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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein hydraulisch dämpfendes Lager, insbesondere
für ein
Kraftfahrzeug, mit einer Arbeitskammer und einer Ausgleichskammer,
die jeweils elastisch verformbare Wandungen aufweisen und mit einer
hydraulischen Flüssigkeit
gefüllt
sind, mit einer die Arbeitskammer und die Ausgleichskammer trennenden
Zwischenplatte, in der eine beidseits von der hydraulischen Flüssigkeit
beaufschlagte Entkopplungsmembran aufgenommen ist, und mit einem
die Arbeitskammer und die Ausgleichskammer verbindenden Überströmkanal,
wobei die elastische Wandung der Arbeitskammer als Tragfeder ausgebildet
ist.
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Aus
der
EP 0 172 700 A1 ist
ein hydraulisch dämpfendes
Lager bekannt, das eine Arbeitskammer und eine darüber liegend
angeordnete, durch einen Faltenbalg begrenzte Ausgleichskammer aufweist. Die
beiden Kammern sind über
einen Überströmkanal miteinander
verbunden. Die
DE 38
34 585 A1 offenbart ein Motorlager, das eine Arbeitskammer
und eine Ausgleichskammer aufweist, die durch einen Überströmkanal miteinander
verbunden sind. Der Überströmkanal ist
in einer Ebene angeordnet, die sich quer zur Richtung der Krafteinleitung
erstreckt. Ferner ist aus der
US 6,012,710 A ein hydraulisch dämpfendes
Motorlager bekannt, das eine Arbeitskammer und eine dahinter liegend
angeordnete Ausgleichskammer aufweist. Die beiden Kammern sind durch
einen Kanal miteinander verbunden, der durch die Oberseite einer
Bodenplatte und in einen als Tragfeder dienenden Elastomerkörper eingeformte Nuten
gebildet wird. Die Tragfeder wird von einem zentralen Abschnitt
einer steifen Abdeckung umgriffen. Weiterhin betrifft die
DE 39 10 447 A1 eine
Halterung für
ein schwingungsfähiges
Teil, die einen Dämpfungskörper aus
elastomerem Material aufweist. In dem Dämpfungskörper sind mit einer elektrorheologischen
Flüssigkeit
gefüllte
Arbeitskammern ausgebildet, die durch ein Ringteil nach außen abgeschlossen
sind. In dem Ringteil sind schraubenförmig verlaufende Drosselkanäle vorgesehen,
welche die Arbeitskammern strömungsmäßig miteinander
verbinden. Mittels Elektroden, die einerseits durch ein zylindrisch äußeres Gehäuse der
Halterung und andererseits durch am Boden der Drosselkanäle angeordnete
Metallbänder
gebildet werden, ist eine Spannung anlegbar, durch welche die Viskosität der elektrorheologischen
Flüssigkeit
erhöht
wird. Der Dämpfungskörper ist
an äußeren Umfangsabschnitten
mit Verstärkungsteilen
versehen, die unmittelbar an der Innenfläche des Ringteils anliegen.
Wird der Dämpfungskörper Schwingungen
ausgesetzt, so werden diese demzufolge ausschließlich über eine Membran auf die in
der Arbeitskammer befindliche Flüssigkeit übertragen.
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Ein
Lager der eingangs genannten Art ist aus der
DE 198 01 277 A1 bekannt.
Bei dem bekannten Lager sind die Arbeitskammer und die Ausgleichskammer über eine
Zwischenplatte getrennt, in der der Überströmkanal und die Entkopplungsmembran
angeordnet sind. Bei äußeren Belastungen
wird die Arbeitskammer verformt und hierdurch Druck auf die hydraulische
Flüssigkeit
ausgeübt.
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Eine
Bewegung der Flüssigkeit
im Überströmkanal führt zu einer
hydraulischen Dämpfung, die äußeren Belastungen
entgegenwirkt. Die Dämpfung
nimmt mit der bewegten Flüssigkeitsmasse
zu. Ein längerer Überströmkanal führt zu einer
höheren Dämpfung,
wobei die Frequenzlage der maximalen Dämpfung zu einem niedrigeren
Wert verschoben wird. Eine Zu nahme der Querschnittsfläche des Überströmkanals
führt ebenfalls
zu einer höheren Dämpfung,
wobei nun aber die Frequenzlage der maximalen Dämpfung zu einem höheren Wert
verschoben wird. Durch geeignete Abstimmung von Kanallänge und
Kanalquerschnitt lässt
sich ein optimaler Dämpfungswert
bei einer vorgegebenen Frequenz einstellen. In der Praxis kann diese
optimale Abstimmung oft nicht umgesetzt werden, da die begrenzte Bauraumsituation
in der Düsenplatte
nur eine begrenzte Kombination von Kanallänge und Kanalquerschnitt ermöglicht.
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Diese
hydraulische Dämpfung
soll nur bei großen
Amplituden auftreten. Die Entkopplungsmembran ist daher beweglich
in der Zwischenplatte aufgenommen. Äußere Belastungen mit kleiner
Amplitude führen
zu einer Bewegung der Entkopplungsmembran ohne Bewegung der Flüssigkeit
im Überströmkanal.
Die Steifigkeit des Lagers wird daher bei kleinen Amplituden wesentlich
verringert.
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Allerdings
hängt diese
Steifigkeit von der Frequenz der Belastungen ab und steigt mit zunehmender
Frequenz an. Grund hierfür
ist, dass die in der Zwischenplatte vorgesehenen Ausnehmungen zur
Beaufschlagung der Entkopplungsmembran als Kanäle mit hydraulischer Dämpfung wirken.
Jeder dieser Kanäle
wird hierbei als von der Oberseite zur Unterseite der Zwischenplatte
verlaufend angesehen und nicht als der kurze Abschnitt zwischen
Entkopplungsmembran und Oberseite beziehungsweise Unterseite der
Zwischenplatte. Falls sich an die Zwischenplatte ein Ansatz anschließt und erst
nach diesem Ansatz ein Übergang
in die Arbeitskammer oder Ausgleichskammer erfolgt, wird auch die
Länge des Ansatzes
berücksichtigt.
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Die
Steifigkeit dieser Kanäle
ist frequenzabhängig
und steigt mit der Frequenz an. Bei Erreichen einer bestimmten Grenzfrequenz
nimmt die dy namische Steifigkeit deutlich zu, und das Lager verhärtet. Die
gewünschte
Entkopplungsfunktion ist dann nicht mehr gegeben.
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Die
Grenzfrequenz nimmt mit der Gesamtfläche der Ausnehmungen zu. Durch
eine Vergrößerung der
Ausnehmungen beziehungsweise der beaufschlagten Fläche der
Entkopplungsmembran kann daher die Grenzfrequenz erhöht und somit
eine Verbesserung des Lagerverhaltens erreicht werden. Bei dem bekannten
Lager steht nur eine vergleichsweise kleine Fläche zur Beaufschlagung zur
Verfügung,
da außer
der Entkopplungsmembran auch der Überströmkanal in der Zwischenplatte
angeordnet ist. Das bekannte Lager weist daher eine niedrige Grenzfrequenz
auf, die zu einem frühen
Verhärten und
einem unerwünschten
Lagerverhalten führt.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Lager bereitzustellen,
bei dem die beaufschlagte Fläche
der Entkopplungsmembran vergrößert, hierdurch
die Grenzfrequenz erhöht
wird und eine sichere Führung
sowie ein zuverlässiger
Schutz vor Beschädigungen
für den Überströmkanal erreicht wird.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird der Überströmkanal nicht
mehr in der Zwischenplatte angeordnet, sondern umgreift die Tragfeder.
Die bisher vom Überströmkanal beanspruchte
Querschnittsfläche
der Zwischenplatte kann zur Beaufschlagung der Entkopplungsmembran
genutzt werden. Hierdurch wird die Grenzfrequenz erhöht. Eine
Vergrößerung des Lagerquerschnitts,
die zu einem schwereren Lager und einem größeren Platzbedarf führen würde, wird vermieden.
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Gleichzeitig
ergibt sich eine Verlängerung des Überströmkanals.
Die hydraulische Dämpfung steigt
mit der im Überströmkanal bewegten
Flüssigkeitsmasse
an. Die gewünschte
Frequenzlage der maximalen hydraulischen Dämpfung lässt sich über den Kanalquerschnitt anpassen.
Das erfindungsgemäße Lager
führt somit
gleichzeitig zu einer Erhöhung
der hydraulischen Dämpfung
bei Belastungen mit großer
Amplitude.
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Ferner
ist die Tragfeder von einem ersten Bügel umgriffen, der als Anschlag
für Bewegungen der
Tragfeder dient und an dem der erste Überströmkanal angeordnet ist. Der
Bügel verhindert
Beschädigungen
des Lagers bei unzulässig
großen
Amplituden. Gleichzeitig wird eine Führung für den Überströmkanal bereitgestellt.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den
abhängigen Ansprüchen hervor.
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In
vorteilhafter Weiterbildung weist der Bügel einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt auf, in dessen
Innenraum der Überströmkanal aufgenommen
ist. Dieser Querschnitt führt
zu einer hohen Steifigkeit des Bügels
bei geringem Gewicht. Durch das Anordnen im Innenraum wird der Überströmkanal vor Beschädigungen
geschützt.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung ist ein zweiter Überströmkanal vorgesehen, der die Tragfeder
umgreift. Das Vorsehen eines zwei ten Überströmkanals erhöht die bewegte Flüssigkeitsmasse
und verbessert somit die hydraulische Dämpfung.
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Vorteilhaft
ist für
den zweiten Überströmkanal ein
zweiter Bügel
vorgesehen. Diese Ausgestaltung ermöglicht einen modularen Aufbau
des erfindungsgemäßen Lagers
und eine Anpassung an wechselnde Randbedingungen.
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Nach
einer vorteilhaften Weiterbildung ist der zweite Überströmkanal parallel
zu dem ersten Überströmkanal angeordnet.
Die beiden Bügel
sowie die beiden Überströmkanäle können dann
gleich ausgebildet werden, so daß die Teilevielfalt reduziert
wird.
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In
erster vorteilhafter Ausgestaltung ist der zweite Überströmkanal schaltbar.
Dies ermöglicht eine
gezielte Anpassung der hydraulischen Steifigkeit des Lagers an die
jeweils vorliegenden Belastungen.
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Gemäß einer
zweiten vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Auslaß des zweiten Überströmkanals mit
einem Einlaß des
ersten Überströmkanals
flüssigkeitsleitend
verbunden. Es ergibt sich somit ein einziger, durchgehender Überströmkanal,
dessen Länge im
wesentlichen der Länge
der beiden Überströmkanäle entspricht.
Hierdurch läßt sich
eine wesentlich höhere
hydraulische Dämpfung
mit einer über
den Kanalquerschnitt einstellbaren Frequenzlage erreichen.
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Vorteilhaft
sind die beiden Bügel
zu einem Gehäuse
zusammengefaßt.
Hierdurch werden die Stabilität
des Lagers erhöht
und die Montage vereinfacht.
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Nachstehend
wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben,
die schematisch in der Zeichnung dargestellt sind. Für gleiche oder
funktionsidentische Bauteile werden hierbei dieselben Bezugszeichen
verwendet. Dabei zeigt:
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1 einen
Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Motorlager;
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2 eine
Draufsicht auf das Motorlager von 1;
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3 einen
Schnitt längs
der Linie III-III in 1 in erster Ausgestaltung;
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4 einen
Schnitt längs
der Linie III-III in 1 in zweiter Ausgestaltung;
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5 einen
Querschnitt durch einen Bügel; und
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6 eine
Ansicht ähnlich 1 in
weiterer Ausgestaltung.
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Die 1 bis 3 zeigen
eine erste Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Motorlagers 10.
Das Motorlager 10 weist eine Arbeitskammer 11 und
eine Ausgleichskammer 12 auf, die mit einer hydraulischen
Flüssigkeit
gefüllt
sind. Oberhalb der Arbeitskammer 11 ist eine Tragfeder 13 mit
einer Öffnung 14 zur
Befestigung an einem nicht näher
dargestellten, übergeordneten
Bauteil angeordnet. Die Ausgleichskammer 12 wird unterseitig
von einer gummielastischen Membran 15 begrenzt.
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Die
Tragfeder 13 und die Membran 15 sind an einer
Basisplatte 16 des Lagers 10 befestigt. Zur Befestigung
der Membran 15 dient ein Einsatz 17, der in eine
zugehörige Öffnung der
Basisplatte 16 eingefügt
ist. Die Basisplatte 16 ist zur Befestigung an einem weiteren übergeordneten
Bauteil mit Öffnungen 30 versehen.
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Die
Tragfeder 13 wird über
zwei Bügel 18, 19 fixiert,
die auf nicht näher
dargestellte Weise mit der Basisplatte 16 verbunden sind.
Die Bügel 18, 19 umgreifen
die Arbeitskammer 11 und die Tragfeder 13. Die
beiden Bügel 18, 19 sind
zur Erhöhung
der Stabilität
zu einem Gehäuse 33 zusammengefaßt.
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Zwischen
der Arbeitskammer 11 und der Ausgleichskammer 12 ist
eine Zwischenplatte angeordnet, die sich aus der Basisplatte 16 und
einer Deckplatte 21 zusammensetzt. In der Zwischenplatte 16, 21 ist
eine Entkopplungsmembran 20 angeordnet, die zwischen der
Basisplatte 16 und der Deckplatte 21 aufgenommen
und in 1 vertikal beweglich ist. Zur Beaufschlagung der
Entkopplungsmembran 20 mit der hydraulischen Flüssigkeit
dienen Ausnehmungen 22, die von Stegen 32 begrenzt
werden. Die beaufschlagte Fläche
der Entkopplungsmembran 20 ist so groß wie die Gesamtfläche der
Ausnehmungen 22 an der zur Arbeitskammer 11 gewandten Seite
der Entkopplungsmembran 20.
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Zur
Verbindung zwischen der Arbeitskammer 11 und der Ausgleichskammer 12 dienen
zwei Überströmkanäle 25, 28.
Jeder der Überströmkanäle 25, 28 weist
einen Einlaß 23a, 23b sowie
einen Auslaß 24a, 24b auf.
Die Überströmkanäle 25, 28 umgreifen
die Tragfeder 13. Sie sind zwischen Rippen 26 in
einem Innenraum 27 der Bügel 18, 19 aufgenommen
und somit vor Beschädigungen
geschützt.
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Die
beiden Überströmkanäle 25, 28 sind
parallel zueinander angeordnet. Der Überströmkanal 28 ist über ein
schematisch dargestelltes Verschlußelement 29 schaltbar.
In Abhängigkeit
vom Schaltzustand des Verschlußelements 29 ist
der Überströmkanal 28 gesperrt
oder freigegeben. Hierdurch kann die hydraulische Dämpfung des
Motorlagers 10 an die jeweils herrschenden Randbedingungen
angepaßt
werden.
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4 zeigt
einen Schnitt längs
der Linie III-III in 1 in zweiter Ausgestaltung eines
Motorlagers 10. Bei dieser Ausgestaltung sind der in 3 dargestellte
Auslaß 24b und
der Einlaß 23a über einen
Verbindungskanal 31 flüssigkeitsleitend
verbunden. Zur besseren Übersicht
sind die Bezugszeichen 23a, 24b in 4 eingetragen
worden. Es ergibt sich ein einziger, durchgehender Überströmkanal 25,
dessen Gesamtlänge
so groß ist
wie die der beiden Überströmkanäle 25, 28 der
ersten Ausgestaltung zuzüglich
der Länge
des Verbindungskanals 31. Aufgrund der Länge dieses Überströmkanals 25 wird
die hydraulische Dämpfung
des erfindungsgemäßen Lagers 10 wesentlich
verstärkt.
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5 zeigt
einen Querschnitt durch den Bügel 18.
Dieser Bügel 18 weist
einen etwa U-förmigen Querschnitt
mit zwei Rippen 26 und dem Innenraum 27 auf. Der Überströmkanal 25 ist
in dem Innenraum 27 aufgenommen und gegen Beschädigungen
geschützt.
Weiter führt
der U-förmige
Querschnitt zu hoher Steifigkeit des Bügels 18 bei geringem
Gewicht. Der zweite Bügel 19 ist
baugleich.
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Die
genaue Ausgestaltung der Überströmkanäle 25, 28 hängt vom
Einzelfall ab. Es können
separate Schläuche
oder Kanäle
verwendet werden, die zwischen die Rippen 26 der Bügel 18, 19 eingelegt werden.
Alternativ kann von vornherein ein Gehäuse 33 mit eingegossenen Überströmkanälen verwendet werden.
Es ist ebenfalls möglich,
die Bügel 18, 19 zunächst mit
einem nach oben offenen Innenraum herzustellen und anschließend über einen
separaten Deckel zu verschließen.
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6 zeigt
eine Ansicht ähnlich 1 in weiterer
Ausgestaltung. Es wird eine steifere Entkopplungsmembran 20 verwendet,
die in eine Ausnehmung 34 der Deckplatte 21 eingesetzt
ist. Die Stege 32 entfallen vollständig.
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Die
beaufschlagte Fläche
der Entkopplungsmembran 20, von der die Grenzfrequenz und
der damit verbundene Anstieg der Steifigkeit abhängig sind, entspricht dem Querschnitt
der Ausnehmung 34. Da die Stege 32 entfallen sind,
ist diese beaufschlagte Fläche
größer als
bei der Ausgestaltung gemäß 1.
Es ergibt sich somit ein nochmals verbessertes Lagerverhalten.
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An
der der Ausgleichskammer 12 zugewandten Seite der Deckplatte 21 wird
zwischen den Einlässen 23a, 23b und
den Auslässen 24a, 24b eine weitere
Ausnehmung 35 gebildet. Die Höhe dieser Ausnehmung 35 ergibt
zusammen mit der Dicke 21 die Länge des von der Arbeitskammer 11 zur
Ausgleichskammer 12 verlaufenden Kanals.
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In
den dargestellten Ausführungsbeispielen umgreifen
die Überströmkanäle 25, 28 die
Tragfeder 13 in einer Ebene senkrecht zur Entkopplungsmembran 20.
Alternativ können
die Überströmkanäle die Tragfeder
auch in einer Ebene umgreifen, die einen spitzen Winkel mit der
Entkopplungsmembran 20 einschließt oder parallel zu dieser
verläuft.
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Die Überströmkanäle 25, 28 sind
nicht zwischen der Arbeitskammer 11 und der Ausgleichskammer 12 angeordnet,
sondern umgreifen die Tragfeder 13. Daher steht zwischen
der Arbeitskammer 11 und der Ausgleichskammer 12 eine
größere Fläche zur
Beaufschlagung der Entkopplungsmembran 20 zur Verfügung. Aufgrund
dieser größeren Fläche wird
die Grenzfrequenz gegenüber
dem eingangs genannten, bekannten Lager erhöht. Es ergibt sich somit ein
verbessertes Lagerverhalten.