DE4121939A1 - Hydraulisch gedaempftes gummilager - Google Patents
Hydraulisch gedaempftes gummilagerInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein hydraulisch gedämpftes
Gummilager entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige Lager haben die Aufgabe, das Antriebsaggregat zu
halten, Körperschall von der Karosserie fernzuhalten und im
Fahrbetrieb die Antriebsmomente und die dynamischen Kräfte
aufzunehmen. Diese Vielzahl von Aufgaben führt zwangsläufig
zu Zielkonflikten bei der Auslegung des Lagers, was zur
Folge hat, daß keine der Einzelaufgaben in bestmöglicher
Weise gelöst werden kann. Besondere Verhältnisse gelten bei
stehendem Fahrzeug im Leerlauf. Hier treten die zu iso
lierenden Körperschallschwingungen in einer einzigen Fre
quenz, nämlich der Zündfrequenz der Brennkraftmaschine, und
in einer stationären Richtung auf.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß eine zu
friedenstellende Körperschallisolierung im Leerlauf dann
erreicht wird, wenn die dynamische Steifigkeit des Gummila
gers bei Zündfrequenz deutlich niedriger ist als die Stei
figkeit der Gummitragfeder.
Demzufolge ist es Aufgabe der Erfindung, ein Gummilager der
gattungsgemäßen Art zu schaffen, das im Fahrbetrieb wie ein
Hydrauliklager entsprechend dem Stand der Technik arbeitet,
jedoch für den Leerlaufbetrieb derart umschaltbar ist, daß
seine dynamische Steifigkeit geringer ist als die
Steifigkeit der Gummitragfeder.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen
des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Das erfindungsgemäße Lager arbeitet bei geschlossenem Ventil
wie ein übliches hydraulisch gedämpftes Gummilager. Wenn im
Leerlauf das Ventil geöffnet ist, so wird aufgrund der mit
niedrigen Frequenzen erfolgenden Relativbewegung zwischen
den Befestigungselementen Flüssigkeit durch die Leitung in
den Ausgleichsraum und zurück transportiert. Dieses System
arbeitet nun als hydraulischer Tilger. Der hydraulische
Tilger besteht aus einem Feder-Masse-System, dessen Feder
von der Blähsteifigkeit der Berandung der Druckkammer und
dessen Masse von der Flüssigkeitssäule im Überströmkanal
gebildet wird. Da die Resonanzfrequenz dieses Feder-Masse-
Systems auf die Zündfrequenz abgestimmt ist, wird mehr
Flüssigkeit durch die Leitung hin- und hergepumpt, als der
Volumensverdrängung durch die Relativbewegung der Befesti
gungselemente entspricht. Dadurch entstehen in der Druck
kammer Druckpulsationen, die sich wie eine Steifigkeits
reduktion auswirken.
Es sind hydraulisch gedämpfte Gummilager der gattungsgemäßen
Art bekannt (DE-PS 34 21 119), bei denen eine Wand der
Druckkammer von einer Abkoppelungsmembran gebildet ist, die
bei kleinen Relativbewegungen zwischen den Befestigungs
elementen verformt wird und dadurch bei kleinen Amplituden
nicht zu einer dynamischen Verhärtung des Lagers führt. Um
bei einem derartigen Lager mit einer Abkopplungsmembran die
erfindungsgemäß angestrebte Wirkung zu erreichen, wird vor
geschlagen, diese Abkopplungsmembran im Leerlaufbetrieb zu
blockieren. Ohne eine derartige Blockierung würden sich die
Bewegungen der Flüssigkeitssäule nicht als steifigkeitsredu
zierende Kräfte bemerkbar machen, sondern nur zu Bewegungen
der Abkopplungsmembran führen. Der erwünschte Tilgungseffekt
würde daher nicht eintreten.
Das Blockieren der Abkoppelungsmembran kann dadurch erfol
gen, daß diese durch eine elektrische, mechanische, pneuma
tische oder hydraulische Einrichtung an eine Stützfläche
angelegt wird. Beispielsweise kann die von der Druckkammer
abgewandte Seite der Abkoppelmembran mit der Stützfläche
eine Kammer begrenzen, die zum Blockieren der Abkoppelmem
bran mit einer Unterdruckquelle verbunden wird, so daß sich
die Abkoppelmembran an die Stützfläche anlegt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 einen Längsschnitt eines hydraulisch gedämpften
Gummilagers entsprechend dem Stand der Technik,
Fig. 2 einen Längsschnitt eines hydraulisch gedämpften
Gummilagers entsprechend einem ersten Ausführungs
beispiel mit abgeschaltetem hydraulischen Tilger,
Fig. 3 einen Längsschnitt des Lagers von Fig. 2 mit zuge
schaltetem hydraulischem Tilger,
Fig. 4 einen Längsschnit eines hydraulisch gedämpften Gum
milagers entsprechend einem zweiten Ausführungsbei
spiel, und
Fig. 5 ein Diagramm, aus dem der Einfluß des hydraulischen
Tilgersystems auf die dynamische Steifigkeit des
Gummilagers hervorgeht.
In Fig. 1 ist ein hydraulisch gedämpftes Gummilager ent
sprechend dem Stand der Technik dargestellt. Es weist ein
erstes Befestigungselement 1 auf, das zur Befestigung am
Antriebsaggregat eines Kraftfahrzeuges dient, und ein zwei
tes Befestigungelement 2, das sich an der Fahrzeugkarosse
rie abstützt. Zwischen den beiden Befestigungselementen 1,
2 ist eine Gummitragfeder 3 angeordnet. Eine Zwischenwand 4
begrenzt einerseits mit der Gummitragfeder 3 eine Druckkam
mer 5 und andererseits mit einer elastischen Wand 6 eine
Ausgleichskammer 7. Die Kammern 5 und 7 stehen durch einen
Ringkanal 8 in der Zwischenwand 4 miteinander in Verbin
dung. In der Zwischenwand 4 ist eine Luftkammer 9 vorgese
hen, die durch Kanäle 10 und 11 in der Zwischenwand 4 und
in dem Befestigungselement 2 belüftet ist und durch eine
Abkopplungsmembran 12 von der Druckkammer 5 getrennt ist.
Die Abkopplungsmembran 12 ist zwischen mit Löchern versehe
nen Stütz- bzw. Halteplatten 13 und 14 angeordnet. Die
Druckkammer 5, der Ringkanal 8 und die Ausgleichskammer 7
sind mit Flüssigkeit gefüllt.
Die Wirkungsweise eines derartigen Lagers wird als bekannt
vorausgesetzt. Bei einer Relativbewegung zwischen den Befe
stigungselementen 1 und 2 wird die Gummitragfeder 3 ver
formt. Sind die Relativbewegungen klein, so wird durch die
Flüssigkeit in der Druckkammer 5 lediglich die Abkopplungs
membran 12 verformt, die durch die Drosselwirkung der Kanä
le 10, 11, bedämpft ist. Bei großen Relativbewegungen je
doch wird zusätzlich Flüssigkeit aus der Druckkammer 5
durch den Ringkanal 8 in die Ausgleichskammer 7 gedrückt,
wodurch eine starke Dämpfungswirkung erzeugt wird.
Es sei nun auf Fig. 2 und 3 Bezug genommen in denen ein
erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist.
Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Stand
der Technik gemäß Fig. 1 im wesentlichen dadurch, daß an
die Druckkammer 5 über ein Ventil 15 ein Überströmkanal 16
angeschlossen ist, der von einem Ausgleichsraum 17 ausgeht,
welcher von einer nachgiebigen Wand 18 begrenzt ist. Außer
dem ist die Luftkammer 9, die von der Abkopplungsmembran 12
begrenzt ist, durch eine Leitung 19 mittels eines Ventils
20 wahlweise mit der Atmospshäre oder mit einer Unterdruck
quelle 21 verbindbar.
Im Fahrbetrieb ist das Ventil 15 geschlossen und die Luft
kammer 9 über das Ventil 20 mit der Atmosphäre verbunden.
Das Lager verhält sich wie das bekannte Lager gemäß Fig. 1.
Im Leerlaufbetrieb bei stehendem Fahrzeug wird das Ventil
15 geöffnet und die Luftkammer 9 über das Ventil 20 an die
Unterdruckquelle 21 angeschlossen. Hierbei legt sich die
Abkoppelungsmembran 12, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, an
die Stützplatte 14 an und sie ist dadurch blockiert. Die
Flüssigkeitssäule im Überströmkanal 16 stellt nun die Masse
und die Blähsteifigkeit der Gummitragfeder 3 stellt die
Feder eines hydraulischen Tilgers dar, dessen Resonanzfre
quenz durch entsprechende Wahl von Länge und Querschnitt
des Überströmkanals 16 auf die Zündfrequenz der Brennkraft
maschine im Leerlauf abgestimmt ist. Treten nun zwischen den
Befestigungselementen 1 und 2 Relativbewegungen mit niedri
gen Frequenzen auf, so wird Flüssigkeit aus der Druckkammer
5 durch den Überströmkanal 16 in den Ausgleichsraum 17 und
zurück transportiert. Liegt nun die Frequenz in der Reso
nanzfrequnez des hydraulischen Tilgers, so wird mehr Flüs
sigkeit durch den Überströmkanal 16 hin- und hergepumpt,
als der Volumensverdrängung durch die Relativbewegung der
Befestigungselemente 1, 2 entspricht. Dadurch entstehen in
der Druckkammer 5 Druckpulsationen, die sich wie eine Stei
figkeitsreduktion auswirken. Dadurch können die im Leerlauf
auftretenden niederfrequenten Schwingungen des Antriebsag
gregates besser von der Karosserie ferngehalten werden.
Durch den Ringkanal 8 findet vor allem bei vielzylindrigen
Motoren bei der Zündfrequenz kein wesentlicher Flüssig
keitstransport statt, da er auf die wesentlich niedrigeren
Stuckerfrequenzen abgestimmt ist. Die Blockierung der Ab
kopplungsmembran 12 ist erforderlich, da sonst die Bewegun
gen der Flüssigkeitssäule in dem Überströmkanal 16 nur zu
einer Verformung der Membran führen würden. Der erwünschte
Tilgungseffekt könnte daher nicht eintreten.
Der Einfluß des hydraulischen Tilgersystems auf die dynami
sche Steifigkeit der Gummitragfeder ist in dem Diagramm von
Fig. 5 dargestellt. Hierbei ist auf der Abszisse die
Schwingungsfrequenz des Antriebsagreggates und auf der
Ordinate logarytmisch die dynamische Steifigkeit des
Gummilagers aufgetragen. Die ausgezogene waagrechte Linie
stellt die Gummisteifigkeit der Gummitragfeder 3 dar. Wird
das auf die Zündfrequenz im Leerlauf abgestimmt hydrauli
sche Tilgersystem eingeschaltet, so ändert sich die dynami
sche Steifigkeit des Lagers entsprechend der gestrichelt
eingezeichneten Linie. Es ist ersichtlich, daß hierdurch
die Steifigkeit in diesem Frequenzbereich erheblich redu
ziert werden kann.
In dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 und 3 wird
die Abkopplungsmembran 12 dadurch blockiert, daß sie durch
Unterdruck an die Stützplatte 14 angelegt wird. Die
Blockierung der Abkopplungsmembran 12 kann jedoch auch auf
andere Weise erfolgen. Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4
ist an der Membran 12 eine Stange 22 befestigt, die sich
nach außen erstreckt und durch eine Einrichtung 23 in der
Zeichnung nach unten gezogen werden kann, um die Abkopp
lungsmembran 12 an die Stützplatte 14 anzulegen. Die Ein
richtung 23 kann ein Elektromagnet, eine hydraulische oder
pneumatische Kolben-Zylindereinheit oder ein mechanisches
Hebelwerk sein. Selbstverständlich muß diese Einrichtung so
beschaffen sein, daß sie, wenn sie außer Tätigkeit ist, die
Bewegung der Abkopplungsmembran 12 nicht behindert.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungs
beispiele beschränkt, sondern insbesondere auch für hydrau
lisch bedämpfte Gummilager verwendbar, die keine Abkopp
lungsmembran aufweisen.
Claims (4)
1. Hydraulisch gedämpftes Gummilager zur Lagerung einer
Brennkraftmaschine in einem Fahrzeug, mit einem ersten
und einem zweiten Befestigungselement (1 bzw. 2), einer
zwischen diesen angeordneten Gummitragfeder (3), die
eine flüssigkeitsgefüllte Druckkammer (5) umgibt, und
einer Ausgleichskammer (7), die mit der Druckkammer (5)
durch einen Kanal (8) in Verbindung steht,
gekennzeichnet
durch ein zuschaltbares hydraulisches Tilgersystem,
dessen Feder von der Blähsteifigkeit der Gummitragfeder
(3) und dessen Masse von einer Flüssigkeitssäule in
einer an die Druckkammer (5) durch ein Ventil (15)
anschließbaren Leitung (16) gebildet ist, die von einer
Ausgleichskammer (17) mit einer nachgiebigen Wand (18)
ausgeht, und dessen Resonanzfrequenz auf die Zündfre
quenz der Brennkraftmaschine im Leerlauf abgestimmt ist.
2. Gummilager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Wand der Duckkammer (5) von einer blockierbaren
Abkoppelmembran (12) gebildet ist.
3. Gummilager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Abkoppelmembran (12) mit ihrer von der Druckkammer
(5) abgewandten Seite durch eine elektrische, mechani
sche, pneumatische oder hydraulische Einrichtung an eine
Stützfläche (14) anlegbar ist.
4. Gummilager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Abkoppelmembran (12) mit der Stützfläche (14) eine
Kammer (9) begrenzt, die zum Blockieren der Abkoppelmem
bran mit einer Unterdruckquelle (22) verbindbar ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19914121939 DE4121939A1 (de) | 1991-07-03 | 1991-07-03 | Hydraulisch gedaempftes gummilager |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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DE4121939A1 true DE4121939A1 (de) | 1993-01-07 |
Family
ID=6435290
Family Applications (1)
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DE19914121939 Withdrawn DE4121939A1 (de) | 1991-07-03 | 1991-07-03 | Hydraulisch gedaempftes gummilager |
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