DE19929866A1 - Engine support to counteract rolling movements, with power application device acting parallel to spring and damping force of motor bearer elements - Google Patents
Engine support to counteract rolling movements, with power application device acting parallel to spring and damping force of motor bearer elementsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Abstützung einer Brenn kraftmaschine gegen Rollbewegungen, mit zumindest einem schwingungsdämpfenden Motor auflager, welches eine vordefinierte Steifigkeit und Dämpfungscharakteristik aufweist.The invention relates to a device and a method for supporting a burner Engine against rolling movements, with at least one vibration-damping motor support, which has a predefined stiffness and damping characteristics.
Transient betriebene Brennkraftmaschinen, wie sie insbesondere bei Kraftfahrzeugen einge setzt werden, erzeugen stark von der Betriebsart und Betriebsdrehzahl abhängige unterschied liche Schwingungen, deren ungedämpfte Übertragung in das Motortragwerk und das Chassis des Fahrzeuges durch schwingungsdämpfende Motorauflager möglichst verhindert werden soll. Im Bereich von großen Motordrehmomenten, welche beispielsweise beim Anfahren oder Beschleunigen aus niedrigen Gängen auftreten, kann es zu starken Rollbewegungen der Brennkraftmaschine und damit großen Auslenkungen im Bereich der Motorauflager kommen, welche die Brennkraftmaschine gegenüber dem Chassis abstützen. Dabei werden relativ star ke und/oder subjektiv unangenehme Vibrationen in das Chassis übertragen. Diese Problema tik tritt insbesondere bei vorderradbetriebenen Kraftfahrzeugen mit quer eingebauter Brenn kraftmaschine auf, bei denen das die Getriebeabstützung bildende Motorauflager einerseits durch das Antriebsdrehmoment extrem belastet und andererseits in sehr geringer Entfernung zum Fahrgastraum positioniert ist. Die Steifigkeitsauslegung solcher Motorauflager wird im wesentlichen durch die Forderung nach entsprechend niedrigen Eigenfrequenzen der An triebseinheit relativ zum Chassis bestimmt. Dies bewirkt, daß eine leistungsstarke Brenn kraftmaschine relativ große Rollbewegungen aufgrund des Antriebsmomentes durchführen kann. Derartige Motorauflager werden üblicherweise so ausgeführt, daß ihre Steifigkeit und/oder Dämpfung mit der Rollbewegung bzw. dem Antriebsdrehmoment zunimmt. Zusätz lich oder anstelle dazu können derartige Motorauflager zur Begrenzung der Rollbewegung einen relativ steifen Anschlag aufweisen. Dadurch ergibt sich allerdings der Nachteil, daß mit steigendem Antriebsmoment höhere Vibrationen in das Chassis geleitet werden.Transiently operated internal combustion engines, as used in particular in motor vehicles are set, generate a difference that is strongly dependent on the operating mode and operating speed vibrations, their undamped transmission into the engine structure and the chassis of the vehicle are prevented as much as possible by vibration-damping engine mounts should. In the range of large engine torques, for example when starting or Accelerating from low gears can lead to strong rolling movements Internal combustion engine and thus large deflections in the area of the engine supports, which support the internal combustion engine against the chassis. This will be relatively star ke and / or subjectively unpleasant vibrations in the chassis. This problem tik occurs particularly in front-wheel-drive motor vehicles with a transverse burner Engine on which the engine support forming the gear support on the one hand extremely loaded by the drive torque and on the other hand at a very short distance is positioned to the passenger compartment. The stiffness design of such engine mounts is in essentially through the demand for correspondingly low natural frequencies of the An Drive unit determined relative to the chassis. This causes a powerful burning Carry out engine relatively large rolling movements due to the drive torque can. Such engine mounts are usually designed so that their rigidity and / or damping increases with the rolling movement or the drive torque. Additional Lich or instead, such motor supports to limit the rolling motion have a relatively stiff stop. However, this has the disadvantage that with increasing drive torque, higher vibrations are conducted into the chassis.
Aus der US 4 516 545 A ist eine Vorrichtung zur Steuerung der Rollbewegung einer Brenn kraftmaschine bekannt, bei der die Steifigkeit eines als hydraulischer Dämpfer ausgebildeten Motorauflagers in Abhängigkeit von Motorbetriebsparametern verändert wird. Bei Änderun gen der Schaltposition und/oder der Getriebeposition wird über einen Solenoidantrieb ein Drehventil im Motorauflager betätigt, welches einen Dämpfungsquerschnitt des hydraulischen Dämpfers vermindert und damit die Dämpfungskraft erhöht. Dadurch soll verhindert werden, daß Schwingungen der Brennkraftmaschine aufgrund eines großen Antriebsmomentes nicht in das Chassis des Kraftfahrzeuges eingeleitet werden. Die Vorrichtung erfordert allerdings ei nen relativ hohen, konstruktiven und regeltechnischen Aufwand.From US 4,516,545 A is a device for controlling the rolling movement of a burner known engine, in which the rigidity of a designed as a hydraulic damper Engine support is changed depending on engine operating parameters. When changing The shift position and / or the gear position is activated via a solenoid drive Rotary valve actuated in the engine support, which has a damping cross section of the hydraulic Damper reduced and thus the damping force increased. This is to prevent that vibrations of the internal combustion engine are not due to a large drive torque the chassis of the motor vehicle are initiated. However, the device requires egg relatively high, constructive and control-related effort.
Aus der US 5 492 311 A ist ein aktives Positionierelement für ein hydraulisch gedämpftes Auflager mit einem Gummilager, einer Kompressionsfeder und einer Gasdruckfeder bekannt, wobei Gummiauflager, Kompressionsfeder und Gasdruckfeder im wesentlichen in Serie hin tereinander geschaltet sind. Rollbewegungen der Brennkraftmaschine können mit diesem Po sitionierelement allerdings nicht wesentlich vermindert werden. Auch dieses Motorauflager ist relativ aufwendig im Aufbau.From US 5 492 311 A is an active positioning element for a hydraulically damped Known supports with a rubber bearing, a compression spring and a gas pressure spring, where rubber bearing, compression spring and gas pressure spring essentially in series are connected in series. Rolling movements of the internal combustion engine can with this Po Sitioning element can not be significantly reduced. This engine support is also relatively complex to build.
Die US 5 299 789 A beschreibt ein Motorauflager mit variabler Steifigkeit mit einem inneren und einem äußeren Gummifederelement. Das innere Gummifederelement weist einen Hohl raum auf, welcher mit einem Fluid befüllbar ist. Durch Befüllen des Hohlraumes nimmt die Elastizität des Motorauflagers ab und die Steifigkeit zu. Durch Erhöhung der Steifigkeit wer den allerdings Vibrationen in das Chassis geleitet.US 5 299 789 A describes a motor support with variable stiffness with an inner and an outer rubber spring element. The inner rubber spring element has a hollow space that can be filled with a fluid. By filling the cavity, the Elasticity of the engine support and the stiffness too. By increasing the stiffness who which, however, vibrated into the chassis.
Die US 5 344 128 A behandelt ein ähnliches Motorauflager mit variabler Steifigkeit mit ei nem elastischen Gummielement und einer Hauptflüssigkeitskammer, deren Flüssigkeitsdruck durch Drucksteuerelemente veränderbar ist, wobei die Hauptflüssigkeitskammer über Dros selkanäle mit einer Nebenflüssigkeitskammer verbunden ist. Die Drucksteuerelemente weisen einen Metallbalg oder einen Kolben auf, über welchen das Volumen und damit der Druck innerhalb der Hauptflüssigkeitskammer erhöht oder vermindert werden kann. Durch die Druckänderung wird die Steifigkeit und die Dämpfungscharakteristik des Motorauflagers ver ändert. Das Motorauflager ist konstruktiv und steuerungstechnisch relativ aufwendig.US 5 344 128 A treats a similar engine support with variable stiffness with an egg nem elastic rubber element and a main liquid chamber, the liquid pressure is changeable by pressure control elements, the main liquid chamber via Dros selkanäle is connected to a secondary liquid chamber. The print controls point a metal bellows or a piston, over which the volume and thus the pressure can be increased or decreased within the main liquid chamber. Through the Pressure change ver the rigidity and the damping characteristics of the engine support changes. The motor support is structurally and technically relatively complex.
Auch die US 5 344 127 A behandelt ein schaltbares Motorauflager, dessen Dämpfungscha rakteristik verändert werden kann. Das bekannte Motorauflager weist eine hydraulische Dämpfungseinrichtung mit mehreren Drosselkanälen auf, deren Querschnitte über einen Ven tilkörper zumindest teilweise verschlossen werden können. Der Ventilkörper wird pneuma tisch, beispielsweise durch Unterdruck, betätigt. Dadurch soll eine Dämpfung von niederfre quenten Schwingungen, als auch von hochfrequenten Schwingungen realisiert werden. Es kann allerdings nicht verhindert werden, daß bei größeren Antriebsmomenten Schwingungen auf das Chassis übertragen werden.No. 5,344,127 also deals with a switchable motor support, the damping of which characteristic can be changed. The known engine mount has a hydraulic Damping device with several throttle channels, the cross sections of which via a Ven Til body can be at least partially closed. The valve body becomes pneuma table, for example, operated by vacuum. This is supposed to dampen low frequency quent vibrations, as well as high-frequency vibrations. It However, it cannot be prevented that vibrations occur at higher drive torques be transferred to the chassis.
Weiters ist aus Automotive Engineering International, April 1998, S. 22-26, ein aktives Mo torauflagersystem für eine Brennkraftmaschine eines Fahrzeuges bekannt, welches ein Motor auflager mit einer vakuumbetätigten, solenoidgesteuerten Membran aufweist, um den Motor schwingungen entgegengerichtete Impulse zu erzeugen, welche über ein Gummilager auf den Motor übertragen werden. Auch hier ist eine aufwendige Steuerung notwendig.Furthermore, from Automotive Engineering International, April 1998, pp. 22-26, there is an active Mo Torauflagersystem known for an internal combustion engine of a vehicle, which is an engine bearing with a vacuum-actuated, solenoid-controlled membrane to the motor to generate vibrations in opposite directions, which is applied to the rubber bearing Engine are transmitted. Here too, complex control is necessary.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Nachteile zu vermeiden und bei einer Brennkraftmaschine die Schwingungseinleitung aufgrund eines großen Antriebsmomentes in das Chassis des Kraftfahrzeuges auf möglichst einfache Weise zu vermindern.It is the object of the present invention to avoid these disadvantages and at a Internal combustion engine initiation of vibration due to a large drive torque in to reduce the chassis of the motor vehicle in the simplest possible way.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß zusätzlich zum Motorauflagerelement eine Kraftaufbringeinrichtung vorgesehen ist, welche parallel zur Feder- und Dämpfungskraft des Motorauflagerelementes zumindest in bestimmten Motorbetriebsbereichen entgegen den Rollbewegungen auf die Brennkraftmaschine einwirkt. Es wird somit eine Gegenkraft zu den Rollbewegungen der Brennkraftmaschine aufgebracht, welche direkt auf die Brennkraftma schine einwirkt und somit deren Rollbewegung direkt unterbindet. Die Steifigkeit und die Dämpfungscharakteristik des gesamten Motorauflagerelementes selbst bleibt während des Motorbetriebes unverändert.According to the invention this is achieved in that in addition to the motor support element Force application device is provided, which parallel to the spring and damping force of the Engine support element against at least in certain engine operating areas Rolling movements acts on the internal combustion engine. It becomes a counterforce to the Rolling movements of the internal combustion engine applied, which directly on the internal combustion engine acts on the machine and thus directly prevents its rolling motion. The stiffness and the Damping characteristics of the entire engine support element itself remains during the Engine operation unchanged.
Die Kraftaufbringeinrichtung kann dabei pneumatisch und/oder hydraulisch betätigbar sein. Im Falle einer pneumatischen Betätigung, mit welcher eine hohe Ansprechgeschwindigkeit möglich ist, ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Kraftaufbringeinrichtung einen Hohlkörper aufweist, dessen Innenraum mit Überdruck oder Unterdruck beaufschlagbar ist.The force application device can be actuated pneumatically and / or hydraulically. In the case of pneumatic actuation with which a high response speed is possible, it is preferably provided that the force application device is a hollow body has, the interior of which can be acted upon by excess pressure or negative pressure.
Auf aufwendige Regeleinrichtungen kann weitgehend verzichtet werden, wenn der Hohlkör per mit dem Einlaßsystem der Brennkraftmaschine verbunden ist. Bei geeigneter Dimensio nierung des Hohlkörpers ist die Kraftaufbringeinrichtung somit selbstregulierend, da der Saugrohrdruck des Einlaßsystems im wesentlichen vom Brennkraftmaschinenmoment ab hängt und durch die Kraftaufbringeinrichtung ein Gegenmoment erzeugt, das der Rollbewe gung der Brennkraftmaschine entgegenwirkt. Um eine besonders kurze Reaktionszeit zu er reichen, sollte das Volumen des Hohlkörpers und der Verbindungsleitungen bis zum Saugrohr so klein wie möglich sein.Complex control devices can largely be dispensed with if the hollow body is connected to the intake system of the internal combustion engine. With a suitable dimension Nation of the hollow body, the force application device is thus self-regulating, since the Intake manifold pressure of the intake system essentially depends on the engine torque hangs and generates a counter moment by the force application device, that of the rolling motion counteracts the internal combustion engine. To achieve a particularly short response time should reach the volume of the hollow body and the connecting lines to the intake manifold be as small as possible.
Die Kraftaufbringeinrichtung kann zusätzlich zu herkömmlichen Motorauflagerelementen vorgesehen sein. Dabei ist wesentlich, daß die Steifigkeit und Dämpfungscharakteristik des Motorauflagerelementes durch die Kraftaufbringeinrichtung nicht, bzw. so wenig wie möglich beeinflußt wird. Die Kraftaufbringeinrichtung sollte somit eine wesentlich geringere Steifig keit aufweisen als das Motorauflagerelement. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Stei figkeit und Dämpfungscharakteristik der Kraftaufbringeinrichtung schon bei der Auslegung des Motorauflagerelementes zu berücksichtigen, so daß sich die Gesamtsteifigkeit und Dämp fungscharakteristik aus der Summe der Steifigkeits- und Dämpfungskennwerte des Motor auflagerelementes und der Kraftaufbringeinrichtung zusammensetzt.The force application device can be used in addition to conventional motor support elements be provided. It is essential that the rigidity and damping characteristics of the Motor support element by the force application device, or as little as possible being affected. The force application device should therefore have a significantly lower rigidity have speed than the motor support element. Of course it is also possible to use the Stei ability and damping characteristics of the force application device already during the design of the engine support element to be taken into account, so that the overall rigidity and damping characteristic from the sum of the stiffness and damping characteristics of the engine support element and the force application device.
Die Kraftaufbringeinrichtung kann entweder durch eine Zugkraft, oder durch eine Druckkraft auf die Brennkraftmaschine einwirken.The force application device can either by a tensile force or by a compressive force act on the internal combustion engine.
Die Kraftaufbringeinrichtung kann dabei separat zum Motorauflagerelement ausgeführt sein und auch an einer anderen Stelle als das Motorauflagerelement an der Brennkraftmaschine oder einem mit dieser verbundenen Getriebeteil angreifen.The force application device can be designed separately from the motor support element and also at a different location than the engine support element on the internal combustion engine or attack a gear part connected to it.
In einer sehr einfachen und platzsparenden Ausführung ist dagegen vorgesehen, daß der Hohlkörper konzentrisch zum Motorauflagerelement ausgebildet ist, wobei vorzugsweise das Motorauflagerelement innerhalb des Hohlkörpers angeordnet ist.In a very simple and space-saving version, on the other hand, it is provided that the Hollow body is formed concentrically to the engine support element, preferably the Motor support element is arranged within the hollow body.
Alternativ dazu kann vorgesehen sein, daß der Hohlkörper zumindest teilweise in das Motor auflagerelement integriert ist. Der Hohlkörper wird dabei durch das aus einem elastischen Material bestehenden Motorauflager gebildet, wodurch die Anzahl an Teilen auf ein Min destmaß reduziert werden kann.Alternatively, it can be provided that the hollow body at least partially in the motor support element is integrated. The hollow body is made of an elastic Material existing engine support, which reduces the number of parts to a min minimum dimension can be reduced.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigenThe invention is explained in more detail below with reference to the figures. Show it
Fig. 1 das Prinzip der Erfindung anhand eines Kräfteschaubildes, Fig. 1 shows the principle of the invention by way of forces chart image,
Fig. 2 die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer schematischen Darstellung, Fig. 2 shows the device according to the invention in a schematic representation,
Fig. 3 das Detail III aus Fig. 2 und Fig. 3 shows the detail III of Fig. 2 and
Fig. 4 ein Drehmoment-Drehzahl-Diagramm. Fig. 4 is a torque-speed diagram.
Die Brennkraftmaschine 1 ist über Motorauflagerelemente 2, 3 mit dem Chassis des Fahrzeu ges verbunden. Mit 2a, 3a sind die Federkräfte, mit 2b, 3b die Dämpfungskräfte der Motor auflagerelemente 2, 3 angedeutet. Das Motorauflagerelement 3 stützt Rollbewegungen der Brennkraftmaschine 1 gegen das Chassis 4 ab. Durch eine Kraftaufbringeinrichtung 5 wird eine Zusatzkraft F erzeugt, welche parallel zur Feder- und Dämpfungskraft 3a, 3b des Motor auflagerelementes 3 auf die Brennkraftmaschine 1 einwirkt, wie in Fig. 1 angedeutet ist. Mit 5a und 5b ist die Feder- und Dämpfungskraft der Kraftaufbringeinrichtung 5 bezeichnet. Die Zusatzkraft F erzeugt ein entgegen dem die Rollbewegung verursachenden Antriebsmoment 6 der Brennkraftmaschine 1 gerichtetes Gegenmoment 7, welches die Rollbewegungen wesent lich vermindert.The internal combustion engine 1 is connected via engine support elements 2 , 3 to the chassis of the vehicle. With 2 a, 3 a, the spring forces, with 2 b, 3 b, the damping forces of the motor support elements 2 , 3 are indicated. The motor support element 3 supports rolling movements of the internal combustion engine 1 against the chassis 4 . An additional force F is generated by a force application device 5 , which acts parallel to the spring and damping force 3 a, 3 b of the motor support element 3 on the internal combustion engine 1 , as indicated in FIG. 1. With 5 a and 5 b, the spring and damping force of the force application device 5 is designated. The additional force F generates a counter torque 7 directed against the drive torque 6 of the internal combustion engine 1 causing the rolling movement, which counteractively reduces the rolling movements.
Fig. 2 zeigt eine sehr einfache Ausführung der Erfindung, bei der die Kraftaufbringeinrichtung 5 konzentrisch um das Motorauflagerelement 3 angeordnet ist. Das Motoorauflagerelement 3 kann dabei sehr einfach durch ein Gummielement gebildet sein. Die Kraftaufbringeinrichtung 5 weist dabei einen balgartigen Hohlkörper 8 auf, dessen Wände beispielsweise aus dünnem Blech bestehen. Wesentlich ist, daß der Hohlkörper 8 eine bedeutend geringere Steifigkeit 5a und Dämpfung 5b aufweist, als das Motorauflagerelement 3. Dies ist Voraussetzung, um zu verhindern, daß Schwingungen ungedämpft in das Chassis 4 geleitet werden. Mit Bezugszei chen 9 ist ein Tragteil der Brennkraftmaschine 1 bzw. des an die Brennkraftmaschine 1 ange schlossenen Getriebes bezeichnet. Der Pfeil D deutet die Fahrtrichtung an. Fig. 2 shows a very simple embodiment of the invention, wherein said force applicator is disposed about the engine mount member 3 concentrically. 5 The motor support element 3 can be formed very simply by a rubber element. The force application device 5 has a bellows-like hollow body 8 , the walls of which consist, for example, of thin sheet metal. It is essential that the hollow body 8 has a significantly lower rigidity 5 a and damping 5 b than the motor support element 3 . This is a prerequisite to prevent vibrations from being conducted into the chassis 4 undamped. With reference numeral 9 , a supporting part of the internal combustion engine 1 and the connected to the internal combustion engine 1 gearbox is designated. The arrow D indicates the direction of travel.
Fig. 3 zeigt die Kraftaufbringeinrichtung 5 aus Fig. 2 im Detail. Der Hohlkörper 8 der pneu matisch betätigbaren Kraftaufbringeinrichtung 5 weist dabei einen Anschluß 9 auf, welcher mit einem nicht weiter dargestellten Einlaßsystem der Brennkraftmaschine verbunden ist. Die Kraftaufbringeinrichtung 5 wird somit direkt durch den Saugrohrdruck betätigt. FIG. 3 shows the force application device 5 from FIG. 2 in detail. The hollow body 8 of the pneumatically actuated force application device 5 has a connection 9 , which is connected to an intake system of the internal combustion engine, not shown. The force application device 5 is thus actuated directly by the intake manifold pressure.
Fig. 4 zeigt ein Drehmoment-Drehzahl-Diagramm, in welchem das Antriebsmoment 6 der Brennkraftmaschine 1 für verschiedene Getriebeübersetzungen über der Drehzahl 10 darge stellt ist. Mit G1, G2, . . ., G5 sind die Antriebsmomente 6 für den ersten, zweiten . . . fünften Gang bezeichnet. Weiters ist in dem Diagramm als fette Linie das über die Kraftaufbringein richtung 5 pneumatisch erzeugte Gegenmoment 7 eingezeichnet. Deutlich ist ersichtlich, daß fast in jedem Betriebspunkt die Differenz zwischen Antriebsmoment 6 und Gegenmoment 7 kleiner ist als das Antriebsmoment 6, so daß die Rollbewegung der Brennkraftmaschine 1 mit der Kraftaufbringeinrichtung 5 wesentlich vermindert werden kann. Fig. 4 shows a torque-speed diagram in which the drive torque 6 of the internal combustion engine 1 for various gear ratios above the speed 10 is Darge. With G 1 , G 2,. . ., G 5 are the drive torques 6 for the first, second. . . designated fifth gear. Furthermore, the counter torque 7 pneumatically generated via the force application device 5 is shown in the diagram as a bold line. It can clearly be seen that the difference between drive torque 6 and counter torque 7 is smaller than drive torque 6 at almost every operating point, so that the rolling movement of internal combustion engine 1 with force application device 5 can be significantly reduced.
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