DE4139048A1 - Elastisches motorlager - Google Patents

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;
• 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 hohlzylin­ drischen Gehäuses;
• c) eine elastische Kappe teilt den Innenraum des Feder­ blocks vom Innenraum des Gehäuses ab, wobei der Außenumfang der Kappe an der zentralen Ausnehmung der unteren Lagerplatte und der Zentralbereich der Kappe am Bolzen eingespannt ist;
• d) unterhalb der elastische Kappe trägt der Bolzen ei­ nen ersten Panscher in Form einer vom Bolzen abragen­ den Scheibe, die zwischen ihrem Außenumfang und der zylindrischen Innenwand des Gehäuses einen Spalt freiläßt;
• e) unterhalb des Panschers trägt der Bolzen einen Trenn­ boden, dessen Außenumfang an der Innenwand des Gehäu­ ses eingespannt ist und der zusammen mit der elasti­ schen Kappe eine obere flüssigkeitsgefüllte Kammer und zusammen mit dem Gehäuseboden eine untere flüs­ sigkeitsgefüllte Kammer einschließt; und
• f) an seinem unteren Ende trägt der Bolzen, oder eine Verlängerung desselben, in der unteren Kammer einen zweiten Panscher in Form einer vom Bolzen abragenden Scheibe, die zwischen ihrem Außenumfang und der zylindrischen Innenwand des Gehäuses einen Spalt freiläßt.

Jeder der beiden Panscher teilt seine zugehörige Kammer in einen oberen und einen unteren Abschnitt. Bei Bewe­ gung der oberen Lagerplatte nach unten werden über den Bolzen auch die Panscher nach unten gedrückt, wobei sie Flüssigkeit vom jeweiligen unteren Kammerabschnitt in den jeweiligen oberen Kammerabschnitt drängen, und zwar durch den Ringspalt zwischen Panscher und Gehäuseinnen­ wand. Der dabei zu überwindende Strömungswiderstand be­ deutet eine zusätzliche Dämpfung der Lagerbewegung.

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.

Zur Entkopplung der oberen und unteren Kammer kann vor­ gesehen werden, daß der Bolzen gleichsam als zweiten Trennboden eine elastische Wandung trägt, deren Außen­ umfang an der zylindrischen Innenwand des Gehäuses ein­ gespannt ist und die zusammen mit dem Gehäuseboden die untere flüssigkeitsgefüllte Kammer bildet. Die elasti­ sche Wandung weist vorzugsweise einen verdickten, mitt­ leren, am Bolzen festgelegten Bereich und im radial äußeren Bereich eine flexible, auswölbbare, dünnere Wandung auf.

Besonders vorteilhafte Dämpfungseigenschaften besitzt ein derartiges Motorlager, wenn für die Flüssigkeit der oberen Kammer eine andere, z. B. höhere, Viskosität als für die Flüssigkeit der unteren Kammer gewählt wird. Da­ durch liegen die Dämpfungsmaxima der beiden Kammern in unterschiedlichen Frequenzbereichen und überlagern sich somit zu einem Gesamt-Dämpfungsverlauf, der über einen breiteren Frequenzbereich hohe Dämpfungswerte besitzt.

Herstellungs- und montagetechnisch günstig ist eine Aus­ führungsform, bei welcher das Gehäuse aus einem zylin­ drischen Topf besteht, dessen Rand an der unteren Lager­ platte des Federblocks befestigt wird.

Vorteilhaft läßt sich zusätzlich ein die Axialbewegung des Bolzens nach unten begrenzender Axialanschlag rea­ lisieren, indem die dem unteren Bolzenende gegenüberlie­ gende Stirnwand des Gehäuses an ihrer Innenseite mit ei­ ner z. B. federnden Auflage versehen wird.

Anhand einer schematischen Zeichnung werden Aufbau und Wirkungsweise eines Ausführungsbeispiels der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes La­ ger mit kombiniertem hydraulischen Dämpferteil.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, weist das Motorlager einen hohlzylindrischen Federblock 21 aus Elastomer auf, der von radialen Kanälen 22 oder parallel zueinander 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 Gewindebolzen 28 zur Fest­ legung am Motor und einer unteren Lagerplatte 3 einge­ spannt. Die untere Lagerplatte 3 hat im vorliegenden Beispiel im wesentlichen die Gestalt eines Scheiben­ rings.

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 ist zur Befestigung des Lagers an der Karosserie eines Fahrzeugs z. B. mit einem Schraubbolzen ausgebildet.

Ein an der oberen Lagerplatte 24 befestigter Bolzen 28 ragt mittig in den Innenraum 29 des hohlzylindrischen Federblocks 21 und tritt durch eine zentrale Ausnehmung der unteren Lagerplatte 3 in den Innenraum des hohl­ zylindrischen Gehäuses 27. Eine elastische Kappe 8 teilt den Innenraum 29 des Federblocks 21 vom Innenraum des Gehäuses 27 ab, wobei der Außenumfang der Kappe 8 an der zentralen Ausnehmung der unteren Lagerplatte 3 und der Zentralbereich der Kappe 8 am Bolzen 28 mittels einer Sechskantmutter 1 und einer Klemmscheibe 2 eingespannt ist. Vorteilhaft weist die elastische Kappe 8 einen ver­ dickten, mittleren, am Bolzen festgelegten Bereich und eine flexible, auswölbbare, dünnere Wandung im radial äußeren Bereich auf. Die Kappe 8 kann beispielsweise aus Gummi bestehen.

Unterhalb der elastische Kappe 8 trägt der Bolzen 28 ei­ nen ersten Panscher 4 in Form einer vom Bolzen 28 abragenden Scheibe, die zwischen ihrem Außenumfang und der zylindrischen Innenwand des Gehäuses 27 einen Spalt gegebener Breite freiläßt.

Unterhalb des Panschers 4 trägt der Bolzen 28 einen z. B. aus armiertem Gewebe bestehenden Trennboden 9, dessen Außenumfang z. B. mittels einer Innenhülse 5 und eines Klemmrings 6 an der Innenwand des Gehäuses 27 einge­ spannt ist und der zusammen mit der elastischen Kappe 8 eine obere flüssigkeitsgefüllte Kammer 30 und zusammen mit dem Gehäuseboden 32 eine untere flüssigkeitsgefüllte Kammer 31 einschließt.

An seinem unteren Ende trägt der Bolzen 28, hier genauer gesagt eine Verlängerung desselben, in der unteren Kam­ mer 31 einen zweiten Panscher 11 in Form einer vom Bol­ zen 28 abragenden Scheibe, die zwischen ihrem Außenum­ fang und der zylindrischen Innenwand des Gehäuses 27 ei­ nen Spalt freiläßt.

Um die beiden Kammern mechanisch zu entkoppeln, ist vor­ zugsweise vorgesehen, daß der Bolzen 28 zwischen dem Trennboden 9 und dem zweiten Panscher 11 eine elastische Wandung 10 trägt, deren Außenumfang an der zylindrischen Innenwand des Gehäuses 27 z. B. mittels der Innenhülse 5 eingespannt ist. Die elastische Wandung 10 bildet zusam­ men mit dem Gehäuseboden 32 die untere flüssigkeits­ gefüllte Kammer 31. Somit können die beiden Kammern ohne gegenseitige Einwirkung in der unten beschriebenen Weise arbeiten. Die Wandung 10 kann eine ringförmige Dicht­ lippe 12 aufweisen, die in eine Ringnut des Gehäusetop­ fes 7 eingreift.

Schließlich kann der Gehäuseboden 32 an seiner dem unte­ ren Bolzenende gegenüberliegenden Innenseite mit einem die Axialbewegung des Bolzens 28 nach unten begrenzenden Axialanschlag, insbesondere einer federnden Auflage 33, versehen werden.

Jeder der beiden Panscher 4 und 11 teilt seine zugehö­ rige Kammer 30 bzw. 31 in einen oberen und einen unteren Abschnitt. Wenn nun niederfrequente Schwingungen großer Amplitude auf die obere Lagerplatte 24 einwirken, wird der Bolzen 28 und damit auch die Panscher 4, 11 nach un­ ten gedrückt, wobei sie Flüssigkeit von dem jeweils un­ ter ihnen liegenden Kammerabschnitt in den jeweils über ihnen liegenden Kammerabschnitt drängen, und zwar durch den jeweiligen Ringspalt zwischen Panscher und Gehäuse­ innenwand. Der dabei zu überwindende Strömungs-/Rei­ bungswiderstand bewirkt eine zusätzliche Dämpfung der Lagerbewegung. Bei Zugbelastungen auf die obere Lager­ platte 24 erfolgt dann ein wiederum reibungsbehaftetes Rückströmen der Flüssigkeit in umgekehrter Richtung.

Besonders bevorzugt wird aus den in der Beschreibungs­ einleitung genannten Gründen eine Ausführungsform, bei der die Flüssigkeit der oberen Kammer 30 eine höhere Viskosität als die Flüssigkeit der unteren Kammer 31 be­ sitzt. Insbesondere kann die obere Kammer 30 mit dem Silikon Baysylon und die untere Kammer 31 mit dem Glykol Glykosafe befüllt sein. Eine hohe dynamische Steifigkeit des Motorlagers wird damit über einen weiten Frequenz­ bereich erzielt.

Insgesamt ergibt sich somit ein Motorlager, das neben einer optimalen Dämmung 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 Sechskantmutter
 2 Klemmscheibe
 3 untere Lagerplatte
 4 erster Panscher
 5 Innenhülse
 6 Klemmring
 7 Gehäusetopf
 8 elastische Kappe
 9 Trennboden
10 elastische Wandung
11 zweiter Panscher
12 Dichtlippe
21 Federblock
22 Kanal
23 Kanal
24 obere Lagerplatte
27 Gehäuse
28 Bolzen
29 Innenraum des Federblocks
30 obere Kammer
31 untere Kammer
32 Gehäuseboden
33 Auflage

Claims (6)

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;
• b) ein an der oberen Lagerplatte (24) befestigter Bol­ zen (28) ragt mittig in den Innenraum (29) des hohl­ zylindrischen Federblocks (21) und tritt durch eine zentrale Ausnehmung der unteren Lagerplatte (3) in den Innenraum des hohlzylindrischen Gehäuses (27);
• c) eine elastische Kappe (8) teilt den Innenraum (29) des Federblocks (21) vom Innenraum des Gehäuses (27) ab, wobei der Außenumfang der Kappe (8) an der zen­ tralen Ausnehmung der unteren Lagerplatte (3) und der Zentralbereich der Kappe (8) am Bolzen (28) einge­ spannt ist;
• d) unterhalb der elastische Kappe (8) trägt der Bolzen (28) einen ersten Panscher (4) in Form einer vom Bol­ zen (28) abragenden Scheibe, die zwischen ihrem Außenumfang und der zylindrischen Innenwand des Ge­ häuses (27) einen Spalt freiläßt;
• e) unterhalb des Panschers (4) trägt der Bolzen (28) ei­ nen Trennboden (9), dessen Außenumfang an der Innen­ wand des Gehäuses (27) eingespannt ist und der zusam­ men mit der elastischen Kappe (8) eine obere flüssig­ keitsgefüllte Kammer (30) und zusammen mit dem Gehäuseboden (32) eine untere flüssigkeitsgefüllte Kammer (31) einschließt; und
• f) an seinem unteren Ende trägt der Bolzen (28), oder eine Verlängerung desselben, in der unteren Kammer (31) einen zweiten Panscher (11) in Form einer vom Bolzen (28) abragenden Scheibe, die zwischen ihrem Außenumfang und der zylindrischen Innenwand des Ge­ häuses (27) einen Spalt freiläßt.

2. Elastisches Motorlager nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Bolzen (28) zwischen dem Trennbo­ den (9) und dem zweiten Panscher (11) eine elastische Wandung (10) trägt, deren Außenumfang an der zylindri­ schen Innenwand des Gehäuses (27) eingespannt ist und die zusammen mit dem Gehäuseboden (32) die untere flüs­ sigkeitsgefüllte Kammer (31) bildet.

3. Elastisches Motorlager nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die elastische Wandung (10) einen ver­ dickten, mittleren, am Bolzen (28) festgelegten Bereich und im radial äußeren Bereich eine flexible, auswölb­ bare, dünnere Wandung aufweist.

4. Elastisches Motorlager nach Anspruch 1, 2 oder 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit der oberen Kammer (30) eine andere Viskosität als die Flüssigkeit der unteren Kammer (31) besitzt.

5. Elastisches Motorlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (27) aus ei­ nem zylindrischen Topf (7) besteht, dessen Rand an der unteren Lagerplatte (3) des Federblocks (21) befestigt ist.

6. Elastisches Motorlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäuseboden (32) an seiner dem unteren Bolzenende gegenüberliegenden Innen­ seite mit einem die Axialbewegung des Bolzens (28) nach unten begrenzenden Axialanschlag, insbesondere einer fe­ dernden Auflage (33), versehen ist.