DE3125040A1

DE3125040A1 - Elastisches lager insbesondere zur lagerung von maschinen oder maschinenteilen

Info

Publication number: DE3125040A1
Application number: DE19813125040
Authority: DE
Inventors: Christian Dipl.-Ing. 8000 München Mair
Original assignee: CMM CHRISTIAN MARIA MAIR ENTWICKLUNGSBUERO; CMM CHRISTIAN MARIA MAIR ENTWI; Cmm Christian Maria Mair Entwicklungsbuero 8000 Muenchen
Current assignee: MAIR CHRISTIAN 8077 AGELSBERG DE
Priority date: 1981-06-26
Filing date: 1981-06-26
Publication date: 1983-03-17
Also published as: DE3125040C2

Description

Elastisches Lager insbesondere zur Lagerung von Ma-
schinen oder Maschinenteilen Die Erfindung betrifft ein elastisches Lager, insbesondere zur Lagerung von Maschinen oder Maschinenteilen, beispielsweise Brennkraftmaschinen oder dergleichen, mit einem Lagerkern zur Krafteinleitung, einem Widerlager zur Kraftaufnahme, mindestens einem zwischen Lagerkern und Widerlager angeordneten Federelement und mit wenigstens einer über zumindest ein Federorgan mit dem Lagerkern verbundene Tilgermasse.
Von Brennkraftmaschinen angeregte Schwingungen erzeugen Geräusche, wenn sie auf die Fahrzeugstruktur übertragen werden. Um diese Geräusche möglichst gering zu halten, werden zumeist Gummimetallager oder auch mit Flüssigkeit und/oder Gas gefüllte Lager verwendet. Deren Wirkung ist jedoch begrenzt, da sie die Bewegung der Brennkraftmaschine relativ zur Fahrzeugstruktur in das Lager unmittelbar - wenn auch gedämpft - übertragen.
Verbesserte Wirkungen zeigen Lager der eingangs genannten Art. Beispiele solcher Lager sind in der DE-OS 29 47 o18 und eine Weiterentwicklung dieser Lager in der noch nicht zum Stand der Technik gehöhrenden Patentanmeldung P 30 48 888.1 beschrieben. Diese Lager arbeiten mit Tilgermassen, die bei Schwingungen des Lagerkerns gegenüber dem Widerlager ebenfalls zu Schwingungen angeregt werden. Hierdurch ergibt sich eine stark frequenzabhängige KraftübertRragung zum Widerlager In niedrigen Frequenzbereichen steigt die Kraftübertragung mit zunehmender Frequenz bis zur Eigenfrequenz der Tilgermasse an, wobei in diesem Bereich die Tilgermasse sogar zur Verstärkung der Kraftübertragung beiträgt. Erst im darüberliegenden Frequenzbereich kommt die entlastende Wirkung der Tilgermasse zum Tragen, wobei diese Wirkung bei entsprechender Auslegung so stark werden kann, daß im Bereich des Tilgungspunktes keine Kraft mehr auf das Widerlager übertragen wird.
Bei Auslegung eines solchen Lagers werden die Federkonstante und das Gewicht der Tilgermasse so gewählt, daß die Eigenfrequenz der Tilgermasse in einem Frequenzbereich liegt, der selten benutzt -wird und/oder eine geringe Anregung hat. In dem häufig benutzten Frequenzbereich mit störenden Anregungen bewirkt dann die Tilgermasse eine Absenkung der Kraftübertragung mit der Folge, daß die hierdurch bedingten Geräusche entsprechend vermindert werden.
Das übertragungsverhalten Uber den Frequenzbereich wird insbesondere auch von der Verbindung der Tilgermasse mit dem Lagerkern bestimmt. Bei einem in der DE-OS 29 47 o18 beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Tilgermasse Uber ein Federorgan am Widerlager befestigt. Die Verbindung zum Lagerkern wird über eine in einer vom Federorgan, dem Widerlager und dem Federelement eingeschlossenen Flüssigkeit hergestellt, die die Bewegung des Lagerkerns auf die Tilgermasse überträgt.
In Abänderung dieser Ausführungsform kann an dem Federorgan ein Zwischenstück befestigt sein, an dem über ein zweites Federorgan die Tilgermasse aufgehängt ist. Dabei wird ein weiterer, vom zweiten Federorgan, dem Zwischenstück und dem Lagerkern umschlossener Raum gebildet, der mit einer Flüssigkeit und/oder einem Gas gefüllt ist, wobei der Druck einstellbar ist. Auf diese Weise läßt sich die Federkonstante des zweiten Federorganes unterschiedlichen Betriebsbedingungen anpassen.
Bei einem weiteren Beispiel ist ein übertragungsglied an dem Federelement zwischen Lagerkern und Widerlager befestigt. An diesen wiederum ist das Federorgan mit der Tilgermasse angebracht. Federorgan und Tilgermasse bilden dabei ebenfalls eine Kammer, die mit einer Flüssigkeit oder einem Gas gefüllt werden kann, um auf diese Weise die Federkonstante verändern zu können.
Die vorgenannten Lager haben den Nachteil, daß im niedrigen Frequenzbereich zunächst ein Resonanzgebiet durchlaufen werden muß, in dem die Kraftübertragung durch das Mitschwingen der Tilgermasse verstärkt wird. Erst bei hohen Frequenzen wirkt die Tilgermasse auch tatsächlich tilgend, d.h. sie schwächt die Kraftübe-rtragung auf das Widerlager ab. Ein weiterer Nachteil der bekannten Lager besteht darin, daß sie einen relativ komplizierten konstruktiven Aufbau haben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten elastischen Lager zu vermeiden, insbesondere ein Lager derart zu gestalten, daß zur Erreichung einer Tilgungswirkung nicht zunächst ein Resonanzbereich durchfahren werden muß. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, das Lager möglichst kompakt und einfach im Aufbau zu gestalten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Tilgermasse über das Federorgan am Lagerkern aufgehängt und daß die Tilgermasse und/oder das Federorgan mit dem Widerlager bewegungsübertragend gegen die Richtung der Krafteinleitung an das Lager gekoppelt ist. Aufgrund der Tatsache, daß die am Lagerkern aufgehängte Tilgermasse durch Koppelung mit dem Widerlager entgegen der Richtung der Krafteinleitung angeregt wird, entsteht eine völlig andere Tilgercharakteristik. Die Tilgung setzt schon bei relativ niedrigen Frequenzen ein und verstärkt sich bis zum Tilgungspunkt auf eine maximale Tilgungswirkung, wobei durch entsprechende Wahl der Tilgermasse und des Federorganes eine vollständige Tilgung der über den Lagerkern eingeleiteten Kräfte erzielt werden kann. Nach Durchlaufen des Tilgungspunktes nimmt die Tilgerwirkung wieder ab und führt schließlich zu einer Verstärkung der auf das Widerlager wirkenden Kräfte. Dieser Resonanzbereich liegt somit frequenzmäßig oberhalb des Tilgungspunktes. FUr das Erreichen einer Tilgungswirkung muß deshalb nicht erst ein Resonanzbereich durchlaufen werden.
In Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Federorgan und/oder die Tilgermasse mit dem Widerlage über ein Gas oder eine Flüssigkeit gekoppelt ist bzw. sind. Diese Koppelung hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, weil durch entsprechende Wahl der Flüssigkeit oder des Gases das Koppelungsverhalten beeinflußt werden kann.
Eine besonders kompakte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lagers läßt sich dadurch erzielen, daß der.Lagerkern als ein topfartiges Gehäuse ausgebildet ist, in dem die Tilgermasse an dem Federorgan aufgehängt ist. Sofern ein Gas oder eine Flüssigkeit für die Koppelung zwischen Tilgermasse und Widerlager zur Anwendung kommt, ist es zweckmäßig, daß in dem Gehäuse eine geschlossene Kammer für eine Gas- oder Flüssigkeitsfüllung vorgesehen wird, die einerseits durch das Federorgan mit der Tilgermasse und andererseits durch das Widerlager und/oder das Federelement abgeschlossen ist. Es bietet sich dann an, das Federorgan als membranförmiges Elastomerelement und/oder das Federelement als ringförmiger Schubelastomerkörper auszubilden.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß der Druck in der Kammer veränderbar ist, um auf diese Weise die Tilgungscharakteristik beeinflussen zu können. Hierzu kann die Kammer beispielsweise mit einem Ausgleichsbehälter oder einem Flüssigkeits-Gas-Speicher verbunden sein.
In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles näher veranschaulicht. Es zeigen: Fig. 1 einen Vertikal schnitt durch ein elastisches Lager; Fig. 2 eine graphische Darstellung des Tilgungsverhaltens des Lagers gemäß Figur 1 und Fig. 3 ein Systemschaltbild des Lagers gemäß Figur 1.
Das in Figur 1 im Schnitt dargestellte elastische Lager 1 weist einen Lagerkern 2 und ein Widerlager 3 auf.
Der Lagerkern 2 hat ein topfförmiges Gehäuse 4, an des- sen Oberseite ein Bolzen 5 fur die Befestigung an einer Maschine oder einem Maschinenteil angebracht ist. Durch den Doppelpfeil A wird angedeutet, daß der Lagerkern 2 der Krafteinleitung der von der Maschine erzeugten Schwingungen in das Lager 1 dient.
Das untere Ende des Gehäuses 4 des Lagerkerns 2 wird durch ein als Schubgummikörper ausgebildetes, ringförmiges Federelement 6 abgeschlossen, das außenseitig am Gehäuse 4 und inneseitig am Widerlager 3 anvulkanisiert ist. Das Widerlager 3 dient der Kraftaufnahme und kann über eine Aufnahmebohrung 7 beispielsweise am Fahrzeugkörper befestigt werden.
Das Gehäuse 4 ist zweigeteilt ausgebildet. Zwischen zwei Flanschringen 8, 9 ist ein membranförmiges Federorgan lo aus einem Elastomer eingeklemmt, das mittig eine Tilgermasse 11 trägt. In der von dem Federorgan lo, der Tilgermasse 11, dem Federelement 6 und dem Widerlager 3 gebildeten Kammer 12 ist eine Flüssigkeit eingefüllt. Statt dieser Flüssigkeit kann auch ein Gas vorgesehen sein.
Bei der Krafteinleitung Uber den Lagerkern 2 senkt sich das Gehäuse 4 ab, wobei es von dem Federelement 6 abgefedert wird. Die Tilgermasse 11, die sich aufgrund der Verbindung mit dem Gehäuse 4 mit nach unten bewegen würde, wird durch die Flüssigkeit in der Kammer 12 in eine Bewegung entgegengesetzt zur Krafteinleitung gezwungen. Geht die Krafteinleitung in eine schwingende Bewegung über, so wird die Tilgermasse 11 ebenfalls zu einer derartigen Bewegung angeregt, bei niedrigen Frequenzen jedoch in jeweils entgegengesetzter Richtung, also phasenverschoben. Hierdurch entsteht eine Tilgerwirkung, d.h. die in das Lager 1 ein- geleiteten Kräfte werden teilweise getilgt, so daß nur ein Rest an das Widerlager 3 weitergegeben wird.
Dieses Verhalten läßt sich deutlich der Figur 2 entnehmen, die in einer Graphik das Tilgungsverhalten des Lagers 1 über die Frequenz zeigt. Dabei gibt die Ordinate die an das Widerlager übertr-agene Kraft und die Abzisse die Frequenz an.
Mit zunehmender Frequenz nimmt die Tilgerwirkung bis zum Tilgungspunkt . zu, an dem die Tilgerwirkung maximal ist. Durch entsprechende Auslegung von Tilgermasse 11, Federorgan lo und Art der Flüssigkeit in der Kammer 12 kann das Tilgerverhalten dabei so eingestellt werden, daß die Tilgermasse 11 bei der Frequenz #o die eingeleiteten Kräfte vollständig aufhebt, so daß das Widerlager 3 keine dynamischen Kräfte aufnehmen muß. Das erfindungsgemäße Lager eignet sich deshalb insbesondere für Maschinen, die bei konstanter Drehzahl betrieben werden.
Im Anschluß an den Tilgungspunkt « gleichen sich die Phasenlage von Krafteinleitung und Tilgermasse 11 immer mehr an, so daß die Tilgungswirkung abnimmt, die Tilgermasse 11 sogar bei weiter ansteigender Frequenz eine Verstärkung der auf das Widerlager 3 wirkenden Kräfte hervorruft, wobei ein Maximum bei der Resonanzfrequenz #1 erreicht wird. Bei weiter steigender Frequenz kommt die Tilgermasse 11 langsam zur Ruhe, weil sie den Bewegungen des Lagerkerns 2 nicht mehr folgen kann. Die Tilgungswirkung sinkt dann entsprechend herab.
Figur 3 zeigt ein abstraktes Systemschaltbild des Lagers 1 nach Figur 1.
Der Lagerkern und das Widerlager sind hier durch die Linien 13 bzw. 14 symbolisiert. Zwischen beiden ist das Federelement 15 angeordnet, das dem Federelement 6 in Figur 1 entspricht.
Am Lagerkern 13 ist die Tilgermasse 16 - entsprechend der Tilgermasse 11 in Figur 1-an dem Federorgan 17 -entsprechend dem Federorgan lo in Figur 1 - aufgehängt.
Vom Widerlager 14 greifen Federn 18, 19 einmal an dem Federorgan 17 direkt und einmal an der Tilgermasse 16 an. Diese Federn 18, 19 entsprechen der Flüssigkeit in der Kammer 12.

Claims

Ansprüche: 1. Elastisches Lager, insbesondere zur Lagerung von Maschinen oder Maschinenteilen, beispielsweise Brennkraftmaschinen oder dergleichen, mit einem Lagerkern zur Krafteinleitung, einem Widerlager zur Kraftaufnahme, mindestens einem zwischen Lagerkern und Widerlager angeordneten Federelement und mit wenigstens einer über zumindest ein Federorgan mit dem Lagerkern verbundene Tilgermasse, dadurch gekennzeichnet, daß die Tilgermasse (11) über das Federorgan (io) am Lagerkern (2) aufgehängt und daß die Tilgermasse (11) und/oder das Federorgan (lo) mit dem Widerlager (3) bewegungsübertragend entgegen der Richtung der Krafteinleitung in das Lager (1) gekoppelt ist.
2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Federorgan (o) und/oder die Tilgermasse (11) mit dem Widerlager (3) über ein Gas oder eine Flüssigkeit gekoppelt ist bzw. sind.
3. Lager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerkern (2) ein topfartiges Gehäuse (4) aufweist, in den die Tilgermasse (11) an dem Federorgan (10) aufgehängt ist.
4. Lager nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (4) eine geschlossene Kammer (12) für eine Gas- oder Flüssigkeitsfüllung ist, die einerseits durch das Federorgan (10) mit der Tilgermasse (11) und andererseits durch das Widerlager (3) und/oder das Federelement (6) abgeschlossen ist.
5. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Federorgan (lo) als membranförmiges Elastomerelement ausgebildet ist.
6. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (6) als ringförmiger Schubelastomerkörper ausgebildet ist.
7. Lager nach Anspruch 4 und 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in der Kammer (12) veränderbar ist.
8. Lager nach Anspruch 4 und einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer mit einem Ausgleichsbehälter verbunden ist.
9. Lager nach Anspruch 4 und einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer mit einem Flüssigkeits-Gas-Speicher verbunden ist.