DE2916616C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elastische Lagerung eines An­ triebsaggregats der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art. Beispielsweise ist der Stand der Technik aus der DE-AS 26 48 526 bekannt.

Um Schwingungen und Geräusche möglichst weitgehend vom Fahrgast­ raum fernzuhalten, ist es im Automobilbau üblich, das Antriebs­ aggregat, d. h. die Brennkraftmaschine oder die Brennkraftmaschinen- Getriebe-Einheit an karosseriefesten Teilen über elastische Zwischen­ lager geringstmöglicher Steifigkeit abzustützen. Jedoch können diese elastischen Lager nicht beliebig weich gemacht werden, weil sonst die Ausschläge des Antriebsaggregats, d. h. seine Drehschwingungen um seine Längsachse, beim Beschleunigen (Gas geben) sowie beim Ver­ zögern (Gas wegnehmen) zu stark werden würden. Dies hätte nicht nur eine starke Komforteinbuße zur Folge, sondern würde unter Umständen auch zu Schwierigkeiten mit der am Fahrgestell aufgehängten Abgas­ anlage führen.

Ausgehend von einer elastischen Lagerung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diese weiter zu verbessern und insbesondere so auszubilden, daß einerseits zur Fernhaltung von Vibrationen und Geräuschen eine möglichst weiche elastische Lagerung gewählt werden kann und anderer­ seits in der Beschleunigungs- sowie Verzögerungsphase des Antriebs­ aggregats unangemessen hohe Schwingbewegungen um die Aggregate­ längsachse verhindert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merk­ male des Patentanspruchs 1 gelöst. Es wird also zwischen Antriebs­ aggregat und karosseriefesten Teilen ein Schwingungsdämpfer zwischen­ geschaltet, der im wesentlichen nur während der Beschleunigungs- und Verzögerungsphasen des Antriebsaggregates wirksam ist und dadurch die wirksame elastische Lagerung des Antriebsaggregates während dieser Phasen versteift, so daß sich eine variable Dämpfung der Aggregatschwingungen ergibt. Die eigentliche elastische Lagerung des Antriebsaggregats kann daher wesentlich weicher ausgeführt werden als üblich.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wieder­ gegeben, das anhand der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert wird. In der Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung

Fig. 1 das elastisch gelagerte Antriebs­ aggregat eines Kraftfahrzeuges mit einem daran angreifenden er­ findungsgemäßen Schwingungsdämpfer mit einer zugehörigen Steuervor­ richtung zur Verstellung dessen Dämpferkraft und

Fig. 2 bis 4 verschiedene weitere mög­ liche Steuervorrichtungen zur Ver­ stellung der Dämpferkraft.

In den Figuren sind lediglich die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Bauelemente dargestellt. In Fig. 1 ist das Antriebs­ aggregat eines Kraftfahrzeuges, beispielsweise die Brennkraftma­ schine oder aber auch eine Brennkraftmaschinen-Getriebe-Einheit mit 1 beziffert und über sehr weiche elastische Lager 3 - z. B. Gummielemente oder Gummimetall-Elemente - mit karosseriefesten Teilen 2 verbunden. Die denkbaren Drehbewegungen des Antriebs­ aggregats um seine Längsachse sind durch einen Pfeil angedeutet. Zusätzlich zu diesen sehr weichen elastischen Lagern 3 ist im Ausführungsbeispiel ein zweiseitig wirkender Schwingungsdämpfer 4 vorgesehen, der einerseits am Antriebsaggregat 1 und anderer­ seits ebenfalls an karosseriefesten Teilen 2 angreift. Erforder­ lichenfalls können mehrere derartige Schwingungsdämpfer vorge­ sehen sein, die räumlich jeweils so angeordnet sein müssen, daß sie für Schwingungen um die Längsachse des Antriebsaggregats 1 wirksam sind. Die Dämpferkraft dieses Schwingungsdämpfers 4 ist variabel, d. h. sie kann zwischen einem hohen Wert und einem niedrigen Wert eingestellt werden. Durch eine geeignete Steuer­ vorrichtung wird sie so verstellt, daß sie bei stationärem Be­ trieb, in dem das Antriebsaggregat im wesentlichen keine Schwin­ gungen um seine Längsrichtung ausführt, klein ist, so das die sehr weiche elastische Lagerung des Antriebsaggregats erhalten bleibt und damit übliche Vibrationen und Geräusche des Antriebsaggregates von der Karosserie und insbesondere vom Fahrgastinnenraum fernge­ halten werden. Im instationären Betrieb, d. h. bei plötzlichen Lastwechseln des Antriebsaggregates zur Beschleunigung (Gas geben) oder Verzögerung (Gas wegnehmen) des Fahrzeuges wird durch die Steuervorrichtung selbsttätig eine große Dämpferkraft eingestellt, so daß das Antriebsaggregat 1 daran gehindert wird, störend große Schwingungen um seine Längsachse auszuführen. Während dieser - im allgemeinen nur kurzen - Betriebsphasen wird somit die wirksame elastische Lagerung verhärtet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist als Schwingungsdämpfer ein in seiner Dämpferkraft verstell­ barer hydraulischer Dämpfer vorgesehen. Im Prinzip können jedoch auch andere Schwingungsdämpfer, beispielsweise Reibungsdämpfer, eingesetzt werden.

Plötzliche Lastwechsel - Beschleunigen/Verzögern - des Antriebs­ aggregats werden durch entsprechende Veränderungen des Kraftstoff- Volumenstroms, d. h. durch entsprechendes Verstellen des Kraftstoff- Vergasers bzw. der Kraftstoff-Einspritzpumpe ausgelöst. Mit Vorteil wird daher zur Erzielung der gewünschten Abhängigkeit der Dämpferkraft des eingesetzten Schwingungsdämpfers direkt oder indirekt die Verstellgeschwindigkeit des Kraftstoff-Verstell­ geschwindigkeitsgliedes, d. h. des Kraftstoff-Vergasers bzw. der Kraftstoff-Einspritzpumpe, herangezogen, was im einzelnen später noch erläutert wird.

Die Dämpferkraft eines eingesetzten hydraulischen Dämpfers kann durch einen den Flüssigkeitsfluß im Dämpfer beeinflussenden, über entsprechende Steuervorrichtungen veränderbaren Drossel­ querschnitt eingestellt werden. Der Drosselquerschnitt kann mit Vorteil insbesondere durch ein an geeigneter Stelle in den Strömungsweg eingebautes Drosselventil verändert werden. Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist ein hydraulischer Einrohr­ dämpfer vorgesehen, dessen Kolben mit 5 beziffert ist und nicht weiter dargestellte Kolbenventile aufweisen kann. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine den Kolben 5 umgehende, von einem Endbereich zum anderen Endbereich des Dämpfers führende Neben­ wegleitung 6 vorgesehen, in der ein verstellbares Drosselventil 7 eingebaut ist, so daß der Querschnitt dieser Nebenwegleitung verändert werden kann. Man erkennt, daß die Dämpferkraft dieses Dämpfers 4 bei geöffnetem Drosselventil gering sein wird, weil neben den üblichen Kolbenventilen die als By-Pass wirkende Nebenwegleitung 6 wirksam ist, so daß die hydraulische Flüssig­ keit beim Ein- und Austauchen des Kolbens 5 nicht nur durch die Kolbenventile, sondern auch über diese Nebenwegleitung strömen kann. Wenn das Drosselventil - beispielsweise über das Drossel­ ventil-Betätigungsglied 71 - stärker oder sogar vollständig ge­ schlossen wird, muß die hydraulische Flüssigkeit dagegen beim Ein- und Austauchen des Kolbens ausschließlich über die Kolben­ ventile oder über entsprechende Ringspalte strömen, mit der Folge, daß eine entsprechend große Dämpferkraft wirksam ist. Es versteht sich, daß veränderbare Drosselquerschnitte bzw. Drosselventile nicht in der dargestellten Weise innerhalb einer besonderen Neben­ wegleitung angeordnet sein müssen, sondern auch innerhalb des hy­ draulischen Dämpfers selbst angeordnet sein können. Als Steuer­ vorrichtung zur Verstellung des Drosselventils 7 kann zwischen dem Kraftstoff-Volumenstromregelglied (z. B. Drosselklappe) und dem Drosselventil-Betätigungsglied 71 oder zwischen dem Fahrge­ schwindigkeits-Einstellglied (z. B. Gaspedal oder Handgashebel) und dem Drosselventil-Betätigungsglied ein verstellgeschwindig­ keitsabhängiges Kupplungsglied geschaltet werden, welches das Drosselventil 7 beispielsweise gegen die Wirkung einer Federvor­ richtung 10, welche das Drosselventil in seiner Offenstellung hält, verstellt. Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist als Kupplungs­ glied ein zweiseitig wirkender hydraulischer Dämpfer 9 vorgesehen, der einerseits am Drosselventil-Betätigungsglied 71 und anderer­ seits am Fahrgeschwindigkeits-Einstellglied, d. h. am Gaspedal 8, angelenkt ist. Dieser hydraulische Dämpfer besitzt eine verstell­ geschwindigkeitsabhängige Dämpferkraft, so daß bei hoher Verstell­ geschwindigkeit des Gaspedals 8 eine hohe Dämpferkraft und bei niedriger Verstellgeschwindigkeit des Gaspedals eine entsprechend niedrige Dämpferkraft vorliegt, so daß dieser Dämpfer 9 bei höheren Verstellgeschwindigkeiten des Gaspedals nahezu eine starre Verbin­ dung und bei geringer Verstellgeschwindigkeit eine entsprechend der geringeren Dämpferkraft nachgiebige Verbindung darstellt. Wird daher das Gaspedal 8 zum Zwecke des Beschleunigens oder des Verzögerns des Fahrzeuges bewegt, so wird das Drosselventil-Betätigungsglied 71 je nach Verstellgeschwindigkeit des Gaspedals über den Dämpfer 9 mehr oder weniger stark verschwenkt. Die Federvorrichtung 10 wird dabei je nach Bewegungsrichtung des Gaspedals entweder zusammengedrückt oder auseinandergezogen. Entsprechend der Auslenkung des Drossel­ ventil-Betätigungsgliedes 71 wird der Schwingungsdämpfer 4 dabei mehr oder weniger stark verhärtet. Sobald das Gaspedal 8 nicht mehr oder nur noch unwesentlich bewegt wird, was einen konstanten Kraft­ stoff-Volumenstrom bedeutet, drückt bzw. zieht die Federvorrichtung 10 den Kolben des Dämpfers 9 so weit zurück, bis das Drosselventil 7 wieder seine Ausgangsstellung einnimmt und voll geöffnet ist. Dann besitzt der Schwingungsdämpfer 4 wieder seine ursprünglich geringe Dämpferkraft, so daß das Antriebsaggregat 1 weich ausschwingen kann.

Die Verhärtung des Schwingungsdämpfers 4 während der Beschleunigungs- bzw. Verzögerungsphasen des Antriebsaggregates können selbstverständ­ lich auch in anderer Weise erzielt werden. Beispielsweise ist es möglich, als Kupplungsglied zur Verstellung des Drosselventil- Betätigungsgliedes 71 eine Anordnung zu verwenden, wie sie bei­ spielsweise in Fig. 2 dargestellt ist. In diesem Ausführungsbei­ spiel besitzt das Kupplungsglied eine Verstellbuchse 11 o. ä., welche am Drosselventil-Betätigungsglied 71 angelenkt ist. In der Verstellbuchse sind zwei voneinander unabhängige Klemmvorrichtungen gelagert, die mit 12 beziffert sind. Jede Klemmvorrichtung besteht jeweils aus einer Klemmrampe 13, die im Ausführungsbeispiel fest mit dem Übertragungsglied 81 zwischen Gaspedal 8 und dem nicht weiter dargestellten Kraftstoff-Volumenstromregelglied (Drossel­ klappe o. ä.) verbunden ist, sowie aus mindestens einem axial ver­ schieblich auf der Klemmrampe 13 gelagerten massenträgheitsbehafte­ ten Klemmkörper 14, der - wenn er auf der zugehörigen Klemmrampe 13 entlanggleitet - entsprechend radial verlagert wird. Abweichend vom gezeigten Ausführungsbeispiel können die Klemmrampen bei entsprechen­ der räumlicher Anordnung der übrigen Elemente auch entweder mit dem Gaspedal 8 oder dem Kraftstoff-Volumenstromregelglied verbunden sein. Die Klemmkörper 14 sind bei axial nicht beschleunigter Klemmvorrich­ tung unter der Wirkung einer Hilfsfedervorrichtung 15 außer Eingriff mit der Verstellbuchse 11. Die beiden Klemmrampen 13 weisen einan­ der entgegengerichtete Steigungen auf, damit jeweils eine der beiden Klemmvorrichtungen beim Beschleunigen und die andere beim Verzögern wirksam werden kann. Die Funktionsweise dieser Vorrichtung ist fol­ gende. Beim spontanen Betätigen des Gaspedals 8, d. h. beim Be­ schleunigen oder Verzögern, werden die mit dem Übertragungsglied 81 fest verbundenen Klemmrampen 13 je nach Bewegungsrichtung des Gas­ pedals entweder nach rechts oder nach links beschleunigt. Die auf diesen Klemmrampen gelagerten Klemmkörper 14 folgen dieser Be­ schleunigung aufgrund ihrer Massenträgheit zunächst nicht, so daß zwischen Klemmrampe und zugehörigem Klemmkörper eine axiale Relativ­ bewegung auftritt, die an der einen Klemmvorrichtung dazu führt, daß die Klemmkörper sich radial weiter nach innen bewegen und an der anderen Klemmvorrichtung dazu, daß die Klemmkörper 14 radial nach außen gedrückt werden und dabei an der Innenwandung der Klemmbuchse 11 zur Anlage kommen. Dadurch ergibt sich über die Klemmkörper 14 und die Klemmrampe 13 eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Übertragungsglied 81 einerseits und der Verstellbuchse 11 sowie dem daran angelenkten Drosselventil-Betätigungsglied 71 andererseits, so daß dieses entsprechend der Gaspedalverstellung verschwenkt wird. Die Verschwenkung des Drosselventil-Betätigungs­ gliedes hat - wie zuvor in Fig. 1 - eine entsprechende Veränderung des Drosselquerschnitts des Schwingungsdämpfers 4 und damit eine entsprechende Verhärtung zur Folge. Bei zumindest annähernd still­ stehendem Gaspedal wird die kraftschlüssige Verbindung zwischen Ver­ stellbuchse 11, Klemmkörper 14 und Klemmrampe 13 durch die Hilfs­ federvorrichtung 15 wieder gelöst, so daß das Drosselventil-Be­ tätigungsglied 71 unter der Wirkung der an der Verstellbuchse 11 angreifenden Federvorrichtung 10 wieder in seine ursprüngliche Stellung - mit offenem Drosselventil - zurückgeschwenkt wird. Aus Fig. 2 ist leicht zu erkennen, daß beim Beschleunigen die eine Klemmvorrichtung und beim Verzögern die andere Klemmvorrichtung zur Wirkung kommt. Im wesentlichen ergibt sich durch diese Anordnung eine ähnliche Funktionsweise wie durch die in Fig. 1 gezeigte An­ ordnung.

In den Fig. 3 und 4 sind beispielhaft zwei Vorrichtungen darge­ stellt, mit denen die gewünschte verstellgeschwindigkeitsabhängige Variation der Dämpferkraft des Schwingungsdämpfers 4 mit Hilfe elektrischer bzw. elektronischer Mittel realisiert werden kann. In beiden Ausführungen ist eine die Verstellgeschwindigkeit des Kraft­ stoff-Volumenstromregelgliedes erfassende elektrische bzw. elektro­ nische Schaltung 16 vorgesehen, die in den Ausführungsbeispielen unmittelbar am Gaspedal 8 angreift. Das elektrische Ausgangssignal dieser Schaltung 16 wird einem elektrischen Stellglied 17 - im Aus­ führungsbeispiel einem Elektromotor - zugeführt, welches mit dem Drosselventil - Betätigungsglied 71 in Wirkverbindung steht. Ent­ sprechend der Höhe des elektrischen Ausgangssignals der elektro­ nischen Schaltung wird über das elektrische Stellglied 17 eine mehr oder weniger starke von der Offenstellung abweichende Verstellung des Drosselventils 17 bewirkt. Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist zur Erfassung der Verstellgeschwindigkeit des Gaspedals 8 eine Induktionsspule 17 o. ä. vorgesehen, deren elektrisches Aus­ gangssignal über einen Verstärker 18 dem Stellmotor 19 zugeführt wird. Durch entsprechende elektrische Schaltungsmaßnahmen ist dafür gesorgt, daß der Stellmotor 19 bei nicht betätigten bzw. bei nicht bewegtem Gaspedal wieder in seine ursprüngliche Ruhelage zurückläuft und das Drosselventil-Betätigungsglied 71 in seine Offenstellung zurückführt, so daß die ursprünglich weiche Grund­ dämpfung des Schwingungsdämpfers 4 wieder hergestellt ist. Die Funktionen des Drosselventils 7 und des elektrischen Stellmotors 19 können - beispielsweise in einem analog arbeitenden Magnetventil - vereinigt werden.

Fig. 4 zeigt eine weitere mögliche Variante der Steuervorrichtung. Auch hier wird die Verstellgeschwindigkeit des Gaspedals und damit die des Kraftstoff-Volumenstromregelgliedes elektrisch bzw. elektro­ nisch erfaßt. Zu diesem Zweck ist ein Potentiometer 20 vorgesehen, dessen Schleifer durch die Betätigung des Gaspedals 8 verstellt wird. Die am Schleifer abgegriffene Spannung des Potentiometers wird über ein Differenzierglied 21 einem Verstärker 18 zugeführt, der wiederum ein elektrisches Stellglied 19 beaufschlagt. Über das Differenzierglied 21 wird aus dem zunächst wegabhängigen elektrischen Signal des Potentiometers ein geschwindigkeitsabhängiges elektrisches Signal hergestellt.

Claims (9)

1. Elastische Lagerung eines Antriebsaggregats, insbesondere einer Brennkraftmaschine oder einer Brennkraftmaschinen-Getriebe-Einheit, in einem Kraftfahrzeug, bei der das Antriebsaggregat mit karosserie­ festen Teilen über mehrere elastische Lager verbunden ist und mindestens ein Lager als zweiseitig wirkender Schwingungsdämpfer (4) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Dämpfer­ kraft des Schwingungsdämpfers (4) in Abhängigkeit von der Verstellgeschwindigkeit des Kraft­ stoff-Volumenstromregelgliedes (Vergaser-Drosselklappe; Einspritz­ pumpe) veränderbar ist, derart, daß bei geringer Verstellgeschwin­ digkeit eine kleine und bei hoher Verstellgeschwindigkeit eine große Dämpferkraft wirksam ist, und
daß der Schwingungsdämpfer (4) derart zwischen Antriebsaggregat (1) und karosseriefesten Teilen (2) eingebaut ist, daß er für Schwingungen um die Längsachse des Antriebsaggregats (1) wirksam ist.

2. Elastische Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Schwingungsdämpfer (4) ein in seiner Dämpferkraft verstellbarer hydraulischer Dämpfer vorgesehen ist.

3. Elastische Lagerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpferkraft durch einen den Flüssigkeitsfluß im Dämpfer beeinflussenden veränderbaren Drossel­ querschnitt einstellbar ist.

4. Elastische Lagerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselquerschnitt durch ein in den Strömungsweg eingebautes Drosselventil (7) ver­ änderbar ist.

5. Elastische Lagerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines hydraulischen Einrohrdämpfers eine den Kolben (5) des Dämpfers umgehende, von einem Endbereich zum anderen Endbereich führende Neben­ wegleitung (6) mit einem verstellbaren Drosselventil (7) vor­ gesehen ist.

6. Elastische Lagerung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verstellung des Drosselventils (7) ein zwischen Kraftstoff-Volumenstromregelglied (z. B. Drosselklappe) oder Fahrgeschwindigkeits-Einstellglied (Gas­ pedal 8; Handgashebel) und Drosselventil-Betätigungsglied (71) wirksames verstellgeschwindigkeitsabhängiges Kupplungs­ glied vorgesehen ist, welches das Drosselventil (7) gegen die Wirkung einer dieses in seiner Offenstellung haltenden Feder­ vorrichtung (10) verstellt.

7. Elastische Lagerung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Kupplungsglied ein zweiseitig wirkender Dämpfer (9) mit verstellgeschwindigkeitsabhängiger Dämpferkraft vorgesehen ist, welcher einerseits am Drossel­ ventil-Betätigungsglied (71) und andererseits am Fahrgeschwin­ digkeits-Einstellglied (Gaspedal 8) angelenkt ist.

8. Elastische Lagerung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsglied eine am Drossel­ ventil-Betätigungsglied (71) angelenkte Verstellbuchse (11) o. ä. aufweist, in der zwei voneinander unabhängige Klemmvor­ richtungen (12) gelagert sind, mit jeweils einer fest mit dem Fahrgeschwindigkeits-Einstellglied (Gaspedal 8, Handgashebel), dem Kraftstoff-Volumenstromregelglied (z. B. Drosselklappe) oder einem beide miteinander verbindenden Übertragungsglied (81) verbundenen Klemmrampe (13) und mit jeweils mindestens einem axial verschieblich auf der Klemmrampe (13) gelagerten, radial verlagerbaren und massenträgheitsbehafteten Klemm­ körper (14), der bei axial nicht beschleunigter Klemmvorrich­ tung unter der Wirkung einer Hilfsfeder (15) außer Eingriff mit der Verstellbuchse (11) ist, und daß beide Klemmrampen einander entgegengerichtete Steigungen aufweisen.

9. Elastische Lagerung nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch eine die Verstellgeschwindigkeit des Kraftstoff-Volumenstromregelglieds erfassende elektro/elektro­ nische Schaltung (16), deren elektrisches Ausgangssignal einem mit dem Drosselventil-Betätigungsglied (71) in Verbin­ dung stehenden elektrischen Stellglied (17) zugeführt ist, wodurch eine der Höhe des Ausgangssignals entsprechende, mehr oder weniger starke von der Offenstellung abweichende Ver­ stellung des Drosselventils (7) bewirkt ist.