WO2006024426A2 - Elastomerlager - Google Patents

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WO2006024426A2
WO2006024426A2 PCT/EP2005/009079 EP2005009079W WO2006024426A2 WO 2006024426 A2 WO2006024426 A2 WO 2006024426A2 EP 2005009079 W EP2005009079 W EP 2005009079W WO 2006024426 A2 WO2006024426 A2 WO 2006024426A2
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WO
WIPO (PCT)
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bearing
elastomer
mass
elastomeric
spring element
Prior art date
Application number
PCT/EP2005/009079
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Eric Bauer
Georg Bettinger
Martin Jennewein
Gregor Koners
Original Assignee
Daimlerchrysler Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimlerchrysler Ag filed Critical Daimlerchrysler Ag
Publication of WO2006024426A2 publication Critical patent/WO2006024426A2/de

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F1/00—Springs
    • F16F1/36—Springs made of rubber or other material having high internal friction, e.g. thermoplastic elastomers
    • F16F1/38—Springs made of rubber or other material having high internal friction, e.g. thermoplastic elastomers with a sleeve of elastic material between a rigid outer sleeve and a rigid inner sleeve or pin, i.e. bushing-type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F7/00—Vibration-dampers; Shock-absorbers
    • F16F7/10—Vibration-dampers; Shock-absorbers using inertia effect
    • F16F7/104—Vibration-dampers; Shock-absorbers using inertia effect the inertia member being resiliently mounted
    • F16F7/108—Vibration-dampers; Shock-absorbers using inertia effect the inertia member being resiliently mounted on plastics springs

Definitions

  • the invention relates to an elastomer bearing according to the preamble of claim 1.
  • Elastomeric bearings are used in many places in the motor vehicle. For example, engine mounts, subframe bearings, Lenker ⁇ or transmission bearings are designed as elastomeric bearings.
  • the elastomeric material should largely avoid the introduction of vibrations in a running as a passenger cabin body. The vibrations can emanate from many sources of excitation, such as chassis components, motors, pumps, transmissions or other units.
  • German Offenlegungsschrift DE 101 45 857 A1 discloses an elastomer bearing for vibration isolation, in which a volume-elastic damping material is arranged between an outer ring and an inner ring of the bearing body.
  • mass elements are arranged in the form of ring elements.
  • the damping material is connected to the inner and outer rings and to the ring elements by vulcanization.
  • the object of the invention in contrast, is to provide an elastomeric bearing which enables improved vibration isolation in disturbing frequency ranges.
  • the elastomeric bearing according to the invention is characterized by a first mass element, which via a spring element with a two-. th mass element is connected, from.
  • the first mass element is cast in the elastomer material and executed in metallic material.
  • the first mass element is guided, for example, as a ring element with a circular or rectangular cross section.
  • the mass element can also comprise rod-shaped elements running parallel to the longitudinal axis of the bearing.
  • the first and the second mass element have means to which the spring element can be connected.
  • the devices for connecting the spring element made of elastomer material are designed, for example, as flange surfaces to which the spring element can be vulcanized.
  • the device may alternatively also comprise pins, which is connected to the spring element via a positive and / or non-positive connection.
  • frictional compounds are meant pressing, adhesive or vulcanization compounds.
  • the elastomer bearing according to the invention can be tuned by varying the spring element properties such as stiffness and damping as well as varying the mass of the first and second mass elements such that the relevant frequency of a vibration exciter is in the isolation region of the elastomer bearing.
  • the isolation region is characterized in that the amplitude of the excited system is smaller than that of the vibration exciter.
  • the relevant frequencies are to be understood as the frequencies which lead to abnormalities and unacceptable driving behavior during operation of the vehicle.
  • the elastomer bearing according to the invention reduces the resonance over a conventional bearing, ie a bearing without first and second mass elements, at a ratio of an exciter frequency to the system eigenfrequency of FIG.
  • the first mass element is designed as a hollow cylinder.
  • the first mass element is embedded in the elastomer material between an outer diameter of an inner and an inner diameter of an outer bearing component.
  • the hollow cylindrical shape is easy to produce as a forming part and advantageously uses the space between an annular outer and inner bearing component.
  • the spring element is made of an elastomer material.
  • the spring element is made of an elastic material, for example of natural rubber, silicone rubber or polybutadiene. In addition to the elastic properties, the elastomer material also has advantageous vibration-damping properties.
  • the second mass element is designed as a closed ring.
  • the ring has, for example, a rectangular or semicircular cross-section.
  • a closed ring advantageously allows the installation of a continuous pin, so that a bearing force can be supported on both sides of the bearing.
  • the spring element and the second mass element are arranged within the inner contour of the outer bearing component. With this arrangement, the bearing is compact and damage to axially projecting parts is avoided. As far as the space allows, the spring element and the second mass element within the elastomer core, which is enclosed by the inner and outer bearing component, can be arranged.
  • the Elastomerla ⁇ ger on a device for hydraulic damping.
  • the elastomer core is a first fluid-filled chamber.
  • a second chamber is provided, which is connected to the first chamber via a channel. Under pressure of the elastomeric bearing, the fluid flows throttled from one to the other chamber.
  • the hydraulic damping advantageously allows a further reduction in the amplitude of the energized component.
  • FIG. 1 is a schematic representation of an elastomeric bearing according to the invention in a view in the direction of the bearing longitudinal axis
  • FIGS. 1-6 The same components in FIGS. 1-6 are denoted by the same reference numerals below.
  • an elastomeric bearing 1 is shown schematically in a view in the direction of the longitudinal axis.
  • the elastomeric bearing has an inner bearing component 2 in the form of an inner ring 2 and an outer bearing component 3 in the form of an outer ring, between which an elastomer core 4 is arranged.
  • the components connected to the inner ring 2 and the outer ring 3 are vibration-decoupled by the elastomer core 4.
  • the inner or outer ring 2,3 may of course be part of the components to be decoupled, for example, the outer ring 3 may be designed as an eye of a suspension arm.
  • the Elastomerker ⁇ 4 is designed as a hollow cylinder first mass element 5 is arranged.
  • Fig. 2 is a section through the elastomeric bearing 1 is shown in the longitudinal direction.
  • the hollow cylinder 5 is preferably made of a metallic material and vulcanized on the elastomer material.
  • the hollow cylinder 5 has openings 6, which allow a better connection of the hollow cylinder 5 with the elastomer material by positive locking.
  • the protruding from the elastomer core 4 part of the hollow cylinder 5 is bent at right angles to a flange 7.
  • an annular spring element 8 is arranged, which is also made of elastomeric material. If necessary, the spring element 8 has a spring stiffness deviating from the material of the elastomer core 4.
  • a second mass element 9 which is designed as a ring element with a rectangular cross-section, arranged.
  • the spring element 8 made of elastomeric material is vulcanized onto the flange 7 and the ring element 9.
  • FIG. 3 shows a modified embodiment of the elastomer bearing 1 according to the invention.
  • the spring element 8 and the second mass element 9 are arranged within the elastomer core 4.
  • This construction which can preferably be used for large-volume bearings and / or for bearings with a small second mass element 9, allows a compact construction and avoids components protruding from the elastomer core 4.
  • the spring element 8 and the second mass element 9 are arranged on the outer diameter of the first mass element 5 protruding from the elastomer core 4.
  • This arrangement allows by varying the length 1 a slight adjustment of the elastomer bearing 1. For example, by twisting of the spring element 8 and the second mass element 9, the length 1 can be reduced.
  • the mass m of the second mass element 9 and the spring stiffness c of the spring element 8 are reduced, so that the through certain natural frequency of this partial vibration system remains largely constant.
  • FIG. 5 shows a vibration model of the elastic bearing according to the invention.
  • Reference numeral 2 designates the inner ring 2 of the elastomer bearing 1, which is connected to a vibration source such as a motor.
  • the reference numeral 3 'of the example associated with a body outer ring 3 is designated.
  • the elastomer bearing 1 is intended to avoid or reduce transmission of vibrations from the inner ring 2 to the outer ring 3.
  • the elastomeric core denoted by 4 between the inner and outer rings 2, 3 is switched.
  • a first mass element 5 which is coupled to a second mass element 9 via a spring element 8, is arranged in the elastomer core.
  • the inner ring 2 If the inner ring 2 is excited by engine vibrations, these vibrations are transmitted as a function of the excitation frequency to the outer ring 3 and the body.
  • the insulating effect can be increased.
  • the elastomeric bearing 1 due to dynamic and static requirements, the elastomeric bearing 1 must have a minimum rigidity, so that it can not be designed to be as soft as desired.
  • the spring element 8 and the first and second mass elements 5, 9 are to be matched in such a way that a reductant is present in a predefinable frequency range tion of the ratio of the amplitude Fe of the excited Bautei ⁇ les to the amplitude Fa of the excitation oscillation can be achieved.
  • FIG. 6 plots a transfer function 11 of a single-mass oscillator in comparison to the transfer function 12 of the vibrational model from FIG.
  • the simplified ones Models serve to explain the mode of action of the elastomer bearing 1 according to the invention.
  • the ratio fa / fo of an excitation frequency fa to the system eigenfrequency fo of the elastomer bearing 1 is recorded on the abscissa.
  • the ratio Fe / Fa of the amplitude of the excited system Fe to the amplitude of the excitation vibration Fa is plotted.
  • the area in which Fe / Fa assumes a value less than 1 is called isolation area 13.
  • the elastomer bearing 1 is tuned such that a first resonance 15 occurs between the excitation frequency fa and the stored natural frequency fo below the frequency ratio fa / fo of approximately 0.25-0.8, which is relevant, for example, for the operation of an engine.
  • the elastomeric bearing 1 is tuned such that in the relevant frequency ratio of, for example, approximately 0.25-0.8, the amplitude ratio Fe / Fa lies in the isolation region 13.
  • an engine is mentioned here, of course, the Elastomerla ⁇ ger 1 in previously mentioned excitation sources such as suspension or Ge gear accordingly to the specific relevant Fre ⁇ frequency ratios fa / fo vote.
  • the relevant frequency ratios fa / fo are determined by the natural frequencies fo of the specific vibration systems and the excitation frequencies fa which frequently occur in the normal operation of a motor vehicle.
  • the amplitude Fe of the excited system such as the Karos ⁇ series, even smaller than the amplitude Fa of the pathogen.
  • Vortices of the engine are filtered out in the isolation area 13 via the elastomer bearing 1 and are thus transmitted only weakly to the bodywork.
  • the second mass element 9 is connected via a spring element 8 formed from elastomer material.
  • the elastomer material has good damping properties, which are shown in FIG. 5 as Dämpfungsele ⁇ element 10.
  • the damping of the spring element 8 leads to a broadband vibration reduction in the region of the first resonance 15 and the second resonance 16, cf.
  • the elastomer bearing 1 according to the invention thus offers improvements over a conventional elastomer bearing 1 in the dashed region 14. Since in the elastomeric bearing 1 according to the invention the suppression of increased vibration components does not result from an increase in damping by means of softer bearings, the evolution of heat remains low in the bearing and the long-term stability obtained.
  • the possibility of changing the elastomer bearing 1 by changing the second mass is advantageous. to tune element 9 without changing the entire geometry of Elasto ⁇ merlagers 1.
  • the elastomer bearing 1 can be matched to different motors in a simple manner by changing the mass of the second mass element 9.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)

Abstract

Elastomerlager. Es wird ein Elastomerlager (1) für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, mit einem zwischen einem Außendurchmesser eines inneren Lagerbauteils (2) und dem inneren Durchmesser eines äußeren Lagerbauteils (3) angeordneten Elastomer­kern (4) und einem in dem Elastomerkern (4) angeordneten ersten Masseelement (5). Erfindungsgemäß ist bei dem Elastomerlager vorgesehen, dass das erste Masselelement (5) über ein Federelement (8) mit einem zweiten Masseelement (9) verbunden ist. Anwendung in Kraftfahrzeugen, insbesondere Personenkraftwagen.

Description

Elastomerlager
Die Erfindung betrifft ein Elastomerlager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
An vielen Stellen im Kraftfahrzeug sind Elastomerlager einge¬ setzt. Beispielsweise Motorlager, Fahrschemellager, Lenker¬ oder Getriebelager sind als Elastomerlager ausgeführt. Der Elastomerwerkstoff soll die Einleitung von Schwingungen in eine als Fahrgastzelle ausgeführte Karosserie weitgehend vermeiden. Die Schwingungen können von vielerlei Erregerquellen wie bei¬ spielsweise Fahrwerkskomponenten, Motor, Pumpen, Getriebe oder anderen Aggregaten ausgehen.
Aus der Offenlegungsschrift DE 101 45 857 Al ist ein Elastomer¬ lager zur Schwingungsisolation bekannt, bei dem zwischen einem Außen- und Innenring des Lagerkörpers ein volumenelastisches Dämpfungsmaterial angeordnet ist. In dem Dämpfungsmaterial sind Masseelemente in Form von Ringelementen angeordnet. Das Dämp¬ fungsmaterial ist mit dem Innen- und Außenring sowie mit den Ringelementen durch Anvulkanisieren verbunden.
Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, ein Elastomerlager zur Verfügung zu stellen, das eine verbesserte Schwingungsiso¬ lation in störenden Frequenzbereichen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Elastomerlager mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Das erfindungsgemäße Elastomerlager zeichnet sich durch ein erstes Masselelement, das über ein Federelement mit einem zwei-. ten Masseelement verbunden ist, aus. Das erste Masseelement ist in dem Elastomerwerkstoff eingegossen und in metallischem Werk¬ stoff ausgeführt. Das erste Masseelement ist beispielsweise als Ringelement mit kreisrundem oder rechteckigem Querschnitt aus¬ geführt. Alternativ kann das Masseelement auch parallel zur Längsachse des Lagers verlaufende, stabförmige Elemente umfas¬ sen. Das erste und das zweite Masseelement weisen Einrichtungen auf, an der das Federelement anbindbar ist. Die Einrichtungen zur Anbindung des Federelementes aus Elastomerwerkstoff sind beispielsweise als Flanschflächen ausgeführt, an die das Feder¬ element anvulkanisierbar ist. Die Einrichtung kann alternativ auch Zapfen umfassen, die mit dem Federelement über eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung verbunden ist. Unter kraft¬ schlüssigen Verbindungen sind Press-, Klebeverbindungen oder durch Vulkanisation hergestellte Verbindungen zu verstehen. Das erfindungsgemäße Elastomerlager ist über Variation der Feder¬ elementeigenschaften wie Steifigkeit und Dämpfung sowie über Variation der Masse des ersten und zweiten Masseelementes der¬ art abstimmbar, dass die relevante Frequenz eines Schwingungs¬ erregers im Isolationsgebiet des Elastomerlagers liegt. Das Isolationsgebiet ist dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude des erregten Systems kleiner als die des Schwingungserregers ist. Unter den relevanten Frequenzen sind die Frequenzen zu verstehen, die im Betrieb des Fahrzeuges zu Auffälligkeiten und zu nicht akzeptablem Fahrverhalten führen. Gleichzeitig redu¬ ziert das erfindungsgemäße Elastomerlager gegenüber einem kon¬ ventionellen Lager, d.h. einem Lager ohne erstem und zweitem Masseelement, die Resonanzüberhδhung bei einem Verhältnis einer Erregerfrequenz zur Systemeigenfrequenz von 1.
In Ausgestaltung der Erfindung ist das erste Masseelement als Hohlzylinder ausgeführt. Das erste Masseelement ist zwischen einem Außendurchmesser eines inneren und einem inneren Durch¬ messer eines äußeren Lagerbauteils in dem Elastomerwerkstoff eingebettet. Die Hohlzylinderform ist als Umformteil leicht herstellbar und nutzt vorteilhaft den Bauraum zwischen einem ringförmigen äußeren und inneren Lagerbauteil. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Federelement aus einem Elastomerwerkstoff hergestellt. Das Federelement ist aus einem elastischen Material, z.B. aus Naturkautschuk, Sili¬ konkautschuk oder Polybutadien hergestellt. Neben den elasti¬ schen Eigenschaften weist der Elastomerwerkstoff auch vorteil¬ hafte schwingungsdämpfende Eigenschaften auf.
In Ausgestaltung der Erfindung ist das zweite Masseelement als geschlossener Ring ausgeführt. Der Ring weist beispielsweise einen rechteckigen oder halbrunden Querschnitt auf. Ein geschlossener Ring ermöglicht in vorteilhafter Weise den Einbau eines durchgehenden Zapfens, so dass beidseitig des Lagers eine Lagerkraft abstützbar ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind das Federelement und das zweite Masseelement innerhalb der Innenkontur des äußeren Lagerbauteils angeordnet. Mit dieser Anordnung baut das Lager kompakt und eine Beschädigung axial hervorstehender Teile ist vermieden. Soweit es der Bauraum zulässt, sind das Federelement und das zweite Masseelement innerhalb des Elastomerkerns, der vom inneren und äußeren Lagerbauteil umschlossenen ist, anordenbar.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist das Elastomerla¬ ger eine Vorrichtung zur hydraulischen Dämpfung auf. In dem Elastomerkern ist eine erste mit Flüssigkeit gefüllte Kammer. Zur Erzielung einer hydraulischen Dämpfung ist eine zweite Kam¬ mer vorgesehen, die mit der ersten Kammer über einen Kanal ver¬ bunden ist. Bei Druckbelastung des Elastomerlagers fließt die Flüssigkeit gedrosselt von der einen in die andere Kammer. Die hydraulische Dämpfung ermöglicht in vorteilhafter Weise eine weitere Verminderung der Amplitude des erregten Bauteils.
Weitere Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus der Beschreibung sowie den Zeichnungen. Konkrete Ausführungsbei¬ spiele der Erfindung sind in den Zeichnungen vereinfacht darge- stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Elastomerlagers in einer Ansicht in Richtung Lagerlängsachse,
Fig. 2 das erfindungsgemäße Elastomerlager in einer Schnittdarstellung,
Fig. 3 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elastomerlagers,
Fig. 4 eine weitere, vorteilhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elastomerlagers,
Fig. 5 ein Schwingungsmodell des erfindungsgemäßen Elastomerlagers und
Fig. 6 ein vereinfachtes Modell zur Erläuterung der
Funktionsweise des erfindungsgemäßen Elastomerlagers.
Gleiche Bauteile in den Figuren 1-6 sind im Folgenden mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
In Fig. 1 ist schematisch ein Elastomerlager 1 in einer Ansicht in Richtung der Längsachse dargestellt. Das Elastomerlager weist ein inneres Lagerbauteil 2 in Form eines Innenrings 2 und ein äußeres Lagerbauteil 3 in Form eines Außenrings auf, dazwischen ist ein Elastomerkern 4 angeordnet. Die mit dem Innenring 2 und dem Außenring 3 verbundenen Bauteile sind durch den Elastomerkern 4 schwingungsentkoppelt. Der Innen- oder Außenring 2,3 kann selbstverständlich Bestandteil der zu entkoppelnden Bauteile sein, beispielsweise kann der Außenring 3 als Auge eines Fahrwerkslenkers ausgeführt sein. In dem Elastomerkerπ 4 ist ein als Hohlzylinder ausgeführtes erstes Masseelement 5 angeordnet.
In Fig. 2 ist ein Schnitt durch das Elastomerlager 1 in Längsrichtung dargestellt. Der Hohlzylinder 5 ist vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff hergestellt und an dem Elastomerwerkstoff anvulkanisiert. Der Hohlzylinder 5 weist Durchbrüche 6 auf, die durch Formschluss eine bessere Verbindung des HohlZylinders 5 mit dem Elastomerwerkstoff ermöglichen. Der aus dem Elastomerkern 4 herausragende Teil des Hohlzylinders 5 ist rechtwinklig zu einem Flansch 7 abgekröpft. Auf dem Flansch 7 ist ein ringförmiges Federelement 8 angeordnet, das gleichfalls aus Elastomerwerkstoff hergestellt ist. Das Federelement 8 weist bei Bedarf eine vom Werkstoff des Elastomerkerns 4 abweichende Federsteifigkeit auf. An dem Federelement 8 ist ein zweites Masseelement 9, das als Ringelement mit rechteckigem Querschnitt ausgeführt ist, angeordnet. Das aus Elastomerwerkstoff hergestellt Federelement 8 ist an dem Flansch 7 und dem Ringelement 9 anvulkanisiert.
In Fig. 3 ist eine modifizierte Ausführungsform des erfindungs¬ gemäßen Elastomerlagers 1 dargestellt. In dieser Ausführungs¬ form sind das Federelement 8 und das zweite Masseelement 9 in¬ nerhalb des Elastomerkerns 4 angeordnet. Diese vorzugsweise bei großvolumigen Lagern und/oder bei Lagern mit einem kleinen zweiten Masseelement 9 einsetzbare Konstruktion ermöglicht eine kompakte Bauweise und vermeidet aus dem Elastomerkern 4 abstehende Bauteile.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elastomerlagers. Im Gegensatz zu der in Fig. 2 gezeigten Aus¬ führungsform ist das Federelement 8 und das zweite Masseele¬ ment 9 auf dem Außendurchmesser des aus dem Elastomer¬ kern 4 herausragenden ersten Masseelements 5 angeordnet. Diese Anordnung ermöglicht durch Variation der Länge 1 eine leichte Abstimmung des Elastomerlagers 1. Beispielsweise durch Abdrehen des Federelements 8 und des zweiten Masseelements 9 ist die Länge 1 reduzierbar. Dabei reduziert sich gleichzeitig die Masse m des zweiten Masseelementes 9 sowie die Federsteifig- keit c des Federelementes 8, so dass die durch
Figure imgf000008_0001
bestimmte Eigenfrequenz dieses TeilSchwingungssystem weitgehend konstant bleibt.
In Fig. 5 ist ein Schwingungsmodell des erfindungsgemäßen elas¬ tischen Lagers dargestellt. Mit dem Bezugszeichen 2' ist der mit einer Schwingungsquelle wie beispielsweise einem Motor ver¬ bundene Innenring 2 des Elastomerlagers 1 bezeichnet. Mit dem Bezugszeichen 3' ist der mit beispielsweise einer Karosserie verbundene Außenring 3 bezeichnet. Das Elastomerlager 1 soll eine Übertragung von Schwingungen vom Innenring 2 auf den Außenring 3 vermeiden bzw. reduzieren. Dazu ist der mit 4 be¬ zeichnete Elastomerkern zwischen Innen- und Außenring 2,3 ge¬ schaltet. In dem Elastomerkern ist wie vorhergehend beschrieben ein erstes Masseelement 5 angeordnet, das über ein Federele¬ ment 8 mit einem zweiten Masseelement 9 gekoppelt ist. Ist der Innenring 2 durch Motorschwingungen angeregt, so übertragen sich diese Schwingungen in Abhängigkeit der Anregungsfrequenz auf den Außenring 3 und die Karosserie. Durch Verminderung der Steifigkeit des Elastomerkerns 4 ist die Isolationswirkung erhöhbar. Das Elastomerlager 1 muss jedoch aufgrund von dynami¬ schen und statischen Anforderungen eine Mindeststeifigkeit auf¬ weisen, so dass dieses nicht beliebig weich auslegbar ist. Um mit einer erforderlichen Mindeststeifigkeit des Elastomer¬ kerns 4 für kritischen Anregungsfrequenzen dennoch ein ausrei¬ chende Schwingungsabkopplung zu erhalten, ist das Federele¬ ment 8 und das erste und zweite Masseelement 5,9 derart abzu¬ stimmen, dass in einem vorgebbaren Frequenzbereich eine Reduk¬ tion des Verhältnisses der Amplitude Fe des erregten Bautei¬ les zu der Amplitude Fa der Erregerschwingung erzielbar ist.
In Fig. 6 ist eine Übertragungsfunktion 11 eines Ein-Masse- Schwingers im Vergleich zu der Übertragungsfunktion 12 des Schwingungsmodells aus Fig. 5 aufgetragen. Die vereinfachten Modelle dienen zur Erklärung der Wirkungsweise des erfindungs- gemäßen Elastomerlagers 1.
Auf der Abszisse ist das Verhältnis fa/fo einer Erregerfrequenz fa zur Systemeigenfrequenz fo des Elastomerlagers 1 aufgezeich¬ net. Auf der Ordinate ist das Verhältnis Fe/Fa der Amplitude des erregten Systems Fe zu der Amplitude der Erregerschwingung Fa aufgetragen. Bei dem Ein-Masse-Schwinger steigt das Verhält¬ nis Fe/Fa gemäß der Übertragungsfunktion 11 über der Erreger¬ frequenz ausgehend von dem Wert 1 aus an, weist bei einer Reso¬ nanzfrequenz, d.h. bei einem Verhältnis von fa/fo=l einen Maxi¬ malwert auf und fällt dann wieder ab.
Über eine Abstimmung der Eigenschaften des Federelementes 8 und der Masse des ersten und zweiten Masseelements 5,9 ist die Übertragungsfunktion 12 hingegen bei dem erfindungsgemäßen Elastomerlager 1 so einstellbar, dass beispielsweise oberhalb einem relevanten Frequenzverhältnis von beispielsweise ca. fa/fo=0.25 das Verhältnis Fe/Fa einen Wert kleiner 1 an¬ nimmt. Der Bereich in dem Fe/Fa einen Wert kleiner 1 annimmt wird Isolationsgebiet 13 genannt. Das Elastomerlager 1 ist so abgestimmt, dass eine erste Resonanz 15 zwischen Erregerfre¬ quenz fa und der Lagereigenfrequenz fo unterhalb des beispiels¬ weise für den Betrieb eines Motors relevanten Frequenzverhält¬ nisses fa/fo von ca. 0.25-0.8 auftritt. Weiter ist das Elasto¬ merlager 1 derart abgestimmt, dass in dem relevanten Frequenz¬ verhältnis von beispielsweise ca. 0.25-0.8 das Amplitudenver¬ hältnis Fe/Fa im Isolationsgebiet 13 liegt. Zur Erklärung der Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Elastomerlagers 1 ist hier ein Motor angeführt, selbstverständlich ist das Elastomerla¬ ger 1 bei vorab genannten Erregerquellen wie Fahrwerk oder Ge¬ triebe dementsprechend auf die spezifischen relevanten Fre¬ quenzverhältnisse fa/fo abzustimmen. Die relevanten Frequenz¬ verhältnissen fa/fo sind durch die Eigenfrequenzen fo der spe¬ zifischen Schwingungssysteme und die Erregerfrequenzen fa, die im Normalbetriebe eines Kraftfahrzeuges häufig auftreten, be¬ stimmt. Liegt das Verhältnis fa/fo im Isolationsgebiet 13, so ist die Amplitude Fe des erregten Systems wie beispielsweise der Karos¬ serie, sogar kleiner als die Amplitude Fa des Erregers. Schwin¬ gungen des Motors werden im Isolationsgebiet 13 über das Elastomerlager 1 ausgefiltert und übertragen sich damit nur ab¬ geschwächt auf die Karosserie.
Oberhalb des Frequenzverhältnisses fa/fo von 0.8 tritt eine zweite Resonanz 16 auf, die Übertragungsfunktion 12 steigt bis zu einem Maximum bei einem Frequenzverhältnis fa/fo von 1 an. Ab einem Frequenzverhältnis fa/fo größer 1.2 nimmt das Verhält¬ nis Fe/Fa erneut einen Wert kleiner 1 an. Gegenüber der Über¬ tragungsfunktion 11 des Ein-Masse-Schwingers ist das Maximum der Übertragungsfunktion 12 bei einem Frequenzverhältnis fa/fo=l deutlich geringer ausgeprägt. In diesem Bereich schwingt das über das zweite Federelement 8 angebundene Masse¬ element 9 gegenläufig zur Schwingung des ersten Masseelemen- tes 5, wodurch eine Schwingungstilgung erfolgt.
In dem erfindungsgemäßen Elastomerlager 1, ist das zweite Mas¬ seelement 9 über ein aus Elastomerwerkstoff ausgebildetes Fe¬ derelement 8 angebunden. Der Elastomerwerkstoff weist gute Dämpfungseigenschaften auf, die in Fig. 5 als Dämpfungsele¬ ment 10 wiedergegeben sind. Die Dämpfung des Federelementes 8 führt zu einer breitbandigen Schwingungsminderung im Bereich der ersten Resonanz 15 und der zweiten Resonanz 16, vergleiche
Übertragungsfunktion 11 und 12 in Fig. 6.
Das erfindungsgemäße Elastomerlager 1 bietet damit in dem ge¬ strichelten Bereich 14 Verbesserungen gegenüber einem konventi¬ onellen Elastomerlager 1. Da bei dem erfindungsgemäßen Elasto¬ merlager 1 die Unterdrückung erhöhter Schwingungsanteile nicht durch eine Erhöhung der Dämpfung mittels weicherer Lager er¬ folgt, bleibt die Wärmeentwicklung im Lager gering und die Langzeitstandfestigkeit erhalten. Vorteilhaft ist die Möglich¬ keit, das Elastomerlager 1 durch Veränderung des zweiten Masse- elementes 9 abzustimmen, ohne die gesamte Geometrie des Elasto¬ merlagers 1 zu verändern. Beispielsweise kann in einfacher Wei¬ se über die Veränderung der Masse des zweiten Masseelementes 9 das Elastomerlager 1 auf verschiedene Motoren abgestimmt wer¬ den.
Bezugszeichenliste
Elastomerlager Inneres Lagerbauteil, Innenring ' Innenring mit Schwingungsquelle verbunden Äußeres Lagerbauteil, Außenring ' Außenring mit Karosserie verbunden Elastomerkern Erstes Masseelement, Hohlzylinder Durchbruch Flansch Federelement Zweites Masseelement, Ringelement Dämpfungselement im Federelement Übertragungsfunktion eines Einmasseschwingers Übertragungsfunktion der erfindungsgemäßen Anordnung Isolationsgebiet Bereich mit verbesserten Schwingungseigenschaften Erste Resonanz Zweite Resonanz

Claims

Patentansprüche
1. Elastomerlager (1) für ein Kraftfahrzeug, mit
- einem zwischen einem Außendurchmesser eines inneren Lagerbauteils (2) und dem inneren Durchmesser eines äußeren Lagerbauteils (3) angeordneten Elastomerkern (4) und
- einem in dem Elastomerkern (4) angeordneten ersten Masseelement (5) , dadurch gekennzeichnet, dass das erste Masselelement (5) über ein Federelement (8) mit einem zweiten Masseelement (9) verbunden ist.
2. Elastomerlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Masseelement (5) als Hohlzylinder ausgeführt ist
3. Elastomerlager nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (8) aus einem Elastomerwerkstoff hergestellt ist.
4. Elastomerlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Masseelement (9) als geschlossener Ring ausgeführt ist.
5. Elastomerlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (8) und das zweite Masseelement (9) innerhalb des inneren und äußeren Lagerbauteils (2,3) angeordnet sind.
6. Elastotnerlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomerlager (1) eine Vorrichtung zur hydraulischen Dämpfung aufweist.
PCT/EP2005/009079 2004-08-27 2005-08-23 Elastomerlager WO2006024426A2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004041426.2 2004-08-27
DE200410041426 DE102004041426A1 (de) 2004-08-27 2004-08-27 Elastomerlager

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2006024426A2 true WO2006024426A2 (de) 2006-03-09

Family

ID=36000412

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