DE4139046A1

DE4139046A1 - Elastisches motorlager

Info

Publication number: DE4139046A1
Application number: DE19914139046
Authority: DE
Inventors: Horst Bitschkus; Rainer Dipl Ing Steffens
Original assignee: Metzeler Gimetall AG
Current assignee: Metzeler Gimetall AG
Priority date: 1991-11-27
Filing date: 1991-11-27
Publication date: 1993-06-03
Also published as: ES2061383R; ES2061383B1; ES2061383A2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elastisches Motorla ger mit einem hohlzylindrischen Federblock aus einem Elastomer, bei dem in mehreren Ebenen Scharen von je weils innerhalb einer Ebene parallelen und zumindest einseitig offenen Kanälen wechselnden Querschnitts vor gesehen sind und der Federblock zwischen einer oberen und einer unteren Lagerplatte eingespannt ist.

Ein solches Lager, auch als Softlager bezeichnet, ist aus der DE 40 02 357 C1 bekannt. Es weist eine sehr gute Dämmung im akustischen Bereich auf und hat bei entspre chender Gestaltung der eingeformten Kanäle mit kontinu ierlichem Übergang von einem Querschnitt auf den näch sten einen sanften Übergang zu höheren Federsteifig keiten.

Wegen der relativen Weichheit derartiger Federblöcke weisen diese zwar eine optimale Dämmwirkung für Körper schall auf, bewirken jedoch praktisch keinerlei Dämpfung für niederfrequente Schwingungen. Eine derartige Dämp fung wird jedoch für Hochleistungs- und Dieselfahrzeuge benötigt, und zwar zur Dämpfung des Motortuckerns bei 7 Hz, sowie von Lastwechseln bei etwa 2 bis 3 Hz.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein derartiges elastisches Motorlager so zu er tüchtigen und auszugestalten, daß es auch im gewünschten Frequenzbereich eine ausreichende Dämpfung leistet.

Zur Erzielung einer solchen Dämpfung werden erfindungs gemäß folgende zusätzlichen Merkmale vorgesehen:

a) an die untere Lagerplatte schließt sich koaxial zum Federblock ein hohlzylindrisches Gehäuse aus festem Werkstoff an, das eine zylindrische Wand und zumin dest einen Gehäuseboden aufweist;
b) ein an der oberen Lagerplatte befestigter Bolzen ragt mittig in den Innenraum des hohlzylindrischen Feder blocks und tritt durch eine zentrale Ausnehmung der unteren Lagerplatte in den Innenraum des hohlzylindrischen Gehäuses;
c) am unteren Ende des Bolzens ist der Zentralbereich einer elastischen Membran eingespannt, deren Außen umfang in oder an der zylindrischen Wand des Gehäuses eingespannt ist;
d) unterhalb der Membran teilt ein Trennboden den Raum zwischen der Membran und dem Gehäuseboden in eine flüssigkeitsgefüllte Arbeitskammer und eine darunter liegende Ausgleichskammer; und
e) in oder an der zylindrischen Wand des Gehäuses ver läuft ein ring- oder wendelförmiger Überströmkanal von einer Durchtrittsöffnung der Arbeitskammer zu ei ner Durchtrittsöffnung der Ausgleichskammer.

Der Überströmkanal verbindet die beiden Kammern; wird die Arbeitskammer durch Motoschwingungen zusammenge drückt, strömt aus ihr Flüssigkeit in die Ausgleichskam mer, wobei durch den Strömungswiderstand Schwingungs energie absorbiert wird.

Durch eine solche Gestaltung wird der hochdämmende Fe derblock somit um ein hydraulisch dämpfendes Motorlager ergänzt, so daß das Lager insgesamt jetzt sowohl eine optimale Dämmung für Körperschall als auch eine hohe Dämpfung für niederfrequente Schwingungen großer Ampli tude aufweist.

Vorzugsweise trägt das untere Bolzenende eine Scheibe, an welcher der Zentralbereich der Membran eingespannt ist. Dadurch wird die Flächenbelastung der Membran an ihrer Einspannstelle vermindert; außerdem unterstützt die Scheibe eine definierte Verdrängung von Flüssigkeit aus der Arbeitskammer.

Vorteilhaft ist die Ausgleichskammer nach unten durch eine elastische Kappe begrenzt ist, deren Außenumfang in oder an der zylindrischen Innenwand des Gehäuses nahe am Gehäuseboden eingespannt ist. Die elastische Kappe för dert den Rückfluß von Flüssigkeit aus der Ausgleichskam mer in die Arbeitskammer, wenn der Bolzen nach oben be wegt wird, und gestattet vor allem einen Druckausgleich, so daß weder die Ausgleichskammer noch der Raum zwischen Trennboden und Gehäuseboden (unter/über-)druckfest zu sein brauchen.

Herstellungs- und montagetechnisch günstig ist eine Aus führungsform, bei welcher das Gehäuse einen zylindri schen Topf besitzt, dessen Rand an der unteren Lager platte des Federblocks befestigt wird.

Wenn zwischen der unteren Lagerplatte und der Scheibe ein elastischer Federkörper eingespannt ist, wirkt die ser als ein die axiale Bewegung des Bolzens nach oben begrenzender weicher Anschlag und verhindert somit auch eine etwaige Überdehnung der Membran.

Vorteilhaft läßt sich zusätzlich ein die Axialbewegung des Bolzens nach unten begrenzender Axialanschlag reali sieren, indem die dem unteren Bolzenende zugewandte Sei te des Trennbodens mit einer z. B. federnden Auflage ver sehen wird. Auch für das Zusammenwirken zwischen einer solchen Auflage und dem unteren Bolzenende ist eine am Bolzenende befestigte Scheibe vorteilhaft, da sie eine punktförmige Belastung der Auflage vermeiden hilft.

Anhand einer schematischen Zeichnung werden Aufbau und Wirkungsweise eines Ausführungsbeispiels der Erfindung nachstehend näher erläutert. Dabei zeigt die einzige

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Mo torlager mit kombiniertem hydraulischen Dämpfer teil.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, weist das Motorlager einen hohlzylindrischen Federblock 21 aus Elastomer auf, der von radialen Kanälen 22 oder in Umfangsrichtung verlau fenden Kanälen 23 mit von Ebene zu Ebene um jeweils 90° versetzter Ausrichtung durchsetzt ist. Diese Kanäle 22 und 23 weisen über ihrer Länge wechselnden Querschnitt mit sanftem Übergang von einem Querschnitt zum nächsten auf, so daß beim Zusammenpressen des Federblocks 21 in axialer Richtung nacheinander zunehmend gegenüberlie gende Wandungen eines Kanals miteinander in Berührung kommen und damit ein sanfter Anstieg der Federkennlinie gegeben ist.

Dieser Federkörper 21 ist zwischen einer oberen Lager platte 24 mit einem zentralen Bolzen 28 zur Festlegung am Motor und einer unteren Lagerplatte 3 eingespannt.

Ein solches Lager besitzt eine sehr hohe Dämmung für Körperschall, d. h. akustische Schwingungen, jedoch kei nerlei Dämpfung niederfrequenter Schwingungen großer Am plitude.

Um nunmehr ein solches Lager auch für eine derartige Dämpfung zu ertüchtigen, schließt sich an die untere La gerplatte 3 ein hydraulisches Lager an, dessen Aufbau im folgenden beschrieben wird.

An die untere Lagerplatte 3 schließt sich koaxial zum Federblock 21 ein hohlzylindrisches Gehäuse 27 aus fe stem Werkstoff an. Es besteht vorzugsweise aus einem zy lindrischen Topf 7, dessen Rand an der unteren Lager platte 3 des Federblocks 21 befestigt ist. Der Gehäuse boden 32 kann zur Befestigung des Lagers an der Karosserie eines Fahrzeugs z. B. mit einem (nicht darge stellten) Schraubbolzen ausgebildet sein; zum nämlichen Zweck kann zusätzlich oder alternativ der Topfrand Befestigungsmöglichkeiten, z. B. Schraublöcher 6, aufwei sen.

Der an der oberen Lagerplatte 24 befestigte Bolzen 28 ragt mittig in den Innenraum des hohlzylindrischen Fe derblocks 21 und tritt durch eine zentrale Ausnehmung der unteren Lagerplatte 3 in den Innenraum des hohl zylindrischen Gehäuses 27.

An seinem unteren Ende trägt der Bolzen 28 eine Scheibe 29. Zwischen dieser und einer Klemmscheibe 8 ist der Zentralbereich einer elastischen Membran 1 eingespannt, deren Außenumfang an der zylindrischen Wand des Gehäuses 27 eingespannt ist.

Unterhalb der Membran 1 teilt ein fester Trennboden 2 den Raum zwischen der Membran 1 und dem Gehäuseboden 32 in eine flüssigkeitsgefüllte Arbeitskammer 30 und eine darunter liegende Ausgleichskammer 31. Der Trennboden 2 ist im vorliegenden Beispiel entlang seines Außenumfangs im Querschnitt gegabelt und in eine Spannbüchse 9 einge klemmt, so daß an der zylindrischen Wand des Gehäuses 27 ein in der Figur nur im Schnitt sichtbarer ring- oder wendelförmiger Überströmkanal 10 gebildet wird, der von einer (nicht dargestellten) Durchtrittsöffnung der Ar beitskammer 30 zu einer (nicht dargestellten) Durch trittsöffnung der Ausgleichskammer 31 führt.

Ferner ist zwischen dem Außenumfang des Trennbodens 2 und dem Bodenteil der Spannbüchse 9 der Außenumfang ei ner elastischen Kappe 4 eingespannt, welche somit die Ausgleichskammer 31 elastisch nach unten abschließt.

Zwischen der unteren Lagerplatte 3 und der Scheibe 29 ist vorzugsweise ein elastischer, vom Bolzen 28 zen trierter Federkörper 5 eingespannt, der bei Bewegung des Bolzens 28 nach oben ein übermäßiges Auseinanderziehen der Membran verhindert und auch für eine sanfte Begren zung dieser Bolzenbewegung sorgt.

Gemäß Fig. 1 kann der Trennboden 2 an seiner dem unteren Bolzenende zugewandten Seite mit einem die Axialbewegung des Bolzens 28 nach unten begrenzenden Axialanschlag versehen werden, z. B. mit einer federnden Auflage 33. Diese kann vorteilhaft die Gestalt eines Ringwulstes be sitzen, auf dem die Scheibe 29 zu ruhen kommt, ohne daß deren zentrale Befestigungsstelle am unteren Bolzenende punktförmig auf die Auflage 33 drückt.

Wirkt nun eine nach unten gerichtete (Druck-)Kraft auf die obere Lagerplatte 24, wird der Federblock 21 zusam mengedrückt, der Bolzen 28 und mit ihm die Scheibe 29 und die Membran 1 nach unten geschoben, so daß die Arbeitskammer 30 zusammengedrückt wird und aus ihr Flüs sigkeit durch den Überströmkanal 10 in die Ausgleichs kammer 31 übertritt. Der dabei zu überwindende Strö mungs-/Reibungswiderstand bewirkt eine zusätzliche Dämp fung der Lagerbewegung. Die Ausgleichskammer 31 bleibt dabei wegen der Elastizität der Kappe 4 im wesentlichen druckfrei. Bei Zugbelastung auf die obere Lagerplatte 24 erfolgt dann ein wiederum reibungsbehaftetes Rückströmen der Flüssigkeit in umgekehrter Richtung.

Insgesamt ergibt sich somit ein Motorlager, das neben einer optimalen Dämpfung von Körperschall auch eine gute Dämpfung niederfrequenter Schwingungen aufweist, wie sie von einem herkömmlichen hydraulisch dämpfenden Motorla ger oder einem Softlager allein nicht bewerkstelligt werden könnte.

Bezugszeichenliste

1 Membran
2 Trennboden
3 untere Lagerplatte
4 elastische Kappe
5 Federkörper
6 Schraubloch
7 Gehäusetopf
8 Klemmscheibe
9 Spannbüchse
10 Überströmkanal
21 Federblock
22 Kanal
23 Kanal
24 obere Lagerplatte
27 Gehäuse
28 Bolzen
29 Scheibe
30 Arbeitskammer
31 Ausgleichskammer
32 Gehäuseboden
33 Auflage

Claims

1. Elastisches Motorlager mit einem hohlzylindrischen Federblock (21) aus einem Elastomer, bei dem in mehreren Ebenen Scharen von jeweils innerhalb einer Ebene paral lelen und zumindest einseitig offenen Kanälen (22, 23) wechselnden Querschnitts vorgesehen sind und der Feder block (21) zwischen einer oberen (24) und einer unteren (3) Lagerplatte eingespannt ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale zur Erzielung einer zusätzlichen Dämp fung:

a) an die untere Lagerplatte (3) schließt sich koaxial zum Federblock (21) ein hohlzylindrisches Gehäuse (27) aus festem Werkstoff an, das eine zylindrische Wand und zumindest einen Gehäuseboden (32) aufweist;
b) ein an der oberen Lagerplatte (24) befestigter Bolzen (28) ragt mittig in den Innenraum des hohlzylindri schen Federblocks (21) und tritt durch eine zentrale Ausnehmung der unteren Lagerplatte (3) in den Innen raum des hohlzylindrischen Gehäuses (27);
c) am unteren Ende des Bolzens (28) ist der Zentralbe reich einer elastischen Membran (1) eingespannt, de ren Außenumfang in oder an der zylindrischen Wand des Gehäuses (27) eingespannt ist;
d) unterhalb der Membran (1) teilt ein Trennboden (2) den Raum zwischen der Membran (1) und dem Gehäusebo den (32) in eine flüssigkeitsgefüllte Arbeitskammer (30) und eine darunter liegende Ausgleichskammer (31); und
e) in oder an der zylindrischen Wand des Gehäuses (27) verläuft ein ring- oder wendelförmiger Überströmkanal (10) von einer Durchtrittsöffnung der Arbeitskammer (30) zu einer Durchtrittsöffnung der Ausgleichskammer (31).

2. Elastisches Motorlager nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß das untere Bolzenende (28) eine Scheibe (29) trägt, an welcher der Zentralbereich der Membran (1) eingespannt ist.

3. Elastisches Motorlager nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß zwischen der unteren Lagerplatte (3) und der Scheibe (29) ein elastischer, vom Bolzen (28) zentrierter Federkörper (5) eingespannt ist.

4. Elastisches Motorlager nach Anspruch 1, 2 oder 3, da durch gekennzeichnet, daß die Ausgleichskammer (31) nach unten durch eine elastische Kappe (4) begrenzt ist, de ren Außenumfang in oder an der zylindrischen Innenwand des Gehäuses (27) nahe am Gehäuseboden (32) eingespannt ist.

5. Elastisches Motorlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennboden (2) des Gehäuses (27) an seiner dem unteren Bolzenende zugewand ten Seite mit einem die Axialbewegung des Bolzens (28) nach unten begrenzenden Axialanschlag, insbesondere ei ner federnden Auflage (33), versehen ist.

6. Elastisches Motorlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (27) einen zylindrischen Topf (7) aufweist, dessen Rand an der un teren Lagerplatte (3) des Federblocks (21) befestigt ist.