DE701944C - Elastische Motorlagerung - Google Patents

Description

Es ist bekannt, Kolbenmaschinen, z. B. Automobilmotoren, elastisch zu lagern, um die im Motor beim Lauf desselben entstehenden schwingenden Reaktionskräfte und -momente vom Rahmen oder vom Wagen fernzuhalten.

Die Erfindung betrifft eine besondere Ausgestaltung derartiger elastischer Lagerungen. Die hier zugrunde liegende Erkenntnis ist folgende:

i. Kolbenmaschinen, z. B. stehende Automobilmotoren, entwickeln durch die auf und nieder gehenden Massen, insbesondere die Kolben, schwingende Kräfte, sog. freie Massenkräfte, die parallel zur Achse der Zylinder periodisch verlaufen.

In Abb. ι ist ein Motorkörper schematisch in Seitenansicht dargestellt. Innerhalb des Zylinderblockes 1 bewegen sich die Kolben auf und ab, und der Motorkörper würde bei gleichmäßiger Massenverteilung, wobei also die Resultierende der Massenkräfte durch den Schwerpunkt des Motorkörpers geht, eine senkrechte Aufundabbewegung ausführen. Da aber der Motorkörper zusätzliche Teile besitzt, z. B. ein angeflanschtes Getriebe, liegt die Resultierende der Massenkräfte außerhalb des Schwerpunktes, und daher führt der Motorkörper infolge des entstehenden Momentes eine Kippbewegung aus, d. h. er schwingt um eine Achse, die in Abb. 1 durch die Achse 2 verkörpert wird. Die Achse 2 liegt in den meisten Fällen senkrecht zur Längsachse des Motorkörpers.

2. Kolbenmaschinen, z. B. stehende Automobilmotoren, entwickeln ferner schwingende Drehmomente. Infolge dieser Drehmomente führt der Motorkörper als Reaktion Drehschwingungen aus, und zwar um eine Achse, die im wesentlichen parallel zur Kurbelwellenachse durch den Schwerpunkt des Motorkörpers geht.

In Abb. 2 sind die erwähnten Achsen von oben "gesehen dargestellt, c-c ist andeutungsweise die Achse, um die der Motor infolge der auf und nieder gehenden Massen schwingt, und a-a ist die Achse, um die der Motor infolge der Drehmomente pendelt. Es ist außerdem der Schwerpunkt G und einPunkti⁷ veranschaulicht; dieser Punkt F stellt andeutungsweise die Projektion der senkrecht durch die Zeichenebene gehenden Resultierenden der hin und her gehenden Massenkräfte dar. Die Achse c-c steht senkrecht auf der_ · Verbindungslinie b-b der Punkte G und F. Die Entfernung des Schnittpunktes Q vom Schwerpunkt G ist hauptsächlich abhängig von der Massenverteilung innerhalb des

Motorkörpers. Punkt S kennzeichnet die Stelle eines Lagers, das weiter unten erläutert wird.

Bei Abb. 2 ist angenommen, daß die Achse a-a nicht senkrecht auf c-c steht, weil ungleiche Massenverteilung z. B. durch seitlich angebrachte Zusatzgeräte, wie Anlasser, eine Winkelverschiebung dieser beiden Achsen zueinander ergibt. Entweder schneiden sich die beiden Achsen oder kreuzen sich nahe beieinander (Punkt P).

Die Erfindung besteht darin, daß der eine Aufhängungspunkt im Schnittpunkt der beiden Schwingungsachsen oder in dessen Nähe liegt, um die der Motor infolge der hin und her gehenden Massenkräfte und Drehmomente schwingen will, und daß die weiteren elastischen Abstützungen die freie Beweglichkeit des Motors zulassen.

Der tragende Gedanke der Erfindung besteht also darin, die Lagerung so einzurichten, daß der Motor um die natürlichen Schwingungsachsen schwingen kann, das sind die Achsen, um die der Motor allein infolge der in ihm wirkenden Kräfte und Momente in Bewegung versetzt wird.

In den Zeichnungen ist die Erfindung an Hand von Ausführungsbei spielen veranschaulicht, und zwar zeigen:

Abb. 3 einen nach der Erfindung gelagerten Motor,

Abb. 4 eine Ausführungsmöglichkeit der nachgiebigen Aufhängung,

Abb. 5 eine Anschlageinrichtung zur Begrenzung übermäßiger Bewegungen des Motors,

Abb. 6 ein weiteres Lagerungsbeispiel, Abb. 7 eine Ausführungsform der nachgiebigen Aufhängung.

Gemäß 'Abb. 3 ist der Motorkörper 3 dusch die Feder 4 am vorderen Ende (entspricht ungefähr Punkt ,S¹ gemäß Abb. 1) und ferner durch die Federn 5 abgestützt, wobei die letzteren insbesondere bestimmt sind, das auftretende Drehmoment aufzunehmen. Diese Abstützungen 4, 5 sind so elastisch ausgebildet, daß der Motor eine Schwingbewegung um die Achse c-c infolge der auf und nieder gehende» Massenkräfte (Kolben usw.), deren Resultierende mit FF bezeichnet ist, und um die Achse a-a infolge der Drehmomente ausführen kann. Die beiden Achsen schneiden sich, und ungefähr im Schnittpunkt dieser Achsen ist eine nachgiebige Aufhängung vorgesehen. Der Motor besitzt hier einen Zapfen 6, der in einer Scheibe 7 eines nachgiebigen Bandes 8 gelagert ist. Diese Aufhängung 6, 7, 8 bewirkt also, daß der Motor entsprechend seinen natürlichen Schwingbewegungen um die beiden Achsen a-a und c-c schwingt, wobei die Nachgiebigkeit der schon erwähnten, während des Laufes des Motors eintretenden gewissen Verlagerung der Achsen Rechnung trägt.

^- Die Aufhängung 6, 7, 8 kann aus Metall, i.Gummi ο. dgl., auch aus mehreren Teilen bestehen.

Eine andere Ausführungsmöglichkeit ist in Abb. 4 dargestellt. Hier besteht die Aufhängung aus zwei ungefähr in senkrechten Ebenen zueinander angeordneten, aneinander befestigten, nachgiebigen Bändern 9 und 10, wobei das Band 9 die Einstellung nach der auf die periodischen Kräfte und das Band 10 die Einstellung nach der auf die periodisehen Drehmomente bezüglichen Schwingachse ermöglicht. Wenn die auf die periodischen Kräfte zurückzuführenden Schwingungen klein, im Gegensatz dazu die auf die periodischen Drehmomente bezüglichen Schwingungen aber hauptsächlich zu berücksichtigen sind, so kann das Band 9 entbehrlich werden, und es genügt, das Band 10 allein anzuordnen.

Am vorderen Ende des Motors ist eine An-Ordnung zur Begrenzung übermäßiger Bewegungen vorgesehen, die deutlicher in Abb. 5 dargestellt ist. An dem Ende 11 des Motors ist mittels Bolzen 12 ein an nachgiebigen Platten 13 sitzender Anschlag 14 aus Gummi o. dgl. angeordnet, der in eine Aussparung 15 des Tragrahmens 16 eingreift. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist die Anordnung derart getroffen, daß sich der Motorkörper infolge des Spiels des Anschlages 14 in der Aussparung 15 verlagern kann, jedoch wird eine anormale übermäßige Bewegung des Motorkörpers infolge von Unebenheiten des Bodens u. dgl. durch die Ausgestaltung der Teile 14, 15, 16 begrenzt. too

Abb. 6 zeigt eine weitere Aufhängungsart, wobei ein einziges elastisches System zur Abstützung des Motorkörpers und als Widerstand gegen das Drehmoment vorgesehen ist. Dieses von den Federn 17 gebildete System ist so angeordnet, daß im wesentlichen die auf die Federn selbst bezügliche Schwingachse mit der auf die periodischen Kräfte bezüglichen Schwingachse" zusammenfällt. Der Motorkörper ist am hinteren Ende durch »10 waagerecht angeordnete elastische Bänder aufgehängt und in der Mitte durch zu beiden Seiten des Motors angeordnete Federn untertützt, die auch dem Drehmoment Widerstand leisten. Dies ist also eine andere Ausführung«- form, als sie in Abb. 3 dargestellt ist, wo die Federn 5 allein dem Drehmoment Widerstand leisten.

Die Aufhängung am hinteren Ende erfolgt am Träger 18. An diesem sind mittels Bolzen iao elastische Bänder 20 befestigt, die an hrem anderen Ende durch entsprechende

Bolzen mit dem Ansatz 21 des Motors verbunden sind. Am vorderen Ende ist wieder die in Abb. S näher veranschaulichte Anschlageinrichtung 11, 13, 14, 16 vorgesehen.
Die Aufhängung am hinteren Ende kann auch nach Abb. 7 ausgeführt werden, wenn einer an sich weichen Aufhängung zu große Bewegungen durch äußere Einflüsse vermieden werden sollen. In diesem Falle wird die Aufhängung so ausgebildet, daß ihre Nachgiebigkeit mit steigendem Ausschlag abnimmt. Die Ausführung nach Abb. 7 entspricht im Prinzip der nach Abb. 6, jedoch entfernen sich die Innenflächen der Enden 22 der Platten 23 nach der Mitte zu, und zwischen.die elastischen Bänder 20 greift ein nach dem Ende zu ver j üngter Ansatz 24 des Trägers des Körpers ein; durch die Anordnung wird dem Motorkörper die Möglichkeit zur selbsttätigen Verstellung gewährt, jedoch können infolge der gewählten Anordnung verhältnismäßig weich wirkende Bänder Anwendung finden und übermäßige Verbiegungen derselben zugleich begrenzt werden.

Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen handelt es sich um die Aufhängung eines Automobilmotors. Selbstverständlich kann der Erfindungsgedanke auch bei anderen, Maschinen, bei denen die erwähnten Massenkräfte und Drehmomente auftreten, angewendet werden.

Ein wichtiges zusätzliches Merkmal der Erfindung liegt noch in einer besonderen Anordnung und Gestaltung der Abstützungen 4, 5> 17. Wenn man zwischen Motorkörper und Tragrahmen eine schwache Dämpfung vorsieht, so werden zwar bei höheren Drehzahlen die vom Motorkörper auf den Rahmen übertragenen Kräfte verhältnismäßig klein, jedoch ergeben sich gerade bei niedrigen Drehzahlen, vor allem, wenn die Frequenz der periodischen Kräfte und Drehmomente gleich der Eigenschwingung des Motors ist, Resonanzerscheinungen, und auch wenn die Frequenz der periodischen Einflüsse noch kleiner wird, werden bei schwacher Dämpfung noch große Kräfte auf den Rahmen übertragen. Das läßt sich bei niedrigen Drehzahlen durch eine höhere Dämpfung vermindern, jedoch steigen dann bei höheren Drehzahlen die übertragenen Kräfte wieder beträchtlich an, so daß also immer ein Vorteil auch einen Nachteil bedingt. Erfindungsgemäß kann nun Vorsorge getroffen werden, daß bei schwacher Dämp-

S5 fung die bei der kleinsten Drehzahl des Motors von dem letzteren auf den Rahmen übertragenen Kräfte verhältnismäßig klein sind und bei steigender Drehzahl immer kleiner werden. Zur Erreichung dieses Zweckes wird die elastische Abstützung hinsichtlich ihrer Wirkung in bezug auf die Eigenschwingungen des Motorkörpers sowohl im Sinne der Schwingungen, die von periodischen Kräften, als auch im Sinne der Schwingungen, die von periodischen Drehmomenten hervorgerufen werden, derart bemessen, daß unter Anwendung einer möglichst schwachen Dämpfung der Motorkörper eine kleinere Eigenfrequenz erhält, als das Produkt aus der kleinsten Frequenz der periodischen Einflüsse mal dem

Wert ~r= beträgt. Um diese Bedingungen

einhalten zu können, wird man namentlich die entsprechende elastische Rückwirkung der Federn passend wählen, wohei dieselben auch so angepaßt werden können, daß sich ihre Reaktionswirkung bei steigender Drehzahl des Motors erhöht. Somit wind die Übertragung der auf den Körper einwirkenden periodischen Einflüsse, d. h. die Übertragung der Schwingungen auf den Träger bei jeder Geschwindigkeit des Körpers bzw. des Motors weitgehend unterdrückt, so daß also eine weitere Verbesserung der erfindungsgemäßen Einrichtung erzielt werden kann.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Elastische Motorlagerung, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Aufhängungspunkt (6, 8 bzw. 9,10, Abb. 3 bzw. Abb. 4, und 20,21, Abb. 6) im Schnitt- bzw. Kreuzungspunkt der beiden Schwingungsachsen oder dessen Nähe (Punkt P, Abb. 2) liegt, um die der Motor infolge seiner hin und her gehenden Massenkräfte und seiner Drehmomente schwingen will, und daß noch weitere elastische Abstützungen (4, 5,17) die freie Beweglichkeit des Motors zur Ausführung dieser Schwingungen zulassen.

2. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den elastischen Abstützungen (4 oder 5) beigeordneten elastischen Abstützungen (17) den Motor in Richtung der Resultierenden der hin 10s und her gehenden Massenkräfte oder deren Nähe abstützen (Abb. 6).

3. Lagerung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch elastische Anschläge (14, 15), die über die normalen im An-Spruch ι gekennzeichneten Schwingungen des Motorkörpers (3) hinausgehende Bewegungen desselben, die durch zusätzliche äußere Einflüsse (Fahrbahnzustand) entstehen, abfangen und z. B. aus nachgiebigen Zungen (13) bestehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen