DE3639091A1

DE3639091A1 - Scherelement

Info

Publication number: DE3639091A1
Application number: DE19863639091
Authority: DE
Inventors: Francis Doncker; Rolf Dipl Phys Dr Helber; Richard Dr Bung; Gerhard Dr Welzel
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1986-11-14
Filing date: 1986-11-14
Publication date: 1988-05-26
Also published as: JPS63135627A; JPH0255659B2; US4852533A

Description

Die Erfindung betrifft ein Scherelement zur dynamischen Abstützung von Kräften zwischen zwei Teilen eines Aggregates, die schwingungsartige Relativbewegungen gegeneinander ausführen können und mit dem weiteren, im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten, gattungsbestimmenden Merkmalen.

Ein Scherelement dieser Art ist durch die DE-OS 31 52 751 bekannt. Es ist speziell für die schwingungsisolierende Lagerung des Motors an der Karosserie bzw. dem Fahrgestell eines Kraftfahrzeuges gedacht und umfaßt - in mechanischer Parallelschaltung - einen gummielastischen Puffer, der eine elastische Kopplung zwischen dem Motor und der Karosserie vermittel, sowie eine Schereinheit, deren Zweck es ist, eine Resonanzüberhöhung der Amplituden der in dem Puffer- Massen-System möglichen Schwingungen zu vermeiden. Die Schereinheit umfaßt innerhalb eines fast mit der Karosserie verbundenen Blockes einen mit einer dilatanten Flüssigkeit gefüllten Aufnahmeraum, in dem ein mit dem Motor verbundener Stempel hineinragt, durch den in spezieller Gestaltung in Verbindung mit dem Aufnahmeraum ein Ringkanal oder Ringspalt begrenzt ist, in dem die Flüssigkeit periodischen, durch das Eintauchen des Stempels erzwungen Strömungsbewegungen unterworfen ist. Es wird ausgenutzt, daß bei einem Überschreiten kritischer Werte sowohl der Scherung γ als auch der Schergeschwindigkeit eine dilatante Flüssigkeit eine drastische Viskositätserhöhung erfährt, aus der gleichsam ein Steifigkeitssprung des Lagers insgesamt resuliert. Die Schereinheit ist so dimensioniert, daß dieser Steifigkeitssprung etwa im Bereich der Eigenschwingungs- Frequenz des Dämmkörper-Massen-Systems, für sich allein betrachtet, erfolgt. Weiter ist das bekannte Lager so ausgelegt, daß für Schwingungsamplituden, die kleiner als ca. 60 µm sind, der kritische Wert der Scherung nicht mehr überschritten werden kann und daher, auch wenn die Schergeschwindigkeit in der Flüssigkeit oberhalb des diesbezüglichen kritischen Wertes läge, was bei höherfrequenten, jedoch nur mit relativ kleinen Amplituden anregbaren - akustischen - Schwingungen der Fall sein kann, der Steifigkeitssprung nicht eintreten kann und somit die Schwingungs-Isolationseigenschaften zu höheren Frequenzen hin wieder allein durch den Dämmkörper bestimmt sind, was ein günstiges Verhalten des Lagers im Sinne einer Geräuschunterdrückung ergibt.

Die bekannte Schereinheit ist jedoch mit mindestens den folgenden Nachteilen behaftet:
das Volumen, innerhalb dessen die dilatante Flüssigkeit der Mindestscherung mit überkritischem Wert der Schergeschwindigkeit ausgesetzt ist, ist auf einen Ringspaltförmigen Raum begrenzt und daher relativ gering. Für eine Auslegung der Schereinheit, die geeignet ist, die in praxi auftretenden dynamischen Belastungen, die in der Größenordnung von 300 bis 400 N liegen, auffangen zu können, sind relativ große räumliche Dimensionierungen des Tauchstempels und des den Aufnahmeraum enthaltenden Blockes erforderlich, die für einen Einbau in ein Fahrzeug ungünstige Abmessungen ergeben. Da das von dem Stempel in der Zeiteinheit verdrängte Flüssigkeitsvolumen deutlich größer ist als die mit der Fläche des Ringspaltes, durch den die dilatante Flüssigkeit hindurchgedrängt wird, multiplizierte Geschwindigkeit der Relativbewegung des Stempels zu dem Block der Schereinheit, tritt in dem Scherspalt gleichsam eine Übersetzung der Strömungsgeschwindigkeit der dilatanten Flüssigkeit auf. Dies hat einerseits zur Folge, daß die Schereinheit im Sinne einer Erhöhung ihrer Steifigkeit sehr rasch anspricht, das heißt es genügt, wenn die Scherung ihren Mindestwert γ _min überschritten hat, schon eine geringfügige Änderung der Schwingungsfrequenz um das Lager gleichsam "schlagartig" hart werden zu lassen, was sich als unangenehmer Stoß auf die Karosserie auswirken kann. Des weiteren hat die genannte Übersetzung der Strömungsgeschwindigkeit auch dann, wenn die kritischen Werte der Scherung und/oder der Schwergeschwindigkeit in der dilatanten Flüssigkeit - im Bereich höherfrequenter akustischer Schwingungen - nicht mehr überschritten werden, zur Folge, daß aufgrund der Trägheit der Flüssigkeit eine zunehmende dynamische Versteifung der Schereinheit und damit des Lagers einschließlich seines Dämmkörpers zunimmt und seine Dämmungseigenschaften zu höheren Frequenzen der anregbaren Schwingungen hin wieder schlechter werde.

Aufgabe der Erfingung ist es daher, ein Scherelement der eingangs genannten Art zu schaffen, das bei einer Auslegung auf eine vorgegebene dynamische Höchstbelastung gleichwohl mit günstig geringen Abmessungen realisierbar ist, im Eigenschwingungsbereich des Lager-Massen-Systems bei einem Überschreiten kritischer Werte der Scherung und der Schergeschwindigkeit einen sanfteren Anstieg der Viskosität der dilatanten Flüssigkeit ergibt und zu höheren Frequenzen hin eine geringere dynamische Versteifung entfaltet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.

Durch die hiernach vorgesehene Gestaltung innerhalb der dilatanten Flüssigkeit gegeneinander beweglicher Tauchkörper als "Lamellenkämme", die mit ihren Lamellen zwischen je zwei Lamellen des in entgegengesetzter Richtung beweglichen Lamellenkammes eingreifen, wird eine höchst effektive Ausnutzung des für die Erzeugung einer Scherung in der dilatanten Flüssigkeit zur Verfügung stehenden Raumes erzielt, derart, daß, wenn die Viskositätserhöhung in der dilatanten Flüssigkeit eintritt, gleichsam eine massiv, "feste" Säule zwischen den gegeneinander schwingenden Massen entsteht, die das Auffangen hoher dynamischer Lasten ermöglicht. Da die Scherung und die Schergeschwindigkeit bei dem erfindungsgemäßen Scherelement jeweils den Amplituden der Relativbewegungen der gegeneinander abgestützten Massen und deren zeitlicher Änderung entspricht, ändern sich diese Parameter entsprechend "langsam", daß die Viskositätserhöhung der dilatanten Flüssigkeit innerhalb eines erweiteren Variationsbereiches der Änderung der Scherung und deren Geschwindigkeit auftritt und die damit verknüpfte Erhöhung der Steifigkeit des Scherelements nicht stufenförmig, sondern sanft "rampenförmig" eintritt. Da innerhalb des von der dilatanten Flüssigkeit erfüllten Raumes Ausgleichsbewegungen der dilatanten Flüssigkeit allenfalls mit einer durch die Geschwindigkeit der Relativbewegungen der gegeneinander schwingenden Massen erfolgen, ist auch die durch die Trägheit der Flüssigkeit bedingte dynamische Versteifung des Scherelements günstig gering.

Wenn die Scherlamellen jeweils starr mit den gegeneinander schwingungsfähigen Massen verbunden sind, so muß, um eine Beschädigung der Scherlamellen zu vermeiden, durch Führungs- und/oder Anschlagelemente sichergestellt werden, daß diese Massen nur Schwingungsbewegungen gegeneinander ausführen können, deren Richtungen parallel zu den Scherlamellenflächen verlaufen.

Diesbezüglich erforderlicher technischer Aufwand kann durch die im Anspruch 2 angegebene Gestaltung der Schereinheit eines erfindungsgemäßen Scherelements, das für Relativbewegungen der gegeneinander schwingungsfähigen Massen in sämtlichen Koordinatenrichtungen geeignet ist, auf einfache Weise vermieden werden.

In Verbindung hiermit ist durch die Merkmale des Anspruchs 4 eine Anordnung der Schereinheit und des Dämmkörpers eines erfindungsgemäßen Scherelementes angegeben, die für eine integrierte Bauweise mit geringen Außenabmessungen besonders geeignet ist.

Durch die Merkmale des Anspruchs 5 ist eine baulich einfache und funktionell zuverlässige Gestaltung eines erfindungsgemäßen Scherelements mit schwenkbaren Scherlamellen angegeben, das insbesondere für eine Auslegung des Scherelementes auf mäßige dynamische Belastung geeignet ist.

In Verbindung hiermit ist durch die Merkmale des Anspruchs 6 eine herstelltechnisch besonders einfache Gestaltung der Scherlamellen angegeben.

Die durch die Merkmale des Anspruchs 7 umrissene Gestaltung eines erfindungsgemäßen Scherelementes mit schwenkbaren Scherlamellen eignet sich insbesondere für eine Auslegung auf höhere dynamische Belastung, wobei durch die Merkmale der Ansprüche 8 bis 10 vorteilhafte Arten der Realisierung der Scherlamellen und ihrer Anordnung zueinander gegeben sind, die eine besonders effektive Ausnutzung des Volumenbereiches ermöglichen, innerhalb dessen die dilatante Flüssigkeit der erforderlichen Scherung aussetzbar ist.

Durch die gemäß Anspruch 11 vorgesehene äquidistante Anordnung der Scherlamellen innerhalb des die dilatante Flüssigkeit enthaltenden Aufnahmeraumes, wobei durch die Merkmale des Anspruchs 12 ein günstiger Bereich möglicher Werte der Lamellenabstände angegeben ist, wird erreicht, daß der gesamte Volumenbereich, in dem die dilatante Flüssigkeit der Scherung unterwerfbar ist, gleichmäßig zur Steifigkeitserhöhung des Scherelementes im Resonanzfall beiträgt.

Zur Einhaltung der genannten Lamellenabstände gemäß Anspruch 13 vorgesehene Abstandshalter sind mit den durch die Merkmale des Anspruchs 14 angegebenen Gestaltungen auf einfache Weise realisierbar.

In der durch die Merkmale des Anspruchs 15 angegebenen Anordnung ist das erfindungsgemäße Scherelement insbesondere als Motorlager für ein Kraftfahrzeug geeignet, bei dem störende Geräuschentwicklung vor allem durch vertikale Relativbewegungen von Motor und Karosserie, ggf. noch durch Kipp-Schwingungsbewegungen des Motors um die Fahrzeuglängsachse zu erwarten sind.

Das erfindungsgemäße Scherelement kann in vielfältiger Weise an die jeweils auftretenden Bedarfsfälle angepaßt werden, sowohl durch die Zusammensetzung der eingesetzten dilatanten Flüssigkeit als auch durch die Anzahl der Scherlamellen, und deren Gestaltung und Anordnung zueinander, wodurch Amplitude und Frequenz der Schwingungen vorgebbar ist, bei denen das Scherelement im Sinne einer Steifigkeitserhöhung anspricht. Wenn es darauf ankommt, daß das Scherelement, in der Frequenzskala der möglichen Schwingungen innerhalb eines engstmöglichen Frequenzintervalles seine volle Steifigkeit entfaltet, so ist eine äquidistante Anordnung der Scherlamellen am günstigsten. Wenn es hingegen erwünscht ist, daß das Scherelement innerhalb eines weiteren Frequenzintervalles seine Steifigkeit "allmählich" entfaltet, so kann eine derartige Spreizung des Ansprechbereiches durch eine von einer äquidistanten Anordung der Scherlamellen abweichende Anordnung auf einfache Weise erzielt werden. Eine für einen Einsatz als Motorlager an einem Kraftfahrzeug vorteilhafte - mögliche - Auslegung eines erfindungegmäßen Scherelementes kann beispielsweise darin bestehen, daß dieses seinen Steifigkeitsprung, in der Frequenzskala der möglichen Schwingungen gesehen, zwischen der sogenannten Tilger-Frequenz und der Resonanzfrequenz des Feder-Massen-Systems erfährt, das durch die Masse m₁ des Motors und die Masse m₂ der Karosserie und den bzw. die diese beiden Massen miteinander koppelnden Dämmkörper gebildet ist. Das Scherelement ist dann bei der Tilger-Frequenz n _T, mit der diejenige Schwingungsform verküpft ist, bei der der Motor allein Schwingungsbewegungen gegen die - in Schwingungsrichtung gesehen - still stehende Karosserie ausführt, noch hinreichend nachgiebig, um diesen Bewegungszustand minimaler Schallübertragung auf die Karosserie bei der um den Faktor

größeren Resonanzfrequenz ν _R, die der Eigenschwingungsform entspricht, bei der Motor und Karosserie mit annähernd gleichen Amplituden gegenphasige Auslenkung erfahren, jedoch in seinem Zustand maximaler Steifigkeit, die für die Unterdrückung der Resonanzüberhöhung der Schwingungsamplituden am günstigsten ist.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung spezieller Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung. Es zeigt

Fig. 1 ein erfindungsgmäßes Scherelement in einer als Motorlager für ein Fahrzeug geeigneten Gestaltung, mit einer in mechanischer Parallelschaltung mit einem elastischen Dämmkörper zwischen dem Motor und der Karosserie des Fahrzeuges angeordneten Schereinheit.

Fig. 2 die Schereinheit des Motorlagers gemäß Fig. 1, im Schnitt längs einer parallel zur Fahrzeuglängsmittelebene verlaufende vertikalen Mittelebene dieser Schereinheit,

Fig. 3 die Schereinheit gemäß Fig. 2 in einem Schnitt längs der Ebene III-III der Fig. 2,

Fig. 4 eine weitere Gestaltung einer im Rahmen des Motorlagers gemäß Fig. 1 einsetzbaren Schereinheit, in einer der Fig 2 entsprechenden Schnittdarstellung,

Fig. 5 die Schereinheit gemäß Fig. 4 im Schnitt längs der zur Schnittebene der Fig. 4 rechtwinkligen Mittelebene und

Fig. 6 eine weitere Gestaltung der Schereinheit eines erfindungsgemäßen Scherelementes, in einer der Fig. 3 entsprechenden Darstellung.

Das in den Fig. 1 und 2, auf deren Einzelheiten ausdrücklich verwiesen sei, dargestellte, erfindungsgemäße Scherelement 10 zur - schwingungsisolierenden - Übertragung von Kräften zwischen zwei Teilen 11 und 12 des Aggregates, die Schwingungs-Relativbewegungen gegeneinander ausführen können, sei, ohne Beschränkung der Allgemeinheit, das heißt lediglich zum Zweck der Erläuterung, als Motorlager eines Kraftfahrzeuges angenommen, dessen Karosserie oder Fahrgestell durch das untere, starre Teil12 und dessen Motor durch den oberen, starren Körper 11 der Fig. 1 repräsentiert seien. Das Scherelement bzw. Motorlager 10 umfaßt ein mit der Karosserie 12 des Fahrzeuges fest verbundenes, kreiszylindrisches, topfförmiges, nach oben offenes Teil 13, dessen zwischen dem Boden 14 und der oberen, kreisringförmigen Stirnfläche 16 seines Mantels 17 gemessene lichte Tiefe T beim dargestellten, speziellen Ausführungsbeispiel 6 cm und dessen lichter Durchmesser D 8 cm betragen. Auf das topfförmige Teil 13 ist ein Dämmkörper 18 aufgesetzt, der mittels einer Überwurfmutter 19 an dem topfförmigen Teil 13 gehalten ist. Dieser Dämmkörper 18 und das topfförmige Teil 13 des Motorlagers 10 sind bezüglich der zentralen Achse 21 des Scherelementes 10 rotationssymmetrisch ausgebildet.

Der Dämmkörper 18, der insgesamt eine kegelstumpf- bzw. dickwandig-kegelmantelförmige Gestalt hat, entspricht, seiner Form nach, einem zur Motorlagerung am Untergestell oder an der Karosserie eines Kraftfahrzeuges üblicher Weise benutzten, als sogenanntes Gummi-Metall-Lager ausgebildeten Puffers, mittels dessen eine - durch Dämmwirkung entstehende - elastische Schwingisolation des Motors 11 gegenüber der Karosserie des Fahrzeuges, zumindest im Bereich höherfrequenter, das heißt im Frequenzbereich deutlich oberhalb der Resonanzfrequenz des Lager- Massensystems erfolgender, Schwingungen erzielbar ist.

In den Dämmkörper 18 ist zentral eine rohrförmige Hülse 22 mit einem Innengewinde 23 einvulkanisiert, die zur Motorseitigen Befestigung des Scherelementes 10 mittels einer in das Innengewinde 23 angreifenden Befestigungsschraube 24 dient.

Der Dämmkörper 18 besteht, in der dargestellten, speziellen Ausführungsform, im wesentlichen aus zwei gummielastischen Teilen 18′ und 18′′, die durch einen dünnwandigen konischen Metallring 26, der sich in der Darstellung der Fig. 1 nach unten geringfügig verjüngt, gegeneinander abgesetzt und an diesen anvulkanisiert sind. Dabei ist das - radial - innere Dämmkörperteil 18′ im wesentlichen dickwandig-zylindrisch ausgebildet, während das - radial - äußere Dämmkörperteil 18′′ im wesentlichen die Form eines dickwandigen Kegelmantels hat, dessen Dicke nach außen zu etwas abnimmt.

Das äußere, konisch-ringförmige Teil 18′′ des Dämmköpers 18 ist von einem abschnittsweise ringförmigen, nach unten hin kreiszylindrischen, ebenfalls dünnwandigen Einfassungsring 27 aus Metall umschlossen, der sich mit seiner unteren Ringstirnfläche 28 an einer äußeren Ringfalz-Fläche 29 des Mantels 17 des tropfförmigen Teils 13 abstützt, die um einige Millimeter tiefer liegt als die kreisringförmige Stirnfläche 16 des Topfmantels 17. Auch der äußere Einfassungsring 27 des Dämmkörpers 18 ist an das äußere Dämmkörperteil 18′′ anvulkanisiert. Die Überwurfmutter 19 stützt sich mit ihrem Haltering 20 an der oberen Ringstirnfläche 25 des äußeren Einfassungsringes 27 des Dämmkörpers 18 ab.

Der Dämmkörper 18 ist insgesamt so dimensioniert, daß er unter der an der Karosserie 12 statisch abgestützten Last des Motors insgesamt die in der Fig. 1 dargestellte, im wesentlichen Kegelstumpfmantel-förmige Form hat. Das Material, aus dem die elastisch nachgiebigen Teile 18′ und 18′′ des Dämmkörpers 18 bestehen, ist z. B. Naturkautschuk, Silikon- Kautschuk, Polybutadien oder ein anderes Elastomer, das mit den vorgenannten Materialien hinsichtlich seiner elastischen Eigenschaften äquivalent ist.

Innerhalb des durch das topfförmige Teil13 nach unten sowie in radialer Richtung und durch den Dämmkörper 18 nach oben begrenzten - im wesentlichen zylindrischen - Innenraumes des Scherelementes 10 ist eine insgesamt mit 32 bezeichnete Schereinheit angeordnet, die einerseits fest mit dem Boden 14 des topfförmigen Teils 13 und damit auch fest mit der Karosserie 12 des Fahrzeuges und anderseits fest mit der rohrförmigen, zentralen Hülse 22 des Dämmkörpers 18 und damit auch fest mit dem Motor 11 des Fahrzeuges verbunden ist. Die Schereinheit 32 ist somit gleichsam in mechanischer Parallelschaltung mit dem Dämmkörper 18 angeordnet.

Die Schereinheit 32, zu deren mehr ins einzelne gehender Erläuterung nunmehr auch auf die Einzelheiten der Fig. 2 verwiesen sei, umfaßt eine Kopfplatte 33 mit kreisscheibenförmiger Grundform aus Stahl oder Aluminium, mit der einstückig ein Gewindezapfen 34 ausgeführt ist, mittels dessen die Kopfplatte 33 und mit dieser die Schereinheit 32 insgesamt durch Einschrauben in das Innengewinde 23 der rohrförmigen Hülse 22 des Dämmkörpers 18 in diesen an dem Motor 11 festlegbar ist.

Weiter umfaßt die Schereinheit 32 eine - der Grundform nach ebenfalls kreisscheibenförmige - Fußplatte 36, die, wie der Fig. 1 entnehmbar ist, mittels durch den Boden 14 des topfförmigen Teils 13 hindurchtretender Befestigungsschrauben 37, welche in entlang des Umfangs der Fußplatte 36 in gleichmäßigen Winkelabständen angeordnete Gewindebohrungen derselben eingreifen, an dem topfförmigen Gehäuseteil 13 des Scherelements 10 festlegbar ist. Das topfförmige Gehäuseteil 13 ist seinerseits mittels einer Befestigungsschraube 39, die durch eine Bohrung 41 der Karosserie 12 hindurchtretend in eine zentrale Gewindebohrung 42 des Bodens 14 des topfförmigen Teils 13 einschraubbar ist, an der Karosserie 12 festlegbar.

An der Kopfplatte 33 der Schereinheit 32 sind, in der Darstellung der Fig 2 nach unten weisend, in paralleler Anordnung rechteckige, flach-plattenförmige Scherlamellen 43 gehalten, deren untere Querkanten 44 - in der Grundstellung des Scherelementes bzw. Lagers 10, die dieses unter der statischen Last des Motors 11 einnimmt - in einem lichten Abstand h von der - ebenen - Innenfläche 46 der Fußplatte 36 verlaufen, der etwas größer ist als die Maximalamplituden der Schwingungsbewegungen, welche die Kopfplatte 13 und die Fußplatte 36 unter dynamischer Beanspruchung des Lagers 10, das heißt im Fahrtbetrieb des Fahrzeuges, in Richtung der zentralen Längsachse 21 der Schereinheit 32 gesehen, gegeneinander ausführen können.

Desgleichen sind an der Fußplatte 36 entsprechend ausgebildete, parallele Scherlamellen 47 gehalten, die, in der Darstellung der Fig. 2 gesehen, nach oben weisen. Auch die oberen Querränder 48 dieser mit der Fußplatte 36 verbundenen Scherlamellen verlaufen - wiederum in der Grundstellung des Lagers 10 gesehen - in dem lichten Abstand H von der - ebenen - Innenfläche 45 der Kopfplatte 33. Dieser lichte Abstand H hat typische Werte zwischen 4 und 10 mm und vorzugsweise einen Wert von 5 mm. Die Scherlamellen 43 und 47 haben, in Richtung der zentralen Längsachse 21 gesehen, eine typische Länge von 4 bis 5 cm und eine rechtwinklig dazu gemessene Breite von 3 cm. Typische Werte der Dicke der Scherlamellen 43 und 47 sind, je nachdem, ob sie aus Aluminium oder Stahl bestehen, ein Millimeter bzw. 0,5 mm.

Die von der Kopfplatte 33 ausgehenden Scherlamellen 43 und die von der Fußplatte 36 ausgehenden Scherlamellen 47 sind so angeordnet, daß jede der von der Kopfplatte 33 ausgehenden Lamellen 43 zwischen je zwei von der Fußplatte 36 aufragende Lamellen 47 eingreift, so daß sich, gemäß der Schnittdarstellung der Fig. 2 eine Struktur des Gesamt- Lamellenpaketes 43, 47, ergibt, die zwei ineinander geschachtelten "Kämmem" entspricht. Die Anordnung der von der Kopfplatte 33 und der von der Fußplatte 36 ausgehenden Scherlamellen 43 bzw. 47 ist so getroffen, daß die lichten Abstände d zwischen je zwei benachbarten Scherlamellen 43 und 47 jeweils gleich sind, wobei diese Abstände d Werte zwischen 0,5 mm und 2 mm haben können und vorzugsweise einen Wert um einen Millimeter haben. Die Scherlamellen 43 und 47 sind einseitig und jeweils an derselben Seite mit kleinen, kuppelförmigen Ausprägungen 49 bzw. 51 versehen, die als Abstandhalter für den vorgesehenen Abstandswert d dienen und sich jeweils an einem glatten Flächenabschnitt der benachbarten Lamelle 47 bzw. 43 abstützen und an dieser entlanggleiten können, wenn das Lager 10 Schwingungen unterworfen ist. Diese Ausprägungen 49 und 51 der Lamellen 43 bzw. 47 sind derart gegeneinander versetzt angeordnet, daß ihre konvex gewölbten Bereiche niemals mit den konkav gewölbten Bereichen der Ausprägung der jeweils benachbarten Lamelle 43 bzw. 47 in Eingriff gelangen können.

Der von den Scherlamellen 43 und 47 eingenommene, insgesamt quaderförmige Bereich 50 ist von einem in Richtung der Längsachse 21 des Lagers 32 gesehen, nachgiebigen, flüssigkeitsdichten Balg 52 umschlossen, welcher in der aus der Fig. 2 ersichtlichen Weise mittels eines oberen, kopfplattenseitigen Befestigungsflansches 53 und mittels eines unteren, fußplattenseitigen Befestigungsflansches 54 an der Kopfplatte 33 und der Fußplatte 36 befestigt und gegen diese abgedichtet ist, so daß durch die Kopfplatte 33, die Fußplatte 36 und den sich zwischen diesen erstreckenden Balg 52 ein die Scherlamellen 43 und 47 enthaltender Aufnahmeraum 56 nach außen flüssigkeitsdicht abgeschlossen ist.

Der Balg 52 ist so ausgebildet, daß er Schwingungsbewegungen des Motors 11 und der Karosserie 12 des Fahrzeuges gegeneinander keinen nennenswerten dynamischen Widerstand entgegensetzt und keine, daß heißt gegenüber dem Dämmkörper 18 allenfalls vernachlässigbare, Rückstellkräfte in axialer Richtung entfaltet. In spezieller Gestaltung besteht der Balg 52 aus einem flüssigkeitsdicht imprägnierten, feinmaschigen Textilgewebe, das eine dünnwandige Ausbildung des Balges 52 ermöglicht. Der Balg 52 kann auch als Gummibalg, ggf. auch als dünnwandiger Bronze- oder Stahlbalg ausgeführt sein.

Die - rechteckige - Grundfläche 57 des von dem Balg 52 umschlossenen Aufnahmeraumes ist, wie am besten aus der Darstellung der Fig. 3 erkennbar, etwas größer als die Grundfläche des von dem Lamellenpakets 42, 47 zwischen der Kopfplatte 33 und der Fußplatte 36 eingenommenen Bereiches 50.

Der Aufnahmeraum 56 ist mit einer dilatanten Flüssigkeit 58 verfüllt, die diesen Aufnahmeraum 56 beim dargestellten Ausführungsbeispiel vollständig ausfüllt. Ein diesbezüglicher Einfüllkanal 59 und ein Entlüftungskanal 61, die an der Kopfplatte 33 der Schereinheit 32 vorgesehen sind, sind jeweils mittels eines versenkten Schraubstopfens 62 bzw. 62′ dicht verschließbar.

Die bei dem Motorlager bzw. Scherelement 10 dilatante Flüssigkeit ist eine Kopolymer-Dispersion, die durch Emulsions-Kopolymersisation von α, β-monoolefinisch ungesättigten Mono- und/oder Dikarbonsäuren mit anderen monoolefinisch ungesättigten und ggf. kleinen Mengen an mehrfach-olefinisch ungesättigten Monomeren in Gegenwart von üblichen Emulgier- und Dispergier-Mitteln sowie von Polymerisationsinitiatoren herstellbar ist und einen Kopolymerisatgehalt zwischen 35 und 55% hat. Die Herstellung solcher - dilatanter - Kopolymerisat-Dispersionen, die innerhalb eines weiten Konzentrationsbereiches des Kopolymerisat-Gehaltes mit geringer Streuung der Teilchengrößen realisiert werden können, ist z. B. in der DE-OS 30 25 562, auf die insoweit Bezug genommen sei, detalliert beschrieben. Kopolymerisat-Dispersionen dieser Substanzklasse zeichnen sich durch eine gute Langzeitkonstanz ihrer chemischen und physikalischen Eigenschaften aus. Sie können mit den verschiedensten Werten der Ausgangsviskosität sowie der kritischen Schergeschwindigkeit realisiert werden, wobei der Variationsbereich der kritischen Schergeschwindigkeit zwischen 1 s^-1 und 10⁴ s^-1 betragen kann und der Mindestwert γ _min der Scherung der erreicht werden muß, damit die dilatante Flüssigkeit ihre - für dilatantes Verhalten charakteristische - Viskositätserhöhung erfährt, um 0,5 beträgt.

Es versteht sich, daß in dem Motorlager 10 auch zu anderen als der vorgenannten Substanzklasse gehörende dilatante Flüssigkeiten eingesetzt werden können, wenn ihre rheologischen Eigenschaften denjenigen der vorgenannten Kopolymerisat-Dispersionen ähnlich bzw. äquivalent sind.

Bei dem in der Fig. 2 dargestellten, speziellen Ausführungsbeispiel der Schereinheit 32 des Motorlagers 10 sind die Scherlamellen 43 und 47 schwenkbar an der Kopfplatte 33 bzw. der Fußplatte 36 gelagert. Die Schwenkachsen 63 der an der Kopfplatte 33 gehaltenen Scherlamellen 43 und die Schwenkachsen 64 der an der Fußplatte 36 gehaltenen Scherlamellen 47 verlaufen, in der Darstellung der Fig. 2 gesehen, senkrecht zur Zeichenebene und erstrecken sich, in der Fig. 3 gesehen, in der mit Y bezeichneten, durch den Doppelpfeil 66 repräsentierten - horizontalen - Richtung, in welcher die Kopfplatte 33 und die Fußplatte 36 und die an diesen gehaltenen Scherlamellen 43 und 47 - ebenfalls horizentale - Relativbewegungen gegeneinander ausführen können.

Die zur Y-Richtung rechtwinklige X-Richtung, in welcher die Kopfplatte 33 und die Fußplatte 36 der Schereinheit 32 - dank der Schwenkbarkeit der Scherlamellen 43 bzw. 47 - ebenfalls - horizontale - Relativbewegungen gegeneinander ausführen können, ist in den Fig. 2 und 3 durch den jeweils mit 67 bezeichneten Doppelpfeil repräsentiert. Die sowohl zur Y-Richtung 66 als auch zur X-Richtung 67 senkrechte Z-Richtung, in welcher die mit der Kopfplatte 33 gelenkig verbundenen Scherlamellen 43 und die mit der Fußplatte 36 gelenkig verbundenen Scherlamellen 47 - im wesentlichen parallel zur zentralen Längsachse 21 der Schereinheit 32 erfolgende - vertikale Relativbewegungen gegeneinander ausführen können, ist in der Fig. 2 durch den Doppelpfeil 68 repräsentiert.

Zur gelenkigen Lagerung der Kopfplatte 33 bzw. der Fußplatte 36 haben die Scherlamellen 43 bzw. 47 rundstabförmig ausgebildete obere bzw. untere Rand-Profilstücke 69 bzw. 71, die in nach unten bzw. oben offene Rillen 72 und 73 der Kopfplatte 33 und der Fußplatte 36 einsteckbar sind, wobei diese Rillen 72 und 73 die stabförmigen Randprofilstücke 69 bzw. 71 - mit einem für die Beweglichkeit erforderlichen kleinen Spiel - soweit umgreifen, daß die Scherlamellen 43 und 47 aus den jeweiligen Rillen 72 bzw. 73, in Z-Richtung gesehen, nicht herausgezogen werden können.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt der Durchmesser 2 r der Randprofilstücke 69 und 71 zwei mm, wobei mit r der Radius der Randprofilstücke bezeichnet ist. Die Scherlamelle, die eine Dicke von 1 mm haben. Die Rillen 72 und 73 umgreifen die Randprofilstücke 69 bzw. 71 auf einem Winkelbereich von 285°. Die parallel zu den Schwenkachsen 63 und 64 der Scherlamellen 43 bzw. 47 verlaufenden Öffnungslängsränder 72′ bzw. 73′ schließen jeweils über eine bezüglich der Längsrichtung 21 um 60° geneigte Phase 72′ bzw. 73′′ an die - horizontalen - Innenflächen 45 bzw. 46 der Kopfplatte 33 und der Fußplatte 36 an.

Die Rillen 69 und 71 sind jeweils in einem verstärkten Bereich 33′′ bzw. 36′′ der Kopfplatte 33 bzw. der Fußplatte 36 angeordnet, der von dem jeweiligen Befestigungsflansch 53 bzw. 54 des Balges 52 umschlossen ist, wodurch die Scherlamellen, in Richtung ihrer Schwenkachsen 63 und 64 gesehen, abgesehen von einem kleinen Spiel, unverrückbar an der Kopfplatte 33 bzw. der Fußplatte 36 gehalten sind.

Bezogen auf die in der Fig. 2 dargestellte Grundstellung der Schereinheit 32 können die Scherlamellen 43 und 47 jeweils um ca. 15° im Uhrzeiger- und im Gegenuhrzeigersinn geschwenkt werden.

Die Ausprägungen 41 und 51 sind um soviel niedriger gehalten, als der für die Grundstellung charakteristische Abstand d der Scherlamellen 43 und 47, daß diese um die genannten 15° hin- und her-schwenkbar bleiben.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 sind, in symmetrischer Anordnung bzüglich der die zentrale Längsachse 21 enthaltenden Quermittelebene der Schereinheit 32 acht Scherlamellen 43 vorgesehen, die an der Kopfplatte 33 gelagert sind und neun Scherlamellen 47, welche an der Fußplatte 36 gelagert sind, so daß sich insgesamt sechzehn durch je ein Paar von Scherlamellen 43 und 47 begrenzte, flache Zwischenräume 54 ergeben, innerhalb derer die dilatante Flüssigkeit 58 eine Scherung γ erfährt, wenn sich die Kopfplatte 33 und die Fußplatte 36 und mit dieser die Scherlamellen 43 und 47 in Z-Richtung 68 und/oder in Y-Richtung 66 relativ zueinander bewegen.

Der elastisch-nachgiebige Balg 52 hat radial nach innen gerichtete Falten 74, welche die beiden äußersten Scherlamellen 47, die an der Fußplatte 36 gelagert sind, mit mäßiger Kraft in Anlage mit dem übrigen Scherlamellenpaket 43, 47, drängen.

Für die Erläuterung der funktionellen Eigenschaften des Motorlagers 10 sei angenommen, daß der Motor - ein üblicher Reihenmotor - in Fahrzeuglängsrichtung in das Fahrzeug eingebaut sei und mittels zweier Motorlager 10, die symmetrisch bezüglich der Längsmittelebene des Motors bzw. des Fahrzeuges angeordnet sind, an der Karosserie oder einem Querträger eines Fahrgestells des Fahrzeuges gehalten und nachgiebig abgestützt sei. Der Motor, die Karosserie und die beiden Motorlager 10 bilden dann ein federgekoppeltes 2-Massen- System, dessen "Kopplungsfeder" die beiden Dämmkörper 18 der Motorlager 10 sind. In diesem Feder-Massensystem können Relativbewegungen zwischen Motor 11 und Karosserie 12 in den drei Koordinatenrichtungen - X-Richtung 67, Y-Richtung 66 und Z-Richtung 68 - auftreten und damit, falls in diesen Richtungen periodische Kräfte zwischen dem Motor 11 und der Karosserie 12 wirken, grundsächlich auch Schwingungen resonant angeregt werden. "Resonant" heißt dabei, daß die Anregung mit der Eigenfrequenz ν _E des Feder-Massensystems 11, 18, 12 erfolgt, die, ideal-elastisches Verhalten der Dämmkörper 18 vorausgesetzt, durch die Beziehung

gegeben ist, wobei mit F die wirksame Gesamt-Direktions- Kraftkonstante der Dämmkörper 18 der Lager 10 und mit M _r die reduzierte Masse der gegeneinander schwingungsfähigen Massen 11 und 12 bezeichnet wird, die ihrerseits durch die Beziehung

gegeben ist, wobei mit M₁ die Masse des Motors 11 und mit M₂ die Masse der Karosserie 12 des Fahrzeuges bezeichnet sind. Typische Werte der Eigenschwingungsfrequenzen des Lager-Massensystems für diejenigen Eigenschwingungstyp, bei dem der Motor 11 und die Karosserie 12 in Z-Richtung 68 gegeneinander schwingen, das heißt in demjenigen Schwingungstyp, der durch die sog. "Straßenerregung", die durch das Überfahren von Unebenheiten der Fahrbahn ausgelöst wird, besonders leicht und entsprechend häufig anregbar ist, liegen zwischen 5 und 15 Hz.

Bestünden die Motorlager 10 jeweils nur aus dem elastischen Dämmkörper, so würden bei einer resonanten Schwingungsanregung des Lager-Massensystems 11, 10, 12, - aufgrund der bekannten Resonanzüberhöhung - sehr große Schwingungsamplituden auftreten, und ein großer Teil der Schwingungs- Energie würde auf die Karosserie des Fahrzeuges übertragen, woraus den Fahrkomfort erheblich beeinträchtigende Vibrationen der Karosserie resultieren würden.

Eine derartige Resonanzüberhöhung der Schwingungsamplituden im Eigenschwingungsbereich wird bei dem Motorlager 10 durch dessen Schereinheit 32 vermieden, die hierzu so ausgelegt wird, daß schon bei einer niedrigeren Frequenz als der sich nach der Beziehung (1) ergebenden Resonanzfrequenz die aus einem Überschreiten der Mindestscherung γ _min und des kritischen Wertes resultierende - drastische - Viskositätserhöhung der in dem Flüssigkeitsaufnahmeraum 56 der Schereinheit enthaltenen, dilatanten Flüssigkeit 58 eintritt und dadurch das Lager 10 gleichsam "hart" wird. Das Lager 10 vermittelt dann eine nahezu starre Ankopplung des Motors 11 an die Karosserie 12 des Fahrzeuges, wodurch erreicht wird, daß im Bereich der Eigenschwingung des Lager-Massensystems 11, 10, 12 keine nennenswerte Resonanz- Überhöhung mehr auftreten kann. Wenn das Lager 10 Schwingungsbewegungen - in Z-Richtung 68 - ausführt, so kann die Scherung γ der dilatanten Flüssigkeit 58 in den Schichten zwischen je zwei einander benachbarten Scherlamellen 43 und 47 durch die folgende Beziehung beschrieben werden:

worin mit A die Amplitude der Schwingungsbewegung, mit d der Abstand zwischen den beiden Scherlamellen 43 und 47 und mit ω die Kreisfrequenz der Schwingung bezeichnet sind (ω = 2π ν, ν = Schwingungsfrequenz).

Aus der Beziehung (3) folgt dann für die Schergeschwindigkeit = dγ/dt:

bzw.

Der Schwellenwert der Schergeschwindigkeit, dessen Überschreiten die eine Voraussetzung für das Eintreten der Viskositätserhöhung in der dilatanten Flüssigkeit 58 ist, ist eine Material-spezifische Größe, die bei dilatanten Flüssigkeiten der erläuterten Art Werte um 60 s^-1 hat, das heißt, es gilt:

Der Mindestwert γ _min, dessen Überschreiten die zweite Voraussetzung für das Eintreten der Viskositätserhöhung in der dilatanten Flüssigkeit 58 ist, hat einen Wert um 0,5, so daß gilt:

wobei A _min die Mindestamplitude der Schwingungen bezeichnet ist, welche die Scherlamellen 43 und die Scherlamellen 47 gegeneinander ausführen.

Aus den Beziehungen (5) und (6) ergibt sich somit, daß bei einem Motorlager 10, bei dem der Abstand d der Scherlamellen 43 und 47 1 mm beträgt, die "Verhärtung" des Lagers bei etwa 10 Hz einsetzt, wenn die Schwingungsamplituden 1 mm betragen, und bei etwa 20 Hz, wenn die Schwingungsamplituden nur dem erforderlichen Mindestwert von 0,5 mm entsprechen. Bei Bedarf kann - in dem durch die Beziehung (5) und (6) gesetzten Rahmen - das Einsetzen des Viskositätsanstieges der dilatanten Flüssigkeit 58 durch Verkleinerung des Abstandes d der Scherlamellen 43 und 47 zu niedrigeren Frequenzen und/ oder Amplituden hin verschoben werden.

Auch durch die Zusammensetzung der dilatanten Flüssigkeit 58 kann der Material-spezifische Wert und damit das Ansprechverhalten der Schereinheit 32 in weiten Grenzen (zwischen 1 s^-1 und 10⁴ s^-) variiert werden.

Da bei höheren Frequenzen als der Eigenschwingungs- bzw. Resonanzfrequenz eines Lager-Massensystems die Amplituden der anregbaren Schwingungen etwa in Proportionalität zu 1/l⁴ abnehmen, wird im Bereich höherfrequenter akustischer Schwingungen, auch wenn die Schergeschwindigkeit noch ausreichend wäre, die Mindestscherung nicht mehr errreicht, mit der Folge, daß die Schwingungseigenschaften in diesem höherfrequenten akustischen Bereich im wesentlichen durch die Dämmungseigenschaften des - elastischen - Dämmkörpers 18 bestimmt sind.

Eine typische Größe der von einem Motorlager 10 statisch, das heißt über seinen Dämmkörper 18 aufzufangenden Last beträgt um 1000 N. Durch die Anregung von Schwingungen, z. B. durch die Straßenerregung, sind pro Motorlager 10 zusätzliche 300 bis 400 N dynamische Belastung abzufangen, die durch die Versteifung des Lagers 10 aufgefangen werden müssen, wenn die erwünschte Schwingungsunterdrückung erzielbar sein soll.

Bei der erläuterten Dimensionierung des anhand der Fig. 1 bis 3 erläuterten Motorlagers 10 können pro Paar von Scherlamellen 43 und 47, deren Überlappungsfläche ca. 10 cm² beträgt, etwa 100 N dynamischer Belastung aufgefangen werden, das heißt bei dem Motorlager 10 gemäß Fig. 2 1600 N, was bei weitem ausreichend ist.

In der Schereinheit 32 eines Motorlagers 10, bei dem, wie in der Fig. 2 dargestellt, die Scherlamellen 43 und 47 parallel zur Y-Z-Ebene verlaufen, tritt unter den vorstehend für Schwingungen in Z-Richtung erläuterten Bedingungen natürlich die Viskositätserhöhung in der dilatanten Flüssigkeit 58 auch dann ein, wenn der Motor 11 und die Karosserie 12 in Y-Richtung gegeneinander schwingen. Eine hierdurch erzielbare Unterdrückung überhöhter Schwingungsamplituden dürfte jedoch für die Geräuschbekämpfung in einem Fahrzeug von geringerer Bedeutung sein, da die Anregung derartiger Schwingungen weniger wahrscheinlich ist als die Anregung von Schwingungen in Z-Richtung.

Auch durch Schwingungsbewegungen des Motors 11 um seine Längsachse, die zu gegenphasigen Druck- und Zugbelastungen seiner beiden Motorlager 10 führen, tritt in deren Schereinheit 32 - unter den vorstehend erläuterten Bedingungen - die für eine Geräuschbekämpfung günstige Viskositätserhöhung der dilatanten Flüssigkeit 58 ein. Derartige Schwingungsbewegungen können z. B. im Schiebebetrieb des Motors, wenn dieser gleichsam als "Motorbremse" benutzt wird, periodisch angeregt werden, aber auch im Vollast- Betrieb, z. B. im Verlauf einer Bergfahrt oder bei untertouriger Fahrweise.

Schwingungsbewegungen des Motors 11 und der Karosserie 12 gegeneinander in X-Richtung 67 werden jedoch, für sich allein gesehen, bei einem Motorlager 10 mit der anhand der Fig. 1 bis 3 geschilderten Auslegung und Anordnung der Scherlamellen 43 und 47 nicht zu einem Ansprechen der Schereinheit 32 im Sinne der drastischen Viskositätserhöhung der dilatanten Flüssigkeit 58 führen, da, wegen der begrenzten Schwenkbarkeit der Scherlamellen 43 und 47 der Mindestwert γ _min der Scherung nicht erreicht wird. Die Schereinheit 32 bleibt somit in X-Richtung "weich". Es versteht sich jedoch, daß die Schereinheit 32 eines Motorlagers 10 auch so orientiert werden kann, daß die Scherlamellen 43 und 47 bzw. ihre Schwenkachsen 63 und 64 parallel zur X-Z-Ebene verlaufen. Bei dieser Orientierung bleibt die Schereinheit 32 in Y-Richtung "weich", während Schwingungsbewegungen in Z- und X-Richtung zu einem Ansprechen der Schereinheit im Sinne der erläuterten dynamischen Versteifung führen können.

Im Rahmen eines Motorlagers 10, wie anhand der Fig. 1 bis 3 erläutert, könnte anstatt der Schereinheit 32 auch die in den Fig. 4 und 5, auf deren Einzelheiten nunmehr verwiesen sei, dargestellte Schereinheit 32′ eingesetzt werden, deren Aufbau und Funktion denjenigen der Schereinheit 32 weitestgehend analog sind. Bauliche Unterschiede zwischen den Schereinheiten 32 und 32′ sind auf die Gestaltung der Scherlamellen 43 und 47 bzw. 43′ und 47′ und deren Fixierung an den jeweiligen Kopfplatten 33 bzw. 33′ sowie den Fußplatten 36 bzw. 36′ der jeweiligen Schereinheiten 32 bzw. 32′ beschränkt. Für eine umfassende Beschreibung der Schereinheit 32′ genügt es daher, deren von der Schereinheit 32 abweichende Details zu erläutern, im übrigen, z. B. hinsichtlich der für die Auslegung der Schereinheit 32′ maßgeblichen Bedingungen auf die zum Ausführtungsbeispiel gemäß den Fig. 1 bis 3 gegebenen Erläuterungen zu verweisen.

Die Scherlamellen 43′ und 47′, deren Orientierung parallel zur Z-Y-Ebene des Motorlagers 10, in dessen in das Fahrzeug eingebautem Zustand gesehen, dieselbe sei wie bei der Schereinheit 32 sind als Stahlblech-Teile ausgebildet, die eine Dicke von 0,5 mm haben.

Die Kopfplatte 33′ hat, wie am besten aus der Fig. 5 erkennbar, eine nach unten offene T-Nut 76, deren Schlitzränder 77 und 78 durch die freien Längsstirnflächen aufeinander zuweisender, flanschförmiger unterer Randleisten 79 und 71 der Kopfplatte 33′ markiert sind.

Die Scherlamellen 43′ haben zu der Querschnittsform der T-Nut 76 der Kopfplatte 33′ komplementär gestaltete Ankerstücke 82, mittels derer die Scherlamellen 43′ an der Kopfplatte 33′ sowohl in Z-Richtung 68 als auch in Y-Richtung 66 abgestützt sind.

Die Fußplatte 36′ ist ebenfalls mit einer - nach oben offenen - T-Nut 83 versehen, deren Schlitzränder 84 und 86 wiederum durch die freien Längs-Stirnflächen aufeinander zuweisender Randleisten 87 und 88 der Fußplatte 36′ markiert sind. Den Ankerstücken 82 der an der Kopfplatte 33′ gehaltenen Scherlamellen 43′ entsprechende Ankerstücke, mittels derer die Scherlamellen 47′ an der Fußplatte 36′ gehalten sind, sind mit 89 bezeichnet.

Die T-Nuten 76 und 83 der Kopfplatte 38′ und der Fußplatte 36′ sind an ihren offenen Stirnseiten durch die Befestigungs-Rahmenflansche 53′ und 54′ abgeschlossen, mittels derer der den Aufnahmearm 56′ für die dilatante Flüssigkeit begrenzende Balg 52′ flüssigkeitsdicht an die Kopfplatte 38′ und Fußplatte 36′ angeschlossen ist.

Innerhalb der T-Nuten 76 und 83 der Kopfplatte 33′ bzw. der Fußplatte 36′ sind die Scherlamellen 43′ bzw. 47′ durch Abstandsstücke 91 bzw. 92, in Längsrichtung der T-Nuten 76 und 83, das heißt in X-Richtung 67 gesehen, in einem Abstand A voneinander gehalten, der dem um die Scherlamellendicke d′ vermehrten doppelten Wert 2 d des Abstandes d entspricht, den je zwei Scherlamellen 43′ und 47′ innerhalb des - quaderförmigen - Bereiches 50′ haben, in dem die dilatante Flüssigkeit 58 der erläuterten Scherung aussetzbar ist.

Die Abstandsstücke 91 und 92 sind mit den Ankerstücken 82 bzw. 89 der an der Kopfplatte 38′ eingehängten Scherlamellen 43′ und der an der Fußplatte 36′ eingehängten Scherlamellen 47′ je einzeln fest verbunden und haben kreisbogenförmig gewölbte obere und untere Abwälzflächen 93 und 94 bzw. 96 und 97 sowie parallel zu der jeweils benachbarten Scherlamelle 43′ bzw. 47′ verlaufende Anlageflächen 98 bzw. 99.

Die parallel zu den Scherlamellenflächen gemessenen Durchmesser der Abstandstücke 91 und 92 entsprechen, abgesehen von einem kleinen Spiel, der vertikalen lichten Weite der seitlichen, nach innen zu offenen, nach unten bzw. nach oben durch die Randleisten 79 und 81 bzw. 87 und 88 der Kopfplatte 33′ bzw. der Fußplatte 36′ begrenzten schlitzförmigen Bereiche 101 und 102 der T-Nut 76 der Kopfplatte 33′ bzw. der T-Nut 83 der Fußplatte 36′. Die Abstandsstücke 91 und 92 erstrecken sich beim dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils nur über die horizontale Länge der von den Schlitzen 101 und 102 bzw. 103 und 104 aufgenommenen äußeren Randabschnitte der Ankerstücke 82 und 89 der Scherlamellen 43′ bzw. 47′.

Die Scherlamellen 43′ des an der Kopfplatte 33′ verankerten Lamellenpaketes werden durch gummielastische, leistenförmige Stützkörper 105 und 106, die zwischen nach unten ragenden, die T-Nuten 76 der Kopfplatte 33′ stirnseitig verschließenden Mantelteilen 107 und 108 des Kopfplatten-seitigen Befestigungs- Rahmenflansches 53′ des Gummibalges 52′ und den Ankerstücken 82 der beiden äußersten Scherlamellen 43′ des an der Kopfplatte 33′ verankerten Lamellenpaketes, unter Druck- Vorspannung stehend angeordnet sind, in die dargestellte Grundstellung gedrängt, in welcher die Scherlamellen 43′, bedingt durch den Verlauf der Anlageflächen 98 der Abstandsstücke 91, vertikal nach unten ragen. In derselben Weise sind auch die Scherlamellen 47′ des an der Fußplatte 36′ gehaltenen Scherlamellenpaketes durch unter Druck-Vorspannung stehende, gummielastische Stützkörper 109 und111, die zwischen die T-Nut 83 der Fußplatte stirnseitig verschließenden, aufragenden Mantelteilen 112 und 113 des Fußplatten-seitigen Rahmenflansches 54′ des Balges 52′ und den Ankerstücken 89 der jeweils äußersten Scherlamellen 47′ des an der Fußplatte 36′ gehaltenen Scherlamellenpaketes angeordnet sind, in die in der Fig. 4 dargestellte, vertikal aufragende Grundstellung gedrängt. Abstandhalter 114 und 116, mittels derer die Scherlamellen 43′ und 47′ im Scherbereich 50 auf dem vorgesehenen Abstand d voneinander gehalten werden, sind als von den unteren Querrändern 44′ der Scherlamellen 43′ bzw. von den oberen Querrändern 48′ der Scherlamellen 47′ abgebogene, kurze Lappen ausgebildet, die sich an der jeweils benachbarten Scherlamellen 47′ bzw. 43′ gleitend abstützen.

Treten bei dem Scherelement 32′ horizontale Relativbewegungen zwischen dem Motor 11 und der Karosserie 12 in X-Richtung 67 auf, so können die Scherlamellen 43′ und 47′ - dank der elastischen Nachgiebigkeit der gummielastischen Stützkörpers 105, 106 sowie 109 und 111 und der gewölbten Form der Abwälzflächen 93 und 94 bzw. 96 und 97 der Abstandsstücke 91 bzw. 92 hinreichend weite Schwenkbewegungen ausführen, die beim dargestellten Ausführungsbeispiel auf ca. 20° begrenzt sind, was bei weitem ausreichend ist.

In der Schereinheit 32′ gemäß den Fig. 4 und 5 kann bei mit der Schereinheit 32 gemäß den Fig. 1 bis 3 vergleichbaren Außenabmessungen eine größere Anzahl von Scherlamellen 43′ und 47′ untergebracht werden.

Die in der Fig. 6 dargestellte, ebenfalls im Rahmen eines erfindungsgemäßen Scherelements 10 einsetzbare Schereinheit 32′′, für die im übrigen ein der Schereinheit 32′ gemäß den Fig. 4 und 5 entsprechender Aufbau vorausgesetzt sei, unterscheidet sich von dieser im wesentlichen dadurch, daß die an der Kopfplatte verankerten Scherlamellen 43′′ und die an der Fußplatte 36′ verankerten Scherlamellen 47′′, in der zur Fußplatte 36′ parallelen Schnittebene gesehen, einen spitzen Winkel α miteinander einschließen, so daß zwischen zwei benachbarten, an der Kopfplatte verankerten Scherlamellen 43′′ und die dazwischen angeordnete, an der Fußplatte 36′ verankerte Scherlamelle 47′′ zwei komplementär gestaltete, keilförmige Scherspalte 117′ und 117′′ gebildet sind, deren Gesamtheit den quaderförmigen Raum 50′′ ergeben, innerhalb dessen die dilatante Flüssigkeit 58 der erläuterten Scherung aussetzbar ist. Der Winkel a ist so bemessen, daß die größte Weite W dieser Spalte zwischen 1,5 und 2 mm und die kleinste Weite w dieser Spalte zwischen 0,5 und 1 mm betragen. Durch diese Anordnung der Scherlamellen 43′′ und 47′′ zueinander ergeben sich in Bereichen größerer Weiten der Spalte 117′ und 117′′ entsprechend kleinere Werte der Scherungen und der Schergeschwindigkeiten als in Bereichen mit kleineren Spaltweiten, wodurch im Ergebnis eine Spreizung des Frequenzbereiches erreicht wird, innerhalb dessen die Schereinheit 32′ mit Erhöhung ihrer Flüssigkeit "anspricht".

Um die Scherlamellen 43′′ und 47′′ in der dargestellen Lage zueinander zu halten, haben die Scherlamellen 43′′ und 47′′ an ihren vertikalen Längsrädern abgewinkelte Anschlaglappen 116′ bzw. 114′, die sich jeweils gleitend am äußeren Rand der benachbarten Scherlamelle 43′′ bzw. 47′′ abstützen. Die Scherlamellen 43′′ die in der aus der Fig. 4 ersichtlichen Weise schwenkbar an der Kopfplatte 33′ verankert sein können, sind vorzugsweise so ausgebildet, daß ihre großflächig- plattenförmigen Bereiche, welche die Scherplatte 117′ und 117′′ begrenzen, gegenüber ihren Ankerstücken, durch welche der Verlauf ihrer Schwenkachsen markiert ist, um den Winkel α verschränkt sind, derart, daß die Schwenkachsen der Scherlamellen 43′′ parallel zu den Schwenkachsen der Scherlamellen 47′′ verlaufen.

Es versteht sich, daß die erwähnte "Spreizung" des Ansprech- Frequenzbereiches auch dadurch erzielt werden kann, daß durch die Scherlamellen 43′′ und 47′′, beispielsweise in der Schnittebene der Fig. 4 gesehen, "horizontale" keilförmige Scherspalte begrenzt werden.

Claims

1. Scherelement zur dynamischen Abstützung von Kräften zwischen zwei Teilen eines Aggregates, die schwingungsartige Relativbewegungen gegeneinander ausführen können, insbesondere Lager für eine schwingungsisolierte Abstützung bzw. Aufhängung des Antriebsmotors eines Kraftfahrzeuges an der Fahrzeugkarosserie, mit einem aus einem Elastomer bestehenden, die schwingungsfähigen Massenkörper gegeneinander abstützenden Dämmkörper, der durch seine Nachgiebigkeit mindestens in einem beschränkten Frequenzbereich der auftretenden Schwingungen eine Dämmung derselben vermittelt umd mit einer zur Verminderung einer Resonanzüberhöhung der im Eigenschwingungsbereich des Dämmkörper- Massensystems auftretenden Schwingungsamplituden vorgesehenen Einrichtung, die einen Aufnahmeraum umfaßt, der eine dilatante Flüssigkeit enthält, in welche die Relativbewegungen der schwingenden Massen mit-ausführende Tauchkörper hineinragen, wodurch die dilatante Flüssigkeit einer Scherung γ unterworfen ist und dabei, wenn sowohl ein Mindestwert γ _min der Scherung als auch ein Schwellenwert der Schergeschwindigkeit überschritten sind, eine drastisch erhöhte Viskosität entfaltet, wobei die geometrische Gestaltung und Anordnung der Tauchkörper in dem Aufnahmeraum dahingehend getroffen sind, daß im Bereich der Eigenschwingungsfrequenz des Dämmkörper-Massensystems die kritischen Werte γ _min und der Scherung γ und der Schergeschwindigkeit erreicht bzw. überschritten werden, im Bereich höherfrequenter und mit niedrigeren Amplituden behafteter akustischer Schwingungen, die für die Viskositätserhöhung der dilatanten Flüssigkeit erforderliche Mindestscherung γ _min hingegen nicht mehr erreicht werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß als Tauchkörper parallel oder annähernd parallel zueinander verlaufende Scherlamellen (43; 43′; 43′′) vorgesehen sind, welche die Bewegungen der einen der über den Dämmkörper (18) miteinander gekoppelten Massen (11 und 12) mit ausführen, sowie parallel oder annähernd parallel zu diesen verlaufende Scherlamellen (47; 47′; 47′′), welche die Bewegungen der anderen Masse (12) mit ausführen, wobei, abgesehen von insgesamt zwei randständigen Lamellen, jede der mit der einen Masse (11) sich bewegenden Scherlamellen (43; 43′; 43′′) zwischen zwei mit der anderen Masse (12) sich bewegende Scherlamellen (47; 47′; 47′′) hineinragt, derart, daß innerhalb des von der dilatanten Flüssigkeit erfüllten Aufnahmeraumes (56) großflächige Bereiche der gegeneinander bewegbaren Lamellen (43 und 47; 43′ und 47′; 43′′ und 47′′) einander benachbart angeordnet sind.

2. Scherelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Bewegungen der einen Masse, z. B. des Motors (11) eines Fahrzeuges mit ausführenden Scherlamellen (43; 43′; 43′′) und die die Bewegungen der anderen Masse (12), z. B. der Karosserie eines Fahrzeuges mit ausführenden Scherlamellen (47; 47′; 47′′) um parallel zueinander verlaufende Achsen schwenkbar sind.

3. Scherelement nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schereinheit (32; 32′; 32′′) vorgesehen ist, deren Aufnahmeraum (56; 56′) für die dilatante Flüssigkeit (58) in radialer Richtung bezüglich einer zentralen Längsachse (21) durch einen in axialer und radialer Richtung nachgiebigen Balg (52; 52′) und in axialer Richtung durch eine Kopfplatte (33; 33′) und eine Fußplatte (36; 36′), an denen die Scherlamellen (43; 47; 43′; 47′; 43′′ und 47′′) gehalten sind, flüssigkeitsdicht begrenzt und vollständig mit der dilatanten Flüssigkeit (58) verfüllbar ist, und daß die Schereinheit (32; 32′; 32′′) mit ihrer Kopfplatte (33; 33′) an der einen und mit ihrer Fußplatte (36; 36′) an der anderen der beiden gegeneinander schwingungsfähigen Massen (11 und 12) festlegbar ist.

4. Scherelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in koaxialer Anordnung bezüglich der zentralen Längsachse (21) eines Motorlagers (10) die Schereinheit (32; 32′; 32′′) innerhalb eines topfförmigen Lagerteils (14, 17) angeordnet ist, das mit seinem Boden (14) an der einen schwingungsfähigen Masse (12) - der Karosserie eines Fahrzeuges - befestigbar ist, daß sich der Dämmkörper einerseits mit seinem äußeren Rand an einer freien Ringstirnfläche (16, 29) des Mantels (17) des topfförmigen Lagerteil (14, 17) abstützt und mit diesem verbunden ist und andererseits mit seinem zentralen Bereich (18′) fest mit der anderen schwingungsfähigen Masse (11) - dem Motor des Kraftfahrzeuges - fest verbunden ist und daß die Schereinheit (32; 32′; 32′′) mit ihrer Fußplatte am Boden (14) des topfförmigen Lagerteils (14, 17) und mit ihrer Kopfplatte (33; 33′) an einem zentral durch den Dämmkörper (18) hindurchtretenden, mit diesem und mit dem Motor (11) fest verbunden, starren Montagestück (22) festlegbar ist.

5. Scherelement nach Anspruch 3 oder Anspruch 4 in Verbindung mit Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Schwingungsbewegungen der einen Masse (11) mit ausführenden Scherlamellen (43) und/oder die die Schwingungsbewegungen der anderen Masse (12) mit ausführenden Scherlamellen (47) an ihren Kopfplatten- seitigen Querrändern bzw. an ihren Fußplatten-seitigen Querrändern mit Rundstab-förmigen Randprofilstücken (69) versehen sind, deren Durchmesser größer ist als die Dicke der Scherlamellen (43 bzw. 47) und daß die Kopfplatte (33) und/oder die Fußplatte (36) mit zum Aufnahmeraum (56) hin schlitzförmig offenen, für die Aufnahme der Randprofilstücke (69) der Scherlamellen (43 und/oder 47) vorgesehenen Rillen (72 und/oder 73) versehen sind, die eine zu den Randprofilstücken (69) der Scherlamellen (43 und/ oder 47) komplementäre Querschnittsform haben, wobei die Schlitzweiten der Rillen (72 bzw. 73) etwas größer als die Dicke der Scherlamellen (43 und/oder 47) jedoch etwas kleiner als der größte Durchmesser der Randprofilstücke (69) ist und vorzugsweise deren Mittelwert entspricht, und daß die stirnseitigen Öffungen der Rillen (72 und/oder 73) jeweils mittels eines zur Befestigung des Balges (52) an der Kopfplatte (33) bzw. der Fußplatte (36) vorgesehenen Rahmenflansches (53 bzw. 54) verschließbar und dadurch die Scherlamellen (43 und/oder 47) in Längsrichtung der Rillen (72 bzw. 73) gesehen, unverrückbar, jedoch um deren Längsachsen (63 bzw. 64) schwenkbar an der Kopfplatte (33) bzw. der Fußplatte (36) der Schereinheit (32) gehalten sind.

6. Scherelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Scherlamellen (43 und 47) als vorzugsweise aus Aluminium bestehende, einstückige Präge-Teile ausgebildet sind, deren Plattendicke 1 mm beträgt und deren rundstabförmige Randprofilstücke (69) einen Durchmesser von 2 mm haben.

7. Scherelement nach Anspruch 3 oder Anspruch 4 in Verbindung mit Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopfplatte 33′ und die Fußplatte 36′ der Schereinheit (32′) an ihren einander zuweisenden Innenseiten T-Nuten (76 bzw. 83) haben, innerhalb derer die Scherlamellen (43′ und 47′) mittels T-förmiger Ankerstücke (82 bzw. 89) gehalten sind, an denen einseitig Abstandsstücke (91 bzw. 92) befestigt sind, die mit einer ebenen Gleitfläche (98 bzw. 99) an dem Ankerstück (82 bzw. 89) der jeweils benachbarten Scherlamelle (43′ bzw. 47′) anliegen und gewölbte Abwälzflächen (93 und 94 bzw. 96 und 97) haben, mittels derer sich die Scherlamellen (43′ und 47′) aneinander gegenüberliedenden Nutgrund-Flächen und Randleisten (79 und 81 bzw. 87 und 88) der Kopfplatte (33′) bzw. der Fußplatte (36′) abstützen und daß die Scherlamellen (43′) mit ihren Abstandsstücken (91) und die Scherlamellen (47′) mit ihren Abstandstücken (92) innerhalb der T-Nut (76) bzw. der T-Nut (83) durch elastisch vorgespannte, leistenförmige Stützkörper (105 und 106 bzw. 109 und 111), welche zwischen die Stirnöffnungen der Nuten (76 und 83) abschließenden Einzelteilen (107 und 108 bzw. 112 und 113) der Befestigungs-Rahmenflansche (53′ und 54′) des Balges (52′) und den jeweils äußersten der mit an der Kopfplatte (33′) und der Fußplatte (36′) verankerten Scherlamellen (43′ bzw. 47′) angeordnet sind.

8. Scherelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Scherlamellen (43′ und 47′) als Stanzteile aus 0,5 mm dickem Stahlblech gefertigt sind.

9. Scherelement nach einem der vorhergegenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Scherlamellen (43 und 47; 43′ und 47′) als rechteckförmige Platten ausgebildet sind, deren Kopfplatten-seitige freie Querkanten (48) und Fußplatten- seitige Querkanten (44), in einem statisch ausgeglichenen Zustand des Scherelements (10) gesehen, jeweils in einem Mindestabstand von 5 mm von den Innenflächen der Kopfplatte (33; 33′) bzw. der Fußplatte (36; 36′) verlaufen und daß die sich parallel zur zentralen Längsachse (21) der Schereinheit (32; 32′) erstreckenden Längsränder der Scherlamellen (43 und 47; 43′ und 47′) in zueinander parallelen Ebenen verlaufen (Fig. 5).

10. Scherelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Ausdehnung des Bereiches (50), innerhalb die Scherlamellen (43 und 47; 47′ und 47′) einander gegenüberstehend angeordnet sind und die dilatante Flüssigkeit (58) bei Relativbewegungen der Massen (11 und 12) einer Scherung unterworfen wird, zwischen 2/3 und 4/3 der Breite der Scherlamellen (43 und 47; 43′ und 47′) beträgt, die ihrerseits einen Wert zwischen 20 mm und 40 mm hat.

11. Scherelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Scherlamellen (43 und 47; 43′ und 47′) äquidistant angeordnet sind.

12. Scherelement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände d je zweier einander benachbarter Scherlamellen (43 und 47; 43′ und 47′) zwischen 0,5 mm und 2 mm, vorzugsweise um 1,0 mm betragen.

13. Scherelement nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Scherlamellen (43 und 47; 43′ und 47′) mit Abstandshaltern (49 und 51; 114 und 116) versehen sind, deren den minimalen Abstand zweier benachbarter Scherlamellen bestimmende Höhe um 5% bis 15% geringer ist als der durch die Halterung der Scherlamellen bestimmte Abstand d derselben.

14. Scherelement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (49 ud 51; 114 und 116) als kuppelförmige Ausprägung (49 und 51) oder als von den freien Querrändern (44′ und 48′) der Scherlamellen (43′ und 47′) rechtwinklig abgebogene, kurze Lappen (114 und 116) ausgebildet sind.

15. Scherelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche in Verbindung mit Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schereinheit (32; 32′) innerhalb eines Motorlagers (10) eines Fahrzeuges so angeordnet ist, daß die Schwenkachsen der Scherlamellen (43 und 47; 43′ und 47′) rechtwinklig zur Fahrzeug-Längsrichtung (67) verlaufen.

16. Scherelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die die Bewegungen der einen Masse (11) der über den Dämmkörper (18) miteinander gekoppelten Massen (11 und 12) mit ausführenden Scherlamellen (43′) parallel zueinander verlaufen, daß die die Bewegungen der anderen Masse (12) mit ausführenden Scherlamellen (47′) ebenfalls parallel zueinander verlaufen, daß aber die Ebenen, zu denen die mit der einen bzw. der andere Masse (11 bzw. 12) sich bewegenden Lamellen (43′ bzw. 47′) jeweils parallel verlaufen, einen spitzen Winkel miteinander einschließen, wobei durch je zwei der sich mit der einen Masse (11) bewegenden Lamellen (43′) und die zwischen diesen angeordnete, sich mit der anderen Masse bewegende Lamelle (47′) komplementärkeilförmige Spalte begrenzt sind, deren zwischen den freien Rändern der einander benachbarten Lamellen gemessene Spaltweite im Verhältnis 2/1 bis 3/1 variiert, wobei die minimale Spaltweite zwischen 0,3 und 1 mm und vorzugsweise um 0,5 mm beträgt.

17. Scherelement nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltbreite der keilförmigen Spalte durch von den freien Rändern der Lamellen (43′ und 47′) abstehende, lappenförmige Abstandstücke definiert sind.