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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Aufhängungssysteme, die zum Befestigen eines Antriebsstrangs in Kraftfahrzeuganwendungen verwendet werden, insbesondere auf Aufhängungssysteme mit neutralem Drehmoment der Rollachse und auf pendelnde Aufhängungssysteme und insbesondere auf eine vollständig entkoppelte Nickdämpfungs-Hydraulikbuchse bei den Gegendrehmoment-Lagerungskomponenten hiervon.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Antriebsstrangaufhängungssysteme, die in Kraftfahrzeuganwendungen verwendet werden, enthalten das beispielhaft in 1 dargestellte ”Vierpunkt”-Aufhängungssystem ”mit neutraler Drehmoment-Rollachse” (im Folgenden einfach ”NTA”-Aufhängungssystem) und das beispielhaft in 2 dargestellte ”pendelnde” Aufhängungssystem. In dem NTA-Aufhängungssystem 10 aus 1 sind (die Anordnungen sind relativ zur Vorwärtsfahrtrichtung 15 des Kraftfahrzeugs) eine rechte lasttragende Lagerung 12, eine linke lasttragende Lagerung 14, eine vordere Gegendrehmoment-Buchsenlagerung 16 und eine hintere Gegendrehmoment-Buchsenlagerung 18 enthalten. In dem pendelnden Aufhängungssystem 20 aus 2 sind (die Anordnungen sind relativ zur Vorwärtsfahrtrichtung 25 des Kraftfahrzeugs) eine rechte lasttragende Lagerung 22, eine linke lasttragende Lagerung 24 und eine (hinten angeordnete) Gegendrehmoment-Federbeinlagerung 26 angeordnet. In jedem Aufhängungssystem 10, 20 umfasst die resultierende Kraft-/Drehmomentbelastung, die durch den Antriebsstrang erzeugt wird, wenn der Antriebsstrang befestigt ist, die zwei lasttragenden Lagerungen, die ausgerichtet auf die Drehmoment-Rollachse 35, 32 des Antriebsstrangs angeordnet sind, die durch seinen Schwerpunkt geht, und die eine oder die zwei Gegendrehmoment-Lagerungskomponenten (d. h. die Buchsenlagerungen 16, 18 oder die Gegendrehmoment-Federbeinlagerung 26), die in der Weise angeordnet sind, dass sie minimale statische Kraftvorbelastung tragen, während sie eine Reaktion für die Antriebsstrangnickbewegung bereitstellen, die aus der Drehmomentbelastung um die Drehmoment-Rollachse entsteht, wobei die Nickbewegung des Antriebsstrangs bei der (den) Drehmomentfederbein-Lagerungskomponente(n) allgemein als ein Paar oder als ein Moment in einer Ebene normal zu der Drehmoment-Rollachse registriert wird.
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Wie beispielhaft in 3 gezeigt ist, enthält (enthalten) die Gegendrehmoment-Lagerungskomponente(n) 40 ein erstes Gegendrehmoment-Lagerungskomponentenglied 42, das (gemäß den beispielhaften Fahrschemeln 30 und 42 in 1 bzw. 2) beispielhaft mit dem Fahrschemel 44 verbunden ist, und ein zweites Gegendrehmoment-Lagerungskomponentenglied 46, das beispielhaft mit dem Antriebsstrang 48 verbunden ist. Eine elastische Gegendrehmoment-Lagerungsbuchse 50 verbindet biegsam das erste und das zweite Gegendrehmoment-Lagerungskomponentenglied 42, 46. Die 4 bis 6 zeigen schematisch, wie die Gegendrehmoment-Lagerungsbuchse 50 des Standes der Technik arbeitet. In 4 ist zu sehen, dass ein elastisches Element 52 wie etwa z. B. Gummi mit dem ersten Gegendrehmoment-Lagerungskomponentenglied 42 distal verbunden ist und über einen Buchsenstab 54, der die Form eines Durchgangsbolzens aufweist, mit dem zweiten Gegendrehmoment-Lagerungskomponentenglied 46 allgemein zentral verbunden ist. Wie in 5 und 6 gezeigt ist, wirken die Antriebsstrang-Nickdrehmomentlasten 56, 58 im Wesentlichen senkrecht zu dem Buchsenstab 54 und führen zu einer Nickbewegung bei dem (den) Gegendrehmoment-Lagerungskomponentenglied(ern), wobei das elastische Element davon in Abhängigkeit von den zueinander entgegengesetzten Richtungen der Nickdrehmomentlasten mit elastischer Verformung reagiert.
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Wenn das Kraftfahrzeug in Betrieb ist, tritt bei dem (den) Gegendrehmoment-Lagerungskomponentenglied(ern) wegen der verschiedenen Grade der Drehmomentbelastung eine Antriebsstrang-Nickbewegung auf, die sowohl hohe als auch niedrige Schwingungsamplituden enthält, für die die Dämpfungs- und Steifheitserfordernisse variieren. Ereignisse mit hoher Schwingungsamplitude enthalten Motor-Start/Stopp, Garagenschaltungen, das Rütteln auf rauer Straße und das Tuckern auf glatter Straße. Schwingungsereignisse mit niedriger Amplitude enthalten die Leerlaufschwingung und die Rüttelschwingung auf glatter Straße. Somit ist ein Nachteil der Gegendrehmoment-Lagerungskomponenten des Standes der Technik, die allein ein elastisches Element für die Reaktion auf die Antriebsstrang-Nickbewegung nutzen, dass sich das elastische Element nicht von selbst hinsichtlich Steifheit und Dämpfung auf die verschiedenen hohen und niedrigen Schwingungsamplituden, die während Antriebsstrang-Nickbewegungsereignissen an es übergeben werden, anpassen kann.
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Eine Lagerungsvorrichtung mit zwei Aspekten, die im Stand der Technik bekannt ist, ist eine hydraulische Lagerung, die für linke und rechte lasttragende Antriebsstranglagerungen verwendet wird. In einem ersten Aspekt liefert eine hydraulische Lagerung einen Ort eines Gegenstands wie etwa eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs in Bezug auf einen zweiten Gegenstand wie z. B. den Rahmen (oder Fahrschemel) des Kraftfahrzeugs. In einem zweiten Aspekt stellt die hydraulische Lagerung eine Schwingungsdämpfung oder niedrige dynamische Steifheit wie zwischen einem ersten und einem zweiten Gegenstand wie z. B. eine Dämpfung oder Isolation der Motorschwingung in Bezug auf den Rahmen des Kraftfahrzeugs bereit. Hydraulische Lagerungen, die für Kraftfahrzeuganwendungen verwendet werden, sind z. B. durch die
US-Patente 4,828,234 ,
5,215,293 und
7,025,341 dargestellt.
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Das
US-Patent 5,215,293 offenbart beispielhaft eine hydraulische Lagerung, die ein starres oberes Glied, das mit dem Antriebsstrang verschraubt ist, und ein unteres Antriebsstrangglied, das mit dem Rahmen (oder mit dem Fahrschemel) verschraubt ist, aufweist, wobei das obere und das untere Glied federnd miteinander verbunden sind. Das obere Glied ist mit einem federnden Hauptgummielement verbunden. Eine Schwingung des Hauptgummielements in Ansprechen auf eine Motorschwingung wird auf eine benachbarte obere Fluidkammer übertragen. Die obere Fluidkammer ist zu einer starren oberen Platte benachbart, die eine Leerlauf-Trägheitsbahn dadurch aufweist, die mit einer Leerlauf-Fluidkammer in Verbindung steht. Die Leerlauf-Fluidkammer ist durch ein Leerlauf-Diaphragma von einer Leerlauf-Luftkammer getrennt. Die Leerlauf-Luftkammer ist wahlweise mit der Atmosphäre oder mit dem Motorunterdruck verbunden, um die Leerlauf-Luftkammer wahlweise zu entleeren, wobei in diesem Fall das Leerlauf-Diaphragma festgestellt wird. In der oberen Platte ist eine Prell-Trägheitsbahn gebildet und steht mit einer unteren Fluidkammer, die mit Fluid gefüllt ist, in Verbindung. Ein Balg trennt die untere Fluidkammer von einer unteren Luftkammer, die zu der Atmosphäre belüftet ist.
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Die Leerlauf-Trägheitsbahn weist eine größere Querschnittsfläche und eine kürzere Länge als die Prell-Trägheitsbahn auf, sodass das Verhältnis eine Resonanzfrequenzdämpfung bei den jeweils ausgewählten Resonanzfrequenzen bereitstellt. Diesbezüglich ist die Resonanzfrequenz des durch die Leerlauf-Trägheitsbahn strömenden Fluids höher als die des durch die Prell-Trägheitsbahn strömenden Fluids eingestellt. Somit kann diese hydraulische Lagerung des Standes der Technik auf der Grundlage der Resonanz einer Masse des Fluids in der Prell-Trägheitsbahn verhältnismäßig niederfrequente Schwingungen über einen niedrigeren Frequenzbereich wie etwa Antriebsstrangrütteln oder -prellen wirksam dämpfen, während die Leerlauf-Trägheitsbahn andererseits in der Weise abgestimmt ist, dass die hydraulische Lagerung auf der Grundlage der Resonanz einer Masse des Fluids in der Leerlauf-Trägheitsbahn eine ausreichend verringerte dynamische Steifheit in Bezug auf verhältnismäßig hochfrequente Schwingungen über einen höheren Frequenzbereich wie etwa Motorleerlaufschwingungen zeigt.
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Im Betrieb werden Schwingungen in dem höheren Frequenzbereich durch den Betrieb der bewirkten Fluidschwingungen in der oberen Fluidkammer, die durch die Leerlauf-Trägheitsbahn gehen, und durch die federnde Verformung des federnden Hauptelements und des Leerlauf-Diaphragmas isoliert, da die Leerlauf-Luftkammer auf Atmosphärendruck ist. Für Schwingungen in dem niedrigeren Frequenzbereich wird die Leerlauf-Luftkammer dadurch, dass sie mit dem Motorunterdruck verbunden wird, entleert, wobei nun die Fluidschwingungen der oberen Fluidkammer durch die Prell-Trägheitsbahn laufen und dabei zusammen mit der federnden Verformung des federnden Hauptelements und des Balgs gedämpft werden.
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Hydraulische Lagerungen werden als lasttragende Lagerungen oder als eine Kombination aus lasttragender Lagerung und Gegendrehmomentlagerung genutzt. in Drehmoment-Rollachsen-Aufhängungssystemen wie dem NTA- und dem pendelnden System sind die Gegendrehmomentelemente in dem System dafür prädisponiert, minimale statische Vorbelastung zu tragen und hauptsächlich auf das Antriebsstrangdrehmoment zu reagieren. Insbesondere Lagerungen vom Buchsenstil als die Gegendrehmomentelemente schaffen in NTA- und pendelnden Systemen spezifische Vorteile für die Gesamtisolation des Antriebsstrangaufhängungssystems, die von anderen Typen hydraulischer Lagerungen nicht geboten werden. Dementsprechend besteht im Gebiet ein Bedarf an der Implementierung von Lagerungen vom Buchsenstil, die nicht durch externe Vorrichtungen gesteuert werden, die bei kleinen Amplituden der Antriebsstrangnickschwingung eine niedrige Steifheit und bei großen Amplituden der Antriebsstrangnickschwingung eine hohe Dämpfung bereitstellen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung packt eine Hydraulikvorrichtung in eine Gegendrehmoment-Lagerungsbuchse einer Gegendrehmoment-Lagerungskomponente eines Antriebsstrangaufhängungssystems, z. B. eines NTA- oder eines pendelnden Aufhängungssystems, um bei hoher Schwingungsamplitude eine hohe hydraulische Dämpfung und Steifheit und bei niedriger Schwingungsamplitude eine minimale bis keine hydraulische Dämpfung und Steifheit bereitzustellen, und ermöglicht dadurch, dass das Aufhängungssystem eine passiv entkoppelte Antriebsstrangnickdämpfung wie zwischen hohen und niedrigen Schwingungsamplituden aufweist.
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Die Hydraulikvorrichtungs-Gegendrehmoment-Lagerungsbuchse gemäß der vorliegenden Erfindung ist in einer allgemein zylindrischen Form konfiguriert, die eine Ersatzpackung in eine herkömmliche zylinderförmige Buchsenlagerungsanwendung der Gegendrehmoment-Lagerungskomponente zulässt. Eine starre Außenkapsel ist mit einem ersten Gegendrehmoment-Lagerungskomponentenglied verbunden. Ein elastisches Glied, das innerhalb der Außenkapsel angeordnet ist, besteht aus einem elastischen Hauptelement und aus einem elastischen Hauptkörper. Das elastische Hauptelement weist einen allgemein zentral angeordneten Buchsenstab auf, der damit verbunden ist, wobei der Buchsenstab mit einem zweiten Gegendrehmoment-Lagerungskomponentenglied verbunden ist. Beispielhaft steht die Außenkapsel über das erste Gegendrehmoment-Lagerungskomponentenglied mit dem Fahrschemel in Verbindung und steht der Buchsenstab über das zweite Gegendrehmoment-Lagerungskomponentenglied mit dem Antriebsstrang in Verbindung.
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Die distalen Enden des elastischen Hauptelements sind mit dem elastischen Hauptkörper einteilig verbunden. Ein Hauptflüssigkeitsvorratsbehälter befindet sich auf einer ersten Seite des elastischen Hauptelements, während die andere, die zweite Seite des elastischen Hauptelements zu der Atmosphäre freiliegt. Eine Prell-Trägheitsbahn ist hydraulisch mit dem Hauptflüssigkeitsvorratsbehälter verbunden und verläuft zu einem Sekundärflüssigkeitsvorratsbehälter, der durch einen biegsamen Balg von der Atmosphäre getrennt ist, wobei der Balg mit dem elastischen Hauptkörper verbunden ist. Ein Fluiddurchlass ist mit dem Hauptflüssigkeitsvarratsbehälter hydraulisch verbunden und steht mit dem Sekundärflüssigkeitsvorratsbehälter hydraulisch in Verbindung. Darin ist ein Entkopplersystem angeordnet, das durchlochte Seitenwände und eine lose nachgiebige Membran, die dazwischen angeordnet ist, enthält.
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Im Betrieb werden Schwingungen mit niedriger Amplitude durch das elastische Hauptelement auf den Hauptflüssigkeitsvorratsbehälter übertragen, wobei die durch den Hauptflüssigkeitsvorratsbehälter gehenden Schwingungen, da die nachgiebige Membran frei beweglich ist, über das Entkopplersystem in den Entkopplerfluiddurchlass übertragen werden, wodurch eine niedrige Nicksteifheit und wenig oder keine hydraulische Dämpfung bereitgestellt werden. Für Schwingungen mit hoher Amplitude werden die Schwingungen durch das elastische Hauptelement auf den Hauptflüssigkeitsvorratsbehälter übertragen, sodass die Flüssigkeit (in den oder aus dem) Hauptflüssigkeitsvorratsbehälter verlagert und mit dem Sekundarflüssigkeitsvorratsbehälter über die Prell-Trägheitsbahn und die federnde Nachgiebigkeit des Balgs ausgetauscht wird. Gleichzeitig veranlasst die Amplitude der Schwingung, dass die nachgiebige Membran des Entkopplersystems hydraulisch in verschließende Beziehung mit einer durchlochten Seitenwand des Entkopplersystems gedrückt wird, wodurch der Betrieb der nachgiebigen Membran gesperrt wird. Somit werden für Schwingungen mit hoher Amplitude eine hohe dynamische Dämpfung und hohe Nicksteifheit bereitgestellt. Dementsprechend werden bei hoher Schwingungsamplitude eine hohe hydraulische Dämpfung und Steifheit bereitgestellt und wird bei niedriger Schwingungsamplitude eine minimale bis keine hydraulische Dämpfung und Steifheit bereitgestellt, was ermöglicht, dass das Aufhängungssystem bei hoher und niedriger Schwingungsamplitude eine passiv entkoppelte Nickdämpfung aufweist.
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Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hydraulikvorrichtung als die Gegendrehmoment-Lagerungsbuchse einer Gegendrehmoment-Lagerungskomponente eines Antriebsstrangaufhängungssystems, z. B. eines NTA- oder eines pendelnden Aufhängungssystems, zu nutzen, um bei hoher Schwingungsamplitude eine hohe hydraulische Dämpfung und Steifheit bereitzustellen und um bei niedriger Schwingungsamplitude eine minimale bis keine hydraulische Dämpfung und Steifheit bereitzustellen, um somit zu ermöglichen, dass das Aufhängungssystem eine passiv entkoppelte Nickdämpfung wie zwischen hohen und niedrigen Schwingungsamplituden aufweist.
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Diese und zusätzliche Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines NTA-Aufhängungssystems des Standes der Technik für ein Kraftfahrzeug.
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2 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines pendelnden Aufhängungssystems des Standes der Technik für ein Kraftfahrzeug.
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3 ist eine perspektivische Ansicht einer Gegendrehmoment-Lagerungskomponente des Standes der Technik eines Antriebsstrangaufhängungssystems des Standes der Technik.
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4 bis 6 zeigen Beispiele des Betriebs eines elastischen Elements des Standes der Technik einer Gegendrehmoment-Lagerungsbuchse des Standes der Technik der Gegendrehmoment-Lagerungskomponente eines Antriebsstrangaufhängungssystems des Standes der Technik.
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7 ist eine Schnittansicht, die schematisch Struktur- und Funktionsprinzipien des Betriebs einer Hydraulikvorrichtungs-Gegendrehmoment-Lagerungsbuchse für eine Gegendrehmoment-Lagerungskomponente gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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8 ist eine Seitenansicht einer Hydraulikvorrichtungs-Gegendrehmoment-Lagerungsbuchse für eine Gegendrehmoment-Lagerungskomponente gemäß der vorliegenden Erfindung.
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9 ist eine Stirnansicht der Hydraulikvorrichtungs-Gegendrehmoment-Lagerungsbuchse für eine Gegendrehmoment-Lagerungskomponente gemäß der vorliegenden Erfindung, längs der Linie 9-9 aus 8 gesehen.
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10 ist eine Schnittansicht der Hydraulikvorrichtungs-Gegendrehmoment-Lagerungsbuchse für eine Gegendrehmoment-Lagerungskomponente gemäß der vorliegenden Erfindung, längs der Linie 10-10 aus 8 gesehen.
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11 ist eine Schnittansicht der Hydraulikvorrichtungs-Gegendrehmoment-Lagerungsbuchse für eine Gegendrehmoment-Lagerungskomponente gemäß der vorliegenden Erfindung, längs der Linie 11-11 aus 10 gesehen.
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12 ist eine perspektivische Ansicht einer Gegendrehmoment-Lagerungskomponente eines Antriebsstrangaufhängungssystems, die in der Weise gezeigt ist, dass sie die Hydraulikvorrichtungs-Gegendrehmoment-Lagerungsbuchse gemäß der vorliegenden Erfindung enthält.
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13 und 14 zeigen Beispiele des Betriebs der Hydraulikvorrichtungs-Gegendrehmoment-Lagerungsbuchse für eine Gegendrehmoment-Lagerungskomponente gemäß der vorliegenden Erfindung in Ansprechen auf eine hohe Schwingungsamplitude.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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In den 7 bis 14 sind Aspekte einer Hydraulikvorrichtungs-Gegendrehmoment-Lagerungsbuchse für eine Gegendrehmoment-Lagerungskomponente eines Antriebsstrangaufhängungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt.
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7 zeigt schematisch die Struktur- und Funktionsprinzipien des Betriebs einer Hydraulikvorrichtungs-Gegendrehmoment-Lagerungsbuchse 1000 gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Eine starre Außenkapsel 1004 ist mit einem ersten Gegendrehmoment-Lagerungskomponentenglied 1002' verbunden. Ein elastisches Hauptelement 1006 weist einen allgemein zentral angeordneten Einsatz 1014 auf, der mit einem zweiten Gegendrehmoment-Lagerungskomponentenglied 1002'' verbunden ist. Ein Hauptflüssigkeitsvorratsbehälter 1022 ist abdichtend auf einer ersten Seite 1006 des elastischen Hauptelements 1006 angeordnet, während die andere, die zweite Seite 1006'' des elastischen Hauptelements zu der Atmosphäre 1024 freiliegt. Eine Prell-Trägheitsbahn 1026 ist hydraulisch mit dem Hauptflüssigkeitsvorratsbehälter 1022 verbunden und verläuft zu einem Sekundärflüssigkeitsvorratsbehälter 1030, der durch einen biegsamen Balg 1032 von der Atmosphäre 1024 getrennt ist. Ein Entkopplerfluiddurchlass 1034 ist mit dem Hauptflüssigkeitsvorratsbehälter 1022 hydraulisch verbunden und steht mit dem Sekundärflüssigkeitsvorratsbehälter 1030 hydraulisch in Verbindung. In dem Entkopplerfluiddurchlass 1034 ist ein Entkopplersystem 1040 in Form eines Paars paralleler und voneinander beabstandeter durchlochter Seitenwände 1042, 1044 angeordnet, zwischen denen eine lose, nachgiebige Membran 1046 angeordnet ist, die so bemessen ist, dass sie über den Durchlochungen 1048 der durchlochten Seitenwände liegt. Eine Flüssigkeit, vorzugsweise Glykol, 1025 füllt den Haupt- und den Sekundärflüssigkeitsvorratsbehälter 1022, 1030, die Prell-Trägheitsbahn 1026, den Entkopplerfluiddurchlass 1034 und das Entkopplersystem 1040.
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Im Betrieb in Bezug auf Schwingungen mit hoher Amplitude werden die Schwingungen durch das elastische Hauptelement 1006 in der Weise auf den Hauptflüssigkeitsvorratsbehälter 1022 übertragen, dass die Flüssigkeit in Bezug auf den Hauptflüssigkeitsvorratsbehälter verlagert und mit dem Sekundärflüssigkeitsvorratsbehälter über die Prell-Trägheitsbahn 1026 und die federnde Nachgiebigkeit des Balgs 1032 ausgetauscht wird. Gleichzeitig veranlasst die hohe Amplitude der Schwingung, dass die nachgiebige Membran 1046 hydraulisch in verschließende Beziehung mit den Durchlochungen 1048 einer oder der anderen der durchlochten Seitenwände 1042, 1044 gedrückt wird, wodurch der Betrieb des Entkopplersystems 1040 gesperrt wird. Somit werden für Schwingungen mit hoher Amplitude eine hohe Nicksteifheit und eine hohe hydraulische Dämpfung bereitgestellt.
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Ferner werden im Betrieb in Bezug auf Schwingungen mit niedriger Amplitude die Schwingungen durch das elastische Hauptelement 1006 auf den Hauptflüssigkeitsvorratsbehälter 1022 übertragen, wobei diese Schwingungen mit niedriger Amplitude, da die nachgiebige Membran 1046 zwischen den durchlochten Seitenwänden 1042, 1044 lose frei beweglich ist, ohne die Durchlochungen 1048 zu verschließen, durch den Hauptflüssigkeitsvorratsbehälter gehen, daraufhin durch das Entkopplersystem 1040 und in den Entkopplerfluiddurchlass 1034 übertragen werden, wodurch in Reaktion auf die Antriebsstrangnickbewegung mit niedriger Amplitude eine minimale Nicksteifheit und minimale bis keine hydraulische Dämpfung bereitgestellt werden.
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Nunmehr übergehend zu 8 bis 14 wird eine bevorzugte Ausführungsform der Hydraulikvorrichtungs-Gegendrehmoment-Lagerungsbuchse 100 gemäß der vorliegenden Erfindung ausführlich geschildert, die in einer allgemein zylindrischen Form konfiguriert ist, deren Packung ihren Ersatz für die herkömmliche zylinderförmige Gegendrehmoment-Lagerungsbuchsenanwendung des Standes der Technik (z. B. gemäß 3) ermöglicht.
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12 zeigt ein ausführliches Beispiel eines Antriebsstrangaufhängungssystems 105 wie z. B. eines NTA- oder eines pendelnden Aufhängungssystems, das wenigstens eine Gegendrehmoment-Lagerungskomponente 102, die ein erstes Gegendrehmoment-Lagerungskomponentenglied 102' enthält, das beispielhaft mit einem Fahrschemel 116 verbunden ist, ein zweites Gegendrehmoment-Lagerungskomponentenglied 102'', das beispielhaft mit einem Antriebsstrang 118 verbunden ist, und eine Hydraulikvorrichtungs-Gegendrehmoment-Lagerungsbuchse 100, die die erste und die zweite Gegendrehmoment-Lagerungskomponente in der Weise biegsam miteinander verbindet, dass bei hoher Schwingungsamplitude eine hohe hydraulische Dämpfung und Steifheit bereitgestellt werden und dass bei niedriger Schwingungsamplitude eine minimale bis keine hydraulische Dämpfung und Steifheit bereitgestellt werden, enthält, und das somit ermöglicht, dass das Aufhängungssystem 105 eine passiv entkoppelte Nickdämpfung wie zwischen hohen und niedrigen Schwingungsamplituden um die Drehmoment-Rollachse des Antriebsstrangs aufweist.
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Eine starre Außenkapsel 104 ist mit einem ersten Gegendrehmoment-Lagerungskomponentenglied, beispielhaft 102' in 12, verbunden. Eine geformte elastische Buchse 110 enthält integral ein elastisches Hauptelement 106, in dem die geformte elastische Buchse über einem Metallkäfig 108 geformt ist, der eine strukturelle Definition für die geformte elastische Buchse bereitstellt (siehe 10, wo ein Abschnitt der geformten elastischen Buchse nicht gezeigt ist, um den Käfig zu zeigen). Das elastische Hauptelement 106 weist einen allgemein zentral angeordneten Einsatz 114 auf, der z. B. durch einen Buchsenstab 112 in der bevorzugten Form eines Durchgangsbolzens mit dem zweiten Gegendrehmoment-Lagerungskomponentenglied 102'' verbunden ist, das mit dem Antriebsstrang 118 verbunden ist. Ferner ist die Außenkapsel 104 beispielhaft über das erste Gegendrehmoment-Lagerungskomponentenglied 102' mit dem Fahrschemel 116 verbunden, wobei der Begriff ”Fahrschemel” ein angeschraubtes Strukturelement, d. h. ein Kraftfahrzeugteilrahmen, das bzw. der für die Befestigung des Antriebsstrangs verwendet wird, ist.
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Ein Hauptflüssigkeitsvorratsbehälter 122 ist abdichtend auf einer ersten Seite 106 des elastischen Hauptelements 106 angeordnet, während die andere, die zweite Seite 106'' des elastischen Hauptelements zu der Atmosphäre 124 freiliegt. Eine Prell-Trägheitsbahn 126 ist teilweise aus der geformten elastischen Buchse 110 und teilweise aus der Außenkapsel 104 gebildet. Die Prell-Trägheitsbahn 126 ist (siehe Öffnung 135) mit dem Hauptflüssigkeitsvorratsbehälter 122 hydraulisch verbunden und verläuft zu einem Sekundärflüssigkeitsvorratsbehälter 130, der durch einen biegsamen Balg 132, der mit der geformten elastischen Buchse 110 verbunden ist, von der Atmosphäre 124 getrennt ist. Ein Entkopplerfluiddurchlass 134 ist teilweise aus der geformten elastischen Buchse 110 und teilweise aus der Außenkapsel 104 gebildet. Der Entkopplerfluiddurchlass 134 ist mit dem Hauptflüssigkeitsvorratsbehälter 122 hydraulisch verbunden und steht mit dem Sekundarflüssigkeitsvorratsbehälter 130 hydraulisch in Verbindung. In dem Entkopplerfluiddurchlass 134 ist ein Entkopplersystem 140 in Form eines Paars paralleler und voneinander beabstandeter durchlochter Seitenwände 142, 144 angeordnet, zwischen denen eine lose, nachgiebige Membran 146 angeordnet ist, die so bemessen ist, dass sie über den Durchlochungen 148 der durchlochten Seitenwände liegt. Flüssigkeit, vorzugsweise Glykol, 125 füllt den Haupt- und den Sekundärflüssigkeitsvoratsbehälter 122, 130, die Prell-Trägheitsbahn 126, den Entkopplerfluiddurchlass 134 und das Entkopplersystem 140. Die Prell-Trägheitsbahn 126 und der Entkopplerfluiddurchlass 134 sind wie z. B. durch eine Wand 145 getrennt.
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Es wird nun der Betrieb eines Antriebsstrangaufhängungssystems 105 beschrieben, das die Hydraulikvorrichtungs-Gegendrehmoment-Lagerungsbuchse 100 für jede Gegendrehmoment-Lagerungskomponente 102 davon aufweist.
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Antriebsstrangdrehmoment- und Drehmomentübergangszustände erzeugen eine Antriebsstrangnickschwingung um die Drehmoment-Rollachse (siehe 1 und 2), auf die die Hydraulikvorrichtungs-Gegendrehmoment-Lagerungsbuchse in Form einer Schwingung mit niedriger und hoher Amplitude des elastischen Hauptkörpers 106 in Bezug auf die Außenkapsel (siehe 9 und 10) reagiert.
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Wie in 10 gezeigt ist, werden Schwingungen 152 mit niedriger Amplitude durch das elastische Hauptelement 106 auf den Hauptflüssigkeitsvorratsbehälter 122 übertragen, wobei diese Schwingungen mit niedriger Amplitude, da die nachgiebige Membran 146 zwischen den durchlochten Seitenwänden 142, 144 lose frei beweglich ist 150, ohne die Durchlochungen 148 zu verschließen, durch den Hauptflüssigkeitsvorratsbehälter gehen und daraufhin durch das Entkopplersystem 140 und in den Entkopplerfluiddurchlass 134 übertragen werden, wodurch als eine Reaktion auf die Antriebsstrangnickbewegung mit niedriger Amplitude eine minimale Nicksteifheit und minimale bis keine hydraulische Dämpfung bereitgestellt werden.
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Wie in 13 und 14 gezeigt ist, werden Schwingungen mit hoher Amplitude 154, 158 durch das elastische Hauptelement 106 in der Weise auf den Hauptflüssigkeitsvorratsbehälter 122 übertragen, dass die Flüssigkeit in Bezug auf den Hauptvorratsbehälter (nach innen 156 in 13 oder nach außen 160 in 14) verlagert und über die Prell-Trägheitsbahn 126 und die federnde Nachgiebigkeit des Balgs 132 mit dem Sekundärflüssigkeitsvorratsbehälter 130 ausgetauscht wird. Gleichzeitig veranlasst die hohe Amplitude der Schwingung, dass die nachgiebige Membran 146 in Abhängigkeit von der Richtung 154 (12) 158 (13) der Schwingung hydraulisch in verschließende Beziehung mit den Durchlochungen 148 der einen oder der anderen der durchlochten Seitenwände 142, 144 gedrückt wird, wodurch der Betrieb des Entkopplersystems 140 gesperrt wird. Somit werden für Schwingungen mit hoher Amplitude eine hohe Nicksteifheit und eine hohe hydraulische Dämpfung bereitgestellt.
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Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung bei hohen Schwingungsamplituden der Antriebsstrangnickbewegung um die Drehmoment-Rollachse des Antriebsstrangs eine hohe hydraulische Dämpfung und Steifheit bereit und bei niedrigen Schwingungsamplituden der Antriebsstrang-Nickbewegung um die Drehmoment-Rollachse des Antriebsstrangs eine minimale bis keine hydraulische Dämpfung und Steifheit bereit, was ermöglicht, dass das Aufhängungssystem eine passiv entkoppelte Nickdämpfung wie zwischen hohen und niedrigen Schwingungsamplituden aufweist.
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Die Abgrenzung zwischen ”hoher” und ”niedriger” Schwingungsamplitude des Antriebsstrangs, der um die Drehmoment-Rollachse des Antriebsstrangs eine Nickbewegung ausführt, während das Entkopplersystem aktiv oder gesperrt ist, wird durch empirische Tests oder durch Computermodellierung für die bestimmte Fahrzeuganwendung bestimmt. Allerdings kann lediglich beispielhaft irgendeine Amplitude über etwa 0,5 Millimeter der Antriebsstrangnickbewegung, die in der Hydraulikvorrichtungs-Gegendrehmoment-Lagerungsbuchse wirkt, als eine ”hohe” Schwingungsamplitude angesehen werden.
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Ferner können beispielhaft die Begriffe ”minimal” und ”hoch”, wie sie zur Beschreibung der Dämpfung und/oder Steifheit verwendet sind, z. B. etwa wenigstens eine Größenordnung Unterschied repräsentieren, wobei der Begriff ”minimal” der kleinere dazwischen ist.
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Für den Fachmann auf dem Gebiet, auf das sich diese Erfindung bezieht, kann die oben beschriebene Ausführungsform einer Änderung oder Abwandlung unterliegen. Eine solche Änderung oder Abwandlung kann ausgeführt werden, ohne von dem Umfang der Erfindung, der nur durch den Umfang der beigefügten Ansprüche beschränkt sein soll, abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 4828234 [0005]
- US 5215293 [0005, 0006]
- US 7025341 [0005]
