DE2713008C3

DE2713008C3 - Gummielastisches Motorlager mit hydraulischer Dämpfung

Info

Publication number: DE2713008C3
Application number: DE19772713008
Authority: DE
Inventors: Heinz Ing.(Grad.) Brenner; Klaus 5460 Linz Hafner; Arno Dipl.-Ing. Hamaekers
Original assignee: Boge GmbH
Current assignee: ZF Boge GmbH
Priority date: 1977-03-24
Filing date: 1977-03-24
Publication date: 1980-06-12
Also published as: DE2713008A1; DE2713008B2

Description

Die Erfindung betrifft ein gummielastisches Motorlager mit hydraulischer Dämpfung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, dessen flüssigkeitsgefüllte, hydraulisch über eine Drosselöffnung miteinander verbundene Kammern aus einer gemeinsamen an ein metallisches Widerlager angeschlossenen Trennwand, je einer gummielastischen Umfangswand und starr miteinander verbundenen metallischen Stirnwänden bestehen, an denen nachgiebige, einer Änderung des Flüssigkeitsdrucks in den zugehörigen Kammern einen zunehmenden Widerstand entgegensetzende Stirnwandteile angeordnet sind.

Aus der älteren, nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung P 26 47 105.6 ist ein gummielastisches Motorlager dieser Art bekannt, bei welchem die nachgiebigen, einer Änderung des Flüssigkeitsdrucks in den zugehörigen Kammern einen zunehmenden Widerstand entgegensetzenden Stirnwandteile Körper aus Schaumstoff sind, die in der Hauptkammer und/oder der Nebenkammer in Form einer Beschichtung der Stirnwände angeordnet sind. Nachteilig ist hierbei, daß die Anpaßbarkeit an verschiedene Gegebenheiten der· Praxis, wie unterschiedliche Massen und geometrische Aufhängungen von Motoren sowie auftretenden Momenten begrenzt ist und die Reaktionswege der Stirnwandteile klein sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung dieser Nachteile ein Motorlager der in Rede stehenden Art mit einfachen Mitteln zu versehen, die die bei der Lagerung des Antriebsmotors eines

to Kraftfahrzeugs gestellte Forderung erfüllen, daß Schwingungen des Motorgehäuses mit niedriger Frequenz und großer Amplitude vom Motorlager in ausreichendem Maße hydraulisch gedämpft werden und hochfrequente Schwingungen mit kleinen Amplituden von beispielsweise 0,1 mm möglichst hydraulisch ungedämpft bleiben und dadurch das Widerlager bzw. den Fahrzeugaufbau nicht mit hydraulischen Dämpfungskräften belasten.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Stirnwandteile mindestens einer Kammer als einen oder mehrere Durchbrüche abdeckende nachgiebige Membrane ausgebildet sind. So können die bei kleinen Amplituden und hohen Frequenzen in den Kammern pro Zeiteinheit verdrängten Flüssigkeitsvolumina durch

•25 eine entsprechende Verschiebung der nachgiebigen Membrane kompensiert werden, ohne daß ein nennenswerter Flnssigkeitsaustausch durch die Drosselöffnung erfolgen muß, während bei großen Amplituden und niedrigen Frequenzen die pro Zeiteinheit verdrängten

JO Flüssigkeitsvolumina gleicher Größe nur zu einem kleinen Teil von den nachgiebigen Trennwandteilen aufgenommen werden können und der wesentliche Anteil der Flüssigkeit ausschließlich durch die Drossel-Öffnung fließen muß, sobald die nachgiebige Membran

'^r· jeweils eine Grenze ihrer Nachgiebigkeit erreicht hat.

Durch die Maßnahmen der Erfindung kann vorteilhafterweise bei kleinen Amplituden mit hohen Frequenzen der sich in den Kammern aufbauenden Druck durch eine entsprechende Bemessung und Gestaltung der

■·<> nachgiebigen Membrane in Verbindung mit den Durchbrüchen klein gehalten, eine hydraulische Dämpfung also gering oder unwesentlich gestaltet werden, während bei großen Amplituden mit niedrigen Frequenzen der sich aufbauende Druck durch entsprechende

4~> Bemessung und Gestaltung der Drosselöffnung groß gehalten, also eine hydraulische Dämpfung in der erforderlichen Größe erreicht werden kann.

Im Ruhezustand eines betriebsfertigen Motorlagers weisen die Kammern vorzugsweise einen den atmo-

^r>" sphärischen Druck nicht oder nur in geringem Maße über- oder unterschreitenden Druck auf. Dann können, wenn eine Annäherung der motorseitigen Stirnwand an das Widerlager als Druckstufe und eine Entfernung derselben vom Widerlager als Zugstufe bezeichnet

"'"' werden, bei großen durch große Amplituden hervorgerufenen Verdrängungsvolumina in der Hauptkammer nur in der Druckstufe und in der Nebenkammer nur in der Zugstufe durch den jeweiligen Strömungswiderstand der Drosselöffnung festgelegte, die nachgiebigen

^h() Stirnwandteile auswärts verschiebende Druckdifferenzen von erheblicher Höhe auftreten, während die Nebenkammer in der Druckstufe und die Hauptkammer in der Zugstufe im wesentlichen den Ausgangsdruck behalten und demzufolge in beiden Kammern nur

^h geringe, die nachgiebigen Membranen einwärts verschiebende Druckdifferenzen auftreten können.

Zweckmäßigerweise wird die Membran mit dem Rand des zugehörigen Durchbruchs dicht verbunden.

Besonders einfach lassen sich nachgiebige Stirnwandteile realisieren, wenn die Membran ein mit den Rändern der Durchbrüche haftend verbundenes Gummimetallteil ist. Die Membranen können so gestaltet werden, daß sie in der dynamischen Mittelstellung eines betriebsfertigen Motorlagers etwa eben sind, wenn eine von einer ebenen Form aus nach beiden Seiten im allgemeinen gleich große Nachgiebigkeit vorteilhaft ist. Sobald eine entsprechend bemessene oder gestaltete Membran aus der Grundstellung stärker nach auswärts oder einwärts gewölbt wird, steigt der Verformungswiderstand derselben progressiv und kann sich ein bei großen Amplituden gewollter Druck in den Kammern aufbauen. Wenn der Verformungswide.rstand einer Membran zu diesem Zweck nicht ausreicht, kann mit einfachen mechanischen Hilfsmitteln der Widerstand des nachgiebigen Stirnwandteils gegenüber den auftretenden Druckdifferenzen unterstützt werden. Beispielsweise kann eine mit der Stirnwand verbundene Scheibe eine Anschlagfläche bilden, die die Nachgiebigkeit einer Membran nach einem vorbestimmten Hub begrenzt. Die Membran kann auch auf der Innenseite einer Stirnwand angebracht sein und überdeckt dann zweckmäßigerweise die ganze Innenseite der Stirnwand. Sie kann auch mit der Stirnwand haftend verbunden sein.

Als Werkstoff für eine derartige Membran kann auch ein aus einzelnen Bläschen aufgebauter Schaumstoff, insbesondere aus Polyurethan, verwendet werden, wobei sich die Nachgiebigkeit der Membran gegenüber den Durchbrüchen und die naturgegebene Nachgiebigkeit des Schaumstoffs addieren und gemeinsam bei hochfrequenten Schwingungen und kleinen Amplituden die verdrängten Volumina der Kammern kompensieren. Wenn eine derartige Schaumstoffmembran auf der der Flüssigkeit zugewandten Seite mit einer dünnen Folie aus Metall oder Kunststoff versehen ist, kann durch diese Maßnahme ein Gas- oder Flüssigkeitsaustausch zwischen den einzelnen Bläschen und der zugehörigen Kammer mit Sicherheit vermieden und auch verhindert werden, daß cine nicht mit einer Folie versehene Membran durch die Durchbrüche gestanzt wird, wenn der Druck in der Kammer entsprechend groß werden kann.

Im allgemeinen ist es zweckmäßig, sowohl die motorseitige Stirnwand eines Motorlagers als auch die motorabgewandte Stirnwand mit nachgiebigen Membranen auszurüsten, um bei kleinen Amplituden und hochfrequenten Schwingungen in beiden Kammern die verdrängten Volumina kompensieren zu können. Wenn die motorseitige Umfangswand im wesentlichen die elastische Tragkraft des Motorlagers bestimmt und die motorabgewandte Umfangswand so nachgiebig gestaltet ist, daß sie von sich aus durch entsprechende Verformung das verdrängte Volumen bei kleinen Amplituden und hohen Frequenzen aufnehmen kann, genügt es, nachgiebige Membranen lediglich für die motorseitige Stirnwand in Verbindung mit Durchbrüchen vorzusehen. Auch andere Gründe können dafür sprechen, nur eine Stirnwand erfindungsgemäß auszurüsten, insbesondere auch, we'i" hei einem Motorlager zusätzliche Maßnahmen anderer Art vorgesehen sind, die eine hydraulische Dämpfung von hochfrequenten Schwingungen mit kleinen Amplituden unterbinden. Es sei bemerkt, daß ganz allgemein andere frequenz- und amplitudenabhängige Maßnahmen mit denen nach der Erfindung kombiniert werden können, um den hier beschriebenen Effekt zu verstärken oder für weitere charakteristische Frequenz-Amplituden-Bereiche die Dämpfung in einem gewollten Sinne zu beeinflussen, z. B. zu verstärken oder zu vermindern.
Auf der Zeichnung zeigt

F i g. ί ein Motorlager nach der Erfindung im Schnitt, mit einer motorseitigen Stirnwand, die vier mit den Rändern von vier Durchbrüchen haftend verbundene gummielastische Membranen aufweist, und einer motorabgewandten Stirnwand, auf deren Innenseite eine Membran aus Schaumstoff angebracht ist,

ίο Fi g. 2 eine Aufsicht auf das Motorlager nach F i g. 1 in Richtung auf die motorseitige Stirnwand.

Nach F i g. 1 ist eine motorseitige gummielastische Umfangswand 1 an ihrem äußeren Umfang mit einem metallischen Mantel 2und an ihrem inneren Umfang mit einem Kegelmantel 4 haftend verbunden. Der Mantel 2 ist mittels einer Bördehing 2' an einer motorseiligen Stirnwand 7 befestigt Der Kegelmantel 4 und ein mit ihm einteiliger Flansch 15 bilden ein Widerlager 27, das mittels Schrauben 50 an einem Motorrahmen 51 eines nicht gezeichneten Fahrzeugaufbaus befestigt ist. Eine motorabgewandte gummielastische Umfangswand 8 ist an ihrem äußeren Umfang im Bereich des größten Durchmessers mit einem metallischen Mantel 9 und an ihrem äußeren Umfang in einem kegelförmigen Bereich 8' von gegenüber dem Mantel 9 kleinerem Durchmesser mit dem Widerlager 27 haftend verbunden. Der Mantel 9 ist mittels einer Bördehing 9' an einer motorabgewandten Stirnwand 14 befestigt. Ein mit einer motorabgewandten Schulter 18' und einer motorseitigen Schulter 18" versehener Verbindungsbolzen 21 ist mittels einer Mutter 60 mit der Stirnwand 14 dicht verspannt und mittels einer Scheibe 61 mit der Stirnwand 7 dicht verklebt und verbindet so die beiden Stirnwände 14 und 7 starr miteinander. Die Stirnwand 7

υ ist mittels eines den Bolzen 21 verlängernden Stift 24 und einer Mutter 25 an einem angedeuteten Motorgehäuse 26 befestigt. Eine gummielastische Trennwand 3 ist an ihrem äußeren Umfang mit dem Kegelmantel 4 haftend verbunden und mit einem zur motorabgewand-

•40 ten Seite weisenden Hals 10 versehen, der in einem durch eine winkelförmige Metalleinlage 12 verstärkten Kragen 11 endet. Eine Hauptkammer 19 ist durch die Umfangswand 1 und die Stirnwand 7 gebildet und durch die Trennwand 3 von einer Nebenkammer 20 abgeteilt,

■t^r) die durch die Umfangswand 8 und die Stirnwand 14 gebildet ist. Die Kammern 19 und 20 stehen über einen als Drosselöffnung dienenden Ringspalt 31 zwischen dem Kragen It und dem Bolzen 21 miteinander in Verbindung. Der Kragen 11 setzt Querbewegungen

ίο relativ zum Widerlager 27 einen geringen Widerstand entgegen.

Das Motorlager ist in einer betriebsfertigen Ruhelage gezeichnet, die zugleich eine dynamische Mittelstellung des Motorlagers ist. Die Stirnwand 7 ist mit vier

v-, Durchbrüchen 47 versehen oder besteht radförmig aus einem Kranz 40 und vier Speichen 41. Jeder Durchbruch 47 ist durch eine mit dem Rand 44 des Durchbruchs 47 haftend verbundene Membrane 42 aus gummielastischem Werkstoff abgedeckt. Die Speichen 41 sind

ho beidseitig von gummielastischem Werkstoff überzogen. Auf der linken Seite der Fig. 1 ist eine Speiche 41 im Schnitt dargestellt, die rechte Seite zeigt einen Schnitt dur-h eine Membrane 42. Eine der Stirnwand 7 zugewandte Stirnfläche 62 der Scheibe 61 bildet eine

h^ri Anschlagfläche, die einen nach auswärts gerichteten Hub der Membran 42 begrenzt, beispielsweise auf einen Hub von 1 mm, wobei der zugehörige, eine entsprechende Volumenverdrängung in der Hauptkammer 19

verursachende Hub der Stirnwand 7 gegenüber dem Widerlager 27 kleiner ist und beispielsweise 0,2 mm betragen möge. Die Stirnwand 14 ist mit mehreren Durchbrüchen 48 versehen, die — wie auf der linken Seite der F i g. 1 dargestellt — durch eine auf der Innenseite der Stirnwand 14 angebrachte Membran 45 aus einem Schauinstoff abgedeckt sind. Die rechte Seite der F i g. I zeigt eine die Stirnwand 14 abdeckende Membran 46 aus einem Schaumstoff, deren der Nebenkammer 20 zugewandte Seite durch eine Folie 49 verstärkt ist.

Die motorseitige Umfangswand 1 ist stärker ausgeführt als die motorabgewandte Umfangswand 8 und

bestimmt im wesentlichen die elastische Tragkraft des Motorlagers. Die Umfangswand 8 ist durch eine membranartige Ausbildung eines einen ebenen Ringflansch 8" bildenden Bereichs imstande, einen Volumenausgleich zu schaffen, wenn bei einer bestimmten axialen Verschiebung der Stirnwände 7 und 14 die in der Hauptkammer 19 und der Nebenkammer hervorgerufenen Volumenverdrängungen voneinander verschieden sind. So wird vermieden, daß in einer der Kammern 19 oder 20 ein Unterdruck mit einer Geräusche verursachenden Hohlraumbildung in der Flüssigkeit entstehen kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gummielastisches Motorlager mil hydraulischer Dämpfung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, dessen flüssigkeitsgefüllte, hydraulisch über eine Drosselöffnung miteinander verbundene Kammern aus einer gemeinsamen an ein metallisches Widerlager angeschlossenen Trennwand, je einer gummielastischen Umfangswand und starr miteinander verbundenen metallischen Stirnwänden bestehen, an denen nachgiebige, einer Änderung des Flüssigkeitsdrucks in den zugehörigen Kammern einen zunehmenden Widerstand entgegensetzende Stirnwa^dteile vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnwandteile mindestens einer Kammer (19, 20) als einen oder mehrere Durchbräche (47, 48) abdeckende naciigiebige Membran (42,45,46) ausgebildet ist.

2. Motorlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (42,45,46) mit dem Rand des zugehörigen Durchbruchs (47,48) dicht verbunden ist.

3. Motorlager nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (42) ein mit den Rändern (44) der Durchbrüche haftend verbundenes Gummimetallteil bildet.

4. Motorlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (45) auf der Innenseite einer Stirnwand (14) angebracht ist und Durchbrüche (48) der Stirnwand (14) überdeckt.

5. Motorlager nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (45, 46) aus einem Schaumstoff, vorzugsweise einem Polyurethan-Schaumstoff, besteht.

6. Motorlager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaumstoff-Membran (46) auf der der Flüssigkeit zugewandten Seite durch eine Folie (49) aus Metall oder Kunststoff verstärkt ist.

7. Motorlager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub der nachgiebigen Membran (42) durch eine Stirnfläche (62) eines mit der zugehörigen Stirnwand (7) verbundenen Teils (61) begrenzt ist.