DE3402100A1

DE3402100A1 - Schwingungsisolierende lageranordnung fuer ein fahrzeug-antriebsaggregat

Info

Publication number: DE3402100A1
Application number: DE19843402100
Authority: DE
Inventors: Siegfried Dr.-Ing. 3300 Braunschweig Brüdgam; Ernst Prof. Dr. 3180 Wolfsburg Fiala; Holger Dr.-Ing. 3301 Lagesbüttel Pries; Bernd Dr.-Ing. 3171 Bokensdorf Richter; Ulrich Dr.-Ing. 3300 Braunschweig Seiffert; Hans-Chr. Dr.-Ing. 3174 Meine Wille
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1984-01-21
Filing date: 1984-01-21
Publication date: 1985-08-01
Also published as: JPS60135223U; DE3402100C2; JPH0336421Y2

Description

Schwingungsisolierende Lageranordnung
für ein Fahrzeug-Antriebsaggregat Die Erfindung betrifft eine schwingungsisolierende Lageranordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Unter statischen Massenkräften wurden das Aggregatgewicht sowie beim Beschleunigen und bei Kurvenfahrt auftretende Kräfte verstanden. Eine Lageranordnung dieses Aufbaus ist aus der GB-PS 456 187 in der Art bekamt, daß das Antriebsaggregat, worunter im Rahmen der Erfindung sowohl eine Maschine als auch die Kombination einer Maschine mit einem Getriebe verstanden wird, mittels vier paarweise in senkrechten Ebenen verlaufender Zugstreben aufgehängt ist, die gelenkig sowohl am Tragwerk als auch am Antriebsaggregat angreifen. Das Reaktionsmoment des Antriebsaggregats, also letztlich dasjenige Moment, das von der Abtriebswelle des Antriebsaggregats in dieses eingeleitet wird, wird über ein ihm entgegengerichtetes Moment aufgefangen, das über einen am Antriebsaggregat starr angebrachten Arm und eine mit diesem sowie dem Tragwerk des Fahrzeugs gelenkig verbundene Strebe aufgebracht wird. Diese Anordnung bildet bei dem zitierten Stand der Technik also die Drehmomentabstützung.
Sieht man einmal davon ab, daß eine derartige einarmige Anordnung nicht geeignet ist eine echte Drehmomentabstützung zu bilden (hierzu müssen zwei einander entgegengerichtete Kräfte auf das Antriebsaggregat aufgebracht werden), so bietet die Aufnahme der Massenkräfte und des oszillierenden Anteils der Gaskräfte einerseits und des Reaktionsmoments andererseits durch getrennte Einrichtungen, nämlich Lager und Drehmomentabstützung, die vorteilhafte Möglichkeit, die Kennlinien der Lager und der Drehmomentabstützung selektiv im Hinblick auf die durch die Massenkräfte bzw. das Reaktionsmoment hervorgerufenen Vibrationen zu optimieren.
Bei dem zitierten Stand der Technik ist diese Trennung aber nicht konsequent durchgeführt, da beispielsweise Schwingungen der Brennkraftmaschine um ihre Hoch achse sowie eine weitere Achse ebenfalls von den die Lager bildenden Streben aufgenommen werden. Außerdem besteht über die, wie beschrieben, unvollständige Drehmomentabstützung auch dann eine schwingungsübertragende Verbindung zwischen Antriebsaggregat und Tragwerk des Fahrzeugs, wenn -wie im Leerlaufbetrieb der Maschine- kein Reaktionsmoment auftritt.
In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß elastische Glieder bzw. Puffer bekannt sind, die erst dann Stützkräfte erzeugen, wenn die entsprechenden Bewegungen des Antriebsaggregats eine bestimmte Amplitude erreicht haben.
Weiterhin ist aus der DE-OS 32 14 037, B60K 5/12, ein Aggregatlager für ein Verkehrsmitttel bekannt, das Luftkammern enthält, deren Luftdruck nach einem vorgegebenen Speicherzusammenhang in Abhängigkeit von einem für den Geräuschpegel im Fahrgastraum wichtigen Aggregatparameter- zwecks Verschiebung der Resonanzfrequenz des Aggregatlagers veränderbar ist. Als Aggregatparameter wird außer der Drehzahl der Maschine auch der jeweils eingelegte Gang des Getriebes des Antriebsaggregats allgemein genannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine schwingungsisolierende Lageranordnung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 hinsichtlich der Schwingungsisolierung zwischen Antriebsaggregat einerseits und Tragwerk des Fahrzeugs andererseits zu optimieren.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1, vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche.
Schlagwortartig kann man die Erfindung also dahingehend charakterisieren, daß die Lager das Antriebsaggregat bezüglich aller Schwenk- oder Drehbewegungen desselben "ungefesselt" halten, also eine strenge Richtungsselektivität bezüglich der von ihnen erzeugten Lagerkräfte gegeben ist, und daß auch die Drehmomentabstützung Schwenkbewegungen des Antriebsaggregats beispelsweise um die Hochachse nicht beeinträchtigt. Darüber hinaus ist die Drehmomentabstützung so ausgebildet, daß sie nur echte Reaktionsmomente, wie sie im Lastbetrieb der Maschine auftreten, letztlich am Tragwerk des Fahrzeugs abstützt, dagegen in anderen Betriebszuständen (Leerlauf) keine Schwingungsübertragung zwischen Antriebsaggregat und Tragwerk bewirkt.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es stellen dar: Die Fig. 1, 2 u. 3 in Seitenansicht, Vorderansicht und Draufsicht schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung für die Lagerung des quer eingebauten Antriebsaggregats eines Kraftfahrzeugs, Fig. 4 eine Seitenansicht des Ausführungsbeispiels nach den Fig. 1 bis 3, wobei eine Ausführungsmöglichkeit der Drehmomentabstützung im einzelnen dargestellt ist, Fig. 5 das Kraft-Weg-Diagramm von in der Drehmomentabstützung verwendeten elastischen Gliedern und Fig. 6 schematisch eine andere Ausführungsform der Erfindung.
Betrachtet man zunächst die Fig. 1 bis 3, so erkennt man von dem eigentlichen Tragwerk des Fahrzeugs nur die beiden vorderen Bereiche von Längsträgern 1 und 2 sowie einen Querträger 3. Dieses Tragwerk dient zur Halterung und Abstützung des allgemein mit 4 bezeichneten Antriebsaggregats, das über Antriebswellen 5 und 6 die nicht dargestellten Vorderräder des Fahrzeugs in üblicher Weise antreibt und den Schwerpunkt 7 besitzt.
Betrachtet man zunächst Anordnung und Ausbildung der zur Aufnahme der Massen kräfte des Antriebsaggregats 4 vorgesehenen Lager, so ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel das hier durch eine Reihen-Brennkraftmaschine gebildete Antriebs aggregat 4 mittels drei derartiger Lager 8, 9 und 10 an den Längsträgern 1 und 2 bzw. dem Querträger 3 aufgehängt. Wesentlich für die Ausbildung dieser Lager ist die Tatsache, daß ihre Wirkungslinien 8', 9' und 10' den Schwerpunkt 7 des Antriet aggregats 4 durchsetzen, sich also in diesem Punkt schneiden. Dadurch ist sichergestellt, daß bei geeigneter Ausbildung der Lager 8, 9 und 10 im einzelnen Schwingungen des Antriebsaggregats 4 beispielsweise um seine Hochachse 11, die in Fig.
senkrecht durch den Schwerpunkt 7 verläuft, durch die Lager 8, 9 und 10 praktisch nicht beeinflußt werden, also von den Lagern auch nicht in das Tragwerk 1, 2, 3 übertragen werden. Dasselbe gilt für Schwenkbewegungen des Aggregats um beliebige andere Achsen. Zu diesem Zweck enthalten die Lager 8, 9 und 10, wie nur au den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist (in Fig. 1 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nur die Wirkungslinien 9' und 10' eingezeichnet) jeweils ein längliches elastisches Element 8", 9" und 10"; diese aus gummiartigem Material bestehenden Glieder wirken also ähnlich Gummibändern, d.h. sie üben eine Kraft praktisch nur in Richtung der Wirkungslinie 8', 9' bzw. 10' aus, nicht aber senkrecht zu diesen Richtungen.
Infolge dieses Aufbaus nehmen die Lager 8, 9 und 10 auch keine Kräfte auf, die aus dem Reaktionsmoment des Antriebsaggregats 4 resultieren. Zur Abstützung des Reaktionsmoments, und zwar nur zur Abstützung dieses bezüglich einer horizontale Achse durch den Schwerpunkt 7 definierten Moments, dient eine aus den beiden Teileinrichtungen 12 und 13 bestehende Drehmomentabstützung, die bei 14 bzw. 15 über Kugelgelenke an einem geeigneten Teil des Tragwerks des Fahrzeugs abgestützt ist und Zugstreben 16 und 17 enthält, die bei 18 bzw. 19 auf der Hochachse @@ ebenfalls gelenkig am Antriebsaggregat 4 angreifen.
Betrachtet man nun Fig. 4, so erkennt man, daß die Zugstreben 16 und 17 mit gabelartigen Endbereichen längs der Hochachse 11 ausgerichtete Zapfen 20 an Gehäu sen 21 bzw. 22 von elastischen Gliedern 23 und 24 aufnehmen, die ihrerseits von Bolzen 25 und 26 Schwenk- und Gleitbewegungen zulassend durchsetzt sind, die an Lagerböcken 27 und 28 am Antriebsaggregat 4 gehalten sind. Diese Anordnungen bilden also gleichsam kardanische Anlenkungen, die sicherstellen, daß über die Dre@ momentabstützung 12, 13 nur das jeweilige Reaktionsmoment des Fahrzeugs abgestützt wird.
Die elastischen Glieder 23 und 24 sind in an sich bekannter Weise, beispielsweise durch Vorsehen von Ausnehmungen in dem elastischen Material, so ausgelegt, daß ihre Kennlinien, d.h. der Zusammenhang zwischen ihrer Federkraft F und dem Deformations- oder Federweg s, den in Fig. 5 wiedergegebenen, S-förmigen Verlauf besitzt. Bei relativ kleinen Schwenkbewegungen des Antriebsaggregats 4 um seine den Schwerpunkt 7 durchsetzende horizontale Schwenkachse ist die Drehmomentabstützung 12, 13 demgemäß sehr nachgiebig, so daß sie praktisch keine Verbindung zwischen dem Antriebsaggregat 4 einerseits und dem Tragwerk des Fahrzeugs andererseits darstellt. Erst bei Relativbewegungen des Antriebsaggregats 4, wie sie bei Belastung desselben auftreten, verschiebt sich der Arbeitspunkt der elastischen Glieder 23 und 24 in den ansteigenden Bereich der Kennlinie, so daß dann eine echte Abstützung des Reaktionsmoments erfolgt.
Statt auf Zug beanspruchter Lager, wie in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel, können auch Stützlager Einsatz finden, deren Wirkungslinien ebenfalls durch den Schwerpunkt gehen. Zur Erzielung einer stabilen Lagerung des Aggregats wird man dann zumindest eine weitere, das Abkippen des Aggregats um seinen Schwerpunkt verhindernde Stütze vorsehen, die nur ein Moment ausübt, das senkrecht zu dem von der Drehmomentabstützung ausgeübten Moment gerichtet ist.
Während in dem bisher erläuterten Ausführungsbeispiel die "Unwirksamkeit" der Drehmomentabstützung 12, 13 aus entsprechender Auslegung von elastischen Gliedern resultiert, ist in Fig. 6 eine hydraulische Steuerung der Wirkungsweise der Drehmomentabstützung gezeigt. Bei 30 ist in Seitenansicht das Antriebsaggregat mit dem Schwerpunkt 31 angedeutet. Die Lager zur Aufnahme der Massenkräfte sind hier sehr schematisch als Rollen- oder Kugellager 32 und 33 angedeutet, deren Wirkungslinien 32' und 33' in bereits beschriebener Weise den Schwerpunkt 31 durchsetzen Diese Darstellung der Lager 32 und 33 soll andeuten, daß sie quer zu ihren Wirkungslinien verlaufende Kräfte nicht aufnehmen Die Drehmomentabstützung enthält Kammern 34 und 35, die über Druckleitungen 36 und 37, in denen Elektromagnetventile 38 und 39 angeordnet sind, mit einem Druckmittelbehälter 40 verbindbar sind, der seinerseits drucklos ist. Die Erregerstromkreise 41 und 42 für die Elektromagnetventile werden über den Kontakt 43 dann geschlossen, wenn kein Gang eingelegt und das Gaspedal der Brennkraftmaschine des Antriebsaggregats nicht betätigt ist. Die Ventile sind so ausgelegt, daß in diesem Leerlauffall die Kammern 34 und 35 über die Druckmittelleitungen 36 und 37 mit dem Vorratsbehälter 40 in Verbindung stehen, so daß beim Auftreten eines Momen um die den Schwerpunkt 31 durchsetzende horizontale Achse Druckmittel aus den Kammern 34 und 35 entweichen kann. Sobald aber das Gaspedal getreten und/oder ein Getriebegang eingelegt wird, öffnet der Kontakt 43, die Elektromagnetventile 38 und 39 werden stromlos und sperren die Druckmittelleitungen 36 und 37, so daß das Druckmittel aus den Kammern 34 und 35 nicht entweichen kann. Diese werder also "steif" und bewirken nunmehr über die die Kennlinie der Drehmomentabstützung definierenden elastischen Körper 44 und 45 sowie die Kolben 46 und 47 eine wirksame Abstützung des Reaktionsmoments.
Leerseite

Claims

PATENTANSPRÜCHE Schwingungsisolierende Lageranordnung für ein Antriebsaggregat am Tragwerk eines Fahrzeugs mit einer Drehmomentabstützung für das Reaktionsmoment des Antriebsaggregats sowie mit Lagern zum Abfangen der statischen Massenkräfte und des oszillierenden Anteils der Gaskräfte des Antriebsaggregats, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomentabstützung (12,13)und die Lager (8,9,10) nur längs jeweils einer definierten Wirkungslinie (8',9',10') kraftübertragend ausgebildet sind, die Wirkungslinien (8',9',10') der Lager (8,9,10) durch den Schwerpunkt (7) des Antriebsaggregats (4) verlaufen und die Drehmomentabstützung (12,13) am Antriebsaggregat (4) nur durch das Reaktionsmoment erzeugte Schwenkbewegungen desselben abstützend angreift, und daß die Drehmomentabstützung (12,13) für längs ihrer Wirkungslinie im Leerlauf auftretende Bewegungen ihrer Angriffsstellen (18,19) am Antriebsaggregat (4) nachgiebig ist.
2. Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager (8,9,10) Aufhängungen für das Antriebsaggregat (4) mit den Eigenschaften von elastischen Bändern bilden.
3. Lageranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomentabstützung (12,13) elastische Glieder (23,24) mit einem Verlauf der Kraft (F) über dem Federweg (s) enthält, der etwa die Form eines liegenden S besitzt.
4. Lageranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomentabstützung druckmittelgefüllte Kammern (34,35) enthält, an die Druckleitungen (36,37) mit Ventilen (38,39) angeschlossen sind, die bei Leerlauf geöffnet werden.
5. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomentabstützung (12,13) an ihren Angriffsstellen (18,19) am Antriebsaggregat (4) nach Art kardanischer Aufhängungen ausgebildet ist.