DE102009014965A1

DE102009014965A1 - Hydrolager

Info

Publication number: DE102009014965A1
Application number: DE102009014965A
Authority: DE
Inventors: Norbert Schote; Jan Frank
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2009-03-18
Filing date: 2009-03-18
Publication date: 2010-09-23
Also published as: CN101839297A; KR20100105457A; CN101839297B; FR2943393A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hydrolager, insbesondere für eine Fahrwerksaufhängung an einem Kraftfahrzeug, mit zumindest zwei räumlich voneinander getrennten Fluidkammern, die über mindestens einen Drosselkanal und mindestens einen Bypasskanal in Fluidverbindung zueinander stehen, wobei in dem Bypasskanal eine in beide Strömungsrichtungen durchgängige Ventileinrichtung angeordnet ist, die ab einem vorbestimmten Druck, bzw. ab einer vorbestimmten Druckdifferenz zwischen den beiden Fluidkammern, öffnet und diese dadurch verbindet. Erfindungswesentlich ist dabei, dass die Ventileinrichtung in die eine Strömungsrichtung bei geringerem Druck bzw. bei geringerer Druckdifferenz öffnet als in die andere Strömungsrichtung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hydrolager mit zumindest zwei räumlich voneinander getrennten Fluidkammern, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem eine Verwendung eines derartigen Hydrolagers in einer Fahrwerksaufhängung eines Kraftfahrzeuges sowie ein Kraftfahrzeug mit zumindest einem derartigen Hydrolager.
Ein gattungsgemäßes Hydrolager ist beispielsweise aus der DE 199 18 350 A1 bekannt, welches dort insbesondere an einer Hinterachse eines Kraftfahrzeuges verwendet wird. Das Hydrolager umfasst ein äußeres Lagerteil, ein inneres Lagerteil, einen zwischen den beiden Lagerteilen angeordneten Elastomerkörper, der zumindest zwei Fluidräume aufweist, welche über zumindest einen Drosselkanal und einen Bypasskanal in Fluidverbindung stehen. In dem Bypasskanal ist dabei ein elastisches Ventilglied angeordnet, welches bei Überdruck öffnet, und wobei dieses Ventilglied einen Dichtwulst umfasst, der die abdichtende Anlage des Ventilgliedes im Bypasskanal ermöglicht. Hierdurch soll insbesondere eine akustische Entkopplung am Bypasskanal erzielt und dadurch die Geräuschentwicklung reduziert werden.
Ein weiteres Hydrolager ist beispielsweise aus der DE 103 55 199 A1 bekannt, bei welchem eine magnetoreologische Flüssigkeit dazu benutzt wird, die Beweglichkeit einer Ausgleichsmembran einer unteren Fluidkammer einzuschränken bzw. zu kontrollieren. Dies geschieht durch eine axial verschiebbare Bodenplatte, die mit Hilfe der in einem Scherungsmodus belasteten magnetoreologischen Flüssigkeit arretiert werden kann. Durch die Variation des in der unteren Fluidkammer zur Verfügung stehenden Volumens, kann die Dämpfung bzw. die Steifigkeit des Hydrolagers eingestellt werden.
Aus der DE 36 06 961 A1 ist eine Radaufhängung mit aufbauseitigen Hydrolagern bekannt. Die einzelnen Hydrolager sind dabei über eine Steuerleitung hydraulisch miteinander verbunden und in Abhängigkeit von auf das Rad einwirkenden Kräften, spurkorrigierend über eine in den Hydrolagern integrierte Verstelleinrichtung ansteuerbar.
Aus der DE 103 29 037 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung bekannt, bei welcher, bzw. welchen, eine Steifigkeit und/oder eine Dämpfung eines Fahrwerklagers situationsbedingt gesteuert werden.
Schließlich sind aus der DE 199 23 698 A1 und aus der DE 103 38 627 A1 Vorderachsquerlenker mit darin angeordneten Hydrolagern bekannt.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein Hydrolager der eingangs genannten Art, eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, mit welcher insbesondere eine Steigerung des Fahrkomforts eines mit einem derartigen Hydrolager ausgestatteten Kraftfahrzeuges erreicht werden kann.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, ein Hydrolager zu schaffen, welches bei schnellen stoßartigen Belastungen sich leichter zusammendrücken lässt, als bei einem sich daran anschließenden Rückschwingen. Das erfindungsgemäße Hydrolager weist dazu wenigstens zwei räumlich voneinander getrennte Fluidkammern auf, die über mindestens einen Drosselkanal und mindestens einen Bypasskanal in Fluidverbindung zueinander stehen. Innerhalb des Bypasskanals ist dabei eine, in beide Strömungsrichtungen durchgängige, Ventileinrichtung angeordnet, die so ausgebildet ist, dass sie ab einem vorbestimmten Druck, bzw. ab einer zwischen den beiden Fluidkammern herrschenden vorbestimmten Druckdifferenz, öffnet und dadurch die beiden Fluidkammern strömungstechnisch miteinander verbindet. Die im Bypasskanal angeordnete Ventileinrichtung ist dabei so ausgebildet, dass sie in die eine Richtung bei einem geringeren Druck bzw. bei einer geringeren Druckdifferenz öffnet, als in die entgegengesetzte Richtung. Hierdurch kann erreicht werden, dass in Analogie zu Fahrwerksdämpfern, welche aus Komfortgründen in Druckrichtung eine kleinere Dämpfung aufweisen als in Zugrichtung, ein ähnliches Verhalten auch auf die Hydrolager übertragen werden kann, so dass diese bei einem ersten Stoß, beispielsweise bei einem Auffahren auf eine Querfuge, frühzeitiger öffnen, als bei einem sich daran anschließenden Rückschwingen. Das erfindungsgemäße Hydrolager besitzt somit in die eine Richtung ein geringeres Dämpfungsvermögen als in die andere Richtung, wobei die Richtung mit dem geringeren Dämpfungsvermögen üblicherweise als Druckrichtung und die Richtung mit höherem Dämpfungsvermögen als Zugrichtung bezüglich des Hydrolagers definiert ist.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung, beinhalten die beiden Fluidkammern Glykol. Glykol stellt dabei den einfachsten, zweiwertigen Alkohol dar und wird üblicherweise auch als Ethylenglykol bezeichnet. Aufgrund der reduzierenden Eigenschaften der beiden OH-Gruppen, kann es im Anlagenbau beispielsweise als Korrosionsschutzmittel in Kühlflüssigkeiten verwendet werden. Darüber hinaus trägt es dazu bei, die Oberflächenspannung des Wassers zu senken, wodurch es auch stark zerklüftete Oberflächen leichter benetzt. Besonders die korrosionsmindernde Wirkung ist beim Einsatz in Hydrolagern von entscheidendem Vorteil. Im Vergleich zu Ölen, weist Glykol eine deutlich höhere Viskosität auf, wodurch die Dämpfungseigenschaften in dem erfindungsgemäßen Hydrolager positiv beeinflusst werden können.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung, ist die Ventileinrichtung als elastische Dichtlippe ausgebildet. Eine derartige elastische Dichtlippe, welches beispielsweise aus Kunststoff hergestellt ist, lässt sich konstruktiv einfach und kostengünstig herstellen und bezüglich ihrer Eigenschaften nahezu beliebig ausgestalten. So ist es beispielsweise durch eine rein geometrische Formenwahl möglich, die Dichtlippe derart auszubilden, dass sie in die eine Strömungsrichtung leichter abzubiegen ist, als in die entgegengesetzte Strömungsrichtung. Ein gleicher Effekt kann beispielsweise durch unterschiedlich steife Bereiche innerhalb der Dichtlippe erzielt. werden.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
Dabei zeigen, jeweils schematisch,
1 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Hydrolagers,
2 eine erfindungsgemäße Verwendung des Hydrolagers an einer Vorderachse eines Kraftfahrzeuges,
3 eine Verwendung des erfindungsgemäßen Hydrolagers an einer Hinterachse eines Kraftfahrzeuges.
Entsprechend der 1, weist ein erfindungsgemäßes Hydrolager 1 zumindest zwei räumlich voneinander getrennte Fluidkammern 2 und 3 auf, wovon im Nachfolgenden die Fluidkammer 2 als erste Fluidkammer und die Fluidkammer 3 als zweite Fluidkammer bezeichnet wird. Die erste und zweite Fluidkammer 2 und 3 sind dabei über mindestens einen Kanal 4, welcher insbesondere als Drosselkanal ausgebildet ist, und über mindestens einen, den Kanal 4 umgehenden Bypasskanal 5 strömungstechnisch miteinander verbunden. In dem Bypasskanal 5 ist dabei eine in beide Strömungsrichtungen zwischen den beiden Fluidkammern 2 und 3 durchgängige Ventileinrichtung 6 angeordnet, welche gemäß der in 1 dargestellten Ausführungsform, als elastische Dichtlippe 7 ausgeführt ist.
Das gemäß der 1 dargestellte Hydrolager 1 funktioniert dabei wie folgt: Bei einem Zusammendrücken desselben, wird ein kolbenartiger Schieber 8 in das Hydrolager 1 hineingedrückt, wodurch der Druck in der ersten Fluidkammer 2 ansteigt. Durch den relativ hohen Druck in der ersten Fluidkammer 2 und den vergleichsweise dazu niedrigeren Druck in der zweiten Fluidkammer 3, erfolgt eine Ausgleichsströmung über den Kanal 4 und zwar von der ersten Fluidkammer 2 in Richtung der zweiten Fluidkammer 3. Diese Ausgleichsströmung bewirkt die dämpfende Wirkung des Hydrolagers 1. Überschreitet dabei der auf das Hydrolager 1 bzw. auf den kolbenartigen Schieber 8 ausgeübte Druck einen bestimmten Grenzwert, so öffnet die Ventileinrichtung 6 den Bypasskanal 5, so dass durch diesen ein relativ schneller Druckausgleich erfolgen kann. Ein Öffnen der Ventileinrichtung 6 erfolgt dabei beispielsweise durch ein Umklappen der Dichtlippe 7 in Strömungsrichtung. In gleicher Weise funktioniert das erfindungsgemäße Hydrolager 1 selbstverständlich auch bei einer auf dieses ausgeübten Zugbelastung.
Bei Fahrwerksdämpfern ist es üblicherweise bekannt, diese aus Komfortgründen in Druckrichtung mit einer kleineren Dämpfung zu versehen, als in Zugrichtung. Dieses Prinzip wurde erfindungsgemäß aus das vorliegende Hydrolager 1 übertragen, so dass die Ventileinrichtung 6 in die eine Strömungsrichtung bei geringerem Druck bzw. geringerer Druckdifferenz zwischen den beiden Fluidkammern 2, 3 öffnet, als in die dazu entgegengesetzte Strömungsrichtung. Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass die Ventileinrichtung 6 so ausgebildet ist, dass sie bei einem Zusammendrücken des Hydrolagers 1 bei einem geringeren Druck bzw. einer geringeren Druckdifferenz zwischen den beiden Fluidkammern 2, 3 öffnet, als bei einem Auseinanderziehen desselben. Dadurch kann erreicht werden, dass bei einem ersten Stoß, beispielsweise bei einem Auffahren auf eine Querfuge, die Ventileinrichtung 6 frühzeitiger öffnet, als bei einem sich daran anschließenden Rückschwingen. Durch die erfindungsgemäße Übertragung der Funktionsweise der Fahrwerksdämpfer auf das vorliegende Hydrolager 1, kann eine deutliche Erhöhung des Fahrkomforts eines mit diesem Hydrolager 1 ausgestatteten Fahrwerks erzielt werden.
In den beiden Fluidkammern 2 und 3 ist dabei ein Fluid, vorzugsweise Glykol, eingefüllt, welches im Vergleich zu üblicherweise bei Fahrwerksdämpfern eingesetzten Ölen niedrig viskoser ist und zugleich korrosionsmindernde Eigenschaften aufweist. Auch ist hierbei eine Mischung des Glykols beispielsweise mit Wasser denkbar.
Wie der 1 zu entnehmen ist, ist die erfindungsgemäße Ventileinrichtung 6 als elastische Dichtlippe 7 ausgebildet, welche im vorliegenden Fall die Eigenschaft aufweist, dass sie nach unten leichter ausknickt, als nach oben, so dass der Bypasskanal 5 bei einer Druckbelastung des Hydrolagers 1 schneller geöffnet wird, als bei einer Zugbelastung desselben.
Generell ist dabei das gemäß der 1 dargestellte Hydrolager 1 stark schematisiert, wobei klar ist, dass ein derartig erfindungsgemäßes Hydrolager 1 auch ein erstes Lagerelement und ein relativ dazu bewegliches zweites Lagerelement aufweisen kann, zwischen welchen ein Elastomerkörper angeordnet ist, der zumindest teilweise die Fluidkammern 2, 3 begrenzt. Ein derartiges Hydrolager, ohne jedoch die erfindungsgemäße Ventileinrichtung, ist beispielsweise aus der DE 199 18 53 A1 bekannt. Der Erfindungsgedanke des Hydrolagers 1 beruht im Wesentlichen darauf, ein Hydrolager 1 zu schaffen, welches insbesondere bei stoßartigen Druckbelastungen eine geringere Dämpfung aufweist, als bei einer sich anschließenden Entspannung, das heißt Zugbelastung des Hydrolagers 1. Hierdurch kann insbesondere der Fahrkomfort eines mit einem derartigen Hydrolager 1 ausgestatteten Kraftfahrzeuges deutlich gesteigert werden.
Verwendung finden derartige Hydrolager 1 beispielsweise an einem Querlenker 9 einer Vorderachse 10 eines Kraftfahrzeugs, wie dies beispielsweise gemäß der 2 dargestellt ist, und/oder bei einem Fahrschemellager 11 an einer Hinterachse 12, wie dies beispielsweise gemäß der 3 dargestellt ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19918350 A1 [0002]
- DE 10355199 A1 [0003]
- DE 3606961 A1 [0004]
- DE 10329037 A1 [0005]
- DE 19923698 A1 [0006]
- DE 10338627 A1 [0006]
- DE 1991853 A1 [0024]

Claims

Hydrolager (1), insbesondere für eine Fahrwerksaufhängung an einem Kraftfahrzeug, mit zumindest zwei räumlich voneinander getrennten Fluidkammern (2, 3), die über mindestens einen Kanal (4), insbesondere einen Drosselkanal, und mindestens einen Bypasskanal (5) in Fluidverbindung zueinander stehen, wobei in dem Bypasskanal (5) eine in beide Strömungsrichtungen durchgängige Ventileinrichtung (6) angeordnet ist, die ab einem vorbestimmten Druck, bzw. ab einer vorbestimmten Druckdifferenz zwischen den beiden Fluidkammern (2, 3), öffnet und diese dadurch verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (6) in die eine Strömungsrichtung bei geringerem Druck bzw. bei geringerer Druckdifferenz öffnet als in die andere Strömungsrichtung.
Hydrolager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Fluidkammern (2, 3) Glykol beinhalten.
Hydrolager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (6) so ausgebildet ist, dass sie bei einem Zusammendrücken des Hydrolagers (1) bei einem geringeren Druck öffnet als bei einem Auseinanderziehen desselben.
Hydrolager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (6) als elastische Dichtlippe (7) ausgebildet ist.
Hydrolager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydrolager (1) ein erstes Lagerelement und ein relativ dazu bewegliches zweites Lagerelement aufweist, zwischen welchen ein Elastomerkörper angeordnet ist, der zumindest teilweise die Fluidkammern (2, 3) begrenzt.
Verwendung eines Hydrolagers (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei einem Vorderachsquerlenker (9) eines Kraftfahrzeuges.
Verwendung eines Hydrolagers (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei einem Fahrschemellager (11) an einer Hinterachse (12) eines Kraftfahrzeuges.
Kraftfahrzeug mit zumindest einem Hydrolager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und/oder mit zumindest einem Vorderachsquerlenker (9) nach Anspruch 6 und/oder mit einem Fahrschemellager (11) nach Anspruch 7.