DE102007005526A1

DE102007005526A1 - Vorrichtung zum Einstellen eines schwingungsdämpfenden Lagers

Info

Publication number: DE102007005526A1
Application number: DE200710005526
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Göbel
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2007-02-03
Filing date: 2007-02-03
Publication date: 2008-08-07
Anticipated expiration: 2027-02-04
Also published as: DE102007005526B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einstellen eines schwingungsdämpfenden Lagers an auf Traglagern abgestützten Aggregaten, insbesondere von Antriebsaggregaten in Kraftfahrzeugen, wobei das zumindest eine schwingungsdämpfende Lager zwischen einer Stütze des Aggregates und einem festen Rahmenteil angeordnet ist. Eine definierte, sich selbsttätig einstellende Lageranordnung wird erzielt, indem zwischen Stütze (26) und Rahmenteil (20) eine mit dem schwingungsdämpfenden Lager (24) zuusammenwirkendes Ausgleichselement (30; 44) eingeschaltet ist, welches durch langsamen Flüssigkeitsausgleich zwischen zwei integrierten Kammern (40, 42) eine im Ruhezustand des Aggregates (10, 12) lastfreie Anordnung sicherstellt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einstellen eines schwingungsdämpfenden Lagers an auf Traglagern abgestützten Aggregaten, insbesondere an Antriebsaggregaten von Kraftfahrzeugen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Bei statisch überbestimmten Lagerungssystemen mit mehr als drei Aggregatelagern kann es durch Bauteiltoleranzen und Toleranzen in den Steifigkeiten der Anbindungsstellen, etc. zu ungleichmäßigen und streuenden Lastverteilungen kommen, die insbesondere bei Antriebsaggregaten in Kraftfahrzeugen die Akustik und den Schwingungskomfort (Laufruhe) beeinträchtigen können. Manuelle Einstellvorrichtungen zwischen Aggregatestütze und Lager sind oft zeitaufwändig, schwer zugänglich und können späteren, im Betrieb auftretenden Setzerscheinungen der Lager nicht Rechnung tragen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, die bei fertigungstechnisch geringem Mehraufwand eine dauerhaft akustisch und schwingungstechnisch günstige, automatische Einstellung zumindest eines schwingungsdämpfenden Lagers ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den weiteren Patentansprüchen entnehmbar.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass zwischen Stütze und tragendem Rahmenteil ein mit dem schwingungsdämpfenden Lager zusammenwirkendes Ausgleichselement eingeschaltet ist, welches durch langsamen Flüssigkeitsausgleich zwischen zwei integrierten Kammern eine im Ruhezustand des Aggregates lastfreie Anordnung sicherstellt. Das Ausgleichselement stellt somit ohne manuellem Einstellaufwand eine definierte und Setzerscheinungen stets ausgleichende Belastung des schwingungsdämpfenden Lagers innerhalb des das Aggregat tragenden Lagerverbundes sicher, ohne selbst schwingungsdämpfend zu wirken, da es bei auftretenden Aggregateschwingungen ohne Flüssigkeitsaustausch als quasi in sich steifes Element wirkt. Im Ruhezustand kann durch entsprechenden Flüssigkeitsaustausch zwischen den hydraulischen Kammern eine stets definierte Einstellung erfolgen.
Fertigungstechnisch günstig kann das Ausgleichselement ein Gehäuse aufweisen, in dem zwei durch eine inkompressible Flüssigkeit gefüllte Kammern vorgesehen sind, die durch ein im Gehäuse verschiebbares Einstellelement unterteilt sind, wobei zwischen den beiden Kammern Überströmmittel vorgesehen sind. Im Rahmen der vorgegebenen Einstellwege kann somit ein stetiger Ausgleich zwischen der Aggregatestütze einerseits und dem schwingungsdämpfenden Lager andererseits stattfinden.
Insbesondere kann das Gehäuse zylindrisch mit stirnseitigen Wänden ausgebildet sein, in denen ein Kolben als Einstellelement verschiebbar geführt ist, der mit einer die beiden Kammern unterteilenden Ringwand zusammenwirkt.
Die die beiden Kammern unterteilende Ringwand kann dabei an den Kolben oder alternativ an das Gehäuse angeformt sein; im letzteren Falle kann der Kolben auch in der an das Gehäuse angeformten Ringwand verschiebbar geführt sein.
Die Überströmmittel zwischen den beiden Kammern des Ausgleichselementes können fertigungstechnisch günstig durch zumindest einen in die besagte Ringwand eingearbeiteten Überströmkanal gebildet sein. Die Überströmmittel können aber auch durch gezielt zwischen dem Gehäuse und dem Einstellelement geschaffene Leckverluste gebildet sein.
Baulich besonders vorteilhaft kann das Ausgleichselement unmittelbar in das schwingungsdämpfende Lager integriert sein, insbesondere in den mit der Stütze des Aggregates zusammenwirkenden Lagerkern.
Wenn das schwingungsdämpfende Lager ein an sich bekanntes, hydraulisch dämpfendes Lager ist, so kann funktionell besonders vorteilhaft das Ausgleichselement über zumindest einen Versorgungskanal direkt mit einer Hydraulikkammer des Lagers kommunizieren. Daraus resultiert eine mit der Lagerherstellung gemeinsame Befüllung sämtlicher Hydraulikkammern, auch der des Ausgleichselementes.
Ferner können in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung in zumindest einem Überströmkanal zwischen den Kammern des Ausgleichselementes ein bei einem definierten Überdruck in einer der Kammern öffnendes Ventil eingesetzt sein. Dieses Ventil in Form z. B. eines einseitig wirkenden Rückschlagventils ermöglicht eine gezielte Vorspannung des Ausgleichselementes auf die Aggregatestütze bzw. auf das schwingungsdämpfende Lager.
Schließlich kann montagevereinfachend der Kolben des Ausgleichselementes mittels eines Sicherungselementes gegen Verdrehen relativ zum Gehäuse gesichert sein.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt in:
1 eine schwingungsdämpfende Lageranordnung eines Antriebsaggregates in einem Kraftfahrzeug, mit mehreren Traglagern und einem weiteren schwingungsdämpfenden Lager, die zwischen aggregatefesten Stützen und einem rahmenförmigen Aufbau des Kraftfahrzeuges vorgesehen sind;
2 das schwingungsdämpfende Lager gemäß 1 in einem teilweisen Längsschnitt, mit einem zwischen Stütze und Lagerkern angeordnetem Ausgleichselement;
3 das Ausgleichselement in einem Schnitt gemäß Linie III-III der 2; und
4 in der gleichen Schnittansicht ein weiteres, zur 3 alternatives Ausgleichselement mit einem integrierten Sicherungselement gegen Verdrehen und einem Drucksteuer-Ventil.
Die 1 zeigt grob schematisch die schwingungsdämpfende Lagerung eines Antriebsaggregates in einem Kraftfahrzeug, wobei sich das Antriebsaggregat aus einer Brennkraftmaschine 10 und einem angeflanschtem Geschwindigkeits-Wechselgetriebe 12 zusammensetzt. Das Antriebsaggregat 10, 12 ist über drei entsprechend gewichtsbelastete Traglager (z. B. hydraulisch gedämpfte Lager) 14, 16, 18 auf einem Hilfsrahmen oder direkt an der Karosserie des Kraftfahrzeuges mit Längsträgern 20 und Querträgern 22 in bekannter Weise gelagert.
Ferner ist ein weiteres, schwingungsdämpfendes Lager 24 vorgesehen, das zwischen einer an der Brennkraftmaschine 10 befestigten Stütze 26 und einer an dem benachbarten Längsträger 20 befestigten Konsole 28 angeordnet ist. Das Lager 24 ist zumindest im wesentlichen kein Traglager, sondern dient der Dämpfung sowohl hochfrequenter Schwingungen als auch der Unterdrückung von niederfrequenten Aggregatbewegungen aufgrund von Drehmomentreaktionen, Lastwechseleinflüssen, etc. am Antriebsaggregat 10, 12. Im Ruhezustand sollte das schwingungsdämpfende Lager 24 lastfrei oder mit definierter Vorspannung in den Stützverbund 26, 24, 28 eingeschaltet sein. Gegebenenfalls können auch mehrere solche Stütz- oder Dämpferlager 24 vorgesehen sein.
Das besagte schwingungsdämpfende Lager 24 (vgl. 2) – ein in an sich bekannter Weise hydraulisch gedämpftes Lager – weist u. a. ein Gehäuse 24a, einen oberen, gummielastischen Lagerkörper 24b, eine obere, mit Hydraulikflüssigkeit gefüllte Kammer 24c und einen in den Lagerkörper 24b eingebetteten, metallischen Lagerkern 24d auf. Der Lagerkern 24d ist mit einer Gewindebohrung 24da versehen, die zur Befestigung des Lagerkernes 24d an der Stütze 26 der Brennkraftmaschine 10 mittels einer Befestigungsschraube (ohne Bezugszeichen) dient. Das Lager 24 in seiner grundsätzlichen Konstruktion und Funktion kann bekannter Bauart sein und ist deshalb hier nicht weiter dargestellt und beschrieben.
Anstelle eines üblichen, aus Vollmaterial gebildeten Lagerkernes 24d ist ein modifizierter, ringförmiger Lagerkern 24d (vgl. insbesondere 3) vorgesehen, in den ein hydraulisch wirkendes Ausgleichselement 30 integriert ist.
Das Ausgleichselement 30 setzt sich aus einem äußeren, zylindrischen Gehäuse 32 und zwei stirnseitigen Wänden 34, 36 zusammen, in denen ein Kolben 38 als Einstellelement axial verschiebbar geführt ist. Der Kolben 38 trägt eine Aufnahmeplatte 38a, durch die hindurch die Gewindebohrung 24da eingearbeitet ist, mittels der der Kolben 38 mit der Stütze 26 fest verbindbar ist. Das Gehäuse 32 ist fest in den Lagerkern 24d eingesetzt.
Der Kolben 38 ist des weiteren mit einer radial nach außen ragenden, an der zylindrischen Bohrung 32a des Gehäuses 32 dicht anliegenden Ringwand 38b versehen, die den zwischen dem Gehäuse 32, 34, 36 und dem Kolben 38 gebildeten Ringraum in zwei Kammern 40, 42 unterteilt. Die Kammern 40, 42 sind mit einer inkompressiblen Flüssigkeit (Hydraulikflüssigkeit) gefüllt.
In der Ringwand 38b sind Überströmmittel hier in Form von zumindest einem Kanal 38ba geringem Querschnitts vorgesehen. Der Kanal 38ba lässt nur einen sehr langsamen Flüssigkeitsausgleich zwischen den zwei integrierten Kammern 40, 42 des Ausgleichselementes 30 zu, wodurch eine im Ruhezustand des Aggregates 10, 12 lastfreie Anordnung des Lagers 24 in dem Stützverbund 26, 24, 28 sichergestellt ist. Bei Schwingungsbeanspruchung des Lagers 24 ist das Ausgleichselement 30 aufgrund des nur sehr langsamen Flüssigkeitsaustausches zwischen den Kammern 40, 42 wirkungslos bzw. steif.
Der Kolben 38 des Ausgleichselementes 30 ragt wie ersichtlich in die Hydraulikkammer 24c des Lagers 24 ein und weist Versorgungskanäle 38c auf, die die Hydraulikkammer 24c mit den Kammern 40, 42 des Ausgleichselementes 30 verbinden. Damit kann das Ausgleichselement 30 gemeinsam mit dem hydraulisch dämpfenden Lager 24 mit Hydraulikmedium befüllt werden.
Die 4 zeigt ein weiteres, alternativ gestaltetes Ausgleichselement 44. Funktionell gleiche Teile zur 3 sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Dabei bildet der ringförmig ausgeführte und in den gummielastischen Lagerkörper 24b unmittelbar fest eingebettete Lagerkern zugleich das Gehäuse 46 des Ausgleichselementes 44 und weist eine radial nach innen weisende Ringwand 46b auf. Das Gehäuse 46 ist unten mittels einer kolbenfesten Stirnwand 48 zur Hydraulikkammer 24c des Lagers 24 abgeschlossen.
In einer Bohrung 46a des Gehäuses 46 und in der Ringwand 46b ist der wie ersichtlich gestuft ausgebildete Kolben 50 als axial verschiebbares Einstellelement geführt, in dem die Gewindebohrung 24da eingearbeitet ist. Die Stirnwand 48 ist dabei an dem Kolben 50 befestigt, z. B. mittels einer Gewindeverbindung oder Presspassung, und kann sich mit diesem in der Bohrung 46a verschieben.
In der Ringwand 46b ist wiederum zumindest ein die beiden Kammern 40, 42 verbindender Kanal 46ba mit geringem Durchströmquerschnitt vorgesehen. Der Kanal 46ba ist zusätzlich mit einem nur angedeuteten Ventil 52 versehen, das so konstruiert ist, dass es die beschriebene Ausgleichsfunktion des Ausgleichselementes 44 zulässt, aber im Betriebszustand durch die Schwingungen des Systems bzw. des Antriebsaggregates 10, 12 eine Vorspannung aufbaut, welche vor allem durch die Wahl der Ventilauslegung beeinflussbar ist.
In der verschiebbaren, an die Hydraulikkammer 24c des Lagers 24 angrenzenden Stirnwand 48 des Ausgleichselementes 44 ist wiederum zumindest ein Versorgungs- oder Durchströmkanal 48c vorgesehen, der gegebenenfalls eine gemeinsame Befüllung der Kammern 40, 42 mit dem Hydraulikmedium des Lagers 24 zulässt und der gegebenenfalls ebenfalls ein einseitig wirkendes Ventil 52 aufweisen kann.
Das Ventil 52 kann wie angedeutet ein sogenanntes Schirmventil oder abhängig von baulichen Gegebenheiten ein federbelastetes Kugel-Rückschlagventil mit einer definierten Leckrate sein.
Das Ausgleichselement 44 weist schließlich eine Verdrehsicherung in Form mindestens eines axial verlaufenden Stiftes 54 auf, der wie ersichtlich in den Kolben 50, in die Ringwand 46a und in die Stirnwand 48 in Umfangsrichtung formschlüssig eingreift, wobei dazu entsprechende, miteinander fluchtende Führungsbohrungen (ohne Bezugszeichen) in die besagten Teile eingearbeitet sind. Der Stift 54 kann beispielsweise mittels einer Gewindeverbindung in den Kolben 50 und/oder in die Stirnwand 48 fest eingeschraubt sein oder auch eingepresst sein. Die Funktion der Ventile und Überströmmittel kann auch in die Verdrehsicherung (Stift 54) integriert sein.
Die Ausgleichselemente 30, 44 gemäß den 3 und 4 stellen sicher, dass unabhängig von Bauteiltoleranzen in der gesamten Lagerung des Antriebsaggregates 10, 12 und ohne jegliche manuelle Einstellarbeiten das schwingungsdämpfende Lager 24 im Ruhezustand eine definierte, insbesondere lastfreie Position innerhalb des Stützverbundes 26, 24, 28 einnimmt, so dass Eigenschaftsschwankungen bezüglich Fahrzeugakustik und Schwingungskomfort des Kraftfahrzeuges eliminiert sind.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Die Ausgleichselemente 30, 44 können auch als separate Bauteile zwischen der Stütze 26 (aggregateseitig) oder zwischen der Konsole 28 (aufbauseitig) und dem Lager 24 angeordnet oder in diese Bauteile 26, 28 integriert sein.
Die Überströmmittel können anstelle von Kanälen 38ba, 46ba auch durch gezielte Leckverluste in den Kolbenführungen, insbesondere an den Ringwänden 38b, 46b geschaffen sein.
Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in den Figuren die Abdichtung zwischen Kolben 38, 50 und Gehäuse 32, 34, 36, 46 zur Umgebung nicht dargestellt. Die Abdichtung kann in bekannter Bauart ausgeführt sein.

Claims

Vorrichtung zum Einstellen eines schwingungsdämpfenden Lagers an auf Traglagern abgestützten Aggregaten, insbesondere von Antriebsaggregaten in Kraftfahrzeugen, wobei das zumindest eine schwingungsdämpfende Lager zwischen einer Stütze des Aggregates und einem Rahmenteil angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Stütze (26) und Rahmenteil (20) ein mit dem schwingungsdämpfenden Lager (24) zusammenwirkendes Ausgleichselement (30; 44) eingeschaltet ist, welches durch langsamen Flüssigkeitsausgleich zwischen zwei integrierten Kammern (40, 42) eine im Ruhezustand des Aggregates (10, 12) lastfreie Anordnung sicherstellt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichselement (30; 44) ein Gehäuse (32, 34, 36; 46) aufweist, in dem zwei durch eine inkompressible Flüssigkeit gefüllte Kammern (40, 42) vorgesehen sind, die durch ein im Gehäuse (32, 34, 36; 46) verschiebbares Einstellelement (38; 50) unterteilt sind, und dass zwischen den beiden Kammern (40, 42) Überströmmittel (38ba; 46ba) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (32; 46) zylindrisch mit stirnseitigen Wänden (34, 36; 48) ausgebildet ist, in denen ein Kolben (38; 50) als Einstellelement verschiebbar geführt ist, der mit einer die beiden Kammern (40, 42) unterteilenden Ringwand (38b; 46b) zusammenwirkt.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die die beiden Kammern (40, 42) unterteilende Ringwand (38b) an den Kolben (38) angeformt ist.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die die beiden Kammern (40, 42) unterteilende Ringwand (46b) an das Gehäuse (46) angeformt ist und dass der Kolben (50) auch in der Ringwand (46b) verschiebbar geführt ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überströmmittel durch zumindest einem in die Ringwand (38b; 46b) eingearbeiteten Überströmkanal (38ba; 46ba) gebildet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Überströmmittel durch gezielt zwischen dem Gehäuse (32; 46) und dem Einstellelement (38; 46) geschaffene Leckverluste gebildet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichselement (30; 44) unmittelbar in das schwingungsdämpfende Lager (24) integriert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichselement (30; 44) in den mit der Stütze (26) des Aggregates (10) zusammenwirkenden Lagerkern (24d) des schwingungsdämpfenden Lagers (24) integriert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das schwingungsdämpfende Lager ein hydraulisch dämpfendes Lager (24) ist und dass das Ausgleichselement (30; 44) über zumindest einen Versorgungskanal (38c; 48c) mit einer Hydraulikkammer (24c) des Lagers (24) kommuniziert.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Überströmkanal (46ba) zwischen den Kammern (40, 42) des Ausgleichselementes (44) und/oder in einem zur Hydraulikkammer (24c) des Lagers (24) offenen Versorgungskanal (38c; 48c) ein einen definierten Überdruck in einer der Kammern (40, 42) aufbauendes Ventil (52) eingesetzt ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (50) des Ausgleichselementes (44) mittels zumindest eines Sicherungselementes (54) gegen Verdrehen relativ zum Gehäuse (46) gesichert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Überströmmittel (38ba; 46ba) in dem Sicherungselement (54) integriert ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (52) in dem Sicherungselement (54) integriert ist.