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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. 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. 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. 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. 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 sowie bezüglich der Anordnung eines Aktuators für das Verschließen des Strömungskanals einen Ausgleich von Toleranzen ermöglichen.
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Gelöst wird diese Aufgabenstellung mit einem hydraulisch dämpfenden Elastomerlager 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 nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 gattungsgemäßes, 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, als Elektromagnet ausgebildeten Aktuator mit einem Anker zur Betätigung des Ventils.
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Erfindungsgemäß ist das Ventil aus einer elastischen Membran gefertigt, in die eine Einlage eingebettet ist. Wie eingangs bereits erwähnt wurde, ergeben sich bei bislang bekannten Ausführungen von hydraulisch dämpfenden Lager 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 ist die Einlage bei dem erfindungsgemäßen Lager stoffschlüssig mit der Membran verbunden. 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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Zur Optimierung der Angriffsfläche, das heißt der Kontaktfläche zwischen Aktuator und Einlage des Ventils, weist ferner die Einlage erfindungsgemäß eine Kontaktplatte mit ferromagnetischen Eigenschaften auf, deren dem Strömungskanal abgewandte Stirnseite eine ebene Oberfläche besitzt. 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. Der Elektromagnet, bei dem es sich vorzugsweise um einen Hubmagnet handelt, ist erfindungsgemäß mit einem Anker ausgestattet, 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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Die vorhandene Einlage innerhalb der Membran nach der vorgestellten Lösung gestattet es, einen Aktuator unmittelbar in diesem Bereich anzusetzen. Somit weist das Ventil 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 ist vorzugsweise insgesamt modular aufgebaut, da hierdurch 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. Die Kontaktplatte kann kraftschlüssig oder stoffschlüssig mit der Einlage verbunden oder mit der Einlage gemeinsam als einteiliges Bauteil 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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Eine spezielle Gestaltung von Ausbildungsformen mit separater Kontaktplatte ist darin zu sehen, dass die Einlage als eine Stiftplatte mit wenigstens einem Stift ausgebildet ist. Hierdurch wird eine sichere Verbindung zwischen der Einlage und der Kontaktplatte erreicht.
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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 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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Wie bei Lösungen des Standes der Technik bekannt, ist es auch bei dem erfindungsgemäßen Elastomerlager 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. 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.
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Bezugszeichenliste
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- 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