DE8816572U1

DE8816572U1 - Lagerelement zur elastischen Lagerung vibrierender Maschinenteile, insbesondere Motoren von Kraftfahrzeugen

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Publication number: DE8816572U1
Application number: DE8816572U
Authority: DE
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: Adam Opel GmbH
Priority date: 1988-10-06
Filing date: 1988-10-06
Publication date: 1990-01-04
Anticipated expiration: 1998-10-07

Description

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Beschreibung

Die Neuerung bezieht sich auf ein verspannbares hydraulisch gedämpftes Lagerelement zur elastischen Lagerung vibrierender Maschinenteile, insbesondere Motoren von Kraftfahrzeugen mit einer äußeren Lagerhülse und einem von einem Elastomerkörper im Inneren gehaltenen Lagerkern, wobei der Elastomerkörper einen sich zwischen Lagerhülse und Lagerkern erstreckenden Ringraum in eine erste und eine zweite Lagerkammer unterteilt_; welche Lagerkammern mit einer hydraulischen Flüssigkeit gefüllt und durch Ringkanäle miteinander hydraulisch verbunden sind, und wobei an beiden Stirnseiten elastische Abschlußwände für die Lagerkammern ausgebildet sind.

Bei verbrennungsmotorbetriebenen Kraftfahrzeugen besteht bekanntermaßen die Notwendigkeit, eine Überleitung der vom Motor ausgehenden Vibrationen und der damit verbundenen Geräusche auf die Fahrgastzelle nach Möglichkeit zu verhindern. Eine diesbezüglich bekannte Maßnahme besteht darin, den Motor auf sogenannten Hydrolagern anzuordnen. Diese Hydrolager können als sogenannte Hydro-Rundbuchsen ausgebildet sein, welche gegenüber andersartigen Hydro!arjern den Vorteil haben, daß sie auch bei engen Platzverhältnissen, wie sie speziell im Motorraum eines Personenkraftwagens, insbesondere bei frontangetriebenen Fahrzeugen, gegeben sind, verwendet werden können.

Zu dem im vorstehenden kurz umrissenen Stand der Technik sind als Druckschriften die DE 35 14 268 A1 und die DE 37 23 986 A1 zu nennen.

Die DE 35 14 268 A1 zeigt ein Lagerelement, das stirnseitige Kappen aus elastisch verformbarem Material aufweist, die zwischen sich und dem vom Innenteil angenähert radial nach beiden Seiten verlaufenden Elastomerkörper auf einer Stirnseite Kanäle amplitudenartig veränderlichen Querschnittes zwischen der oberen und unteren Kammer bilden. Die gsnannten Maßnahmen sollen zur Absenkung der dynamischen Steifigkeit des Lagerelements dienen. Sie sind allerdings nur hei niedrigen Frequenzen wirksam und werden durch eine partielle Reduktion der Elastomer-Wandstärke der Abschlußkappen erreicht.

Die partiell weiche Seitenwand kann nur in engen Grenzen variiert werden, da dies einen starken Einfluß auf das Dämpfungsverhalten der Hydrobuchse hat: Je weicher die Wand, desto geringer das Dämpfun.gsvermögen.

^O Im Bereich der Triebwerklagerung ist es aber notwendig, auf kleinen Wegen eine ausreichende Dämpfung zu realisieren. Wichtig ist es bei der Lagerung von Triebwerken vor allem, Lm hochfrequenten Bereich wirksame Maßnahmen zur Geräuschverminderung &zgr; &igr; treffen. Dieser Forderung wird das bekannte Lagerelement nach DE 35 14 268 A1 nicht gerecht.

Beim Gegenstand der DE 37 23 986 A1 handelt es sich um eine elastomere Dämpfungsvorrichtung zum Tragen vor, Lasten und zum Dämpfen struktureller Einwirkungen, wie sie typischerweise als Motorhalterung in Kraftfahrzeugen eingesetzt weroen kann. Die bekannte Dämpfungsvoirichtung weist ein starres Außengehäuse, ein starres Innenglied uud eine elastomere Scherfeder auf. Innerhalb der Scherferler sind flüssigkeitsenthaltende Kammern ausgebildet, welch¹" über einen beschränkter; ötrümungspfad miteinander verbunden sind. Um das Hochfisquenz-Verhalten einer solchen Dämpfungsvorrichtung zu verbessern, ist innerhalb des Gehäuses eine mit den Flüssigkeitskammern

in Wlrkverbinäung stehende Druckentlastungseinrichtung ausgebildet, am ausgewählt Druck abzubauen, der in den Kammern als Folge struktureller Einwirkungen auftritt. Man bezeichnet niese Druckentlastungsmaßnahnien als "Entkoppelung", die -, zwischen hochfrequenten, strukturellen Einwirkungen und den normalen, üblichen Feder und Dämpferbelastungen unterscheidet und wirksam wird, um ein verbessertes Hochfrequenzverhalten der gesamten Motorhalterung zu gewährleisten.

Die beim Gegenstand der DE 37 23 986 A1 für eine akustisch wirksame Entkoppelung vorgesehene Membran ist am Außenumfang der Kammern, d.h. unmittelbar angrenzend an die Innenwandung der äußeren Lagerhülse angeordnet. Dies hat den Nachteil, daß die Membran bei großer Nachgiebigkeit, wie sie im niederfrequenten Bereich auftritt, gegen das Außongehäuse (Lagerhülse) schlägt und Klopfgeräusch verursacht. Zum anderen ist radial zur Innenseite des Lagers hin kein Anschlag vorhanden, so daß die weiche Membran eine große Nachgiebigkeit aufweist. Hierdurch wird das zur niederfrequenten Schwingungsdämpfung erforderliche Dämpfungsangebot zumindest in einer Richtung stark eingeschränkt. Zwecks Erreichung einer akzeptablen Vorderbauunruhe werden Phasenwinkel größer 40° benötigt. Mit dem Gegenstand &igr; ach DE 37 23 986 A1 lassen sich jedoch Phasenwinkel von nur 25° erzielen.

Die Aufgabe der vorliegenden Neuerung besteht darin, eine über eine akustische Entkopplung hinaus wirksame Maßnahme zur Peduktion der dynamischen Federrate des Lagerelements zu erreichen,

Gemäß der Neuerung wird die Aufgabe bei einem Lagerelement der eingangs bezeichneten Art dadurch gelöst, daß in mindesten einer der beiden Lagerkammern eine am Lagerkern befestigte, die betreffende Lagerkammer in zwei Teil-Lagerkammern unterteilende Tilgerscheibe parallel zur Längsachse des Lagerelements so angeordnet ist, daß die beiden Teil-Lagerkammern noch hydraulisch miteinander verbunden sind.

Die erfindunqsgemäße Tilgerscheibe hat - bedingt durch gezielt ausgelegte Uberströmöffnungen und das sie umgebende Fluid - eine wesentlich höhere Tilgerwirkung auf die dynamische Federrate und somit auf das akustische Isolationsverhalten des Lagerelements als es aufgrund der tatsächlichen Tilgermasse an sich zu erwarten wäre. Durch die Erfindung, d.h. durch die Integration eines hydraulischen Tilgers in das Lagerelement, wird somit eine Reduktion der dynamischen Federrate (das ist ein Maß für das Isolationsvermögen des

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buchse als Triebwerkslager auch an solchen Fahrzeugen möglich macht, die zum einen akustisch kritisch (d.h. laut) sind und bei denen zum andern nur wenig Platz für das Motorlager ;-ur Verfügung steht. Das erfindungsgemäße, als Hydro-Rundbuchse konzipierte Lagerelement ist also vorteilhäftprweise auch für den Einbau im Motorraum von frontgetriebenen Personenkraftwagen, in dem erfahrungsgemäß besonders enge Platzverhältnisse herrschen, geeignet.

tO -In vorteilhafter Weiterbildung der Neuerung wird bei einem Lagerelement mit einem (in Draufsicht bzw. im Querschnitt betrachtet) pfeilflügeiförmig ausgebildeten Elastomerkörper, | derart, daß die eiste Lagerkanuner ein größeres Kammervoiumen &tgr; aufweist als die zweite Lagerkammer, vorgeschlagen, daß die $

Tilgerscheibe in der ersten, größervoluinigen Lagerkammer an- %

geordnet und an ihren beiden Enden in Richtung der Neigung $

des Elastomerkörpers symmetrisch zur Längsmittelebene des !

Lagerelements abgewinkelt ausgebildet ist. |

Die Tilgerscheibe vermag hier eine größere Wirkung im Sinne I der gestellten Aufgabe zu erzielen als in der kleineren der §

beiden Lagerkammern. k,

Zur Schaffung der hydraulischen Verbindung zwischen den durch die Tilgerscheibe geschaffenen Teil-Lagerkammern wird des weiteren vorgeschlagen, daß die Tilgerscheibe beidseitig im Abstand von der Innenwandung der äußeren Lagerhülse endet, derart, daJ3 die beiden Teil-Lagerkanuner &eegr; durch einen die

Tilgprscheibe außen umgebenden Ringspi.lt miteinander in Strömungsverbindung stehen.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Neuerung ist stirnseitig an der Tilgerscheibe ein mit der Innenwandung der äußeren Lagerhülse zusammenwirkender Anschlagstop aus einem elastischen Material angeordnet. Zweckmäßigerweise ist der Anschlagstop im Bereich der Stirnfläche der Tilgerscheibe hohlzylinderförmig ausgebildet und umgibt die Tilgerscheibe albeitiy an ihren Kanten, hierbei einen elastischen Rand bildend.

Durch den elastischen Anschlagstop, der in Ausfederrichtung als Endanschlag wirkt, werden zu große Bewegungen des Lagers mechanisch gedämpft.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Neuerung können den Ansprüchen 3 und 7-11 entnommen werden.

Zur Veranschaulichung und näheren Erläuterung der Neuerung dienen Ausführungsbeispiele, die in der Zeichnung dargestellt und nachstehend ausführlich beschrieben sind. Es zeigt:

Fig. 1 eine Ausführungsform eines Lagerelements nach der Erfindung, im Querschnitt (Schnitt I-I in

Fig. 2), und
Fig. 2 jeweils einen Teilschnitt längs der Linie II-II

bzw. längs der Linie H-IIa in Fig. 1.

Es bezeichnet 10 eine metallische äußere Lagerhülse, die zylinderförmig ausgebildet ist, wobei sie einen etwa ovalen Querschnitt besitzt (siehe Fig. 1). Am Außenumfang der Lagerhülse 10 können zwei laschenartige Befestigungselemente (nicht gezeigt) angepunktet sein, die zur Befestigung des Lagerelements an tragenden Teilen, z.B. an dem Vorderbau eines Kraftfahrzeuges, dienen können.

% Im Inneren der Lagerhülse 10 ist ein in seiner Längserstrackung

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koaxial zur Lagerhülse 10 gerichteter metallischer Lagerkern angeordnet, der durch einen insgesamt mit 12 bezeichneten Elastomerkörper im Zentrum der Lagerhülse 10 gehalten bzw. mit dieser elastisch verbunden ist. Der Lagerkern 11 besitzt zwei axiale Bohrungen 13 und 14/ die zum Durchstecken von (nicht gezeigten) Befestigungsschrauben und damit zur Befestigung eines vibrierenden Maschinenteils, z.B. einer Verbrennungskraftmaschine, an dem Lagerelement vorgesehen sind.

Wie die Zeichnunq, insbesondere Fig. 1, weiterhin erkennen läßt, ist der Elastomerkörper 12 in seinem Inneren an zwei etwa diametral gegenüberliegenden Bereichen hohl ausgestaltet und bildet dort zwei Lagerkammern 15 und 1K, die mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt sind. Des weiteren sind an den stirnseitigen Ende- des Lagerelements bzw. der Lagerhülse 10 zwei Ringkanäle 17 und 18 ausgebildet, die ebenfalls mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt sind. Die Ringkanäle 17, 18 werden einerseits durch im Querschnitt U-förmig ausgeformte Bleche 19, 20, andererseits durch die außen angrenzende Wand der Lagerhülse gebildet. Sie werden an bei "en Enden des Lagerelements durch die dort jeweils nach Innen umgebördelte Wand der Lagerhülse fixiert. Fig. 2 macht deutlich, daß die die Ringkanäle 17, bildenden Bleche 19, 20 im Elastomerkörper 12 gehalten bzw. in diesen einvulkanisiert sind. Die Ringkanäle 17, 18 haben die Aufgabe, die beiden flüssigkeitsgefüllten Lagerkammern 15, hydraulisch miteinander zu verbinden. Die entsprechenden Verbindungsöffnungen sind in der Zeichnung nicht gezeigt.

Wie des weiteren aus Fig. 2 hervorgeht, sind die flüssigkeitsgefüllten Lagerkammern 15, 16 an beiden Stirnseiten jeweils durch eine Abschlußwand 21 bzw. 22 abgeschlossen. Die AbschluSwände 21, 22 sind als RoI!membranen ausgebildet und können aus demselben elastomeren Material wie der Elastomerkörper 12 bestehen.
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Wie die Zeichnung, insbesondere Fig. 1, weiterhin erkennen läßt, ist an der in Fig. 1 oberen Stirnseite des Lagerkerns 11, die der ersten Lagerkammer 15 zugewandt ist, eine insgesamt

mit 23 bezeichnete Tilgerscheibe befestigt. Die Befestigung erfolgt durch Vernieten/ wobei der Lagerkern bei 24 als Niet ausgeformt ist. Fig. 1 zeigt des weiteren, daß der Elastomerkörper 12 pfeilflügelartig abgewinkelt ausgebildet ist, so daß die erste Lagerkammer 15 ein größeres Volumen als die zweite Lagerkammer 16 aufweist. Durch die Tilgerscheibe 23 wird nun die größervolumige erste Lagerkammer 15 in zwei Teil-Lagerkammern 25 und 26 unterteilt. Hierbei ist auch die Tilgerscheibe 23 - in dem Sinne wie der Elastomerkörper - an ihren Enden symmetrisch zur Längsmittelebene 27 des Lagerelements abgewinkelt gestaltet-

Fig. 1 zeigt weiterhin, daß die Tilgerscheibe 23 beidseitig im Abstand a von der Innenwandung der äußeren Lagerhülse 10 endet, derart, daß die beiden Teil-Lagerkammern 25, 26 durch einen die Tilgerscheibe 23 außen umgebenden Ringspalt 28 miteinander in Strömungsverbindung stehen. Der den Innenraum der Lagerhülse 10 in zwei Lagerkammern 15, 16 unterteilende Elastomerkörper 12 dient (bei Verwendung des Lagerelements zur Lagerung eines Kraftfahrzeugmotors) zur Aufnahme der statischen und dynamischen Motorlast. Werden dem Lagerelement periodische Schwingungen aufgezwungen, so wird der Lagerkern 11 auf und ab bewegt, wodurch Flüssigkeit aus dem ersten Kammervolumen durch den Ringkanal 17 in die zweite Lagerkammer 16 gedrückt wird. Konzeptionsbedingt steigt der Verlustwinkel mit zunehmender Amplitude bis zu einem Maximum, um dann bei weiter steigende Amplitude wieder abzunehmen. Dioser - Hydrolagern immanente Nachteil wird nun durch die erfindungsgemäße Tilgerscheibe 23 beseitigt, da diese direkt mit dem Lagerkern 11 verbunden ist und mit größer werdenden Amplituden eine steigende Dämpferkraft entwickelt. Ein v/eiterer für die akustische Isolation wichtiger Faktor ist, daß bei kleinen Amplituden, wie sie im akustischen Bereich auftreten, die geringe Masse der Tilger-•scheibe 23 durch die Hydroflüssigkeit erheblich verstärkt wird.

Die Tilgerscheibe 23 wirkt also bei zweckmäßiger Auslegung des Ringspaltes 28 als Tilger, was vorteilhafterwei.se eine Absenkung der 'lynamischen Federrate zur Folge hat.

Eine weitere wichtige Einzelheit des erfindungsgemäßen Lagerelements, die aus der Zeichnung hervorgeht, besteht darin, daß stirnseitig an der Tilgerscheibe ein mit der Innenwandung der äußeren Lagerhülse 10 zusammenwirkender Anschlagstop 29 aus einem elastischen Material angeordnet ist. Der Anschlagstop ist im Bereich der Stirnfläche der Tilgerscheibe 23 - bei 30 hohlzylinderförmig ausgebildet und umgibt die Tilgerscheibe allseitig an ihren Kanten, wobei er einen elastischen Rand 31 bildet. Hierbei endet der Anschlagstop in einem der Breit2 a des die Teil-Lagerkammern 25, 26 verbindenden Ringkanals 28 entsprechenden Abstand von der Innenwandung der äußeren Lagerhülse 10.

Der Anschlagstop 29 hat die Aufgabe, zu große Bewegungen des Lagerkerns 11 mechanisch zu dämpfen und in der betreffenden Ausfederrichtung jeweils als Anschlag zu wirken.

Auch an der der Tilgerscheibe 23 entgegengesetzten Stirnseite des Lagerkerns 11 ist ein elastomerer Druckanschlag angeordnet, der mit 32 beziffert ist und mit der Innenwandung der äußeren Lagerhülse 10 in Wirkverbindung steht. Der elastomere Druckanschlag 32 dient dem Zweck, die Einfederungswege des Lagerelements zu begrenzen.

²^ Eine weitere Besonderheit des erfindungsgemäßen Lagerelements ist aus Fig. 2 ersichtlich. Sie besteht darin, daß in der als Rollmembran ausgebildeten elastischen Abschlußwand 21 der Lagerkammer 15 ein luftgefüllter Hohlraum 33 integriert ist. Der luftgefüllte Hohlraum 33 ist radial außen durch ein Ringelement 34 abgeschlossen.

Der Vorteil des luftgefüllten Hohlraums 33 besteht darin, daß er eine hohe Nachgiebigkeit der Abschlußwand 21 bei sehr kleinen Schwingwegen aufweist. Hierdurch wird erreicht, daß bei kleinen hochfrequenten Amplituden die Dämpfungswirkung der Hydraul Lk ausgeschaltet wird und somit eine niedrigere dynamische Federrate erzielt werden kann. Ein weiterer Vorteil des luftgefüllten Hohlraums 33 liegt in der insgesamt

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sehr kostengünstigen Lösung.

Jas zum auSenseitigen Abschluß des luftgefüllten Hohlraums 3 3 dienende Ringelement 34 kann beim Zusamr.enbau des Lagerelements eingelegt werden.

Claims

2. Oktober 1989 8581 - Bb/kh

Anmelderin: Adam Opel AG, Rüsselsheim (Hessen)

Lagerelement zur elastischen Lagerung vibrierender Maschinenteile, insbesondere Motoren von Kraftfahrzeugen

Ansprüche

1. Verspannbares hydraulisch gedämpftes Lagerelement zur elastischen Lagerung vibrierender Maschinenteile, insbesondere Motoren von Kraftfahrzeugen, mit einer äußeren Lagerhülse und einem von einem Elastomerkörper im Inneren gehaltenen Lagerkern, wobei der Elastomerkörper einen sich zwischen Lagerhülse und Lagerkern erstreckenden Ringraum in eine erste und eine zweite Lagerkammer unterteilt, welche Lagerkammern mit einer hydraulischen Flüssigkeit gefüllt und durch Ringkanäle miteinander hydraulisch verbunden sind, und wobei an beiden Stirnseiten elastische Abschlußwände für die Lagerkammern ausgebildet sind,

^dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einer (15) der beiden Lagerkammern (15, 16) eine am Lagerkern (11) befestigte, die betreffende Lagerkammer (15) in zwei Teil-Lagerkamn,ern (25, 26) unterteilende Tilgerscheibe (23) parallel zur Längsachse des Lagerelements so angeordnet ist, daß die beiden Teil-Lagerkammern (25, 26) noch (bei 28) hydraulisch miteinander verbunden sind.

2. Lagerelement nach Anspruch 1, mit einem (in Draufsicht bzw. im Querschnitt betrachtet) pfeilflügeiförmig ausge-

^⁵ bildeten Elastomerkörper (12), derart, daß die erste

!,agerkammer (15) ein größeres Kammervolumen aufweist als die zweite Lagerkammer (16),

dadurch gekennzeichnet, daß die Tilgerscheibe (23) in der ersten, größervolumigen Lagerkammer (15) angeordnet und an ihren beiden Enden in Richtung der Neigung des

Elastomerkörpers (12) symmetrisch zur Längsmittelebene (27) des Lagerelements abgewinkelt ausgebildet ist.

3. Lagerelement nach Anspruch 1 oder 2,

S dadurch gekennzeichnet, daß die Tilgerscheibe (23) mit

der der betreffenden Lagerkammer (15) zugewandten Stirnseite des Lagerkerns (11) vernietet ist (24).

4. Lagerelement nach Anspruch 1, 2 oder 3,

dadurch gekennzeichnet, daß die Tilgerscheibe (H) beid

seitig im Abstand (a) von der Innenwandung der äußeren Lagerhülse (10) endet, derart, daß die beiden Teil-Lagerkammern (25, 26) durch einen die Tilgerscheibe (23) auße.i umgebenden Ringspalt (28) miteinander in Strömungsverbindung stehen.

5. Lagerelement nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß stirnseitig an der Tilgerscheibe (23) ein mit der Innenwandung der äußeren Lager

hülse (10) zusammenwirkender Anschlagstop (29) aus einem elastischen Material angeordnet ist.

6. Lagerelement nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag-stop (29) im

Bereich der Stirnfläche der Tilgerscheibe (23) - bei (30) hohlzylinderförmig ausgebildet ist und die Tilgerscheibe (23) allseitig an ihren Kanten - einen elastischen Rand (31) bildend - umgibt.

7. Lagerelement nach Anspruch 5 oder 6,

dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlagstop (29) in einem der Breite (a) des die Teil-Lagerkanunern (25, 26) verbindenden Ringkanals (28) entsprechenden Abstand von der Innenwandung der äußeren Lagerhülse (10) endet.

8. Lagerelement nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet/ daß an der der Tilgerscheibe (23) entgegengesetzten Stirnseite des Lagerkerns (11) ein elastomerer Druckanschlag (32) angeordnet ist, der mit der Innenwandung der äußeren Lagerhülse (10) in Wirkverbindung steht.

9. Lagerelement nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Abschlußwände (21, 22) der Lagerkammern (15, 16) a.s Rollmembranen ausgebildet sind.

10. Lagerelement nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einer (21) der beiden elastischen Abschlußwände (21, 22) ein luftgefüllter Hohlraum (33) integriert ist.

11. Lagerelement nach Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet, daß der luftgefüllte Hohlraum (33) radial außen durch ein Ringelement (34) abgeschlossen ist.