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TECHNISCHES GEBIET
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Diese
Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf Halterungsanordnungen
zur Schwingungsdämpfung
und -steuerung und insbesondere auf hydraulische Halterungsanordnungen.
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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.
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ZUSAMMENFASSUNG
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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.
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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.
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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.
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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.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Querschnittsansicht einer hydraulischen Halterung,
die eine Trägheitsweganordnung
besitzt, wobei die Trägheitsweganordnung
in einem ersten Zustand gezeigt ist;
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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);
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3 ist
eine schematische Querschnittsansicht der in 1 gezeigten
Trägheitsweganordnung,
wobei die Trägheitsweganordnung
wiederum im zweiten Zustand ist; und
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4 ist
eine schematische Querschnittsansicht der in 1 gezeigten
Trägheitsweganordnung,
wobei die Trägheitsweganordnung
in einem dritten Zustand gezeigt ist.
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BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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In
der in den 1–4 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.
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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 1–4 gezeigt
ist, ist der erste Durchlass 36 von dem zweiten Durchlass 38 um
etwa sechzig Grad versetzt.
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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.
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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.