DE2843185C2

DE2843185C2 - Schwingungsisolierende Lageranordnung für ein Antriebsaggregat

Info

Publication number: DE2843185C2
Application number: DE2843185A
Authority: DE
Inventors: Hermann Dr.-Ing. 3180 Wolfsburg Danckert
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1978-10-04
Filing date: 1978-10-04
Publication date: 1984-01-12
Also published as: DE2843185A1; US4440257A

Description

Die Erfindung betrifft eine schwingunpsisolierende Lageranordnung gemäß dem Oberbegriff der selbständigen Patentansprüche) und 11. Eine derartige Anordnung ist durch die DE-OS 26 15 503 bekannt. Unter einem Antriebsaggregat ist dabei sowohl eine Maschine, insbesondere eine Brennkraftmaschine, für sich als auch eine Kombination einer Maschine mit einem Getriebe zu verstehen.

Bekanntlich muß eine derartige Lageranordnung sowohl aus der Masse des Antriebsaggregats resultierende Kräfte, also das Gewicht sowie Beschleunigungsund Verzögerungskräfte, als auch Drehmomente aufnehmen, die aus dem von der Abtriebswelle des Antriebsaggregats herrührenden Reaktionsmoment und gegebenenfalls durch die Kräfte erzeugten Momenten resultieren. Wie bereits in der DE-OS 26 15 503 auseinandergesetzt, macht es bei bekannten Lageranordnungen für Antriebsaggregate in Kraftfahrzeugen Schwierigkeiten, diese so auszulegen, daß bei den verschiedenen auftretenden Beanspruchungen — Kräften und Drehmomenten — die erwünschte Schwingungsunterdrückung, d. h. die Unterbindung der Weiterleitung von Geräuschen in das eigentliche Kraftfahrzeug, sichergestellt ist. Dabei kommt erschwerend hinzu, daß bei der Auslegung der Lagerung zwei an sich gegensätzliche Gesichtspunkte zu beachten sind. Um nämlich die Körperschallübertragung in das Tragwerk und damit in das eigentliche Fahrzeug, also die Übertragung von Schwingungen des Antriebsaggregats, möglichst stark zu verringern, müssen die Lager der Lageranordnung weich sein. Auf der anderen Seite sollen aber aus Gründen der Fahr- und Antriebsdynamik die Relativbewegungen zwischen Antriebsaggregat

und eigenilichem Fahrzeug klein sein. Dies wiederum verlangt eine relativ harte Ausbildung der einzelnen Lager der Lageranordnung. Es ist bekannt, diese beiden «n sich gegensätzlichen Gesichtspunkte durch Verwendung von Lagern mit progressiver Federkennung /u '< berücksichtigen, d. h. Lagern, die er<u bei größeren Schwingungsamplituden reluliv hart wirken. Auch derartige Lageranordnungen sind jedoch im Letzten unbefriedigend, weil die statischen oder quasistatischen Lagerbelastungen in einem verhältnismäßig großen "· Bereich schwanken.

In der bereits genannten DE-OS 26 15 503 wird eine Lageranordnung beschrieben, die für die in den verschiedenen Koordinatenrichtungen auftretenden Massenkräfte individuelle Lager vorsieht, so daß im · · Idealfall die Auslegung der einzelnen Lager allein optimal im Hinblick auf die in der zugeordneten Koordinatenrichtung auftretenden Massenkräfte erfolgen kann. Zur Drehmomentabstützung sind zwei Stege oder Stäbe vorgesehen, von denen dann, wenn die -" Achse eines der Stäbe die den Schwerpunkt des Antriebsaggregats enthaltende Drehmomentachse durchsetzt, der andere Stab keine Massenkräfie aufzunehmen braucht, er also allein im Hinblick auf seine Aufgabe als Drehmomentabstützur.g dimensioniert werden kann. Nach wie vor unterliegt aber der eine Stab der doppelten Belastung durch die auftretenden Drehmomente und Massenkräfte. Außerdem hat sich gezeigt, daß die durch die Arbeitsweise der Maschine bedingten Schwingwege sich, vektormäßig J" betrachtet, innerhalb einer Ellipse bewegen können, wodurch die angestrebte individuelle Schwingungsisolierung in Richtung der einzelnen Stäbe gestört werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine ^J'> Lageranordnung der im Oberbegriff der selbständigen Patentansprüche 1 und 11 angegebenen Art zu schaffen, bei der sowohl störende Schwankungen der statischen oder quasistatiscnen Lagerbelastungen vermieden sind als auch die Drehmomentabstützung allein im Hinblick ^w auf die Erzeugung von Gegendrehmomenten mit einer hierfür optimalen Kennlinie ausgelegt werden kann.

Erfindungsgemäße Lösungen dieser Aufgabe sind in den kennzeichnenden Merkmalen der selbständigen Patentansprüche 1 und Ii angegeben. ·»»

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Der wesentliche Vorteii der Erfindung ist also darin zu sehen, daß infolge der Vermeidung störender Schwankungen der statischen oder quasistatischen ~'° Lagerbelastungen den beiden oben diskutierten Gesichtspunkten bei der Lagerauslegung durch Verwendung von sehr weichen Lagern mit stark progressiver Federkennung Rechnung getragen werden kann, ohne daß die Gefahr besteht, daß der Arbeitspunkt zu früh in ^r> den progressiven Bereich der Federkennung verlagert wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von vier figürlich dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Dabei sind sowohl das Antriebsaggregat als auch das Tragwerk des Fahrzeugs lediglich schematisch insoweit angedeutet, wie sie für das Verständnis der Erfindung erforderlich sind. Es zeigt

Fig.) ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung in Längsrichtung des Antriebsaggregats betrachtet, das ^b5 — wie auch in den folgenden Ausführungsbeispielen quer in das Fahrzeug eingebaut ist,
Fig.2 ein zweites Ausführungsbeispiel perspektivisch,

Fig.3 ein drittes Ausführungsbeispiel in Draufsicht.

Fig.4 und 5 in Ansicht sowie in dem in Pjg.4 _mji V-V bezeichneten Schnitt schließlich ein viertes Ausführungsbeispiel.

Betrachtet man zunächst Fig. 1, so ist bei 1 das hier aus einer Brennkraftmaschine und einem "Wechselgetriebe bestehende Antriebsaggregat angedeutet. Zur Aufnahme von Massenkräften, darunter auch des Gewichts, des Antriebsaggregats 1 enthält die Lageranordnung Lager 2, die in bekannter Weise elastische Glieder enthalten und bei 3 am Tragwerk des Fahrzeugs festgelegt sind.

Insbesondere durch das Reaktionsmament der Abtriebswelle des Antriebsaggregats 1 entsteht ein Drehmoment um die Drehachse 4, das durch die Drehmomentabstützung 5 abgefangen werden muß. Diese enthält als zemralen Bestandteil das Übertragungsglied 6. das in diesem AusführungsbeLspiel durch eine starre trapezförmige Platte gebildet ist. Das Übertragungsglied 6 besitzt insgesamt vier Krafteinleitungsstellen 7, 8 und 9, 10, von denen <lie beiden erstgenannten zur Anlenkung von parallelem Stäben 11 und 12 dienen, die im Bereich ihrer in Fig! rechten Enden an das Antriebsaggregat 1 angelenlci sind. Die beiden parallelen Stäbe 11 und 12 übertragen daher nur Kräfte in Richtung ihrer Längsachsen.

Die beiden anderen Kxafteinleitungsstellen 9 und 10 dagegen dienen zum Angriff von durch parallele Stäbe

13 und 14 gebildeten Pendelstützen; die in der Figur unteren Enden dieser Stäbe 13 und 14 sind bei 15 und 16 gelenkig mit dem Tragwerk 17 des Fahrzeugs verbunden. Die beiden Paare von Stäben 11,12 und 13,

14 stellen also sicher, daß lediglich Drehmomenten um die Drehachse 4 ein Widerstand entgegengesetzt wird, also die Drehmomente letztlich in das Tragwerk i7 eingeleitet werden, dagegen in beliebiger Richtung auftretende Massenkräfte von der Drehmoraentabstützung 5 nicht aufgenommen werden.

Zur Erzielung der gewünschten Federcharakteristik der Drehmomentabstützung 5 können die Stäbe zumindest teilweise als Federbeine ausgebildet oder die " Krafteinleitungsstellen als elastische Drehlager konstruiert sein.

Die Stäbe Ii und \2 sind bei 18 und 19 gelenkig mit dem Antriebsaggregat 1 verbunden. Dairch diese Verbindungen werden Schwingungen in die Stäbe 11 und 12 eingeleitet, wenn das Antriebsaggregat 1 Bewegungen mit senkrechten Komponenten ausführt. Um die Drehmomentabstützung auch von diesen Schwingungen zu entlasten, liegen die Verbindungsstellen 7 und 8 bzw. 15 und 16 nicht direkt an den Enden der jeweiligen Stäbe 11 bis 14, sondern etwas davon entfernt an denjenigen Stellen der Stäbe, die querscüiwhigungsfrei sind. Bekanntlich weist ein an einem seiner Enden zu Querschwingungen angeregter, an anderen Siellen nicht gelagerter Stab eine Stelle auf, an der er querschwingungsfrei ist. Grundsätzlich ist es auch möglich, die überstehenden Enden der Stäbe durch Aufbringen zusätzlicher Massen zu verkürzen.

Wie Fig. 1 unmittelbar erkennen läßt, liegen die Lager 2 zur Aufnahme von Massenkräfter» außerhalb einer Linie durch den Schwerpunkt des Anuiebsaggregats 1, so daß sie eine von dem entsprechenden Abstand abhängige teilweise »Umsetzung« der Masscnkräfte in Drehmomente um die Drehachse 4 vornehmen, Auch diese Momente nimmt die Drehmomentabstützung 5 auf.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig.2 erfolgt die Übertragung der Drehmomente von dem Antriebsaggregat 20 in das Übertragungsglied 21 wiederum durch zwei Stäbe 22 und 23, die parallel verlaufen und bei 24 und 25 gelenkig am Antriebsaggregat 20, dagegen bei 26 und 27 gelenkig am Übertragungsglied 21 gelagert sind. Wiederum erfolgt die Lagerung bei 26 und 27 in den querkraftfreien Stellen der Stäbe 22 und 23. Dagegen ist das Übertragungsglied 21 hier nicht über Weitere Längsstäbe, sondern über den — gegebenenfalls als Torsionsrohr ausgebildeten — Torsionsstab 28 am Tragwerk 29 gehalten. Diese Halterung erfolgt durch das Stegblech 30, das beim Auftreten von Massenkräften federnd verdreht wird, dagegen mit dem Torsionsstab 28 in drehmomentfester Verbindung steht. Auch das Übertragungsglied 21 kann als Federblech ausgebildet sein. Das Stegblech 30 kann einen umgebördelten Rand 30' zur Sicherung gegen Ausknicken besitzen.

Wie das überstehende Ende 28' des Torsionsstabs 28 erkennen läßt, ist auch die Verbindungsstelle zwischen Torsionsstab und Stegblech 30 identisch mit dem fluerschwingungsfreien Punkt des Torsionsstabs 28, wie dies bereits im Prinzip in Fig. 1 für die entsprechenden Verbindungsstellen der Stäbe Ii bis 14 beschrieben worden ist.

Das Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 ist konstruktiv einfacher. Man erkennt wiederum das Antriebsaggregat 40, das mittels Lagern 41 und 42 gegen Massenkräfte abgestützt ist. In der Verlängerung der Drehachse 43 des Antriebsaggregats 40 ist als Momentabstützung der — gegebenenfalls wiederum als Rohr ausgeführte — Torsionsstab 44 angeordnet, der mittels drehelastischer Gummilager 45 und 46 als drehmomentübertragender Federgelenke im Bereich seines einen Endes mit dem Antriebsaggregat 40 und im Bereich seines anderen Endes mit dem Tragwerk 47 verbunden ist. Diese Lager haben in tangentialen Richtungen in Ebenen senkrecht zu ihrer Längsachse eine hinsichtlich der Drehmomentabstützung optimierte Federkennlinie, während sie Schwenkungen des Torsionsstabs in Richtungen senkrecht zu seiner Längsachse zulassen, so daß über die Drehmomentabstützung keine aus Massenkräften resultierenden Schwingungen in das eigentliche Fahrzeug übertragen werden.

Das Ausführungsbeispiei nach den F i g. 4 und 5 schließlich greift wiederum auf durch federnde Bleche gebildete Übertragungsglieder in Kombination mit Torsionsstäben zurück. In diesem Ausführungsbeispiel greifen an dem Antriebsaggregat 50 zwei Drehmomentabstützungen 51 und 52 an. Beide enthalten ein, wie gesagt, als Federblech ausgebildetes Übertragungsglied 53 bzw. 54; zwischen beiden befindet sich ein Distanzring 55. so daß sie von einer Seite her am

lö Getriebeflansch 56 angeschraubt sein können, ohne sich gegenseitig in ihren Bewegungen zu behindern. Ferner enthält jede der Drehmomentabstützungen einen Jorsionsstab '57 bzw. 58, der mitfels eines federnden vitegblechs 59 bzw. 60, das in beschriebener Weise an der querschwingungsfreien Stelle des zugehörigen

Torsionsstabs angreift, an einem Längsträger 61 bzw. 62 des Tragwerks drehmomentüberlragend festgelegt ist,

während Massenkräfte nicht übertragen werden.

Auch hier liegen, wie in Fig. 5 schematisch

-o angedeutet. Stützlager 63 für das Antriebsaggregat 50 außerhalb der Schwerelinie 64 desselben, so daß durch Massenkräfte Drehmomente erzeugt werden, die ebenfalls über die beiden Drehmomentabstützungen 51 und 52 in das Tragwerk mit den Längsträgern 61 und 62 eingeleitet werden.

Allen Ausführungsbeispielen gemeinsam ist zumindest eine derart ausgebildete Drehmomentabstützung, daß diese nur Drehmomente, nicht aber Kräfte überträgt und demgemäß auch keine (ranslatorischen Aggregatschwingungen als Körperschall in das Tragwerk und damit das eigentliche Fahrzeug weiterleiten kann. Damit bleiben auch die auf die Lager ausgeübten Kräfte innerhalb des normalen Bescbleunigungsbereichs unabhängig von dem durch das Antriebsaggregai

« erzeugten Antriebsmoment praktisch konstant. Die Lager können demgemäß mit einer progressiven Kennlinie ausgebildet werden, wobei im Bereich normaler Beschleunigungskräfte der Arbeitspunkt in dem weichen Bereich der Kennlinie liegt, während bei

■"> starken Beschleunigungen der stark progressive Bereich der Lagerkennlinie ausgenutzt wird. Demgemäß ergibt sich — ausgenommen den Fall hoher Beschleunigungen — eine sehr hohe Schalldämmung in der gesamten Lageranordnung.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schwingungsisolierende Lageranordnung für ein Antriebsaggregat am Tragwerk eines Fahrzeugs mit zunrndest einer Drehmomentabstützung, die zur '> Erzeugung eines dem von der Abtriebswelle des Antriebsaggregats in dieses eingeleiteten Reaktionsmoment entgegengerichtoien Moments einander entgegengerichtete Kräfte auf das Antriebsaggregat ausübt, sowie mit Lagnrn zum Abfangen von "' Massenkrüfien des Antriebsaggregats, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomentabstützung (5) ein Übertragungsglied (6) enthält, an dem die entgegengerichteten Kräfte drehmomentübertragend angreifen, und daß das Übertragungsglied r> (6) am Tragwerk (17) nur drohmomentüberlragend befestigt ist.

2. Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungsglied (6) zwischen zumindest vier Krafteinleitungsslellen (7—10) starr ausgebildet ist, von denen zwei erste

: Krafteinleitungsstellen (7 und 8) gelenkig über Stäbe (11 und 12) mit dem Antriebsaggregat (1) in drehmomentübertragender Verbindung stehen und die beiden weiteren Krafteinleitungssteileii (9 und 10) im wesentlichen senkrecht zur Verbindungslinie der beiden ersten Krafteinleitungsstellen (7 und 8) schwenkbar am Tragwerk (17) angelenkt sind.

3. Lageranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Krafteinleitungsstellen JO (7—10) etwa trapezförmig angeordnet sind.

4. Lageranordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Krafteinleitungsstellen (9 und 10) gelenkig mit zumindest ungefähr parallelen Stäben (13 und 14) verbunden sind, die ihrerseits in der Ebene des Übertragungsglieds (6) schwenkbar am Tragwerk (17) angelenkt sind.

5. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer vorgegebenen Drehelastizität der Drehmomentabstützung (5) an den Krafteinleitungsstellen (7—10) elastische Gelenke vorgesehen und/oder die Stäbe (11 —14) als Federbeine ausgebildet sind.

6. Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungsglied (21) am Tragwerk (29) über einen senkrecht zur Ebene der Drehmomente verlaufenden Torsionsstab (28) befestigt ist, der seinerseits praktisch nur die Drehmomente in das Tragwerk (29) einleitend an diesem befestigt ist.

7. Lageranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungsglied (21) mit dem Antriebsaggregat (20) über zwei Stäbe (22 und 23) gelenkig verbunden ist.

8. Lageranordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Torsionsstab (28) unter Verwendung zumindest eines drehmomentübertragenden Federgelenks gelagert ist.

9. Lageranordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Torsionsstab (28) am Tragwerk (219) über einen federnden Blechsteg (30) befestigt ist.

10. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungsglied (21) durch ein federndes Blech gebildet ist.

11. Schwingungsisolierende Lageranordnung für

ein Antriebsaggregat am Tragwerk eines Fahrzeugs mit zumindest einer Drehmomentabstützung, die zur Erzeugung eines dem von der Abtriebswelle des Antriebsaggregats in dieses eingeleiteten Reaktionsmoment entgegengericheteten Moments einander entgegengerichtete Kräfte auf das Antriebsaggregat ausübt, sowie mit Lagern zum Abfangen von Massenkräften des Antriebsaggregats, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomentabstützung einen zumindest annähernd auf der Drehachse (43) des Antriebsaggregats (40) liegenden Torsionsstab (44) enthält, der drehfest an dem Antriebsaggregat (40) und dem Tragwerk (47) sowie in Querrichtung nachgiebig an dem Antrieosaggregat (40) und/oder dem Tragwerk (47) gelagert ist.

12. Lageranordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Torsionsstab (44) unter Verwendung zumindest eines drehmomentübertragenden Federgelenks (45 bzw. 46) gelagert ist.

13. Lageranordnung nach einem der Ansprüche I ..' bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß gestreckte Teile i (Stäbe 11-14; Stäbe 22, 23, Torsionsstab 28; H Torsäonsstab 57,58) der Drehmomentabstützung, in f die an ihren einen Enden Querschwingungen eingeleitet werden, im Bereich ihrer anderen Enden > an querschwingungsfreien Stellen mit nachfolgen- den Teilen verbunden bzw. gelagert sind. ;

14. Lageranordnung nach Ansprucfi 13, dadurch gekennzeichnet, daß die querschwingungsfreien j Stellen durch Zusatzmassen in unmittelbare Nähe der anderen Enden gelegt sind.