DE3543835A1 - Lageranordnung fuer ein triebwerksaggregat - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lageranordnung für ein Triebwerksaggregat am Fahrgestell eines Kraftfahr­ zeuges gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zur Erzielung eines guten Fahrkomforts muß die Aggregate­ lagerung so beschaffen sein, daß Schwingungen des Trieb­ werksaggregates möglichst weitgehend von der Karosserie ferngehalten werden. Um die Körperschallübertragung der im normalen Betrieb auftretenden Schwingungen zu ver­ meiden, müssen die Lager in vibrationsarmen Bereichen des Triebwerksaggregates angeordnet werden. Zur opti­ malen Dämpfung der durch Lastwechsel und Fahrbahnun­ ebenheiten (Motorstuckern) auftretenden Schwingungen wird ein bestimmtes Verhältnis von Vertikal- zu Kipp­ steifigkeit der Lager benötigt, das über die Länge der Lagerbasis, d. h. Abstand der Motor- und Getriebelager voneinander, beeinflußt werden kann. Unter Kippsteifig­ keit ist dabei die Steifigkeit gegen Verdrehen des Aggregates um eine quer zur Fahrzeuglängsrichtung liegende Achse zu verstehen. Eine Optimierung der Lageranordnung hinsichtlich ihrer Vertikal- und Kipp­ steifigkeit kann jedoch zu Lagerpositionen führen, die nicht in einem vibrationsarmen Bereich liegen, also akustisch nicht wünschenswert sind, und/oder aus konstruktiven Gründen nicht möglich sind.

Bei den üblichen Lageranordnungen sind alle Lager, also sowohl die Motorlager als auch die Getriebelager bei einer Vertikalbewegung des Triebwerksaggregates relativ zur Karosserie auf Druck oder auf Zug beansprucht. Bei den üblichen Hydrolagern ist die Druckkammer über eine Drosselstelle mit einem volumenveränderlichen Aus­ gleichsraum verbunden, so daß bei einer Druckbean­ spruchung Flüssigkeit aus der Druckkammer durch die Drosselstelle in den Ausgleichsraum und bei einer Zug­ belastung Flüssigkeit aus dem Ausgleichsraum durch die Drosselstelle in die Druckkammer strömen kann. Der­ artige Hydrolager sind bei niedrigen Frequenzen, wie sie beim Lastwechsel auftreten, verhältnismäßig weich, was dazu führt, daß das Triebwerksaggregat verhältnis­ mäßig große Ausschläge ausführen kann, die jedoch wegen der beengten Platzverhältnisse im Motorraum nicht zuge­ lassen werden können. Aus diesem Grunde muß stets ein Kompromiß gesucht werden, der im allgemeinen von der optimalen Lösung weit entfernt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lageran­ ordnung zu schaffen, die dem Konstrukteur mehr Freiheit hinsichtlich der Lagerposition gibt und eine Optimierung der Lagerung sowohl hinsichtlich der Akustik als auch hinsichtlich der im Stuckerbetrieb und beim Last­ wechsel auftretenden Schwingungen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kenn­ zeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Vorschlag werden bei Vertikal­ bewegungen des Triebwerksaggregates beispielsweise die Motorlager auf Zug und die Getriebelager auf Druck bean­ sprucht. Da die Druckkammern der Motorlager und der Ge­ triebelager auf jeder Seite des Triebwerksaggregates durch eine Leitung mit einer Drosselstelle mit Dämpfungs­ und Trägheitseffekt (durch die angekoppelte Flüssig­ keitssäule) miteinander verbunden sind, arbeiten alle Lager wie normale Hydrolager, wobei die Ausgleichsräume der einen Lager von den Druckkammern der anderen Lager gebildet sind. Bei einer Kippbewegung des Triebwerks­ aggregates werden die Motor- und die Getriebelager gleichzeitig auf Druck oder auf Zug beansprucht. Daher kann über die Verbindungsleitung kein Volumensaus­ gleich erfolgen und die Flüssigkeitsmenge in den Druckkammern bleibt erhalten. Dies hat zur Folge, daß die Lager bei niedrigen Frequenzen, wie gewünscht, verhältnismäßig hart sind.

Ein Problem kann durch den Umstand gegeben sein, daß die Flüssigkeit in dem Verbundsystem nur unter Atmosphären­ druck steht und daher, wenn beide miteinander verbundene Lager auf Zug belastet sind, Unterdruck entsteht, der zu Kavitation führen kann, womit die Verbundwirkung nicht mehr gegeben wäre. Es empfiehlt sich daher, die Lager so anzuordnen, daß im Falle des positiven Lastwechsel­ schlages, der beim Beschleunigen auftritt, beide Lager auf Druck belastet werden. Daraus ergibt sich beim Längs­ einbau des Aggregates die in Anspruch 2 angegebene An­ ordnung der Motor- und Getriebelager. Bei anderen wesent­ lichen Lastfällen sind keine so erheblichen Druck­ änderungen zu erwarten.

In der Verbindungsleitung kann ein Druckdämpfer einge­ schaltet werden, um die Kippsteifigkeit einstellen zu können.

Bei der Ausführungsform der Erfindung gemäß Anspruch 1 wird, wie beschrieben, die Steifigkeit der Lager bei Drehbewegung des Triebwerksaggregates um die Querachse erhöht. In manchen Fällen kann es sich jedoch auch als zweckmäßig erweisen, die Steifigkeit der Hydrolager bei Drehbewegungen um die Querachse des Triebwerksaggregates zu verringern. Hierbei wird von der üblichen Anordnung der Hydrolager ausgegangen, bei der alle Lager, sowohl die Motorlager als auch die Getriebelager, bei Vertikal­ bewegungen des Triebwerksaggregates relativ zur Karosserie entweder auf Druck oder auf Zug beansprucht sind, und wobei übliche Hydrolager verwendet werden, deren Druck­ kammer über eine Drosselstelle mit einem volumenver­ änderlichen Ausgleichsraum verbunden ist. Bei dieser Anordnung wird zur Verringerung der Steifigkeit der Lager vorgeschlagen, daß jeweils die Druckkammern der beiden auf einer Seite des Triebwerksaggregates ange­ ordneten Lager miteinander verbunden sind. Dadurch findet bei der genannten Drehbewegung ein Druckausgleich zwischen den Druckkammern statt, so daß die Steifigkeit der Lager ausschließlich von der von der elastischen Umfangswand gebildeten Tragfeder bestimmt ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Triebwerks­ aggregates in Seitenansicht,

Fig. 2 eine Draufsicht des Triebwerksaggregates von Fig. 1,

Fig. 3 die beiden auf einer Seite des Triebwerks­ aggregates angeordneten und miteinander ver­ bundenen Hydrolager im Schnitt für eine Lager­ anordnung gemäß Fig. 1, und

Fig. 4 die beiden auf einer Seite des Triebwerks angeordneten, miteinander verbundenen Hydro­ lager bei einer Lageranordnung, bei der alle Lager bei Vertikalbewegungen des Triebwerkes entweder auf Druck oder auf Zug beansprucht sind.

In Fig. 1 und 2 ist ein Triebwerksaggregat 1 dargestellt, das sich aus einem Motor 2 und einem daran angeflanschten Getriebe 3 zusammensetzt und im Ausführungsbeispiel zum Längseinbau in ein Kraftfahrzeug bestimmt ist, von dem lediglich Längsträger 4 als Beispiel für die Teile des Fahrgestells dargestellt sind, an denen das Triebwerks­ aggregat 1 aufgehängt ist.

Das Triebwerksaggregat 1 ist am Fahrgestell (Längsträger 4) auf jeder Seite durch ein Motorlager 5 und ein Getriebe­ lager 6 gelagert. Jedes Motorlager 5 ist zwischen einer Motorstütze 7 und einer Karosseriestütze 8 und jedes Getriebelager 6 ist zwischen einer Getriebestütze 9 und einer Karosseriestütze 10 angeordnet. Die Anordnung ist so getroffen, daß durch das Gewicht des Triebwerk­ aggregates 1 die Motorlager 5 auf Zug und die Getriebe­ lager 6 auf Druck und bei Vertikalbewegungen des Trieb­ werksaggregates 1, d. h. bei Bewegungen in Richtung des Doppelpfeiles A, die Motorlager 5 auf Zug und die Ge­ triebelager 6 auf Druck oder die Motorlager 5 auf Zug und die Getriebelager 6 auf Zug beansprucht werden.

Die Lager 5, 6 sind im Ausführungsbeispiel hydraulisch gedämpfte Gummilager und sie bestehen aus Lagerkernen 11, Grundplatten 12 und einer diese verbindenden, anvulka­ nisierten gummielastischen, als Tragfeder wirkenden Um­ fangswand 13. Die Umfangswand 13 umschließt eine Druck­ kammer, die für das Motorlager 5 mit 14 und für das Ge­ triebelager 6 mit 14 a bezeichnet ist. Die Druckkammern 14 und 14 a der auf einer Seite des Triebwerksaggregates angeordneten Motor- und Getriebelager 5, 6 sind mitein­ ander durch eine Leitung 15 verbunden, in der eine Drosselstelle 16 mit Dämpfungswirkung und Trägheits­ effekt angeordnet ist. Selbstverständlich kann die Lei­ tung 15 selbst so dimensioniert sein, daß sie als eine derartige Drosselstelle wirkt, oder es kann an den An­ schlüssen der Leitung 15 an die Druckkammern 14 und 14 a eine eigene Drosselstelle für jedes Lager 5, 6 vorgesehen sein. An die Verbindungsleitung 15 ist ein Druckdämpfer 17 angeschlossen, der eine federbelastete Trennwand 18 enthält. Die Steifigkeit der Federn 19 kann beliebig dimensioniert sein, um die Kippsteifigkeit der Aggregate­ lagerung entsprechend wählen zu können.

Die Wirkungsweise des in Fig. 3 dargestellten Verbund­ systems ist folgende:

Wie vorher erwähnt, ist bei einer Vertikalbewegung des Aggregates eine Zugbelastung des einen Lagers mit einer Druckbelastung des anderen Lagers verbunden. Es sei an­ genommen, daß das Motorlager 5 auf Zug und das Getriebe­ lager 6 auf Druck beansprucht ist. Dabei vergrößert sich das Volumen der Druckkammer 14 des Motorlagers 5 und gleichzeitig verringert sich das Volumen der Druckkammer 14 a des Getriebelagers 6. Da die beiden Druckkammern 15 und 14 a durch die Leitung 15 mit Drosselstelle 16 mit­ einander verbunden sind, wirkt die Druckkammer 14 als Ausgleichsraum für die Druckkammer 14 a. Wenn das Motor­ lager 5 auf Druck und das Getriebelager 6 auf Zug be­ ansprucht ist, so wirkt die Druckkammer 14 a als Aus­ gleichsraum für die Druckkammer 14. Die beiden Lager 5 und 6 wirken somit wie übliche Hydrauliklager, die einen volumenveränderlichen Ausgleichsraum enthalten, der durch eine Drosselstelle mit der Druckkammer ver­ bunden ist.

Bei Drehbewegungen des Triebwerksaggregates 1 in Rich­ tung des Pfeiles 8 um die in Fig. 1 mit S bezeichnete Querachse, die beispielsweise bei positivem Last­ wechsel (Beschleunigen) auftreten, sind die Motorlager 5 und die Getriebelager 6 gleichzeitig auf Druck bean­ sprucht. Daher kann über die Verbindungsleitung 15 kein Volumensausgleich erfolgen und die Flüssigkeitsmenge in den Druckkammern 14 und 14 a bleibt erhalten. Damit ergibt sich eine hohe Steifigkeit und Dämpfung im niederfrequenten Bereich bis etwa 15 Hz. Dadurch werden einerseits unzulässig große Ausschläge des Trieb­ werksaggregates 1 um die Querachse S vermieden. Anderer­ seits ist es oft wünschenswert, bei der Abstimmung des Stuckerverhaltens die Resonanzfrequenzen der Vertikal­ bewegung und der Drehschwingungen des Aggregates gegen­ einander zu verschieben, was auch über die Erhöhung der Kippsteifigkeit geschehen kann.

Fig. 4 zeigt eine übliche Anordnung eines Motorlagers 5′ und eines Getriebelagers 6′ auf einer Seite des Trieb­ werksaggregates unter Verwendung üblicher Hydraulik­ lager, die jeweils einen volumenveränderlichen Aus­ gleichsraum 20 aufweisen, der durch eine Drossel­ stelle 21 mit der Druckkammer 14′ bzw. 14 a′ verbunden ist. Die Lager 5′ und 6′ sind so angeordnet, daß bei Vertikalbewegungen des Triebwerksaggregates 1 beide Lager entweder auf Zug oder auf Druck beansprucht sind. Die Druckkammern 14′ und 14 a′ sind wiederum durch eine Leitung 15′, jedoch ohne Drossel, miteinander verbunden. Über diese Verbindungsleitung 15′ kann bei Vertikal­ bewegungen kein Volumenausgleich zwischen den Kammern 14′ und 14 a′ stattfinden, da sie, wie gesagt, bei Zug­ oder Druckbelastung gleichsinnig beaufschlagt werden. Bei Drehbewegungen des Triebwerksaggregates 1 um die Querachse S ist eine Zugbelastung des Motorlagers 5′ mit einer Druckbelastung des Getriebelagers 6′ und um­ gekehrt verbunden. Dabei kann nun durch die Verbindungs­ leitung 15′ ein Druckausgleich zwischen den Druckkammern 14′ und 14 a′ stattfinden, so daß die hydraulische Dämpfung und Federung unwirksam bleibt. Die Steifig­ keit der Lager ist vielmehr ausschließlich durch die Elastizität der als Tragfeder wirkenden Umfangswand 13 bestimmt. Im Gegensatz zur Ausführung gemäß Fig. 3 wird also bei der Ausführung gemäß Fig. 4 die Steifig­ keit der Lagerung bei Kippbewegungen um die Querachse S verringert, während bei Vertikalbewegungen des Trieb­ werksaggregates die Lager 5′ und 6′ wie übliche Hydro­ lager wirken, bei denen bei Zug- und Druckbelastung ein Volumensausgleich zwischen den Druckkammern 14′ und 14 a′ und den Ausgleichsräumen 20 über die Drosselstellen 21 erfolgt.

Claims (5)

1. Lageranordnung für ein Triebwerksaggregat (Motor- Getriebeblock) am Fahrgestell eines Kraftfahrzeuges, bei der auf jeder Seite des Aggregates ein Motor­ lager und ein Getriebelager vorgesehen sind, die jeweils eine hydraulische Druckkammer mit veränder­ lichem Volumen aufweisen, die von einer als Trag­ feder wirkenden elastischen Umfangswand umschlossen ist, und zwischen einer Aggregatestütze und einer Karosseriestütze angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die beiden auf einer Seite des Aggregates (1) vorgesehenen Motor- und Getriebe­ lager (5 bzw. 6) so angeordnet sind, daß bei einer Vertikalbewegung des Aggregates (1) relativ zur Karosserie (4) das eine Lager (5 oder 6) auf Zug und das andere Lager (6 oder 5) auf Druck bean­ sprucht ist, daß die Druckkammern (14, 14 a) dieser beiden Lager (5, 6) durch eine Leitung (15) mit­ einander in Verbindung stehen, und daß in der Ver­ bindungsleitung (15) mindestens eine Drosselstelle (16) mit Dämpfungswirkung und Trägheitseffekt vor­ gesehen ist.

2. Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Motor- und Getriebelager (5 bzw. 6) so angeordnet sind, daß durch das Gewicht des Aggregates (1) das Motorlager (5) auf Zug und die Getriebelager (6) auf Druck beansprucht sind.

3. Lageranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Druckkammer (14, 14 a) über eine eigene Drosselstelle mit der Verbindungs­ leitung (15) verbunden ist.

4. Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in der Verbindungsleitung (15) ein Druckdämpfer (17) angeordnet ist.

5. Lageranordnung nach dem Oberbegriff des An­ spruchs 1 mit Hydrolagern, deren hydraulische Druckkammern über eine Drosselstelle mit einem volumenveränderlichen Ausgleichsraum verbunden sind, wobei sowohl die Motor- als auch die Ge­ triebelager bei einer Vertikalbewegung des Aggre­ gates relativ zur Karosserie auf Druck oder auf Zug beansprucht sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammern (14, 14 a) der beiden Lager (5′, 6′) durch eine Leitung (15′) miteinander verbunden sind (Fig. 4).