DE3512840C2

DE3512840C2 -

Info

Publication number: DE3512840C2
Application number: DE3512840A
Authority: DE
Inventors: Shin Yokosuka Kanagawa Jp 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: 1988-04-28
Also published as: JPS60215133A; US4637584A; DE3512840A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Lager für einen Antriebssatz.

Eine mit dynamischer Dämpfung arbeitende Lagerung für eine Antriebseinheit ist in der veröffentlichten japanischen Gebrauchsmusteranmeldung 58-44 222 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 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 Vermeidung von Resonanz bei einer bestimmten Frequenz elastisch am äußeren zylindrischen Körper angebracht ist, verringert sich die durch die Formel

bestimmte Resonanzfrequenz f₀ aufgrund der Verringerung des Faktors k oder der Vergrößerung des Faktors m zu niedrigeren 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.

Ein weiteres Lager für einen Antriebssatz in einem Fahrzeugrahmen ist aus der DE-OS 32 44 295 bekannt, bei der er sich um einen Stand der Technik gemäß PatG 1981 §3 Abs. 2 Nr. 1 handelt. Dieses Lager weist eine an dem Antriebssatz zu befestigende erste Befestigungsplatte mit einer Öffnung und eine am Fahrzeugrahmen zu befestigende zweite Befestigungsplatte auf. Ein zwischen der ersten und der zweiten Befestigungsplatte angeordneter und daran befestigter erster elastischer Körper umgrenzt zusammen mit der ersten und der zweiten Befestigungsplatte einen eine Fluidkammer darstellenden und ein Fluid einschließenden inneren Hohlraum. Schließlich weist das Lager einen zweiten elastischen Körper auf, der die Öffnung in der ersten Befestigungsplatte verschließt und an dem ein Massenkörper befestigt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Lager mit einem relativ großen Massenkörper eine Abstützung des Massenkörpers zu schaffen, bei der der Massenkörper nicht an der Ausführung freier Schwingungen gehindert wird.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruches 1.

Zu den Vorteilen des erfindungsgemäßen Lagers gehört vor allem, daß sich ein frequenzmäßig verbreiteter Dämpfungsbereich ergibt, ohne daß dies zu einer erhöhten Aufwendigkeit der Bauweise des Lagers führen würde. Ferner ist es mit dem erfindungsgemäßen Lager bei minimalem baulichen Aufwand möglich, die Resonanzfrequenz bis in den Frequenzbereich typischer Rüttelschwingungen des Motors zwischen 6 Hz und 50 Hz zu verringern.

Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

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 einem Lager gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 3 eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

In der in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsform erkennt man eine einem Antriebssatz zugeordnete erste Befestigungsplatte 1, eine einem Fahrzeugrahmen zugeordnete zweite Befestigungsplatte 2 und einen elastischen Körper 3, welcher derart zwischen der ersten und der zweiten Befestigungsplatte 1 bzw. 2 befestigt ist, daß die genannten Teile zusammen einen eine Fluidkammer 3 a darstellenden inneren Hohlraum umgrenzen. In der Fluidkammer 3 a 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 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 kegelstumpfförmige Bereich in einem kurzen, von einer Öffnung 1 b durchsetzten zylindrischen Ansatz 1 a aus.

Die Öffnung 1 b ist durch einen elastischen Körper 12, in der dargestellten Ausführungsform durch eine elastische Membrane 12, verschlossen, welche beispielsweise durch Vulkanisieren stoffschlüssig in einem im Preßsitz in dem zylindrischen Ansatz 1 a sitzenden zylindrischen Einsatz 13 befestigt ist. In einer Mittelöffnung der Membrane 12 ist, beispielsweise ebenfalls durch Vulkanisieren, ein aufrecht stehender Tragbolzen 14 befestigt. Ein eine vorbestimmte Masse aufweisender Massenkörper 11 ist mit einer ihn durchsetzenden Bohrung 11 a auf den Tragbolzen 14 aufgeschoben und ruht mit seiner Unterseite auf einem den Tragbolzen 14 umgebenden Ringsteg 14 a. Eine unter Zwischenlage einer 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 Massenkörper 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 einer zusätzlichen Abstützung auf der ersten Befestigungsplatte 1 ohne daß er dadurch an der Ausführungsform 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 überkopfstehendes U-Profil aufweisender Ring 18 aufgepreßt. An der inneren Umfangsfläche des Rings 18 und einem aufgestellten Rand 15 a 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 17 a durchsetzt.

Zwischen der zweiten Befestigungsplatte 2 und dem Rahmenteil 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 25 a durchsetzt. Eine die zweite Befestigungsplatte 2 durchsetzende enge Bohrung 27 a 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 Wirkungsweise:

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 sich somit das in Fig. 2 durch die Kurve A dargestellte Übertragungsverhältnis in Abhängigkeit von den jeweiligen Frequenzen. So ist im niedrigeren Frequenzbereich bis zu einer nahe an die Resonanzfrequenz f₂ heranreichenden Frequenz f₁ eine Verringerung des Übertragungsverhältnisses festzustellen. 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.

Diese Übertragungscharakteristik ist derjenigen eines herkömmlichen Lagers eines Antriebssatzes mit einer einzigen Öffnung sehr ähnlich. Wie man anhand der die Dämpfungskapazität in bezug auf die Frequenz darstellenden Kurve B in Fig. 3 erkennt, ist bei der Resonanzfrequenz f₂ eine starke Dämpfung erzielbar. Das Lager ermöglicht auf einfache Weise eine Anpassung der Frequenz f₁, bei welcher die Übertragung von Schwingungen am geringsten ist, oder der Frequenz f₂, bei welcher die stärkste Dämpfung auftritt, auf eine bestimmte Frequenz, bei welcher im Zusammenhang mit herkömmlichen Lagern 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 4 zugewandte druckbeaufschlagte Oberfläche der elastischen Membran 12=A 1 und ist die Querschnittsfläche des Innenraums 3 a des elastischen Körpers 3=A 2, dann ergibt sich für die Resonanzfrequenz f₂ die Beziehung

In zahlreichen Untersuchungen wurde außerdem ermittelt, daß die Resonanzfrequenz f₂ proportional A 1/A 2 ist.

Durch Verkleinerung der druckbeaufschlagten Fläche A 1 der 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 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 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 des Lagers 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 25 sind wiederum zwischen der zweiten Befestigungsplatte 2 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 27 b von relativ großem Durchmesser und relativ großer Länge, welcher einen die zweite Befestigungsplatte 2 durchsetzenden Drosseldurchlaß darstellt. Der Deckel 25 ist von einer Druckausgleichsöffnung 25 a durchsetzt.

In dieser Ausführungsform bewirkt das den Durchlaß 27 b 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 27 b 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.

Claims

1. Lager für einen Antriebssatz in einem Fahrzeugrahmen, mit einer an dem Antriebssatz zu befestigenden ersten Befestigungsplatte (1), die mit einer Öffnung versehen ist,
mit einer am Fahrzeugrahmen zu befestigenden zweiten Befestigungsplatte (2),
mit einem zwischen der ersten und zweiten Befestigungsplatte (1, 2) angeordneten und daran befestigten ersten elastischen Körper (3), welcher zusammen mit der ersten und zweiten Befestigungsplatte (1, 2) einen eine Fluidkammer (3 a) darstellenden und ein Fluid einschließenden inneren Hohlraum umgrenzt, und
mit einem zweiten elastischen Körper (12), der die Öffnung in der ersten Befestigungsplatte (1) verschließt und an dem ein Massenkörper (11) befestigt ist,wobei die erste Befestigungsplatte (1) mit einem Stützrahmen (17) versehen ist, welcher den Massenkörper (11) über einen dritten elastischen Körper (19) abstützt.

2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung in der ersten Befestigungsplatte (1) eine ebene Fläche aufweist, die kleiner als die Querschnittsfläche der Fluidkammer (3 a) parallel zur Öffnung ist, so daß die Resonanzfrequenz (f₂) des dem Massenkörper (11) tragenden zweiten elastischen Körpers (12) auf eine niedrige Frequenz von 6 bis 50 Hz abstimmbar ist.

3. Lager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Befestigungsplatte (1) einen kegelstumpfförmig in die Fluidkammer (4) hineinragenden mittleren Bereich hat und daß die zweite Befestigungsplatte (2) im wesentlichen eben ist.

4. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Befestigungsplatte (1) im wesentlichen eben ist und daß die zweite Befestigungsplatte (2) einen kegelstumpfförmig in die Fluidkammer (4) hineinragenden mittleren Bereich hat.