DE3512840A1

DE3512840A1 - Lagerung fuer einen antriebssatz

Info

Publication number: DE3512840A1
Application number: DE19853512840
Authority: DE
Inventors: Shin Yokosuka Kanagawa Takehara
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1984-04-11
Filing date: 1985-04-10
Publication date: 1985-10-31
Also published as: DE3512840C2; US4637584A; JPS60215133A

Description

Lagerung für einen Antriebssatz

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lagerung für einen Antriebssatz. .

Eine mit dynamischer Dämpfung arbeitende Lagerung für eine Antriebseinheit ist in der veröffentlichten japanischen Gebrauchsmusteranmeldung 58-44222 beschrieben. Diese Lagerung hat jeweils einen äußeren und einen inneren zylindrischen Körper, zwischen denen ein elastisches Material, z.B. Gummi, angeordnet ist. Der äußere zylindrische Körper ist mittels einer Halterung an der Antriebseinheit befestigt, während der innere zylindrische Körper an einem Fahrzeugrahmen befestigt ist. An einer der Halterung gegenüberliegenden Stelle hat der äußere zylindrische Körper an seiner äußeren Umfangsfläche einen Vorsprung, in welchen ein Massenkörper derart eingesetzt ist, daß zwischen ihm

^^u und dem Vorsprung ein elastisches Teil angeordnet ist.

Der Massenkörper ist somit an einer von der Halterung entfernten Stelle elastisch mit dem äußeren zylindrischen Körper verbunden und ist als dynamisches Dämpfungsglied wirksam.

Bei dieser Anordnung ist somit der Antriebssatz elastisch auf dem Fahrzeugrahmen abgestützt und steht dabei unter Einwirkung des als dynamisches Dämpfungsglied wirksamen Massenkörpers. Als ergebnis läßt sich die Resonanzfrequenz der Lagerung von einem Bereich zwischen etwa 200 und 400 Hz nach einem Frequenzband verschieben, bei welchem das Problem der Übertragung von Schwingungsgeräuschen auf den Fahrzeugrahmen nicht auftritt.

Da der Massenkörper bei dieser bekannten Lagerung zur Ver-35

meldung von Resonanz bei einer bestimmten Frequenz elastisch am äußeren zylindrischen Körper angebracht ist, verringert sich die durch die Formel

bestimmte Resonanzfrequenz fo aufgrund der Verringerung des Faktors k oder der Vergrößerung des Faktors m zu niedrigerer Frequenzen hin, wobei diese Verringerung der Resonanzfrequenz jedoch eine vorgegebene Grenze hat. So ist es beispielsweise praktisch unmöglich, die Resonanzfrequenz auf einen Bereich von ca. 6 bis 50 Hz zu verringern, so daß sich diese bekannte Art einer Lagerung nicht für die Dämpfung von Rüttelschwingungen etwa eines Motors usw. verwenden läßt.

Im Hinblick auf diese Unzulänglichkeit einer bekannten Lagerung ist ein Ziel der Erfindung die Schaffung einer mit einer Flüssigkeitsfüllung arbeitenden Lagerung für

einen Antriebssatz, bei welcher dem Antriebssatz und einem Fahrzeugrahmen zugeordnete Befestigungsplatten zusammen mit einem dazwischen angeordneten elastischen Körper eine • Fluidkammer umgrenzen, wodurch sich der Dämpfungsbereich,

in welchem sich die Resonanzfrequenz der Lagerung bewegt, wesentlich verbreitern läßt.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer mit einer Fluidfüllung arbeitenden Lagerung für einen Antriebssatz, mit einem als Dämpfungsglied wirksamen

η fr

Massenkörper, dessen Resonanzfrequenz sich innerhalb eines erweiterten Bereichs verschieben kann, so daß sich die Dämpfungskapazität der jeweils in Frage kommenden Frequenz mühelos anpassen läßt.

Um die genannten und weitere Ziele zu erreichen, schafft die Erfindung eine mit einer Fluidfüllung arbeitende Lagerung für einen Antriebssatz, bei welcher ein elastischer Körper derart zwischen einer dem Antriebssatz und einer einem Fahrzeugrahmen zugeordneten Befestigungsplatte befestigt ist, daß dazwischen ein innerer Hohlraum gebildet ist, Der innere Hohlraum bildet eine Fluidkammer, in welcher ein Fluid eingeschlossen ist. In'"einer der zusammen mit dem elastischen Körper die Fluidkammer umgrenzenden Befesti-

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gungsplatten ist eine Öffnung vorhanden, welche durch einen elastischen Körper verschlossen ist,, auf welchem wiederum ein Massenkörper angebracht ist.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine grafische Darstellung des Übertragungsverhältnisses bzw. der Dämpfungskapazität in bezug auf die Frequenz bei eienr Lagerung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 3 eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform

.,. der Erfindung.
Ib

In der in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsform erkennt man eine einem Antriebssatz zugeordnete erste *

Befestigungsplatte 1, eine einem Fahrzeugrahmen zugeord- «

nete zweite Befestigungsplatte 2 und einen elastischen

"⁶^ Körper 3, welcher derart zwischen der ersten und der zweiten Befestigungsplatte 1 bzw. 2 befestigt ist, daß die genannten Teile zusammen einen eine Fluidkammer 3a darstellenden inneren Hohlraum umgrenzen. In der Fluidkammer 3a ist ein nicht unter Druck stehendes Fluid, z.B. Wasser oder Öl eingeschlossen. Ein Ende des elastischen Körpers 3 ist beispielsweise durch Vulkanisieren stoffschlüssig an der zweiten Befestigungsplatte 2 befestigt, während in das andere Ende ein mit Bolzen 6 bestückter Metallring 5 eingebettet ist. Jeder Bolzen 6 durchsetzt

SQ die erste Befestigungsplatte 1 und ein Teil 7 des Antriebssatzes und ist mittels einer Mutter 8 befestigt. In das zuerst genannte Ende des elastischen Körpers 3 eingebettete Bolzen 9 dienen der Befestigung der zweiten Befestigungsplatte 2 an einem Teil 10 des Fahrzeugrahmens.

Der mittlere Bereich der ersten Befestigungsplatte 1 ist kegelstumpfförmig ausgebildet und ragt abwärts in die erste Fluidkammer 4 hinein. Am unteren Ende läuft der kegel-

stumpfförmige Bereich in einem kurzen, von einer Öffnung Ib durchsetzten zylindrischen Ansatz 1a aus.

Die Öffnung 1b ist durch einen elastischen Körper 12, in c der dargestellten Ausführungsform durch eine elastische Membrane 12, verschlossen, welche beispielsweise durch Vulkanisieren stoffschlüssig in einem im Preßsitz in dem zylindrischen Ansatz 1a sitzenden zylindrischen Einsatz befestigt ist. In eienr Mittelöffnung der Membrane 12 ist, _1n beispielsweise ebenfalls durch Vulkanisieren, ein aufrecht stehender Tragbolzen 14 befestigt. Ein eine vorbestimmte Masse aufweisender Massenkörper 11 ist mit einer ihn durchsetzenden Bohrung 11a auf den Tragbolzen 14 aufgeschoben und ruht mit seiner Unterseite auf einem den Tragbolzen

,_ umgebenden Ringsteg 14a. Eine unter Zwischenlage einer ι ο

Scheibe 15 auf das freie Ende des Tragbolzens 14 geschraubte Mutter 16 hält den Massenkörper 11 lösbar auf dem Tragbolzen 14 fest.

Über das untere Ende des Tragbolzens 14 ist der Massen- ^^u körper 11 derart mit der ersten Befestigungsplatte 1 verbunden, daß er frei in Schwingungen versetzbar ist. Da der Massenkörper 11 in der dargestellten Ausführungsform relativ groß ist, bedarf er eienr zusätzlichen Abstützung auf der ersten Befestigungsplatte, ohne daß er dadurch an der Ausführung von Schwingungen gehindert wird. Zu diesem Zweck ist ein Stützrahmen 17 etwa durch Schweißen auf der ersten Befestigungsplatte 1 befestigt. Auf den oberen Rand des Stützrahmens 17 ist ein ein überkopf stehendes U-Profil aufweisender Ring 18 aufgepreßt. An der inneren "^ Umfangsflache des Rings 18 und einem aufgestellten Rand 15a der Scheibe 15 ist eine elastische Membrane 19 etwa durch Vulkanisieren stoffschlüssig befestigt. Auf diese Weise ist der Massenkörper 11 derart abgestützt, daß er in bezug auf die erste Befestigungsplatte 1 senkrechte Schwingungen vollführen kann. Der Stützrahmen 17 ist von einer Belüftungsöffnung 17a durchsetzt.

Zwischen der zweiten Befestigungsplatte 2 und dem Rahmen-

teil 10 sind eine Membrane 24 und ein Deckel 25 eingespannt, so daß zwischen der Befestigungsplatte 2 und der Membrane 24 eine zweite Fluidkammer 26 gebildet ist. Der Deckel 25 ist von einer Druckausgleichsöffnung 25a durchsetzt. Eine die zweite Befestigungsplatte 2 durchsetzende enge Bohrung 27a dient der Einstellung des Drucks in der ersten Fluidkammer 4 bei einer statischen Belastung der ersten Befestigungsplatte 1 durch den Antriebssatz 7.

Die vorstehend beschriebene erste Ausführungsform der Erfindung hat die folgende Wirkungswesie:

Wird die dem Antriebssatz zugeordnete erste Befestigungsplatte 1 zu Schwingungen innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbereichs angeregt, so vollziehen sich die Bewegung X der ersten Befestigungsplatte 1 und die Bewegung Y des Massenkörpers 11 bis zur Annäherung an die Resonanzfrequenz f2 im unteren Frequenzbereich in entgegengesetzter Phase, so daß in diesem Frequenzbereich ein Druckanstieg in der ersten Fluidkammer 4 unterdrückt wird. In einem oberhalb der Resonanzfrequenz liegenden höheren Frequenzbereich erfolgen die Bewegungen X und Y dann gleichphasig.

Für die Übertragung von Schwingungen der dem Antriebssatz zugeordneten ersten Befestigungsplatte 1 auf die dem Fahrzeugrahmen zugeordnete zweite Befestigungsplatte 2 ergibt 25

sich somit das in Fig. 2 durch die Kurve A dargestellte Übertragungsverhältnis in Abhängigkeit von den jweiligen Frequenzen. So ist im neidrigeren Frequenzbereich bis zu einer nahe an die Resonanzfrequenz f2 heranreichenden

Frequenz f1 eine Verringerung des Übertragungsverhältnisses 30

festzustallen. Dieses Verhältnis erreicht bei der Frequenz f1 sein Minimum und steigt anschließend wieder stetig an. Jenseits der Resonanzfrequenz f2 wird dann bei einer Frequenz f3 ein Maximum erreicht, worauf sich dann ein im

wesentlichen konstanter Wert einstellt. 35

Diese Übertragungscharakteristik ist derjenigen einer herkömmlichen Lagerung eines Antriebssatzes mit einer einzigen Öffnugn sehr ähnlich. Wie man anhand der die Dämpfungs-

kapazität in bezug auf die Frequenz darstellenden Kurve B in Fig. 3 erkennt, ist bei der Resonanzfrequenz f2 eine starke Dämpfung erzielbar. Die erfindungsgemäße Lagerung ermöglicht auf einfache Weise eine Anpassung der Frequenz f1, bei welcher die Übertragung von Schwingungen am geringsten ist, oder der Frequenz f 2, bei welcher die stärkste-. Dämpfung auftritt, auf eine bestimmte Frequenz, bei welcher im Zusammenhang mit herkömmlichen Lagerungen Schwierigkeiten auftreten, so daß die gewünschte Charakteristik erzielbar ist.

Ist beispielsweise die Masse des Massenkörpers 11 = m, haben die elastischen Membranen 12 und 19 die gleiche Elastizitätskonstante k*,, ist die der ersten Fluidkammer

, r. zugewandte druckbeaufschlagte Oberfläche der elastischen ι ο

Membran 12 = A1 und ist die Querschnittsfläche des Innenraums 3a des elastischen Körpers 3 = A2, dann ergibt sich für die Resonanzfrequenz f2 die Beziehung

20 f2 - -JL

^zu ΊΓτζ ν m

In zahlreichen Untersuchungen wurde außerdem ermittelt, daß die Resonanzfrequenz f2 proportional A1/A2 ist.

Durch Verkleinerung der druckbeaufschlagten Fläche A1 der 25

elastischen Membran 12 ist es somit möglich, die Resonanzfrequenz f2 herabzusetzen, so daß sich die Resonanzfrequenz f2 ohne Vergrößerung der Masse m des Massenkörpers 11 und ohne Herabsetzung der Elastizitätskonstanten k* der elastischen Membranen 12 und 19 auf eine gewünschte Frequenz 30

abstimmen läßt, beispielsweise auf den Niederfrequenzbereich von 6 bis 15 Hz, in welchem ein Rütteln des Motors auftritt. Ferner bewirkt eine Vergrößerung der Masse m des Massenkörpers 11 in ähnlicher Weise wie eine entsprechende

Vergrößerung der Masse des Fluids in einer herkömmlichen 35

Lagerung eine Erhöhung der Dämpfungskapazität. Darüber hinaus ist der Massenkörper 11 mühelos auswechselbar, so daß sich die Resonanzfrequenz f2 ohne Schwierigkeit einstellen läßt.

In der in Fig. 3 dargestellten zweiten Ausführungsform der Erfindung sind denen der ersten Ausführungsform entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und im folgenden nicht erneut im einzelnen beschrieben.

In der zweiten Ausführungsform ist die erste Befestigungsplatte 1 im wesentlichen eben, und die zweite Befestigungsplatte 2 weist einen in die erste Fluidkammer 4 hineinragenden Bereich auf. Die Membrane 24 und der Deckel sind wiederum zwischen der zweiten Befestigungsplatte und dem Rahmenteil 10 eingespannt, so daß zwischen der zweiten Befestigungsplatte 2 und der Membrane 24 eine ein Fluid enthaltende zweite Fluidkammer 26 gebildet ist. Die zweite Befestigungsplatte 2 hat einen Durchlaß 27b von

, r, relativ großem Durchmesser und relativ großer Länge, Ib

welcher einen die zweite Befestigungsplatte 2 durchsetzenden Drosseldurchlaß darstellt. Der Deckel 25 ist von einer Druckausgleichsöffnung 25a durchsetzt.

In dieser Ausführungsform bewirkt das den Durchlaß 27b durchströmende Fluid eine starke Dämpfung in dem Frequenzbereich, beispielsweise zwischen 6 und 15 Hz, in welchem ein Rütteln des Motors auftritt. Durch Einstellen der Resonanzfrequenz f2 der elastischen Membrane 12, auf welcher der Massenkörper 11 gelagert ist, auf einen höheren ° Frequenzbereich von beispielsweise 40 bis 50 Hz ist es möglich, die durch Leerlauf des Motors verursachte übertragung von Schwingungen auf den Fahrzeugrahmen 10 in einem mittleren Frequenzbereich von beispielsweise 20 bis 30 Hz zu verringern. In diesem Bereich könnte anderenfalls eine Verschlechterung des Übertragungsverhältnisses durch den Durchlaß 27b hervorgerufen werden.

Sämtliche aus der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile der Erfindung, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

ORIGINAL

Claims

Patentansprüche

1. Ein Fluid enthaltende Lagerung für einen Antriebssatz, mit einer an einem Antriebssatz befestigten ersten Befestigungsplatte, einer an einem Fahrzeugrahmen befestigten zweiten Befestigungsplatte und einem zwischen der ersten und der zweiten Befestigungsplatte angeordneten und daran befestigten elastischen Körper, welcher zusammen mit der ersten und der zweiten Befestigungsplatte einen eine erste Fluidkammer darstellenden und ein Fluid einschließenden inneren Hohlraum umgrenzt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Befestigungsplatte (1) mit einer Öffnung (1b) versehen ist und daß die Öffnung durch einen zweiten elastischen Körper (12) verschlossen ist, auf welchem ein Massenkörper (11) angebracht ist.

2. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonanzfrequenz (f2) des den Massenkörper (11) tragenden zweiten elastischen Körpers (12) auf eine niedrige Frequenz von 6 bis 50 Hz abgestimmt ist.

3. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Befestigungsplatte (1) mit einem Stützrahmen (17) versehen ist, welcher den Massen-,Q körper (11) über einen dritten elastischen Körper (19) abstützt.

¹J. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der der ersten Fluidkammer (4) abgewandten Seite der zweiten Befestigungsplatte (2) zwischen dieser und einer Membrane (24) eine zweite Fluidkammer (26) ausgebildet ist, welche über einen die zweite Befestigungsplatte durchsetzenden Durchlaß (27a, 27b) mit der ersten Fluidkammer strömungsverbunden ist.

5. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Befestigungsplatte (1) einen kegelstumpfförmig in die erste Fluidkammer («) hineinragenden mittleren Bereich hat und daß die zweite Befestigungsplatte (2) im wesentlichen eben ist.

6. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Befestigungsplatte (1) im wesentlichen eben ist und daß die zweite Befestigungsplatte (2) einen kegelstumpfförmig in die erste Fluid-

kammer (4) hineinragenden mittleren Bereich hat. 3Ü