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Die
Erfindung betrifft eine Motorlagerstruktur und insbesondere eine
Motorlagervorrichtung, die für die
Sicherheitsgestaltung eines Fahrzeugs geeignet ist.
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Vielfältige Motorlagervorrichtungen
wurden vorgeschlagen, um ein solches Antriebsaggregat wie einen
Motor elastisch abzustützen.
Beispielsweise offenbart die JP-A-3-168425 eine Lagervorrichtung, bei
der ein elastisches Teil zwischen einem Innenzylinder und einem
Außenzylinder
angeordnet und ein mit diesen Zylinderteilen einstückig gebildeter
Anschlag so angeordnet ist, daß seine
Kontaktfläche parallel
zur Achse der Lagervorrichtung liegt, um eine übermäßige Verschiebung in rechtwinkliger
Richtung zur Achse einzuschränken.
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Als
zweites Beispiel gibt es ferner eine Lagervorrichtung, bei der ein
Innenzylinder in eine Gummibuchse eingepreßt ist, die auf einen Außenzylinder
vulkanisiert ist, und eine Halterung der Lagervorrichtung durch
Kunstharz gebildet ist.
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Führt man
zudem ein drittes Beispiel an, so existiert gemäß 5 eine Lagervorrichtung
mit einem aus Metall hergestellten Motorlager 21A und einem
Karosserielager 21B, in das ein Gummipuffer eingebaut ist.
Das Motorlager 21A ist mit dem Motor über Bolzenlöcher 28A, 28B verbunden.
Ferner sind Bolzen 31A, 31B des Karosserielagers 21B in
Bolzenlöcher 30A, 30B eingesetzt
und durch eine Mutter 32 befestigt, wodurch das Motorlager 21A mit
dem Karosserielager 21B verbunden ist. Ein Anschlag 25 ist
an einem Verlängerungsteil
einer Unterplatte des Karosserielagers 21B vorgesehen und
durch einen Anschlaghalter 26 eingeschlossen, damit er
sich in einem festgelegten Bereich des Anschlaghalters 26 bewegen
kann. Ferner ist eine Wärmeschutzplatte 33 vorgesehen,
um den Gum mipuffer des Karosserielagers 21B vor Wärmestrahlung
einer Abgasanlage zu schützen.
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Allgemein
wirkt ein zwischen einem Motor und einer Karosserie vorgesehener
Anschlag einer Lagervorrichtung so, daß er eine Verschiebung des Motors
einschränkt,
wenn ein so leichter Aufprall auf den Motor wirkt, daß kein Airbag
entfaltet wird. Somit stellt bei leichtem Aufprall der Motor eine
Ausgangsposition wieder her, ohne den Anschlag und die Lagervorrichtung
zu zerbrechen. Wirkt ein großer
Aufprall so auf den Motor, daß ein
Airbag entfaltet wird, kommt es zu starker Motorverschiebung, wodurch der
Anschlag bricht. Als Ergebnis bricht die Lagervorrichtung, und der
Motor wird von der Karosserie getrennt und fällt herab.
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Gemäß dem ersten
Beispiel der bekannten Technik besteht dessen Aufgabe darin, eine übermäßige Verschiebung
des Anschlags zu verhindern, und die Trennung des Motors findet
keine Berücksichtigung.
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Ferner
ist im zweiten Beispiel der bekannten Technik die Halterung nur
zwecks Gewichtseinsparung aus Kunstharz hergestellt, und die Trennung des
Motors ist nicht offenbart.
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Gemäß dem dritten
Beispiel ist die Trennung des Motors berücksichtigt, wenngleich es schwierig ist,
einen korrekten Bruchpunkt des Anschlags abzuschätzen, da alle Bauteile aus
Metall hergestellt und zudem durch Schweißen verbunden sind. Daher ist es
bei dieser bekannten Technik schwierig, die Aufprallgegenmaßnahme abzustimmen.
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Die
EP-A-0763672 offenbart eine Schwingungsisoliervorrichtung mit einem
Lagerteil, das mit einem Motor zu verbinden ist, und einem Flanschabschnitt,
der mit der Fahrzeugkarosserie zu verbinden ist. Zwischen dem Lagerteil
und dem Flanschabschnitt liegt ein elastischer Körper. Ein Anschlagabschnitt
ist an einer Seite des Lagerteils gebildet.
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Eine
Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Lagervorrichtungsstruktur
bereitzustellen, bei der sich die Aufprallgegenmaßnahme mit
einfachem Aufbau abstimmen läßt. Diese
Aufgabe wird mit den Merkmalen der Ansprüche gelöst.
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1a ist
eine Perspektivansicht eines Triebwerksblocks, in den ein erfindungsgemäßes Motorlager
eingebaut ist;
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1b ist
eine explodierte Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Motorlagers;
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2 ist
eine teilweise Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Motorlagers;
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3 ist
eine Schnittansicht an der Linie A-A in 2;
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4 ist
ein Diagramm einer Scherbruchcharakteristik eines Anschlags; und
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5 ist
eine explodierte Perspektivansicht eines herkömmlichen Motorlagers.
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Gemäß 1a sind
mehrere Motorlagervorrichtungen an geeigneten Stellen unter einem
Triebwerksblock 20 eingebaut, um Schwingungen und Geräusche zu
dämmen.
Die Motorlagervorrichtung gemäß 1b weist
zwei unabhängige
Teile auf: ein erstes Stützteil 1A,
das mit dem Triebwerksblock, z. B, einem Motor, verbunden ist, und
ein zweites Stützteil 1B,
das mit einer Fahrzeugkarosserie verbunden ist.
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Das
erste Stützteil 1A verfügt über ein
Lagergehäuse 2,
Halterungen 4A, 4B und einen mit dem Lagergehäuse 2 einstückig gebildeten
Anschlag 5, ein elastisches Teil 3, eine Unterplatte 17,
die am elastischen Teil 3, z. B. Gummi, befestigt ist,
und einen Bolzen 9, der senkrecht nach unten an der Unterplatte 17 befestigt
ist. Gemäß 3 steht
der Anschlag 5 vom Lagergehäuse 2 so vor, daß seine
vordere Seitenfläche 5a und
seine hintere Seitenfläche 5b in
Fahrtrichtung des Fahrzeugs weisen.
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Ferner
verfügt
das elastische Teil 3 über
eine erste Flüssigkeitskammer 15,
eine zweite Flüssigkeitskammer 16,
eine Trennwand 13 mit einer Öffnung (nicht gezeigt) und
eine Membran 14, und die erste Flüssigkeitskammer 15 ist
mit Flüssigkeit
(nicht gezeigt) gefüllt.
Das erste Stützteil 1A ist
an Bolzenlöchern 8A, 8B,
die an den Halterungen 4A, 4B vorgesehen sind,
an der Fahrzeugkarosserie jeweils durch Bolzen befestigt. Zudem
ist das zweite Stützteil 1B an
der Fahrzeugkarosserie durch den Bolzen 9 angeordnet und
befestigt.
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Das
Lagergehäuse 2,
die Halterungen 4A, 4B und der Anschlag 5 sind
aus Kunstharz hergestellt, und das zweite Stützteil 1B ist aus
einem Blech hergestellt, das in einem Stück gepreßt ist. Weiterhin ist die Unterplatte 17 mit
dem elastischen Teil 3 durch das Vulkanisationsverfahren
starr verbunden.
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Beim
Zusammenbau des ersten Stützteils 1A werden
das Lagergehäuse 2,
die Halterungen 4A, 4B und der Anschlag 5 mit
dem elastischen Teil durch einteiliges Formen einstückig ausgebildet.
Das zweite Stützteil 1B verfügt über einen
kastenförmigen
Anschlaghalter 6 zum Einschränken der waagerechten und senkrechten
Bewegung des Anschlags 5 und eine Wärmeschutzplatte 12 zum
Schützen
des elastischen Teils 3 vor Wärmestrahlung einer Abgasanlage
sowie ein Bolzenloch 10, in das der Bolzen 9 eingepaßt wird.
Der Anschlaghalter 6 ist so ausgebildet, daß seine
vordere Innenfläche 6a und
seine hintere Innenfläche 6b gegenüber der
vorderen Seitenfläche 5a bzw.
der hinteren Seitenfläche 5b des
Anschlags 5 liegen. Ferner ist die Wärmeschutzplatte 12 an
der Vorderseite des Anschlaghalters 6 vorgesehen. Wie später beschrieben
wird, sorgt die Bereitstellung der Wärmeschutzplatte 12 für eine stärkere Scherfestigkeit
im Anschlaghalter 6 in Vorwärtsrichtung als in Rückwärtsrichtung.
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Wirkt
ein relativ kleiner Stoß auf
dem Motor bei leichtem Aufprall, wird der Motor nach vorn geschleudert,
und die vordere Seitenfläche 5a des
Anschlags 5 stößt an die
vordere Innenfläche 6a des Anschlaghalters 6 gemäß 3.
Dadurch wird die Längsbewegung
des Motors durch den Anschlaghalter 6 eingeschränkt, und
der Motor stellt die Ausgangsposition wieder her.
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Wirkt
andererseits ein so großer
Aufprall auf das Fahrzeug, daß ein
Airbag entfaltet wird, verschiebt sich der Motor nach hinten, nachdem
der Motor einmal nach vorn verschoben wurde, und die hintere Seitenfläche 5b des
Anschlags 5 trifft mit großer Kraft auf die hintere Innenfläche 6b des
Anschlaghalters 6. Als Ergebnis erfahren der Bolzen 9 und
der Anschlaghalter 6 Scherbruch, und der Motor wird von der
Mo torlagervorrichtung getrennt und fällt herab, was verhindert,
daß der
Motor in den Fahrgastraum geschleudert wird.
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Bei
Fahrzeugbetrieb in einem Normalzustand werden die Schwingungen infolge
der Unebenheit der Fahrbahn sowie die vom Motor ausgehenden Schwingungen
und Geräusche
durch die Isolation und Absorption des elastischen Teils 3 selbst
und den Dämpfungseffekt
von Flüssigkeit
wirksam reduziert, die die Öffnung
zwischen der ersten Flüssigkeitskammer 15 und
der zweiten Flüssigkeitskammer 16 durchläuft.
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4 zeigt
die Beziehung zwischen dem Betrag der Vorwärtsverschiebung des Anschlags 5 und der
Stoßbelastung
bei Fahrzeugaufprall. Auf der kleinen Aufprallseite, bei leichtem
Aufprall, bei dem die Stoßbelastung
kleiner als 12 kN und der betrag der Verschiebung kleiner als –20 mm ist,
ist die elastische Verformung des elastischen Teils 3 im zulässigen Verformungsbereich
des Anschlaghalters 6 möglich,
weshalb der Motor die Ausgangsposition wieder herstellt. Liegt ferner
der Betrag der Verschiebung zwischen –20 mm und –30 mm, übersteigt er den zulässigen Verformungsbereich
des Anschlaghalters 6, weshalb der Anschlaghalter 6 verformt
wird, was mit Zerstörung
einhergeht. Liegt weiterhin die Stoßbelastung über 20 kN und übersteigt
der Verschiebungsbetrag –30
mm, bricht der Anschlag 5 infolge einer Scherkraft, die
größer als
seine Scherfestigkeit ist, weshalb das elastische Teil 3 bricht,
wodurch das erste Stützteil 1A vom
zweiten Stützteil 1B getrennt wird.
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Auf
der großen
Aufprallseite ist die Beziehung zwischen dem betrag der Rückwärtsverschiebung
und der Stoßbelastung
bei starkem Fahrzeugaufprall dargestellt. Beim leichten Aufprall,
bei dem die Stoßbelastung
höchstens
10 kN und der Verschiebungsbetrag höchstens +15 mm beträgt, ist
die elastische Verformung des elastischen Teils 3 im zulässigen Verformungsbereich
des Anschlaghalters 6 möglich,
weshalb der Motor die Ausgangsposition wieder herstellt. Liegt ferner
der Betrag der Verschiebung über
+15 mm und unter +30 mm, übersteigt
er den zulässigen
Verformungsbereich des Anschlaghalters 6, weshalb der Anschlaghalter 6 verformt wird,
was mit Zerstörung
einhergeht. Liegt weiterhin die Stoßbelastung über 15 kN und übersteigt
der Verschiebungsbetrag –35
mm, bricht der Anschlaghalter 6 infolge einer Scherkraft,
die größer als
seine Scherfestigkeit ist, weshalb das elastische Teil 3 bricht,
wodurch das erste Stützteil 1A vom
zweiten Stützteil 1B getrennt
wird.
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Statt
eines Bruchs des Anschlaghalters 6 kann hierbei der Anschlag 5 durch
Reduzieren seiner relativen Scherfestigkeit zerbrochen werden.
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Somit
ist in dieser Ausführungsform
die Scherfestigkeit in Vorwärtsrichtung
so festgelegt, daß sie
größer als
die in Rückwärtsrichtung
ist. Insbesondere ist der Abstand zwischen der hinteren Seitenfläche 5b und
der hinteren Innenfläche 6b so
festgelegt, daß er
kleiner als der zwischen der vorderen Seitenfläche 5a und der vorderen
Innenfläche 6a ist,
und zusätzlich
ist der Anschlaghalter 6 so ausgebildet, daß er in
Rückwärtsrichtung
zerbrechlich ist.
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Wird
also der Triebwerksblock, z. B. ein Motor, infolge der mit einem
Aufprall einhergehenden Trägheitskraft
nach vorn verschoben, hat die erfindungsgemäße Motorlagervorrichtung eine
relativ große
Stoßfestigkeit
in Vorwärtsrichtung,
und da bei Rückwärtsverschiebung
des Triebwerksblocks die Motorlagervorrichtung eine relativ kleine
Stoßfestigkeit
in Rückwärtsrichtung
hat, fällt
auch bei relativ kleinem Aufprall der Motor leicht von der Fahrzeugkarosserie
herab.
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Da
wie zuvor beschrieben die Motorlagervorrichtung erfindungsgemäß einen
einfachen Aufbau auf solche Weise hat, daß sie das einstückig mit
dem elastischen Teil gebildete erste Stützteil und das aus dem einstückigen Blech
hergestellte zweite Stützteil aufweist,
ist die kleine Anzahl der Komponenten beim Senken der Herstellungskosten
und des Gewichts vorteilhaft.
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Da
ferner der Anschlag aus Kunstharz hergestellt und der Anschlaghalter
aus einem einfachen Blech gefertigt ist, läßt sich die Scherfestigkeit
des Anschlags oder des Anschlaghalters leicht steuern, wodurch die
Genauigkeit der Aufprallabstimmung erhöht werden kann.