DE4121939A1

DE4121939A1 - Hydraulisch gedaempftes gummilager

Info

Publication number: DE4121939A1
Application number: DE19914121939
Authority: DE
Inventors: Juergen Dr Ing Bukovics
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1991-07-03
Filing date: 1991-07-03
Publication date: 1993-01-07

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein hydraulisch gedämpftes Gummilager entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Lager haben die Aufgabe, das Antriebsaggregat zu halten, Körperschall von der Karosserie fernzuhalten und im Fahrbetrieb die Antriebsmomente und die dynamischen Kräfte aufzunehmen. Diese Vielzahl von Aufgaben führt zwangsläufig zu Zielkonflikten bei der Auslegung des Lagers, was zur Folge hat, daß keine der Einzelaufgaben in bestmöglicher Weise gelöst werden kann. Besondere Verhältnisse gelten bei stehendem Fahrzeug im Leerlauf. Hier treten die zu iso lierenden Körperschallschwingungen in einer einzigen Fre quenz, nämlich der Zündfrequenz der Brennkraftmaschine, und in einer stationären Richtung auf.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß eine zu friedenstellende Körperschallisolierung im Leerlauf dann erreicht wird, wenn die dynamische Steifigkeit des Gummila gers bei Zündfrequenz deutlich niedriger ist als die Stei figkeit der Gummitragfeder.

Demzufolge ist es Aufgabe der Erfindung, ein Gummilager der gattungsgemäßen Art zu schaffen, das im Fahrbetrieb wie ein Hydrauliklager entsprechend dem Stand der Technik arbeitet, jedoch für den Leerlaufbetrieb derart umschaltbar ist, daß seine dynamische Steifigkeit geringer ist als die Steifigkeit der Gummitragfeder.

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

Das erfindungsgemäße Lager arbeitet bei geschlossenem Ventil wie ein übliches hydraulisch gedämpftes Gummilager. Wenn im Leerlauf das Ventil geöffnet ist, so wird aufgrund der mit niedrigen Frequenzen erfolgenden Relativbewegung zwischen den Befestigungselementen Flüssigkeit durch die Leitung in den Ausgleichsraum und zurück transportiert. Dieses System arbeitet nun als hydraulischer Tilger. Der hydraulische Tilger besteht aus einem Feder-Masse-System, dessen Feder von der Blähsteifigkeit der Berandung der Druckkammer und dessen Masse von der Flüssigkeitssäule im Überströmkanal gebildet wird. Da die Resonanzfrequenz dieses Feder-Masse- Systems auf die Zündfrequenz abgestimmt ist, wird mehr Flüssigkeit durch die Leitung hin- und hergepumpt, als der Volumensverdrängung durch die Relativbewegung der Befesti gungselemente entspricht. Dadurch entstehen in der Druck kammer Druckpulsationen, die sich wie eine Steifigkeits reduktion auswirken.

Es sind hydraulisch gedämpfte Gummilager der gattungsgemäßen Art bekannt (DE-PS 34 21 119), bei denen eine Wand der Druckkammer von einer Abkoppelungsmembran gebildet ist, die bei kleinen Relativbewegungen zwischen den Befestigungs elementen verformt wird und dadurch bei kleinen Amplituden nicht zu einer dynamischen Verhärtung des Lagers führt. Um bei einem derartigen Lager mit einer Abkopplungsmembran die erfindungsgemäß angestrebte Wirkung zu erreichen, wird vor geschlagen, diese Abkopplungsmembran im Leerlaufbetrieb zu blockieren. Ohne eine derartige Blockierung würden sich die Bewegungen der Flüssigkeitssäule nicht als steifigkeitsredu zierende Kräfte bemerkbar machen, sondern nur zu Bewegungen der Abkopplungsmembran führen. Der erwünschte Tilgungseffekt würde daher nicht eintreten.

Das Blockieren der Abkoppelungsmembran kann dadurch erfol gen, daß diese durch eine elektrische, mechanische, pneuma tische oder hydraulische Einrichtung an eine Stützfläche angelegt wird. Beispielsweise kann die von der Druckkammer abgewandte Seite der Abkoppelmembran mit der Stützfläche eine Kammer begrenzen, die zum Blockieren der Abkoppelmem bran mit einer Unterdruckquelle verbunden wird, so daß sich die Abkoppelmembran an die Stützfläche anlegt.

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

Fig. 1 einen Längsschnitt eines hydraulisch gedämpften Gummilagers entsprechend dem Stand der Technik,

Fig. 2 einen Längsschnitt eines hydraulisch gedämpften Gummilagers entsprechend einem ersten Ausführungs beispiel mit abgeschaltetem hydraulischen Tilger,

Fig. 3 einen Längsschnitt des Lagers von Fig. 2 mit zuge schaltetem hydraulischem Tilger,

Fig. 4 einen Längsschnit eines hydraulisch gedämpften Gum milagers entsprechend einem zweiten Ausführungsbei spiel, und

Fig. 5 ein Diagramm, aus dem der Einfluß des hydraulischen Tilgersystems auf die dynamische Steifigkeit des Gummilagers hervorgeht.

In Fig. 1 ist ein hydraulisch gedämpftes Gummilager ent sprechend dem Stand der Technik dargestellt. Es weist ein erstes Befestigungselement 1 auf, das zur Befestigung am Antriebsaggregat eines Kraftfahrzeuges dient, und ein zwei tes Befestigungelement 2, das sich an der Fahrzeugkarosse rie abstützt. Zwischen den beiden Befestigungselementen 1, 2 ist eine Gummitragfeder 3 angeordnet. Eine Zwischenwand 4 begrenzt einerseits mit der Gummitragfeder 3 eine Druckkam mer 5 und andererseits mit einer elastischen Wand 6 eine Ausgleichskammer 7. Die Kammern 5 und 7 stehen durch einen Ringkanal 8 in der Zwischenwand 4 miteinander in Verbin dung. In der Zwischenwand 4 ist eine Luftkammer 9 vorgese hen, die durch Kanäle 10 und 11 in der Zwischenwand 4 und in dem Befestigungselement 2 belüftet ist und durch eine Abkopplungsmembran 12 von der Druckkammer 5 getrennt ist. Die Abkopplungsmembran 12 ist zwischen mit Löchern versehe nen Stütz- bzw. Halteplatten 13 und 14 angeordnet. Die Druckkammer 5, der Ringkanal 8 und die Ausgleichskammer 7 sind mit Flüssigkeit gefüllt.

Die Wirkungsweise eines derartigen Lagers wird als bekannt vorausgesetzt. Bei einer Relativbewegung zwischen den Befe stigungselementen 1 und 2 wird die Gummitragfeder 3 ver formt. Sind die Relativbewegungen klein, so wird durch die Flüssigkeit in der Druckkammer 5 lediglich die Abkopplungs membran 12 verformt, die durch die Drosselwirkung der Kanä le 10, 11, bedämpft ist. Bei großen Relativbewegungen je doch wird zusätzlich Flüssigkeit aus der Druckkammer 5 durch den Ringkanal 8 in die Ausgleichskammer 7 gedrückt, wodurch eine starke Dämpfungswirkung erzeugt wird.

Es sei nun auf Fig. 2 und 3 Bezug genommen in denen ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Stand der Technik gemäß Fig. 1 im wesentlichen dadurch, daß an die Druckkammer 5 über ein Ventil 15 ein Überströmkanal 16 angeschlossen ist, der von einem Ausgleichsraum 17 ausgeht, welcher von einer nachgiebigen Wand 18 begrenzt ist. Außer dem ist die Luftkammer 9, die von der Abkopplungsmembran 12 begrenzt ist, durch eine Leitung 19 mittels eines Ventils 20 wahlweise mit der Atmospshäre oder mit einer Unterdruck quelle 21 verbindbar.

Im Fahrbetrieb ist das Ventil 15 geschlossen und die Luft kammer 9 über das Ventil 20 mit der Atmosphäre verbunden. Das Lager verhält sich wie das bekannte Lager gemäß Fig. 1.

Im Leerlaufbetrieb bei stehendem Fahrzeug wird das Ventil 15 geöffnet und die Luftkammer 9 über das Ventil 20 an die Unterdruckquelle 21 angeschlossen. Hierbei legt sich die Abkoppelungsmembran 12, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, an die Stützplatte 14 an und sie ist dadurch blockiert. Die Flüssigkeitssäule im Überströmkanal 16 stellt nun die Masse und die Blähsteifigkeit der Gummitragfeder 3 stellt die Feder eines hydraulischen Tilgers dar, dessen Resonanzfre quenz durch entsprechende Wahl von Länge und Querschnitt des Überströmkanals 16 auf die Zündfrequenz der Brennkraft maschine im Leerlauf abgestimmt ist. Treten nun zwischen den Befestigungselementen 1 und 2 Relativbewegungen mit niedri gen Frequenzen auf, so wird Flüssigkeit aus der Druckkammer 5 durch den Überströmkanal 16 in den Ausgleichsraum 17 und zurück transportiert. Liegt nun die Frequenz in der Reso nanzfrequnez des hydraulischen Tilgers, so wird mehr Flüs sigkeit durch den Überströmkanal 16 hin- und hergepumpt, als der Volumensverdrängung durch die Relativbewegung der Befestigungselemente 1, 2 entspricht. Dadurch entstehen in der Druckkammer 5 Druckpulsationen, die sich wie eine Stei figkeitsreduktion auswirken. Dadurch können die im Leerlauf auftretenden niederfrequenten Schwingungen des Antriebsag gregates besser von der Karosserie ferngehalten werden. Durch den Ringkanal 8 findet vor allem bei vielzylindrigen Motoren bei der Zündfrequenz kein wesentlicher Flüssig keitstransport statt, da er auf die wesentlich niedrigeren Stuckerfrequenzen abgestimmt ist. Die Blockierung der Ab kopplungsmembran 12 ist erforderlich, da sonst die Bewegun gen der Flüssigkeitssäule in dem Überströmkanal 16 nur zu einer Verformung der Membran führen würden. Der erwünschte Tilgungseffekt könnte daher nicht eintreten.

Der Einfluß des hydraulischen Tilgersystems auf die dynami sche Steifigkeit der Gummitragfeder ist in dem Diagramm von Fig. 5 dargestellt. Hierbei ist auf der Abszisse die Schwingungsfrequenz des Antriebsagreggates und auf der Ordinate logarytmisch die dynamische Steifigkeit des Gummilagers aufgetragen. Die ausgezogene waagrechte Linie stellt die Gummisteifigkeit der Gummitragfeder 3 dar. Wird das auf die Zündfrequenz im Leerlauf abgestimmt hydrauli sche Tilgersystem eingeschaltet, so ändert sich die dynami sche Steifigkeit des Lagers entsprechend der gestrichelt eingezeichneten Linie. Es ist ersichtlich, daß hierdurch die Steifigkeit in diesem Frequenzbereich erheblich redu ziert werden kann.

In dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 und 3 wird die Abkopplungsmembran 12 dadurch blockiert, daß sie durch Unterdruck an die Stützplatte 14 angelegt wird. Die Blockierung der Abkopplungsmembran 12 kann jedoch auch auf andere Weise erfolgen. Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 ist an der Membran 12 eine Stange 22 befestigt, die sich nach außen erstreckt und durch eine Einrichtung 23 in der Zeichnung nach unten gezogen werden kann, um die Abkopp lungsmembran 12 an die Stützplatte 14 anzulegen. Die Ein richtung 23 kann ein Elektromagnet, eine hydraulische oder pneumatische Kolben-Zylindereinheit oder ein mechanisches Hebelwerk sein. Selbstverständlich muß diese Einrichtung so beschaffen sein, daß sie, wenn sie außer Tätigkeit ist, die Bewegung der Abkopplungsmembran 12 nicht behindert.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungs beispiele beschränkt, sondern insbesondere auch für hydrau lisch bedämpfte Gummilager verwendbar, die keine Abkopp lungsmembran aufweisen.

Claims

1. Hydraulisch gedämpftes Gummilager zur Lagerung einer Brennkraftmaschine in einem Fahrzeug, mit einem ersten und einem zweiten Befestigungselement (1 bzw. 2), einer zwischen diesen angeordneten Gummitragfeder (3), die eine flüssigkeitsgefüllte Druckkammer (5) umgibt, und einer Ausgleichskammer (7), die mit der Druckkammer (5) durch einen Kanal (8) in Verbindung steht, gekennzeichnet durch ein zuschaltbares hydraulisches Tilgersystem, dessen Feder von der Blähsteifigkeit der Gummitragfeder (3) und dessen Masse von einer Flüssigkeitssäule in einer an die Druckkammer (5) durch ein Ventil (15) anschließbaren Leitung (16) gebildet ist, die von einer Ausgleichskammer (17) mit einer nachgiebigen Wand (18) ausgeht, und dessen Resonanzfrequenz auf die Zündfre quenz der Brennkraftmaschine im Leerlauf abgestimmt ist.

2. Gummilager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wand der Duckkammer (5) von einer blockierbaren Abkoppelmembran (12) gebildet ist.

3. Gummilager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkoppelmembran (12) mit ihrer von der Druckkammer (5) abgewandten Seite durch eine elektrische, mechani sche, pneumatische oder hydraulische Einrichtung an eine Stützfläche (14) anlegbar ist.

4. Gummilager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkoppelmembran (12) mit der Stützfläche (14) eine Kammer (9) begrenzt, die zum Blockieren der Abkoppelmem bran mit einer Unterdruckquelle (22) verbindbar ist.