DE3402401A1

DE3402401A1 - Lageranordnung, insbesondere motorlager fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE3402401A1
Application number: DE19843402401
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Ing.(grad.) 6090 Rüsselsheim Beer
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: Adam Opel GmbH
Priority date: 1984-01-25
Filing date: 1984-01-25
Publication date: 1985-07-25
Also published as: DE3402401C2; US4641809A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lageranordnung, insbesondere zur Lagerung eines Motors am Fahrwerk eines Kraftfahrzeuges, wobei die Lageranordnung aus einem Gummi-Metall-Bauteil besteht.

Wird ein Fahrzeug von Fahrbahnunebenheiten, z. B. Querfugen der Straße angeregt, so wird der Impuls über das Fahrwerk auf das aus Motor und Getriebe bestehende Triebwerk wsitergeleitet. Da das Triebwerk bzw. der Motor aus akustischen Gründen

1D über weichelastische Lager auf dem Fahrwerk, d. h. auf Trägern des Fahrzeugrahmens bzw. der selbsttragenden Karosserie abgestützt ist, wird der Motor angeregt und beginnt zu schwingen, und zwar in der Frequenz der Eigenresonanz von etwa 7 bis 1D Hz je nach Abstimmung. Diese niederfrequente sinusförmige Schwingung des Motors bringt ihrerseits den Vorderbau ins Schwingen, was den Fahrkomfort verschlechtert und besonders dann nachteilig ist, wenn mehrere Querfugen in einem solchen Abstand vorhanden sind, daß bei einer bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit sich die Frequenz einstellt, die der Eigenfrequenz des Motors

2Q bzw. des Triebwerkes entspricht.

Man hat bereits versucht, die niederfrequente Schwingung durch Dämpfung möglichst schnell abzubauen. Diese Dämpfung kann Eigendämpfung durch das Material bei Gummi-Metall-Motorlagern sein oder eine Fremddämpfung durch Stoßdämpfer oder eine Speziallösung bei Hydrolagern. Durch die Dämpfung wird zwar der niederfrequente Schwingungskomfort verbessert, jedoch wird dadurch gleichzeitig der hochfrequente Schwingungskomfort, also die Akustik verschlechtert, so daß diese,besonders bei Vierzylinder-Reihenmotoren, nicht immer angewendet werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lageranordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, in der bei Auftreten einer durch eine Fahrbahnunebenheit verursachten, auf das Fahrwerk einwirkenden Kraft eine Gegenkraft erzeugt wird, durch die einem Mitschwingen des Motors entgegengewirkt wird, wodurch eine

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Rückkopplung auf die Karosserie vermieden wird. Bei der erfindungsgemäßen Lageranordnung kann daher die akustische Abstimmung und die Abstimmung des Schwingungskomforts getrennt vorgenommen werden. Das Lager bildet eine Alternative zur Dämpfung, wobei für die Akustik eine entsprechende Elastomermischung gewählt werden kann. Das Lager ist kostengünstig und keinem Verschleiß unterworfen.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß zwischen zwei Teilen aus elastomeren Werkstoff, die mit je einem mit dem Motor bzw. dem Tragwerk in Verbindung stehendem starren Außenteil verbunden sind, ein aus festem Werkstoff bestehender Kern angeordnet ist, der eine der Schwingungsfrequenz des Motors entsprechende, etwa quer zur Motorschwingung wirkende Schwingung ausführt und gegenüber den Außenteilen so geformt ist, daß in einer der Schwingungsrichtungen eine Verringerung seines Abstandes zu den Außenteilen unter Erhöhung der Federrate der Lageranordnung eintritt.

Auf diese Weise wird die Federrate während der Anregung van der Straße so geändert, daß eine Sinusschwingung des Motors nicht entstehen kann.

In vorteilhafter Weise ist der Kern keilförmig ausgebildet und die Außenteile weisen parallel zu den Keilflächen verlaufende Schrägflächen auf, wobei die Schwingung des Kerns der Schwingung des Motors in der Resonanzfrequenz entgegenwirkt. Eine besonders vorteilhafte Ausführung besteht darin, daß die Lageranordnung von zwei nebeneinander liegenden Abschnitten gebildet ist, deren jeweiligen Außenteile entgegengesetzt verlaufende Schrägflächen aufweisen und der Kern zwei miteinander verbundene Abschnitte besitzt, deren Keilflächen ebenfalls entgegengesetzt und entsprechend den Schrägflächen in den beiden Hälften verlaufen.
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Die beiden Außenteile und der Kern sind also so geformt, daß bei axialer Krafteinwirkung der Kern eine Drehbewegung ausführt, Wird das Trägheitsmoment des Kerns und die Rotationsfederrate des Kerns so abgestimmt, daß die Rotationseigenfrequenz des Kerns der linearen Eigenfrequenz des Motors entspricht, so kann keine sinusförmige Schwingung aufkommen, da durch die Trägheit des Kerns beide Systeme entgegengesetzt schwingen und sich aufheben.

Am Kern bzui. an den beiden Abschnitten sind trägheitsbestimmende FliehgeuJichte angebracht, die zweckmäßig zu dem Kern einstellbar sind, um dessen Trägheit verändern zu können.

Neben dieser Möglichkeit zur Erzielung der Schwingung des Kerns kann dieser auch durch einen Mechanismus Impulse erhalten, durch die er in der Frequenz der linearen Schwingung entgegen zu dieser angeregt bzw. bewegt wird. Durch das auf diese Weise erfolgte Drehen des Kerns kann den Bewegungen bzw. Beschleunigungen von der Straße entgegengewirkt werden.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigen:

Fig. 1 schematisch eine teilweise Vorderansicht

der Aufhängung eines Motors am Fahrwerk,

Fig. 2 eine Ansicht des Motorlagers von der Seite gesehen in gegenüber Fig. 1 vergrößerten Maßstab,

Fig. 3 eine V/orderansicht dazu,

Fig. k eine Draufsicht und

Fig. 5 eine Prinzipskizze.

In Fig. 1 ist der nur angedeutete Motor 2, der mit dem Getriebe eine Antriebseinheit bildet, über Tragarme k auf der Lageranordnung G, die anschließend als Motorlager bezeichnet wird, abgestützt. Das Motorlager 6 befindet sich an bzw. auf einem Chassisteil, hier einem Lagervorsprung B eines Querträgers 10. Am Querträger 1G ist ein Querlenker 12 angelenkt, der mit dem Lagerzapfen des Vorderrades *\k in Verbindung steht, das über das Federbein 16 am Fahrzeugaufbau 18 abgestützt ist.

1Q Das Motorlager 6 besteht aus dem oberen Außenteil 20, das mittels des Gewindebolzens 22 mit dem bzw. den Tragarmen if verbunden ist und dem unteren Außenteil 24, dessen Gewindebolzen 26 zur Verbindung mit dem Lagervorsprung 8 am Querträger 1Q dient. Aus Fig. 2 ist der Grundaufbau des Motorlagers 6 am besten ersichtlich. An die Außenteile 20 und 2k schließen sich die Teile 28 und 30 aus elastomeren Werkstoff an, zwischen denen der Kern 32 sich befindet, der keilförmig ausgebildet ist. Parallel zu dessen Heilflächen 3k verlaufen die inneren Flächen 36 der Außenteile 2Q und 26. Durch die Keilfarm des Herns 32 bzu. des ülinkels, den die Heilflächen 3k einschließen, kann das Ausschwingen , d. h. dessen Amplitude beeinflußt werden.

Fig. 3 zeigt nun, daß das Motorlager 6 aus zwei Abschnitten 38 und kQ besteht, die insofern unterschiedlich sind, als die Keil- 3k und Schrägflächen 36 spiegelverkehrt verlaufen. In Fig. 2 sind die Heil- 3k und Schrägflächen 36 des Abschnittes 38 gestrichelt gezeichnet. Während die Außenteile 20 und Zk und der Hern 32, wie Fig. 3 zeigt, je ein Teil für beide Abschnitte 38 und kü bilden, sind die Gummiteile 28 und 30 für jeden Abschnitt 3B und kü jeweils getrennte Teile, die jedoch auch an einer Stelle miteinander verbunden sein können. Fig. 3 zeigt eine leichte Verformung der Gummiteile 28 und 30, die durch den Schrägeinbau des Motorlagers 6 bei Belastung erfolgt.

Seitlich am Hern 32 ist je ein Gewicht kZ angebracht. Diese Ge-

wichte k2 sind durch Einschrauben am Kern 32 befestigt, so daß durch mehr oder weniger weites Einschrauben eine Abstimmung des Trägheitsmomentes erfolgen kann.

Bei einer axialen Kräfteinuiirkung auf das Motorlager 6 führt der Kern 32 eine Drehbewegung aus, da durch die Keil- 34 und Schrägflächen 36 der Kern 32 in jedem Abschnitt 38 und kO "jeweils nach der entgegengesetzten Seite nach außen gedrückt wird. Durch Abstimmen des Trägheitsmomentes des Kerns 32 durch die Gewichte kZ und Abstimmen der Rotationsfederrate wird erreicht, daß der Kern 32 nicht im Sinne der axialen Schwingung,' sondern bei gleicher Frequenz entgegengesetzt zu dieser schwingt Das heißt also, daß bei Bewegung bzw. Schwingung der Außenteile 2D und 26 zueinander der Kern 32 durch seine Trägheit dieser Schwingung nacheilt. Beide Systeme schlingen also entgegengesetzt, so daß sie sich aufheben bzw. abschwächen.

Das erfindungsgemäße Motorlager mit Abstimmungen, die die Trägheit des Kerns ausnutzen, kann als sogenanntes passives Motorlager bezeichnet werden, da keine Energie benötigt wird.

Werden die trägheitsbestimmenden Gewichte kZ weggelassen und wird statt derer ein Mechanismus ein- bzw. angebaut, der durch Kraftimpulse in Richtung der Pfeile kk in Fig. k und dadurch durch Drehen des Kerns 32 axiale Bewegungen bzw. Beschleunigungen erzeugt, so kann den Bewegungen bzw. Beschleunigungen von der Straße entgegengewirkt werden. Dabei wird die Masse des Motors ausgenutzte Wirkt nun dieser Mechanismus, der mechanisch, elektrisch oder hydraulisch sein kann, rechtzeitig und in der richtigen Richtung, können die Karasseriebeschleunigungen abgebaut werden. Der Mechanismus kann in bekannter Weise aus Sensoren, Stellmotoren u. dgl. bestehen. Ein solches Motorlager kann als aktiv bezeichnet werden.

Fig_o 5 zeigt eine Prinzipskizze, in der die Motormasse mit hS und das Motorlager mit kB bezeichnet ist. Unterhalb der Ka-

rosserie 50 befinden sich die ungefederten Massen 52. Bei einer Anregung der Karosserie 50 durch die ungefederten Massen 52 ujird diese nach oben beschleunigt. Um diese Beschleunigung zumindest abzuschwächen, bekommt der Stellmotor über Sensoren den Befehl, das Lager 48, d. h. den Hern 32 so zu bewegen, daß dieser der Beschleunigung entgegenwirkt, unter Ausnutzung der Massenträgheit des Motors. Die vorhandene geringe Dämpfung des Elastomers uiurde in Fig. 5 weggelassen.

Die Masse des Kerns 32 kann zusätzlich im hochfrequenten Schwingungsbereich zur akustischen Uerbesserung herangezogen werden (Tilgerfunktion), da das Trägheitsmoment und die Masse des Kerns auch separat abgestimmt werden kann.

AO

I. ο ο r s e i I e

Claims

23. Januar 1984 8073

Anmelderin: Adam Dpel Aktiengesellschaft, Rüsselsheim

Lageranordnung, insbesondere Motorlager für Kraftfahrzeuge

Ansprüche

./ Lageranordnung, insbesondere zur Lagerung eines Motors am Fahrwerk eines Kraftfahrzeuges, wobei die Lageranordnung aus einem Gummi-Metall-Bauteil besteht, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei Teilen (2Θ, 3G) aus elastomeren Werkstoff, die mit je einem mit dem Motor (2) bztJ. dem Tragwerk (8) in Uerbindung stehendem starren Außenteil (20 bzw. Zk) verbunden sind, ein aus festem Werkstoff bestehender Kern (32) angeordnet ist, der eine der Schuingungsfrequenz des Motors (2) entsprechende, etwa quer zur Motorschuiingung wirkende Schwingung ausführt und gegenüber den AuBenteilen (20, Zk) so geformt ist, daß in einer der Schwingungsrichtungen eine Verringerung seines Abstandes zu den Außenteilen (20, Zk) unter Erhöhung der Federrate der Lageranordnung eintritt.

?. . L π η era π π r rl nun η nach AnGpruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, daß der Hern (32) keilförmig ausgebildet ist und die Außenteile (2D, Zk) parallel zu den Heilflächen (34) des Hernes (32) verlaufende Schrägflächen (36) aufweisen und die Schwingung des Hernes (32) der Schwingung des Motors (2) in der Resonanzfrequenz entgegenwirkt.

3. Lageranordnung nach Anspruch 1 und 2,

dadurch gekennzeichnet, daß die Lageranordnung (6) von zwei nebeneinander liegenden Abschnitten (38, ^D) gebildet ist, deren jeweiligen Außenteile (20) entgegengesetzt verlaufende Schräqflachen (3S) aufweisen und der Kern (32) zwei miteinander verbundene Abschnitte besitzt, deren HeilFlächen

(34) ebenfalls entgegengesetzt und entsprechend den Schrägflächen (3S) in den beiden Abschnitten (38, 40) verlaufen.

4. Lageranordnung nach Anspruch 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, daß der Hern (32) ein solches Trägheitsmoment besitzt, daß dessen Eigenfrequenz der Eigenfrequenz der Motorschwingung in entgegengesetzter Richtung entspricht.

5. Lageranordnung nach Anspruch 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, daß an den Stirnseiten der Abschnitte des Herns (32) Fliehgewichte (42) angebracht sind.

6. Lageranordnung nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, daß die Fliehgewichte (42) in ihrem Abstand zu dem Hern (32) einstellbar sind.

7. Lageranordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Hern (32) bzu. auf die Abschnitte von Stellmotoren u. dgl. erzeugte Kraftimpulse in der Frequenz der Matorschuiingunq und entqeqengesetzt zu dieser einwirken.