DE3444297A1

DE3444297A1 - Lagerung eines motors mit wenigstens einem hydraulisch bedaempften federelement

Info

Publication number: DE3444297A1
Application number: DE19843444297
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Dipl.-Ing. 6094 Bischofsheim Gora; Klaus Dipl.-Ing. 6080 Groß-Gerau Hoerig
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: Adam Opel GmbH
Priority date: 1984-12-05
Filing date: 1984-12-05
Publication date: 1986-06-12
Also published as: DE3444297C2; US4679649A

Description

Die Erfindung betrifft die Lagerung eines Motors mit wenigstens einem hydraulisch bedämpften Federelement, insbesondere Gummimetall ager , an der Karosserie eines Kraftfahrzeuges mit einem gegenüber der Karosserie gefedert gelagerten Rad. 5

Bei einer solchen Lagerung geht es darum, den Motor schwingungsmäßig möglichst gut von der Karosserie zu isolieren, um den Schwingungskomfort des Kraftfahrzeuges zu verbessern. Dabei ist stets ein Zielkonflikt von einerseits gutem Schwingungskomfort und andererseits guter Geräuschisolierung zu besorgen. Wenn nämlich die Lagerung des Motors eine hohe Eigendämpfung besitzt, so daß er nach einer Auslenkung nicht mehr ausschwingt, sondern schwingungsfrei zurückkehrt, werden die Motorgeräusche (also die Eigenbetriebsgeräusche des Motors im Bereich von 40 bis 200 Hertz) auf die Karosserie gut übertragen, infolgedessen der Geräuschkomfort schlecht ist. Besitzt die Lagerung des Motors hingegen eine nur geringe Eigendämpfung, so daß der Motor nach einer Auslenkung ausschwingt, so bedeutet dies zwangsläufig einen schlechten Schwingungskomfort des Kraftfahrzeuges, da die Motorwegschwingungen subjektiv störend empfunden werden. Solche Motorauslenkungen werden üblicherweise letztlich von den zu überwindenden Straßenunebenheiten bewirkt. Diese erzwingen zunächst eine Auslenkung des gegenüber der Karosserie gefedert gelagerten Rades, die dann auf die Karosserie selbst übertragen wird, auf der schließlich der Motor gelagert ist; die Auslenkung der Karosserie gegenüber dem Motor bedeutet somit eine Auslenkung des Motors gegenüber der Karosserie aus der der Motor dann zurückkehrt. Dabei ist zu beachten, daß die Motoraufhängungseigenschwingungen insbesondere im Bereich von 8 bis 10 Hertz liegen, die insbesondere für die inneren Organe der Fahrer besonders störend wirken. Schwingungen höherer Frequenzen werden nur noch als Geräusch empfunden und können regelmäßig nicht mehr die einer Reise- oder Schiffskrankheit ähnlichen Gefühle des Unwohlseins erzeugen. Demgegenüber besitzen die Auslenkungen des Rades gegenüber der

Karosserie tiefere Frequenzen von etwa 2 bis 3 Kertz, die
aber vorn Menschen nur noch als unumgängliche Straßenunebenheiten empfunden werden, ohne daß der Mensch damit eine wesentliche Beeinträchtigung des Schwingungskomforts des JTahr-Zeuges verbindet.

Mit rein passiven hydraulisch bedampften JTederelementen ist dieser Zielkonflikt nicht zu durchbrechen.

In der US-PS 3 yO^rf_ 6yJ wurde schon vorgeschlagen, eine schwingungsgelagerte Masse hinsichtlich ihrer Auslenkung, insbesondere ihrer Beschleunigung zu beobachten und in Abhängigkeit davon die ^edämpfun^'sstärke des hydraulischen Federelementes zu variieren. Diese Technik setzt allerdings voraus, daß die schv/in:jun£smäßij.J su bedampfende Masse schon am Schwingen ist, also sich in der an sich überhaupt zu vermeidenden Auslenkung befindet.

Hydraulisch bedampfte Gu:;>:.ii\etali£?i;er sind z. 3. aus der
Dül-PS 29 03 091 und aer OS-OS 30 10 ?23 bekannt. Dort sind

zwei getrennte Kammern über eine drossel miteinander verbunden. VJird das Guiamimetallager belastet, so wird die eine Kammer zusammengepreßt, so daß die in ihr befindliche Hydraulikflüssigkeit in die andere Kammer übertreten muß, was von der Drossel gebremst v/irrl.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lagerung der eingangs genannten Gattung z\x schaffen, die schon den Aufbau der Auslenkung bzw. Beschleunigung des Motors infolge einer JTahrbahnbzv/. Stra^enunebenheit, .?lso einer erzwungenen Kadauslenkung, bedämpft.

oe Aufgabe wirö eri"indur."ü.-"e,v„^:i.'„ durch einen We .^aufnehmer zwischen der Karosaerie und dem .cr-.d und dadurch, daß das hydraulisch bedampfte i-'ederelcrr.ent, incbssondere Guramir^etallager, mit dorn Uegaufnehmer so v.'irl:vor"our:öen ist, daß bei zunehmendem

Signal aus dem Wegaufnehraer infolge einer Wegänderung zwischen der Karosserie und dem Sad die. hydraulische Bedämpfung des Federelementes zunimmt. Dies kann insbesondere im Falle von Gumroimetallagern mit swei durch eine Drossel miteinander verbundenen iiydraulikkammern dadurch verwirklicht sein, daß die Drossel als steuerbares Drosselventil ausgebildet ist, das mit dem Wegaufnehmer so xvirkverbunden ist, daß bei zunehmendem oignal aus dem Wegaufnehmer infolge einer Wegänderung zwischen der Karosserie und dem Rad das Drosselventil zunehmend geschlossen wird und umgekehrt.

is v/ird somit als wesentliche Größe nicht mehr eine solche

der Auslenkung des Motors gegenüber der Karosserie sondern des Rades gegenüber der Karosserie beobachtet und zum bestimmenden Maß für die Bedämpfung der Auslenkung des Motors gegenüber der Karosserie gemacht. Dabei macht man sich die glückliche physikalische Fügung zu Gute, daß sich zunächst die Auslenkung zwischen dem Rad und der Karosserie aufbauen muß und erst infolgedessen die Karosserie gegenüber dem Motor zur Auslenkung gebracht wird. Demnach wird die Auslenkung des Motors gegenüber der Karosserie zeitlich derjenigen des Rades gegenüber der Karosserie nachfolgen bzw. die Auslenkung des Rades gegenüber der Karosserie derjenigen des Motors gegenüber der Karosserie vorhergehen. Somit ist es möglich, schon vor dem Aufbau der Auslenkung des Motors gegenüber der Karosserie ein Maß zur Bedämpfung des Federelementes zwischen dem Motor und der Karosserie zu finden, infolgedessen dann der Aufbau der Auslenkung des Motors gegenüber der Karosserie schon von Anbeginn gehemmt wird. Man kann daher sagen, daß nach der Erfindung eine vorausschauende Lagerung des Motors gegeben ist. Wie eingangs ausgeführt, werden die Radauslenkungen gegenüber der Karosserie nicht als verminderter Schwingungskomfort empfunden, während demgegenüber die unangenehmen Schwingungen des Motors insbesondere im Bereich von 8 bis 10 Hertz schon am Aufkommen gehindert werden, was gleichzusetzen ist mit einer sprunghaften Verbesserung des diesbezüglichen Schwingungskomforts des Kraftfahrzeuges.

Bevorzugt ist, daß der Wegaufnehmer an ein Frequenzfilter angeschlossen ist, das insbesondere nur die Motoraufhängungseigenschwingung durchläßt, das Frequenzfilter an ein Schwellwertfilter, das Signale nur oberhalb einer bestimmten Amplitude durchläßt, das Schwellwertfilter an einen Effektivwertbildner und der Effektivwertbildner an einen Stellantrieb, der mit dem Drosselventil wirkverbunden ist. Das Frequenzfilter wird demnach bevorzugt die Motoraufhängungseigenschwingungen zwischen 8 und 10 Hertz durchlassen, hingegen die Radauslenkungsschwingungen etwa bei 2 bis 3 Hertz

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unterdrücken, so daß sie für die Dämpfungsvariation des Federelementes nicht wirksam werden können. Die Bandbreite des Frequenzfilters wird dabei im wesentlichen derjenigen der Resonanzkennlinie der Lagerung mit dem Motor entsprechen. Somit werden auch höhere Frequenzen vom Frequenzfilter unterdrück; diese höheren Frequenzen betreffen den Geräuschkomfort und müssen dementsprechend mit anderen Mitteln, insbesondere bekannten Schwingungsdämpfungsmatten bekämpft werden. Das Schwellwertfilter, das Signale aus dem Frequenzfilter von dem Wegaufnehmer nur oberhalb einer bestimmten Amplitude durchläßt, sorgt dafür, daß gewöhnliche Radauslenkungen infolge der einfachen Rauhigkeit des Straßenbelages nicht wirksam werden. Diese rauschmäßigen Radauslenkungen bewirken ihrer genannten Natur nach keine erheblichen Auslenkungen des Motors gegenüber der Karosserie und sind daher unnötig, können also vom Schwellwertfilter ausgesondert werden. Der Schwellwert des Schwellwertfilters kann, falls gewünscht, veränderbar sein, etwa manuell oder in Abhängigkeit der Kraftfahrzeugfortbewegungsgeschwindigkeit. Der Effektivwertbildner bildet in an sich bekannter Weise ein stets positives, gemitteltes Signal aus dem ihm vom Schwellwertfilter übergebenen Signal; der Effektivwert dieses Signales aus dem Schwellwertfilter stellt bevorzugterweise die Wurzel des quadratischen Mittelwertes, gebildet über einen bestimmten Zeit, dar. Somit wird dem Stellantrieb für das Drosselventil stets ein positives Signal gegeben. Infolgedessen ist die Steuerung des Drosselventiles unabhängig von der Richtung der von dem Wegaufnehmer zwischen der Karosserie und dem Rad erfaßten Auslenkung. Vielmehr ist lediglich beabsichtigt, daß bei zunehmender Auslenkung zwischen dem Rad und der Karosserie, also bei zunehmendem Signal des Wegaufnehmers auch das auf dem Stellantrieb einwirkende Signal zunimmt hingegen abnimmt bei Abnahme des von dem Wegaufnehmer abgegebenen Signales, also wenn die Wegänderung zwischen dem Rad und der Karosserie klein ist. Dementsprechend monoton ist der Stellantrieb mit dem Drosselventil wirkverbunden. Dies heißt, daß bei stark

aussteuerndem Stellantrieb das Drosselventil eine starke Drosselwirkung entfaltet, hingegen bei schwach beaufschlagtem Stellantrieb das Drosselventil nur schwach drosselt. Dabei kann im übrigen vom Fachmann erwartet werden, daß er dem Effektivwertbildner einen Verstärker nach- bzw. dem Stellantrieb vorschaltet. Dieser Verstärker ist dann ein einfacher Vorwärtsverstärker ohne Phasenverschiebung.

Besonders bevorzugt ist, daß die Ansprechzeit des Federelementes, insbesondere des Gummimetallaser, kleiner ist als die Mittelungszeit des Effektivwertbildners und diese Mittelungszeit kleiner ist als die Ansprechzeit des Frequenzfilters. Mit der Ansprechzeit des Federelementes ist dabei auch die Ansprechzeit des Stellantriebes und des Drosselventiles gemeint. Das Federelement mit den zuletzt genannten Teilen soll demnach praktisch ohne Trägheit dem Ausgangssignal des Effektivwertbildners folgen. Währenddessen soll die Mittelungszeit des Effektivwertbildners kleiner sein als die Ansprechzeit des Frequenzfilters und damit gewissermaßen einen Durchgriff des Effektivwertbildners durch des das Frequenzfilter direkt zum Wegaufnehmer gestatten.

Die Erfindung sei anhand der folgenden Figuren weiterhin beispielhaft erläutert.
Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Lagerung

des Motors und des Rades bezüglich der

Karosserie;
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Fig. 2 im wesentlichen ein Blockschaltbild der

Wirkverbindung zwischen dem Wegaufnehmer

und dem Drosselventil.

In Fig. 1 ist mit der Bezugsziffer 2 das Rad gekennzeichnet. Es ist auf einem Querlenker 7 gelagert, der gegen die Karosserie 1 durch ein Federbein 6 abgefedert ist. Der Querlenker 7 ist an dem Vorderrahmen 8 des ansonsten nicht dargestellten Kraftfahrzeuges in dem Gelenk 9 gelagert, so daß sich das Rad 2 an den Querlenker 7 unter Zusammenpressung, also Verkürzung oder Dehnung, also Verlängerung des Federbeines 6 bewegen kann; dies entspricht den entsprechenden Abstandsänderungen zwischen dem Rad 2 und der Karosserie 1. Parallel zu dem Federbein 6 liegt der Wegaufnehmer 5 zwischen der Karosserie und dem Querlenker 7. Er gibt somit ein dem Abstand des Rades 2 gegenüber der Karosserie 1 entsprechendes Signal ab. Dieses Signal wird über die Signal leitung 12 in die Steuerung 10 eingegeben. Die Steuerung 10 besorgt die Wirkverbindung über die Steuerleitung 11 mit dem Aktivlager 4, also insbesondere dem Gummimetallager mit zwei getrennten Kammern, die über ein steuerbares -rosKol-en-il miteinander verbunden sind. Die Steuerleitung 10 ist bei dieser Ausführungsform dann an das steuerbare Drosselventil angeschaltet. Das Aktivlager ist mit der Karosserie 1 über den Vorderrahmen 8 verbunden und trägt den Motor 3.

In Fig. 2 ist ein Beispiel eines prinzipiell möglichen Aufbaues eines solchen Aktivlagers 4 schematisch dargestellt.

Dieses Aktivlager weist zunächst eine starre Trennwand 22 auf, beiderseits derer Kammern 23 gebildet sind, indem sie von Gummikörpern 21 umgeben und von Abschlußplatten 25 abgeschlossen werden. Die starre Trennwand 22 ist fest mit dem Vorderrahmen 8 des Kraftfahrzeuges verbunden, während der Motor 3 an der einen Abschlußplatte 25 befestigt ist. Drückt der Motor 3 auf die Abschlußplatte 25, an der er befestigt ist, so wird die daruntergelegene Kammer 23 komprimiert und deren Hydraulikinhalt durch die Ringleitung 24 über das Drosselventil 19 in die andere Kammer 23 mit der freien Abschlußplatte 25 gedrückt. Je nach der Drossel stärke des Drosselventiles 19 wird aber der Übertritt der Hydraulikflüssigkeit

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durch die Ringleitung 24 aus der einen Kammer 23 in die andere Kammer 23 behindert und somit die Auslenkungsgeschwindigkeit des Motors 3 bzw. die Volumenänderungsgeschwindigkeit der zugehörigen Kammer 23 gehemmt. Eine unterschiedliche Stellung · des Ventilkörpers 18 mit der Ventilbohrung 20 gegenüber den Ein- und Austritten der Ringleitung 24 in dem Drosselventil bewirkt eine unterschiedliche Drosselwirkung. Das Drosselventil 19 könnte auch unmittelbar in der Trennwand 22 zwischen den Kammern 23 angeordnet sein; solchenfalles würde die Ringleitung 24 entfallen. Die Steuerung des Drosselventiles 19, hier also der Stellung des Venti1 körpers 18 erfolgt seitens des Wegaufnehmers 5 zwischen der Karosserie 1 und dem Querlenker 7 mit dem Rad 2 über die Steuerung 10. So wird das Signal des Wegaufnehmers 5 über die Signal leitung 12 ab dem Frequenzfilter 13 aufgegeben, von dort dem Schwellwertfilter 14 aufgegeben, von dort in den Effektivwertbildner 15 eingegeben, dessen Ausgang dann erforderlichenfalls über den Verstärker 16 den Stellantrieb 17 beaufschlagt, der schließlich die Stellung des Venti1 körpers 18 bedingt.

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Zeichenerklärung

1	Karosserie
2	Rad
3	Motor
4	Aktivlager
5	Wegaufnehmer
6	Federbein
7	Querlenker
8	Vorderrahmen
9	Gelenk
10	Steuerung
11	Steuerleitung
12	Signal leitung
13	Frequenzfilter
14	Schwellwertfilter
15	Effektivwertbildner
16	Verstärker
17	Stellantrieb
18	Ventilkörper
19	Drosselventi1
20	Ventilbohrung
21	Gummikörper
22	Trennwand
23	Kammer
24	Ringleitung
25	Abschlußplatte

Claims

34U297 OPEL 20. Aug. 27. November 1984 8186 - Dr/AG Anmelaerin: Adam Opel Aktiengesellschaft, Rüsselsheim Lagerung eines I-iotors mit wenigstens einem hydraulisch bedampften Federelement Patentansprüche

1. Lagerung eines Motors (3) niit wenigstens einem hydraulisch bedampfter, i'ederelemont, insbesondere Gummimetallla^er, an der Karosserie (i) eines Kraftfahrzeuges mit einem gegenüber der Karosserie (i) gefedert gelagerten Had (2),

rekennaeichnet durch einen Wegaufnehrner Ci) zwischen der Karosserie (1) und dein Rad (Ζ) und dadurch, daß das hydraulisch bedämpfte Federelement, insbesondex-e Gumrnimetallaper, mit dem Wegaufnehmer (i?) so v/irkverbunden ist, daß bei zunehmendem Signal aus dem Wecaui'nehmer (5) infolge einer Wegänderung zwischen der Karosserie (1) und dem Rad (2) die hydraulische üedämpfung des Federelementes zunimmt.

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2. Lagerung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Wegaufnehmer (5) an ein Frequenzfilter (13) angeschlossen ist, das insbesondere nur die Motoraufhängungseigenschwingung durchläßt, das Frequenzfilter (13) an ein Schwellwertfilter (14), das Signale nur oberhalb einer bestimmten Amplitude durchläßt, das Schwellwertfilter (14) an einen Effektivwertbildner (15) und der Effektivwertbildner (15) an einen Stellantrieb (17), der mit dem Drosselventil (19) wirkverbunden ist.

3. Lagerung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ansprechzeit des Federelementes, insbesondere des Gummimetallagers , kleiner ist als die Mittelungszeit des Effektivwertbildners (15) und diese Mittelungszeit kleiner ist als die Ansprechzeit des Frequenzfilters (13).

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