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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Aufhängungssysteme, die für die Aufhängung eines Antriebsstrangs in Kraftfahrzeuganwendungen verwendet werden, insbesondere auf pendelnde Aufhängungssysteme und genauer auf ein vollständig entkoppeltes hydraulisches Nickdämpfungs-Drehmomentfederbein bei der Drehmomentfederbeinbefestigung davon.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Antriebsstrangaufhängungssysteme, die in Kraftfahrzeuganwendungen verwendet werden, enthalten ein „pendelndes“ Aufhängungssystem, das beispielhaft in 1 dargestellt ist. In dem pendelnden Aufhängungssystem 10 sind (die Anordnungen sind relativ zu der Vorwärtsfahrtrichtung 26 des Kraftfahrzeugs) eine rechte lasttragende Lagerung 12, eine linke lasttragende Lagerung 14 und eine (hinten angeordnete) Gegendrehmoment-Federbeinlagerung 18, die aus einem Drehmomentfederbein 20 und aus einer Drehmomentfederbein-Trägeranordnung 22 besteht, enthalten. Die zwei lasttragenden Lagerungen sind in Ausrichtung auf die Drehmoment-Rollachse 16 des Antriebsstrangs angeordnet, die durch seinen Schwerpunkt geht, und die Gegendrehmoment-Drehmomentfederbein-Lagerung 18 ist in der Weise angeordnet, dass sie eine minimale statische Kraftvorbelastung übermittelt, während sie eine Reaktion auf die Antriebsstrang-Nickbewegung bereitstellt, die von einer 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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Genauer weist die Gegendrehmoment-Federbeinlagerung 18, wie in 2 und 3 gezeigt ist, das Drehmomentfederbein 20 auf, das an dem Fahrschemel oder an dem anderen Fahrzeugstrukturglied 24 angebracht ist, und ist die Drehmomentfederbein-Trägeranordnung 22 an dem Antriebsstrang 28 (der in 1 in Stichlinien gezeigt ist) befestigt. Die Drehmomentfederbein-Trägeranordnung 22 ist mit dem Drehmomentfederbein 20 schwenkbar verbunden. Eine starre Buchse 30 der Drehmomentfederbein-Trägeranordnung trägt eine Hülse 32, die in Gummi 34 sitzt. Ein Bolzen 38 ist in einem Gewindemerkmal 60 eines Drehmomentfederbeinbügels 36 verschraubt, um dadurch das Drehmomentfederbein 20 an der Drehmomentfederbein-Trägeranordnung 22 zu befestigen.
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Wie am besten in 3 zu sehen ist, enthält das Drehmomentfederbein 20 einen zylindrischen Kopf 40, der mit dem Bügel 36 verbunden ist. Der Kopf 40 weist einen kreisförmigen Innenraum 42 auf, der durch einen Innenkopflaufring 44 definiert ist. In dem Innenraum 42 ist ein Gummielement 46 mit einem Zentralkörper 48 und mit distalen Armen 50, die radial mit dem Innenkopflaufring 44 verbunden sind, angeordnet. Ein Metallkern 52 ist teilweise von dem Gummielement 46 überzogen und weist ein Durchgangsloch 54 auf. Wie in 2 gezeigt ist, sichert ein Bolzen 56 das Drehmomentfederbein 20 über einen Durchlass durch das Durchgangsloch 54 an dem Fahrschemel oder an dem anderen Strukturglied 24. Antriebsstrang-Nickdrehmomentbelastungen wirken auf das Drehmomentfederbein, wobei das Gummielement in Anhängigkeit 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. Um einen Anschlag an dem Innenkopflaufring 44 im Fall eines äußerst starken Motornickereignisses bereitzustellen, ist ein sekundärer Dämpfer 55 vorgesehen.
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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. die Karosserie, die Rahmenstruktur oder den Fahrschemel des Kraftfahrzeugs. In einem zweiten Aspekt stellt die hydraulische Lagerung eine Dämpfung für Ereignisse mit hoher Schwingungsamplitude bereit, während sie eine niedrige dynamische Steifheit bereitstellt, um die Antriebsstrangschwingung mit kleiner Amplitude in Bezug auf die Karosserie des Kraftfahrzeugs zu isolieren. Hydraulische Lagerungen, die für Kraftfahrzeuganwendungen verwendet werden, sind z. B. durch die US-Patente
US 4 828 234 A ,
US 5 215 293 A und
US 7 025 341 B2 dargestellt. Einen ähnlichen angestimmten Dämpfer beschreibt ferner die
US 4 822 010 A .
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Das US-Patent
US 5 215 293 A 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 pendelnden System sind die Gegendrehmomentelemente in dem System dafür prädisponiert hergestellt, minimale statische Vorbelastung zu tragen und hauptsächlich auf das Antriebsstrangdrehmoment zu reagieren. Insbesondere Lagerungen vom Buchsenstil als die Gegendrehmomentelemente schaffen in pendelnden Systemen spezifische Vorteile für die Gesamtisolation des Antriebsstrangaufhängungssystems, die von anderen Typen hydraulischer Lagerungen nicht geboten werden.
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Die US-Hauptpatentanmeldung
US 2012 / 0 091 639 A1 , eingereicht am 14. Oktober 2010, an Gannon u. a. mit dem Titel „Mounting Systems for Transverse Front Wheel Drive Powertrains with Decoupled Pitch Damping“, deren gesamte Offenbarung hier durch Bezugnahme mit aufgenommen ist, beschreibt ein Kraftfahrzeug-Antriebsstrangaufhängungssystem, das ein Hydraulikvorrichtungs-Gegendrehmoment-Komponentenglied enthält, das eine erste und eine zweite Gegendrehmoment-Lagerungskomponente biegsam miteinander verbindet. Die vorliegende Erfindung schafft eine strukturelle Implementierung einer Hydraulikvorrichtung als einer integralen Komponente eines Drehmomentfederbeins.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung packt eine Hydraulikvorrichtung in ein Drehmomentfederbein eines Antriebsstrangaufhängungssystems, z. B. 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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Gemäß der vorliegenden Erfindung sind der herkömmliche zylindrische Kopf und das herkömmliche Hauptgummielement, die bei dem Drehmomentfederbein des Standes der Technik angeordnet sind, durch einen Kopf ersetzt, in dem eine Hydraulikvorrichtung angeordnet ist, um ein vollständig entkoppeltes hydraulisches Drehmomentfederbein bereitzustellen. Der Kopf weist eine U-förmige Außenhülse auf, und die darin angeordnete Hydraulikvorrichtung enthält ein Hauptgummielement, das distal mit einer D-förmigen Auskleidungswand verbunden ist. Auf einer Seite des Hauptgummielements ist die Atmosphäre und auf der anderen Seite ist eine Pumpkammer. Eine Trägheitsbahn verbindet die Pumpkammer mit einer Ausgleichskammer, die einen Balg aufweist. Ein Entkopplersystem ist mit der Pumpkammer verbunden und ist danach über eine Entkopplerbahn mit der Ausgleichskammer verbunden. Das Entkopplersystem enthält eine lose, frei bewegliche nachgiebige Membran, die zwischen einander gegenüberliegenden durchlochten Seitenwänden angeordnet ist. Flüssigkeit füllt die Kammer, die Bahnen und das Entkopplersystem.
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In Antriebsstrangaufhängungssystemen hängen die Isolation und die Steuerung der dynamischen Erregung des Antriebsstrangs um die Drehmoment-Rollachse (Fahrzeugnickrichtung für einen Quer-Vorderradantriebs-Antriebsstrang) stark von den Funktionseigenschaften der Gegendrehmomentisolatoren ab. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Antriebsstrangaufhängungssysteme, bei denen hohe und niedrige Schwingungspegel in der Gegendrehmoment-Drehmomentfederbein-Lagerung unter Verwendung einer Hydraulikvorrichtung, die in Abhängigkeit von der Verlagerungsamplitude der Schwingung entweder keine hydraulische Dämpfung oder eine hydraulische Spitzendämpfung, die auf die Erregungsfrequenz der Schwingung abgestimmt ist, aufweist, entkoppelt sind. Solche Vorrichtungen werden gegenwärtig in anderen Konfigurationen und unter anderen Lastbedingungen wie z. B. wie oben beschriebenen lasttragenden Lagerungen verwendet, die nicht die hier dargelegten Vorteile schaffen.
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Die Trägheitsbahn fungiert immer so, dass sie die Pumpkammer mit der Ausgleichskammer verbindet. Außerdem wird die Entkopplerbahn zwischen den zwei Kammern in Bezug auf das Entkopplersystem verwendet, wobei ihre Anwesenheit eine vollständig entkoppelte Drehmomentfederbein-Lagerung von einer nicht entkoppelten Drehmomentfederbein-Lagerung unterscheidet. Wenn dem Hauptgummielement eine Schwingung auferlegt wird, führt seine federnde Nachgiebigkeit dazu, dass sich das Pumpkammervolumen zusammenzieht oder ausdehnt, wodurch die Flüssigkeit durch die Trägheitsbahn zu oder von der Ausgleichskammer geht, die ausgleichend durch den Balg angepasst ist. Die Trägheitswirkung der Flüssigkeitssäule, die in der Trägheitsbahn in Resonanz ist, erzeugt in dem hydraulischen Drehmomentfederbein eine Dämpfung und folglich eine höhere dynamische Steifheit als ein herkömmliches Drehmomentfederbein.
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Die Funktion des Entkopplersystems ist es, die volumetrische Steifheit der Pumpkammer zu manipulieren, wobei sich die nachgiebige Membran unter kleinen Schwingungsamplituden des Hauptgummielements frei bewegt und wenig oder nur Fluid durch die Trägheitsbahn bewegt. Dagegen wird die nachgiebige Membran für Schwingungen mit höherer Amplitude des Hauptgummielements in Verschließung der einen oder der andern der durchlochten Seitenwände verlagert, um eine Flüssigkeitsbewegung durch das Entkopplersystem zu verhindern und dadurch die Flüssigkeit zu drängen, nur durch die Trägheitsbahn zu strömen. Der Entkopplerspalt zwischen den durchlochten Wänden in Bezug zu der Dicke der nachgiebigen Membran und zu der Steifheit der nachgiebigen Membran ermöglicht eine Abstimmung in der Weise, dass eine Dämpfung bei gewünschten Pegeln der Schwingungsamplituden bereitgestellt wird.
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Die vorliegende Erfindung ordnet das Entkopplersystem bei dem Krümmungsumfang der Hydraulikbuchse an, um eine verhältnismäßig große nachgiebige Membran zu ermöglichen und ferner eine strukturelle Robustheit bereitzustellen, die ausreicht, eine Beschädigung an der nachgiebigen Membran im Fall ungewöhnlich hoher Drehmomentfederbein-Druckkräfte zu vermeiden. Wegen des engen Packungsraums, der in einem Drehmomentfederbein verfügbar ist, ist der Balg so konfiguriert, dass er sich in die Ausgleichskammer ‚baucht‘. Die D-Form der Auskleidungswand ermöglicht einen Laufraum des Hauptgummielements.
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Die vorliegende Erfindung packt die Funktionalität der entkoppelten Hydraulikvorrichtung wie oben beschrieben in eine Federbeinanordnung vom Buchsenstil, ermöglicht ihre Verwendung als das Gegendrehmoment-Drehmomentfederbein in einem anwendbaren Antriebsstrangaufhängungssystem, ermöglicht somit eine niedrige Nicksteifheit und -dämpfung bei niedrigen Schwingungsamplituden und eine hohe Nicksteifheit und -dämpfung bei hohen Schwingungsamplituden.
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Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hydraulikvorrichtung in einer Drehmomentfederbein-Lagerung eines Antriebsstrangaufhängungssystems, z. B. eines pendelnden Aufhängungssystems, zu nutzen, um bei hoher Schwingungsamplitude eine hohe hydraulische Dämpfung und Steifheit und bei niedriger Schwingungsamplitude eine minimale bis keine hydraulische Dämpfung und Steifheit bereitzustellen und 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 aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform deutlicher.
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Figurenliste
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- 1 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines pendelnden Aufhängungssystems des Standes der Technik für ein Kraftfahrzeug.
- 2 ist eine Einzelheitsansicht eines pendelnden Aufhängungssystems des Standes der Technik aus 1, die die Befestigung eines Drehmomentfederbeins des Standes der Technik an einem Fahrschemel oder an einem anderen Strukturelement zeigt.
- 3 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Gegendrehmoment-Drehmomentfederbein-Lagerung des Standes der Technik des Aufhängungssystems aus 1.
- 4 ist eine Seitenaufrissansicht eines hydraulischen Drehmomentfederbeins gemäß der vorliegenden Erfindung, das dafür ausgelegt ist, mit einer Drehmomentfederbein-Trägeranordnung wie z. B. in 3 gezeigt schwenkbar verbunden zu sein.
- 5 ist eine Draufsicht des hydraulischen Drehmomentfederbeins gemäß der vorliegenden Erfindung, längs der Linie 5-5 aus 4 gesehen.
- 6 ist eine Teilschnittansicht des hydraulischen Drehmomentfederbeins gemäß der vorliegenden Erfindung, längs der Linie 6-6 aus 4 gesehen, wobei der Überzug teilweise entfernt gezeigt ist.
- 7 ist eine Schnittansicht des hydraulischen Drehmomentfederbeins gemäß der vorliegenden Erfindung, längs der Linie 7-7 aus 5 gesehen.
- 8 ist eine Draufsicht eines hydraulischen Drehmomentfederbeins gemäß der vorliegenden Erfindung, ähnlich 5, die nun aber eine alternativ orientierte Buchse aufweist.
- 9 ist eine Einzelheitsansicht des Entkopplersystems des hydraulischen Drehmomentfederbeins, wie es in 6 und 12 zu sehen ist, wobei die nachgiebige Membran in Ansprechen auf Schwingungen mit verhältnismäßig niedriger Amplitude des Hauptgummielements frei beweglich ist.
- 10 ist eine Einzelheitsansicht des Entkopplersystems wie in 9, wobei die nachgiebige Membran nun die Durchlochungen einer zweiten durchlochten Entkopplerseitenwand in Ansprechen auf eine Bewegung mit verhältnismäßig höherer Amplitude des Hauptgummielements, die das Volumen der Pumpkammer zusammenzieht, wie in 13 gezeigt ist, verschließt.
- 11 ist eine Einzelheitsansicht des Entkopplersystems wie in 9, wobei nun die nachgiebige Membran die Durchlochungen einer ersten durchlochten Entkopplerseitenwand in Ansprechen auf eine Bewegung mit verhältnismäßig höherer Amplitude des Hauptgummielements, die das Volumen der Pumpkammer ausdehnt, wie in 14 gezeigt ist, verschließt.
- 12 ist eine Teilschnittansicht des hydraulischen Drehmomentfederbeins gemäß der vorliegenden Erfindung wie in 6, wobei der Entkoppler in Ansprechen auf Bewegungen mit verhältnismäßig niedriger Amplitude des Hauptgummielements fungiert.
- 13 ist eine Teilschnittansicht des hydraulischen Drehmomentfederbeins gemäß der vorliegenden Erfindung wie in 6, wobei der Entkoppler in Ansprechen auf eine Bewegung mit verhältnismäßig höherer Amplitude des Hauptgummielements, die das Volumen der Pumpkammer zusammenzieht, wie in 10 gezeigt ist, gesperrt ist.
- 14 ist eine Teilschnittansicht des hydraulischen Drehmomentfederbeins gemäß der vorliegenden Erfindung wie in 6, wobei der Entkoppler in Ansprechen auf eine Bewegung mit verhältnismäßig höherer Amplitude des Hauptgummielements, die das Volumen der Pumpkammer ausdehnt, wie in 11 gezeigt ist, gesperrt ist.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Nun anhand der Zeichnungen sind in 4 bis 14 Aspekte einer Hydraulikvorrichtungs-Gegendrehmoment-Lagerungsbuchse für ein hydraulisches Gegendrehmoment-Drehmomentfederbein eines Antriebsstrangaufhängungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt.
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Wie in 4 bis 8 gezeigt ist, weist das hydraulische Drehmomentfederbein 100, 100' gemäß der vorliegenden Erfindung einen Kopf 102 auf, der eine U-förmige Außenhülse 104 aufweist, die aus einer ersten und aus einer zweiten parallelen Hülsenwand 104' besteht, die miteinander und einteilig an einem Ende durch eine krummlinige Hülsenwand 104" verbunden sind, und die ebenfalls aus einer komplementär geformten Haltewand 105 besteht, die mit der ersten und mit der zweiten Hülsenwand und mit der krummlinigen Hülsenwand verbunden ist. An einer distalen Anordnung in Bezug auf die krummlinige Hülsenwand 104" weist sowohl die erste als auch die zweite Hülsenwand 104' eine einander gegenüberliegende Rippenwand 112 auf, die einen Balghalter 115 stützt, der eine darin gebildete Öffnung 115' aufweist, in der ein Balg 114 angeordnet ist, wobei der Balg die Rippenwände überbrückt. Innerhalb des U-förmigen Kopfs 102 ist eine komplementäre D-förmige Metallauskleidung 116 mit einer einteiligen Konstruktion angeordnet, die definiert ist durch: a) eine erste und eine zweite parallele Auskleidungswand 116', die komplementär zu der und von der Hülsenwand 104' beabstandet sind, b) eine krummlinige Auskleidungswand 116", die komplementär und von der krummlinigen Hülsenwand 104" beabstandet ist, c) eine dritte Auskleidungswand 116'", die von den Rippenwänden 112 und von dem Balg 114 beabstandet und allgemein komplementär zu ihnen ist, und d) Flansche 116"", die durch eine Einbördelabdeckung 105' der Haltewand 105 (siehe 7) einbördelnd in Eingriff sind. Vorzugsweise sind die erste und die zweite Hülsenwand 104' und die erste, die zweite und die dritte Auskleidungswand 116', 116'" allgemein gerade.
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Innerhalb der Außenhülse 104 und der Haltewand 105 davon ist ein Gummiüberzug 160 angeordnet, der teilweise eine Hydraulikvorrichtung 130 kapselt. Ein Hauptgummielement 132 ist an der Auskleidung 116 befestigt. Zwischen einer Seite 132' des Hauptgummielements 132 und der Auskleidung 116 ist eine Pumpkammer 134 gebildet. Auf der anderen Seite 132" des Hauptgummielements 132 befindet sich ein Überzughohlraum 138, der zur Atmosphäre 110 offen ist. Zwischen dem Balg 114 und der dritten Auskleidungswand 116'" ist eine Ausgleichskammer 142 gebildet, wobei die gegenüberliegende Seite des Balgs zur Atmosphäre 110 offen ist. Allgemein bei dem Scheitel der krummlinigen Auskleidungswand 116" ist in der Auskleidung 116 eine Trägheitsbahnöffnung 144 gebildet, die mit einer Trägheitsbahn 146 in Verbindung steht. Wie am besten in 7 zu sehen ist, ist die Trägheitsbahn 146 entlang eines Abschnitts ihrer Länge vorzugsweise abgeteilt und zwischen der Auskleidung 116 und der Haltewand 105 der Außenhülse 104 gebildet, wobei sie, wie am besten in 5 und 6 zu sehen ist, von der Trägheitsbahnöffnung 144 zu der Ausgleichskammer 142 verläuft. Ein Entkopplersystem 150 steht über Durchlochungen 152 der Auskleidung 116 mit der Pumpkammer 134 in Verbindung und steht ferner mit einer Entkopplerbahn 154 in Verbindung. Wie am besten in 7 zu sehen ist, ist die Entkopplerbahn 154 in Bezug auf die Trägheitsbahn 146 entgegengesetzt in dem Kopf 102 angeordnet, wobei sie zwischen der Haltewand 105, der Außenwand 104 und der Auskleidung 116 gebildet ist. Wie am besten in 5 und 6 zu sehen ist, verläuft die Entkopplerbahn 154 von dem Entkoppler 150 zu der Ausgleichskammer 142. Die Pump- und die Ausgleichskammer 134, 142, die Trägheits- und die Entkopplerbahn 146, 154 und das Entkopplersystem 150 sind mit einer Flüssigkeit 190, vorzugsweise Glycol, gefüllt.
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Das Hauptgummielement 132 bildet einen integralen Bestandteil eines Gummiüberzugs 160, wobei der Überzug einen Flüssigkeitseinschließungsverschluss für die Pump- und für die Ausgleichskammer 134, 142, für die Trägheits- und für die Entkopplerbahn 146, 154 und für das Entkopplersystem 150 bereitstellt. Ein Überzughalter 125 ist mit dem Balghalter 115 verbunden und weist mehrere Umbördelungen 125' zum Halten des Überzugs 160 auf. Das Hauptgummielement 132 ist an jedem distalen Ende davon an der Auskleidung 116, im Wesentlichen bei der ersten und bei der zweiten Auskleidungswand 116', befestigt (z. B. mit ihr verbunden) und kann außerdem einen Abschnitt der krummlinigen Auskleidungswand 116" enthalten. Das Hauptgummielement 132 weist einen zentral angeordneten Metalleinsatz 162 auf, der ein Durchgangsloch 164 zum Durchführen eines Bolzens wie z. B. des Bolzens 56 aus 2 aufweist, damit das hydraulische Drehmomentfederbein an dem Fahrschemel oder an dem anderen Strukturelement 24 befestigt werden kann. Um im Fall eines äußerst starken Motornickereignisses einen Anschlag an der krummlinigen Auskleidungswand 116" bereitzustellen, ist ein sekundärer Dämpfer 155 vorgesehen, wobei die Anordnung des Anschlags des sekundären Dämpfers mit der krummlinigen Auskleidungswand in der Weise vorgegeben ist, dass sie die Trägheitsbahnöffnung 144 nicht verschließt.
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Der Abschnitt des hydraulischen Drehmomentfederbeins gemäß der vorliegenden Erfindung ist dafür ausgelegt, schwenkbar mit einer herkömmlichen Drehmomentfederbein-Trägeranordnung zu verbinden. Das in 5 und 6 gezeigte hydraulische Drehmomentfederbein 100 weist ein Lagerverbindungsglied 200 in Form eines Bolzenaufnahmebügels 170 auf, das mit der Außenhülse 104 verbunden ist und das strukturell eine Nachahmung des Bügels 36 ist, um über den Bolzen 38 mit der starren Buchse 30 der Drehmomentfederbeinbuchse 22 schwenkbar zu verbinden. Das in 8 gezeigte hydraulische Drehmomentfederbein 100' weist ein Lagerverbindungsglied 200' in Form einer starren Buchse 172 auf, die mit der Außenhülse 108 verbunden ist. Die starre Buchse 172 weist die Form einer Hülse 174 auf, die in Gummi 176 eingesetzt ist, um mit einer herkömmlichen Drehmomentfederbein-Trägeranordnung zu verbinden, wobei die Achse der Hülse parallel zu der Achse des Durchgangslochs 164 ist.
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Das Entkopplersystem 150 ist ausführlich in 9 bis 11 gezeigt. Das Entkopplersystem ist durch eine erste und durch eine zweite durchlochte Entkopplerseitenwand 180, 182 begrenzt, in denen jeweils mehrere Durchlochungen 152 gebildet sind. Zur kompakten Packung und Robustheit ist die erste durchlochte Seitenwand 180 vorzugsweise ein integraler Abschnitt der Auskleidung 116, vorzugsweise der krummlinigen Auskleidungswand 116", und von der Trägheitsbahn 146 durch eine Trennwand 184 abgetrennt. Zwischen der ersten und der zweiten durchlochten Entkopplerseitenwand 180, 182 ist eine nachgiebige Membran 186 angeordnet. Dadurch, dass das Entkopplersystem 150 bei der krummlinigen Auskleidungswand 116" angeordnet ist, sind die erste und die zweite durchlochte Entkopplerseitenwand 180, 182 und die nachgiebige Membran 186 ähnlich krummlinig.
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Im Betrieb des Entkopplersystems 150 ist die nachgiebige Membran 186 für Schwingungen mit verhältnismäßig niedriger Amplitude des Hauptgummielements 132, wie in 9 gezeigt ist, lose zwischen der ersten und der zweiten durchlochten Entkopplerseitenwand 180, 182 und kann sich dazwischen frei bewegen; dagegen ist die nachgiebige Membran 186 für Schwingungen mit verhältnismäßig großer Amplitude des Hauptgummielements, wie in 10 und 11 gezeigt ist, so bemessen, dass sie sich mit den Durchlochungen 152 der einen oder der anderen der ersten und der zweiten durchlochten Entkopplerseitenwand 180, 182, wenn sie jeweils in Kontakt damit steht, verschließend überlagert.
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Nun zusätzlich anhand von 12 bis 14 wird der Betrieb des hydraulischen Drehmomentfederbeins gemäß der vorliegenden Erfindung ausführlich geschildert.
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Das Hauptgummielement 132 schwingt in Ansprechen auf eine Antriebsstrang-Drehmomentschwingung gemäß dem Pfeil 192 in 6, was daraufhin veranlasst, dass die Flüssigkeit 190 der Pumpkammer 134 schwingt.
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Wie in 9 und 12 gezeigt ist, schwingt das Hauptgummielement für Schwingungen mit kleiner Amplitude der Flüssigkeit mit Schwingungen mit verhältnismäßig niedriger Amplitude gemäß dem Pfeil 192' aus 12, wobei die nachgiebige Membran 186 gemäß dem Pfeil 194 in 9 frei schwingt. Dagegen liegt die nachgiebige Membran 186 für Schwingungen mit größerer Amplitude des Hauptgummielements 132 an der einen oder an der anderen der ersten und der zweiten durchlochten Entkopplerseitenwand 180, 182 an.
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Wie in 10 und 13 gezeigt ist, hat sich das Hauptgummielement 132 entlang des Pfeils 192" bewegt, um das Volumen der Pumpkammer 134 mit einer ausreichenden Amplitude zusammenzuziehen, damit die nachgiebige Membran 186 an der zweiten durchlochten Entkopplerseitenwand 182 anliegt und dadurch ihre Durchlochungen 152 verschließt. Wie in 11 und 14 gezeigt ist, hat sich das Hauptgummielement 132 entlang des Pfeils 192'" bewegt, um das Volumen der Pumpkammer 134 mit ausreichender Amplitude auszudehnen, damit die nachgiebige Membran 186 an der ersten durchlochten Entkopplerseitenwand 180 anliegt und dadurch ihre Durchlochungen 152 verschließt. Diesbezüglich muss die Flüssigkeit 190 jedes Mal, wenn die Durchlochungen 152 durch die nachgiebige Membran 186 verschlossen sind, gemäß den Pfeilen 196, 196' in 13 und 14 über die Ausgleichsbahn 146 zwischen der Pumpkammer 134 und der Ausgleichskammer 142 schwingen, was durch Biegen des Balgs 114 aufgenommen wird. Die Trägheitswirkung der Flüssigkeitssäule, die in der Trägheitsbahn in Resonanz ist, erzeugt in dem hydraulischen Drehmomentfederbein der vorliegenden Erfindung eine Dämpfung und folglich eine höhere dynamische Steifheit als ein herkömmliches Drehmomentfederbein.
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Die Funktion des Entkopplersystems 150 ist es, die volumetrische Steifheit der Pumpkammer 134 zu manipulieren, wobei sich die nachgiebige Membran 186 unter Schwingungen mit kleiner Amplitude des Hauptgummielements 132 frei bewegt und wenig oder keine Flüssigkeit 190 durch die Trägheitsbahn 146 bewegt. Dagegen wird die nachgiebige Membran 186 für Schwingungen mit höherer Amplitude des Hauptgummielements 132 in Verschließung einer oder der anderen der ersten und der zweiten durchlochten Entkopplerseitenwand 180, 182 verlagert, um zu verhindern, dass Flüssigkeit durch das Entkopplersystem 150 geht, und um dadurch Flüssigkeit nur durch die Trägheitsbahn 146 zu fließen zu drängen. Wie in 9 gezeigt ist, ermöglichen die Entkopplertasche 198 zwischen den durchlochten Wänden in Bezug zu der Dicke 202 der nachgiebigen Membran 186 und die Steifheit der nachgiebigen Membran eine Abstimmung derart, dass eine Dämpfung mit gewünschten Pegeln der Schwingungsamplituden geschaffen wird.
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Die vorliegende Erfindung packt die Funktionalität der entkoppelten Hydraulikvorrichtung wie oben beschrieben in eine Federbeinanordnung vom Buchsenstil, wobei sie ihre Verwendung als das hydraulische Gegendrehmoment-Drehmomentfederbein in einem anwendbaren Antriebsstrangaufhängungssystem zulässt und somit bei niedrigen Schwingungsamplituden eine niedrige Nicksteifheit und -dämpfung und bei hohen Schwingungsamplituden eine hohe Nicksteifheit und -dämpfung ermöglicht.
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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.
