DE3703188A1 - Verbindungsmotor-aufhaengung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbindungsmo­ tor-Aufhängung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In Automobilen werden in Abhängigkeit von seinen Be­ triebsbedingungen, speziell in Abhängigkeit von der Motordrehzahl Vibrationen in einem großen Frequenz- und Amplitudenbereich erzeugt. Ein Automotor wird daher oft mittels Verbindungsmotor-Aufhängungen, welche Vibrationen in einem weiten Bereich zu absorbieren vermögen, am Fahrzeugchassis gehaltert. Eine Verbindungsmotor-Aufhängung enthält eine erste, durch ein Gummikissen umgebene Strömungsmediumkammer und eine zweite, durch eine flexible Membran umgebene Strömungsmediumkammer, die durch eine Durchtrittsöffnung miteinander verbunden sind. Wird das Gummikissen durch eine Last stark deformiert, so wird das strömende Medium zwischen der ersten und zweiten Strömungsmediumkammer durch die Durchtrittsöffnung in Bewegung gebracht, um Vibrationen großer Amplituden zu absorbieren. Vibrationen kleineren Amplituden werden durch die Deformation des Gummikissens absorbiert.

Generell ist die Durchtrittsöffnung einer Verbindungs­ motor-Aufhängung mit festen Abmessungen ausgelegt. Ein Problem bei einer Verbindungsmotor-Aufhängung mit einer fest bemessenen Durchtrittsöffnung besteht darin, daß niederfrequente Vibrationen, welche im Leerlauf eines Motors auftreten, nicht absorbiert werden können, wenn die effektive Durchtrittsfläche der Durchtrittsöffnung nicht klein genug ausgelegt ist, um die Resonanzfre­ quenz des zwischen den Strömungsmediumkammern strömen­ den Mediums abzusenken. Damit wird jedoch die Masse des strömenden Mediums innerhalb der Durchtrittsöffnung reduziert und damit die dynamische Federkonstante er­ höht, so daß es schwierig wird, hochfrequente Vibra­ tionen mit kleiner Amplitude wirksam zu absorbieren. Wird andererseits die Durchtrittsöffnung mit einer großen effektiven Durchtrittsfläche ausgelegt, um auch für hochfrequente Vibrationen eine kleine dynamische Federkonstante zu erhalten, so bleibt der Resonanzeffekt des strömenden Mediums bei niederfrequenten Schwingun­ gen nicht erhalten.

Es ist daher bereits bekannt geworden, eine Strömungs­ mediumverbindung zwischen der ersten und zweiten Strö­ mungsmediumkammer durch eine Durchtrittsöffnung vorzu­ sehen, welche eine relativ große Fläche besitzt und mittels eines Ventils selektiv geöffnet und geschlossen wird, wie dies in der JP-OS Nr. 59-40 945 beschrieben ist. Dabei wird die Durchtrittsöffnung bei niederfre­ quenten Vibrationen geschlossen und bei hochfrequenten Vibrationen geöffnet, wodurch die dynamische Federkon­ stante bei niederfrequenten Vibrationen erhöht und bei hochfrequenten Vibrationen verringert wird. Damit ergibt sich jedoch das weitere Problem, daß der Öffnungs/Schließvorgang der Durchtrittsöffnung zu ins Gewicht fallenden Änderungen der dynamischen Federkon­ stante führt. Bei einer derartigen Anordnung ist daher lediglich ein einfaches Umschalten der dynamischen Federkonstante zwischen zwei unterschiedlichen speziel­ len Betriebsbedingungen des Fahrzeugs, wie beispiels­ weise große Beschleunigung und Normalbetrieb möglich;, die dynamische Federkonstante ist als Funktion der Vibrationsänderung vom Leerlaufbereich bis zum Hochge­ schwindigkeitsbereich nicht graduell änderbar.

Darüberhinaus ändert sich die Motordrehzahl und damit die Vibrationscharakteristik auch im Leerlaufbereich. Die dynamische Federkonstante sollte daher vorzugsweise auch im Leerlaufbereich änderbar bzw. steuerbar sein. Es ist zwar eine Ausgestaltung möglich, bei der die effektive Durchtrittsfläche der Durchtrittsöffnung als Funktion der sich ändernden Motordrehzahl kontinuier­ lich steuerbar ist. Dies ist jedoch nur auf Kosten einer beträchtlich aufwendigen Steuerung möglich, da im Leerlaufbereich eine kleine Durchtrittsöffnungsfläche noch zusätzlich gesteuert werden muß.

Eine andere bekannte Form einer Motoraufhängung, bei der die Länge einer Durchtrittsöffnung in einem Vibra­ tionsbereich kleiner Frequenz und großer Amplitude, etwa beim Anlassen des Motors, steuerbar ist, ist in der JP-OS Nr. 60-73 146 beschrieben. Eine derartige Ausführungsform ist insofern nachteilig, als die Quer­ schnittsfläche der Durchtrittsöffnung zu klein ist, um das Volumen des Durchtrittsöffnungsteils bzw. der Strömungsmediummasse innerhalb des Durchtrittsöffnungs­ teils ins Gewicht fallend zu beeinflussen. Es wird vielmehr lediglich der Dämpfungskoeffizient gesteuert. Dabei ist es nicht möglich, die dynamische Federkon­ stante als Funktion der Motordrehzahl zu ändern.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zur optimalen Steuerung der dynamischen Federkonstante einer Motoraufhängung als Funktion von Vibrationsänderungen im gesamten Motor­ drehzahlbereich, d. h., vom Leerlaufbereich, im Leer­ laufbereich, bis zum Hochgeschwindigkeitsbereich anzu­ geben, um Vibrationen in einem entsprechend weiten Bereich absorbieren zu können.

Diese Aufgabe wird bei einer Verbindungsmotor-Aufhängung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Verbindungsmotor-Aufhängung ist also eine erste Durchtrittsöffnung in ihrer Länge und eine zweite Durchtrittsöffnung in ihrer effektiven Durchtrittsfläche steuerbar, wobei diese Durchtritts­ öffnungen zur Verbindung zweier Strömungsmediumkammern miteinander dienen. Im Motorleerlaufbereich wird die zweite Durchtrittsöffnung geschlossen und die Länge der ersten Durchtrittsöffnung gesteuert, während in einem Bereich hoher Motordrehzahl die zweite Durchtritts­ öffnung gesteuert wird, um die effektive Durchtritts­ fläche der Gesamtdurchtrittsöffnungen zu steuern.

Bei einer derartigen Ausgestaltung werden die beiden Strömungsmediumkammern im Leerlaufbereich durch die erste Durchtrittsöffnung miteinander verbunden, während gleichzeitig die Länge der ersten Durchtrittsöffnung als Funktion der Motordrehzahl gesteuert wird, um die Masse des Strömungsmediums in der Durchtrittsöffnung zu ändern. Damit kann die dynamische Federkonstante der Motoraufhängung auf der Basis der sich ändernden Motor­ drehzahl feingesteuert werden. Die erste Durchtritts­ öffnung braucht daher in ihrer Fläche nicht vergrößert zu werden, so daß die Resonanzfrequenz des strömenden Mediums klein genug gehalten wird, um niederfrequente Vibrationen wirksam zu absorbieren.

Im Bereich hoher Drehzahl sind die beiden Strömungsme­ diumkammern durch die zweite Durchtrittsöffnung mit großer Fläche miteinander verbunden, wodurch die dyna­ mische Federkonstante der Motoraufhängung reduziert wird. Die Fläche der zweiten Durchtrittsöffnung ist steuerbar, um die dynamische Federkonstante für den Augenblickswert der Vibration auf einen optimalen Wert zu steuern.

Auf diese Weise wird die dynamische Federkonstante der Motoraufhängung im gesamten Drehzahlbereich, d. h. vom Leerlauf bis zu hohen Drehzahlen, optimal gesteuert, wodurch Motorvibrationen wirksam absorbiert werden.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren der Zeichnungen dargestellten Ausführungsfor­ men näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines wesentlichen Teils einer Maschinensatz­ halterung, bei der eine erfindungsgemäße Verbindungsmotor-Aufhängung verwendbar ist;

Fig. 2A und 2B jeweils eine ebene Ansicht zweier unter­ schiedlicher Betriebszustände einer Teilungsplatte in einer Motoraufhängung nach Fig. 1; und

Fig. 3A und 3B jeweils einen Schnitt in einer Ebene III-III in Fig. 2A bzw. 2B.

Gemäß Fig. 1 ist ein durch einen Motor, ein Getriebe und weitere Teile gebildeter, nicht dargestellter Maschinensatz mit einem Flansch 1 versehen. Dieser Flansch 1 ist auf einem Fahrzeugrahmen 4 mittels einer erfindungsgemäßen Verbindungsmotor-Aufhängung 2 und eines Stoßdämpfers 3 gehaltert, wodurch Vibrationen großer Amplituden, wie sie beispielsweise beim Anlas­ sen oder durch Schütteln des Fahrzeuges auftreten, gedämpft werden.

Die Motoraufhängung 2 besitzt ein auf dem Rahmen 4 montiertes zylindrisches Gehäuse 5 sowie ein konisches Gummikissen 6, das die Oberseite des Gehäuses 5 strö­ mungsmediumdicht abdeckt. Eine am Flansch 1 befestigte Metallbefestigung 7 ist durch Vulkanisieren in die Oberseite des Gummikissens 6 eingepaßt. Ein unteres Ende des Gehäuses 5 ist durch eine dünne flexible Membran 8 beispielsweise aus Gummi strömungsmediumdicht geteilt. Auf diese Weise bilden das Gehäuse 5, das Gummikissen 6 und die Membran 8 einen strömungsmedium­ dichten Raum. Dieser Raum wird durch eine Teilungsplat­ te 9 in eine erste bzw. obere Strömungsmediumkammer 10 sowie eine zweite bzw. untere Strömungsmediumkammer 11 geteilt. In diesen Kammern 10 und 11 befindet sich Öl oder ein entsprechendes inkompressibles strömendes Medium.

Die Teilungsplatte 9 umfaßt eine am Gehäuse 5 befestig­ te scheibenförmige feste Platte 12, eine in engem Kon­ takt mit einem Umfangsteil der Platte 12 gehaltene ringförmige erste bewegliche Platte 13 sowie eine in engem Kontakt mit einem zentralen Teil der Platte 12 gehaltene und in einer zentralen Öffnung der ringför­ migen Platte 13 aufgenommene scheibenförmige zweite bewegliche Platte 14. An der Unterseite der ersten be­ weglichen Platte 13 ist eine mit einem Ritzel 17 kämmende ringförmige Zahnstange 15 vorgesehen. Ent­ sprechend ist an der Unterseite der zweiten beweglichen Platte 14 eine mit einem Ritzel 18 kämmende ringförmige Zahnstange 16 vorgesehen. Bei dieser Ausgestaltung sind die Platten 13 und 14 durch Antrieb mittels der Ritzel 17 und 18 um eine Achse der Teilungsplatte 9 drehbar. Die Ritzel 17 und 18 werden ihrerseits durch am Außen­ umfang des Gehäuses 5 montierte Betätigungseinrichtun­ gen 19 und 20 in Drehung versetzt.

Gemäß den Fig. 2A, 2B, 3A und 3B ist die feste Platte bzw. Scheibe 12 in einem Umfangsteil mit einer relativ kleinflächigen Öffnung 21 versehen. Die erste beweg­ liche Platte (bzw. beweglicher Ring) 13 ist an einer dem Loch 21 in der festen Scheibe 12 entsprechenden Stelle mit einer bogenförmigen Ausnehmung 22 versehen. Diese Ausnehmung 22 ist so geformt, daß ihre Größe graduell zunimmt und in einer durchgehenden Öffnung 23 endet. Bei dieser Ausgestaltung sind die erste und zweite Strömungsmediumkammer 10 und 11 durch eine erste Durchtrittsöffnung 24 miteinander verbunden, welche durch die Öffnung 21 der festen Scheibe 12 und die Aus­ nehmung 22 sowie die Öffnung 23 des beweglichen Rings 13 gebildet wird. Die Länge dieser ersten Durchtritts­ öffnung 24 ist in Abhängigkeit vom Abstand zwischen den Öffnungen 21 und 23, d. h. durch Drehung des beweglichen Ringes 13 variabel.

Gemäß den Fig. 2A und 2B ist die feste Scheibe 12 in ihrem mittleren Teil mit einem Paar von sektorförmigen Öffnungen 25 versehen, die jeweils einen Winkelbogen von 90° besitzen und einen Umfangsabstand von im wesentlichen 90° voneinander besitzen. Entsprechend besitzt die bewegliche Scheibe 14 ein Paar von sektor­ förmigen Öffnungen 26, die jeweils einen Winkelbogen von im wesentlichen 90° besitzen und durch einen Umfangsabstand von im wesentlichen 90° voneinander beabstandet sind. Diese Öffnungen 25 und 26 bilden eine zweite Durchtrittsöffnung 27 relativ großen Durchmes­ sers. Speziell wenn die Öffnungen 25 und 26 zueinander ausgerichtet sind, sind die Strömungsmediumkammern 10 und 11 durch die zweite Durchtrittsöffnung 27 miteinan­ der verbunden. Die effektive Querschnittsfläche der zweiten Durchtrittsöffnung 27 ist in Abhängigkeit von der relativen Stellung zwischen den Öffnungen 25 und 26 veränderbar, d. h. sie ist durch Drehung der beweg­ lichen Scheibe 14 steuerbar. Sind gemäß Fig. 2A die Öffnungen 25 und 26 um 90° gegeneinander verschoben, so ist die zweite Durchtrittsöffnung 27 vollständig ge­ schlossen.

Die den Ritzeln 17 und 18 zugeordneten Betätigungsein­ richtungen 19 und 20 werden durch eine Steuerschaltung betätigt, welche als Funktion eines Motordrehzahlsig­ nals ein Steuersignal erzeugt. Speziell im Motorleer­ laufbereich wird die Betätigungseinrichtung 19 mit zu­ nehmender Motordrehzahl in einer Richtung im Sinne der Reduzierung der Länge der Durchtrittsöffnung 24 betätigt, während die Betätigungseinrichtung 20 im Bereich hoher Motordrehzahl mit zunehmender Motordreh­ zahl in einer Richtung im Sinne der Vergrößerung der Fläche der Durchtrittsöffnung 27 betätigt wird. In einem Bereich kleiner Motordrehzahl ist die zweite Durchtrittsöffnung 27 voll geschlossen. Bei dieser speziellen Ausführungsform bilden daher die Betätigungs­ einrichtungen 19 und 20 mit ihrer zugehörigen Steuer­ schaltung eine erste Steuereinrichtung zur Steuerung der Länge der Durchtrittsöffnung 24 sowie eine zweite Steuereinrichtung zur Steuerung der effektiven Durch­ trittsfläche der Durchtrittsöffnung 27.

Befindet sich der Motor im Leerlauf, so bleiben die Öffnungen 25 der festen Scheibe 12 und die Öffnungen 26 der beweglichen Scheibe 14 voneinander um 90° bei voll geschlossener Durchtrittsöffnung 27 voneinander getrennt, wie dies in Fig. 2A dargestellt ist. Ist die Motordreh­ zahl klein, so ist der Abstand zwischen der Öffnung 21 der festen Scheibe 12 und der Öffnung 23 der beweglichen Scheibe 13 gemäß den Fig. 2A und 3A am größten. Mit anderen Worten ausgedrückt ist dann die Durchtritts­ öffnung 24 am längsten. In diesem Zustand sind die Strömungsmediumkammern 10 und 11 der Motoraufhängung 2 durch die dann lange und schmale Durchtrittsöffnung 24 miteinander verbunden.

Bei kleiner Motordrehzahl im vorstehend beschriebenen Sinne besitzt die Motorvibration generell eine kleine Frequenz und eine relativ große Amplitude. Das Gummi­ kissen 6 erleidet daher eine ins Gewicht fallende Deformation, wodurch sich die Strömungsmediumkammer 10 ausdehnt und zusammenzieht. Das in den Strömungsmedium­ kammern 10 und 11 befindliche strömende Medium wird daher durch die Durchtrittsöffnung 24 gedrückt, wodurch die Vibration durch die Resonanz des strömenden Mediums absorbiert wird. In diesem Falle ist die Masse des strömenden Mediums in der Durchtrittsöffnung 24 groß und daher die dynamische Federkonstante der Motorauf­ hängung 2 klein. Auf diese Weise werden die Vibrationen im Leerlaufbereich mit kleiner Drehzahl absorbiert.

Nimmt die Motordrehzahl im Leerlaufbereich zu, so wird die Betätigungseinrichtung 19 derart betätigt, daß der bewegliche Ring 13 gedreht wird, wodurch die Öffnung 21 der festen Scheibe 12 und die Öffnung 23 des beweglichen Rings 13 gemäß Fig. 3B aufeinanderzu bewegt werden.

Damit wird die Durchtrittsöffnung 24 verkürzt und somit die Masse des strömenden Mediums in der Durchtritts­ öffnung 24 verringert. Da weiterhin die die Öffnungen 21 und 23 miteinander verbindende Ausnehmung 22 eine graduell zunehmende Tiefe besitzt, wird die effektive Durchtrittsfläche der Durchtrittsöffnung 24 vergrößert. Auf diese Weise wird die dynamische Federkonstante der Motoraufhängung 2 auf einen adäquaten Wert zur Absorp­ tion der Augenblicksvibrationen gesteuert.

Sobald die Motordrehzahl den höchsten Wert im Leerlauf­ bereich annimmt, sind die Öffnung 21 der festen Scheibe 12 und die Öffnung 23 des beweglichen Rings 13 gemäß Fig. 2B vollständig zueinander ausgerichtet. Mit weiter zunehmender Motordrehzahl wird die Betätigungseinrich­ tung 20 betätigt, um die bewegliche Scheibe 14 zu drehen, bis die Öffnungen 25 der festen Scheibe 12 und die Öffnungen 26 der beweglichen Scheibe 14 einander überlappen, um die Öffnung 27 gemäß Fig. 2B zu öffnen. Damit wird eine Verbindung zwischen den Strömungsmedium­ kammern 10 und 11 der Motoraufhängung 2 durch beide Durchtrittsöffnungen 24 und 27 gebildet.

Auf diese Weise kann das strömende Medium im Bereich hoher Drehzahl, in dem die Vibrationsamplitude klein ist, leicht zwischen den Strömungsmediumkammern 10 und 11 der Motoraufhängung 2 fließen, um die dynamische Federkonstante der Motoraufhängung 2 klein zu halten, wodurch hochfrequente Vibrationen wirksam absorbiert werden. Die dynamische Federkonstante hängt vom Über­ lappungsgrad der Öffnungen 25 der festen Scheibe 12 und der Öffnungen 26 der beweglichen Scheibe 14, d. h., von der Fläche der Durchtrittsöffnung 27 ab. Mit anderen Worten ausgedrückt wird die dynamische Federkonstante auf der Basis des Betrages der Drehung der beweglichen Scheibe 14 gesteuert.

Wie vorstehend beschrieben, wird der Betrag der Drehung des beweglichen Rings 13 und der beweglichen Scheibe 14 gesteuert, um die dynamische Federkonstante der Motor­ aufhängung 2 im Gesamtbereich von Leerlauf bis zu hoher Drehzahl zu steuern, wodurch bei allen Motordrehzahlen auftretende Vibrationen absorbiert werden. Es ist darauf hinzuweisen, daß Vibrationen mit großer Amplitude, wie sie beim Anlassen des Motors oder beim Durchschütteln des Fahrzeuges auftreten, durch den Stoßdämpfer 3 absorbiert werden.

Anstelle einer graduell zunehmenden Tiefe der einen Teil der Durchtrittsöffnung 24 bildenden Ausnehmung 22 zwecks Änderung der Länge und der effektiven Durchtritts­ fläche der Durchtrittsöffnung 24 kann die Ausnehmung auch eine gleichförmige Querschnittsfläche besitzen.

Weiterhin kann auch die Drehbewegung der den Durch­ trittsöffnungen 24 und 27 zugeordneten drehbaren Ele­ mente 13 und 14 im Bedarfsfall durch eine lineare Gleitbewegung ersetzt werden.

Die im vorstehenden beschriebene Verbindungs-Motorauf­ hängung, die den Maschinensatz (Flansch 1) mit dem Fahrzeugrahmen 4 verbindet, kann auch als zusammengesetzte Motoraufhängung bezeichnet werden.

Claims (4)

1. Verbindungsmotor-Aufhängung mit einer ersten mit einem strömenden Medium gefüllten und von einem Gummikissen (6) umgebenen Strömungsmediumkammer (10) sowie einer zweiten, mit dem strömenden Medium gefüllten und durch eine flexible Membran (8) umgebenen Strömungsmediumkammer (11), die durch wenigstens eine Durchtrittsöffnung miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Strömungsmediumkammern (10, 11) durch eine erste, in ihrer Länge veränderbare Durchtrittsöffnung (24) sowie eine zweite in ihrer effektiven Durchtrittsfläche veränderbare Aus­ trittsöffnung (27) miteinander verbunden sind und daß eine Steuereinrichtung (19) zur Änderung der Länge der ersten Durchtrittsöffnung (24) als Funk­ tion der Motordrehzahl und eine zweite Steuerein­ richtung (20) zum Schließen der zweiten Durch­ trittsöffnung (27) im Motorleerlauf sowie zur Änderung von deren effektiver Durchtrittsfläche in einem Bereich hoher Motordrehzahl vorgesehen sind.

2. Verbindungsmotor-Aufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Strömungsmediumkammer (10, 11) durch eine Teilungsplatte (9) voneinander getrennt sind, welche durch eine feste Platte (12) sowie eine erste und eine zweite in engem Kontakt mit der festen Platte (12) stehende bewegliche Platte (13, 14) gebildet ist, daß die erste Durchtrittsöffnung (24) durch eine Öffnung (21) kleiner Querschnittsfläche, welche in der festen Platte (12) vorgesehen ist und mit der ersten Strömungsmediumkammer (10) in Verbindung steht, eine Öffnung (23) kleiner Fläche, welche in der ersten beweglichen Platte (13) ausgebildet ist und mit der zweiten Strömungsmediumkammer (11) in Verbindung steht, sowie einen mit den Öffnungen (21, 23) in Verbindung stehenden Durchlaß (22) gebildet ist, wobei die erste bewegliche Platte (13) bei Bewegung die Länge der ersten Durchtritts­ öffnung (24) ändert, und daß die zweite Durchtrittsöffnung (27) durch Öffnungen (25, 26) großer Fläche gebildet ist, welche in der festen Platte (12) und der zweiten beweglichen Platte (14) ausgebildet sind, wobei die zweite bewegliche Platte (14) bei Bewegung die effektive Durchtrittsfläche der zweiten Durch­ trittsöffnung (27) ändert.

3. Verbindungsmotor-Aufhängung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste bewegliche Platte (13) durch eine ringförmige Platte gebildet ist, welche einem Um­ fangsteil der festen Platte (12) zugewandt ist, daß die zweite bewegliche Platte (14) durch eine in einer zentralen Öffnung der ringförmigen Plat­ te 13 aufgenommene Scheibe gebildet ist, und daß die ringförmige Platte (13) und die Scheibe (14) relativ zu der festen Platte (12) frei drehbar und durch die erste bzw. zweite Steuereinrichtung (19 bzw. 20) in einer Drehbewegung angetrieben sind.

4. Verbindungsmotor-Aufhängung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaß (22) durch eine in der festen Platte (12) oder der ersten beweglichen Platte (13) und der anderen der Platten vorgesehene Aus­ nehmung gebildet ist und daß die Ausnehmung (22) so schräg ausgebildet ist, daß ihre Tiefe sich graduell ändert.