DE3705579C2

DE3705579C2 - Verstellbares Motorlager

Info

Publication number: DE3705579C2
Application number: DE3705579A
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl Ing Decker; Ortwin Engfer; Walter Dipl Ing Kuehle
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1987-02-21
Filing date: 1987-02-21
Publication date: 1995-11-02
Anticipated expiration: 2007-02-22
Also published as: SE8800582L; SE8800582D0; US4802648A; FR2611171A1; JPS63235739A; FR2611171B1; DE3705579A1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein verstellbares Motorlager. Es ist bereits ein Motorlager zur Abstützung beispielsweise eines Antriebsmotors an einem Kraftfahrzeugaufbau bekannt, dessen Dämpfungscharakteristik auch während des Betriebs veränderbar ist (DE-OS 34 41 592). Während die Tragfunktion und die Federung dieses Motorlagers durch ein Gummielement erreicht wird, erfolgt eine Zu- oder Abschaltung der hydraulischen Dämpfungswirkung durch Beaufschlagung einer Druckkammer des Lagers entweder mit Überdruck oder mit Unterdruck einer externen Luftquelle oder Luftsenke. Der Wechsel zwischen den Betriebszuständen gedämpft/ungedämpft wird selbsttätig über eine elektronische Steuereinheit in Abhängigkeit von vorgegebenen Parametern vorgenommen.

Bei der großen Anzahl der die Bewegungen des Motors innerhalb des Kraftfahrzeuges beeinflussenden Faktoren läßt sich mit einer derartigen 2-Punkt-Regelung jedoch nur bei bestimmten Betriebsbedingungen eine überzeugende Abschirmung der Motorschwingungen erreichen. In allen anderen Betriebsbereichen muß mit Komforteinbußen als Folge von auf die Fahrzeugzelle übertragenen Schwingungen der Antriebseinheit gerechnet werden.

Die DE 34 04 593 A1 zeigt ein Motorlager, dessen Dämpfung verstellbar ist. Allerdings können bei diesem Motorlager nur relativ hohe Frequenzen gedämpft werden, nicht jedoch niederfrequente Vorgänge, wie sie bei Motorstuckern und bei Ein- und Auskuppelvorgängen auftreten. Entsprechendes gilt auch für ein anderes, durch die DE 34 09 355 A1 bekannt gewordenes Motorlager.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Abstützung der Antriebseinheit in schwingungsmäßiger Hinsicht zu verbessern.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Motorlager mit den Merkmalen eines der Hauptansprüche hat demgegenüber den Vorteil, die Übertragung von Schwingungen der Antriebseinheit auf das Kraftfahrzeug nahezu vollständig zu unterbinden und damit den Fahrkomfort, vor allem bei niedrigen Motordrehzahlen und bei Lastwechseln, zu verbessern. Hierzu ermöglicht das Motorlager eine den jeweiligen Betriebsbedingungen angepaßte individuelle Steuerung der Dämpfungscharakteristik. Zusätzlich vorteilhaft ist es insbesondere, auch die Federkennung des Motorlagers veränderbar zu gestalten, um vor allem bei Ein- und Auskupplungsvorgängen oder bei Lastwechseln die Bewegungen der Antriebseinheit relativ zum Fahrzeugaufbau gering zu halten.

Durch die in dem Unteranspruch aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Motorlagers möglich.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Das in der Zeichnung mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnete Motorlager verfügt über ein topfförmiges, mehrteiliges Gehäuse 2, welches zu seiner offenen Seite hin durch ein elastisches Federelement 5 dichtend abgeschlossen ist. Das elastische Federelement 5 kann beispielsweise aus Gummi bestehen und umgreift mit einem äußeren Bereich 6 eine Bördelung 7 des Gehäuses 2. Vorzugsweise ist das elastische Federelement 5 so ausgeführt, daß es in axialer Richtung, bezogen auf das Gehäuse 2, federnd wirkt, während radiale Bewegungen des elastischen Federelementes 5 gar nicht oder nur geringfügig mög lich sind. Koaxial ist im elastischen Federelement 5 eine erste Be festigung 9 eingelassen, eine zweite Befestigung 10 befindet sich koaxial im Boden 11 des Gehäuses 2. Erste Befestigung 9 und zweite Befestigung 10 sind jeweils an den gegeneinander abzustützenden Tei len, d. h. Antriebsmotor und Kraftfahrzeugfahrgestell, befestigt.

Der Innenraum des Gehäuses 2 ist durch eine elastische Membran 13 in einen mit einem Dämpfungsmedium gefüllten Dämpfungsraum 15 und ein Luftpolster 16 unterteilt. Dabei ist das Luftpolster 16 einerseits durch den Boden 11 des Gehäuses 2 und andererseits durch die elasti sche Membran 13 begrenzt. Zwischen der elastischen Membran 13 und dem elastischen Federelement 5 erstreckt sich der Dämpfungsraum 15. Eine Trennwand 20 unterteilt den Dämpfungsraum 15 in eine erste, am elastischen Federelement 5 anliegende Kammer 21 und eine zweite, an der elastischen Membran 13 anliegende Kammer 22. In der im darge stellten Ausführungsbeispiel zweischichtig aufgebauten Trennwand 20 ist ein als runde Scheibe ausgebildeter, sich parallel zur Trennwand 20 erstreckender Drehschieber 23 eingelassen, welcher über eine ko axiale Welle 25 in der Trennwand 20 drehbar gelagert ist. Das axiale Spiel zwischen den Flachseiten von Drehschieber 23 und Trennwand 20 sollte dabei möglichst gering sein. In Richtung auf das elastische Federelement 5 hin läuft die Welle 25 in einem Zapfen 26 aus, auf welchem ein sich parallel zum Drehschieber 23 erstreckender Drehan ker 27 fixiert ist. Der Drehanker 27 besteht aus ferromagnetischem Material und ist unter der Krafteinwirkung eines magnetischen Feldes verdrehbar. Das magnetische Feld wird dabei durch ein in der Zeich nung nur angedeutetes elektromagnetisches Betätigungsorgan 29 aufge baut, welches sich, beispielsweise in Form einer Spulenwicklung, au ßerhalb des Gehäuses 2, den Drehanker 27 umgreifend, befindet. Die durch das elektromagnetische Betätigungsorgan 29 auf den Drehanker 27 ausgeübte magnetische Kraftwirkung erfolgt dabei durch das dünn wandige Gehäuse 2 hindurch entgegen der Rückstellkraft einer Dreh feder 31, die einerseits am Drehanker 27 und andererseits an der Trennwand 20 angreift.

In der Trennwand 20 befinden sich axial verlaufende Öffnungen 33, im Drehschieber 23 ebenfalls axial verlaufende Drosselöffnungen 35. Je nach Stellung des Drehschiebers 23 relativ zur Trennwand 20 über decken sich die Öffnungen 33 und die Drosselöffnungen 35 mehr oder weniger und bilden dadurch Drosselquerschnitte 36 für das Dämpfungs medium. Die Öffnungen 33 und die Drosselöffnungen 35 sind so aufein ander ausgerichtet, daß entweder bei maximaler oder bei minimaler Auslenkung des Drehschiebers 23 sich die Öffnungen 33 und die Dros selöffnungen 35 vollständig überdecken und damit den größtmöglichen Durchlaß zwischen der ersten Kammer 21 und der zweiten Kammer 22 des Dämpfungsraumes 15 freigeben. Die Drosselwirkung der sich in dieser Weise aus der Trennwand 20 und dem Drehschieber 23 zusammensetzenden Drosselvorrichtung ist bei dieser Stellung des Drehschiebers 23 also am geringsten. Wird der Drehschieber 23 so ausgelenkt, daß sich die Öffnungen 33 und die Drosselöffnungen 35 nur noch teilweise über decken, so nimmt die Drosselwirkung in entsprechendem Maße zu. Durch entsprechende Positionierung des Drehschiebers 23 ist die Drossel wirkung also stufenlos einstellbar. Die Betätigung des Drehschiebers 23 erfolgt über den mit dem Drehschieber 23 durch die Welle 25 und den Zapfen 26 fest verbundenen Drehanker 27. Bei Zug bzw. Druck auf das Motorlager 1 findet also ein Austausch des Dämpfungsmediums zwischen der ersten Kammer 21 und der zweiten Kammer 22 über die Öffnungen 33 und die Drosselöffnungen 35 statt. Das gesamte Volumen des in den Kammern 21, 22 befindlichen Dämpfungsmediums ist dabei aufgrund dessen Inkompressibilität nahezu konstant. Anders verhält es sich mit dem Volumen des Luftpolsters 16: Aufgrund der relativ hohen Kompressibilität von Luft verhält sich das Luftpolster 16 wie ein Luftfederelement. Damit bilden das elastische Federelement 5 und das Luftpolster 16 zwei in Reihe zueinander geschaltete, miteinander durch den Dämpfungsraum 15 in Verbindung stehende Federelemente.

Die Federsteifigkeit bzw. die Federkennung des Motorlagers 1 läßt sich durch entsprechende Variation der Luftmenge des Luftpolsters 16 einstellen. Hierzu ist das Luftpolster 16 über eine Ventileinrich tung 37 in dessen erster Stellung mit einer Druckluftquelle 38 ver bindbar, in zwei weiteren Stellungen der Ventileinrichtung 37 wird das Luftpolster 16 in die Atmosphäre entlüftet bzw. nach außen hin abgeschlossen.

Die Ventileinrichtung 37 ist beispielsweise als elektromagnetisch betätigbares Wegeventil ausgebildet und über eine elektrische An schlußleitung 40 mit einer elektronischen Steuereinheit 41 verbun den. Auch das elektromagnetische Betätigungsorgan 29 für den Dreh schieber 23 ist über eine Anschlußleitung 42 mit der elektronischen Steuereinheit 41 verbunden.

Sowohl die Größe der Dämpfung als auch die Größe der Federkennung des Motorlagers 1 erfolgt also in Abhängigkeit von Steuersignalen der elektronischen Steuereinheit 41. Die elektronische Steuereinheit 41 verfügt über Eingänge für mehrere Eingangssignale 51 bis 59, wel che von in der Zeichnung nicht dargestellten Meßwertaufnehmern oder anderen Signalgebern erzeugt werden und welche verschiedene, die Be wegung der Antriebseinheit beeinflussende Parameter beschreiben. Der Informationsgehalt der einzelnen Eingangssignale 51 bis 59 wird im folgenden beschrieben:

Eingangssignal 51 ist ein Maß der Motorbewegung innerhalb des Fahr zeugaufbaus. Dieses Signal wird vorzugsweise durch einen Weggeber erzeugt, welcher die relative Auslenkung der Antriebseinheit zum Fahrzeugaufbau erfaßt.

Eingangssignal 52 beschreibt den Stellwinkel der Drosselklappe. Der Drosselklappenwinkel läßt bei Kenntnis der Motordrehzahl Rückschlüs se auf die Größe der Motorleistung und die Größe des Motordrehmomen tes zu. Das Motordrehmoment beeinflußt unmittelbar die Bewegung der Antriebseinheit innerhalb des Fahrzeugaufbaus.

Das dritte Eingangssignal 53 ist ein Maß für die Stellgeschwindig keit der Drosselklappe. Erzeugt wird es beispielsweise von einem Ge ber, welcher die Winkelgeschwindigkeit der Drosselklappenwelle er faßt. Damit ist das dritte Eingangssignal 53 geeignet, Lastwechsel der Antriebseinheit an die elektronische Steuereinheit 41 zu über mitteln, bevor diese zu einer Lastwechselbewegung der Antriebsein heit relativ zum Fahrzeugaufbau führen.

Das vierte Eingangssignal 54 beschreibt die Stellung des Gaspedals. Dieses Eingangssignal ist dem Eingangssignal 52 proportional und kann alternativ herangezogen werden.

Das fünfte Eingangssignal 55 beschreibt die Ausrückstellung der Kupplung, da beim Ein- und Auskuppeln ein plötzlicher Wechsel des Antriebsmomentes eintritt und damit eine heftige Relativbewegung zwischen der Antriebseinheit und dem Fahrzeugaufbau einhergeht.

Durch das sechste Eingangssignal 56 wird die Motordrehzahl beschrie ben. Auch die Motordrehzahl beeinflußt die auf das Motorlager ein wirkenden Kräfte, beispielsweise ist die Wirkung von Lastwechselvor gängen bei hohen Motordrehzahlen weit geringer als bei niedrigen Drehzahlen.

Über das siebte Eingangssignal 57 wird der elektronischen Steuerein heit 41 die jeweils gewählte Getriebestufe mitgeteilt. Auch diese Information ist wichtig für die richtige Einstellung der Kennwerte des Motorlagers 1, da z. B. Lastwechsel bei niedriger Getriebestufe eine heftigere Bewegung der Antriebseinheit zur Folge haben als in höheren Getriebestufen.

Eingangssignal 58 beschreibt die Geschwindigkeit des Fahrzeuges, Eingangssignal 59 die Absolutbeschleunigung des Fahrzeugaufbaus. Diese beiden Eingangssignale sind zwar von eher untergeordneter Be deutung, können jedoch in bestimmten Fällen ebenfalls Aufschluß über die auf das Motorlager 1 einwirkenden Kräfte geben.

Die Verarbeitung der Eingangssignale 51 bis 59 zu den auf das elek tromagnetische Betätigungsorgan 29 und die Ventileinrichtung 37 ein wirkenden Steuersignalen kann beispielsweise durch einen in der elektronischen Steuereinheit 41 integrierten Mikroprozessor erfol gen. Die Auswertung der Eingangssignale 51 bis 59 kann dabei auch in Form von Kennfeldern erfolgen.

Die Liste der hier beschriebenen Eingangssignale 51 bis 59 erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit, es lassen sich auch noch zu sätzliche Parameter aufnehmen. Es müssen auch nicht alle Eingangs signale zusammen zur Auswertung herangezogen werden, vielmehr ist eine Steuerung des Motorlagers 1 schon dann möglich, wenn nur weni ge, aber aussagekräftige Eingangssignale durch die elektronische Steuereinheit 41 verarbeitet werden. Einen besonders hohen Informa tionswert besitzt z. B. das Eingangssignal 51, welches die Bewegung der Antriebseinheit relativ zum Fahrzeugaufbau unmittelbar be schreibt. In der elektronischen Steuereinheit 41 ist festlegbar, daß der Grad der Dämpfung des Motorlagers 1 mit zunehmender Beschleuni gung der Antriebseinheit relativ zum Fahrzeugaufbau zunimmt. Ist die Beschleunigung der Antriebseinheit relativ zum Fahrzeugaufbau so gerichtet, daß der Druck auf das Motorlager 1 zunimmt, so kann au ßerdem über die Ventileinrichtung 37 das Luftpolster 16 belüftet werden, was unmittelbar die Federkennung vergrößert und damit zu ei nem Auffangen der Bewegung der Antriebseinheit führt.

Von hohem Informationswert sind auch das dritte Eingangssignal 53 und das sechste Eingangssignal 56, welche die Stellgeschwindigkeit der Drosselklappe und die Motordrehzahl beschreiben. Eingangssignal 53 gelangt bereits vor Beginn der Motorbewegung zur elektronischen Steuereinheit 41 und ermöglicht damit eine dem Ereignis vorgreifende Steuerung von Dampfung und Federung des Motorlagers 1.

Das beschriebene und dargestellte Motorlager stellt selbstverständ lich nur eine von vielen Varianten dar. Möglich ist eine Vielzahl von Kombinationen von Gummifedern, Stahlfedern, Magnetfedern, Luft federn, hydraulischen Dämpfern, Reibungsdämpfern sowohl in Rei hen- als auch in Parallelschaltung. Auch die Art und Weise der Ver stellung von Dämpfung und Federkennung des Motorlagers ist nicht auf die gezeigte elektromagnetische Betätigung beschränkt. Denkbar sind beispielsweise auch hydraulische oder pneumatische Betätigungen.

Nicht in allen Anwendungsfällen ist es notwendig, zugleich die Dämp fung und die Federkennung des Motorlagers zu steuern. In vielen Fäl len reicht eine Steuerung der Dämpfung bereits aus. Eine zusätzliche Regelung des Luftdrucks im Luftpolster 16 über die Ventileinrichtung 37 ist dann vorzunehmen, wenn sehr hohe Anforderungen an die Ab schirmung von Motorschwingungen gestellt sind.

Claims

1. Verstellbares Motorlager (1) zur Abstützung einer Antriebseinheit innerhalb eines Fahrzeugaufbaus, mit einem elastischen Federelement (5) und einem mit einem Dämpfungsmedium gefüllten, durch eine mit Öffnungen versehene Trennwand (20) in zwei Kammern (21, 22) unterteilten Dämpfungsraum (15), sowie mit einem Anschluß für ein Betätigungsorgan (29), mittels dessen die Größe der Dämpfung des Motorlagers (1) in Abhängigkeit von Steuersignalen einer elektronischen Steuereinheit (41) zu beeinflussen ist, wobei die elektronische Steuereinheit (41) mit mindestens einem Meßwertaufnehmer (51 bis 59) in Verbindung steht, über welchen mindestens eine der Größen:

- der Bewegung der Antriebseinheit innerhalb des Fahrzeugaufbaus,
- der Stellgeschwindigkeit der Drosselklappe,
- der Motordrehzahl,
- des Stellwinkels der Drosselklappe,
- der Auslenkung des Gaspedals,
- der Ausrückstellung der Kupplung,
- der Getriebestufe,
- der Fahrzeuggeschwindigkeit oder
- der Absolutbeschleunigung des Fahrzeugaufbaus

erfaßt wird und über einen Ausgang für Steuersignale verfügt, welcher mit dem Eingang des Betätigungsorgans (29) in Verbindung steht, wobei über das Betätigungsorgan (29) die Größe von Drosselquerschnitten (36) festlegbar ist, über welche die zwei Kammern (21, 22) des Dämpfungsraums (15) miteinander in Verbindung stehen, sowie mit einer Ventileinrichtung (37), über die ein zwischen der Antriebseinheit und dem Fahrzeugaufbau in Reihe oder parallel zum Dämpfungsraum (15) angeordnetes Luftpolster (16) be- und entlüftbar ist und die über einen Eingang verfügt, welcher mit einem Ausgang der elektronischen Steuereinheit (41) verbunden ist.

2. Verstellbares Motorlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungsraum (15) und das Luftpolster (16) in Reihe zueinander angeordnet, durch eine elastische Membran (13) voneinander getrennt und in einem gemeinsamen Gehäuse (2) angeordnet sind.