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Die
Erfindung betrifft ein hydraulisch dämpfendes Elastomerlager nach
dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Mit
zunehmenden Komfortanforderungen wächst die Bedeutung der Dämpfung von
in einem Kraftfahrzeug entstehenden Schwingungen beziehungsweise äußerer Schwingungen,
die beispielsweise von der Fahrbahn auf das Fahrzeug übertragen
werden. Dies ist insbesondere wegen der erforderlichen Reduzierung
des Geräuschpegels
im Innenraum und der Verminderung von Vibrationen, die als unangenehm
wahrgenommen werden, von Bedeutung. Wegen der positiven Federungs-
und Dämpfungseigenschaften
von Elastomerwerkstoffen kommen vermehrt Elastomerlager zum Einsatz,
um beispielsweise das Antriebsaggregat oder bewegliche Bauteile
im Kraftfahrzeug zu lagern. Wesentlichen Einfluss auf die Qualität und die
Dämpfungseigenschaften
hat die spezifische Zusammensetzung des Elastomers. Durch eine Änderung
der Stoffzusammensetzung des Elastomers können Härte und Elastizität der Lager
entscheidend beeinflusst werden. Eine Grenze ist dieser Variabilität jedoch
dort gesetzt, wo hohe Schwingungsamplituden gedämpft werden müssen. Diese
entstehen beispielsweise, wenn das Antriebsaggregat sich im Leerlauf
befindet oder wenn auf das Fahrwerk auf unebener Fahrbahn periodisch
und stoßartig
Bewegungen einwirken.
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Diese
so genannten Resonanzschwingungen zu dämpfen, ist mit herkömmlichen
Elastomerlagern oder Gummilagern nur eingeschränkt möglich. Da aber gerade Resonanzschwingungen
als sehr störend
und sehr unangenehm im Fahrzeug empfunden werden und darüber hinaus
Beschädigungen
an kostenintensiven Bauteilen herbeiführen können, setzten sich in modernen
Kraftfahrzeugen verstärkt hydraulisch
dämpfende
Elastomerlager durch.
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Diese
verfügen über zumindest
zwei voneinander getrennte Kammern, in denen eine Dämpfungsflüssigkeit
enthalten ist. Die Kammern sind über einen
Strömungskanal
miteinander verbunden und werden bei einer auf das Elastomerlager
einwirkenden äußeren Kraft
verformt, sodass Dämpfungsflüssigkeit
von der einen in die andere Kammer übertreten kann. Die Kammerwände setzen
der Formänderung
einen Widerstand entgegen, der zu einer Druckänderung in den Kammern führt. Ein
Maß für diese
Druckänderung
durch die somit entstehende Volumenverdrängung wird als „Beulfederrate" bezeichnet. Um den
Druckunterschied zwischen den Kammern auszugleichen, sind die Kammern über den
bereits erwähnten
Strömungskanal
miteinander verbunden. Beim Einfedern mit niedrigen Frequenzen erfolgt
ein Druckausgleich zwischen den Kammern ausschließlich über diesen
Strömungskanal. Daraus
ergibt sich, dass hierbei der Elastomerkörper maßgeblich zur Federung und Dämpfung des
Elastomerlagers beiträgt.
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Mit
zunehmender Frequenz gewinnt jedoch ein schwingungsfähiges, gedämpftes System
an Bedeutung, das aus den elastischen Kammerwänden und der Masse der sich
im Strömungskanal
befindenden Dämpfungsflüssigkeit
besteht.
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Wird
ein Elastomerlager mit hydraulischer Dämpfung im Bereich einer Resonanzfrequenz
angeregt, ändert
sich die Dämpfung
und damit ändern sich
die elastischen Eigenschaften des Elastomerlagers insgesamt. Oberhalb
der Resonanzfrequenz verhindern schließlich die Trägheit der
Flüssigkeitsmenge
im Strömungskanal
und die Reibung einen weiteren Druckausgleich zwischen den Kammern. Dadurch
unterstützt
die Steifigkeit der Kammerwände
die Trägersteifigkeit
und bewirkt eine Erhöhung der
Gesamtsteifigkeit im Vergleich zum niederfrequenten Lastfall.
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Aus
der
DE 101 04 458
A1 ist ein hydraulisch dämpfendes Elastomerlager bekannt,
das gemäß dem Offenbarungsgehalt
der Schrift als ein Aggregatlager zur Lagerung des Antriebsaggregates
eines Kraftfahrzeuges ausgeführt
ist. Dieses verfügt über ein
Gehäuse
sowie ein Anschlusselement. Das Gehäuse und das Anschlusselement
sind über
einen Elastomerkörper
schwingungsdämpfend
miteinander gekoppelt. Somit können
das Gehäuse und
das Anschlusselement an unterschiedlichen Bauteilen des Kraftfahrzeuges
befestigt und folglich relativ zueinander bewegt werden. Ferner
weist das aus der
DE
101 04 458 A1 bekannte hydraulisch dämpfende Elastomerlager zwei
mit einem Fluid befüllte
Kammern auf, die durch einen Strömungskanal
miteinander verbunden sind. Diese Verbindung ist als offener Dämpfungskanal
ausgeführt
und ermöglicht
die eingangs bereits erwähnte
Tilgung auf das Elastomerlager einwirkender Fahrzeugschwingungen.
Weiterhin verfügt das
bekannte Elastomerlager mit einer hydraulischen Dämpfung über einen
zusätzlichen
Strömungskanal. Dieser
Strömungskanal
ist als Bypasskanal zu dem Dämpfungskanal
ausgeführt
und im Normalbetrieb des Elastomerlagers verschlossen. Der Bypasskanal wird
nur im Bedarfsfall geöffnet,
sodass hiermit zusätzliche
Frequenzbereiche gedämpft
werden können,
die ansonsten unmittelbar in den Fahrgastraum beziehungsweise an
das Kraftfahrzeug weitergegeben werden würden. Zum Verschluss des Bypasskanals
dient ein Ventil, das durch eine im Gehäuse vorhandene Ausnehmung von
außen
auf den Bypasskanal einwirkt und ihn somit öffnet beziehungsweise verschließt. Ebenfalls
an der Außenseite
des Gehäuses
befindet sich ein Aktuator, der seinerseits zur Betätigung des
Ventils dient.
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Es
sind auch Lösungen
bekannt, bei denen der Aktuator unmittelbar innerhalb des Elastomerlagers
angeordnet ist. Nur beispielhaft seien an dieser Stelle die
JP 2002061702 A oder
die
JP 01135939 A erwähnt. Dies
ist jedoch aus mehreren Gründen nachteilig.
So kann die Dämpfungsflüssigkeit
durch den bei den bekannten Lösungen
als Elektromagnet ausgeführten
Aktuator in ihren Eigenschaften beeinflusst werden. Zudem ist ein
derartiges Elastomerlager vergleichsweise aufwendig zu fertigen,
und es müssen
die Steuerungsleitungen für
den Aktuator nach außen
abgeführt
werden, was erhebliche Abdichtungsprobleme mit sich bringt.
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Ein
hydraulisch dämpfendes
Elastomerlager, wie es aus der
DE 101 04 458 A1 bekannt ist, hat verglichen
mit den Ausführungen
mit einem in der Dämpfungsflüssigkeit
aufgenommenen Aktuator den entscheidenden Vorteil, dass weder die
Dämpfungsflüssigkeit
innerhalb des Lagers noch der darin angeordnete Aktuator einem wechselseitigen
Verschleiß unterliegen.
Der außerhalb
des Elastomerlagers angeordnete Aktuator lässt sich im Bedarfsfall leicht austauschen.
Es müssen
keine Zuleitungen aus dem Elastomerlager herausgeführt werden
und das Elastomerlager ist einfach zu montieren. Der Aktuator ist ein
Elektromagnet, dessen Anker durch das Ventil gebildet wird. Das
Ventil selbst greift unmittelbar über einen Kolben aus einem
Elastomerwerkstoff in den Strömungskanal
des Elastomerlagers ein. Damit ergeben sich bei der Herstellung
eines derartigen Elastomerlagers Probleme hinsichtlich der Einhaltung
erforderlicher Toleranzen, was insgesamt die Montage aufwendig gestaltet
und zu einer Kostenerhöhung des
betroffenen Elastomerlagers führt.
Ein weiteres Problem ist darin zu sehen, dass der bei der bekannten
Lösung
zum Einsatz kommende Elastomerstopfen an der Vorderseite des Ventils
quer zur Strömungsrichtung
in den als Bypasskanal ausgeführten Strömungskanal
eingesetzt ist und damit hohen Drücken bei auf das Elastomerlager
einwirkenden Schwingungsfrequenzen ausgesetzt wird. Folglich muss
dieser Elastomerstopfen eine hohe Stabilität aufweisen, da seine Nachgiebigkeit
zur Beeinträchtigung
des Hydrolagereffektes bei geschlossenem Strömungskanal führen könnte. Darüber hinaus
ist die Abdichtung der Ausnehmung im Gehäuse zur Vermeidung des Austrittes
von Dämpfungsflüssigkeit aus
dem Elastomerlager relativ aufwendig.
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Aus
der JP 60-220239 A ist ferner ein Ventil in Form einer Membran bekannt,
die insgesamt ausschließlich
aus einem Elastomerwerkstoff besteht. Aufgrund häufiger Schaltvorgänge beim Öffnen und Schließen des
Strömungskanals
unterliegt diese Membran einem extremen Verschleiß, sodass
die Lebensdauer eines derart ausgeführten Elastomerlagers begrenzt
ist. Darüber
hinaus ist die für
das Schließen
des vorhandenen Bypasskanals erforderliche Schließkraft,
die durch das Ventil aufgebracht werden muss, erheblich, da das
Ventil entgegen der Strömungsrichtung
des den Bypasskanal passierenden Fluids bewegt werden muss, um den
Bypasskanal verschließen
zu können.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hydraulisch dämpfendes
Elastomerlager bereitzustellen, das einen ermüdungsfreien und geräuscharmen,
sicheren Verschluss des Strömungskanals gestattet.
Das Elastomerlager soll zudem einfach montierbar und damit in den
Fertigungskosten reduziert sein.
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Gelöst wird
diese Aufgabenstellung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.
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Weitere
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den sich anschließenden Unteransprüchen wiedergegeben.
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Ein
erfindungsgemäßes, hydraulisch
dämpfendes
Elastomerlager weist zumindest folgende Merkmale auf:
- – ein
Gehäuse
- – ein
Anschlusselement
- – einen
Elastomerkörper,
der das Gehäuse
und das Anschlusselement schwingungsdämpfend miteinander koppelt
- – zwei
mit einem Fluid befüllte
Kammern
- – zumindest
einen Strömungskanal,
der die Kammern miteinander verbindet
- – eine
dem Strömungskanal
zugeordnete Ausnehmung in dem Gehäuse
- – ein
in der Ausnehmung vorhandenes Ventil zum Öffnen und Verschließen des
Strömungskanals und
- – einen
an der Außenseite
des Gehäuses
befestigten Aktuator zur Betätigung
des Ventils.
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Erfindungsgemäß ist das
Ventil aus einer elastischen Membran gefertigt, in die eine Einlage eingebettet
wird.
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Die
vorhandene Einlage innerhalb der Membran gestattet nach der hier
vorgestellten Lösung,
einen Aktuator unmittelbar in diesem Bereich anzusetzen. Somit weist
das Ventil hier lokal die für
den Schaltvorgang des Öffnens
und Verschließens
des Strömungskanals
erforderliche Festigkeit auf. Im Übrigen ist das Ventil als eine
leicht bewegliche, elastische Membran mit einer relativ hohen Eigenelastizität ausgeführt. Infolge
der Gestaltung des Ventils als Membran kann es leichtgängig bewegt
werden, sodass für
den erforderlichen Schaltvorgang vergleichsweise geringe Kräfte vom
Aktuator aufzubringen sind. Das erfindungsgemäße Elastomerlager schaltet
damit leichtgängig,
sehr sicher und zuverlässig
und zudem geräuscharm.
Ein Verschleiß der
sich bewegenden Bauteile des Ventils ist nahezu auszuschließen. Somit
konnte durch die neuen Merkmale auch die Lebensdauer eines erfindungsgemäßen Elastomerlagers
erheblich verbessert werden. Insgesamt ergibt sich eine sehr einfache
und damit kostengünstig
zu fertigende Ausführungsvariante
eines Elastomerlagers mit hydraulischer Dämpfung. Durch die Integration
mehrerer Funktionen in die Membran konnte die Anzahl der erforderlichen
Bauteile reduziert werden. Die Abdichtung des Elastomerlagers nach
außen
ist gegenüber
bekannten Ausführungen entscheidend
verbessert. Ebenso ist nunmehr eine sichere und zuverlässige Verschließbarkeit
des Strömungskanals
gewährleistet.
Das erfindungsgemäße Elastomerlager
kann insgesamt modular aufgebaut sein, da das Elastomerlager und
der Aktuator getrennt hergestellt werden können und erst bei einer Montage
im Kraftfahrzeug beziehungsweise bei der Fertigung einer Baugruppe
zusammengefügt
werden müssen.
Es ergeben sich ferner erhebliche Vorteile hinsichtlich eines möglichen
Toleranzausgleiches zwischen den miteinander zu verbindenden Bauteilen.
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Die
Einlage kann gemäß einer
Ausgestaltung der Erfindung als eine Platte ausgebildet sein, was
den Vorteil einer einfachen Fertigung und des unkomplizierten Verbindens
mit der die Einlage aufnehmenden Membran ermöglicht.
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Eine
speziellere Gestaltung ist darin zu sehen, dass die Platte als eine
Stiftplatte mit wenigstens einem Stift ausgebildet wird. Dieser
mindestens eine Stift ermöglicht
ein optimales Angreifen des Aktuators, sodass dessen Positionierung
relativ zu den Ventilen vereinfacht ist und zudem seine Wirkungsweise
während
des Verschließens
oder Öffnens
des Strömungskanals
optimiert ist.
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Wie
eingangs bereits erwähnt
wurde, ergeben sich bei bislang bekannten Ausführungen erhebliche Schwierigkeiten
bei der Abdichtung des Strömungskanals,
weil an der Stelle des Elastomerlagers, an der die für das Ventil
vorgesehene Ausnehmung im Gehäuse
vorhanden ist, die Gefahr besteht, dass Dämpfungsmittelflüssigkeit
austritt. Dies ist insbesondere bei extremen Belastungssituationen
und einem damit innerhalb des Lagers beziehungsweise der Kammern
entstehenden hohen Druck gegeben. Aus diesem Grund wird vorgeschlagen,
die Einlage stoffschlüssig
mit der Membran zu verbinden.
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Unter
einer stoffschlüssigen
Verbindung wird dabei insbesondere eine Verklebung oder ein Vulkanisationsverfahren
verstanden, das die Einlage mit der Membran zu einem einteiligen,
stoffschlüssig
verbundenen Bauteil macht, das einfach zu fertigen ist.
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Die
bereits beschriebene Problematik der Abdichtung des erfindungsgemäßen hydraulisch dämpfenden
Elastomerlagers nach außen
kann entsprechend einer Weiterbildung der Erfindung dadurch verbessert
werden, dass die das Ventil bildende elastische Membran stoffschlüssig mit
dem Gehäuse
verbunden wird. Auch bei dieser hier erwähnten stoffschlüssigen Verbindung
wird davon ausgegangen, dass die Membran beispielsweise in die Ausnehmung
des Gehäuses
eingeklebt wird oder mittels eines Vulkanisationsverfahrens mit
dem Gehäuse
verbunden ist. Damit ist eine zuverlässige Abdichtung des Elastomerlagers
gewährleistet.
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Neben
der stoffschlüssigen
Verbindung des Ventils mit dem Gehäuse ist es darüber hinaus
von Vorteil, das Ventil kraftschlüssig mit dem Gehäuse zu verbinden.
Als kraftschlüssige
Verbindung kann dabei beispielsweise eine Klemmverbindung angesehen
werden. Diese ist realisierbar, wenn das Gehäuse mehrteilig ausgeführt wird,
also beispielsweise aus einem Außenteil und einem Innenteil
besteht und der Rand der Membran zwischen diesem Innenteil und dem
Außenteil
eingeklemmt gehalten wird. Eine derartige Ausführung erleichtert die Herstellbarkeit des
Elastomerlagers nach der Erfindung erheblich, da der energieintensive
Vulkanisationsprozess vermieden werden kann. Mit der vorgestellten
Klemmverbindung kann eine optimale Abdichtung des Elastomerlagers
gewährleistet
werden.
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Da
das Ventil vorzugsweise von der Außenseite des Gehäuses in
dessen hierzu vorhandene Ausnehmung eingesetzt wird und dem entsprechend von
außen
auf den Strömungskanal
einwirkt, um diesen zu verschließen beziehungsweise zu öffnen, ist es
bezogen auf die Strömungsrichtung
innerhalb des Strömungskanals
rechtwinklig zu dieser Strömungsrichtung
angeordnet. Dies bedeutet, dass das Ventil während des Verschließ- oder Öffnungsvorganges beziehungsweise
solange es den Strömungskanal verschließt, durch
strömungsbedingte
Querkräfte von
der einen oder anderen Seite beaufschlagt ist. Aus den genannten
Gründen
wird eine weitere Ausgestaltung der Erfindung darin gesehen, dass
die das Ventil bildende Membran vorzugsweise eine Kontur aufweist,
die komplementär
zu der durch das Ventil verschlossenen Geometrie des Strömungskanals
ist. Durch eine derartige Komplementärkontur wird ein Eingreifen
des Ventils in den Strömungskanal beziehungsweise
einen Teil desselben ermöglicht,
sodass eine zuverlässige
und sichere Abdichtung des Strömungskanals
gewährleistet
werden kann. Diese Ausführungsvariante
ist jedoch nicht einschränkend
zu verstehen. Unter Komplementärkontur
können
jegliche Konturen verstanden werden, die miteinander korrespondierend
ineinander eingreifen und so eine Dichtungsfunktion erfüllen.
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Zur
Führung
des Ventils und zum Ausgleich der strömungsbedingt auf das Ventil
einwirkenden Kräfte
wird ferner vorgeschlagen, dass an der dem Ventil gegenüberliegenden
Oberfläche
des Strömungskanals
ein dem Ventil zugeordneter und mit diesem korrespondierender Fixierstollen
vorhanden ist, der im geschlossenen Zustand des Ventils in eine an
dem Ventil vorhandene Mulde eingreift. Somit bilden der Fixierstollen
und die Mulde die vorgenannte Komplementärkontur. Der Fixierstollen
kann somit auch einer Querstabilisierung des Ventils dienen, sofern
die Anströmung
des Ventils im Strömungskanal seitlich
erfolgt, das Ventil also senkrecht zur Strömungsrichtung des Fluids bewegt
werden muss.
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Als
Aktuatoren für
ein Elastomerlager mit hydraulischer Dämpfung nach der hier vorgestellten
Lösung
sind unterschiedliche Mechanismen denkbar. So kann der Aktuator
ein Elektromagnet oder ein hydraulisch, pneumatisch, mechanisch,
elektrisch oder elektromotorisch betriebener Aktuator sein. Die
verwendete Energie zur Bewegung des Ventils ist anhand der im Kraftfahrzeug
gegebenen Bedingungen auszuwählen.
Durch die sehr einfache Gestaltung des erfindungsgemäßen Ventils
sind hier der Anwendung unterschiedlicher Aktuatoren keine Grenzen gesetzt,
da lediglich eine Anpassung der Einlage als Angriffsbereich für den Aktuator
am Ventil vorgenommen werden muss, um beispielsweise an Stelle eines Elektromotors
einen hydraulischen Aktuator einzusetzen.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
geht jedoch dahin, dass der Aktuator ein Elektromagnet und dementsprechend
die Einlage eine metallische Einlage ist. Metallisch sollte die
Einlage des Ventils deshalb sein, da bevorzugt von einer ferromagnetischen Eigenschaft
dieser Einlage ausgegangen wird, um ein optimales Zusammenwirken
mit einem als Elektromagneten ausgestalteten Aktuator zu gewährleisten.
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Zur
Optimierung der Angriffsfläche,
das heißt der
Kontaktfläche
zwischen Aktuator und Einlage des Ventils, wird ferner vorgeschlagen,
dass die Einlage eine Kontaktplatte mit ferromagnetischen Eigenschaften
aufweist, deren dem Strömungskanal
abgewandte Stirnseite eine ebene Oberfläche aufweist. Diese ebene Oberfläche hat
den entscheidenden Vorteil, dass unabhängig von gegebenenfalls vorhandenen
Bauteiltoleranzen der Aktuator mit einer akzeptablen Streubreite
in Relation zum Ventil an dem Gehäuse des Elastomerlagers angesetzt
werden kann und trotzdem die Wirkungsweise des Ventils zum Verschließen und Öffnen des
Strömungskanals ohne
Einschränkungen
gegeben ist.
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Entsprechend
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die Kontaktplatte
kraftschlüssig oder
stoffschlüssig
mit der Einlage verbunden werden oder als einteiliges Bauteil mit
der Einlage ausgebildet sein, das heißt, je nach gestellten Anforderungen
oder lokalen Bedingungen ist eine separate Kontaktplatte, die mit
der Einlage verbunden wird, verwendbar, oder die Einlage kann selbst
als Kontaktplatte ausgestaltet sein. Im zuletzt genannten Fall ist
folglich die Einlage insgesamt ferromagnetisch. Bei Verwendung einer
separaten Kontaktplatte, die mit der Einlage verbunden wird, wäre es möglich, die Einlage
aus einem abweichenden Werkstoff herzustellen und nur die Kontaktplatte
ferromagnetisch auszuführen,
sodass sie in der zuvor bezeichneten Weise mit dem Elektromagneten
zusammenwirken kann.
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Der
Elektromagnet kann ein Hubmagnet sein und vorzugsweise mit einem
Anker ausgestattet werden, der einen Permanentmagneten auf der der
Einlage zugewandten Seite zur Fixierung an der Kontaktplatte beziehungsweise
der Einlage aufweist. Somit ist eine ständige Verbindung zwischen der
Stirnseite des Ankers des Elektromagneten und der Einlage beziehungsweise
der Kontaktplatte an der Einlage gegeben. Es entstehen keine störenden Klappergeräusche während des
Schaltvorganges, weil die Verbindung zwischen den genannten Bauteilen
existiert.
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Wie
bei Lösungen
des Standes der Technik bekannt, ist es auch bei der erfindungsgemäßen Ausführung möglich und
je nach Einsatzfall auch sinnvoll, mehrere Strömungskanäle innerhalb des Elastomerlagers
mit hydraulischer Dämpfung
vorzusehen. So ist der Strömungskanal
als ein Bypasskanal zu einem weiteren, unverschlossenen, die Kammern
strömungsleitend
verbindenden Dämpfungskanal
ausführbar.
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Weitere
sehr vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind darin zu sehen,
dass beispielsweise der zuvor erwähnte Dämpfungskanal einen geringeren
Querschnitt aufweisen kann als der Strömungskanal und über eine
größere Länge als
der Strömungskanal
verfügt.
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Das
erfindungsgemäße Elastomerlager
mit hydraulischer Dämpfung
kann als Aggregatlager zur Lagerung des Antriebsaggregates eines
Kraftfahrzeuges ebenso verwendet werden wie als so genanntes „Buchsenlager". Die Buchsenlager
kommen beispielsweise zur Lagerung von Fahrwerkslenkern oder Hilfsrahmen
zum Einsatz, um die durch die Fahrbahn auf das Kraftfahrzeugrad
eingeleiteten Schwingungen zu dämpfen.
Denkbar sind selbstverständlich
für die
vorliegende Erfindung auch weitere Einsatzgebiete, die hier jedoch
nicht vollständig
aufgezählt
werden können.
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Zur
Verbindung des erfindungsgemäßen hydraulisch
dämpfenden
Elastomerlagers mit dem Kraftfahrzeug sind in der Regel Anschlussbauteile vorgesehen.
Es ist jedoch ebenfalls möglich,
dass das Elastomerlager mit seinem Gehäuse unmittelbar in eine korrespondierende
Aufnahmeöffnung
eines Kraftfahrzeugbauteiles eingesetzt wird. Das Gehäuse ist
teilweise oder insgesamt in die entsprechende Aufnahmeöffnung einsetzbar.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Das
gezeigte Ausführungsbeispiel
stellt jedoch keine Einschränkung
auf die dargestellte Variante dar, sondern dient lediglich der Erläuterung
eines Prinzips der Erfindung. Dabei sind gleiche oder gleichartige
Bauteile mit denselben Bezugsziffern bezeichnet. Um die erfindungsgemäße Funktionsweise
veranschaulichen zu können,
sind in den Figuren ferner nur stark vereinfachte Prinzipdarstellungen
gezeigt, bei denen auf die für
die Erfindung nicht wesentlichen Bauteile verzichtet wurde. Dies
bedeutet jedoch nicht, dass derartige Bauteile bei einer erfindungsgemäßen Lösung nicht
vorhanden sind.
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Es
zeigen:
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1:
Einen Teilschnitt durch ein erfindungsgemäßes Elastomerlager,
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2:
ausschnittsweise den Schnittverlauf II-II aus 1,
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3:
eine perspektivische Ansicht des Elastomerkörpers sowie des Anschlusselementes
eines hydraulisch dämpfenden
Elastomerlagers und
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4:
eine perspektivische Ansicht eines in ein Kraftfahrzeugbauteil eingesetzten
hydraulisch dämpfenden
Elastomerlagers.
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Die
in der 1 gezeigte, nicht maßstäbliche Darstellung eines Ausschnittes
des Schnittverlaufes I-I gemäß 2 zeigt
die wesentlichen Elemente eines erfindungsgemäßen hydraulisch dämpfenden
Elastomerlagers. Dieses weist ein zweiteiliges Gehäuse 1, 2 auf,
welches aus einem Außenteil 1 und
einem Innenteil 2 besteht. Das Gehäuse ist im vorliegenden Fall
als eine innen hohl ausgebildete Buchse ausgeführt und weist eine annähernd kreiszylindrische
Kontur auf. In dem Innenhohlraum des Gehäuses 1, 2 befindet
sich ein in der Darstellung der 1 nicht
erkennbares Anschlusselement 3 zur Verbindung des Elastomerlagers
mit einem weiteren Kraftfahrzeugbauteil. Das Anschlusselement 3 ist besser
in der 2 erkennbar. Zwischen dem Gehäuse 1, 2 und
dem Anschlusselement 3 ist ein Elastomerkörper 4 angeordnet,
der das Gehäuse 1, 2 und das
Anschlusselement 3 miteinander verbindet und zusammen mit
diesen Bauteilen in einem Vulkanisationsprozess hergestellt ist.
Zur Erreichung der hydraulischen Dämpfungswirkung des Lagers werden innerhalb
des hier gezeigten Elastomerlagers zwei Kammern 5, 6 vorgesehen,
die einander gegenüberliegen
und bei dem Beispiel durch einen Dämpfungskanal 7 miteinander
verbunden sind. Der Dämpfungskanal 7 ist
als ständig
offener Kanal gestaltet, sodass die strömungsleitende Verbindung zwischen den
Kammern 5, 6 dauerhaft besteht. Neben dem Elastomerkörper 4 wird
somit eine Dämpfungswirkung
des erfindungsgemäßen Elastomerlagers
auch über
die schwingende Flüssigkeitssäule innerhalb des
Dämpfungskanals 7 erreicht.
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Als
Besonderheit im vorliegenden Fall ist ein weiterer, als Bypasskanal
zu bezeichnender Strömungskanal 8 anzusehen,
der unabhängig
vom Dämpfungskanal 7 in
dem Lager vorhanden ist und ebenfalls die Kammern 5 und 6 miteinander
verbindet. Das Gehäuse 1, 2 weist
eine Ausnehmung 9 auf, die durch ein Ventil 10 verschlossen
ist. Das Ventil 10 besteht aus einer Membran 12 und
einer darin eingeordneten, insgesamt mit 13 bezeichneten
Einlage. Zur Betätigung
des Ventils 10 dient ein Aktuator 11, der vorliegend
ein Elektromagnet ist. Das in der 1 gezeigte
Ausführungsbeispiel
eines Elastomerlagers mit hydraulischer Dämpfung weist zudem an der als
Stiftplatte ausgeführten
Einlage 13 eine Kontaktplatte 17 auf. Zur besseren
Verbindung zwischen der Kontaktplatte 17 und der Einlage 13 ist etwa
zentral an der Einlage 13 ein Stift 14 angebracht.
Dieser Stift 14 greift in eine an der Kontaktplatte 17 vorhandene,
komplementär
zu dem Stift 14 gestaltete Ausnehmung 24 ein.
Die Einlage 13, die als Stiftplatte gestaltet ist, sowie
die Kontaktplatte 17 sind bei der gezeigten Ausführungsform
fest miteinander verbunden. Die feste Verbindung kann sowohl eine
Klebeverbindung sein als auch ein Pressverband. Auf der dem Stift 14 gegenüberliegenden
Seite der Einlage 13 verfügt diese über eine Mulde 16,
in die ein an der Verstärkungseinlage 23 beziehungsweise
an dem Elastomerkörper 4 vorhandener
Fixierstollen 15 eingreift. Auch hier handelt es sich um
eine formflüssige
Verbindung, die jedoch lösbar
ist. Der Fixierstollen 15 ist im vorliegenden Fall einteilig
an der Verstärkungseinlage 23 des
Elastomerkörpers 4 ausgebildet.
Die Kontaktplatte 17 verfügt auf der ihrer Ausnehmung 24 gegenüberliegenden
und dem Elektromagneten 11 zugewandten Seite über eine
ebene Oberfläche 18.
In den Anker 19 des Elektromagneten 11 ist etwa
zentral ein Permanentmagnet 20 eingelassen. Dieser Permanentmagnet 20 befindet
sich gegenüberliegend
der ebenen Oberfläche 18 der Kontaktplatte 17.
Da die Kontaktplatte 17 aus einem ferromagnetischen, also
magnetisierbaren Werkstoff besteht, wird hier zwischen dem Anker 19 des
Elektromagneten 11 und der Kontaktplatte 17 eine
lösbare,
jedoch beständige
Verbindung hergestellt. Das Ventil 10 ist aufgrund der
elastischen Membran 12 in Bezug auf das gezeigte Elastomerlager
in radialer Richtung bewegbar. Somit kann es den Strömungskanal 8 verschließen oder
im Bedarfsfall öffnen.
Der Normalzustand des Ventils 10 ist ein geschlossener Zustand,
sodass der Strömungskanal 8 nur
geöffnet wird,
wenn beispielsweise zur Komfortsteigerung die Steifigkeit des Elastomerlagers
herabgesetzt werden soll und auf eine Dämpfung weitgehend verzichtet werden
kann. Das in der 1 gezeigte hydraulisch dämpfende
Elastomerlager ist mit dem Außenteil 1 des
Gehäuses
insgesamt in eine Aufnahmeöffnung 21 eines
Kraftfahrzeugbauteiles 22 eingesetzt. Der Elektromagnet 11,
der als Aktuator für
das Ventil 10 dient, ist außenseitig an dem Elastomerlager
angebracht. Er wird seinerseits in eine in dem Kraftfahrzeugbauteil 22 vorhandene Öffnung eingesetzt.
Der modulare Aufbau des erfindungsgemäßen Elastomerlagers mit hydraulischer
Dämpfung
gestattet den nachträglichen
Einbau ebenso wie einen eventuell erforderlich werdenden Austausch
des Elektromagneten 11. So kann auch erst nach dem Einsetzen
des Elastomerlagers in die Aufnahmeöffnung 21 des Kraftfahrzeugbauteiles
der Elektromagnet 11 nachträglich hinzugefügt werden.
Hierbei wirkt die ebene Oberfläche 18 der
Kontaktplatte 17 unterstützend, um vorhandene Toleranzen
zwischen den miteinander zu verbindenden Bauteilen auszugleichen,
da kein exakt definierter Ansatzpunkt des Elektromagneten 11 an
der Oberfläche 18 der
Kontaktplatte 17 vorgesehen ist. Da die Oberfläche 18 in
ihren geometrischen Abmessungen größer ist als der am Anker 19 des
Elektromagneten 11 vorhandene Permanentmagnet 20,
findet eine sichere Verbindung dieser Bauteile in jedem Fall statt.
Damit ist die Funktionalität
des Elastomerlagers nach der vorgestellten Erfindung in jedem Fall
gegeben.
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Der
Schnittverlauf II-II in 1 ist in der 2 gezeigt
und soll nachfolgend kurz erläutert werden.
Aus dieser Darstellung wird das im Teilschnitt dargestellte Anschlusselement 3 ersichtlich. Zwischen
dem Anschlusselement 3 und dem Gehäuse 1, 2,
das aus der Außenhülse 1 und
dem Innenteil 2 besteht, ist der Elastomerkörper 4 angeordnet.
Die Bauteile sind durch ein Vulkanisationsverfahren untrennbar miteinander
verbunden. In der innerhalb des Elastomerkörpers 4 vorgesehenen
Verstärkungseinlage 23 befindet
sich der Dämpfungskanal 7,
der die Kammern 5 und 6 strömungsleitend miteinander verbindet.
In der 2 ist auch der Strömungskanal 8 aus einer
anderen Perspektive erkennbar. Er ist durch das Ventil 10 verschlossen,
das aus der Membran 12, der Einlage 13 und der
Kontaktplatte 17 besteht. Die Membran 12 ist zwischen
den Gehäuseteilen
Außenhülse 1 und
Innenteil 2 durch eine Klemmverbindung gehalten.
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In
der 3 wird das Innenteil des Elastomerlagers in einer
perspektivischen Ansicht gezeigt. Hierbei ist das Gehäuse 1, 2 weggelassen
worden. Somit wird das Anschlusselement 3 erkennbar, das von
dem Elastomerkörper 4 umgeben
ist. Innerhalb des Anschlusselementes 3 ist eine durchgehende Anschlussbohrung 25 vorhanden.
Diese kann beispielsweise zur Aufnahme eines Schraubenbolzens dienen,
um das Elastomerlager an einem Kraftfahrzeugbauteil zu befestigen.
In den Elastomerkörper 4 sind
die Kammern 5 und 6 eingelassen. Diese werden über den
Dämpfungskanal 7,
der hier aus zwei Teilkanälen 7.1 und 7.2 besteht,
strömungsleitend miteinander
verbunden, sodass die Belastung des Elastomerlagers in einer radialen
Richtung zur Verminderung des Volumens einer ersten Kammer führt und
die darin enthaltene Flüssigkeit über den
Dämpfungskanal 7, 7.1, 7.2 in
die gegenüberliegende
Kammer geleitet wird. Sehr gut erkennbar ist in der Darstellung
der 3 ein in axialer Richtung verlaufender Steg, der
etwa zentral von einer Öffnung
unterbrochen ist. Diese Öffnung
bildet den Strömungskanal 8.
Mittig des Strömungskanals 8 befindet
sich der Fixierstollen 15 zur Fixierung der Einlage 13,
die in der Darstellung der 3 jedoch
nicht gezeigt ist. Das dargestellte innere Teil des Elastomerlagers
wird insgesamt in das Innenteil 2 des Gehäuses, also
in das Gehäuse 1, 2,
eingepresst. Die Montage erfolgt in an sich bekannter Weise in einem
Flüssigkeitsbad, sodass
die Kammern 5 und 6 während dieser Verbindung der
Bauteile mit dem Dämpfungsmittel
befüllt werden.
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In
der 4 ist andeutungsweise eine Einbausituation des
zuvor näher
beschriebenen hydraulisch dämpfenden
Elastomerlagers dargestellt. Am Beispiel eines Kraftfahrzeugbauteiles 22,
das hier einen Teil eines Gehäuses
zeigt, kann die Verbindung zwischen dem Elastomerlager und dem Kraftfahrzeugbauteil 22 veranschaulicht
werden. Das Elastomerlager ist mit seinem Gehäuse 1, 2,
dem darin befindlichen Elastomerkörper 4 und dem zentral
angeordneten Anschlusselement 3 mit der Anschlussbohrung 25 in
eine Aufnahmeöffnung 21 des
Kraftfahrzeugbauteils 22 eingepresst. Nach der Verbindung des
Elastomerlagers mit dem Kraftfahrzeugbauteil 22 erfolgt
von der Außenseite
des Kraftfahrzeugbauteils 22 her die Montage des Elektromagneten 11,
der als Aktuator das Ventil 10 betätigt. An dem Gehäuse des Kraftfahrzeugbauteils 22 ist
ferner nur andeutungsweise ein Teil eines Schaftes 26 angeformt,
der zur Verbindung dieses Kraftfahrzeugbauteils 22 mit
weiteren Anschlussteilen innerhalb des Kraftfahrzeuges dient.
-
- 1
- Gehäuse (Außenteil)
- 2
- Gehäuse (Innenteil)
- 3
- Anschlusselement
- 4
- Elastomerkörper
- 5
- Kammer
- 6
- Kammer
- 7,7.1,7.2
- Dämpfungskanal
- 8
- Strömungskanal
- 9
- Ausnehmung
- 10
- Ventil
- 11
- Aktuator
- 12
- Membran
- 13
- Einlage
- 14
- Stift
- 15
- Fixierstollen
- 16
- Mulde
- 17
- Kontaktplatte
- 18
- ebene
Oberfläche
der Kontaktplatte
- 19
- Anker
- 20
- Permanentmagneten
- 21
- Aufnahmeöffnung
- 22
- Kraftfahrzeugbauteil
- 23
- Verstärkungseinlage
- 24
- Ausnehmung
in der Kontaktplatte
- 25
- Anschlussbohrung
- 26
- Schaft