DE3431117C2

DE3431117C2 - Steuerbares elastisches Lager

Info

Publication number: DE3431117C2
Application number: DE3431117A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Ing.(grad.) 6090 Rüsselsheim Beer
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: GM Deutschland Holdings GmbH
Priority date: 1984-08-24
Filing date: 1984-08-24
Publication date: 1987-04-16
Also published as: DE3431117A1; US4669711A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elastisches Lager mit einem zwischen Lagermontierhilfen 1, 2 eingesetzten, elastomeren Federkörper und einem an der einen Lagermontierhilfe 2 befestigten, steuerbaren Magneten, der mit einem magnetisch wirksamen Element zur Veränderung der Federeigenschaft des Lagers zusammenwirkt. Dabei sollen die Federeigenschaften des Lagers kontinuierlich steuerbar sein. Dazu ist das magnetisch wirksame Element in den Federkörper fest eingelagert.

Description

Die Erfindung betrifft ein elastisches Lager mit einem zwischen einander gegenüberliegenden Lagermontierhilfen eingesetzten, elastomeren Federkörper und einem an der einen Lagermontierhilfe befestigten, steuerbaren Magneten, der über ein von ihm durch einen Spalt beabstandetes, insbesondere ferromagnetisches Ankerteil mit der anderen Lagermontierhilfe in Wirkverbindung steht.
Solche elastischen Lager ohne Magneten sind insbesondere als Gummimetallager, insbesondere hier als Drucklager allgemein bekannt und werden auch zur Lagerung von Kraftfahrzeugmotoren eingesetzt. Die dermaßen gefederte Lagerung des Kraftfahrzeugmotors gebietet sich, um den Federungs- und Geräuschkomfort des Kraftfahrzeuges zu verbessern. Wählt man die Gummimetallager hart, so hat man den Vorteil, daß niederfrequente Schwingungen im wesentlichen starr von den Gummimetallagern übertragen werden und infolgedessen praktisch keine Ausschwingvorgänge eintreten. Dementsprechend niederfrequente Schwingungen, die unangenehm empfunden werden, wird deshalb der Kraftfahrzeugmotor an die Kraftfahrzeugkarosserie nicht abgeben. Andererseits bedeutet jedoch eine harte Gummimetallagerung, daß die hohen Motorfrequenzen ebenfalls verhältnismäßig unbehindert auf die Kraftfahrzeugkarosserie übertragen werden. Dementsprechend ist dann der diesbezügliche Geräuschkomfort des Kraftfahrzeuges. Wählt man hingegen eine weiche Gummimetallagerung, so werden die hochfrequenten Schwingungen nur schlecht übertragen. Im Falle der Lagerung eines Kraftfahrzeugmotores heißt dies, daß die höherfrequenten Motoreigengeräusche dementsprechend wenig im Kraftfahrzeug zur Wirkung kommen und der dementsprechende Geräuschkomfort gut ist. Hingegen wird dann aber der Motor niederfrequente Ausschwingvorgänge ausführen, die z. B. von Unebenheiten der Fahrbahn herrühren. Dementsprechend schlecht ist dann dieser niederfrequente Federungskomfort des Fahrzeugs. Ein Gummimetallager bzw. elastisches Lager alleine wird demnach stets nur einen Kompromiß zwischen den widerstreitenden Forderungen nach einer weichen und nach einer harten Lagerung darstellen können.
In der DE-OS 29 57 757 wurde nun schon vorgeschlagen, an der einen Lagermontierhilfe einen steuerbaren Magneten zu befestigen, der über ein von ihm durch einen Spalt beabstandetes, insbesondere ferromagnetisches Ankerteil mit der anderen Lagermontierhilfe in Wirkverbindung steht. Die Wirkverbindung zwischen dem Magneten und der anderen Lagermontierhilfe wird danach von einem magnetisierbaren Metallpulver in dem Spalt vermittelt. Sobald dieses Metallpulver von dem Magneten magnetisiert wird, wird es in sich verfestigt und bildet eine starre Brücke zwischen dem Magneten und der anderen Lagermontierhilfe, also im Ergebnis zwischen den beiden Lagermontierhilfen. Auf diese Weise kann die Charakteristik des gesamten Lagers verändert werden. Die Charakteristik des Lagers kann somit auftretenden Schwankungen in den Schwingungsverhältnissen wie etwa in dem beschriebenen Falle eines Kraftfahrzeuges angepaßt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte elastische Lager so auszubilden, daß die effektive Federrate seines elastischen Federkörpers steuerbar ist.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß das Ankerteil in dem Federkörper kraftschlüssig eingelagert ist. Dadurch, daß das Ankerteil in dem Federkörper fest eingelagert ist, kann in dem Federkörper eine zu der durch die Lagermontierhilfen einwirkenden Kraft weitere magnetische Kraft überlagert werden, so daß die daraus in dem Federkörper resultierende Kraft von derjenigen zwischen den Lagermontierhilfen verschieden sein wird, was einer veränderten Federrate entspricht. Da dies bei gegebener Auslenkung des Lagers bzw. des Federkörpers erfolgen kann, kann die effektive Federrate an dem Lager vollkommen willkürlich gewählt werden, indem der Magnet vollkommen willkürlich entsprechend gesteuert wird. In der Praxis bedeutet die Anwendung des erfindungsgemäßen Lagers, daß man bevorzugt nunmehr den Motor hart aufhängt, insbesondere doppelt so hart wie ohne magnetische Federratenvariation, und damit von vornherein einen guten niederfrequenten Schwingungskomfort bewirkt. Im Bereich der höheren Schwingungen ab ca. 15 Hertz läßt man dann die magnetische Federratenvariation mit den Federungskräften gleichwirkend arbeiten, so daß im Ergebnis die Lagerung unter einer verringerten Federrate erscheint, also wie eine weiche Lagerung wirkt; wie eingangs erläutert, bedeutet dies eine gute Isolation der höherfrequenten Schwingungen. Die Anwendung ist besonders für Massenkräfte zweiter Ordnung geeignet, also solcher Kräfte, die mit der doppelten Frequenz der Kurbelwellenumdrehungsgeschwindigkeit am 4-Zylinder-Reihenmotor auftreten. Umgekehrt kann das Lager auch weich vorgewählt werden und im Bereich niedrigerer Schwingungen kraft der möglichen, magnetischen Federratenvariation verhärtet werden. Dabei kann das Lager mit Signalen der Straßenunebenheiten oder Motorauslenkungen angesteuert werden.
Eine besonders stabile und magnetisch ergiebige Ausführungsform des Lagers besteht darin, daß die Lagermontierhilfe mit dem Magneten als leicht magnetisierbare, insbesondere ferromagnetische Lagerglocke ausgebildet ist, an der der Magnet so angeordnet ist, daß zwischen ihm und der Lagerglocke eine magnetische Flußverbindung gegeben ist, und das Ankerteil als Ankerplatte ausgebildet ist, die bis über den zu ihr gerichteten Rand der Lagerglocke reicht und von demselben durch einen Spalt beabstandet ist. In diesem Falle wirkt nicht nur der Magnet selbst auf die Ankerplatte, sondern auch der Rand der Lagerglocke, die magnetisch fließend mit dem Magneten verbunden ist. Infolgedessen bleibt das Magnetfeld größtmöglich ausschließlich zwischen der Ankerplatte und der einen Lagermontierhilfe mit dem Magneten gebunden und im Sinne der Erfindung wirksam. Der Spalt zwischen dem Rand der Lagerglocke und der Ankerplatte erklärt sich dabei im gleichen Sinne wie der Spalt zwischen der Ankerplatte und dem Magneten selbst. Die Lagerglocke ist mechanisch besonders stabil und kann in Ausnahmefällen die Ankerplatte berührungsfest aufnehmen, insbesondere dann, wenn der Magnet überfordert werden sollte; in diesem Falle empfiehlt es sich, den Spalt zwischen der Ankerplatte und dem Magneten selbst etwas größer zu wählen als zwischen dem Rand der Lagerglocke und der Ankerplatte, um den mechanisch empfindlicheren Magneten nicht mit einer berührungsharten Beaufschlagung durch die Ankerplatte zu belasten, selbst wenn letztere gummibeschichtet ist.
Nach einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform ist der Federkörper auf einem Lagerring aufvulkanisiert, der an der Lagermontierhilfe mit dem Magneten denselben umgebend befestigt ist.
Weiterhin bevorzugt ist, wenn der Magnet als Elektromagnet ausgebildet ist, daß der Magnet in dem Federkörper und dem Lagerring in einem Hohlraum angeordnet ist, der mit Kanälen in dem Lagerring in Verbindung zur Außenluft steht. In diesem Falle wird infolge der Auslenkungsbewegungen das Volumen des Hohlraumes variiert, so daß er durch die Kanäle mit der Außenluft atmen kann und somit der Elektromagnet eine Kühlung erfährt.
In der nachstehenden Figur sei ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung dargestellt und im folgenden erläutert:
Darin sind mit den Bezugsziffern 1 und 2 die Lagermontierhilfen gekennzeichnet, die als Schraubzapfen 3 ausgebildet sind. Sie liegen in einer Fluchtlinie einander gegenüber. Zwischen ihnen ist der Gummikörper angeordnet, der von der Ankerplatte 6 in ein Gummioberteil 4 und ein Gummiunterteil 5 aufgeteilt ist. Demnach verbindet das Gummioberteil 4 die eine Lagermontierhilfe 1 mit der Ankerplatte 6, während das Gummiunterteil 5 die Ankerplatte 6 mit der anderen Lagermontierhilfe 2 verbindet. Die Lagermontierhilfe 2 ist als Lagerglocke 9 ausgebildet; hierzu möge der Betrachter der Figur bedenken, daß das dargestellte elastische Lager um die Fluchtlinie der Schraubzapfen 3 im wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet ist. Die Lagerglocke 6 hat demnach die Form eines rotationssymmetrischen Bechers bzw. eben einer Glocke. Ihr Außenrand 10 ist nach außen radial erstreckt und ergibt somit eine größerflächige Auflagemöglichkeit für die Ankerplatte 6, die über den Außenrand 10 ragt. Die Ankerplatte 6 weist darüber hinaus noch einen zu dem Außenrand 10 der Lagerglocke 9 abgeformten Bund 11 auf, so daß mit dem Spalt 20 zwischen dem Außenrand 10 und der Ankerplatte 6 im Ergebnis eine Labyrinthdichtung gebildet wird. Infolgedessen ist der Bereich um den Spalt 20 von Verschmutzungen abgeschirmt. Das Gummioberteil erstreckt sich über die Gummiflanke 19 bis weit außen zum Rand der Ankerplatte, um so die Luftschallabstrahlung derselben nach Möglichkeit zu unterdrücken. Versteift ist die Ankerplatte 6 in ihrer Ebene durch Sicken 7, von denen außerdem mit der Bezugsziffer 8 gekennzeichnete Sickenflanken zu erkennen sind. Die Ankerplatte 6 ist, wie praktisch nicht zu erkennen ist, gummibeschichtet, was auch einen dauerhaften Korrosionsschutz derselben bedeutet. Die Gummibeschichtung der Ankerplatte 6 bedeutet auch einen Anschlagschutz für einen etwa im Defektfalle möglichen Anschlag derselben an den Außenrand 10 der Lagerglocke 9; in diesem Falle wird dann auch das ansonsten zu befürchtende metallische Anschlaggeräusch vermieden. Das Gummiunterteil 5 ist als massiver Gummiring ausgebildet, der auf einem Lagerring 14 aufvulkanisiert ist. In dem Lagerring 14 sind Sacklochbohrungen vorgesehen, die Schrauben 13 aufnehmen, durch die der Lagerring 14 auf dem Innenboden der Lagerglocke 9 befestigt ist. Die Schrauben 13 durchtreten dazu bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel den Boden der Lagerglocke 9 durch geeignete Senklöcher. In dem Lagerring 14 sind radiale Kanäle 15 vorgesehen, die in Öffnungen 12 in der Lagerglocke 9 münden, so daß der Hohlraum 21 für den Magneten in Verbindung zur Außenluft steht. Der Hohlraum 21 ist dabei zwischen dem Gummiunterteil 5 und dem Lagerring 14 einerseits sowie der Spule 16 und dem Kern 17 andererseits gegeben und von der Ankerplatte 6 und dem Boden der Lagerglocke 9 begrenzt. Die Spule 16 ist in an sich bekannter Weise auf dem Kern 17 angeordnet, wobei zwischen dem Kern 17 und der Lagerglocke 9 eine magnetische Flußverbindung gegeben ist.
Deutlich zu erkennen ist auch der Spalt 18 zwischen der verbreiterten Stirnseite des Kernes 17 und dem zentralen Bereich der Ankerplatte 6. Die in der Figur dargestellte Lage des erfindungsgemäßen Lagers stellt keine Beschränkung dar; letzteres kann auch um z. B. 180° gedreht verwendet werden, darüber hinaus im allgemeinen in beliebiger Lage.

Claims

1. Elastisches Lager mit einem zwischen einander gegenüberliegenden Lagermontierhilfen eingesetzten, elastomeren Federkörper und einem an der einen Lagermontierhilfe befestigten, steuerbaren Magneten, der über ein von ihm durch einen Spalt beabstandetes, insbesondere ferromagnetisches Ankerteil mit der anderen Lagermontierhilfe in Wirkverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß das Ankerteil in dem Federkörper kraftschlüssig eingelagert ist.

2. Elastisches Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagermontierhilfe ( 2 ) mit dem Magneten als leicht magnetisierbare, insbesondere ferromagnetische Lagerglocke (9) ausgebildet ist, an der der Magnet so angeordnet ist, daß zwischen ihm und der Lagerglocke (9) eine magnetische Flußverbindung gegeben ist, und das Ankerteil als Ankerplatte (6) ausgebildet ist, die bis über den zu ihr gerichteten Rand der Lagerglocke (9) reicht und von demselben durch einen Spalt (20) beabstandet ist.

3. Elastisches Lager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Federkörper auf einem Lagerring (14) aufvulkanisiert ist, der an der Lagermontierhilfe ( 2 ) mit dem Magneten denselben umgebend befestigt ist.

4. Elastisches Lager nach Anspruch 3, dessen Magnet als Elektromagnet ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet in dem Federkörper und dem Lagerring (14) in einem Hohlraum (21) angeordnet ist, der mit Kanälen (15) in dem Lagerring (14) in Verbindung zur Außenluft steht.