DE102009059234A1

DE102009059234A1 - Adaptives Motorlager

Info

Publication number: DE102009059234A1
Application number: DE102009059234A
Authority: DE
Inventors: Bernhard 30419 Uhrmeister; Peter-Michael 31608 Marienfeld; Hans-Jürgen Dr. 30966 Karkosch
Original assignee: ContiTech Vibration Control GmbH
Current assignee: ContiTech Vibration Control GmbH
Priority date: 2009-12-21
Filing date: 2009-12-21
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2029-12-22
Also published as: WO2011076455A1; CN102792051A; US8616537B2; US20120274009A1; DE102009059234B4; CN102792051B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hydrolager (1) mit einem verschließbaren Bypass (6) und einer Entkoppelungsmembran (7). Beim Öffnen des Bypasses (6) wird jedoch der Haupteffekt, der durch das Öffnen des Bypasses (6) erzielbar ist, nämlich die Absenkung der Federrate bei höheren Frequenzen, verschlechtert. Daher ist es wünschenswert, die Entkopplungsmembran (7) bei geöffnetem Bypass (6) unwirksam zu machen. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Verschlussvorrichtung (17) des Bypasses (6) Blockierelemente (19) aufweist, durch die in erster Schaltstellung der Verschlussvorrichtung (17) bei geöffnetem Bypass (6) die Entkoppelungsmembran (7) blockierbar und in zweiter Stellung der Verschlussvorrichtung (17) bei geschlossenem Bypass (6) freigebbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Hydrolager mit einer fluidgefüllten Arbeitskammer mit einem elastomeren Federelement und einer fluidgefüllten Ausgleichskammer mit einer elastomeren Ausgleichsmembran und einer Drosselscheibe, die die Arbeitskammer und die Ausgleichskammer voneinander trennt, wobei

– die Arbeitskammer und die Ausgleichskammer durch elastische Verformung mindestens eines Elastomerkörpers wechselwirkend veränderliche Volumina aufweisen,
– die Drosselscheibe einen Dämpfungskanal aufweist, über den die Arbeitskammer mit der Ausgleichskammer fluidführend in Verbindung steht,
– die Drosselscheibe eine parallel zum Drosselkanal wirkende Entkopplungsmembran aufweist,
– die Drosselscheibe einen Bypass aufweist, über den die Arbeitskammer und die Ausgleichskammer im geöffneten Zustand des Bypasses fluidführend in Verbindung stehen und der Bypass mit einer ein Verschlussteil und einen Antrieb aufweisenden Verschlussvorrichtung zu öffnen und zu schließen ist, wobei die Verschlussvorrichtung parallel zur Achse des Bypasses bewegbar ist und die Öffnungsrichtung der Verschlussvorrichtung der Hauptwirkrichtung des Druckes in der Arbeitskammer entgegengestezt ist.

Derartige Lager sind an sich bekannt und insbesondere als Motorlager vielfach in Kraftfahrzeugen im Einsatz. Lager dieser Art haben sich sehr gut bewährt bei der Dämpfung sowohl von tieffrequenten Schwingungen als auch bei hoch frequenten Schwingungen. Wenn die Durchtrittsöffnung in der Trennwand geschlossen ist, werden hochfrequente Schwingungen mit kleinen Amplituden durch die Gestaltung der Drosselscheibe und der darin angeordneten Membran gut isoliert. Sobald der Bypass in der Drosselscheibe geöffnet ist, werden niederfrequente Schwingungen, beispielsweise im Leerlauf, noch besser isoliert. Der Bypass in der Drosselscheibe ist durch eine Verschlussvorrichtung verschließbar.
Zur federnd elastischen Abstützung, beispielsweise des Motors in einem Kraftfahrzeug weist ein solches Hydrolager üblicherweise einen Tragkörper aus elastomerem Material auf. Dieser Tragkörper befindet sich zwischen abstandsvariabel zueinander angeordneten Befestigungsmitteln. Der Innenraum des Lagers ist durch eine starre Platte oder Drosselscheibe in zwei volumenveränderliche Kammern – eine Arbeitskammer und eine Ausgleichskammer – geteilt. Zur Bedämpfung tieffrequenter Schwingungen sind die beiden Kammern über einen Dämpfungskanal, auch Drosselkanal genannt, miteinander verbunden. Gattungsgemäße Weiterentwicklungen von Hydrolagern weisen außer einem elastischen Tragkörper und einem Dämpfungskanal meist eine Entkopplungsmembran zur Isolation höherfrequenter Schwingungen auf und können auch einen steuerbaren Bypass aufweisen.
Ein derartiges Hydrolager mit einem steuerbaren Bypass ist in der EP 0 173 273 A2 offenbart. Der Bypass ist hier durch eine Verschlussplatte und eine Verstellvorrichtung verschließbar. Bei Lager dieser Bauart können Druckstöße im Arbeitsraum in ungünstigen Fällen derart auf die Verschlussvorrichtung wirken, dass sich der Bypass unbeabsichtigt öffnet. Dies lässt sich durch eine Gestaltung der Verschlussvorrichtung vermeiden, bei der die Öffnungsrichtung der Verschlussvorrichtung der Kraftwirkung der Druckstöße entgegengesetzt ist. Ein derartiges Lager ist beispielsweise in der EP 0 852 304 B1 offenbart.
Zur Verbesserung des Schwingungsverhaltens weisen gattungsgemäße Lager neben dem erwähnten Drosselkanal und dem Bypass noch meist eine in der Drosselscheibe angeordnete Entkopplungsmembran auf. Diese kann bei höher frequenten Schwingungen mit kleiner Amplitude entsprechend mitschwingen.
Ein derartiges Lager ist beispielsweise in der DE 41 41 332 C2 offenbart. Bei einer derartigen Ausführungsform wird jedoch der Haupteffekt, der durch das Öffnen des Bypasses erzielbar ist, nämlich die Absenkung der Federrate bei höheren Frequenzen, verschlechtert. Daher ist es wünschenswert, die Entkopplungsmembran bei geöffnetem Bypass unwirksam zu machen.
In der EP 1 426 651 A1 ist ein Lager offenbart, bei dem über einen elektromagnetisch bestätigten Schieber sowohl der Bypass zu öffnen als auch die Entkopplungsmembran festklemmbar ist. Der Schieber wirkt allerdings quer zur Wirkrichtung des Lagers und verursacht zusätzlichen Aufwand zur Reduktion der Reibkräfte und zur Kompensation des zu verdrängenden Fluids.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lager der eingangs geschilderten Art so zu verbessern, dass auf einfache Weise die Schwingfähigkeit der Entkopplungsmembran bei geöffnetem Bypass blockierbar ist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Entkopplungsmembran als starre Platte ausgebildet ist, die in Schwingungsrichtung des Fluids gegen die Drosselscheibe einen Freiweg aufweist und dadurch in der Drosselscheibe schwingbar gelagert ist und die Verschlussvorrichtung des Bypasses Blockierelemente aufweist, durch die in erster Schaltstellung der Verschlussvorrichtung bei geöffnetem Bypass die Entkoppelungsmembran blockierbar und in zweiter Stellung der Verschlussvorrichtung bei geschlossenem Bypass freigebbar ist.
Diese Anordnung hat den Vorteil, dass nur sehr geringe Reibkräfte in den Führungen der Verschlussvorrichtung zu überwinden sind und durch nur eine Bewegung der Verschlussvorrichtung sowohl der Bypass zu öffnen als auch gleichzeitig die Entkopplungsmembran blockierbar ist.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist die Verschlussvorrichtung den Blockierelementen zugeordnete Federn auf, wobei die Federn eine Kraftwirkung aufweisen, die der Öffnungsrichtung der Verschlussvorrichtung entgegen gerichtet ist.
Die Anordnung derartiger Federn hat den Vorteil, dass die Schließwirkung der Verschlussvorrichtung auch bei abgeschalteten Antrieb der Verschlussvorrichtung erhalten bleibt. Die Zuordnung der Federn zu den Blockierelementen hat den Vorteil, dass die Federn ohne zusätzlich notwendige Bauteile eine Führung aufweisen, so dass ein Versagen der Verschlussvorrichtung durch ein Ausknicken der Federn minimiert ist.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Antrieb der Verschlussvorrichtung als elektronisch ansteuerbarer Schrittmotor mit einer translatorisch bewegbaren Spindel ausgebildet.
Der Einsatz eines Schrittmotors als Antrieb für die Verschlussvorrichtung hat de Vorteil, dass ein Schrittmotor durch eine Bestromung im Stillstand nicht zerstört wird, so dass in beiden Schaltstellungen der Verschlussvorrichtung die jeweilige Position durch den Schrittmotor haltbar ist. Es ist keine Endabschaltung erforderlich. Da ein Schrittmotor mit niedriger Drehzahl und hohem Drehmoment betreibbar ist, ist auch kein Untersetzungsgetriebe erforderlich.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Ausgleichsmembran einen als Abdeckbalg ausgebildeten, mit der Ausgleichsmembran einstückig verbundenen Fortsatz auf, der auf der der Ausgleichskammer abgewandten Seite der Ausgleichsmembran so angeordnet ist, dass der Abdeckbalg um die Spindel des Schrittmotors herum und bis zu dem Schrittmotor reicht und mit dem Schrittmotor feuchtigkeitsdicht verbunden ist.
Diese Anordnung hat den Vorteil, dass beispielsweise bei Fahrten im schlechten Gelände, insbesondere bei Wasserdurchfahrten, die Spindel und der Schrittmotor gut gegen eindringende Feuchtigkeit geschützt sind.
Anhand der Zeichnung wird nachstehend ein Beispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt
1 eine prinzipielle Darstellung eines erfindungsgemäßen Lagers mit geschlossenem Bypass in einem Längsschnitt,
2 eine prinzipielle Darstellung des erfindungsgemäßen Lagers mit geöffnetem Bypass in einem Längsschnitt,
3 eine prinzipielle Darstellung des erfindungsgemäßen Lagers mit geöffnetem Bypass und Federn in einem Längsschnitt,
4 eine prinzipielle Darstellung des erfindungsgemäßen Lagers mit Dichtfortsatz der Ausgleichsmembran.
Die 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines erfindungsgemäßen Motorlagers 1. Das Lager 1 weist ein Anschlussstück 2 mit einem Befestigungsbolzen 3 auf, mit dem das Lager 1 an einem nicht gezeigten Motor eines Kraftfahrzeugs befestigbar ist. Das Anschlussstück 2 ist in eine Tragfeder 4 aus elastomerem Material einvulkanisiert. Auf der dem Anschlussstück 2 abgewandten Seite ist die Tragfeder an einer Drosselscheibe 5 fluiddicht befestigt. Die Drosselscheibe 5 weist einen Bypass 6 und eine Entkoppelungsmembran 7 auf. Die Entkoppelungsmembran 7 ist als stamme Platte ausgebildet und in einer Aufnahme 8 derart gelagert, dass sie in axialer Richtung gegen die Drosselscheibe 5 bewegbar ist. Die Drosselscheibe 5 umfasst weiterhin einen Drosselkanal 9, der an seinem ersten Ende 10 mit einer Arbeitskammer 11, an seinem zweiten Ende 12 mit einer Ausgleichskammer 13 fluidführend in Verbindung steht. Die Ausgleichskammer 13 ist neben der Drosselscheibe 5 durch eine Ausgleichsmembran 15 begrenzt.
An der Ausgleichsmembran 15 ist eine Verschlussvorrichtung 17 fluiddicht anvulkanisiert, wobei die Verschlussvorrichtung 17 ein Verschlussteil 18, Blockierelemente 19, von denen hier nur eins gezeigt ist und einen Antrieb 20 aufweist.
Der Antrieb 20 umfasst einen Schrittmotor 21 und eine Spindel 22, die durch den Schrittmotor translatorisch bewegbar ist und die mit der Verschlussvorrichtung 17 fest verbunden ist. Der Schrittmotor 21 stützt sich gegen einen Lagertop 23 mit einer Bohrung 24 ab. Der Lagertopf 23 ist mit der Drosselscheibe 5 und der Ausgleichsmembran 15 fest und fluiddicht verbördelt. Er weist an seinem dem Befestigungsteil 2 abgewandten äußeren Ende einen Befestigungsbolzen 25 auf, mit dem das Lager 1 an einer nicht gezeigten Fahrzeugkarosserie befestigbar ist.
Das Verschlussteil 18 verschließt in der gezeigten Stellung den Bypass 6, so dass ein hier gestrichelt dargestelltes Fluid 26, welches die Arbeitskammer 11 und die Ausgleichskammer 13 sowie den Bypass 6 und den Drosselkanal 9 ausfüllt, nicht durch den Bypass 6 strömen kann. Eine zentrale Feder 27 wirkt unterstützend beim Dichthalten des Bypasses 6.
Soll der Bypass 6 geöffnet werden, ist die Spindel 22 durch den Schrittmotor 20 in Richtung auf die Arbeitskammer 11 axial verschiebbar, so dass das Verschlussteil 18 den Bypass 6 freigibt.
Dieser Zustand ist in 2 dargestellt. 2 zeigt das Motorlager 1 nochmals, nun mit geöffnetem Bypass. Die Verschlussvorrichtung 17 ist durch die axial durch den Schrittmotor 21 verschobene Spindel 22 in Richtung auf die Arbeitskammer 11 angehoben, so dass das Verschlussteil 18 den Bypass 6 freigibt. Gleichzeitig sind die Blockierelemente 19 gegen die Entkoppelungsmembran 7 gepresst, so dass die Entkoppelungsmembran in den Aufnahmen 18 gegen die Drosselscheibe 5 festgelegt ist und nicht mehr schwingen kann.
In 3 ist das Lager 1 mit einer veränderten Anordnung der Federunterstützung gezeigt. Eine zentrale Feder ist hier nicht vorgesehen. Statt dessen weisen die Blockierelemente 19 jeweils eine Feder 30 auf, die als Schraubenfedern ausgebildet sind und von denen hier nur eine gezeigt ist. Die Federn 30 sind um die Blockierelemente 19 herum angeordnet, so dass jeweils ein Blockierelement 19 eine Feder 30 zentriert.
Die Federn 30 stützen sich an ihrem ersten Ende an der Verschlussvorrichtung 17 und an ihrem zweiten, der Drosselscheibe 5 zugewandten Ende gegen mit der Drosselscheibe 5 verbundene Widerlager 31 ab.
Das in der 4 gezeigte Lager 1 entspricht dem der 1, weist hier aber zusätzlich einen mit der Ausgleichsmembran 15 stoffschlüssig verbundenen, balgförmigen Fortsatz 32 auf. Der Fortsatz 32 weist in Richtung auf den Schrittmotor 21 und ist um die Spindel 22 herum angeordnet. Der Fortsatz 32 ist an seinem der Ausgleichsmembran 15 abgewandten Ende fest und fluiddicht mit dem Schrittmotor 21 verbunden. Eventuell durch die Bohrung 24 in den Lagertopf 23 eindringende Feuchtigkeit kann dadurch nicht zwischen der Spindel 22 und dem Schrittmotor 21 in den Schrittmotor 21 eindringen.
Bezugszeichenliste

1: erfindungsgemäßes Motorlager
2: Anschlussstück
3: Befestigungsbolzen
4: Tragfeder
5: Drosselscheibe
6: Bypass
7: Entkoppelungsmembran
8: Aufnahme
9: Drosselkanal
10, 12: Enden des Drosselkanals 9
11: Arbeitskammer
13: Ausgleichskammer
15: Ausgleichsmembran
17: Verschlussvorrichtung
18: Verschlussteil
19: Blockierelemente
20: Antrieb
21: Schrittmotor
22: Spindel
23: Lagertopf
24: Bohrung im Lagertopf 23
25: Befestigungsbolzen
26: Fluid
27: Feder
30: Federn der Blockierelemente 19
31: Widerlager der Federn 30
32: Fortsatz der Ausgleichsmembran 15

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 0173273 A2 [0004]
EP 0852304 B1 [0004]
DE 4141332 C2 [0006]
EP 1426651 A1 [0007]

Claims

Die Erfindung betrifft ein Hydrolager (1) mit einer fluidgefüllten Arbeitskammer (11) mit einem elastomeren Federelement und einer fluidgefüllten Ausgleichskammer (13) mit einer elastomeren Ausgleichsmembran (15) und einer Drosselscheibe (5), die die Arbeitskammer (11) und die Ausgleichskammer (13) voneinander trennt, wobei – die Arbeitskammer (11) und die Ausgleichskammer (13) durch elastische Verformung mindestens eines Elastomerkörpers (4, 15) wechselwirkend veränderliche Volumina aufweisen, – die Drosselscheibe (5) einen Drosselkanal (9) aufweist, über den die Arbeitskammer (11) mit der Ausgleichskammer (13) fluidführend in Verbindung steht, – die Drosselscheibe (5) eine parallel zum Drosselkanal (9) wirkende Entkoppelungsmembran (7) aufweist, – die Drosselscheibe (5) einen Bypass (6) aufweist, über den die Arbeitskammer (11) und die Ausgleichskammer (13) im geöffneten Zustand des Bypasses (6) fluidführend in Verbindung stehen und der Bypass (6) mit einer ein Verschlussteil (18) und einen Antrieb (20) aufweisenden Verschlussvorrichtung (17) zu öffnen und zu schließen ist, wobei die Verschlussvorrichtung (17) parallel zur Achse des Bypasses (6) bewegbar ist und die Öffnungsrichtung der Verschlussvorrichtung (17) der Hauptwirkrichtung des Druckes in der Arbeitskammer (11) entgegengesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkoppelungsmembran (7) als starre Platte ausgebildet ist, die in Schwingungsrichtung des Fluids (26) gegen die Drosselscheibe (5) einen Freiweg (8) aufweist und dadurch in der Drosselscheibe (5) schwingbar gelagert ist und die Verschlussvorrichtung (17) des Bypasses (6) Blockierelemente (19) aufweist, durch die in erster Schaltstellung der Verschlussvorrichtung (17) bei geöffnetem Bypass (6) die Entkoppelungsmembran (7) blockierbar und in zweiter Stellung der Verschlussvorrichtung (17) bei geschlossenem Bypass (6) freigebbar ist.
Hydrolager (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlussvorrichtung (17) den Blockierelementen (19) zugeordnete Federn (130) aufweist, wobei die Federn (130) eine Kraftwirkung aufweisen, die der Öffnungsrichtung der Verschlussvorrichtung (17) entgegen gerichtet ist.
Hydrolager (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (20) der Verschlussvorrichtung (17) als elektronisch ansteuerbarer Schrittmotor (21) mit einer translatorisch bewegbaren Spindel (22) ausgebildet ist.
Hydrolager (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsmembran (15) einen als Abdeckbalg ausgebildeten, mit der Ausgleichsmembran (15) einstückig verbundenen Fortsatz (32) aufweist, der auf der der Ausgleichskammer (13) abgewandten Seite der Ausgleichsmembran (15) so angeordnet ist, dass der Abdeckbalg (32) um die Spindel (22) des Schrittmotors (21) herum und bis zu dem Schrittmotor (21) reicht und mit dem Schrittmotor (21) feuchtigkeitsdicht verbunden ist.