DE102009057576A1 - Zwischen drei Zuständen schaltbare Hydraulikhalterung - Google Patents

Zwischen drei Zuständen schaltbare Hydraulikhalterung Download PDF

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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F13/00Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs
    • F16F13/04Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs comprising both a plastics spring and a damper, e.g. a friction damper
    • F16F13/26Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs comprising both a plastics spring and a damper, e.g. a friction damper characterised by adjusting or regulating devices responsive to exterior conditions
    • F16F13/262Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs comprising both a plastics spring and a damper, e.g. a friction damper characterised by adjusting or regulating devices responsive to exterior conditions changing geometry of passages between working and equilibration chambers, e.g. cross-sectional area or length

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Abstract

Eine Trägheitsweganordnung zum Koppeln einer ersten und einer zweiten Fluidkammer umfasst einen ersten und einen zweiten Weg, die mit der ersten und mit der zweiten Kammer in einer Fluidverbindung stehen, wobei in dem zweiten Weg ein Entkoppler angeordnet ist. Eine Welle ist beweglich angeordnet, um den ersten und den zweiten Weg zu schneiden, und konfiguriert, um sich wahlweise zwischen wenigstens zwei Positionen zu bewegen. Eine erste Position lässt eine Fluidverbindung zwischen der ersten und der zweiten Kammer durch den ersten Weg zu, sie blockiert jedoch eine Fluidverbindung zwischen dem zweiten Weg und einer der Kammern. Eine zweite Position lässt eine Fluidverbindung zwischen dem zweiten Weg und den Kammern zu, sie blockiert jedoch eine Fluidverbindung durch den ersten Weg. Die Welle kann eine dritte Position aufweisen, die eine Fluidverbindung sowohl durch den ersten als auch durch den zweiten Weg blockiert. In der Welle können ein erster und ein zweiter Durchlass angeordnet sein, um wahlweise eine Fluidverbindung zwischen dem ersten bzw. dem zweiten Weg zuzulassen.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Diese Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf Halterungsanordnungen zur Schwingungsdämpfung und -steuerung und insbesondere auf hydraulische Halterungsanordnungen.
  • Motoren, Antriebsstrangkomponenten und andere schwere Komponenten in industriellen Anwendungen, die Schwingungen erzeugen, wenn sie arbeiten, können an elastischen Halterungen aufgehängt sein, um die Schwingungen zu isolieren und zu dämpfen, bevor sie den Fahrgastraum des Fahrzeugs erreichen. In Kraftfahrzeugen und in industriellen Anwendungen können hydraulische Halterungsanordnungen verwendet werden, um solche Schwingungen zu dämpfen. Schwingungen und Anregungen treten bei veränderlichen Frequenzen und Amplituden auf, wobei dafür eine veränderliche Antwort verwendet werden kann, um Schwingungen, die von einer Quelle wie etwa einem Motor oder einer Antriebsstrangkomponente stammen, zu isolieren oder zu dämpfen.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Es wird eine Trägheitsweganordnung zum Koppeln einer ersten und einer zweiten Fluidkammer geschaffen. Die Trägheitsweganordnung umfasst einen ersten Weg, der mit einer ersten und einer zweiten Kammer in einer Fluidverbindung steht, und einen zweiten Weg, der mit der ersten und mit der zweiten Kammer in einer Fluidverbindung steht und in dem ein Entkopplerelement angeordnet ist. Eine Welle ist beweglich so angeordnet, dass sie den ersten Weg und den zweiten Weg längs einer Achse schneidet, und ist konfiguriert, um sich wahlweise zwischen wenigstens zwei Positionen zu bewegen.
  • Die erste Position lässt eine Fluidverbindung durch den ersten Weg zwischen der ersten und der zweiten Kammer zu, sie blockiert jedoch die Fluidverbindung zwischen dem zweiten Weg und entweder der ersten oder der zweiten Kammer. Die zweite Position lässt die Fluidverbindung zwischen dem zweiten Weg und der ersten und der zweiten Kammer zu, sie blockiert jedoch eine Fluidverbindung zwischen dem ersten Weg und entweder der ersten oder der zweiten Kammer.
  • Die Welle kann ferner konfiguriert sein, um sich wahlweise in eine dritte Position zu bewegen, in der die Fluidverbindung zwischen der ersten und der zweiten Kammer sowohl durch den ersten als auch durch den zweiten Weg blockiert ist. Die Trägheitsweganordnung kann einen ersten Durchlass, der in der Welle angeordnet ist und konfiguriert ist, um wahlweise eine Fluidverbindung zwischen dem ersten Weg und der ersten und der zweiten Kammer zuzulassen, und einen zweiten Durchlass, der in der Welle angeordnet ist und konfiguriert ist, um eine Fluidverbindung zwischen dem zweiten Weg und der ersten und der zweiten Kammer wahlweise zuzulassen, umfassen.
  • Die obigen Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden genauen Beschreibung der besten Arten und anderer Ausführungsformen zur Ausführung der Erfindung ohne weiteres hervor, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine schematische Querschnittsansicht einer hydraulischen Halterung, die eine Trägheitsweganordnung besitzt, wobei die Trägheitsweganordnung in einem ersten Zustand gezeigt ist;
  • 2 ist eine schematische Draufsicht der in 1 gezeigten Trägheitsweganordnung, wobei die Trägheitsweganordnung in einem zweiten Zustand gezeigt ist (der auch in 3 gezeigt ist);
  • 3 ist eine schematische Querschnittsansicht der in 1 gezeigten Trägheitsweganordnung, wobei die Trägheitsweganordnung wiederum im zweiten Zustand ist; und
  • 4 ist eine schematische Querschnittsansicht der in 1 gezeigten Trägheitsweganordnung, wobei die Trägheitsweganordnung in einem dritten Zustand gezeigt ist.
  • BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • In den Zeichnungen, in denen in allen der mehreren Figuren gleiche Bezugszeichen gleichen oder ähnlichen Komponenten entsprechen, ist in 1 eine Ausführungsform einer hydraulischen Halterung 10 gezeigt, die eine Motorhalterung oder eine eine andere Struktur unterstützende Halterung sein kann. Obwohl die vorliegende Erfindung im Einzelnen mit Bezug auf Kraftfahrzeuganwendungen beschrieben wird, erkennt der Fachmann auf dem Gebiet die breitere Anwendbarkeit der Erfindung. Der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet erkennt ferner, dass Ausdrücke wie ”oben”, ”unten”, ”aufwärts”, ”abwärts” und dergleichen zur Beschreibung der Figuren verwendet werden und keine Beschränkungen des Schutzbereichs der Erfindung, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, darstellen.
  • Die hydraulische Halterung 10 umfasst ein äußeres Organ 12, das (mit seinem oberen Ende, wie in 1 gezeigt ist) mit einem Hauptgummielement 14 und (mit seinem unteren Ende, wie in 1 gezeigt ist) mit einem unteren Gehäuse 15 verbunden ist. Das äußere Organ 12 ist an einem unteren Bolzen 16 eines Fahrzeugs fest angebracht. Das Hauptgummielement 14 ist an einem inneren Organ 18 befestigt, das etwa durch einen oberen Bolzen 17 am Motor oder an irgendeinem anderen oszillierenden Objekt befestigt ist. Eine Relativbewegung zwischen dem unteren Bolzen 16 und dem oberen Bolzen 17 ist durch den Pfeil E angegeben.
  • Der obere und der untere Abschnitt der hydraulischen Halterung 10 sind im Allgemeinen durch eine Trägheitsweganordnung 20 getrennt. Die hydraulische Halterung 10 ist mit einem Fluid wie etwa flüssigem Glykol gefüllt. Das Hauptgummielement 14, das innere Organ 18 und die Trägheitsweganordnung 20 bilden eine erste Fluidkammer 22 (die obere Fluidkammer bei Betrachtung von 1). Die Trägheitsweganordnung 20 und Bälge 19 bilden eine zweite Fluidkammer 23 (die untere Fluidkammer). Die erste und die zweite Fluidkammer 22 bzw. 23 stehen über die Trägheitsweganordnung 20 in einer veränderbaren Fluidverbindung.
  • Die Trägheitsweganordnung 20 umfasst eine Bodenplatte 24 und einen Hauptkörper 25 mit verschiedenen Hohlräumen und Durchlässen (die hier genauer diskutiert werden), die darin ausgebildet oder ausgearbeitet sind. Auf einem Ende – in 1 in Richtung zu dem Hauptgummielement 14 der hydraulischen Halterung 10 – des Hauptkörpers 25 ist eine Abdeckplatte 27 angeordnet. Andere Ausführungsformen der Trägheitsweganordnung 20 können aus weniger Elementen gebildet sein, indem etwa alle erforderlichen Hohlräume und Durchlässe nur in der Bodenplatte 24 oder im Hauptkörper 25 ausgebildet sind.
  • Wenn vom Motor auf den oberen Bolzen 17 Schwingungen, Erregungen oder andere unregelmäßige Verlagerungen (wie durch den Pfeil E gezeigt) eingeführt werden, dämpft oder isoliert die hydraulische Halterung 10 die Schwingungen, um den Betrag der an den unteren Bolzen 16 übertragenen Kraft zu begrenzen. Der Grad der dynamischen Steifigkeit und Dämpfung der hydraulischen Halterung 10 hängt teilweise von der Leichtigkeit ab, mit der das Fluid zwischen der ersten und der zweiten Fluidkammer 22 bzw. 23 strömt.
  • Zwischen der ersten und der zweiten Fluidkammer 22 bzw. 23 sind Durchlässe oder Wege durch die Bodenplatte 24, den Hauptkörper 25 und die Abdeckplatte 27 ausgebildet. Ein erster Weg 26 steht mit der ersten Fluidkammer 22 und mit der zweiten Fluidkammer 23 in einer Fluidverbindung. Ein zweiter Weg 28 steht mit der ersten Fluidkammer 22 und mit der zweiten Fluidkammer 23 in einer Fluidverbindung. In dem zweiten Weg 28 ist ein Entkoppler 30 angeordnet, so dass Fluid nicht einfach und ununterbrochen zwischen der ersten und der zweiten Fluidkammer 22 bzw. 23 durch den zweiten Weg 28 strömen kann. Das Fluid muss um die Kanten des Entkopplers 30 strömen, um durch den zweiten Weg 28 zu strömen.
  • In dem Hauptkörper 25 ist eine Welle 32 beweglich angeordnet, um den ersten Weg 26 und den zweiten Weg 28 längs einer Achse 33, die in Längsrichtung durch die Welle 32 verläuft, zu schneiden. Daher kann in Abhängigkeit von der Position der Welle 22 eine Strömung von Fluid zu dem ersten und zu dem zweiten Weg 22 bzw. 23 behindert oder vollständig blockiert werden oder es kann im Wesentlichen frei strömen. Unter fortgesetzter Bezugnahme auf 1 ist in 2 eine Draufsicht der in 1 gezeigten Trägheitsweganordnung 20 bei Betrachtung von oben (wenn von dem Hauptgummielement 14 nach unten geblickt wird) gezeigt, worin der Hauptkörper 25 und außerdem gestrichelt die Welle 32 und die Bodenplatte 24 gezeigt sind. Die Trägheitsweganordnung 20 verändert ihre dynamische Steifigkeit durch Verändern der Fähigkeit, Fluid zwischen der ersten und der zweiten Fluidkammer 22 bzw. 23 zu verlagern.
  • Außerdem steht ein dritter Weg 34 mit der ersten Fluidkammer 22 und mit der zweiten Fluidkammer 23 in einer Fluidverbindung. Die Form und der Verlauf des dritten Wegs 34 sind durch die Bodenplatte 24, den Hauptkörper 25 und die Abdeckplatte 27 definiert.
  • Der erste Weg 26 ist so konfiguriert, dass er einen größeren Strömungswiderstand als der zweite Weg 28 und der Entkoppler 30 hat. Die Differenz des Strömungswiderstandes kann entweder durch kürzeres Ausbilden des zweiten Wegs 28 oder durch Vorsehen eines größeren Querschnitts für den zweiten Weg 28 erzielt werden. In der in 1 gezeigten Ausführungsform ist der zweite Weg 28 wesentlich weiter als der erste Weg 26.
  • Der Entkoppler 30 ist im zweiten Weg 28 positioniert und konfiguriert, um sich in Ansprechen auf Schwingungen hin und her zu bewegen und um zu oszillieren, um kleine Volumenänderungen zwischen der ersten und der zweiten Fluidkammer 22 bzw. 23 zu erzeugen. Wenn der Entkoppler 30 zu der zweiten Fluidkammer 23 bewegt wird, gleicht er den Volumenverlust aufgrund der Kompression der ersten Fluidkammer 22 aus, wobei dies bei sehr geringem dynamischem Widerstand geschieht. Der Entkoppler 30 lässt nicht zu, dass Fluid durch den zweiten Weg 28 zwischen der ersten und der zweiten Fluidkammer 22 bzw. 23 strömt.
  • Das kompensierte Volumen wird zu der zweiten Fluidkammer 23 durch die Verlagerung des Entkopplers 30 übertragen und kann dann durch Ausdehnung der Bälge 19, innerer Verluste und/oder anderer Dämpfungselemente aufgenommen werden. Wenn die Trägheitsweganordnung 20 so orientiert ist, dass der Entkoppler 30 nicht eingeschränkt beweglich ist, zeigt die hydraulische Halterung 10 eine geringe dynamische Starrheit, um Schwingungen zu isolieren, wobei eine geringe hydraulische Dämpfung durch die Trägheitsweganordnung 20 geschaffen wird. Diese Wirkung dauert jedoch nur über den Kompensationsbereich des Entkopplers 30, der begrenzt ist, an.
  • Der dritte Weg 34 besitzt einen wesentlich größeren Strömungswiderstand als der erste Weg 26 und außerdem eine höhere Fluidträgheit als der erste Weg 26, weshalb er eine größere dynamische Steifigkeit und Dämpfung als der erste Weg 26 und der zweite Weg 28 schafft. Der dritte Weg 34 wird nicht durch die Welle 32 geschnitten, weshalb er in dieser Ausführungsform stets zu der ersten und der zweiten Fluidkammer 22 bzw. 23 hin offen ist.
  • Die hydraulische Halterung 10 besitzt im Allgemeinen zwei Funktionen: Die Schaffung einer Motorisolation und außerdem die Steuerung einer Motorbewegung. Die Erhöhung von Isolations- oder Steuerungspegeln kann jedoch eine Abnahme des jeweils Anderen zur Folge haben. Im Allgemeinen kann eine Steuerung mit erhöhter Dämpfung erzielt werden, wodurch die Schwingung des Motors verringert wird. Eine Isolation kann durch eine geringe dynamische Steifigkeit erzielt werden, um die Schwingungen zu isolieren; eine erhöhte Dämpfung hätte jedoch erhöhte Schwingungen zur Folge. Wenn die dynamische Steifigkeit und die Dämpfung zunehmen, nimmt die Fähigkeit zur Schwingungsisolation ab.
  • Daher sind die hydraulische Halterung 10 und die Trägheitsweganordnung 20 konfiguriert, um zwischen Zuständen zu wechseln. In Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des Fahrzeugs schafft die Trägheitsweganordnung 20 eine geringe oder keine Dämpfung, um ein sanftes Ansprechen zu erzeugen und um Schwingungen zu isolieren. Unter anderen Betriebsbedingungen schafft die Trägheitsweganordnung 20 eine höhere Dämpfung, um Schwingungen zu steuern.
  • Die Welle 32 ist konfiguriert, um den ersten Weg 26 und den zweiten Weg 28 wahlweise zu öffnen oder zu blockieren, um dadurch wahlweise jeweilige Dämpfungsantworten des ersten und des zweiten Wegs 26 bzw. 28 zu ermöglichen oder zu sperren. Die Welle 32 lässt wahlweise eine Fluidverbindung in oder durch den ersten und den zweiten Weg 26 bzw. 28 zu, indem sie wahlweise Durchlässe oder Wege positioniert, wovon jeder einen Entsprechenden des ersten und des zweiten Wegs 26 bzw. 28 mit der ersten und/oder mit der zweiten Fluidkammer 22 bzw. 23 verbindet.
  • In der Welle 32 ist ein erster Durchlass 36 angeordnet und konfiguriert, um wahlweise eine Fluidverbindung zwischen dem ersten Weg 26 und der ersten und der zweiten Kammer 22 bzw. 23 zuzulassen. In der in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsform ist der erste Durchlass 36 zu der Achse 33 der Welle 32 im Wesentlichen senkrecht, wobei sein Zentrum die Achse 33 im Allgemeinen schneidet. In (nicht gezeigten) alternativen Ausführungsformen müssen jedoch die Durchlässe nicht zu der Achse 33 senkrecht sein, sondern können mit Hohlräumen konfiguriert sein, die zu der Achse 33 versetzt sind, so dass Fluid um die Achse 33 und zwischen der Welle 32 und der Bodenplatte 24 strömt.
  • In der Welle 32 ist ein zweiter Durchlass 38 angeordnet und konfiguriert, um eine Fluidverbindung zwischen dem zweiten Weg 28 und sowohl der ersten als auch der zweiten Fluidkammer 22 bzw. 23 zuzulassen. Das Öffnen des zweiten Wegs 28 ermöglicht eine Fluidströmung von der ersten Fluidkammer 22 zu dem Entkoppler 30 und von der zweiten Fluidkammer 23 zu dem Entkoppler 30, so dass der Entkoppler 30 in dem zweiten Weg 28 frei oszillieren kann.
  • Der Betrieb der hydraulischen Halterung 10 und der Trägheitsweganordnung 20 lassen sich folgendermaßen beschreiben. In Ansprechen auf eine Motor- oder Fahrwegerregung (wie durch den Pfeil E gezeigt) wird Fluid durch das Hauptgummielement 14 von der ersten Fluidkammer 22 zu der zweiten Fluidkammer 24 verlagert. Der Grad der dynamischen Steifigkeit und der Dämpfung der hydraulischen Halterung 10 hängt teilweise von der Leichtigkeit ab, mit der Fluid durch die Trägheitsweganordnung 20 strömt, und von den Fluidmassen im ersten Fluidweg 26 und im dritten Fluidweg 34.
  • Das Fluid im ersten Fluidweg 26 und im dritten Fluidweg 34 nimmt an einem Resonanzsystemteil, dessen Frequenz auf Eigenschaften wie etwa der Masse des Fluids in dem Weg, der Elastizität des Hauptgummiorgans 14 und der Bälge 19, der volumetrischen Dehnung der ersten und der zweiten Fluidkammer 22 bzw. 23 und von volumetrischen Fluidverlagerungen basiert. Da die Leichtigkeit der Strömung durch den erste Fluidweg 26 und durch den dritte Fluidweg 34 von der Länge des Wegs, seinem Querschnitt, der Oberflächenreibung, von Fluideintritts- und Fluidaustritts-Flächenbeschränkungen sowie von Brechungen abhängt, können die Wege auch so abgestimmt werden, dass sie für die Strömung einen differentiellen Widerstand schaffen.
  • Die Welle 32 ist konfiguriert, um sich in eine von wenigstens drei Positionen zu bewegen, die drei wählbaren Dämpfungs-/Isolationszuständen für die hydraulische Halterung 10 entspricht. In der in den Figuren gezeigten Ausführungsform erfolgt die Bewegung der Welle 32 durch Drehen der Welle 32 um die Achse 33. In anderen Ausführungsformen könnte die Welle 32 jedoch geradlinig längs der Achse 33 bewegt werden; oder alternativ könnte die Welle 32 abgeflacht sein und senkrecht zu der Achse (nach oben und nach unten bei Betrachtung von 2) bewegt werden.
  • 1 zeigt die Trägheitsweganordnung 20 in einer ersten Position. Die Welle 32 bewegt (dreht) sich, um den ersten Durchlass 32 auf den ersten Weg 26 auszurichten, um einem Fluid zu ermöglichen, durch den ersten Weg 26 zwischen der ersten und der zweiten Fluidkammer 22 bzw. 23 zu strömen.
  • In der ersten Position blockiert die Welle 32 außerdem eine Fluidströmung zwischen dem zweiten Weg 28 und entweder der ersten oder der zweiten Fluidkammer 22 bzw. 23. Während der zweite Weg 28 blockiert ist, ist der Entkoppler 30 eingeschränkt beweglich, so dass er sich nicht in Ansprechen auf eine Verlagerung von Fluid entweder in die erste oder in die zweite Fluidkammer 22 bzw. 23 bewegen kann oder oszillieren kann. Die dritte Weg 34 bleibt sowohl zu der ersten als auch zu der zweiten Fluidkammer 22 bzw. 23 offen.
  • Die erste Position kann für Fahrzeuggeschwindigkeiten verwendet werden, die kleiner oder gleich einer vorgegebenen Geschwindigkeit sind, beispielsweise 5 Meilen pro Stunde (mph). Dies kann als Leerlaufzustand oder Antriebs-Leerlaufzustand bezeichnet werden, bei dem die Motordrehzahl gleich oder in der Nähe der Leerlaufdrehzahl ist und eine minimale Fahrwegerregung erwartet wird. Die erste Weg 26 kann als der Leerlaufweg bezeichnet werden.
  • Fluid von der ersten Fluidkammer 22 strömt eher durch den ersten Weg 36 als durch den dritten Weg 34, weil der dynamische Widerstand der Fluidsäule in dem dritten Weg 34 so entworfen ist, dass er größer als jener der Fluidsäule in dem ersten Weg 26 ist. Das Verhältnis der Querschnittsfläche zu der Länge des ersten Wegs 26 kann erheblich größer sein als jenes des dritten Wegs 34.
  • Daher ist die Resonanzfrequenz bei einer Strömung durch den ersten Weg 26 höher als bei einer Strömung durch den dritten Weg 34. Dies kann zu einer günstigen Verringerung der dynamischen Steifigkeit in einem angezielten Bereich von Frequenzen führen, der großen periodischen Motorerregungen entspricht, die typischerweise während des Leerlaufbetriebs angetroffen werden. Wenn Erregungen mit ungewöhnlich großer Amplitude auftreten, während sich die Trägheitsweganordnung 20 in der ersten Position (Leerlaufzustand) befindet – etwa jene, die auftreten, wenn das Fahrzeug einen großen Stoß erfährt, während es mit niedriger Geschwindigkeit fährt – kann eine Druckzunahme die Trägheit des Fluids in dem dritten Weg 34 überwinden und dazu führen, dass Fluid auch durch den dritten Weg 34 strömt. Der dritte Weg 34 kann als der Rückprallweg oder Rückprallträgheitsweg bezeichnet werden, da die Zunahme der Trägheit des Fluids in dem dritten Weg 34 bewirkt, dass Schwingungen mit großer Amplitude gedämpft werden.
  • Die 2 und 3 zeigen die Trägheitsweganordnung 20 in einer zweiten Position, dem Wegfahrzustand [engl.: driveaway state]. 2 ist eine Draufsicht längs der Schnittlinie 2-2 in 3. In den zweiten Positionen bewegt (dreht) sich die Welle 32, um den zweiten Durchlass 38 auf den zweiten Weg 28 auszurichten, um eine Fluidströmung in den zweite Weg 26 und aus ihm von der ersten und von der zweiten Fluidkammer 22 bzw. 23 zuzulassen. In der zweiten Position blockiert die Welle 32 außerdem eine Fluidströmung zwischen dem ersten Weg 26 und entweder der ersten oder der zweiten Fluidkammer 22 bzw. 23. Der dritte Weg 34 bleibt sowohl zu der ersten als auch zu der zweiten Fluidkammer 22 bzw. 23 hin offen.
  • Wenn der zweite Weg 28 offen ist, ist der Entkoppler 30 nicht eingeschränkt beweglich und kann sich in Ansprechen auf eine Verlagerung von Fluid entweder in die erste oder in die zweite Fluidkammer 22 bzw. 23 bewegen oder er kann oszillieren. Die zweite Position oder der Wegfahrzustand kann Geschwindigkeiten im Bereich von etwa 5 mph bis 50 mph entsprechen. Der Entkoppler 30 kann in Ansprechen auf eine volumetrische Verlagerung der ersten Fluidkammer 22 schwenken, wobei durch den ersten Weg 26 kein Fluid strömt. In dem Wegfahrzustand (Position 2) zeigt die hydraulische Halterung 10 in dieser Ausführungsform eine niedrige dynamische Steifigkeit, um eine maximale Isolation über den Frequenzbereich zu schaffen, der im Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich von etwa 5 bis 50 mph angetroffen wird.
  • Wenn das Volumen, das aufgrund der Kompression der ersten Fluidkammer 22 verlagert wird, die Kapazität des Entkopplers übersteigt oder überwindet – beispielsweise bei Fahrwegerregungen mit großer Amplitude und niedriger Frequenz – strömt Fluid durch den dritten Weg 34 (den Rückprallträgheitsweg). Daher lässt während des Wegfahrzustands die zweite Position zu, dass die Trägheitsweganordnung 20 zwei verschiedene dynamische Steifigkeitsraten schafft: erst einen verhältnismäßig niedrigen Dämpfungs- und Steifigkeitsgrad, um Eingänge mit niedriger Amplitude zu isolieren, und dann einen hohen Dämpfungsgrad, um Eingänge mit hoher Amplitude zu absorbieren und zu steuern. Dieser Übergang tritt auf, wenn die Erregungen von niedrigen Amplituden zu hohen Amplituden übergehen.
  • Der Entkoppler 30 kann ein festes Entkopplerelement mit einer elastomeren Membran oder ein schwimmendes Entkopplerelement sein. Ein festes Entkopplerelement dehnt sich aus, um eine volumetrische Verlagerung zwischen der ersten und der zweiten Fluidkammer 22 bzw. 23 zu übertragen, wodurch Volumenverlagerungen mit kleiner Amplitude kompensiert werden, so dass eine Fluidbewegung in dem dritten Weg 34 verhindert wird. Der Kompensationsbereich für ein festes Entkopplerelement ist wenigstens teilweise durch die Größe und die Elastizität der elastomeren Membran bestimmt und nimmt im Allgemeinen zu, wenn das feste Entkopplerelement eine größere Volumenverlagerung kompensiert.
  • Der in den Figuren gezeigte Entkoppler 30 ist ein schwimmendes Entkopplerelement, das durch Schwimmen oder Gleiten in einer Entkopplungstasche 40 kompensiert. Wenn sich der Entkoppler 30 durch die Entkopplungstasche 40 bewegt, kompensiert er nahezu exakt das Volumen des Fluids, das durch die Relativbewegung zwischen dem oberen Bolzen 17 und dem unteren Bolzen 16 verlagert wird. In einer Ausführungsform ist der schwimmende Entkoppler 30 ein scheibenförmiges Gummiorgan. Der Fachmann auf dem Gebiet erkennt weitere Entwürfe für den schwimmenden Entkoppler 30 anhand der spezifischen Anwendung für die hydraulische Halterung 10.
  • Wenn der Entkoppler 30 das Ende der Entkopplertasche 40 erreicht, hält er an und kompensiert keine weitere Volumenverlagerung mehr. Sobald der schwimmende Entkoppler 30 das Ende der Entkopplertasche 40 erreicht, muss im Wesentlichen jede weitere zusätzliche Verlagerung zwischen der ersten und der zweiten Fluidkammer 22 bzw. 23 durch eine Fluidströmung durch einen offenen Weg aufgenommen werden. Eine gewisse Fluidströmung oder ein gewisses Fluidleck kann jedoch um die Kanten des schwimmenden Entkopplers 30 vorhanden sein.
  • In einer Ausführungsform der Trägheitsweganordnung 20 besitzt die Entkopplertasche 40 eine Gesamtbewegung oder einen Spalt von ungefähr einem Millimeter, was den Spitze-zu-Spitze-Bereich des Entkopplers 30 darstellt. Daher bewegt sich der Entkoppler 30 bei einer Verlagerung in einer Richtung von bis zu ungefähr 0,5 Millimetern hin und her. Der Fachmann auf dem Gebiet erkennt, dass der Spaltabstand für spezifische Anwendungen größer oder kleiner sein kann.
  • 4 zeigt die Trägheitsweganordnung 20 in einer dritten Position, dem Autobahnfahrzustand. Die Welle 32 bewegt (dreht) sich, um eine Fluidströmung sowohl zu dem ersten Weg 26 als auch zu dem zweiten Weg 28 zu blockieren, so dass der Entkoppler 30 eingeschränkt beweglich ist und Fluid sich nicht zwischen der ersten und der zweiten Fluidkammer 22 bzw. 23 durch den ersten Weg 26 bewegen kann. In der dritten Position bleibt nur der dritte Weg 34 offen, um eine volumetrische Verlagerung zwischen der ersten und der zweiten Fluidkammer 22 bzw. 23 zu übertragen.
  • Die dritte Position kann bei Geschwindigkeiten von mehr als etwa 50 mph (etwa bei einer Autobahnfahrt) verwendet werden. Jegliches verlagertes Fluid wird dazu gezwungen, durch den dritten Weg 34 zu strömen. Somit schafft die Halterung eine sehr hohe dynamische Steifigkeit, was gleichmäßige Fahrwegerschütterungen auf den Fahrzeugboden und auf das Lenkrad dämpfen kann.
  • Der Fachmann auf dem Gebiet erkennt, dass die Zuweisung der drei Positionen zu spezifischen Fahrzuständen (Leerlauf, Wegfahren und Autobahnfahrt) nur beispielhaft ist. Ferner sind die Definitionen und Bereiche der Fahrzustände lediglich beispielhaft, wobei andere Fahrzustände in die Bestimmung eingehen können, deren Dämpfungscharakteristiken zu Fahrzuständen am besten passen. Außerdem kann die Trägheitsweganordnung 20 abgestimmt werden, um das Dämpfungsansprechen der hydraulischen Halterung 10 auf verschiedene Fahrzeug- und Motorbedingungen zu verändern.
  • In der in den 14 gezeigten Ausführungsform wird die Bewegung der Welle 32 zwischen der ersten, der zweiten und der dritten Position mit einem Motor 42 erreicht. Der Motor 42 kann ein Schrittmotor sein, der konfiguriert ist, um die Welle 32 zwischen jeder der drei Positionen wahlweise zu drehen. Ein Controller oder Prozessor (nicht gezeigt) kann verwendet werden, um die gewünschte Position der Welle 32 zu bestimmen und um den Motor 42 zu betreiben.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass, da drei Positionen vorhanden sind, bei einem Übergang zwischen Positionen die Welle 32 sich niemals durch eine Position bewegen muss, um eine andere zu erreichen. Beispielsweise kann sich die Trägheitsweganordnung 20 von der ersten Position (Leerlaufzustand) direkt in die dritte Position (Autobahnfahrzustand) bewegen, ohne in die zweite Position (Wegfahrzustand) einzutreten (oder diese zu durchlaufen). In der Ausführungsform der Welle 32, die in den 14 gezeigt ist, ist der erste Durchlass 36 von dem zweiten Durchlass 38 um etwa sechzig Grad versetzt.
  • In einem Fahrzeug oder in einem Teil einer industriellen Anlage können mehrere hydraulische Halterungen 10 verwendet werden, um den Antriebsstrang zu dämpfen oder zu isolieren. Diese Halterungen können alle gleich oder ähnlich sein, sie können jedoch auch unterschiedliche Dämpfungsraten gegenüber einer Isolation in jedem der drei Betriebszustände aufweisen.
  • Obwohl die besten Arten und andere Ausführungsformen für die Ausführung der beanspruchten Erfindung im Einzelnen beschrieben worden sind, erkennt der Fachmann auf dem Gebiet, auf das sich diese Erfindung bezieht, verschiedene alternative Entwürfe und Ausführungsformen, um die Erfindung in die Praxis umzusetzen, ohne den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche zu verlassen.

Claims (10)

  1. Trägheitsweganordnung zum Koppeln einer ersten Fluidkammer mit einer zweiten Fluidkammer, die umfasst: einen ersten Weg, der mit der ersten Kammer und mit der zweiten Kammer in einer Fluidverbindung steht; einen zweiten Weg, der mit der ersten Kammer und mit der zweiten Kammer in einer Fluidverbindung steht und in dem ein Entkopplerelement angeordnet ist; und eine Welle, die beweglich angeordnet ist, um den ersten Weg und den zweiten Weg längs einer Achse zu schneiden, wobei die Welle konfiguriert ist, um sich wahlweise in eine erste Position zu bewegen, in der eine Fluidverbindung zwischen der ersten und der zweiten Kammer durch den ersten Weg zugelassen ist und eine Fluidverbindung zwischen dem zweiten Weg und entweder der ersten oder der zweiten Kammer blockiert ist, und wobei die Welle konfiguriert ist, um sich wahlweise in eine zweite Position zu bewegen, in der eine Fluidverbindung zwischen dem zweiten Weg und der ersten und der zweiten Kammer zugelassen ist und eine Fluidverbindung zwischen dem ersten Weg und entweder der ersten oder der zweiten Kammer blockiert ist.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, die ferner einen Motor umfasst, der mit der Welle funktional verbunden ist, wobei der Motor konfiguriert ist, um die Welle wahlweise in die erste oder in die zweite oder in die dritte Position zu bewegen.
  3. Anordnung nach Anspruch 2, wobei der Motor konfiguriert ist, um die Welle um die Achse zu drehen, um die erste oder die zweite oder die dritte Position zu wählen, wobei der Motor insbesondere ein Schrittmotor ist, und/oder wobei das Entkopplerelement ein schwimmender Entkoppler ist.
  4. Anordnung nach Anspruch 1, die ferner einen dritten Weg umfasst, der mit der ersten Kammer und mit der zweiten Kammer in einer Fluidverbindung steht und ein wesentlich größeres Volumen als das Volumen des ersten Wegs besitzt.
  5. Trägheitsweganordnung zum Koppeln einer ersten Fluidkammer mit einer zweiten Fluidkammer, die umfasst: einen ersten Weg, der mit der ersten Kammer und mit der zweiten Kammer in einer Fluidverbindung steht; einen zweiten Weg, der mit der ersten Kammer und mit der zweiten Kammer in einer Fluidverbindung steht; ein Entkopplerelement, das in dem zweiten Weg angeordnet ist; einen dritten Weg, der mit der ersten Kammer und mit der zweiten Kammer in einer Fluidverbindung steht und ein wesentlich größeres Volumen als das Volumen des ersten Wegs besitzt; und eine Welle, die beweglich angeordnet ist, um den ersten Weg und den zweiten Weg längs einer Achse zu schneiden, wobei die Welle konfiguriert ist, um sich wahlweise zu bewegen zwischen: einer ersten Position, die konfiguriert ist, um eine Fluidverbindung durch den ersten Weg zwischen der ersten und der zweiten Kammer zuzulassen und um eine Fluidverbindung zwischen dem zweiten Weg und entweder der ersten oder der zweiten Kammer zu blockieren, und einer zweiten Position, die konfiguriert ist, um eine Fluidverbindung zwischen dem zweiten Weg und der ersten und der zweiten Kammer zuzulassen und um eine Fluidverbindung zwischen dem ersten Weg und entweder der ersten oder der zweiten Kammer zu blockieren.
  6. Anordnung nach Anspruch 1 oder 5, wobei die Welle ferner konfiguriert ist, um sich wahlweise in eine dritte Position zu bewegen, die konfiguriert ist, um eine Fluidverbindung zwischen dem ersten Weg und entweder der ersten oder der zweiten Kammer zu blockieren und um eine Fluidverbindung zwischen dem zweiten Weg und entweder der ersten oder der zweiten Kammer zu blockieren.
  7. Anordnung nach Anspruch 6, wobei das Entkopplerelement ein schwimmender Entkoppler ist.
  8. Anordnung nach Anspruch 7, die ferner einen Schrittmotor umfasst, der mit der Welle funktional verbunden ist, wobei der Motor konfiguriert ist, um die Welle wahlweise um die erste Achse zu drehen, um die erste oder die zweite oder die dritte Position zu wählen.
  9. Anordnung nach Anspruch 1 oder 8, die ferner umfasst: einen ersten Durchlass, der in der Welle angeordnet ist und konfiguriert ist, um wahlweise eine Fluidverbindung zwischen dem ersten Weg und der ersten und der zweiten Kammer zuzulassen; und einen zweiten Durchlass, der in der Welle angeordnet ist und konfiguriert ist, um wahlweise eine Fluidverbindung zwischen dem zweiten Weg und der ersten und der zweiten Kammer zuzulassen.
  10. Anordnung nach Anspruch 1 oder 9, wobei der erste und der zweite Durchlass in Winkelrichtung um die Achse um ungefähr sechzig Grad versetzt sind.
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