DE69012916T2

DE69012916T2 - Elastisches Auflager mit eingebautem Phasenverschieber, insbesondere für Kraftfahrzeugmotoren.

Info

Publication number: DE69012916T2
Application number: DE69012916T
Authority: DE
Inventors: Francesco Casula; Mauro Cerruti Mauro Cerruti; Valentino Manea; Giovanni Vanessi Giova Vanessi
Original assignee: Pirelli Sistemi Antivibranti SpA; Fiat Auto SpA
Current assignee: Fiat Auto SpA
Priority date: 1989-07-26
Filing date: 1990-07-17
Publication date: 1995-02-23
Anticipated expiration: 2010-07-18
Also published as: DE69012916D1; EP0410941B1; IT1232884B; IT8967634A0; BR9003693A; ES2063954T3; EP0410941A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine, insbesondere für Kraftfahrzeugmotoren vorgesehene, elastische Befestigungseinrichtung der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art.
Eine elastische Befestigungseinrichtung dieser Art ist in der US-A-3 128 978 offenbart. Diese Befestigungseinrichtung weist ein elastisches Hilfssystem auf, umfassend ein einzelnes starres Ringelement, welches koaxial zu einem äußeren, an einer Tragstruktur zu befestigenden rohrförmigen Tragkörper sowie zu einem inneren, an der aufgehängten Karosserie zu befestigenden Stößel angeordnet ist. Das starre Ringelement ist mit dem Stößel und mit dem rohrförmigen Tragkörper mittels zweier elastischer Ringelemente verbunden. Ein zylindrischer, elastomerer Block ist axial zwischen der Endfläche des Stößels und dem Tragkörper angeordnet.
Diese Art von Befestigungseinrichtung kann verwendet werden, wo es ein Problem damit gibt, eine Karosserie gegen übertragene Schwingungen zu isolieren, um induzierte Geräusche zu verringern. Auf dem speziellen Anwendungsgebiet der Kraftfahrzeuge wurde gefunden, daß in manchen Fällen, gewöhnlich dann, wenn der Motor im Bereich zwischen etwa 3 000 und 5 000 Umdrehungen/Minute arbeitet, der Isloiereffekt herkömmlicher elastischer Blöcke nicht ausreicht, um die Kräfte zu dämpfen, die vom Motor auf die Karosserie im entsprechenden Frequenzband von 100 bis 170 Hz übertragen werden, was bezüglich des Geräusches in der Fahrgastkabine besonders kritisch ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine elastische Befestigungseinrichtung des am Anfang der Beschreibung bezeichneten Typs zur Verfügung zu stellen, welche es ermöglicht, dieses Problem durch eine drastische Verminderung der auf die Karosserie in dem oben genannten Frequenzband übertragenen Schwingungen zu lösen.
Dies wird gemäß der Erfindung durch eine elastische Befestigungseinrichtung gelöst, die die im Anspruch 1 genannten Merkmale aufweist.
Vermöge dieser Eigenschaften kann die Verminderung der auf die Karosserie übertragenen Vertikalkräfte Werte von 75 % im vorgenannten Frequenzbereich erreichen, womit das Geräusch in der Fahrgastkabine erheblich vermindert und damit der Komfort der Benutzer erhöht wird.
Weitere Merkmale und Vorteile der Befestigungseinrichtung gemäß der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, ins einzelne gehenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, die lediglich ein die Erfindung nicht beschrankendes Beispiel darstellen; es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt einer schwingungsdämpfenden Befestigungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, und
Fig. 2 ein Diagramm des aquivalenten Modells.
Es wird auf die Zeichnungen Bezug genommen; eine schwingungsdämpfende Befestigungseinrichtung, die allgemein mit 10 bezeichnet ist, ist zwischen der Karosserie S eines Kraftfahrzeuges und einem Tragbock A des Motors dieses Kraftfahrzeuges angeordnet. Die schwingungsdämpfende Befestigungseinrichtung 10 umfaßt einen rohrförmigen Körper 11 mit einem ersten Ende 11a, welches bei 12 mit einem Flansch zur Befestigung an der Karosserie S gebildet ist, und mit einem zweiten Ende 11b, an welchem ein topfförmiger Deckel 13 mit einer zentralen Öffnung 13a beispielsweise mittels plastischer Verformung befestigt ist. Ein Metallstößel 14 ist koaxial zum rohrförmigen Körper 11 angeordnet und hat ein erstes, mit einem Gewinde versehenes Ende 14a, welches in ein entsprechendes Gewindeloch 15a in einem mutterartigen Element 15 eingeschraubt ist, sowie ein zweites Ende 14b, welches am Tragbock A befestigt ist. Ein geformter Ringblock 16 aus einem elastomeren Material ist (beispielsweise mittels Vulkanisierens) am mutterartigen Element 15 befestigt und hat eine Außenkante, die mit dem rohrförmigen Körper 11 im wesentlichen im Bereich von dessen erstem Ende 11a verbunden ist.
Eine Metallbuchse 17 ist auf dem Stößel 14 im Bereich seines Gewindeendes 14a montiert und hat ein erstes Ende 17a, welches an einer Ringschulter 14c des Stößels 14 anliegt, sowie ein zweites geformtes Ende 17b, welches am Element 15 anliegt. Ein geformter ringförmiger Hilfsblock 18 aus einem elastomeren Material ist an der Buchse 17 befestigt und hat eine äußere Umfangskante 18a, die an der Innenseite einer abgebogenen, L-förmigen Kante 13b des Deckels 13 befestigt ist.
Zwei Metallringe 19 bzw. 20 sind jeweils am ringförmigen Hilfsblock 18 koaxial zu dem Stößel 14 befestigt und haben axial einen Abstand zueinander sowie radial einen Abstand vom Stößel und vom rohrförmigen Körper 11. Die Metallringe 19 und 20, welche im Querschnitt viereckig sind, teilen demnach den ringförmigen Hilfsblock 18 in drei Bereiche 18b (zwischen der Buchse 17 und dem ersten Metallring 19 angeordnet), 18c (zwischen den beiden Metallringen 19 und 20 angeordnet) und 18d (zwischen dem zweiten Metallring 20 und dem Deckel 13 angeordnet).
Ein rohrförmiger Abstandhalter 21 ist zwischen der Buchse 17 und dem Tragbock A koaxial zum Stößel 14 angeordnet und hat einen Außendurchmesser, welcher kleiner als der Innendurchmesser der Öffnung 13a im Deckel 13 ist.
Der rohrförmige Körper 11 und der Deckel 13 haben jeweils Durchgangsöffnungen 22 bzw. 23, deren Funktion in der nachfolgenden Beschreibung erläutert wird.
Um die schwingungsdämpfende Befestigungseinrichtung 10 zu montieren, genügt es, den Deckel 13 am rohrförmigen Körper 11 im Bereich des Endes 11b dieses rohrförmigen Körpers 11 beispielsweise durch die plastische Verformung von dessen in Fig. 1 mit E bezeichneten Kante zu befestigen und sodann, nachdem der Abstandhalter 21 montiert wurde, den Stößel 14 in das Element 15 einzuschrauben, welches zentral an dem geformten Ringblock 16 befestigt ist.
Wenn der Motor läuft, verhält sich die schwingungsdämpfende Befestigungseinrichtung 10, was die Ubertragung von Schwingungen auf die Karosserie betrifft, entsprechend dem äquivalenten, in Fig. 2 gezeigten Modell, in welchem die Hauptelemente des Modells (Federn, Massen) mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet wurden, die in Fig. 1 verwendet wurden. Die Schwingungen des Motors verursachen die periodische Verschiebung des Tragbockes A relativ zur Karosserie S und bewirken demnach die elastische Verformung des elastischen, ringförmigen Hauptblockes 16 (der eine vorgegebene Steifigkeit hat) und die Übertragung einer entsprechenden Kraft auf die Karosserie S.
Die geeignete Dimensionierung der fassen 19 und 20 (der Metallringe) sowie der Steifigkeitswerte der Federn (der Abschnitte 18b, 18c, 18d des elastischen, ringformigen Hilfsblockes 183 verursacht eine neue Kraft, die auf die Karosserie S mit einer Phasenverschiebung von etwa 180º gegenüber der ersten übertragen wird. Mit anderen Worten wirkt der linke Abschnitt des in Fig. 2 gezeigten äquivalenten Modells als "Phasenverschieber" gegenüber dem rechten Abschnitt, welcher durch den elastischen, ringförmigen Hauptblock 16 gebildet wird. Die Gesamtkraft, die bewirkt, daß die Karosserie S schwingt, ist dadurch vermindert. Dieser Effekt wird auf ein Frequenzband zwischen den charakteristischen Frequenzen des durch den elastischen, ringförmigen Hilfblock 18 und die Metallringe 19 und 20 gebildeten Phasenverschiebers beschränkt.
Während der an schwingungsdämpfenden Befestigungseinrichtungen gemäß der Erfindung durchgeführten Versuche wurden die auf die Karosserie übertragenen vertikalen Kräfte um etwa 75 % gegenüber den mit herkömmlichen schwingungsdämpfenden Befestigungseinrichtungen übertragenen Kräfte bei Erregungsfrequenzen zwischen 75 und 180 Hz vermindert. Die Versuche wurden mit einem Motor von durchschnittlichem Hubraum (1 400 cm³) durchgeführt, wobei die Massen (die Metallringe) ein Gesamtgewicht von etwa 1 kg hatten und die verschiedenen Abschnitte des elastischen, ringförmigen Hilfsblockes 18 Steifigkeiten zwischen 20 und 60 kg/mm aufwiesen.
Da die Leistung der Befestigungseinrichtung weitgehend von den Massen der Ringe 19 und 20 abhängt, kann diese Leistung durch Variieren der Massen optimiert werden, und zwar auch, wenn die Befestigungseinrichtung schon montiert ist, indem beispielsweise eine vorgegebene Metallmenge von den Ringen 19 und 20 durch Bohren durch die Durchgangsöffnungen 22 und 23 hindurch entfernt wird, die im Bereich des Rohrelementes 11 und des Deckels 13 vorgesehen sind.
Der elastische, ringförmige Hauptblock 16 kann Öffnungen unterschiedlicher Form aufweisen, um die radiale Übertragung der Schwingungen in vorgegebenen Richtungen zu optimieren.

Claims

1. Elastische, insbesondere für Kraftfahrzeugmotoren bestimmte, Befestigungseinrichtung mit einem rohrförmigen Körper (11), welcher zur Befestigung an der Karosserie (S) des Kraftfahrzeuges bestimmt ist, einem Stößel (14), welcher koaxial zum rohrförmigen Körper (11) ist und zur Befestigung am Motor bestimmt ist, und Schwingungsdämpfungsmitteln (16, 20, 18), welche zwischen dem rohrförmigen Körper (11) und dem Stößel (14) angeordnet sind und die einen elastischen Hauptblock (16) sowie ein elastisches Hilfssystem (20, 19, 18) aufweisen, das ein starres Ringelement (20) umfaßt, welches koaxial zum Stößel (14) ist und mit dem rohrförmigen Körper (11) sowie dem Stößel (14) mittels zweier elastomerer Elemente (18d, 18c) verbunden ist, wobei die Komponenten des elastischen Hauptblockes (16) und des elastischen Hilfssystems (20, 19, 18) so ausgewählt sind, daß sie in einem vorgegebenen Frequenzbereich auf den rohrförmigen Körper (11) dynamische Kräfte aufbringen, die in Gegenphase zu denen sind, die durch den elastischen Hauptblock (16) aufgebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Hilfssystem (19, 20, 18) wenigstens zwei starre Ringelemente (19, 20) aufweist, welche koaxial zum Stößel (14) sind und welche miteinander, mit dem rohrförmigen Körper (11) und dem Stößel (14) mittels wenigstens dreier elastomerer Elemente (18c, 18d, 18b) verbunden sind, deren Steifigkeit so ausgewählt ist, daß sie in dem vorgegebenen Frequenzbereich auf den rohrförmigen Körper (11) dynamische Kräfte aufbringen, welche in Gegenphase zu denen sind, die durch den elastischen Hauptblock (16) aufgebracht werden, daß die Verbindung zwischen dem Hauptblock (16), dem elastischen Hilfssystem (19, 20, 18) und dem Stößel (14) im wesentlichen im Bereich eines ersten Endes (14a) des letzteren hergestellt ist, welches einem zweiten Ende (14b) zum Befestigen am Motor (A) abgewandt ist, und daß der Hauptblock (16) mit einem Ende (11a) des rohrförmigen Körpers (11) verbunden ist, wobei dieses Ende (11a) desselben dem ersten Ende (14a) des Stößels (14) benachbart ist und das elastische System (19, 20, 18) mit dem abgewandten Ende (11b) des rohrförmigen Körpers (11) verbunden ist.

2. Befestigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastomeren Elemente (18b, 18c, 18d) ringförmig sind.

3. Befestigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Körper (11) einen Deckel (13) hat, welcher eine zentrale Öffnung für den Durchtritt des Stößels (14) aufweist und am Körper (11) im Bereich des dem an der Karosserie (S) befestigten Ende (11a) abgewandten Endes (11b) angeordnet ist, wobei der Deckel (13) eine abgebogene, L-förmige Außenkante (13b) aufweist, an deren Innenseite das elastische Hilfssystem (18) befestigt ist.

4. Befestigungseinrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ende (14a) des Stößels (14) mit einem Gewinde versehen ist und in ein metallisches Verbindungselement (15) eingeschraubt ist, welches am elastischen Hauptblock (16) zentral befestigt ist, wobei ein metallisches Hilfs-Verbindungselement (17) zentral am elastischen Hilfssystem (18) befestigt und dazu ausgelegt ist, zwischen einer Ringschulter (14c) des Stößels und dem metallischen Verbindungselement (15) eingespannt zu werden, wenn die Befestigungseinrichtung (10) montiert wird.

5. Befestigungseinrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Körper (11) und/oder der Deckel (13) Löcher (22, 23) aufweisen, die ein mechanisches Entfernen von Materialmengen von den starren Ringelementen (19, 20) nach der Montage der Befestigungseinrichtung (10) ermöglichen, um deren Gewicht zu verändern und die Antwortfrequenz der Befestigungseinrichtung auf die durch den Motor auf die Karosserie (S) übertragenen Schwingungen zu optimieren.