DE2757784A1

DE2757784A1 - Verfahren und vorrichtung zum daempfen von schwingungen und geraeusch in einem fahrzeug

Info

Publication number: DE2757784A1
Application number: DE19772757784
Authority: DE
Inventors: Koji Miyata
Original assignee: Toyota Auto Body Co Ltd
Current assignee: Toyota Auto Body Co Ltd
Priority date: 1976-12-27
Filing date: 1977-12-23
Publication date: 1978-07-06
Also published as: US4203499A; DE2757784C2

Description

BLUMBACH · WESER . BERGEN · KRAMER ZWIRNER. HIRSCH . BREHM 2 V b 7 7 PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN

Patentconsult RadedcestraSe 43 8000 München 60 Telefon (089) 883603/883604 Telex 05-212313 Telegramme Palentconsult Patentconsull Sonnenberger SlraOe 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121) 562943/561998 Telex 04-186237 Telegramme Patentconsult

Toyota Shatai Kabushiki Kaisha 77/8757

100, Kanayama, Ichiriyama-cho,
Kariya-shi, Aichi-ken, Japan

Verfahren und Vorrichtung zum Dämpfen von Schwingungen und Geräusch in einem Fahrzeug

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 7·

Schwingungen oder Geräusch sind in einem Fahrzeug die Hauptfaktoren, die den Fahrkomfort beeinträchtigen. Im allgemeinen wird die Drehbewegung des Motors oder es werden die Schwingungen des Fahrzeuges während der Fahrt auf die Karos-

MUnchen: R. Kramer Dipl.-Ing.. W. Weser Dipl.-Phys. Of. rer. nal. · P. Hirsch Dipl.-Ing. . H. P. Brehm Dipl.-Chem. Dr. pr.il. nat. Wiesbaden: P. 6. Blumbadi Dipl.-Ing. · P. Bergen Dipl.-Ing. Dr. jur. . G. Zwirner Dipl.-Ing. Dipl.-W-Ing.

.-Ing. · P. Bergen Dipl.-Ing. Dr. jur. ■ C

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serie übertragen mit der Folge, daß die Wände der Karosserie schwingen und im Fahrerraum Geräusch verursachen. Es sind bereits viele Versuche unternommen worden, um die bei Motorfahrzeugen auftretenden ßchwingungs- und Geräuschprobleme zu beherrschen. Es ist bekannt, daß Geräusch oder Schall bis zu einem beträchtlichen Ausmaß gedämpft werden kann entsprechend der schwingungsdämpfenden Wirkung von schwingungshemmenden oder Puffer-Materialien wie einem Gummipolster, einer Abdämmung oder dergleichen, die an geeigneten Stellen des Fahrzeugen eingesetzt werden. Diese umfassen Motorbefesti gungen und Aufhängesysteme. Die schalldämpfenden bzw. dämmenden Wirkungen dieser schwingungshemmenden Materialien sind lediglich auf den individuellen schalldämpfenden oder isolierenden Eigenschaften begründet. Es sind viele Versuche unternommen worden, um die Eigenschaften der individuellen schwingungshemmenden Materialien zu verbessern und um die Anzahl dieser Materialien zu vergrößern. Die erhaltenen schalldämmenden bzw. dämpfenden Wirkungen dieser schwingungshemmenden Materialien bleiben jedoch auf die Summe der Einzelwirkungen dieser Materialien beschränkt.

In der Zwischenzeit haben sich der Verbesserung dieser individuellen schwingungshemmenden Materialien Schwierig keiten entgegengestellt und außerdem ist im Hinblick auf die Fahreigenschaften und Stabilität des Fahrzeuges die Verwen dung einer größeren Anzahl an schwingungshemmenden

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Materialien nicht erwünscht, so daß den Bemühungen, Schall oder Geräusche zu dämpfen bzw. zu dämmen, nur ein Teilerfolg beschieden ist.

Aufgabe dieser Erfindung ist es, ein Verfahren zum Verhindern' bzw. Dämpfen von Schwingungen und Geräusch bei einem Fahrzeug anzugeben, das sich nicht auf die Verbesserung der schallisolierenden Eigenschaften von einzelnen schwingungshemmenden Materialien beschränkt, sondern in seiner Art neu ist, die Schwingungen und das Geräusch im Fahrzeug zu verringern. Ferner sollen Vorrichtungen verfügbar gemacht werden, mit denen dieses Ziel erreicht werden kann.

Die Aufgabe ist durch die in den Ansprüchen 1 und 7 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den übrigen Ansprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung beruht auf den folgenden Überlegungen.

Da die bekannten Karosserie- und Motorbefestigungsvorrichtungen im allgemeinen einen symetrischen Aufbau aufweisen, werden die Schwingungen von den Reifen und vom Motor über die linke und über die rechte Befestigungseinheit in gleicher Phase zur Karosserie übertragen, so daß die Schwingungen eine Resonanz hervorrufen können, wodurch die Schwin-

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gungen verstärkt werden, was wiederum zur Erzeugung eines hohen Geräuschpegels führt. Um dieses Problem zu beherrschen, werden gemäß der Erfindung die Phasen der von den linken bzw. rechten Befestigungseinheiten übertragenen Schwingungen verändert, so daß die von der einen Seite zugeführten Schwingungen mit den von der anderen Seite zugeführten Schwingungen interferieren und hierbei die von beiden Seiten zugeführten Schwingungen gegenseitig aufgehoben werden bzw. einander entgegenwirken. Zusätzlich werden die Phasen der Schwingungen in einem solchen Falle durch die den Befestigungseinheiten eigenen Schwingungsübertragungseigenschaften verändert, die von den dynamischen Eigenschaften wie dem Dämpfungskoeffizienten, der Federkonstante oder dergleichen der schallhemmenden Materialien abhängen .

Gemäß der Erfindung werden die Schwingungsübertragungseigenschaften wenigstens zweier Befestigungseinheiten der Motorbefestigungseinrichtung und/oder der Karosseriebefestigungseinrichtung des Fahrzeuges gegenseitig verändert, so daß die Schwingungen bzw. die durch die Schwingungen erzeugten Töne, die vom Motor über die Befestigungseinheiten auf die Karosserie übertragen werden, sich gegenseitig aufheben bzw. einander entgegenwirken, wodurch die Schwingungen und das Geräusch innerhalb der Karosserie gedämpft oder verhindert werden.

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Die Erfindung wird durch Ausführungsbeispiele anhand von 16 Figuren näher erläutert. Es zeigen

Pig. 1 schematisch in einer Seitenansicht den vorderen Teil eines Lastwagens,

Fig. 2 schematisch eine Ansicht auf die hintere Seite der Fahrerkabine des Lastwagens,

Fig. 3 in vergrößerter Darstellung einen Ausschnitt aus Fig. 2, der die linke hintere und die rechte hintere Befestigungseinheit zeigt,

Fig. 4 die linke hintere Befestigungseinheit in einer Ansicht senkrecht zur Darstellung nach Fig. 3»

Fig. 5 die hintere rechte Befestigungseinheit in einer Ansicht senkrecht zur Darstellung nach Fig.

Fig. 6 und 7 den Schallpegel im Fahrerhaus beim Beschleunigen und beim Verzögern des Motors,

Fig. 8 eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung

Fig. 9 schematisch eine Draufsicht auf die Aufhängung des Motorblocks,

Fig.10 schematisch eine Ansicht auf die vorderen Befestigungseinheiten der Motorbefestigungseinrichtung von hinten,

Fig.11 in vergrößerter Darstellung die Ansicht entsprechend Fig. 10, teilweise im Schnitt,

Fig.12 den Schnitt XIIAH von Fig. 11

Fig.13 und 14 eine den Fig. 8 und 9 entsprechende Ansicht

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Fig.15 schematisch eine Ansicht der vorderen Befestigungseinheiten für den Motorblock und die hinteren Befestigungseinheiten der Karosserie,

Fig.16 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 15, teilweise im Schnitt, der die hinteren Befestigungseinheiten für die Karosserie zeigt,

Fig.17 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 15, teilweise im Schnitt, der die vorderen Befestigungseinheiten für den Motorblock zeigt.

Fig. 1 stellt in einer Seitenansicht schematisch den vorderen Teil eines Kraftfahrzeuges mit Fahrerkabine über dem Motor und die Befestigungseinrichtung der Fahrerkabine dar. Die Kabine 1 wird an der Vorderseite durch zwei symmetrische vordere Befestigungseinheiten 3,3' abgestützt, die am linken und am rechten vorderen Ende eines Fahrgestells 2 angeordnet sind. Das hintere Ende der Kabine 1 ist durch zwei nicht synmetrische hintere Befestigungseinheiten 4,4' abgestützt, die am linken und rechten Rahmen des Fahrgestells 2 in einer schwingungsundurchlässigen bzw. schwingungshemmenden Weise angeordnet sind.

Im einzelnen werden für die kippbare Kabine schwingungs- hemmende, auf Druck beanspruchte Gummielemente, wie sie typisch für die vorderen Befestigungseinheiten einer kipp baren Kabine sind, in syrmetrischer Anordnung als vordere Befestigungseinheiten 3,3' benutzt, während als hintere Befestigungseinheiten 4,4' auf ßcherung beanspruchte Befestigungseinheiten von unsynretrischem Aufbau, wie sie in

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den Pig. 2-5 dargestellt sind, verwendet werden. Im folgenden wird der Aufbau der auf Scherung beanspruchten Befestigungseinheiten näher erläutert.

Wie in den Fig. 3 und 4· dargestellt, weist ein an der linken Seitenfläche des Fahrgestells 2 befestigter Befestigungsbügel 8 eine geneigte Fläche 8a auf, deren Neigungswinkel gegenüber der Waagerechten 4-5° beträgt, und die sich rechtwinklig zu einer in Breitenrichtung des Fahrzeuges senkrechten Ebene erstreckt. An der geneigten Fläche 8a ist mittels Schrauben und Muttern eine untere Befestigungsplatte 10 angebracht, während ein schwingungshemmender Gummi 12 zwischen diese Befestigungsplatte 10 und eine weitere, dazu parallele Befestigungsplatte 11 eingefügt und an diese Platten anvulkanisiert ist. Andererseits ist mittels Schrauben und Muttern an der oberen Befestigungsplatte 11 ein oberer Bügel 13 befestigt. Ein von der Kabine 1 am hinteren linken Ende nach unten vorstehender Bügel 1a ist mittels Schrauben 6a und Muttern an der oberen Fläche 13a des oberen Bügels 13 befestigt.

Wie in den Fig. 3 und 5 dargestellt, weist ein Befestigungsbügel 15 der rechten hinteren Befestigungseinheit 4·¹ eine geneigte Fläche 15a mit einem Neigungswinkel von 60° gegenüber der Horizontalen auf, die sich rechtwinklig zu einer in Längsrichtung des Fahrzeuges gedachten senkrechten Ebene erstreckt. Diesbezüglich ist an der rechten Seitenfläche des

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Fahrgestells 2 der Befestigungsbügel 15 angebracht. Zusätzlich ist an der rechten Seitenfläche des Fahrgestells 2 ein Ende eines Hilfsbügels 16 befestigt, um den Bügel 15 zu verstärken. Das andere Ende des Hilfsbügels 16 ist an der geneigten Fläche 15a des Befestigungsbügels 15 befestigt. Ähnlich wie bei der linken hinteren Befestigungseinheit 4-, bei der zwischen die beiden Befestigungsplatten 10 und 11 ein schwingungshemmender Gummi 12 eingefügt und mit den Platten fest verbunden ist, ist auch bei der Befestigungseinheit 4-¹ zwischen zwei parallele Befestigungsplatten 17 und 18 ein schwingungshemmender Gummi 19 eingefügt und mit diesen zu einem Stück verbunden. Die Befestigungsplatte 17 ist mittels Schrauben und Muttern an der geneigten Fläche 15a des Befesti gungsbügels 15 befestigt. Ein oberer Bügel 20 ist durch Falten einer im wesentlichen rechteckförmigen Metallplatte hergestellt, wodurch ein Sitz 20a entsteht. Der so gebildete obere Bügel 20 ist mittels Schrauben und Muttern an der Befestigungsplatte 18 befestigt. Außerdem ist ein am rechten hinteren Ende der Kabine 1 nach unten vorstehender Bügel 1b an einer horizontalen Deckfläche 20a' des Sitzes 20a vom oberen Bügel 20 befestigt, während der obere Bügel 20 und der Bügel 1b an der Kabine 1 mittels Schrauben 6b zusammengespannt sind.

Bei der linken und rechten hinteren Befestigungseinheit 4· und V der beschriebenen Anordnung ist der schwingungshem-

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mende Gummi 12 in der linken Befestigungseinheit 4 im Aufbau identisch zum schwingungshemmenden Gummi 19 in der rechten hinteren Befestigungseinheit 4¹ mit der Ausnahme, daß die linke hintere Befestigungseinheit 4- und die rechte hintere Befestigungseinheit V an geneigten Flächen 8a und 15a befestigt sind, die sich in verschiedenen Richtungen erstrecken, so daß verschiedene Wirkungen der Befestigungseinheiten 4 und 4·· erhalten werden können.

Es wird nun die Geräusch verhindernde bzw. dämpfende Wirkung der Kabinenbefestigungseinrichtung (Karosseriebefestigungseinrichtung) der beschriebenen Ausführungsform näher erläutert.

In den Figuren 6 und 7 sind die Prüfergebnisse bei der Bestimmung des Geräuschpegels in der Kabine 1 gegenübergestellt, der eine Folge der Motorschwingungen ist. Die ausgezogenen Linien stellen das Ergebnis bei Anwendung der bekannten Befestigungsvorrichtungen für die Kabine,und die gestrichelten Linien das Ergebnis bei Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtungen dar. Fig. 6 bezieht sich auf die Geräuschpegel beim Beschleunigen des Motors, während sich Fig. 7 auf Geräuschpegel beim Verzögern des Motors bezieht. Der Geräuschpegel wurde an der Stelle der Ohren des Fahrers gemessen, wenn dieser auf seinem Sitz sitzt.

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Als den Stand der Technik repräsentierendes Vergleichsbeispiel wurde eine Befestigungsart der Kabine gewählt, bei der die linke hintere Befestigungseinheit im Aufbau identisch mit der linken hinteren Befestigungseinheit 4· des erfindungsgemäßen Beispiels ist, während die rechte hintere Befestigungseinheit symmetrisch zur linken hinteren Befestigungseinheit ausgebildet wurde.

Wie aus Fig. 6 ersichtlich, ist bei dem durch eine ausgezogene Linie gekennzeichneten Beispiel nach dem Stand der Technik der Schalldruckpegel bis zu einem Explosionszyklus bzw. einer Explosionsfrequenz des Motors von 80 Hz im wesentlichen konstant. Überschreitet der Explosionszyklus des Motors jedoch 80 Hz, dann nimmt der Schalldruckpegel steil zu. Erreicht der Explosionszyklus TI5 Hz, dann kommt es zu einer Spitze im Schalldruckpegel. Danach fällt der Schalldruckpegel bis zu einem Explosionszyklus des Motors von 120 Hz wieder steil ab.

Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform, deren Kennlinie gestrichelt dargestellt ist, wird der gleiche Schalldruckpegel wie bei dem Beispiel nach dem Stand der Technik bis zu einem Explosionszyklus von etwa 100 Hz erhalten, während der Schalldruckpegel wesentlich unterhalb dem der bekannten Befestigungseinrichtung liegt, wenn der Expolsionszyklus des Motors 100 Hz überschreitet.

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Pig. 7 zeigt eine der Fig. 6 ähnliche Tendenz.

Der in den Fig. 6 und 7 dargestellte Schalldruckpegel beinhaltet, bis zu einem bestimmten Maß, die Luftschallwellen oder dergleichen von dem Motor. Der Schalldruckpegel kann in diesem Fall als Schalldruck angesehen werden, der auftritt, wenn die Schwingungen des Motors vom Fahrgestell über die Befestigungseinheiten auf die Kabine übertragen werden. Das Geräusch im Innenraum eines Fahrzeuges stammt jedoch nicht ausschließlich vom Motor, sondern enthält verschiedene Arten von Geräuschen, die in entsprechenden Teilen des Fahrzeuges erzeugt werden. Wie in den Fig. 6 und 7 dargestellt, werden die von einer Maschine herrührenden Schwingungen und Geräusche, selbst wenn sie dauernd vorhanden sind, dann nicht als Geräusch erkannt, wenn ihr Pegel im Vergleich zu anderen Geräuschen und Schwingungen relativ niedrig liegt. Nur, wenn der Pegel des Geräusches bzw. der Schwingungen einer Maschine höher als der anderer Geräusche und Schwingungen wird, wird es als Geräusch erkannt. In den Fig. 6 und 7 sind durch die Linien a bzw. b die ungefähren Schalldruckpegel anderer Geräusche dargestellt. Bei den bekannten Befestigungseinrichtungen entstehen unangenehme Schwingungen bzw. ein unangenehmes Geräusch, wenn der Explosionszyklus des Motors in den Bereich von 100 Hz bis 120 Hz kommt. Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist hier jedoch der Schalldruckpegel unterhalb der Linien a und d. Dies zeigt, daß die er-

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findungsgemäße Befestigungseinrichtung für die Kabine gegenüber den bekannten Befestigungseinrichtungen deutliche Verbesserungen beim Verhindern bzw. Dämpfen des Schalls zur Folge hat.

Der schalldämmende bzw. dämpfende Effekt bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung beruht auf der unsymmetrischen Anordnung der linken und rechten hinteren Befestigungseinheiten 4 und 4-·, wie dies oben beschrieben worden ist.

Anders ausgedrückt, ist der schwingungshemmende Gummi 12, wie er in der linken hinteren Befestigungseinheit 4- verwendet wird, im Aufbau identisch zum schwingungshemmenden Gummi 19» wie er in der rechten hinteren Befestigungseinheit 4-' verwendet wird. Zufolge der Anordnung der schwingungshemmenden Gummis 12 und 19, die in verschiedenen Eichtungen liegen, weist der schwingungshemmende Gummi 12, d.h. die hintere Befestigungseinheit 4, dynamische Eigenschaften wie Dampfungskoeffizient, Federkonstante oder dergleichen auf, die von denen des schwingungshemmenden Gummis 19,d.h. denen der hinteren Befestigungseinheit 4', in sämtlichen Richtungen des Fahrzeuges verschieden sind. Als Folge davon sind die schwingungsübertragenden Eigenschaften der hinteren Befestigungseinheit 4 in jeder Richtung des Fahrzeuges von denen der hinteren Befestigungseinheit 4-' verschieden.

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η-

Wenn somit Schwingungen vom Motor über das Fahrgestell 2 auf die linke und rechte hintere Befestigungseinheit 4· bzw. 4·' übertragen werden, die verschiedene schwingungsübertragende Eigenschaften aufweisen, dann werden beim Übertragen der Schwingungen über diese Einheiten zur Kabine 1 die Schwingungen einer Änderung in der Phase und in der Amplitude je nach den schwingungsübertragenden Eigenschaften der hinteren Befestigungseinheiten 4-,V unterworfen. Die über die hinteren Befestigungseinheiten 4,4· zur Kabine 1 übertragenen Schwingungen werden zu einer gegenseitigen Interferenz veranlaßt. Mit anderen Worten werden die Wände der Kabine 1 durch die so übertragenen Schwingungen zum Schwingen gebracht und die schwingenden Wände bringen die Luft innerhalb der Kabine zum Schwingen. Die Phasendifferenz sollte in diesem Fall beispielsweise zwischen 90° und 270° liegen. Zufolge der beschriebenen Anordnung interferieren also die von beiden Seiten übertragenen Schwingungen bzw. Geräusche, was eine Verringerung der Schwingungen der Kabinenwände bzw. der Luft in der Kabine und damit eine Verbesserung der schall- bzw. geräuschhemmenden Wirkung zur Folge hat.

Das anhand der Fig. 1-7 erläuterte erste Ausführungsbei spiel der Erfindung betrifft Maßnahmen bei der Befestigungseinrichtung der Karosserie bzw. der Fahrerkabine am Fahrgestell. Im folgenden werden nun anhand der Fig. 8-Ί2

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Maßnahmen erläutert, die zur Geräuschdämmung bei der Motorbefestigungseinrichtung vorgesehen sind.

Bei dem in Fig. 8 in einer Seitenansicht dargestellten vorderen Teil eines Lastwagens mit über dem Motor 5 angeordneter Kabine 1 ist der Motor am Fahrgestell 2 unterhalb dem Fahrersitz der Kabine 1 befestigt. Zu diesem Zweck wird der vordere Bereich des Motors durch Befestigungseinheiten 34- und 35 gehalten, die vom linken und rechten Rahmen 2a bzw. 2b des Fahrgestells 2 nach innen vorstehen, während der hintere Bereich des Motors 5 in einer schwingungshemmenden Weise durch eine hintere Befestigungseinheit 36 gehalten wird, die von einem Querteil 2c des Fahrgestells 2 vorsteht. Mit anderen Worten ist der Motor 5 an 3 Stellen, d.h. mittels der Befestigungseinheiten 3^-,35 und 36, gelagert bzw. aufgehängt .

Die linke und die rechte vordere Befestigungseinheit 34- und 35 sind im Aufbau unsymetrisch ausgebildet. Die Figuren 10 bis 12 zeigen die Anordnung der vorderen Befestigungseinheiten 34- und 35 im einzelnen.

Die Anordnung und Ausbildung der linken vorderen Befestigungseinheit y\ ist insbesondere aus den Fig. 10 und 11 ersichtlich. Ein Befestigungsbügel 42 ist mit einem Ende an der inneren Seitenfläche des linken Rahmens 2a des Fahrge-

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stells 2 befestigt. Der Befestigungsbügel 42 weist eine Sitzfläche 42a auf, die rechtwinklig zu einer senkrechten Ebene in Breitenrichtung des Fahrzeuges verläuft und gegenüber der Horizontalen einen Neigungswinkel von ex,.⁰ besitzt. Zwischen zwei Befestigungsplatten 43 und 44 ist ein schwingungshemmender Gummi 45 eingesetzt und durch Vulkanisieren festhaftend mit den Platten verbunden. Die Befestigungsplatte 43 ist mittels Schrauben und Muttern an der Sitzfläche 42a des Befestigungsbügels 42 befestigt, während die Sitzfläche 46a eines oberen Befestigungsbügels 46 mittels Schrauben und Muttern an der anderen Befestigungsplatte 44 befestigt ist. Der obere Bügel 46 weist neben der Sitzfläche 46a noch eine Sitzfläche 46b auf, die am Motor 5 befestigt ist.

Aufbau und Anordnung der rechten vorderen Befestigungseinheit 35 sind insbesondere aus den Figuren 10 bis 12 ersichtlich. Ein Ende eines Befestigungsbügels 48, der syrxie trisch zum Befestigungsbügel 42 der linken vorderen Befestigungseinheit 54 angeordnet ist, ist an der inneren Seitenfläche des rechten Eahmens 2b des Fahrgestells 2 befestigt. Eine Sitzfläche 49a eines Kuppluqgsteils 49, das eine weitere Sitzfläche 49b aufweist, welche sich in anderer Richtung als die Sitzfläche 49a erstreckt, ist mit der zweiten Sitzfläche 48a des Befestigungsbügels 48 durch Schrauben und Muttern fest verbunden. Die zweite Sitzfläche 49b des so angeordneten Kupplungsteils 49 erstreckt sich rechtwinklig zu einer in Längsrichtung des Fahrzeuges ausgerichteten

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senkrechten Ebene und weist gegenüber der Horizontalen einen Neigungswinkel von ex' ° auf. Wie bei dem linken Befestigungsbügel 34 ist zwischen zwei parallelen Befestigungsplatten 50 und 51»die einen vorgegebenen Abstand voneinander aufweisen, ein schwingungshemmender Gummi 52 eingefügt und mit den beiden Platten festhaftend verbunden. Die Befestigungsplatte 50 ist an der Sitzfläche 49b des Kupplungsteils 4-9 mittels Schrauben und Muttern befestigt, während die Sitzfläche 53a eines oberen Bügels 53, die eine weitere Sitzfläche 53b aufweist, die sich in anderer Richtung als die Sitzfläche 53a erstreckt, an der zweiten Befestigungsplatte 51 mittels Schrauben und Muttern befestigt ist. Die zweite Sitzfläche 53b ist am Motor 5 befestigt. Der Aufbau der Befestigungsplatten 50 und 51» zwischen die festhaftend ein schwingungshemmender Gummi 52 eingefügt ist, ist identisch mit dem bei der linken vorderen Befestigungseinheit 34.

Wie beschrieben, ist der schwingungshemmende Gummi 45 in der linken vorderen Befestigungseinheit 34 an der Sitzfläche 42a des Befestigungsbügels 42 der linken vorderen Befestigungseinheit 34 befestigt, während der schwingungshemmende Gummi 52 der rechten vorderen Befestigungseinheit 35 an der Sitzfläche 49b des Kupplungsteils 49 der rechten vorderen Befestigungseinheit 35 in abweichender Richtung befestigt ist. Als Folge hiervon weisen die schwingungshemmenden Gummielemente 45 und 52 unterschiedliche Schwingungsübertragungseigenschaften auf.

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Z7G7734

Wenn der Motor 5 läuft, werden die Schwingungen des Motors von der Motorbefestigungseinrichtung über das Fahrgestell 2 und die Karosseriebefestigungseinrichtung zur Kabine 1 übertragen. Hierbei werden die Schwingungen des Motors 5 infolge der verschiedenen Schwingungsübertragungseigenschaften der linken und der rechten vorderen Befestigungseinheiten 34· und 35 einer Phasenänderung unterworfen.

Im einzelnen bedeutet dies, daß die vom Motor 5 über die linke vordere Befestigungseinheit 34- auf das Fahrgestell 2 übertragenen Schwingungen ebenso wie die über die rechte vordere Befestigungseinheit 35 zum Fahrgestell 2 übertragenen Schwingungen des Motors 5 über die Kabinenbefestigungseinrichtung zur Kabine 1 übertragen werden, wodurch die Wände des Kabinenraums schwingen und hierdurch wiederum die Luft im Kabinenraum in Schwingungen versetzt wird. Hierbei interferieren die von der linken vorderen Befestigungseinheit 34 übertragenen Schwingungen und die von der rechten vorderen Befestigungseinheit 35 übertragenen Schwingungen während der Übertragung der Schwingungen durch die Wände der Kabine 1, oder während der Ausbreitung der Schwingungen durch die Luft in der Kabine infolge der Verzögerung der Phase der Schwingungen, die mittels der linken bzw.der rechten vorderen Befestigungseinheit 34 bzw. 3W- verursacht wird. Als Folge kommt es nicht zu einer Verstärkung zwischen den von beiden Seiten übertragenen Schwingungen, sondern die Schwingungen wirken

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einander entgegen, so daß sich ihre Wirkungen aufheben. Demzufolge können die Schwingungen der Wände des Kabinenraums ebenso wie die Schwingungen der Luft auf ein Minimum herabgesetzt werden, so daß die Schwingungen und der Schall im Kabineninnenraum gedämpft oder verhindert werden können.

Bei dem in den Fig. 13-17 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die erfindungsgemäßen Maßnahmen sowohl bei der Motorbefestigungseinrichtung als auch bei der Karosseriebefestigungseinrichtung vorgesehen. Wie aus den Fig. 13 und 14 ersichtlich, wird der vordere Bereich der Fahrerkabine durch eine linke und eine rechte vordere Befestigungseinheit 64 bzw. 65 auf dem Fahrgestell 2 abgestützt, während sich der hintere Bereich der Kabine 1 auf dem Fahrgestell 2 mittels einer linken und einer rechten hinteren Befestigungseinheit 66 bzw. 67 in schwingungshemmender Weise abstützt. Am Fahrgestell ist unterhalb des Fahrersitzes der Motor 5 vorgesehen. Der vordere Bereich des Motors 5 wird am Fahrgestell 2 in einer schwingungshemmenden Weise mittels einer linken und einer rechten vorderen Befestigungseinheit 68 bzw. 69 gehalten, während der hintere Bereich des Motors 5 in ähnlicher Weise mittels einer hinteren Befestigungseinheit am Fahrgestell 2 aufgehängt ist.

Die linke und die rechte vordere Befestigungseinheit 64 bzw. 65 der Karosserie- bzw. Kabinenbefestigungseinrichtung sind

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identisch und enthalten lagerbüchsenförmige schwingungshemmende Elemente, die ein Kippen der Kabine 1 zulassen. Die linke und die rechte hintere Befestigungseinheit 66 und 67 sind im Aufbau unsymmetrisch, wie dies am besten aus J¹Xg.16 hervorgeht.

Entsprechend der linken hinteren Befestigungseinheit 66 ist ein Befestigungsbügel 72 mit einem Ende an der äußeren Seitenfläche des linken Rahmens 2a des Fahrgestells 2 befestigt. Der Befestigungsbügel 72 weist am anderen Ende eine Sitzfläche 72a auf, die sich unter einem Neigungswinkel &° gegenüber der Horizontalen rechtwinklig zu einer in Breitenbzw. Querrichtung des Fahrzeuges gedachten senkrechten Ebene erstreckt. Zwischen zwei parallelen Befestigungsplatten 73 und 74·» die in einem gegenseitigen Abstand zueinander angeordnet sind, ist ein schwingungshemmender Gummi 75 eingefügt und mittels Vulkanisation festhaftend mit den beiden Platten verbunden. Die Befestigungsplatte 73 ist mittels Schrauben an der Sitzfläche 72a des Befestigungsbügeis 72 befestigt, während ein umgekehrter hutförmiger oberer Bügel 76 mittels Schrauben an der anderen Befestigungsplatte 74-fest angebracht ist. Ein Schenkelbügel 1a, der vom unteren Ende der Kabine 1 links nach unten vorsteht, ist an der horizontalen Sitzfläche 76a mittels Schrauben und Muttern befestigt, die an der Deckfläche des oberen Bügels 76 gebildet ist.

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Die rechte hintere Befestigungseinheit 67 ist im Aufbau ähnlich der der linken hinteren Befestigungseinheit 66. Ein Befestigungsbügel 78 ist mit einem Ende an der äußeren Seitenfläche des rechten Rahmens 2b des Fahrgestells 2 befestigt. Der Befestigungsbügel 78 weist am anderen Ende eine Sitzfläche 78a auf, die sich unter einem Neigungswinkel (X₂° gegenüber der Horizontalen rechtwinklig zu einer in Breitenrichtung des Fahrzeuges gedachten senkrechten Ebene erstreckt. Zwischen zwei parallelen, im Abstand voneinander angeordneten Befestigungsplatten 79 und 80 ist ein schwingungshemmender Gummi 81 eingefügt, der durch Vulkanisieren festhaftend mit den Platten verbunden ist.

Die Anordnung ist ähnlich der der Befestigungsplatten 73 und 74, welche den anvulkanisierten schwingungshemmenden Gummi 75 zwischen sich einschließen. Die Befestigungsplatte 79 ist mittels Schrauben an der Sitzfläche 78a des Befestigungsbügels 78 befestigt, während das untere Ende des oberen Bügels 82 an der anderen Befestigungsplatte fest angebracht ist. Ein Schenkelbügel 1b, der vom hinteren Ende der Kabine 1 rechts nach unten vorsteht, ist am horizontalen Sitz 82a auf der Deckfläche des oberen Bügels befestigt. Zur Befestigung des Schenkelbügels 1b am oberen Bügel 82 dienen ebenfalls Schrauben und Muttern.

Die hintere Befestigungseinheit 70 der Motorbefestigungseinrichtung ist als hängende Befestigung ausgebildet.

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Fig. 17 zeigt im einzelnen den Aufbau der linken und der rechten vorderen Befestigungseinheit 68 bzw. 69, die verschiedene Formen aufweisen.

Bei der linken vorderen Befestigungseinheit 68 ist ein Befestigungsbügel 83 mit einem Ende an der inneren Seitenfläche des linken Rahmens 2a des Fahrgestells 2 befestigt. Der Befestigungsbügel 83 weist an seiner Oberseite eine Sitzfläche 83a auf, die von dem Befestigungsbügel 83 vorsteht und nach unten geneigt ist. Die Sitzfläche 83a erstreckt sich unter einem Neigungswinkel Y\° gegenüber der Horizontalen rechtwinklig zu einer in Breitenrichtung des Fahrzeuges gedachten senkrechten Ebene. Zwischen zwei im Abstand voneinander angeordneten parallelen Befestigungsplatten 84 und 85 ist ein schwingungshemmender Gummi 86 eingefügt und durch Vulkanisieren festhaftend mit den Platten verbunden, in ähnlicher Weise, wie bei der Karosseriebefestigungseinrichtung.

Die Befestigungsplatte 84 ist mittels Schrauben an der Sitzfläche 83a des Befestigungsbügels 83 befestigt, während das untere Ende eines oberen Bügels 87 mittels Schrau ben fest an der anderen Befestigungsplatte 85 angebracht ist. Das obere Ende des oberen Befestigungsbügels 87 ist mittels Schrauben und Muttern am Motor 5 befestigt.

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Die rechte vordere Befestigungseinheit 69 ist im wesentlichen in gleicher Weise wie die linke vordere Befestigungseinheit 68 ausgebildet. Ein Befestigungsbügel 89 ist mit einem Ende an der inneren Seitenfläche des rechten Rahmens 2b des Fahrgestells 2 befestigt. Der Befestigungsbügel 89 weist an seiner oberen Seite eine Sitzfläche 89a auf, die schräg abwärts geneigt am zweiten Ende des Befestigungsbügels vorsteht. Die Sitzfläche 89a erstreckt sich unter einem Neigungswinkel y gegenüber der Horizontalen rechtwinklig zu einer in Breitenbzw. Querrichtung des Fahrzeuges gesehenen senkrechten Ebene. Wie bei den beiden Befestigungsplatten 84 und 85 in der linken vorderen Befestigungseinheit 68, die einen schwingungshemmenden Gummi 86 einschließen, ist auch zwischen die beiden parallelen Befestigungsplatten 90 und 91 ein schwingungshemmender Gummi 92 eingefügt und an die Platten anvulkanisiert. Die Befestigungsplatte 90 ist mittels Schrauben an der Sitzfläche 89a des Befestigungsbügels 89 befestigt, während das untere Ende eines oberen Bügels 93 mittels Schrauben an der anderen Befestigungsplatte 31 fest angebracht ist. Das andere Ende des oberen Bügels 93 ist mittels Schrauben und Muttern am Motor 5 befestigt.

Bei dieser Ausführungsform weisen die schwingungshemmenden Gummielemente 75 und 81 den gleichen Aufbau auf i_n der linken und rechten Befestigungseinheit 66 bzw. 67 der Karosse riebefestigungseinrichtung. Der Befestigungswinkel des schwin gungshemmenden Gummis 75 ist ⁰^. , während der Befestigungs-

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winkel des schwingungshemmenden Gummis 81C*^⁰ ist, wobei ((/vi° -^oCp^* ^-^e Folge ist, daß der schwingungshemmende Gummi 75 gegenüber dem anderen schwingungshemin enden Gummi 81 verschiedene dynamische Eigenschaften, wie Eämpfungskoeffizient, Federkonstante und dergleichen,aufweist. Die Befestigungseinheiten 66 und 67 haben somit verschiedene Schwingungsübertragungseigenschaften. Die schwingungshemmenden Gummielemente 86 und 92 in der linken und rechten vorderen Befestigungseinheit 68 bzw. 69 der Motorbefestigungseinrichtung sind identisch. Der schwingungshemmende Gummi 86 ist aber unter einem Winkel v^r gegenüber der Horizontalen angeordnet, während der andere schwingungshemmende Gummi 92 unter einem Winkel von y~° befestigt ist, wobei()^° <" Y"-?)* Damit weisen die linke und die rechte vordere Befestigungseinheit 68 bzw. 69 der Motorbefestigungseinrichtung unterschiedliche Schwingungsübertragungseigenschaften auf, wie dies der Fall bei der linken und rechten Befestigungseinheit 66 und 67 der Karosseriebefestigungseinrichtung ist.

Wenn der Motor 5 läuft, werden die Schwingungen des Motors über die Motorbefestigungseinrichtung auf das Fahrgestell 2 übertragen. Zufolge der unterschiedlichen Schwingungsübereigenschaften der linken und rechten vorderen Befestigungseinheit 68 bzw. 69 werden die Phasen der Schwingungen des Motors 5 jedoch verschiedenen Phasenverzögerungen unterworfen, so daß auf den linken und rechten Rahmen 2a bzw. 2b des Fahrgestells jeweils Schwingungen mit unterschied-

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11 hl 7 δ U

licher Phasenverzögerung übertragen werden.

Im einzelnen werden die von der linken vorderen Befestigungseinheit 68 auf den linken Rahmen 2a des Fahrgestells 2 übertragenen Schwingungen anschließend über den linken Rahmen 2a auf die linke hintere Befestigungseinheit 66 der Karosseriebefestigungseinrichtung übertragen, während die über die rechte vordere Befestigungseinheit 69 auf den rechten Rahmen 2b übertragenen Schwingungen anschließend über den rechten Rahmen 2b zur rechten hinteren Befestigungseinheit 6? der Karosseriebefestigungseinrichtung übertragen werden. So werden die Schwingungen zufolge der unterschiedlichen Schwingungsübertragungseigenschaften der linken und rechten hinteren Befestigungseinheiten 66 und 67 verschiedenen Phasenverzögerungen unterworfen. Die Folge ist ein Phasenunterschied zwischen den von der linken hinteren Befestigungseinheit 68 zur Kabine 1 übertragenen Schwingungen gegenüber den von der rechten hinteren Befestigungseinheit 69 auf die Kabine 1 übertragenen Schwingungen. Demzufolge interferieren die auf die Wand des Kabinenraums und auf die im Kabinenraum enthaltene Luft übertragenen Schwingungen, bzw. wirken einander entgegen, so daß sich ihre Wirkungen aufheben. Die Schwingungen der Wände des Kebinenraums und der Luft in diesem Raum können auf ein Minimum herabgesetzt wer den, wodurch das Geräusch gedämpft wird.

Wie aus der obigen Beschreibung folgt, werden die Schwingungsübertragungseigenschaften sowohl der linken und rechten hinteren Befestigungseinheiten 66 und 67 der Karosseriebefestigungsein-

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7 J, 7'/Ö A

richtung als auch der linken und rechten vorderen Befestigungseinheit 68 und 69 der flotorbefestigungseinrichtung zueinander verändert, wodurch ein Phasenunterschied in den übertragenen Schwingungen entsteht. Sie Schwingungen verursachen damit eine Interferenz, bei der sie sich, wenigstens zum Teil, gegenseitig aufheben, statt daß sie sich verstärken.

Die beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand von Drehschwingungen eines Motors beschrieben worden, die über die linke und rechte hintere Befestigungseinheit 66 und 67 der Karosseriebefestigungseinrichtung zur Kabine 1 übertragen werden. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Fälle begrenzt,sondern ist auch auf Motorschwingungen anwendbar, die über andere Befestigungseinheiten übertragen werden, als die der Karosseriebefestigungseinrichtung. Außerdem sind die erfindungsgemäßen Maßnahmen anwendbar bei einem Teil oder bei sämtlichen Befestigungseinheiten, sowohl der Motorbefestigungseinrichtung als auch der Karrosseriebefestigungseinrichtung, d.h. bei der linken und rechten hinteren Befestigungseinheit 66 und 67 der Karosseriebefestigungseinrichtung; bei der linken und rechten vorderen Befestigungseinheit 64 und 65; oder bei den vorderen Befestigungseinheiten 64 und 65, sowie den hinteren Befestigungseinheiten 66 und 67, oder bei sämtlichen Befestigungseinheiten. Außerdem können die erfindungsgemäßen Maßnahmen bei der Motorbefestigungseinrichtung, d.h. der linken und rechten vorderen

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3 ι /57 /84

Befestigungseinheit 68 und 69; den vorderen Befestigungseinheiten und der hinteren Befestigungseinheit 70; oder der linken und rechten hinteren Befestigungseinheit einer Motorbefestigungseinrichtung, die vier Befestigungseinheiten vorweist, vorgesehen werden.

Bei den beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung sind für die linken und die rechten Befestigungseinheiten dieselben Arten von schwingungshemmenden Gummielementen verwendet worden, und die Neigung und die Winkel sind zum Ändern der Schwingungsübertragungseigenschaften der Befestigungseinheiten verändert worden. Anstelle der bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung verwendeten schwingungshemmenden Gummielemente können aber auch schwingungshemmende Gummielemente aus unterschiedlichen Werkstoffen, bzw. mit unterschiedlichen Abmessungen oder Formen verwendet werden.

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Leerse ite

Claims

BLUMBACH · WESER · BERGEN · KRAMER

ZWIRNER . HIRSCH . BREHM 2767784

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN

Patentconsult RadecJtestraße 43 8000 München 60 Telefon (089) 883603/883604 Telex 05-212313 Telegramme Patemconsull Palentconsull Sonnenberger StraBe 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121) 562943/561998 Telex 04-186237 Telegramme Patentconsult

Toyota Shatai Kabushiki Kaisha 77/8757

100, Kanayama, Ichiriyama-cho,
Kariya-shi, Aichi-ken, Japan

Patentansprüche

Λ mi Verfahren zum Verhindern bzw. Dämpfen von Schwingungen und Geräusch in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Kraftwagen, bei dem ein Motor mittels einer Motorbefestigungseinrichtung und/cder die Karosserie mittels einer Karosseriebefestigungseinrichtung am Fahrgestell befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungsübertragungseigenschaften wenigstens zweier Befestigungseinheiten (4-,4-¹J 34»35> 66,67; 68,69) der Motorbefestigungseinrichtung und/ oder der Karosseriebefestigungseinrichtung derartig verändert werden, daß bei den über diese Befestigungseinheiten vom Motor (5) auf das Fahrgestell (2) bzw. vom Fahrgestell auf die Karosserie (1) übertragenen Schwingungen eine Phasendifferenz verursacht wird, die eine Interferenz der Schwingungen bzw. Töne zur Folge hat, ohne daß die Schwingungen bzw. Töne infolge der gegenseitigen Einwirkung verstärkt werden.

München: R. Kremer Oipl.-Ing. . w. Weser Dipl.-Phys. Or. rer. nat. · P. Hirsch Oipl.-Ing. · H.P. Brehm Dipl.-Chem. Dr. phil. nal. Wiesbaden: P. G. Blumbach Dipl.-Ing. · P. Bergen Oipl.-Ing. Or. jur. · 6. Zwirner Dipl.-mg. Dipl.-W-Ing.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die unterschiedlichen Schwingungsübertragungseigenschaften zweier Befestigungseinheiten verursachte phasendifferenz zwischen 90° und 270° liegt.
3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungsübertragungseigenschaften durch unterschiedliche Werkstoffe für den schwingungsbeständigen Gummi bei den linken und rechten Befestigungseinheiten verschieden gemacht werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3> dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungsübertragungseigenschaften durch unterschiedliche Abmessungen des schwingungshemmenden Gummis bei den linken und den rechten Befestigungseinheiten verschieden gemacht werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungsübertragungseigenschaften durch unterschiedliche Formen des schwingungshemmenden Gummis bei den linken und rechten Befestigungseinheiten verschieden gemacht werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5> dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungsübertragungseigenschaften durch Anordnung der die Schwingungen hemmenden Gummiele-

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mente in unterschiedlichen Neigungswinkeln bei den linken und rechten Befestigungseinheiten verschieden gemacht werden.
7. Vorrichtung zum Verhindern bzw. Dämpfen von Schwingungen und Geräusch in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Kraftwagen, bei dem ein Motor mittels einer Motorbefestigungseinrichtung und/oder die Karosserie mittels einer Karosseriebefestigungseinrichtung am Fahrgestell befestigt sind,dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungsübertragungseigenschaften wenigstens zweier Befestigungseinheiten (4,4·; 34,35; 66,67; 68,69) der Motorbefestigungseinrichtung und/oder der Karosseriebefestigungseinrichtung derart voneinander verschieden ausgebildet sind, daß bei den über diese Befestigungseinheiten vom Motor (5) auf das Fahrgestell (2) bzw. vom Fahrgestell auf die Karosserie (1) übertragenen Schwingungen eine Phasendifferenz verursacht wird, die eine die Schwingungen bzw. das Geräusch dämpfende Interferenz zur Folge hat.
8. Verfahren oder Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungsübertragungseigenschaften der Befestigungseinheiten so gewählt werden, daß sich die übertragenen Störschwingungen an der Stelle in der Fahrerkabine durch Interferenz weitgehend auslöschen, an der

sich üblicherweise die Ohren des Fahrers befinden.
9. Verfahren oder Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Stör schwingungen im hölirbaren Frequenzbereich bis 500 Hz kompensiert werden.
10. Verfahren oder Vorrichtung nach Anspruch 9,dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungsübertragungseigenschaften der Befestigungseinheiten so bemessen werden, daß sie eine maximale Kompensation im Frequenzbereich von etwa 100 bis 120 Hz bewirken.
11. Verfahren oder Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungsübertragungseigenschaften der Befestigungseinheiten so bemessen werden, daß sie eine maximale Kompensation bei einer Resonanzstelle von Fahrzeugteilen bewirken.

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