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Die Erfindung betrifft eine Lagerung eines Verbrennungsmotors für ein Kraftfahrzeug mit schwingungsdämpfenden Aggregatstützen, die im Wesentlichen aus einem am Verbrennungsmotor befestigtem Bauteil und einem an einer Karosseriestruktur des Kraftfahrzeuges befestigtem Bauteil bestehen, wobei zwischen den Bauteilen ein elastisches Bauteil vorhanden ist.
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Die
DE 92 018 37 U1 beschreibt ein derartiges gattungsmäßiges Lagerelement für Kraftfahrzeuge.
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Lager, die zur Schwingungsdämpfung eines Verbrennungsmotors verwendet werden, haben die Aufgabe, Kräfte aufgrund der entstehenden Erschütterungen und durch Beschleunigungen bei Kurvenfahrten sowie auftretende Reaktionskräfte zum Antriebsmoment des Verbrennungsmotors aufzunehmen. Durch derartige schwingungs-dämpfende Lagerungen sollen unerwünschte größere Schwingungs-ausschläge in allen Richtungen vermieden werden. Dabei wird die Befestigung des Verbrennungsmotors üblicherweise von Elastomerlagern ausgeführt. Diese Lagerungen haben mehrere Funktionen zu erfüllen. So kommt als primäre Funktion den Lagerungen zu, den Verbrennungsmotor in seiner Einbaulage in definierten Grenzen zu fixieren, Gewichts-, Beschleunigungs- und Antriebskräfte abzustützen. Darüber hinaus müssen die vom Verbrennungsmotor erzeugten Vibrationen zur Karosserie hin auch noch isoliert werden. Die in einem solchen Falle ausgeführten Federkennlinien der Lager erzeugen ein Schwingungssystem, welches bezüglich des Schwingungskomforts beim Fahren abzustimmen ist. So ist es bekannt, dass die Ausführung der Lager als hydraulisch dämpfende bzw. tilgende Lager die Verwendung weicherer Federkennlinien ermöglicht. Daraus resultiert, dass das akustische Isolationsverhalten günstiger ist.
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Eine quasi statische Auslegung der elastischen Eigenschaften von Verbrennungsmotorlagerungen ist dabei begrenzt. Es stehen nur begrenzte Lagerwege für die im Betrieb auftretenden Kräfte zur Verfügung, um eine Kollision des Verbrennungsmotors mit beispielsweise einer karosseriefesten Umgehung zu verhindern. So ist es möglich, eine Untergrenze für die Lagersteifigkeit daraus abzuleiten. Die Obergrenze wird jedoch vom Verhältnis der Schwingungsanregung durch den Verbrennungsmotor sowie die akustische Empfindlichkeit der karosserieseitigen Anbindungspunkte bestimmt. Dieses ist ein Zielkonflikt und ist gerade bei Kraftfahrzeugen mit drehmomentstarken Antrieben, insbesondere in Verbindung mit einem Frontantrieb, schwer zu realisieren.
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In der
JP S60 110 526 A wird neben schwingungsdämpfenden Lagern eine weitere Befestigung des Antriebsaggregates zu der Rahmenstruktur des Fahrzeuges dargelegt.
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Werden von einem Fahrzeughersteller verschiedene Verbrennungsmotorvarianten angeboten, so entstehen hierdurch auch unterschiedliche Belastungen der Lager, so dass für jedes Aggregat unterschiedliche Lagervarianten bevorratet werden müssen. Eine Vereinheitlichung mit gleichem Steifigkeitsbedarf der Lager bietet sich daher an. Darüber hinaus müssen aber auch die Lagervorlasten ähnlich sein, um im Betriebszustand nicht in die progressiven Endlagen zu gelangen.
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Die gattungsbildende
DE 10 2006 050 132 B3 zeigt eine Lagerung eines Antriebsaggregats eines Kraftfahrzeuges mit schwingungsdämpfenden Lagern, die aus einem am Antriebsaggregat befestigten Bauteil und einem an einer Karosseriestruktur des Fahrzeuges befestigten Bauteil bestehen, wobei zwischen diesen Bauteilen ein elastisches Bauteil vorhanden ist, wobei zwischen dem Antriebsaggregat und der Karosseriestruktur mindestens eine zusätzliche Vorrichtung vorhanden ist, die die Lager mit einer zusätzlichen einstellbaren Kraft belasten.
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Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Schaffung einer Möglichkeit zur Einstellung von Vorlasten in den Lagern zu realisieren. Die Erzeugung von Vorlasten soll gleichzeitig für eine akustisch verträgliche Anbindungssteifigkeit des Verbrennungsmotors sorgen.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben dabei eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gedankens wieder.
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Zur Erzielung einer Vorlast und gleichzeitig einer akustischen verträglichen Anbindungssteifigkeit wird deshalb vorgeschlagen, eine zusätzliche Vorrichtung zu verwenden, die es ermöglicht, mit einstellbaren Kräften eine Vorlast auf die üblicherweise verwendeten Lager auszuüben. Dadurch wird erreicht, dass zu den bereits vorhandenen Lagerelementen zusätzliche Steifigkeiten quasi parallel geschaltet werden. Die Abstimmung erfolgt dabei so, dass über eine einstellbare Vorspannung gewünschte Betriebsbereiche eingestellt werden können. Es versteht sich, dass eine derartige Vorrichtung in einfacher oder aber auch in mehrfacher Ausführung vorhanden sein kann.
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Durch diese erfinderische Maßnahme ergeben sich dabei Möglichkeiten der Vereinheitlichung verschiedener Lagervarianten bei unterschiedlichen Vorspannungen bzw. geringeren Steifigkeitsunterschieden auszugleichen. Daraus resultiert, dass bei einer höheren Summensteifigkeit die Vorteile bezüglich Lebensdauer, dynamischen Raumbedarfs des Verbrennungs-motors und Fahrkomfort erhöht werden.
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Insbesondere die akustische Verträglichkeit wird durch die Aufteilung der Summensteifigkeit in eine steife Lagerung des Verbrennungsmotors und in eine weichere Nebenlagerung erreicht, die an Angriffspunkten der Karosserie mit differenzierenden Frequenz- und Phasengängen realisiert wird. Diese zusätzliche Vorrichtung wird mit einer geringeren statischen Steifigkeit auf minimale dynamische Verhärtung optimiert. Darüber hinaus kann die Steifigkeit dieses Nebenübertragungsweges nahezu eindimensional ausgeführt werden. Bei einer Überlagerung der einzelnen Körperschallpfade liefern diese Vorrichtungen bei richtiger Ausrichtung keinen nennenswerten Körperschalleintrag.
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Zur Realisierung können derartige Vorrichtungen direkt an der Karosseriestruktur, beispielsweise an einem zur Karosserie entkoppelten Achs- oder Querträger angreifen.
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Ferner tragen diese zusätzlichen Vorrichtungen mit ihren elastischen Elementen, bei entsprechender Anordnung, zusätzlich zur selbst eingebrachten Vorspannkraft eine Verschiebung der Vorlasten zwischen der Hauptlagerung mit bei.
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Neben einer einseitigen Befestigung an der Karosseriestruktur sind die zusätzlichen Vorrichtungen andererseits vorzugsweise über Seilzüge oder Koppelstangen mit dem Verbrennungsmotor verbunden. Durch diese Anbindung wirken sie nahezu nur eindimensional.
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In einer weiteren bevorzugten Anwendung kann die zusätzliche Vorrichtung aus der Wirklinie eines bestehenden Lagers herausplatziert werden, um so quasi eine Umverteilung zwischen vorhandenen Lagerungen zu realisieren.
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Dabei ist die Vorrichtung als zusätzliches Lager so ausgeführt, das es ein elastisches Element beinhaltet, deren Wirkungsweise über eine stufenlose Einstellbarkeit in Verbindung mit dem Seilzug oder einer Koppelstange auf den Verbrennungsmotor verändert werden kann.
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Da es sich hierbei vorzugsweise um eine akustische Entkopplung handelt, wird auf die Ausführung des elastischen Elementes besonderes Augenmerk gerichtet sein, denn es sollten keine metallischen Werkstoffe verwendet werden, da diese im Sinne der Akustik kontraproduktiv sind. Als erstes Mittel der Wahl haben sich für das elastische Element Hartgummi oder Kautschuk oder Elastomere in Form von allen geeigneten Kunststoffen ausgezeichnet. Es ist jedoch auch möglich, hier Federn einzusetzen, die jedoch nicht aus Metall sondern aus einem Elastomer-Material bestehen müssten.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand verschiedener möglicher Ausführungsbeispiele in den Zeichnungen schematisch wiedergegeben. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Verbrennungsmotors mit einer Anbindung;
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2 eine zweite bevorzugte Ausführungsform einer Anbindung;
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3 eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung in einer Schnittdarstellung;
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4 eine weitere bevorzugte Verwendung.
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In der 1 ist in einer prinzipiellen Darstellung ein Aggregat eines Verbrennungsmotors mit 1 bezeichnet worden. Der Verbrennungsmotor 1 ist mit seitlichen Aggregatstützen 2 ausgestattet.
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Eingerahmt wird der Verbrennungsmotor 1 und die Aggregatstützen 2 durch seitliche karosseriefeste Anschläge 3. Die karoseriefesten Anschläge 3 sind durch eine Karosseriestruktur 4 miteinander verbunden. Befestigt ist der Verbrennungsmotor 1 über seine Aggregatstützen 2 durch Lager 5. Die Lager 5 sind als federnde Lagerungen ausgebildet. Zusätzlich zu den Lagern 5 ist mit einer Anbindung an die Karosseriestruktur 4, mit in dem Ausführungsbeispiel dargestellter doppelter Ausführung, eine Vorrichtung 10, die einen Angriffspunkt 9 an der Karosseriestruktur 4 und einen Angriffspunkt 8 an den Verbrennungsmotor 1 aufweist, vorhanden. Aus der Darstellung der 1 wird deutlich, dass die Vorrichtungen 10 parallel zu den Lagerungen 5 schwingungstechnisch geschaltet sind. Denn die Lagerungen 5 sind mit einem Angriffspunkt 6 an den Aggregatstützen 2 und mit einem Angriffspunkt 7 an der Karosseriestruktur 4 befestigt.
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In der Darstellung der 1 sind darüber hinaus im Bereich der Aggregatsstützen karosseriefeste Anschläge 3 vorhanden. Diese Anschläge werden dabei über entsprechende Höhenlagen ho und hu repräsentiert. Ohne die zusätzliche Vorrichtung 10 würde sich die neutrale Höhenlage hn allein durch die Federsteifigkeit der Lagerungen 5 ergeben. Mit der zusätzlichen Federsteifigkeit der Vorrichtung 10 ergibt sich nun eine zusätzliche Abstimmgröße für die Steifigkeit und Vorspannung der Vorrichtung 10. Die Summensteifigkeit in Vertikalrichtung wird somit sowohl aus den Lagern 5 als auch aus der Vorrichtung 10 gebildet.
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In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform wird in der 2 der Verbrennungsmotor 1 wieder über Lager 5 gelagert, die in diesem Ausführungsbeispiel durch seitliche Querträger 12 eingebunden werden. Die unterhalb des Verbrennungsmotors 1 befindlichen Vorrichtungen 10 sind in die Karosseriestruktur 4 eingebunden, die seitlich in Querträger 11 übergehen. Die Vorrichtung 10 ist mittels einer Aggregatanbindung 13 mit dem Verbrennungsmotor 1 verbunden.
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Der Verbrennungsmotor 1 stellt sich somit auf die Lager 5 auf und zusätzlich existieren die Vorrichtungen 10, die in ihrer Höhenlage eine einstellbare Kraft auf den Verbrennungsmotor 1 ausüben. Es versteht sich, dass diese Kraft sowohl gleichsinnig zu den Lagern 5 als auch gegensinnig ausgebildet sein kann. Zumindest in einer Raumrichtung sind die Lager 5 mit den Vorrichtungen 10 parallel geschaltet und können so zueinander verspannt sein oder aber die Kräfte des Verbrennungsmotors 1 anteilmäßig aufnehmen.
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Der Aufbau einer möglichen Vorrichtung 10 kann der 3 entnommen werden. Dabei besteht die Vorrichtung 10 vorzugsweise aus einem Topf 18, der einseitig einen Boden 25 aufweist, in dem eine Bohrung 24 enthalten ist. Der Topf 18 ist einseitig offen und wir ausgefüllt durch ein elastisches Element 19, das innerhalb eines Innenraumes 22 des Topfes 18 eingebettet ist. Das elastische Element 19 weist einen Hohlraum 23 auf, um hier die Verbindung zum Aggregat 1, nämlich die Aggregatverbindung 13 durchführen zu können. An der offenen Seite des Topfes 18 wird das elastische Element 19 durch eine Druckplatte 20 begrenzt auf der bzw. in der eine Mutter 17 einwirkt und somit in Wirkverbindung steht. Mit der Mutter 17 wirkt ein Verstellmittel 14 zusammen, das über ein Außengewinde 16 innerhalb eines Innengewindes 15 der Mutter 17 eingreift. Das Verstellmittel 14 ist so konstruiert, das es einen Werkzeugansatz 21 aufweist, um so durch das Verdrehen des Verstellmittels 14 eine höhere oder geringere Kraft, hervorgerufen durch das elastische Element 19, auf die Aggregatverbindung 13 auszuüben. Durch die Relativverdrehung des Verstellmittels 14 lässt sich somit die Vorspannlänge der Aggregatverbindung 13 verändern und damit auch die erzeugte Vorspannkraft einstellen. Als Mittel der Wahl für das elastische Element kommen Hartgummi, Kautschuk, alle Elastomere mit entsprechender Druckfestigkeit und Federrate sowie entsprechende Kunststoffe zur Anwendung.
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In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist in der 4 ein Verbrennungsmotor 1 in einer seitlichen Ansicht wiedergegeben worden. Der Verbrennungsmotor 1 wird durch seine Lager 5 und die Vorrichtung 10 gelagert. Dabei würde die Vorrichtung 10 im Falle einer Zugvorspannung die Lager 5 zusätzlich zur eigenen Vorspannung noch mit einer Vertikalkraft vom Getriebelager zum Motorlager verschieben, ohne die wirksame Massenverteilung zu verändern. Vorteil wäre hier insbesondere bei der Abstützung eines Achsantriebsmomentes gegeben.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verbrennungsmotor
- 2
- Aggregatstützen
- 3
- karosseriefeste Anschläge
- 4
- Karosseriestruktur
- 5
- Lager
- 6
- Angriffspunkt
- 7
- Angriffspunkt
- 8
- Angriffspunkt
- 9
- Angriffspunkt
- 10
- Vorrichtung
- 11
- Querträger
- 12
- Längsträger
- 13
- Aggregatverbindung
- 14
- Verstellmittel
- 15
- Innengewinde
- 16
- Außengewinde
- 17
- Mutter
- 18
- Topf
- 19
- elastisches Element
- 20
- Druckplatte
- 21
- Werkzeugansatz
- 22
- Innenraum
- 23
- Hohlraum
- 24
- Bohrung
- 25
- Boden