DE3047791A1

DE3047791A1 - Verfahren und vorrichtung zum verringern von im fahrgastraum eines kraftfahrzeuges durch motorschwingungen hervorgerufenen geraeuschen und resonanz

Info

Publication number: DE3047791A1
Application number: DE19803047791
Authority: DE
Inventors: Fukushima Fuchu Masao
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1979-12-20
Filing date: 1980-12-18
Publication date: 1981-10-01
Also published as: JPS5690725A; AU517874B2; FR2472985A1; GB2064716A; US4377218A; AU6521180A; GB2064716B; JPS6327205B2

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Kraftfahrzeug und insbesondere auf eine Anordnung durch die der Motor auf dem Fahrgestell des Kraftfahrzeuges so angebracht wird, daß die im Fahrgastraum durch Motorschwingungen hervorgerufene Resonanz verringert wird.

Bei einer bekannten Anordnung wurde eine Dämpfungsstrebe ■ einer herkömmlichen Motorhalterung hinzugefügt, um die Steifheit der Motorhalterung zu erhöhen, in dem Bestreben die vom Motor auf die Karosserie übertragenen Schwingungen zu reduzieren, welche bei den häufig vorkommenden Betriebsbedingungen im mittleren Drehzahlbereich des Motors oft störende Geräusche und/oder Resonanz im Fahrgastraum des Fahrzeuges hervorrufen. Diese Anordnung hat sich jedoch als nicht wirkungsvoll erwiesen, weil es, um ein unerwünschtes Mitschwingen der Dämpfungsstrebe selbst beim Betrieb im mittleren Drehzahlbereich zu vermeiden, notwendig war, das Schwingungsverhalten so zu wählen, daß ihre Resonanzfrequenz über der maximalen Frequenz der vom Motor im mittleren Drehzahlbereich ausgehenden Schwingungen liegt, was wiederum die Auswirkung hatte^ daß die durch die normale'Motorhalterung und durch die.Dämpfungsstrebe auf die Karosserie übertragenen Schwingungskräfte sich gegenseitig verstärken, was sogar zu einer Erhöhung der Geräusche' und/oder Resonanz im Fahrgastraum führt. Es wurde deshalb notwendig, die Masse und die Größe der in den Motorhalterungen verwendeten elastomeren Elemente

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zu vergrößern, was wiederum zur Folge hat, daß es schwierig ist diese Elemente in einem "begrenzten Motorraum anzubringen und daß das Gesamtgewicht des Kraftfahrzeuges erhöht wird. Außerdem hat sich gezeigt, daß diese Maßnahme nur teilweise wirkungsvoll ist.

Die vorliegende Erfindung kennzeichnet eine Dämpfungsstrebe deren .Schwingungsverhalten so gewählt ist, daß ihre Resonanzfrequenz etwas unter der die Resonanz oder Schwingungen in dem Fahrgastraum des Kraftfahrzeuges hervorrufenden Motorschwingungsfrequenz liegt und die somit eine dynamische Schwingungsdämpfungswirkung erzielt. Diese dynamische SchwingungsdämpfungswLrkung wird durch die Phasenverschiebung der durch die erfindungsgemäße Dämpfungsstrebe bei oder in etwa bei ihrer Resonanzfrequenz übertragenen Schwningungen erzielt, was zur Folge hat, daß bei einem niederfrequenten Schwingungen (nämlich Schüttelbewegungen) hervorrufenden Betrieb des Motors die Dämpfungsstrebe in einer die Steifheit der gesamten Motorhalterung erhöhenden Weise wirkt und daß beim sich Nähern ■ und/oder Überschreiten der Frequenz bei der die Dämpfungsstrebe mitschwingt, die Dämpfungsstrebe so wirkt, daß die Steifheit der gesamten Motorhalterung verringert wird und geeignete Bedingungen zur Vermeidung; der Übertragung von geräuschverursachenden höherfrequenten Schwingungen geschaffen werden. Genauer gesagt bewirkt die Phasenverschiebung der durch die Dampf ungsstrebe bei oder etwa bei ihrer Resonanzfrequenz übertragenen Schwingungen, daß die durch die Motorhalterung an sich übertrageneα Schwingungen und die durch

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die Dämpfungsstrebe übertragenen Schwingungen sich kurz vor der Frequenz bei der Resonam;geräusche im Fahrgastraum des Kraftfahrzeuges auftreten überlagern und gegenseitig mindern, so daß im gesamten unteren und mittleren Drehzahlbetriebsbereich des Kraftfahrzeuges eine stark verbesserte Motorschwingungsdämpfung erreicht wird, wodurch die Außenbedingungen im Fahrgastraum des Kraftfahrzeuges in bemerkenswerter Weise verbessert werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung bezieht sich also auf eine zwischen d&m Motor und dem Fahrgestell eines Kraftfahrzeuges zusätzlich zu der Haupthalterung für den Motor angebrachte Dämpfungsstrebe. Die Dämpfungsstrebe weist eine Resonanzfrequenz auf, die etwas unter der Motorschwingungsfrequenz liegt bei der wahrscheinlich eine Resonanzwirkung im Fahrgastraum des Kraftfahrzeuges auftreten wird. Wenn die Resonanzfrequenz der Dämpfungsstrebe erreicht ist, ändert sich die Phase der durch die Dämpfungsstrebe verlaufenden Schwingungen, so daß anstelle einer Erhöhung des Federmoduls der Kombination aus Motorhalterungen und Dämpfungsstrebe zum DämDfen der Schwingungen, die sonst eine Schüttelbewegung des Kraftfahrzeuges hervor:oufen wurden, der Federmodul dieser Kombination auf einen sehr geringen Wert verringert wird und zwar infolge der Überlagerung der durch die Halterungen und die Dämpfungsstrebe verlaufenden Schwingungen. Dieses plötzliche "Weichwerden" der gesamten Motoraufhängung dämpft die Motorschwingungen, die sonst im Fahrgastraum des Fahrzeuges eine Resonanzwirkung hervorrufen würden. ■

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Anhand der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung, in der gleiche Bezugszahlen gleiche Elemente "bezeichnen, werden die Merkmale und Vorteile der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Pig- 1 eine schematische Darstellung eines durch elastomere Halterungseinrichtungen an einem Kraftfahrzeug angebrachten Motors, wobei die Anordnung eine Dämpfungsstrebe gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung umfaßt ;

Fig. 2a, 2b, 2c und 2d graphische Darstellungen, die jeweils in Form von Federmoduli, Schwingungsphase und -frequenz zeigen, (a) die Federkennlinien der Dämpfungsstrebe, (b) die Phasenverschiebung der durch die Dämpfungsstrebe bei oder in etwa bei ihrer Resonanzfrequenz übertragenen Schwingungen, (c) die Federkennlinien der einen Teil der Motorhalterungen bildenen Tragelemente aus Metall, und (d) das Ergebnis der Anwendung der erfindungsgemäßen Dämpfungsstrebe (d.h. die kombinierte Wirkung der in den Figuren 2a - 2c dargestellten Kennlinien);

Fig. 3 und. 4· eine Vorder- bzw. Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5 und 6 jeweils eine vergrößerte Vorder- bz\-r. Seitenansicht der Dämpfluigsstrebe gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung;

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Fig. 7 eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie A A in Fig. 5; und

Fig. 8 eine Skizze in der eine Anzahl von Anbringungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Dämpfungsstrebe dargestellt ist.

Im Folgenden wird jetzt auf die Zeichnungen und insbesondere auf die Fig. 1 Be^ug genommen, in der ein Motor 10 dargestellt ist, der durch Halterungen 14- für den Motor an der Karosserie bzw. dem Fahrgestell 12 befestigt ist. Die Halterungen für den Motor (von denen nur zwei dargestellt sind) umfassen elastomere Dämpfungseinrichtungen 16, die angeordnet sind zwischen fest mit dem Motor an sich verbundenen Tragelementen 18 und Tragelementen 20, die fest mit der Karosserie bzw. dem Fahrgestell 12 verbunden sind. Eine Dämpfung;sstrebe 22 ist so angeordnet, .daß sie eines der Tragelemente 18 mit dem entsprachenden '.?ragelement 20 verbindet. Die Dämpfungsstrebe umfaßt eine nicht biegsame Stange 24 mit jeweils einem zylindrischen Gehäuseelement 26 an beiden Enden, elastomere, innerhalb der zylindrischen Gehäusel'emente vorgesehen;, Dämpfungseinrichtungen 28 und rohrförmige Elemente 3C., die sich konzentrisch mit den zylindrischen Gehäuseelementen durch die Dämpfurgseinrichtungen erstrekken. Bolzen 32 sind so angeordnet, daß sie sich durch die rohrförmigen Elemente 30 erstrecken, um ein Ende der Dämpfungsstrebe 22 mit dem Tragelement 18 und das andere Ende mit dem Tragelement 20 zu verbinden.

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Damit jedoch die erfindungsgemäße Dämpfungsstrebe die gewünschte dynamische Dämpfungswirkung erzielt, müssen die Federmoduli der elastomeren Dämpfungseinrichtungen 28 lind die Masse der Stange 24- und der zylindrischen Gehäuseelemente 26 in Bezug auf die Schwingungsfrequenz des Motors sorgfältig ausgewählt werden.

Wenn ein Motor mit einer Frequenz von 0 bis etwa 90 Hertz (Niederfrequenzbereich) schwingt, so führt das nur zu einer Schüttelbewegung des Kraftfahrzeuges. Nachdem jedoch eine bestimmte Frequenz überschritten ist und der Hochfrequenzbereich (in etwa 90 bis 200 Hertz) erreicht ist, rufen die vom Motor ausgehenden Schwingungen eine Resonanz im Fahrgastraum des Kraftfahrzeuges hervor und verursachen dadurch unangenehme Geräusche. Es ist deshalb im Falle der vorliegenden Erfindung wünschenswert die aufgehängte Masse der Dämpfungsstrebe (nämlich die Stange 24 und die zylindrischen G-ehäuseelmente 26) so auszuwählen, daß sie im Bereich von 500 bis 1200 ΓΓτητηπι. liegt und die Federmoduli der elastomeren Dampfungseinrichtungen 28 so, daß sie im Bereich von 5 kg/mm bis 30 kg/mm liegen, so daß die Dampfungsstrebe eine Resonanzfrequenz zwischen 90 und 14-0 Hertz aufweist.

Zun besseren Verstädnis der vorliegenden Erfindung sollen nun zweckmäßigerweise die Figuren 2a bis 2d in Betracht gezogen werden. Fig. 2a zeigt vermittels des Federmoduls bzw. der Federkonstanten auf der Ordinaten

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und der Motorfrequenz auf der Abszisse die Federkennlinien der erfindungsgemäßen Dämpfungsstrebe. Wie ersichtlich ist, erreicht der Federmodul der Dämpfungsstrebe seinen Höchstwert bei der Resonanzfrequenz (fc) der Stange und reduziert sich dann ungefähr auf Null.. Es sollte auch nicht außer Acht gelassen werden, daß, wenn sich die Frequenz der Frequenz nähert bei der die Dämpfungsstrebe mitschwingt, der Federmodul verhältnismäßig konstant auf einem gegebenen Wert bleibt.

Fig. 2b zeigt die Phasenverschiebung der durch die Dämpfungsstrebe übertragenen Schwingungen wenn sich ihre Frequenz dem Wert bei dem die Strebe mitschwingt nähert und ihn überschreitet. Wie dargestellt, erfährt diese Phase eine Änderung um 180° und bleibt nach der Minderung im wesentlichen konstant.

Fig. 2c zeigt die Federkennlinien der Hauphalterungen 14· für den Motor. Um die Analyse und die Erklärung zu erleichtern ist jedoch in diesem Fall die Wirkung der elastomeren Dämpfungseinrichtungen 16 weggelassen, so daß der Federmodul der Halterungen, wie ersichtlich, konstant und-unabhängig von den durch sie übertragenen Schwingungen ist.

Fig. 2d zeigt die vereinigte Wirkung der erfindungsgemäßen Kombination aus den Hauphalterungen 14 für den Motor und der Dämpfungsstrebe 22. Auf Grund dieser graphischen Darstellung ist zu erkennen, daß sich, wenn die Frequenz zur Resonanzfrequenz der Dämpfungsstrebe

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hin ansteigt,.die Wirkung der Hauphalterungen 14- für den Motor und die Wirkung der Dämpfungsstrebe 22 vereinigen, um die Härte bzw. den Federinodul der Motoraufhängung bzw. des Befestigungssystems insgesamt zu erhöhen, so daß das System den leicht im Niederfrequenzbereich auftretenden Schüttelbewegungen in hohem Maße widerstehen kann. Infolge der in Pig. 2b dargestellten Phasenverschiebung mindern sich jedoch die durch die Haupthalterungen für den Motor übertragenen und die durch die Dämpfungsstrebe übertragenen Schwingungen gegenseitig, so daß, wenn sich die Frequenz der vom Motor ausgehenden Schwingungen dem Wert, bei dem die Dämpfungsstrebe mitschwingt, nähert, das gesamte Aufhängungssystem plötzlich "weich" wird, wobei es einen sehr niedrigen Federmodul aufweist, und in einen Zustand versetzt wird, der dazu geeignet ist Schwingungen im Hochfrequenzbereich zu dämpfen, die sonst eine geräuschverursachende Resonanz im Fahgastraum des Kraftfahrzeuges hervorrufen wurden. Dann steigt der Federmodul des Systems nach und nach an. Wie jedoch in der in Fig. 2d gezeigten graphischen Darstellung durch die Schraffierung ersichtlich ist, bleibt das Aufhängungssystem insgesamt "weich" bis zum Ende des Hochfrequenzbereiches (nämlich 90 bis Hertz) und dem Anfang des .selten vorkommenden Höchstfrequenzbereiches (d.h. 200 bis etwa 500 Hertz).

Durch die erfindungsgemäße Anordnung ist es deshalb möglich die Halterung bzw. das Aufhängungssystem für den Motor bei niederen MotorSchwingungsfrequenzen zu "stär-

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ken", um Schüttelbewegungen des Kraftfahrzeuges zu verhindern und, wenn sich die MotorSchwingungen der Frequenz nähern, bei der leicht Geräusche und insbesondere eine Resonanz im Fahrgastraum des Kraftfahrzeuges auftreten, die Aufhängung automatisch in einen "weichen" Zustand zu versetzen, so daß die geräuschverursachenden Schwingungen wirkungsvoll gedämpft werden.

Die Figuren 3 his 6 zeigen eine zweite Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Anordnung ist die Strebe längenverstellbar, so daß die gleiche Einheit leichter entweder an verschiedene Kraftfahrzeuge oder an verschiedene Monatgestellungen· innerhalb des selben Kraftfahrzeuges angepaßt werden kann. Beispiele für die verschiedenen Lagen in denen die Dämpfung;sstrebe angebracht werden kann sind aus der Skizze in Fig. 8 ersichtlich. -

Im Folgenden wird erneut auf die Figuren 3 bis 6 Bezug genommen: die Stange, die sich zwischen den zylindrischen Elementen 26 erstreckt und diese verbindet, ist in ineinanderpassende, zusammenschiebbar miteinander verbundene Teile 34- und 56 unterteilt. Die ineinanderpassenden Teile 34 und 36 haben längliche Schlitze 38 durch die sich eine Durchsteckschraübe 40 erstreckt. Auf Grund dieser Anordnung kann, beim Anbringen der Dämpfungsstrebe an dem Kraftfahrzeug, eine Mutter 42 gelockert werden, so daß sich die Teile .34 und 36 relativ zueinander bewegen können, und wenn die richtige Lage erreicht ist, kann die Mutter angezogen werden, wodurch eine starre Verbindung zwischen den zylindrischen Elementen 26 hergestellt wird.

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Zusammenfassend kann also gesagt werden, daß die Erfindung eine Dämpfungsstrebe darstellt, die, zum leichteren Verständnis, die Form eines zwischen dem Motor und dem Fahrgestell aufgehängten und mit diesen verbundenen Körpers repräsentiert, und die in einer Weise ausgebildet ist, daß die Federmoduli der Federeinrichtungen und die Masse des Körpers so gewählt sind, daß gerade vor der Übertragung von im Fahrgastraum des Kraftfahrzeuges Resonanz hervorrufenden Schwingungen vom Motor sum Fahrgestell die Phase,der durch die Federeinrichtungen und die Masse übertragenen Schwingungen eine Verschiebung um 180° erfährt, um, anstatt die Stärke der Halterungen für den Motor gegen Schuttelbewegungen zu erhöhen, diese zu verringern, um die Aufhängung des Motors soviel "weicher" zu machen, daß die geäuschverursachenden Schwingungen wirkungsvoll gedämpft werden können. Daraus folgt, daß im gesamten, sehr häufig verwendeten, niederen und mittleren Drehzahlbereich des Motors die Erzeugung von Geräuschen im Fahrgastraum des Kraftfahrzeuges in hohem Maße unterdrückt werden kann.

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Leerseite

Claims

rat ε: ν τα ν vv λ lt ξ

A. GRÜNECKER on. »Ja

H. KINKELDEY

DH INO

W. STOCKMAIR K. SCHUMANN P, H. JAKOB

G. BEZOLD

PL CHfM

NISSAN MOTOR CO., HDD.

No. 2, Takara-cho, Kanagawa-ku

Yokohama City, Japan

8 MÜNCHEN

MAXIMILIANSTRA8S5

18. Dezember 1980 P 15 760-dg

Verfahren und Vorrichtung zum Verringern
von im Fahrgastraum eines Kraftfahrzeuges
durch Motorschwingungen hervorgerufenen
Geräuschen und Resonanz

PATENTANSPE -Ü CHE

/ 1J Aufhängung zum Anbringen eines Motors an einem Fahr- >gfestell, gekennzeichnet durch eine Halterung (14) für den Motor (10) mit einer zwischen dem Motor (10) und dem Palirgestell(i2) vorgesehenen elastomeren Dämpfungseinrichtung (16), und durch eine einen dynamischen Schwingungsdämpfer bildende Einrichtung (22), die

ORIGINAL INSPECTED

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TELEFON (08B) 22 28(52

TELEX Ο0-3β3ΒΟ

TELEQRAMME MONAPAT

TELEKOPIERSR

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den Motor (10) und das Fahrgestell (12) in Zusammenwirkung mit der Halterung (14) für den Motor so verbindet, daß der effektive Federmodul der elastomeren Dämpfungseinrichtung (16) und des demand.sehen Schwingung-sdämpfers (22) erhöht wird, wenn der Motor (10) mit einer Frequenz schwingt, die geringer ist als eine vorbestimmte Motorschwingungsfrequenz und daß der effektive Federmodul der elastomeren Dämpfungseinrichtung (16) und des dynamischen Schwingungsdämpfers (22) verringert wird, wenr. die Motorschwingungsfrequenz sich dieser vorbestimmten Motorschwingungsfrequenz nähert und/oder sie überschreitet.
2. Aufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der dynamischen Schwingungsdämpfer eine Dämpfungsstrebe (22) ist, deren Körper an einem Ende durch eine erste elastomere Dämpfungseinrichtung (28) mit dem Motor (10) und am anderen Ende durch eine zweite elastomere Dämpfungseinricatung (28) mit dem Fahrgestell (12) aufhängungsmäßig verbunden ist, wobei der Körper und die ersten und zweiten elastomeren Dämpfungseinrichtungen (28) eine derartige Masse bzw. derartige Federmoduli aufweisen, daß die Dämpfungsstrebe (22) eine etwas unterhalb der vorbestimmten MotorSchwingungsfrequenz liegende Resonanzfrequenz aufweist.
3. Aufhängung nach Anspruch 1 und 2, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die Dämpfungsstrebe (22) eine nicht biegsame Stange (24) umfaßt, die zwei zylindrische Gehäuseelemente (26) verbindet, in denen die ersten und zweiten elastomeren Dämpfuagseinrichtungen (28) ange-

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ordnet sind, und daß die Dämpfungsstrebe (22) weiterhin Einrichtungen (30) umfaßt, die sich jeweils durch die ersten und zweiten elastomeren Dampfungseinrichtungen (28) erstrecken und diese ersten und zweiten Dämpfungseinrichtungen (28) mit dem Motor (10) bzw. dem Fahrgestell (12) verbinden.
4. Aufhängung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die nicht biegsame Stange (24) erste und zweite,zusammenschiebbar miteinander verbundene Teile (34·, 36) umfaßt, die lösbar miteinander verbindbar sind.
5. Verfahren zum Aufhängen eines Motors an einem Fahrgestell, dadurch gekennzeichnet , daß der Motor am Fahrgestell angebracht wird durch Verwendung wenigstens einer Motorhalterung bei der eine elastomere Dämpfungseinrichtung zwischen dem Motor und dem Fahrgestell vorgesehen ist, daß der Motor und das Fahrgestell durch einen dynamischen Schwingungsdämpfer verbunden werden, daß der dynamische Schwingungsdämpfer dazu verwendet wird den effektiven Federmodul der elastomeren Dämpfungseinrichtung und des dynamischen Schwingungsdämpfers zu erhöhen, wenn der Motor mit einer Frequenz schwingt, die geringer ist als eine vorbestimmte Motorschwingungsfrequenz, und daß der dynamische Schwingungsdämpfer dazu verwendet wird den effektiven Federmodul der elastomeren Dämpfungseinrichtung und des dynamischen Schwingungsdämpfers zu verringern, wenn die Moborschwingungsfrequenz sich der vorbestimmten MotorSchwingungsfrequenz nähert und/oder sie überschreitet.

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6. Verfahren nach Anspruch 5> bei dem der dynejnische Schwingungsdämpfer als Dämpfungsstrebe ausgebildet ist deren Körper an einem Ende durch eine erste elastomere Dämpfungseinrichtung mit dsm Motor und am anderen Ende durch eine zweite elastomere Dämpfungseinrichtung mit dem Fahrgestell aufhängungsmäßig verbunden ist, dadurch gekennzeichne t , daß die Masse des Körpers und die Federmoduli der ersten und zweiten elastomeren Dämpfungseinrichtung so gewählt werden, daß die Dämpfungsstrebe eine etwas unterhalb der vorbestimmten Motorschwingungsfrequenz liegende Resonanzfrequenz aufweist.

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