Motorrahmen verbindbaren metallischen Widerlager haftend verbunden ist und zusammen mit der Stirnwand eine flüssigkeitsgefüllte Hauptkammer bildet, die durch eine mit dem Widerlager verbundene Trennwand abgeschlossen ist und über Drosselöffnungen mit einer auf der anderen Seite der Trennwand angeordneten flüssigkeitsgefüllten, elastische Wände aufweisenden Nebenkammer in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß auf der anderen Seite der Trennwand (17, 117, 217) eine motorabgewandte gummielastische Umfangswand (8, 108, 208), die einerseits mit dem Widerlager (27, 127, 227) und andererseits mit einer motorabgewandten metallischen Stirnwand (14, 114, 214) haftend verbunden ist, zusammen mit der Stirnwand die Nebenkammer (20, 120, 220) bildet, wobei die motorabgewandte Stirnwand (14, 114, 214) mit der motorseitigen Stirnwand (7, 107, 207) starr verbunden ist.
2. Motorlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine gummielastische Trennwand (117, 217) vorgesehen ist.
3. Motorlager nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine motorabgewandte, als Schubfeder ausgebildete Umfangswand (8) mit einem inneren Kegelmantel (10) des Widerlagers (27) und mit einem äußeren Kegelmantel (13) der motorabgewandten Stirnwand (14) haftend verbunden ist.
4. Motorlager nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet da} eine motorabgewandte, als Schubfeder ausgebildete Umfangswand (108) mit einem inneren Kegelmantel (mio) der motorabgewandten Stirnwand (114) und einem äußeren Kegelmantel (113) des Wider lagers (127) haftend verbunden ist.
5. Motorlager nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine rnotorabqewandte Umfangswand t20EJ mit einem inneren Kegelmantel t210) der motorabgewandten Stirnwand (214) und einem äußeren Mantel (246) einer Hülse (238) haftend verbunden ist und eine Trennwand (217) mit einem inneren Kegelmantei (247) des Wideriagers (227) und dem äußeren Mantel (246) der Hülse (235) haftend verbunden ist, wobei die motorabgewandte Umfangswand (20b) und die Trennwand (217) einteilig sind.
6. Motor lager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (217) bei Anschlag einer Stirnwand (214) an einen im Bereich der Hälse (238) gebildeten Gummiwulst (252) als Schubfeder wirksam ist.
7. Motorlager nach einem der Anspruche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die motorabgewandte Stirnwand (14, 114, 214) mittels eines durchgehenden Bolzens (21, 121, 221) und Distanzrohren (23, 123, 223 und 223') mit der motorseitigen Stirnwand (7, 107, 207) verbunden ist.
8. Motorlager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hülse (136), mit der die Trennwand (217) haftend verbunden ist, mittels eines die motorabgewandte Stirnwand (114) mit der motorseitigen Stirnwand (107) verbindenden Bolzens (121) zwischen Distanzrohren (123, 123') eingespannt ist.
9. Motorlager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spalt (31, 231) zwischen einem Distanzrohr (23, 223) und einer Trennwand (17) oder einem Teil (Hülse 238) einer Trennwand (217) als Drosselöffnung dient.
10. Motorlager nach Anspruch S, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Bolzen (121) und der Hülse (13z) durch Nuten (139, 140 und 139') und Offnungen (141 und 141') gebildete Kanäle eine Hauptkammer (119) mit einer Nebenkammer (120) verbinden und als Drosselöffnung dienen.