DE3447746A1

DE3447746A1 - Zweikammer-motorlager mit hydraulischer daempfung

Info

Publication number: DE3447746A1
Application number: DE19843447746
Authority: DE
Inventors: Volker Dr. 8034 Germering Härtel; Richard P. Erie Pa. Thorn
Original assignee: Metzeler Kautschuk GmbH; Metzeler Kautschuk AG
Current assignee: Metzeler Kautschuk GmbH; Metzeler Kautschuk AG
Priority date: 1984-12-21
Filing date: 1984-12-21
Publication date: 1986-07-17
Also published as: JPS61160640A

Description

Zweikammer-Motorlager mit hydraulischer Dämpfung
Die Erfindung betrifft ein Zweikammer-Motorlager mit hydraulischer Dämpfung mit einer von einer kegelmantelförmigen Wandung aus elastomerem Material umgebenen Arbeitskammer und einer Ausgleichskammer, die über eine in einer Zwischenplatte angeordneten Düsenöffnung mit der Arbeitskammer hydraulisch in Verbindung steht, und von einer gummielastischen Ausgleichsmembran nach außen abgeschlossen ist.
Ein derartiges Motorlager ist beispielsweise aus der DE-OS 32 44 296 bekannt. Bei einem solchen Lager kann- in Abhängigkeit von der Frequenz- der dynamischen Steifigkeit und der Dämpfung durch entsprechende Auslegung und konstruktive Maßnahmen ein bestimmter, vorgegebener Verlauf gegeben werden. Die damit konstruktionsbedingte einmal eingestellte Kennlinie kann jedoch während des Betriebs des Lagers nicht mehr verändert werden.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Motorlager der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem mit einfachen Mitteln während des Betriebs des Lagers eine Veränderung der Kennlinien und damit eine Anpassung von Dämpfung und Steifigkeit an unterschied- liche Betriebsbedingungen möglich ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß zumindest die Ausgleichskammer auf ihrer Außenseite mit einem regelbaren, gegenüber dem Atmosphärendruck erhöhten Druck beaufschlagbar ist.
Dazu ist es möglich, daß die Ausgleichskammer auf ihrer Außenseite von einem luft- und druckdicht gehalterten Gehäuseteil umschlossen ist, das einen regelbaren Anschluß für ein Druckmedium aufweist.
Durch diese Beaufschlagung der Ausgleichskammer mit einem erhöhtem Druck lassen sich im Bereich niedriger Frequenzen die Steifigkeit und die Dämpfung des Lagers kontinuierlich verändern. Dies ergibt sich im wesentlichen einmal durch die Erhöhung der Volumensteifigkeit der Ausgleichsmembran und zum anderen dadurch, daß diese Ausgleichsmembran mehr oder weniger an die untere Düsenöffnung gedrückt wird und damit den Strömungswiderstand des Düsenkanals ändert.
Um zu verhindern, daß durch den von unten auf das Motorlager wirkenden Druck das Lager selbst und damit der davon abgestützte Motor nach oben gedrückt wird, ist es ferner zweckmäßig, auch die Arbeitskammer auf ihrer Außenseite von einem luft- und druckdicht gehalterten Gehäuseteil zu umschließen, was ebenfalls einen regelbaren Anschluß für ein Druckmedium aufweist.
Als Druckmedium kann dabei Preßluft mit einem Druck von maximal 5 bar verwendet werden.
Ferner ist es zweckmäßig, wenn das die Arbeitskammer umschließende Gehäuseteil stirnseitig eine kreisscheibenförmige Aussparung für den von der oberen Lagerplatte ausgehenden Anschlußbolzen aufweist und ein verbleibender Ringspalt mittels einer ringförmigen, membranartigen Gummidichtung luft- und druckdicht abgedichtet ist.
Um die Wirkung des Druckes auf die Ausgleichsmembran und deren Einfluß auf den freien Strömungsquerschnitt der Düse zu erhöhen, kann darüberhinaus die Ausgleichsmembran auf ihrer Innenseite der Düsenöffnung gegenüberstehend einen angenähert kegelförmigen Aufsatz tragen, der bei Druckaufbau die Düsenöffnung verschließt.
Anhand einer schematischen Zeichnung sind Aufbau und Wirkungsweise eines Ausführungsbeispiels nach der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Motorlager mit einem die Ausgleichskammer druckdicht umgebenden Gehäuseteil; Fig. 2 einen Teillängsschnitt durch das Motorlager im Bereich des Düsenkanals; Fig. 3 und 4 den Verlauf von dynamischer Steifigkeit und Dämpfung bei atmosphärem Druck und bei erhöhtem Druck und Fig. 5 einen Längsschnitt durch ein Motorlager in vollgekapselter Ausführung Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, weist ein derartiges Motorlager mit hydraulischer Dämpfung im wesentlichen eine Arbeitskammer 1 auf, die von einer kegelmantelförmigen Wandung 2 aus elastomerem Material umgeben und stirnseitig von einer Lagerplatte 3 mit einem Anschlußbolzen 4 für den Motor abgeschlossen ist, sowie eine Ausgleichskammer 5, die über eine in einer Zwischenplatte 6 angeordneten Düsenöffnung 7 - die auch als wendelförmiger Kanal ausgebildet sein kann - mit der Arbeitskammer 1 hydraulisch in Verbindung steht. Die Ausgleichskammer 5 ist dabei von einer gummielastischen Aus gleichsmembran 8 nach außen abgeschlossen und üblicherweise von einem metallischen Gehäuseteil 9 zur Verhinderung mechanischer Beschädigungen umgeben. Die einzelenen Teile des Lagers, nämlich das Oberteil mit der kegelförmigen Wandung 2, die Zwischenplatte 6, die Ausgleichsmembran 8 und das Gehäuseteil 9 sind dabei durch einen Ring 10 gegeneinander verspannt.
Ein solches Lager in herkömmlicher Ausführung weist dabei eine Kennlinie für die dynamische Steifigkeit entsprechend Fig. 3 und für die Dämpfung entsprechend Fig.
4 bei o bar, d.h. bei atmosphärem Druck, in Abhängigkeit von der jeweiligen Anregungsfrequenz auf. Dananch ergibt sich aus Fig. 3, daß die dynamische Steifigkeit zunächst von einem geringen, gleichbleibenden Wert etwa bei 10 Hz kräftig ansteigt, um dann auf einem angenähert konstanten Wert zu verharren. Demgegenüber zeigt die Dämpfung im Bereich niedriger Frequenzen von etwa 18 Hz ein steiles Maximum, um dann wieder stark abzufallen.
Zurückkommend auf das Motorlager nach Fig. 1 ist nach der Erfindung das Gehäuseteil 9 hermetisch abgedichtet gehaltert - beispielsweise noch durch Einfügen einer Gummidichtung 11 innerhalb des verspannenden Gehäuseringes 10 und über eine schematisch angedeutete Anschlußleitung 12 mit einem Steuerventil 13 mit einem erhöhten Druck, insbesondere mit Preßluft beaufschlagbar.
Durch einen derartigen Druck im Raum 14 zwischen der Ausgleichsmembran 8 und dem Gehäuseteil 9 lassen sich im Bereich niedriger Frequenzen die Steifigkeit und die Dämpfung des Lagers kontinuierlich verändern. Durch diesen Druckaufbau wird die Ausgleichsmembran 8 mehr oder weniger an die untere Düsenöffnung 7 gedrückt und ä@dert dadurch den Strömungswiderstand dieses Kanals.
Gleichzeitig verändert sich durch die Erhöhung der Volumensteifigkeit der Ausgleichskammer 5, die normalerweise bei sehr weich ausgeführten Ausgleichsmembranen 8 durch den atmosphärischen Luftdruck bestimmt wird, die Resonanzfrequenz der zwischen der Arbeitskammer 1 und der Ausgleichskammer 5 im Düsenkanal 7 oszillierenden Flüssigkeitssäule. Dadurch verschiebt sich das Dämpfungsmaximum zunächst, während der Effekt dann durch den zunehmenden Verschluß der Düsenaustrittsöffnung auf die Seite der Ausgleichskammer überdeckt.
Um diesen Verschluß des Düsenkanals 7 definiert und gezielt herbeizuführen, ist es entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 möglich, auf die Innenseite der Ausgleichsmembran 8 unterhalb des Düsenkanals 7 einen angenähert kegelförmigen oder rotationsparabolischen Aufsatz 15 anzuordnen, der bei ansteigendem Druck und damit Verschiebung der Ausgleichsmembran 8 in Richtung auf die Zwischenplatte 6 in den Düsenkanal 7 hineinragt und diesen verschließt.
In den Fig. 3 und 4 ist nunmehr die Veränderung der Kennlinien eines derartigen Lagers bei erhöhtem Druck gegenüber einer Beaufschlagung mit nur atmosphärischem Druck zu erkennen. Nach der in Fig. 3 für einen Druck von 5 bar eingetragenen Verlauf der dynamischen Steifigkeit ergibt sich eine erhebliche Absenkung derselben bei höheren Frequenzen. Während das Dämpfungsmaximum nach Fig. 4, das bei atmosphärem Druck sehr ausgeprägt ist, bei einem Druck von 5 bar völlig verschwindet. Die Kennlinien für geringere Drücke liegen dann zwischen den angegebenen Grenzkurven.
Damit ergibt sich, daß nach einem entsprechenden Gegendruck auf die Ausgleichskammer sich das Lager wie eine Kombination aus einem hydraulischen und einem pneumatischen Lager verhält, wobei der Luftfederanteil zu einer geringen Dämpfung und einer geringen Steifigkeit führt.
Um zu verhindern, daß wegen der Inkompressibilität der Lagerflüssigkeit bei hohem Druck auf die untere Ausgleichskammer das Oberteil der Arbeitskammer 1, d.h. die Lagerplatte 3, angehoben wird, und damit auch den abgestützten Motor anhebt, ist, wie aus Fig. 5 zu ersehen ist, auch die obere Arbeitskammer 1 auf ihrer Außenseite von einem luft- und druckdicht gehalterten Geäuseteil 20 umschlossen und über einen Anschluß 21 und ein Steuerventil 22 ebenfalls mit Druckluft beaufschlagt. Dabei können der Druckraum 14 unter der Ausgleichskammer 5 und der Druckraum 23 über der Arbeitskammer 1 von einer gemeinsamen Druckluftquelle 24 mit gleichem Druck beaufschlagt sein.
Bei einer beiderseitigen Beaufschlagung des Lagers mit erhöhtem Druck bleibt nämlich die statische Einfederung des Lagers bei konstanter Last ebenfalls konstant, während der Erhärtungseffekt für die Ausgleichsmembran 8 und das Verschließen des Düsenkanals 7 durch die sich anlegende Ausgleichsmembran 8 in gleicher Weise auftritt, wie bei einseitiger Druckbeaufschlagung.
Zur Abdichtung des oberen Gehäuseteils 20 gegenüber dem Anschlußbolzen 4 ist es zweckmäßig, in dem oberen Gehäuseteil 20 eine kreisscheibenförmige Aussparung 25 vorzusehen und den verbleibenden Ringspalt mittels einer ringförmigen membranartigen Gummidichtung 26 luft- und druckdicht abzudichten. Damit sind Bewegungen des Anschlußbolzens 4 und damit der oberen Lagerplatte 3 gegegenüber dem oberen Gehäuseteil 20 möglich. Außerdem kann durch entsprechende Bemessung von Größe und Steifigkeit dieser Gummidichtung 26, die sich bei entsprechendem Druckaufbau in dem Druckraum 23 nach oben auswölben kann, eine Beeinflussung der druckbedingten Verformung der unteren Ausgleichsmembran 8 und damit der Düsenöffnung 7 erreicht werden. Insgesamt ergibt sich also ein hydraulisch gedämpftes Motorlager, bei dem mit dem beschriebenen Maßnahmen Steifigkeit und Dämpfung sehr feinfühlig über einen pneumatischen Druck steuerbar und an die jeweils gegebenen Betriebsbedingungen anpaßbar sind.
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Claims

Patentansprüche 1. Zweikammer-Motorlager mit hydraulischer Dämpfung, mit einer von einer kegelmantelförmigen Wandung (2) aus elastomerem Material umgebenen Arbeitskammer (1) und einer Ausgleichskammer (5), die über eine in einer Zwischenplatte (6) angeordneten Düsenöffnung (7) mit der Arbeitskammer (1) hydraulisch in Verbindung steht und von einer gummielastischen Ausgleichsmembran (8) nach außen abgeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Ausgleichskammer (5) auf ihrer Außenseite mit einem regelbaren, gegenüber dem Atmosphärendruck erhöhten Druck beaufschlagbar ist.
2. Zweikammer-Motorlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichskammer (5) auf ihrer Außenseite von einem luft- und druckdicht gehalterten Gehäuseteil (9) umschlossen ist, das einen regelbaren Anschluß (12,13) für ein Druckmedium aufweist.
3. Zweikammer-Motorlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitskammer (1) auf ihrer Außenseite von einem luft- und druckdicht gehalterten Gehäuseteil (20) umschlossen ist, das einen regelbaren Anschluß (21,22) für ein Druckmedium aufweist.
4. Zweikammer-Motorlager nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckmedium Preßluft verwendet ist.
5. Zweikammer-Motorlager nach Anspruch 1 und 4, gekennzeichnet durch einen Druck von maximal 5 bar.
6. Zweikammer-Motorlager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das die Arbeitskammer (1) umschließende Gehäuseteil (20) stirnseitig eine kreisscheibenförmige Aussparung (25) für den von der oberen Lagerplatte (3) ausgehenden Anschlußbolzen (4) aufweist und ein verbleibender Ringspalt mittels einer ringförmigen, membranartigen Gummidichtung (26) luft- und druckdicht abgedichtet ist.
7. Zweikammer-Motorlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsmembran (8) auf ihrer Innenseite der Düsenöffnung (7) gegenüberstehend einen angenähert kegelförmigen Aufsatz (15) trägt, der bei Druckaufbau die Düsenöffnung (7) verschließt.