DE3405907A1

DE3405907A1 - Lager fuer die schwingungsisolierende abstuetzung eines schwingungsfaehigen aggregates an einem unterbau

Info

Publication number: DE3405907A1
Application number: DE19843405907
Authority: DE
Inventors: Richard Dr.-Ing. 6700 Ludwigshafen Bung; Francis 7303 Neuhausen Doncker; Rolf Dipl.-Phys. Dr. 7060 Schorndorf Helber; Martin Dr. 6700 Ludwigshafen Laun; Franz Dipl.-Chem. Dr. Schmidt; Gerhard Dipl.-Chem. Dr. 6800 Mannheim Welzel
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1984-02-18
Filing date: 1984-02-18
Publication date: 1985-08-22
Also published as: DE3405907C2

Description

AO

Daimler-Benz Aktiengesellschaft Oaim 15 492/4 7000 Stuttgart-Untertürkheim 30. 12. 1983

Lager für die schwingungsisolierende Abstützung eines schwingungsfähigen Aggregates an einem Unterbau

Die Erfindung betrifft ein Lager für die schwingungsisolierende Abstützung eines schwingungsfähigen Aggregates an einem Unterbau bzw. einem Traggestell, insbesondere für die Motoraufhängung bei Kraftfahrzeugen und mit den weiteren, im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten, gattungsbestimmenden Merkmalen.

Lager dieser Art sind in der Kraftfahrzeugtechnik allgemein bekannt. Sie umfassen einen gummielastischen Puffer als Dämmkörper, durch dessen Dämmwirkung die Einleitung hochfrequenter, akustischer Schwingungen, d.h. Schwingungen mit Frequenzen ab 20 Hz bis hin zu 1000 Hz und mehr, die durch den Betrieb des Motors eines Fahrzeuges angeregt werden können, in die Fahrgastzelle möglichst weitgehend vermieden werden soll,sowie eine auf überhöhte Schwingungsamplituden ansprechende hydraulische Dämpfeinrichtung, deren Zweck darin besteht, die im Eigenschwingungsbereich des Lager-Massensystems durch resonante Erregung auftretenden, überhöhten Schwingungs-

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amplituden auf ein tolerierbares Maß zu begrenzen. Die Dämpfeinrichtung besteht aus einem doppelt wirkenden Hydrozylinder mit durch die Relativbewegungen der schwingungsfähigen Massen angetriebenem Kolben, durch dessen Bewegungen mit alternierender Strömungsrichtung ein Flüssigkeitsstrom durch zwei Strömungspfade getrieben wird, die stark unterschiedliche Strömungswiderstände haben. Wird ein kritischer Wert der Schwingungsamplitude bzw. des Kolbenhubes überschritten, so wird der mit dem geringeren Strömungswiderstand behaftete Strömungspfad abgesperrt, sodaß das Arbeitsmedium des Hydrozylinders nunmehr durch den mit dem großen Strömungswiderstand behafteten Strömungspfad gezwungen wird.

Verglichen mit einer rein elastischen Abstützung des Motors am Fahrgestell, die bei resonanter Schwingungsanregung im Eigenschwingungsbereich des Lager-Massensystems zu einer Resonanzüberhöhung von 15 und mehr führen kann, wird durch ein solches hydraulisch bedampftes Lager zwar eine deutliche Reduktion der Resonanzüberhöhung auf Werte um 2 erzielt, jedoch sind dann die Amplituden der resonant anregbaren - niederfrequenten - Schwingungen immer noch so groß, daß die damit verknüpften Vibrationen in der Fahrgastzelle vielfach als störend empfunden werden. Hydraulisch bedämpfte Motorlager sind technisch aufwendig, daher teuer und im übrigen auch störanfällig, da die im Dämpfungsbetrieb des Lagers durch innere Reibung

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in der Flüssigkeit erzeugte Wärme Alterungs- und Verschleißprozesse beschleunigt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Lager der eingangs genannten Art zu schaffen,"das eine wirksamere Reduktion der bei niederfrequent-resonanter Schwingungs-Anregung des Lager-Massensystems auftretende Amplituden vermittelt und dabei trotzdem einfacher aufgebaut und entsprechend billiger herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Hiernach wird der für eine dilatante Flüssigkeit charakteristische, bei einem überschreiten kritischer Werte der Scherung und der Schergeschwindigkeit auftretende drastische Viskositätssprung ausgenutzt, um einen damit korrelierten Steifigkeitssprung des Motorlagers insgesamt zu erzielen und zwar auf einen Betrag der Steifigkeit, der deutlich größer ist als die Steifigkeit eines zur Dämmung hochfrequenter akustischer Schwingungen im Rahmen eines Motorlagers vorgesehenen Däirankörpers. Es wird dabei ausgenutzt, daß sich die Eigenschwingungsfrequenz des Lager-Massensystems mit zunehmender Steifigkeit des Lagers zu höheren Frequenzen hin verschiebt, mit der Folge, daß die Resonanzfrequenz mit dem Ansprechen des Lagers auf die genannten, überkritischen Schwellenwerte gleichsam wegwandert und

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daher eine resonante Schwingunsanregung auch nicht mehr eintreten kann. Es wird eine drastische Reduzierung der Schwingungsamplituden, mit denen die über das Lager miteinander gekoppelten schwingungsfähigen Körper gegeneinander schwingen können, auf kleine Bruchteile der Anregungsamplituden erzielt.In Einheiten einer - fiktiven - Resonanzüberhöhung ausgedrückt, bedeutet dies, daß für das erfindungsgemäße Lager Werte einer Resonanzüberhöhung von allenfalls 1,1 oder noch weniger von 1 verschiedene Werte anzusetzensind, d.h., daß in dem für die Einleitung von Vibrationen in die Fahrgastzelle eines Fahrzeuges kritischen Bereich der Eigenfrequenz des Lager-Massensystems praktisch keinerlei Relativbewegungen von Motor und Karosserie auftreten können und mithin eine starre oder nahezu starre Verbindung zwischen Motor und Karosserie erzielt wird, die eine optimale Unterdrückung überhöhter Schwingungsamplituden vermittelt.

Da bei dem erfindungsgemäßen Lager die Unterdrückung überhöhter Schwingungsamplituden durch Erhöhung der Steifigkeit des Lagers und nicht durch einen Dämpfungs prozeß erfolgt, bleibt die Wärmeentwicklung im Lager gering, wodurch dessen Langzeit-Standfestigkeit beträchtlich erhöht wird. Durch zweckgerechte Vorgabe der geometrischen Dimensionen des Strömungspfades, in dem die dilatante Flüssigkeit den erzwungenen Strömungsbewegungen unterworfen ist, aus denen ein Steifigkeitssprung des Lagers resultiert, kann dieses auf ·

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einfache Weise bedarfsgerecht auf erwünschte Däiraneigenschaften eingestellt werden/ dahingehend, daß das Lager, z.B. zwischen 5 und 15 Hz, d.h. im typischen Frequenzbereich der Eigenschwingunen eines Lager-Massensystems die vorstehend erläuterte wirksame Unterdrückung überhöhter Schwingungsamplituden vermittelt und zu höheren Frequenzen hin, d.h. im Bereich akustischer Schwinungen die im wesentlichen allein durch die Elastizitätseigenschaften des Dämmkörpers bestimmte, gute Dämmwirkung erzielt.

Durch die Merkmale des Anspruchs 2 ist eine für einen Einsatz im Rahmen des erfindungsgemäßen Lagers besonders geeignete Klasse von dilatanten Flüssigkeiten angegeben, die sich durch eine gute Langzeitkonstanz ihrer physikalisch-chemischen Eigenschaften auszeichnen und mit den verschiedensten, bedarfsgerecht einstellbaren Werten ihrer Ausgangs viskos it/ät sowie des kritischen Wertes "S^ de'r Schergeschwindigkeit herstellstellbar bzw. auswählbar sind.

Durch die Merkmale des Anspruchs 3 ist das konstruktive Grundprinzip einer Ausfuhrungsform eines erfindungsgemäßen Lagers gegeben, dessen Realisierung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 4 mit einfachen technischen Mitteln möglich ist.

Mit der durch die Merkmale des Anspruchs 5 angegebenen

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speziellen Auslegung eines solchen Lagers eignet sich dieses insbesondere als Motorlager, durch das überhöhte Resonanz-Schwingungsamplituden im Bereich zwischen 5 und 15 Hz unterdrückt werden sollen.

Durch die Merkmale des Anspruchs 6 ist eine erste/ spezielle Gestaltung eines solchen Motorlagers angegeben, die sich durch einen besonders einfachen

Aufbau auszeichnet. Sowohl longitudinale als auch laterale Schwingungsbewegungen werden wirksam begrenzt.

Die hierzu alternative Gestaltung eines erfindungsgemäßen Lagers gemäß Anspruch 7, für das durch die Ansprüche 8. und 9 spezielle, alternative Ausgestaltungen angegeben sind, hat den Vorteil, daß in jeder Bewegungsrichtung eines als Tauchstempel ausgebildeten Verdrängerkörpers eine gute Haftung der Flüssigkeits-Grenzschicht an dem Tauchstempel erzielt und eine wirksame Amplitudenbegrenzung der Relativbewegungen von Motor und Karosserie erreicht wird.

Das durch die Merkmale des Anspruchs 10 seinem grundsätzlichen Aufbau nach umrissene und durch diejenigen des Anspruchs 11 hinsichtlich einer speziellen Auslegung näher spezifizierte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Motorlagers hat die Eigenschaft, daß sich für die in entgegengesetzter Richtung ablaufenden Schwingungshübe des Lager-Massensystems jeweils dieselben StrömungsVerhältnisse ergeben.

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Das durch die Merkmale des Anspruchs 12 seinem grundsätzlichen Aufbau nach umrissene, in spezieller Auslegung als Motorlager durch diejenigen des Anspruchs 13 näher spezifizierte/ nach dem Verdrängerprinzip arbeitende Lager zeichnet sich durch seinen besonders einfachen, für eine gute Funktionssicherheit günstigen Aufbau aus.

Entsprechendes gilt für die durch die Merkmale des Anspruchs 14 angegebene, in spezieller Ausgestaltung durch diejenigen der Ansprüche 15 und 16 näher spezifizierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lagers, dessen besonderer Vorteil in seinem geringen Raumbedarf besteht.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung spezieller Ausführungsbeispiele anhand der zeichnung. Es zeigen:

Fig.1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lagers mit einer in mechanischer Parallelschaltung mit einem Dämmkörper angeordneten Einrichtung zur Unterdrückung überhöhter Resonanzamplituden, die einen in eine dilatante Flüssigkeit hineinragenden Tauchstempel umfaßt, der die Relativbewegungen zweier gegen-

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einander schwingender Massenkörper mit ausführt, im Schnitt längs der zentralen Achse des Lagers, im Maßstab 1,5:1,

Figuren weitere, alternative Ausführungsbeispiele und 3 je eines zum Lager gemäß Fig.1 funktionsanalogen Lagers, in'einer der Fig.1 entsprechenden Darstellung, im Maßstab 1:1,

Fig. 4

ein weiteres Ausführungsbeispiel eines nach dem Verdrängerprinzip arbeitenden Lagers mit zwei bezüglich einer Loch-Platte symmetrisch angeordneten Dämmkörpern und einem diese miteinander verbindenden, die öffnung der Lochplatte durchquerenden Kopplungsstab, in einer den Figuren 2 und 3 entsprechenden maßstäblichen Darstellung, und

Figuren weitere, zu den Ausführungsbeispielen und 6 gemäß den Figuren 1 - 4 alternative Gestaltungen erfindungsgemäßer Lager, wiederum in einer der Fig.2 entsprechenden maßstäblichen Darstellung.

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Das in der Fig. 1, auf deren Einzelheiten ausdrücklich verwiesen sei/ dargestellte Lager 10 mit einer erfindungsgemäß gestalteten Einrichtung zur Verminderung der. Resonanzüberhöhung von Schwingungsbewegungen durch dieses Lager 10 schwingungsfähig miteinander gekoppelter starrer Körper 11 und 12 sei ohne Beschränkung der Allgemeinheit/ d.h. lediglich zum Zweck der Erläuterung, als Motorlager eines Kraftfahrzeuges angenommen/ dessen Karosserie oder Fahrgestell durch den gemäß Fig. 1 unteren, starren Körper 11 und dessen Motor durch den oberen starren Körper 12 repräsentiert seien..

Dieses Motorlager 10 umfaßt einen mit der Karosserie 11 fest verbundenen Block 13 mit einem zentralen, nach oben offenen, kreiszylindrisch-topfförmigen Aüfnahmeraum 14, dessen vom Boden 16 bis in Höhe der oberen, kreisringförmigen Stirnfläche des Blockes 13 gemessene Höhe mit· H und dessen Durchmesser mit D bezeichnet sind. Ein an eine ringscheibenförmige Lochplatte 19 und eine kreisscheibenförmige Montageplatte 22 anvulkanisierter, ringzylindrischer Klemmkörper 21 ist in koaxialer Anordnung bezüglich der Längsachse 21 des Lagers 10 zwischen dem Motor 12 und dem Block 13 angeordnet und mittels der Montageplatte 22 am Motor 12 bzw. der Lochplatte 18 an dem den Aufnahmeraum 14 begrenzenden Block 13 festlegbar. Der Dämmkörper 23 und die zentrale öffnung der Lochplatte 19 haben denselben Durchmesser D wie der zylindrische Aufnahmeraum 14 des Blockes 13.

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30.1

Die mit dem statischen Zustand des Lagers 10 verknüpfte, zwischen der Lochplatte 19 und der Montageplatte gemessene, mittlere Höhe des Dämmkörpers 23 ist mit h bezeichnet. Der Dämmkörper 23 besteht aus einem elastischen Material, z.B. Naturkautschuk, Silikonkautschuk, Polybutadien oder einem anderen mit solchen Materialien hinsichtlich seiner Elastitizitätseigenschaften äquivalenten Elastomer.

Das Lager-Massensystem 10/11,12, soweit bislang erläutert, ist zu Schwingungsbewegungen anregbar, die zu im wesentlichen in Richtung des zur Längsachse 21 des Lagers 10 parallelen Doppelpfeils 24 gerichteten Auslenkungen der Körper 11 und 12 führen, entsprechend dem Eigenschwingungstyp eines federgekoppelten Zwei-Massensystems, dessen "Kopplungsfeder" der Dämmkörper 23 ist. Dieses schwingungsfähige Lager-Massensystem 11, 12, 23, hat eine Eigenfrequenz y , die, ideal-elastisches Verhalten des Dämmkörpers 23 vorausgesetzt, durch die Beziehung

Ve ="VF/M_r' (1)

definiert ist, wobei mit F die wirksame Direktions-Kraftkonstante des Dämmkörpers 23 und mit M_r die reduzierte Masse des Massensystems 11, 12 bezeichnet ist, die durch die Beziehung

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M M -f· M

r = *Ί ^2 (2)

gegeben ist, wobei M₁ die Masse der Fahrzeugkarosserie und M₂ die Masse des Fahrzeugmotors bezeichnen.

Typische Werte der Eigenschwingungs-Frequenzen )7 von Motorlagern, die lediglich aus einem zwischen der Karosserie bzw. dem Fahrgestell eines Fahrzeuges und dem Motor angeordneten elastischen Dämmkörper bestehen, liegen zwischen 5 und 10 hz.

Wird ein solches Lager-Massensystem 11, 12, 23 mit etwa der EigenfrequenzV„, d.h. resonant erregt, z.B. durch die sogenannte "Straßenerregung", die durch das überfahren von Unebenheiten der Fahrbahn ausgelöst wird, so treten in dem Lager-Massensystem 11, 12, 23 überhöhte Schwingungsamplituden auf, die einem Mahrfachen, in praktischen Fällen dem zehn- bis fünfzehn-fachen der Anregungsamplitude entsprechen können, In einem solchen Fall der Resonanzüberhöhung von zehn bis fünfzehn wird ein großer Teil der Schwingungs-Energie auf die Karosserie des Fahrzeuges übertragen, woraus erhebliche, den Fahrkomfort beeinträchtigende Vibrationen der Karosserie resultieren.

Um eine wirksame Verminderung der Resonanzübe-höhung im Sinne einer vollständigen oder nahezu vollständigen Unterdrückung derselben zu erzielen, sind im Rahmen des Lagers 10 weiter die folgenden konstruktiven Maßnahmen getroffen: /12

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der Aufnahmeraum 14 ist auf dem größten Teil seiner Höhe H mit einer Flüssigkeit 26 mit ausgeprägtem Di latanzverhalten ausgefüllt, und es ist ein von der Montageplatte 22 nach unten abstehender, mit der Längsachse 21 des Lagers 10 koaxialer, beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 zylindrisch-stabförmiger Tauchstempel 27 vorgesehen, der - im statischen Zustand des Lagers 10 - in die dilatante Flüssigkeit 26 mit einer Eintauchtiefe t hineinragt, die einem Vielfachen, z.B. etwa dem Hundertfachen der maximalen Schwingungsamplituden entspricht, auf die das Lager 10, wie im folgenden noch näher erläutert werden wird, ausgelegt ist.

Die dilatante Flüssigkeit 26 hat die Eigenschaft, daß sie, wenn sie einer Seher-Beanspruchung ausgesetzt ist und dabei ein kritischer Wert S* der Schergeschwindigkeit überschritten ist, eine um 0,3 bis 6zehnerpotenzen erhöhte Viskosität ti entfaltet, verglichen mit dem Fall, daß die Schergeschwindigkeit > einen unterkritischen Wert Y*^ Si hat. Diese Wertevefhältnisse warden durch Viskositätsmessungen mit einem Kapillarviskosdmeter ermittelt. Zur vereinfachten qualitativen Erläuterung dessen sei, im Sinne einer einfachen .Näherung im folgenden der Fall betrachtet, daß eine auf eine auf einer dilatanten Flüssigkeitsschicht der Dicke Y schwimmende Platte in X-Richtung mit der konstanten Amplitude χ und der

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30.1

Frequenz V periodisch hin und her bewegt werde. Die periodische Auslenkung dieser Platte in X-Richtung ist dann durch die Beziehung

X = x_Q.e^Wt , mit Cl?= 2 1TV (3)

gegeben.

Dieser Auslenkung entspricht dann eine Scherung ψ gemäß der Beziehung

(4)

Vo = Xo (5)

ⁱ Y

Aus den Beziehungen (4) und (5) folgt dann für

die sogenannte Schergeschwindigkeit γ· die Beziehung

6)

Die Schergeschwindigkeit VT hat gemäß der Beziehung (6) dem Betrage nach den Wert CO-x

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Die vorstehend erwähnte drastische Änderung der Viskosität der dilatanten Flüssigkeit 26 tritt hier nach ein, wenn der Wert COx /Y den - materialspezifischen - Schwellenwert S^ überschreitet.

Für den zur Erläuterung betrachteten Modellfall der periodisch auf einer dilatanten Flüssigkeitsschicht hin und her bewegten Platte bedeutet dies, daß der Wert

6>x_o = YSj. (7)

eine für diese Anordnung charakteristische Konstante bezeichnet, bei deren überschreiten der Viskositätssprung der dilatanten Flüssigkeit zu höheren Werten hin eintritt. Diese Konstante YS^. enthält die Schichtdicke der dilatanten Flüssigkeit als Geometriefaktor sowie den materialspezifischen Schwellenwert-Faktor

Wird - bei vorgegebener Bewegungsamplitude χ - durch Erhöhung der Frequenz der Hin- und Herbewegung der durch die Beziehung (7) definierte, insgesamt anordnungsspezifische Wert YSjV überschritten, so ist die Kraft, die erforderlich ist, um die Platte zu bewegen, drastisch erhöht.

Die Beziehung (7) ist einer Verallgemeinerung dahingehend fähig, daß für beliebige Systeme schwingungsfähiger Massen, durch deren Relativbewegungen einer dilatanten Flüssigkeit erzwungene Strömungsbewegungen aufgeprägt werden, eine analoge Beziehung

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COPV

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cox_o = G ·. S f (8)

gilt, wobei mit G ein Geometriefaktor bezeichnet ist, der die Dimension einer Länge hat - im Sinne einer effektiven Schichtdicke - und gleichsam das Umsetzungsverhält-, nis berücksichtigt, mit dem die Schwingungsbewegungen des jeweiligen Massensystems in damit korrelierte, erzwungene Strömungsbewegungen der dilatanten Flüssigkeit 26 umgesetzt werden. Die geometrische Dicke der dilatanten Flüssigkeitsschicht, in der eine Scher^trömung auftritt, ist hierbei als eine obere Schranke für den jeweiligen Geometriefaktor G anzusehen, die dann in Ansatz zu bringen ist, wenn, wie beim gewählten Erläuterungsbeispiel, in dieser Flüssigkeitsschicht ausschließlich Scherbewegungen auftreten, die, über die Schichtdicke der Flüssigkeit 26 gesehen zu einem linearen Strömungsgeschwindigkeitsprofil, d.h. konstanter Schergeschwindigkeit vf führen.

Bei dem Lager 10 gemäß Fig. 1 hingegen, bei dem mit von dem Tauchstempel mit ausgeführten Schwingungsbewegungen des Motors 12 gegen die Karosserie 11 in dem mit dem Stempel 27 koaxialen Ringspalt 18, je nach dessen Weite, mehr oder weniger ausgeprägte Verdrängungsbewegungen der dilatanten Flüssigkeit 26 auftreten, ist anstelle der der Spaltweite a entsprechenden geometrischen Dicke der dilatanten Flüssigkeitsschicht 26 ein kleinerer Effektivwert des Geometriefaktors G in der Beziehung (8) zu berücksichtigen (z.B. G = 1/2 a), wobei der Absolutwert des Geometriefaktors durch konstruktive Vorgabe der Spaltweite a des Ringspaltes 18 in weiten Grenzen eingestellt werden kann.

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Eine bestimmte Schwingungsamplitude χ vorausgesetzt, Bedeutet dies daß die Anregungsfrequenz CO bei.der die dilatante Flüssigkeit 26 die drastische Erhöhung ihrer Viskosität erfährt, gezielt zu niedrigen Frequenzwerten hin verschoben werden kann.

Diese Möglichkeit wird bei dem Lager 10 zur Verminderung überhöhter Resonanzamplituden im Frequenzbereich der Eigenschwingung des Lager-Massensystem 10, 11, 12 wie folgt ausgenutzt:

das Lager 10 wird hinsichtlich der Abmessungen des
Tauchstempels 27, des Aufnahmeraumes 14 für die dilatante Flüssigkeit sowie hinsichtlich der Dilatanz-Eigenschaften dieser Flüssigkeit 26 so ausgelegt, daß der Viskositätssprung der dilatanten Flüssigkeit schon bei einer Anregungsfrequenz eintritt, die niedriger ist als die Eigenfrequenz Vg des Lager-Massensystems 10, 11, 12. Das Lager 10 erfährt dann als Folge des bei einem Überschreiten des durch die Beziehung (8) gegebenen
kritischen Wertes der Größe (Dx eintretenden Viskositätssprunges der dilatanten Flüssigkeit 26 einen Steifigkeit ssprung, wobei es gleichsam "hart" wird und eine starre Ankopplung des Motors 12 an die Karosserie 11 des Fahrzeuges vermittelt. Dadurch wird erreicht, daß im Bereich der Eigenschwingung des Lager-Massensystems 10, 11, 12 praktisch kei.ie nennenswerte Resonanzüberhöhung mehr auftreten kann.

Durch die insoweit erläuterte Auslegung des Lagers 10

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auf einen nach experimentellen Ergebnissen realistischen Betrag des kritischen Wertes des Produktes CQx von z.B. 6OOOMm/s können zwar Resonanzschwingungen unterdrückt werden, die ansonsten durch die sogenannte Straßenanregung erregbar wären, deren maximale Erregungsamplituden von ca. 200/tm bei etwa 10 Hz erreicht werden, was einem überkritischen Wert des Produktes CDx von ca. 12 OOOÄm/s entspricht. Da die Amplituden der durch die Straßenanregung erregbaren Schwingungen mit zunehmender Frequenz drastisch abnehmen, - die gemessene Abhängigkeit folgt etwa einem

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1/Gü -Gesetz -, wird der Wert des Produktes OO.x für AnregungsfrequenzenV,>■ 15 Hz wieder unterkritisch und damit das Lager 10 wieder nachgiebig, d.h. schwingungsfähig. Zu höheren Frequenzen hin, d.h. im sog. akustischen Frequenzbereich kommen aber nun durch den Betrieb des Motors anregbare Schwingungen ins Spiel, die mit Amplituden von ca. 50 Mm behaftet sein können und bei Vier-Zylinder-Motoren, die hier als gleichsam "ungünstigster Fall" zu betrachten sind, bis hin zu 200 Hz mit den genannten Amplitudenbeträgen anregbar sind (diese Anregungsfrequenz entspricht der sogenannten zweiten MotorOrdnung bei 6000 U/min). Die Anregung solcher akustischer Schwingungen, deren Dämmung durch den Dämmkörper 23 des Lagers 10 vermittelt werden soll, erfolgt durch nicht ausgeglichene Massenkräfte sowie durch die dynamischen Krafte des mit dem Antriebsstrang gekoppelten Motors. Da bei Schwingungsamplituden von 5OyMm schon ab einer Frequenz von etwa 20 Hz der zu 6000JUm/s angenommene kritische Wert des Produktes

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α>·χ wieder überschritten wird, würde das Lager 10, wenn es allein auf das überschreiten dieses kritischen Wertes ankäme, für einen weiten Frequenzbereich der durch den Motor anregbaren Schwingungen als starres Kopplungselement wirken, mit der Folge, daß Schwingungen mit Frequenzen ϊ> 2OHz als den Fahrkomfort erheblich beeinträchtigender Körperschall in die Karosserie eingeleitet würden.

Umfangreiche systematische Experimente mit dilatanten Flüssigkeiten der verschiedensten Art haben jedoch ergeben, daß der erläuterte Viskositätssprung nicht nur das überschreiten eines kritischen Schwellenwertes S^ der Schergeschwindigkeit bzw. eines kritischen Wertes des Produktes Ol?-x voraussetzt, sondern daß auch eine Mindestscherung γ . der dilatanten Flüssigkeit überschritten werden muß, wobei Werte dieser Mindestscherung

V* . zwischen 0,2 und 5,!bevorzugt zw. 0,5 bis 2 liegen. Unter Beachtung dieser durch Experimente gewonnenen Erkenntnis ist das Lager 10 durch zweckgerechte geometrische Dimensionierung des Tauchstempels 27 und des Aufnahmeraumes 14 dahingehend ausgelegt, daß der

Mindestwert, V . der Scherung der dilatanten Flussigj min

keit unter dem Einfluß der durch dan Motor anregbaren akustischen Schwingungen nicht erreicht wird und mithin das Lager 10 für Schwingungen, deren Amplituden kleiner als z.B. 6o Ατα. sind, gleichsam "weich" bleibt, so daß für solche Schwingungen die Dämmeigenschaften des Lagers im wesentlichen durch diejenigen des Dämmkörpers 23 bestimmt sind, der im gesamten Bereich der akustischen

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Schwingungen, d.h. im Frequenzbereich^>15 Hz eine gute Dämmung vermittelt.

Hierzu ist das Lager 10 in spezieller Gestaltung wie folgt realisiert:

der kreisringförmige Dämmkörper hat eine Höhe h von 15 mm, sein Innendurchmesser D beträgt 50 mm und sein Außendurchmesser 70 mm. Der Tauchstempel 27 hat eine in Richtung der zentralen Achse 21 des Lagers 10 gemessene Länge L von 35 mm, sein Durchmesser beträgt 44 mm. Die Höhe H des Aufnahmeraumes beträgt 30 mm und sein Durchmesser D ebenfalls 50 mm.

Als dilatante Flüssigkeit 26 ist in dem Lager 10 jede dilatante;Flüssigkeit geeignet, sofern sie die oben beschriebenen Theologischen Bedingungen erfüllt. Besonders geeignet sind dilatante Flüssigkeiten, die durch Emmulsions-Copolymerisation νοηού ,/3 -monoolefinisch ungesättigten Mono- und/oder Dicarbonsäuren mit anderen momoolefinisch ungesättigten Monomeren und gegebenenfalls kleinen Mengen an mehrfach olefinisch ungesättigten Monomeren in Gegenwart üblicher Emmulgier- und Dispergiermittel sowie Polymerisations· initiatoren hergestellt wurden, und deren Copolymerisat-Gehalt etwa 501 beträgt. Die Herstellung solcher - dilatanter - Copolymerisatdispersionen, die innerhalb eines weiten Konzentrationsbereiches des Cotolymerisat-Gehaltes und mit enger Teilchengrößenverteilung, d.h. geringer Streuung der Teilchengrößen realisiert werden können und sich durch, eine gute Langzeitkonstanz"-'ihrer chemischen und physikalischen Eigenschaften auszeichnen, "1st z..B. in der. .I>E-855*30"~2S 562, auf die insoweit Bezug genommen sei, detailliert beschrieben. Copolymerisat-Dispersionen dieser Art können mit den verschiedensten Werten der Ausgangsviskosität sowie*—- ■-,

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der kritischen Schergeschwindigkeit Svt' realisiert werden, deren Variationsbereich etwa zwischen 1 s und

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10 s beträgt, so daß in Kombination mit der geometrischen Gestaltung eines Motorlagers oder einer anderen Einrichtung zur Unterdrückung von Schwingungsresonanzen weitreichende Anpassungsmöglichkeiten an die jeweiligen Bedarfsverhältnisse gegeben sind.

Anhand der Fig. 2 bis 6, auf deren Einzelheiten wiederum ausdrücklich verwiesen sei, werden im folgenden bauliche und funktioneile Eigenschaften von Lagern 20, 30, 40, 50 und 60 erläutert, die zu dem anhand des Lagers 10 gemäß Fig. 1 geschilderten zweckanalog einsetzbar sind. Bau- und funktionsgleiche oder -analoge Elemente dieser Lager sind in den Zeichnungsfiguren jeweils mit denselben Bezugszeichen belegt.

Es ist jeweils vorausgesetzt, daß die Lager 20, 30, 40, 50 und 60 rotationssymmetrisch bezüglich ihrer zentralen Längsachsen 21 ausgebildet sind, durch deren - vertikalen Verlauf - auch die Richtung der Schwingungsbewegungen markiert ist, die der Motor 12 und die Karosserie 11 gegeneinander oder miteinander ausführen.

Das Lager 20 gemäß Fig. 2 ist hinsichtlich seines Aufbaus und seiner Funktion demjenigen gemäß Fig. 1 weitgehend analog. Sein Dämmkörper 23 hat die Grundform eines dickwandigen Kegelstumpf- oder Glockenmantels, der zentral an die konische Mantelfläche eineo kegelstumpfförmigen Stützteils 28 und peripher an den konischen Mantel 29 eines trichterförmig ausgebildeten Tragteils 6 2 anvulkanisiert ist, dessen konische Innenfläche in der Schnittdarstellung der Fig. 2 etwa parallel zu der Kegelmantelfläche

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des Stützteils 28 verläuft. Das Tragteil 62 hat einen vom unteren Basisrand seines Trichtermantels 29 nach außen abstehenden, radialen Standflansch 63, mit dem es sich an der ringscheibenförmigen Lochplatte 19 abstützt, über deren zentrale"öffnung der durch den Block 13 begrenzte Aufnahmeraum 14 für dilatante Flüssigkeit 26 mit dem darüber angeordneten, im wesentlichen durch den Dämmkörper 23 begrenzten Ausgleichsraum 41 kommuniziert. Eine zwischen der Lochplatte 19 und der oberen Ringstirnfläche 17 des Blockes 13 angeordnete Ringscheibendichtung ist mit 64 bezeichnet.

Der Dämmkörper 23, die Lochplatte 19 und die Dichtung 64 sind mittels eines am oberen Teil des Blockes 13 angerollten Halteringes, der mit einem den Standflansch des trichterförmigen Tragteils 62 übergreifenden und an diesen angepreßten Innenrand 67 versehen ist, in der dargestellten, bezüglich der Längsachse 21 des Lagers 20 koaxialen Lage belastungssicher gehalten. Im eingebauten Zustand des Lagers 20 ist der Dämmkörper 23 mit der größeren Basisfläche seines kegelstumpfformigen Stützteils 28 am Motor 12, z.B. einem Trägerflansch desselben, abgestützt.

Der sich nach unten an das Stützteil 28 anschließende Tauchstempel 27 hat einen durch die zentrale öffnung der Lochplatte 19 hindurchtretenden, zylindrischen Abschnitt 31 und einen kegelstumpfformigen, nach unten hin im Durchmesser zunehmenden Endab?chnitt 32.

Der durch den Block 13 begrenzte Aufnahmeraum 14 für dilatante Flüssigkeit hat, in der Schnittdarstellung der Fig. 2 gesehen, eine zur Form des kegelstumpfför-

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migen Endabschnittes 32 des Tauchstempels 27 geometrisch ähnliche Form, wobei die vom Boden 16 des Aufnahmeraumes 14 aus gemessene Neigung der konischen Wandfläche 34 des Aufnahmeraumes und die Neigung der Kegelmantelfläche 35 des Endabschnittes 32 des Tauchstempels 27 ca._ 60° betragen. Der Aufnahmeraum 14 ist mindestens bis in Höhe der unteren Begrenzungsfläche des inneren, ringscheibenförmigen Bereiches der Lochplatte 19 mit der dilatanten Flüssigkeit gefüllt, beim dargestellten Ausführungsbeispiel so weit, daß der Flüssigkeitsspiegel - in der statischen Ruhelage des Lagers 20 - etwa in halber Höhe des durch die öffnung der Lochplatte 19 und den zylind-

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rischen Abschnitt 31 des Tauchstempels 27 begrenzten Ringspaltes 19 verläuft, dessen durch die Dicke der Lochplatte 19 bestimmte Höhe 5 mm beträgt. Der durch den Block 13 begrenzte Aufnahmeraum 14 und der Tauchstempel 27 sind so dimensioniert, daß - wiederum in der Ruhelage des Lagers 20 gesehen - die rechtwinklig zu ihren ebenen und ihren geneigten Begrenzungsflächen gemessenen Schichtdicken der dilatanten Flüssigkeit jeweils etwa 4 - 6 mm betragen. Zur Vereinfachung der Herstellung des Lagers 20, das als eine vormontierte Baueinheit einsetzbar sein soll, kann es zweckmäßig sein, wenn der den Aufnahmeraum 14 begrenzende, insge- · samt mit 13 bezeichnete Block, zweiteilig ausgebildet ist und, wie in der Fig.2 schematisch angedeutet, eine Bodenplatte 13' und einen den konischen Aufnahmeraum 14 im übrigen begrenzenden Körper 13*' umfaßt, die z.B. durch Schraubverbindungen 36 fest miteinander verbunden sind. Zur karosserieseiteigen Befestigung des Lagers kann ein von der Bodenplatte 13' ausgehender Gewindebolzen 37 vorgesehen sein, zur motorseitigen Befestigung ein Gewindebolzen 38, der,von dem zylindrischen Abschnitt 31 des Tauchstempels 27 ausgehend, durch eine zentrale Bohrung des kegelstumpfförmigen Stützteils 28 und eine Flanschbohrung des Motorgehäuses 12 hindurchtritt.

Durch die sich nach oben verjüngende Gestaltung des Aufnahmeraumes 14 und die damit geometrisch ähnliche Form des kegelstumpfförmigen Endabschnittes 32 des Tauchstempels 27 , in Verbindung mit einer - geringen - Spaltweite des Ringspaltes 19 von etwa 2 - 4 nun wird erreicht,

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daß sich die Steifigkeit des Lagers 20 bei überkritischen Werten der Mindestscherung und der Schergeschwindiggeit, verglichen mit der Steifigkeit des Dämmkörpers 23, für sich allein gesehen, auf etwa den achtbis zehnfachen Wert erhöht. Außerdem wird wirksam vermieden, daß im Zustand drastisch erhöhter Viskosität der dilatanten Flüssigkeit 26 deren inniger Kontakt mit dem Tauchstempel 27 "abreißen" kann, was zu einer Minderung "der Resonanz-unterdrückenden Eigenschaften des Lagers 20 führen könnte.

Unter diesem Gesichtspunkt günstig ist auch die in der Fig.3 wiedergegebene spezielle Gestaltung eines Motorlagers 30, das sich von dem Lager 20 gemäß Fig. 2 im wesentlichen nur durch eine hohlkugel-förmige Gestaltung des Aufnahmeraumes 14 und eine kugelförmige Gestaltung des unteren Endabschnittes 32 des Tauchstempels 27 unterscheidet.

Bei dem Lager 30 werden für die in Richtung des Doppelpfeils 24 erfolgenden Eintauch- und Aushub-Schwingungsbewegungen des Tauchstempels 27 in guter Näherung dieselben Strömungsverhältnisse erzielt.

Bei einer für das Lager 30 ebenfalls vorteilhaften, zweiteiligen Ausbildung des Blockes 13 ist dieser in der Äquatorialebene seines h.ohlkugel-förmigen Aufnahmeraumes 14 unterteilt.

Bei den anhand der Figuren 1-3 erläuterten Ausführungs-

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beispielen erfindungsgemäßer Lager 10, 20 und 30 werden beim Eintauchen des Tauchstempels 27 in die dilatante Flüssigkeit 26 Zwangsströmungen derselben ausgelöst, durch die ein Teil der Flüssigkeit in einen oberhalb des Aufnahmeraumes 14 angeordneten, lufterfüllten Ausgleichsraum 41 überströmen kann. Die in den Ausgleichsraum 41 übergetretene Flüssigkeit muß, wenn sich der Tauchstempel 27 wieder - nach oben - zurückbewegt, unter dem Einfluß des im Ausgleichsraum 41 herrschenden Luftdruckes sowie der Schwerkraft wieder zurück in den Aufnahmeraum bzw. den Ringspalt 18 strömen können. Die vorstehend erläutertgn Lager 10, 20 und 30 sind daher nur für einen Einbau mit vertikaler Anordnung ihrer Längsachse 21 geeignet.

Im Unterschied dazu können die in den Figuren 4-6 dargestellten Lager 40, 50 und 60, die lediglich der Einfachheit halber in " vertikaler " Einbaulage dargestellt sind, mit beliebigen Orientierungen ihrer zentralen Längsachsen 21 montiert werden. Das Lager hat einen insgesamt doppelt-glockenförmigen Aufnahmeraum 14, der vollständig mit dilatanter Flüssigkeit 26, die die vorstehend ausführlich erläuterten Eigenschaften hat, ausgefüllt ist. Er ist symmetrisch bezüglich der senkrecht zur zentralen Achse 21 des Lagers 40 verlaufenden Mittelebene 42 einer Lochplatte 19 ausgebildet, die im Inneren eines fest mit der Karosserie verbundenen, zylindrischen oder topfförmigen Stützteils 43 angeordnet ist. Ein durch die zentrale öffnung der

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Lochplatte 19 hindurchtretender Stab 44 ist an seinen Enden mit End-Flanschen 46 und 47 versehen, die in der dargestellten Anordnung mittels je eines etwa Tellerfeder-förmig gestalteten Dämmkörpers 23' und 23" mit an die Lochplatte 19 angrenzenden inneren Mantelbereichen des Stützteiles 43 flüssigkeitsdicht verbunden sind. Der gemäß Fig.4 obere Endflansch 47 ist mittels nicht eigens dargestellter Verbindungsmittel am Motor 12 eines Fahrzeuges festlegbar, desgleichen das Stützteil 43 an der Karosserie 11. Die beiden Dämmkörper 23' und 23'¹ sind so dimensioniert, daß ihre Gesamt-Steifigkeit z.B. derjenigen des Dämmkörpers 23 des Lagers 10 oder 20 gemäß den Figuren 1 oder 2 entspricht.Der Durchmesser des Stabes 44 beträgt beim dargestellten Ausführungsbeispiel 6 mm, die Weite des durch die zentrale öffnung der Lochplatte 19 und den Stab 44 begrenzten Ringspaltes 18 1,5 3 mm. Die zwischen den Endflanschen 46 und 47 gemessene Länge des Stabes beträgt 30 mm, der mittlere Durchmesser D¹ des Aufnahmraumes 14 ca.30 mm. Durch Schwingungsbewegungen des Motors 12 und der Karosserie 11 gegeneinander treten in dem Ringspalt 18 in Richtung des Doppelpfeils 24 alternierend gerichtete Ausgleichs-Strömungsbewegungen der dilatanten Flüssigkeit 26 auf, die im erwünschten Frequenzbereich zu dem zur Unterdrückung überhöhter Resonanzamplituden ausgenutzten "Steifigkeitssprung" des Lagers 40 führen.

Auch bei dem in der Fig.5 dargestellten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Motorlagers 50 ist ein vollständig mit dilatanter Flüssigkeit 26 ausgefüllter Auf-

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paim 15 492/4 (,

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nahmeraum 14 vorhanden, innerhalb dessen die dilatante Flüssigkeit 26 im Takt in Richtung des Doppelpfeiles 24 erfolgender Schwingungsbewegungen des Motors 12 und der Karosserie 11 des Fahrzeuges gegeneinander erzwungene Ausgleichs-Strömungsbewegungen ausführt, die im Resonanzfall den erwünschten Steifigkeitssprung des Lagers 50 bewirken. Ähnlich wie bei dem Lager 40 gemäß Fig.4 ist eine innerhalb eines zylindrichen Stützteils 43, das mit der Karosserie 11 fest verbindbar ist,eine Lochplatte 19 vorgesehen, über deren zentrale öffnung 18 ein oberer, kuppeiförmiger Teil 14* des Aufnahmeraumes 14 mit einem unteren, durch eine vorgespannte, gummielastische Membran 51 nach unten begrenzten, flach-glockenförmigen Teil 14'' des Aufnahmeraumes 14 kommuniziert. Der kuppeiförmige, obere Teil 14' des Aufnahmeraumes 14 ist durch einen Dämmkörper 23 und ein kegelstumpfförmiges Stützteil 28/das mit dem Motor 12 fest verbunden bzw. verbindbar ist, begrenzt, deren Gestaltung im wesentlichen den mit denselben Bezugszeichen belegten Elementen der Fig.2 entspricht. Der mittlere Durchmesser D¹ des kuppei-förmigen Teils 14' des Aufnahmeraumes 14 beträgt etwa 40 mm, der Durchmesser d der öffnung 18 der Lochplatte 19 8 mm, die Dicke der Lochplatte 5 mm. Bei diesen geometrischen Relationen beträgt das Flüssigkeitsvolumen, das bei einer Schwingungsamplitude von 0,2 mm - einen unterkritischen Wert der Viskosität der dilatanten Flüssigkeit 26 vorausgesetzt - von dem einen Teilraum 14" in den anderen Teilraum 14'· des Aufnahmeraumes 14 überströmt, ca. 250 mm . Die damit verknüpfte Scherung der dilatanten Flüssigkeit im Bereich der Loch-

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plattenöffnung 18 entspricht etwa dem für ein Ansprechen des Lagers im Sinne eines Steifigkeitssprunges- erforderliehen Mindestwert >T ... Der mit einem überschreiten des kritischen Wertes S ■> der Schergeschwindigkeit verknüpfte Viskositätssprung der dilatanten Flüssigkeit 26 wirk t sich bei dem Lager 50 dahingehend aus, daß die Lochplattenöffnung 18 gleichsam "verschlossen" wird. Da in den übrigen Bereichen des Aufnahmeraumes 14 jedoch der genannte kritische Wert des Produktes QJ-yl nicht überschritten wird, und damit die dilatante Flüssigkeit 26 im größten Teil des Volumens des oberen Teilraumes 14' niederviskos bleibt, ist der bei dem Lager 50 erzielbare Steifigkeitssprung nicht so stark ausgeprägt wie bei den anhand der Figuren 1-4 erläuterten Lagern 10, 20, 30 und 40, bei denen, wenn in dem Ringspalt 18 ein überkritischer Wert des Produktes Cü-x erreicht ist, eine gleichsam starre Verbindung der ansonsten gegeneinander schwingungsfähigen Massen 11 und 12 erzielt wird. Der mit dem Lager 50 erzielbare Steifigkeitssprung um einen Faktor 5, verglichen mit der Steifigkeit des Dämmkörpers 23, ist jedoch ausreichend um eine wirksame Reduzierung der Resonanzüberhöhung im Eigenschwingungsbereich des Lager-Massensystems 11, 50, 12 zu erzielen. Ein wesentlicher Vorteil des Lagers 50 besteht in seiner einfachen baulichen Gestaltung und seinem vergleichsweise geringen Raumbedarf.

Dies gilt a forteriori für das in der Figur 6 dargestellte weitere Ausführungsbeispiel eines Motorlagers 60, das lediglich einen nach Größe und Form dem oberen Teil 14'

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des Aufnahmeraumes 14 des Lagers 50 gemäß Fig.4 entsprechenden, kuppeiförmigen Aufnahmeraum 14 für die dilatante Flüssigkeit 26 hat, der karosserieseitig durch den Boden 16 eines zylindrisch-topfförmigen Stützteils 43 begrenzt ist und zum Motor 12 hindurch ein mit diesem verbundenes, sich nach unten verjüngendes, kegelstumpfförmiges Stützteil 28 sowie durch einen Dämmkörper 23 begrenzt ist, dessen Form und Anordnung demjenigen gemäß Fig. 5 entspricht, wobei der Dämmkörper 23 an der konischen Mantelfläche des Stützteils 28 und der inneren Mantelfläche des Topfmantels auf deren gesamter Höhe anvulkanisiert ist. Die entlang der zentralen Achse 21 gemessenen Höhen des Stützteils 28 und des glockenförmigen Aufnahmeraumes betragen jeweils 15 mm. Die Wanddicke des letzteren 5 mm. Der rechtwinklig zur Längsachse 21 gemessene Innendurchmesser des Stützteils 43 beträgt 50 mm, die vom Boden 16 aus gemessene Höhe seines Zylindermantels 20 mm. Der Aufnahmeraum 14 hat eine Füllung mit in dichtester Kugelpackung angeordneten gummielastischen Kugeln 61, die elastisch deformierbar, jedoch inkompressibel sind. Ihr Durchmesser beträgt ca. 5 mm.Der zwischen den Kugeln 61 verbleibende Restraum ist vollständig mit der dilatanten Flüssigkeit 26 verfüllt. Unter dem Einfluß der Schwingungen des Lager-Massensystems 11, 60, 12 auftretende Deformationen der Kugeln 66 führen in dem Aufnahmraum 14 zu erzwungenen Ausgleichs- und damit Scherbewegungen der dilatanten Flüssigkeit 26, die, wenn der für das Lager 60 charak-

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teristische kritische Wert des Produktes k)x_Q überschritten wird, im gesamten Volumen des Aufnahmeraumes 14 ihren Viskositätssprung erfährt und in diesem Falle ein die Kugeln 61 umschließendes, quasi starres Stützgitter bildet, das eine wirksame Versteifung des Lagers 60 vermittelt.

Das Lager 60 zeichnet sich durch eine besonders einfache Gestaltung aus. Verglichen mit den weiter erläuterten Motorlagern 10 bis 50, die in typischer Gestaltung mit den den Fig. 1 bis 5 entnehmbaren Dimensionsverhältnissen eine zwischen der Karosserie 11 und dem Motor 12 gemessene Gesamthöhe von ca. 50 bis 60 mm haben, hat das Lager 60 eine um ca. 30 % geringere Bauhöhe.

Der Einfachheit der Darstellung halber sind in den Fig. 4 bis 6 Unterteilungen der zylindrischen bzw. topfförmigen Stützteile 43 der Lager 40, 50 und 60, soweit solche fertigungstechnisch erforderlich sind, lediglich gestrichelt angedeutet.

Zum Einbringen dilatanter Flüssigkeit 26 in die Aufnahmeräume 14 der Lager 10, 20, 30, 40, 50 und 60 vorgesehene Einfüllkanäle sowie Entlüftungskanäle, die nach dem Befüllen der Lager z.B. mittels einer Schraubdichtung verschlossen werden, sind vorzugsweise an dem den jeweiligen Aufnahmeraum 14 begrenzenden Block 13 bzw. Stützteil 43 angeordnet, können aber auch durch einen Tauchstempel 27 geführt sein. Eine zweckmäßige Anordnung solcher Kanäle, auf deren Darstellung der Einfachheit halber verzichtet worden ist, ist dem Fachmann ohne weiteres möglich.

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Es versteht sich, daß die anhand der Fig. 1 bis 6 mit speziellem Bezug auf eine Verwendung als Motorlager erläuterten schwingungsisolierenden Lager auch für andere Einsatzzwecke geeignet sein können, in denen es auf eine wirksame Unterdrückung in einem begrenzten Frequenzbereich auftretender Resonanz-Schwingungsamplituden und in einem weiten Frequenzbereich ansonsten anregbarer Schwingungen auf .eine gute Dämmung_ derselben ankommt. Eine zweckentsprechende Auslegung erfindungsgemäßer Lager an den jeweiligen Einsatzzweck ist dem Fachmann anhand der erläuterten Ausführungsbeispiele ohne weiteres möglich.

Claims

Patentansprüche

1. Lager für die schwingungsisolierende Abstützung eines schwingungsfähigen Aggregates an einem Unterbau bzw. Traggestell, insbesondere für die Motoraufhängung bei Kraftfahrzeugen, mit einem aus einem Elastomer bestehenden, die schwingungsfähigen Massenkörper gegeneinander abstützenden Dämmkörper, der durch seine Nachgieigkeit mindestens in einem beschränkten Frequenzbereich der auftretenden Schwingungen eine Dämmung derselben vermittelt und mit einer zur Verminderung der Resonanzüberhöhung im Eigenschwingungsbereich des Lager-Massensystems vorgesehenen Einrichtung, durch die unter Ausnutzung der Viskositätseigenschaften einer Flüssigkeit, die unter dem Einfluß der Relativbewegungen der schwingenden Massen erzwungene Strömungsbewegungen ausführt, eine Reduzierung der Schwingungsamplituden im Eigenschwingungsbereich des Lager-Massensystems erzielbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Rahmen der zur Reduzierung der Resonanzüberhöhung vorgesehenen Einrichtung eine dilatante Flüssigkeit ( 26 ) eingesetzt ist, die durch ihre erzwungenen Strömungsbewegungen einer Scherung f" unterworfen ist

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und, wenn sowohl ein Mindestwert \7 . der Scherung als auch ein Schwellenwert S"{ der Schergeschwindigkeit \f überschritten sind, eine um einen Faktor 2. bis 10 erhöhte Viskosität zeigt, und daß die geometrische Auslegung des Strömungspfades ( 18 ),in dem die Flüssigkeit ( 26 ) den erzwungenen Strömungsbewegungen unterworfen ist, dahingehend getroffen ist, daß im Bereich der Eigenschwingungsfrequenz des Lager-Massensystems die kritischen Werte y . und S V der Scherung ^" und der Schergeschwindigkeit γ erreicht bzw. überschritten werden, und daß der für die Einrichtung charakteristische Mindestwert \f . der Scherung größer gewählt ist als ein mit der Anregung höher-frequenter akustischer Schwingungen, der ren Maximalamplituden kleiner sind als die im Eigenschwingungsbereich auftretenden Schwingungsamplituden, verknüpfter Wert der Scherung >/ der dilatanten Flüssigkeit ( 26 ) .

2. Lager nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß als dilatante Flüssigkeit ( 26 ) eine durch Emulsions-Copolymerisation von C^, r -monoolefinisch ungesättigten Mono- und/oder Dicarbonsäuren mit anderen monoolefinisch ungesättigten Monomeren und gegebenenfalls kleinen Mengen an mehrfach olefinisch ungesättigten Monomeren hergestellte Copolymer-Dispersion eingesetzt ist, deren Copolymerisat-Gehalt zwischen 35% und etwa 55⁹c beträgt.

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3. Lager nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dilatante Flüssigkeit ( 26 ) in einem durch die Schwingungsbewegungen des Lager-Massensystems periodischen Volumänderungen und/oder. Formänderungen unterworfenen Aufnahmeraum ( 14 )angeordnet ist und dan durch erzwungene Strömungsbewegungen in einem Strömungskanal ( 18 ) ausführt, der durch ein fest mit einem der beiden Massenkörper ( 11 oder 12 ) verbundenes Teil ( 19 ) führt.

4. . Lager nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmeraum ( 14 ) innerhalb eines fest mit der Karosserie (11) des Fahrzeuges verbundenen Blockes ( 13 ) oder Stützteils ( 43 ) angeordnet ist,und daß ein mit dem Motor ( 12 ) verbundener Tauchstempel ( 27 ) vorgesehen ist, der in die Flüssigkeit hineinragt, wobei durch den Tauchstempel ( 27 ) und den Aufnahmeraum (14 ) ein Ringkanal oder Ringspalt ( 18 ) begrenzt ist, in dem die Flüssigkeit ( 26 ) periodischen, durch das Eintauchen des Stempels ( 27 ) erzwungenen Strömungsbewegungen unterworfen ist.

5. Lager nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Querschnittsfläche des Ringspaltes (18) zur Querschnittsfläche des durch den Ringspalt hin-

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durchtretenden Tauchstempels ( 27 ) zwischen 0,02' und 1 und vorzugsweise zwischen 0/05 und 0,2 beträgt.

6. Lager nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Tauchstempel ( 27 ) als ein mit dem Motor ( 12 ) fest verbundener, zylindrisch-stabförmiger Körper ausgebildet ist, der in einen zylindrisch-topfförmigen Aufnahmeraum ( 14 ) hineinragt, der durch einen mit der Karosserie fest verbindbaren Block ( 13 ) begrenzt ist, wobei die Länge des Tauchstempels 30 — 5 mm beträgt und die Eintauchtiefe 1/3 bis 2/3" der Länge des Tauchstempels ( 27 ) entspricht ( Fig.1 ).

7. Lager nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmeraum ( 14 ) gegenüber einem durch den Dämmkörper ( 23 ) begrenzten, glockenförmigen Ausgleichsraum durch eine Lochplatte ( 19 ) abgesetzt ist, durch die ein zylindrischer Abschnitt (31 ) des mit dem Motor (12) verbundenen Tauchstempels ( 27 ) hindurchtritt, wobei die Öffnung der Lochplatte ( 19 ) und der zylindrische Abschnitt ( 31 ) des Tauchstempels ( 27 ) den Ringspalt ( 18 ) begrenzen, daß, in der Ruhelage des Lagers ( 20 und 30 ) gesehen, der Flüssigkeits-

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spiegel der dilatanten Flüssigkeit ( 26 ) mindestens in Höhe des unteren Randes des Ringspaltes ( 18 ) und vorzugsweise in Höhe der
Mittelebene des Ringspaltes ( 18 ) verläuft,.
wobei die axiale Ausdehnung des Ringspaltes ( 18 ) bzw. die Dicke der Lochplatte ( 19 ) mindestens dem zehnfachen Wert der maximalen Schwingungsamplituden der Relativ-Bewegungen von Motor und Karosserie entspricht, daß der Querschnitt des Aufnahmeraumes ( 14 ) unterhalb der Lochplatte größer ist als derjenige der öffnung der Lochplatte, und daß der Tauchstempel einen verdickten Endabschnitt ( 32 ) aufweist, der innerhalb einer Erweiterung des Aufnahmeraumes ( 14 ) angeordnet ist, deren Hohlform zur Form des verdickten Abschnittes ( 32 ) des Tauchstempels ( 27 ) geometrisch ähnlich ist, wobei, in der Ruhelage des Lagers, die Schichtdicke der den Endabschnitt umgebenden Flüssigkeitsschicht zwischen 3 und 8 mm beträgt.

8. Lager nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, daß der verdickte Abschnitt ( 32 ) die Form eines sich zum Ende hin erweiternden Kegelstumpfes hat ( Fig.2 ).

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9. Lager nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, daß der verdickte Endabschnitt ( 32 ) des Tauchstempels ( 27 ) als Kugelkopf ausgebildet ist (Fig. 3 ).

10. Lager nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß durch beidseits einer innerhalb eines rohr- oder topfförmigen ßtützteils ( 43 ) angeordneten und über dieses mit einem der beiden schwingungsfähigen Massenkörper ( 11 bzw. 12 ) fest verbundenen Lochplatte ( 19 ) flüssigkeitsdicht angeordnete, tellerfederförmige Dämmkörper ( 23* und 23 ·' ) e,in vollständig mit dilatanter Flüssigkeit ( 26 ) gefüllter, bezüglich der Mittelebene ( 42 ) der Lochplatte ( 19 ) symmetrisch ausgebildeter Aufnahmeraum ( 14 ) begrenzt ist, in dem ein durch die zentrale Öffnung ( 18 ) der Lochplatte ( 19 ) hindurchtretender Kopplungsstab ( 44 ) entlang der zentralen Achse ( 21 ) des Lagers ( 40 ) verlaufend angeordnet ist, der z.B. mittels eines ersten Endflansches ( 47 ) mit der einen, gegen das Stützteil ( 43 ) · schwingungsfähigen Masse ( 12 bzw.11 ) sowie mit dem einen Dämmkörper ( 23' ) verbunden ist und mittels eines zweiten Endflansches ( 46 ) zentral an dem anderen Dämmkörper ( 23'' ) befestigt ist ( Fig. 4 ).

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11. Lager nach Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Endflanschen ( 46 und 47 ) gemessene Länge des Kopplungsstabes (44) 30 i5mm, sein Durchmesser 6iImm/ier Durchmesser der öffnung ( 18 ) der Lochplatte ( 19 ) 10 - 12 mm und der mittlere Durchmesser des Aufnahmeraumes ( 14 ) 30 - 40 mm betragen ( Fig.4 ).

12. Lager nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß mit dem einen der beiden schwingungsfähigen Körper ( 11 bzw.12 ) ein zylindrisch-topfförmiges Stützteil ( 43 ) verbindbar ist, innerhalb dessen in mittlerer Höhe eine mit einer zentralen Blendenöffnung (18) versehene Lochplatte (19) angeordnet ist, die einen durch eine flach-tellerförmige, elastische Membran (51 ) begrenzten Teilraum ( 14¹' ), der an der dem Boden des Stützteils ( 43 ) zugewandten Seite der Lochplatte ( 19 ) angeordnet ist, gegen einen glockenförmiger., durch den Dämmkörper ( 23 ), der mit dem anderen schwingungsfähigen Körper ( 12 bzw. 11 ) verbunden ist, begrenzten, kuppeiförmigen Teilraum( 14') des Aufnahmeraumes ( 14 ) absetzt, und dat> der A&fnahraeraum ( 14 ) vollständig mit dilatanter Flüssigkeit ( 26 ) ausgefüllt ist ( Fig.5 ).

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13. Lager nach Anspruch VI,

dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Durchmesser D des kuppeiförmigen Teilraumes (14* ) des Aufnaheraumes (14 ) zwischen 30 und 40 mm beträgt, und daß der Durchmesser der Blendenöffnung ( 18 ) zwischen 6 und 10 mm beträgt { Fig.5 ).

14. Lager nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch Schwingungsbewegungen der Massenkörper ( 11 und 12 ) deformierbarer, mindestens teilweise durch den Dämmkörper ( 23 ) begrenzter Aufnahmeraum vorgesehen ist, der in dichtester Kugelpackung mit gummielastischen Kugeln (61 ) verfüllt ist, und daß der von der Kugelfüllung nicht eingenommene Teildes Aufnahmeraumes ( 14 ) vollständig mit dilatanter Flüssigkeit ( 26 ) verfüllt ist.

15. Lager nach Anspruch 14,

dadurch gekennzeichnet, daß durch ein zylindrischtopfförmiges Stützteil ( 43 ), das mit dem einen der beiden schwingungsfähigen Massenkörper ( 11 bzw. 12 ) fest verbindbar ist,und einen in dar topfförmige Stützteil eingesetzten Dämmkörper (23), der die Form eines dickwandigen Kegelstumpfmafitels hat und mittels eines zentralen,seinerseits kegelstumpfförmigen Stützteils ( 28 ) an dem an-

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deren schwingungsfähigen Körper ( 12 bzw.11 ) befestigbar ist, ein kuppelförmiger Äufnaheraura ( 14 ) begrenzt ist, dessen mittlerer Durchmesser zwischen 30 und 40 mm beträgt und dessen vom Boden ( 16 ) des-Stützteils ( 43 ) aus gemessene Höhe ca. 20 - 30 mm beträgt (Fig'.6)

16. Lager nach Anspruch 14 oder Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der den Aufnahmeraum (14 ) in dichtester Kugelpakkung ausfüllenden gummielastischen Kugeln zwischen 1 mm und 15mm beträgt, und daß die Kugeln (61) mit Ausnahme des Dämmkörpers (23) mit den den kuppeiförmigen Aufnahmeraum (14) begrenzenden Teilen (28) und (43) des Lagers (60) sowie untereinander verklebt sind.