DE102009059234B4 - Adaptives Motorlager - Google Patents
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Abstract
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.
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 Lagern 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 derEP 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 Motorlagers1 . Das Lager1 weist ein Anschlussstück2 mit einem Befestigungsbolzen3 auf, mit dem das Lager1 an einem nicht gezeigten Motor eines Kraftfahrzeugs befestigbar ist. Das Anschlussstück2 ist in eine Tragfeder4 aus elastomerem Material einvulkanisiert. Auf der dem Anschlussstück2 abgewandten Seite ist die Tragfeder an einer Drosselscheibe5 fluiddicht befestigt. Die Drosselscheibe5 weist einen Bypass6 und eine Entkoppelungsmembran7 auf. Die Entkoppelungsmembran7 ist als starre Platte ausgebildet und in einer Aufnahme8 derart gelagert, dass sie in axialer Richtung gegen die Drosselscheibe5 bewegbar ist. Die Drosselscheibe5 umfasst weiterhin einen Drosselkanal9 , der an seinem ersten Ende10 mit einer Arbeitskammer11 , an seinem zweiten Ende12 mit einer Ausgleichskammer13 fluidführend in Verbindung steht. Die Ausgleichskammer13 ist neben der Drosselscheibe5 durch eine Ausgleichsmembran15 begrenzt. - An der Ausgleichsmembran
15 ist eine Verschlussvorrichtung17 fluiddicht an vulkanisiert, wobei die Verschlussvorrichtung17 ein Verschlussteil18 , Blockierelemente19 , von denen hier nur eins gezeigt ist und einen Antrieb20 aufweist.. - Der Antrieb
20 umfasst einen Schrittmotor21 und eine Spindel22 , die durch den Schrittmotor translatorisch bewegbar ist und die mit der Verschlussvorrichtung17 fest verbunden ist. Der Schrittmotor21 stützt sich gegen einen Lagertop23 mit einer Bohrung24 ab. Der Lagertopf23 ist mit der Drosselscheibe5 und der Ausgleichsmembran15 fest und fluiddicht verbördelt. Er weist an seinem dem Befestigungsteil2 abgewandten äußeren Ende einen Befestigungsbolzen25 auf, mit dem das Lager1 an einer nicht gezeigten Fahrzeugkarosserie befestigbar ist. - Das Verschlussteil
18 verschließt in der gezeigten Stellung den Bypass6 , so dass ein hier gestrichelt dargestelltes Fluid26 , welches die Arbeitskammer11 und die Ausgleichskammer13 sowie den Bypass6 und den Drosselkanal9 ausfüllt, nicht durch den Bypass6 strömen kann. Eine zentrale Feder27 wirkt unterstützend beim Dichthalten des Bypasses6 . - Soll der Bypass
6 geöffnet werden, ist die Spindel22 durch den Schrittmotor20 in Richtung auf die Arbeitskammer11 axial verschiebbar, so dass das Verschlussteil18 den Bypass6 freigibt. - Dieser Zustand ist in
2 dargestellt.2 zeigt das Motorlager1 nochmals, nun mit geöffnetem Bypass. Die Verschlussvorrichtung17 ist durch die axial durch den Schrittmotor21 verschobene Spindel22 in Richtung auf die Arbeitskammer11 angehoben, so dass das Verschlussteil18 den Bypass6 freigibt. Gleichzeitig sind die Blockierelemente19 gegen die Entkoppelungsmembran7 gepresst, so dass die Entkoppelungsmembran in den Aufnahmen18 gegen die Drosselscheibe5 festgelegt ist und nicht mehr schwingen kann. - In
3 ist das Lager1 mit einer veränderten Anordnung der Federunterstützung gezeigt. Eine zentrale Feder ist hier nicht vorgesehen. Statt dessen weisen die Blockierelemente19 jeweils eine Feder30 auf, die als Schraubenfedern ausgebildet sind und von denen hier nur eine gezeigt ist. Die Federn30 sind um die Blockierelemente19 herum angeordnet, so dass jeweils ein Blockierelement19 eine Feder30 zentriert. - Die Federn
30 stützen sich an ihrem ersten Ende an der Verschlussvorrichtung17 und an ihrem zweiten, der Drosselscheibe5 zugewandten Ende gegen mit der Drosselscheibe5 verbundene Widerlager31 ab. - Das in der
4 gezeigte Lager1 entspricht dem der1 , weist hier aber zusätzlich einen mit der Ausgleichsmembran15 stoffschlüssig verbundenen, balgförmigen Fortsatz32 auf. Der Fortsatz32 weist in Richtung auf den Schrittmotor21 und ist um die Spindel22 herum angeordnet. Der Fortsatz32 ist an seinem der Ausgleichsmembran15 abgewandten Ende fest und fluiddicht mit dem Schrittmotor21 verbunden. Eventuell durch die Bohrung24 in den Lagertopf23 eindringende Feuchtigkeit kann dadurch nicht zwischen der Spindel22 und dem Schrittmotor21 in den Schrittmotor21 eindringen. - Bezugszeichenliste
- (Teil der Beschreibung)
- 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
Claims (4)
- 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 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (20) der Verschluss vorrichtung (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.
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