DE3402401C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lageranordnung, insbesondere zur Lagerung eines Motors am Fahrwerk eines Kraftfahrzeuges, bei der zwischen zwei Teilen aus elastomerem Werkstoff, die mit je einem mit dem Motor bzw. dem Tragwerk in Verbindung stehenden starren Außenteil verbunden sind, ein aus festem Werkstoff bestehender Kern angeordnet ist. Eine solche Lageranordnung ist Gegenstand der AT-PS 1 82 964.

Wird ein Fahrzeug von Fahrbahnunebenheiten, zum Beispiel Querfugen der Straße, angeregt, so wird der Impuls über das Fahrwerk auf das aus Motor und Getriebe bestehende Triebwerk weitergeleitet. Da das Triebwerk aus akustischen Gründen über weichelastische Lager auf dem Fahrwerk, d. h. auf Trägern des Fahrzeugrahmens bzw. der selbsttragenden Karosserie abgestützt ist, wird das Triebwerk angeregt und beginnt zu schwingen, und zwar in der Frequenz der Eigenresonanz von etwa 7 bis 10 Hz je nach Abstimmung. Diese niederfrequente, sinusförmige Schwingung des Treibwerkes 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 Triebwerkes entspricht.

Mit diesem Problem der Vermeidung von niederfrequenten Schwingungen infolge von Fahrbahnanregungen befaßt sich die eingangs genannte AT-PS 1 82 964 nicht. Mit der in ihr beschriebenen Lageranordnung wird angestrebt, ein Triebwerk zur Schwingungsdämpfung ausreichend weich zu lagern, ohne daß es zu übermäßigen Verlagerungen des Triebwerkes kommen kann. Über die Bedeutung der in der Lageranordnung vorgesehenen, einen Kern bildenden Zwischenscheibe ist in der Schrift nichts gesagt. Die zwei vorgesehenen Lager mit der Zwischenscheibe sollen insgesamt in etwa die Eigenschaften einer einzigen, runden konzentrisch zu der Schwingungsachse des Triebwerkes liegenden Buchse aufweisen.

Das DE-GM 78 18 415 betrifft eine Keilflächen aufweisende Lageranordnung, mit zwei weichelastischen Gummikörpern, in welche jeweils ein stark dämpfender Gummikörper eingesetzt ist. Diese eingesetzten, relativ harten Gummikörper sollen Schwingungsanregungen durch die Fahrbahn dämpfen. Das ist jedoch zwangsläufig damit verbunden, daß die Lageranordnung insgesamt härter wird, so daß der Geräuschskomfort eines mit einer solchen Lageranordnung ausgestatteten Fahrzeugs infolge verminderter Dämpfung hochfrequenter Schwingungen abnimmt.

Man hat auch schon versucht, niederfrequente Schwingungen durch Stoßdämpfer oder mittels Hydrolager zu dämpfen. Alle Maßnahmen zur Dämpfung niederfrequenter Schwingungen führten jedoch zu einer Verminderung des hochfrequenten Schwingungskomforts, so daß sich die Akustik im Fahrzeug verschlechterte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lageranordnung der eingangs genannten Art derart zu gestalten, daß es durch auf das Fahrwerk einwirkenden Kräfte nicht zu unerwünschten Schwingungsanregungen des Triebwerkes und damit des Fahrzeugvorderbaues kommen kann, ohne daß hierdurch die Dämpfung hochfrequenter Schwingungen des Triebwerkes unerwünscht abnimmt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kern keilförmig ausgebildet ist und die Außenteile parallel zu den Keilflächen des Kernes verlaufende Schrägflächen aufweisen und die Lageranordnung von zwei nebeneinander liegenden Abschnitten gebildet ist, deren jeweilige Außenteile entgegengesetzt verlaufende Schrägflächen aufweisen und der Kern zwei miteinander verbundene Abschnitte besitzt, deren Keilflächen ebenfalls entgegengesetzt und entsprechend den Schrägflächen in den beiden Abschnitten verlaufen.

Bei dieser erfindungsgemäßen Lageranordnung führt der Kern der Lageranordnung bei Auftreten einer durch eine Fahrbahnunebenheit verursachten, auf das Fahrwerk einwirkenden Kraft eine Drehschwingung um seine Hochachse aus. Er schwingt in seiner Eigenschwingungsfrequenz nach Erreichen der Resonanz entgegen der linearen Eigenschwingungsfrequenz des Triebwerkes. Auf diese Weise wird die Federrate während der Anregung von der Straße so geändert, daß eine Sinusschwingung des Triebwerkes nicht entstehen kann. Dank der Erfindung können deshalb die akustische Abstimmung und die Abstimmung des Schwingungskomforts getrennt vorgenommen werden. Trotz dieser funktionellen Vorteile ist die erfindungsgemäße Lageranordnung kostengünstig herstellbar und keinem Verschleiß unterworfen.

Besonders gut werden niederfrequente Schwingungen vermieden, wenn der Kern ein solches Trägheitsmoment besitzt, daß dessen Rotationseigenfrequenz der linearen Eigenfrequenz der Motorschwingung in entgegengesetzter Richtung entspricht.

Eine gewünschte, optimale Rotationseigenfrequenz des Kernes läßt sich mit einfachen Mitteln erreichen, wenn gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung an den Stirnseiten der Abschnitte des Kerns Fliehgewichte angebracht sind. Mittels solcher Fliehgewichte läßt sich die Trägheit des Kernes verändern.

Ein Einstellen der Rotationsfederrate und dadurch eine Anpassung an verschiedene Fahrzeuge ist leicht möglich, wenn die Fliehgewichte in ihrem Abstand zu dem Kern einstellbar sind.

Den Bewegungen bzw. Beschleunigungen von der Straße kann gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung auch aktiv entgegengewirkt werden, wenn auf den Kern bzw. auf dessen Abschnitte von Stellmotoren u. dgl. erzeugte Kraftimpulse in der Frequenz der Motorschwingung und entgegengesetzt zu dieser einwirken.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. In ihr zeigen

Fig. 1 eine schematische, teilweise Vorderansicht der Aufhängung eines Triebwerkes am Fahrwerk,

Fig. 2 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Lageranordnung,

Fig. 3 eine Vorderansicht der Lageranordnung,

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Lageranordnung,

Fig. 5 eine Prinzipskizze der Triebwerksaufhängung mit der erfindungsgemäßen Lageranordnung.

In Fig. 1 ist ein aus Motor und Getriebe bestehendes Triebwerk 2 über Tragarme 4 auf einer Lageranordnung 6 abgestützt. Diese Lageranordnung befindet sich an bzw. auf einem Chassisteil, hier einem Lagervorsprung 8 eines Querträgers 10. Am Querträger 10 ist ein Querlenker 12 angelenkt, der mit einem Lagerzapfen eines Vorderrades 14 in Verbindung steht, über das ein Federbein 16 am Fahrzeugaufbau 18 abgestützt ist.

Die Lageranordnung 6 besteht aus einem oberen Außenteil 20, welches mittels eines Gewindebolzens 22 mit dem bzw. den Tragarmen 4 verbunden ist, und einem unteren Außenteil 24, welches einen Gewindebolzen 26 hat, der zur Verbindung mit dem Lagervorsprung 8 am Querträger 10 dient.

Aus Fig. 2 ist der Grundaufbau der Lageranordnung 6 am besten ersichtlich. An die Außenteile 20, 24 schließen sich die Teile 28 und 30 aus elastomerem Werkstoff an, zwischen denen sich der Kern 32 befindet, der keilförmig ausgebildet ist. Parallel zu dessen Keilflächen 34 verlaufen innere Schrägflächen 36 der Außenteile 20 und 24. Durch die Keilform des Kerns 32 bzw. des Winkels, den die Keilflächen 34 einschließen, kann das Ausschwingen, d. h. dessen Amplitude, beeinflußt werden.

Fig. 3 zeigt nun, daß die Lageranordnung 6 aus zwei Abschnitten 38 und 40 besteht, die insofern unterschiedlich sind, als die Keilflächen 34 und Schrägflächen 36 spiegelverkehrt verlaufen. In Fig. 2 sind die Keilflächen 34 und Schrägflächen 36 des Abschnitts 38 gestrichelt gezeichnet. Während die Außenteile 20 und 24 und der Kern 32, wie Fig. 3 zeigt, je ein Teil für beide Abschnitte 38 und 40 bilden, sind die Teile 28 und 30 aus Gummi für jeden Abschnitt 38 und 40 jeweils getrennte Teile, die jedoch auch an einer Stelle miteinander verbunden sein können. Fig. 3 zeigt eine leichte Verformung der Teile 28 und 30, die durch den Schrägeinbau der Lageranordnung 6 bei Belastung erfolgt. Seitlich am Kern 32 ist je ein Fliehgewicht 42 angebracht. Diese Fliehgewichte 42 sind durch Einschrauben am Kern 32 befestigt, so daß durch mehr oder weniger weites Einschrauben eine Abstimmung des Trägheitsmomentes erfolgen kann.

Bei einer axialen Krafteinwirkung auf die Lageranordnung 6 führt der Kern 32 eine Drehbewegung aus, da durch die Keilflächen 34 und Schrägflächen 36 der Kern 32 in jedem Abschnitt 38 und 40 jeweils nach der entgegengesetzen Seite nach außen gedrückt wird. Durch Abstimmen des Trägheitsmomentes des Kerns 32 durch die Fliehgewichte 42 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 20 und 24 zueinander der Kern 32 durch seine Trägheit dieser Schwingung nacheilt. Beide Systeme schwingen also entgegengesetzt, so daß die Schwingungen sich aufheben bzw. abschwächen.

Die erfindungsgemäße Lageranordnung 6 mit Abstimmung, die die Trägheit des Kerns 32 ausnutzt, kann als passive Lageranordnung bezeichnet werden, da keine Energie benötigt wird.

Werden die trägheitsbestimmenden Fliehgewichte 42 weggelassen und wird statt derer ein Mechanismus ein- bzw. angebaut, der durch Kraftimpulse in Richtung der Pfeile 44 in Fig. 4 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 Triebwerkes 2 ausgenutzt. Wirkt nun dieser Mechanismus, der mechanisch, elektrisch oder hydraulisch sein kann, rechtzeitig und in der richtigen Richtung, können die Karosseriebeschleunigungen abgebaut werden. Der Mechanismus kann in bekannter Weise aus Sensoren, Stellmotoren u. dgl. bestehen. Eine solche Lageranordnung kann als aktiv bezeichnet werden.

Fig. 5 zeigt eine Prinzipskizze, in der die Triebwerksmasse mit 46 und die Lageranordnung mit 48 bezeichnet ist. Unterhalb der Karosserie 50 befinden sich die ungefederten Massen 52. Bei einer Anregung der Karosserie 50 durch die ungefederten Massen 52 wird diese nach oben beschleunigt. Um diese Beschleunigung zumindest abzuschwächen, bekommt ein Stellmotor über Sensoren den Befehl, die Lageranordnung 48, d. h. den Kern 32 so zu bewegen, daß dieser der Beschleunigung entgegenwirkt, unter Ausnutzung der Massenträgheit des Triebwerkes 2. Die vorhandene geringe Dämpfung des Elastomers wurde in Fig. 5 weggelassen.

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

Claims (5)

1. Lageranordnung, insbesondere zur Lagerung eines Motors am Fahrwerk eines Kraftfahrzeuges, bei der zwischen zwei Teilen aus elastomerem Werkstoff, die mit je einem mit dem Motor bzw. dem Tragwerk in Verbindung stehenden starren Außenteil verbunden sind, ein aus festem Werkstoff bestehender Kern angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (32) keilförmig ausgebildet ist und die Außenteile (20, 24) parallel zu den Keilflächen (34) des Kernes (32) verlaufende Schrägflächen (36) aufweisen und die Lageranordnung von zwei nebeneinander liegenden Abschnitten (38, 40) gebildet ist, deren jeweilige Außenteile (20) entgegengesetzt verlaufende Schrägflächen (36) aufweisen und der Kern (32) zwei miteinander verbundene Abschnitte besitzt, deren Keilflächen (34) ebenfalls entgegengesetzt und entsprechend den Schrägflächen (36) in den beiden Abschnitten (38, 40) verlaufen.

2. Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (32) ein solches Trägheitsmoment besitzt, daß dessen Rotationseigenfrequenz der linearen Eigenfrequenz der Motorschwingung in entgegengesetzter Richtung entspricht.

3. Lageranordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Stirnseiten der Abschnitte des Kerns (32) Fliehgewichte (42) angebracht sind.

4. Lageranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fliehgewichte (42) in ihrem Abstand zu dem Kern (32) einstellbar sind.

5. Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Kern (32) bzw. auf dessen Abschnitte von Stellmotoren u. dgl. erzeugte Kraftimpulse in der Frequenz der Motorschwingung und entgegengesetzt zu dieser einwirken.