DE102012217427A1

DE102012217427A1 - Hydrolager, insbesondere Aggregatlager für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102012217427A1
Application number: DE201210217427
Authority: DE
Inventors: Christoph Purreiter
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2012-09-26
Filing date: 2012-09-26
Publication date: 2014-05-28

Abstract

Nach der Erfindung ist ein Schwingungen dämpfendes Hydrolager mit einer, von einem Gehäuse aufgenommenen, elastomeren Dämpfungsanordnung, welche mindestens ein Paar in axialer Richtung zueinander angeordneter, durch mindestens einen Kanal miteinander verbundener Kammern für eine hydraulische Flüssigkeit aufweist, wobei das Gehäuse einen Tragkörper trägt, welcher aus einem Innenkern und einer mit diesem durch Vulkanisation verbundenen, den Innenkern wenigstens in der axialen Richtung gegen das Gehäuse abstützenden elastomeren Feder besteht, die die Oberseite einer der Kammern für die hydraulische Flüssigkeit bildet, deren Boden durch eine Düsenscheibe gebildet wird, die auch als Oberseite für die andere der Kammern dient und diese mit einer als Rollbalg ausgebildeten blähfähigen Mermbran als Unterseite bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenscheibe in Axialrichtung zweiteilig ausgebildet ist und zwischen die beiden Teile eine in Axialrichtung bewegliche Schaltmembran eingebracht ist, die einen Bypasskanal in der Düsenscheibe zwischen den beiden Kammern strömungsgesteuert verschließt, sofern die axiale Belastung des Hydrolagers ein vorgegebenes Belastungsmaximum übersteigt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schwingungen dämpfendes Hydrolager nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs, das heißt ein elastomeres Lager, welches durch die Anordnung von Kammern zur Aufnahme einer Flüssigkeit als Dämpfungsmittel, von denen jeweils immer mindestens zwei durch mindestens einen Kanal miteinander verbunden sind, mit einer hydraulischen Dämpfung ausgestattet ist.
Bei der Verbindung schwingender Teile kommen zur Dämpfung der zwischen ihnen übertragenen Schwingungen elastomere Lager beziehungsweise Gummilager unterschiedlichster Bauform zum Einsatz. Entsprechende Lager werden insbesondere im Automobilbau in großem Umfang eingesetzt. Hier werden sie zum Beispiel mit vornehmlich axialer Dämpfung als Aggregatlager zur Lagerung von Fahrzeugmotoren eingesetzt. Insbesondere zur Dämpfung von Schwingungen mit großen Amplituden werden Elastomerlager häufig mit einer hydraulischen Dämpfung ausgestattet. Hierzu werden in dem elastomeren Lagerkörper mindestens zwei Kammern zur Aufnahme eines Dämpfungsmittels angeordnet und durch einen in dem Lager ausgebildeten Kanal miteinander verbunden. Die Kammern sind in axial dämpfenden Lagern axial übereinander angeordnet.
Die DE 11 2009 001 871 T5 zeigt zum Beispiel zur Realisierung des axial wirkenden Hydrauliksystems bei einer Ausbildungsform gemäß 8 in dem Gehäuse des Lagers eine sich in radialer Richtung erstreckende Düsenplatte, welche die axial wirkenden in axialer Richtung zueinander angeordneten Kammern unter Ausbildung einer Arbeitskammer und einer Ausgleichskammer voreinander trennt. Aufgrund einer entsprechenden Profilierung der Außenfläche dieser Düsenplatte ist dort der, die Kammern miteinander verbindende Kanal ausgebildet, welcher entsprechende Kanalöffnungen sowohl zur Arbeitskammer als auch zur Ausgleichskammer aufweist. Die Düsenplatte weist zusätzlich einen Drosselkanal auf, hier als Hochfrequenzmündungsdurchlass 210 bezeichnet, der durch blattfedergestützte Gummiplattenventile verschließbar ist. Durch eine entsprechende Materialauswahl für diese wird erreicht, dass bei großen Amplituden in axialer Richtung in das Lager eingetragene Schwingungen bei geschlossenem Gummiplattenventil über den Kanal und hochfrequenten Schwingungen niedriger Amplitude über das offene Gummiplattenventil gedämpft werden. Über die Volumennachgiebigkeit der Volumenfeder kann somit eine unterschiedliche Steifigkeit gegenüber hoch- und niederfrequenten Schwingungen beziehungsweise Schwingungen mit kleiner Amplitude einerseits und solchen mit großer Amplitude andererseits erreicht werden. Auf diese Weise lassen sich durch das Lager sowohl die Federeigenschaften als auch die akustische Entkopplung bestimmen. An dem Drosselkanal, welcher einen Bypass zu dem die Kammern miteinander verbindenden Kanal bildet, ist also ein Sperrelement angeordnet, welches den die Kammern miteinander verbindenden Kanal nur freigibt, sofern die axiale Belastung des Hydrolagers ein vorgegebenes Belastungsmaximum übersteigt.
Ferner ist es bekannt, ein Hydrolager so auszubilden, dass seine Steifigkeit in der axialen Richtung mittels elektrischer Schaltmittel und von diesen betätigter Aktoren schaltbar ist. Mittels solcher Schaltmittel lässt sich beispielsweise ein ansonsten durch eine Membran verschlossener Bypass zu dem axial wirkenden Kanal im Bedarfsfall elektrisch betätigt beziehungsweise elektronisch gesteuert freigeben und so die Dämpfung beziehungsweise die Steifigkeit sprunghaft verändern. Ähnliches ist möglich mittels eines elektrisch betätigten Elements, welches eine Öffnung zum Entweichen beziehungsweise Einströmen von Luft aus beziehungsweise in die Ausgleichskammer wechselweise freigibt und sperrt.
Hier wiederum ist nachteilig, dass für die stufige Ausbildung der Dämpfungssteuerung eine zusätzliche Energieversorgung mittels Unterdruck oder Strom erforderlich ist. Außerdem werden noch Unterdruckleitungen oder Stromleitungen erforderlich, unter anderem bedingen Umschaltventile mit Steuerlogik hohe Kosten durch Zusatzkomponenten und Montageaufwand durch Leitungsverlegung.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein schwingungsdämpfendes Hydrolager bereitzustellen, das oben genannte Nachteile nicht besitzt.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des ersten Anspruchs gelöst. Weitere Ausbildungen der Erfindung beschreiben die abhängigen Ansprüche.
Nach der Erfindung ist ein Schwingungen dämpfendes Hydrolager mit einer, von einem Gehäuse aufgenommenen, elastomeren Dämpfungsanordnung, welche mindestens ein Paar in axialer Richtung zueinander angeordneter, durch mindestens einen Kanal miteinander verbundener Kammern für eine Flüssigkeit aufweist, wobei das Gehäuse einen Tragkörper trägt, welcher aus einem Innenkern und einer mit diesem durch Vulkanisation verbundenen, den Innenkern wenigstens in der axialen Richtung gegen das Gehäuse abstützenden elastomeren Feder besteht, die die Oberseite einer der Kammern für die hydraulische Flüssigkeit bildet, deren Boden durch eine Düsenscheibe gebildet wird, die auch als Oberseite für die andere der Kammern dient und diese mit einer als Rollbalg ausgebildeten blähfähigen Mermbran als Unterseite bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenscheibe in Axialrichtung zweiteilig ausgebildet ist und zwischen die beiden Teile eine in Axialrichtung bewegliche Schaltmembran eingebracht ist, die einen Bypasskanal in der Düsenscheibe zwischen den beiden Kammern strömungsgesteuert verschließt, sofern die axiale Belastung des Hydrolagers ein vorgegebenes Belastungsmaximum übersteigt.
Eine solche Ausführung des Hydrolagers hat den Vorteil, dass Unterduck- bzw. Stromversorgung, also Leitungen und Versorgung mit Energie, Steuerlogik, Umschaltventile, zusätzlicher Montageaufwand für Leitungsverlegung und Zusatzkomponenten entfallen, was eine hohe Kosteneinsparung mit sich bringt.
Bevorzugte Ausführungen der Erfindung zeichnen sich dadurch aus, dass die bewegliche Schaltmembran durch ein Haltemittel in ihrer Grundstellung für einen geöffneten Bypasskanal gehalten wird. Vorteilhafterweise kann dieses Haltemittel eine Feder sein, auf der die Schaltmembran aufliegt, was eine Düsenscheibe für ein hydraulisches Lager mit amplitudenabhängiger Bypassabschaltung durch eine druckabhängige Schaltung ergibt.
Alternativ dazu ist es auch möglich, dass die bewegliche Schaltmembran in ihrer Grundstellung eine Bypassöffnung verschließt. Vorteilhafterweise wird diese dann durch die Wirkung der Schwerkraft in ihre Grundstellung in der Düsenscheibe gebracht, was eine Düsenscheibe für ein hydraulisches Lager mit einseitiger amplitudenabhängiger Bypassabschaltung mittels Dichtscheibe ergibt.
Drei bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung einer Düsenscheibe für ein hydraulisches Zweistufenlager sind in der beigefügten Zeichnung auf das Wesentliche beschränkt dargestellt. Es zeigen:
1: einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen hydraulischen Zweistufenlagers mit eine Düsenplatte nach 2,
2: einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform einer Düsenplatte eines erfindungsgemäßen hydraulischen Zweistufenlagers, wie in 1 eingebaut,
3: einen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform einer Düsenplatte eines erfindungsgemäßen hydraulischen Zweistufenlagers, zum alternativen Einbau in 1 und
4: einen Querschnitt durch eine dritte Ausführungsform einer Düsenplatte eines erfindungsgemäßen hydraulischen Zweistufenlagers, zum alternativen Einbau in 1.
1 zeigt ein Schwingungen dämpfendes Hydrolager mit einer, von einem Gehäuse 12 aufgenommenen, elastomeren Dämpfungsanordnung, welche mindestens ein Paar in axialer Richtung a zueinander angeordneter, durch mindestens einen Kanal 4 miteinander verbundener Kammern 13, 13' für eine Flüssigkeit als hydraulisches Dämpfungsmittel aufweist. Das Gehäuse 12 trägt einen Tragkörper 10, welcher aus einem Innenkern 15, einer zu diesem beabstandeten Außenwand 16 und einer mit dem Innenkern 15 durch Vulkanisation verbundenen, den Innenkern 15 wenigstens in der axialen Richtung a gegen das Gehäuse 12 abstützenden elastomeren Feder 17 besteht, die die Oberseite einer der Kammern 13 für das hydraulische Dämpfungsmittel bildet, deren Boden durch eine Düsenscheibe 1, 2 gebildet wird, die auch als Oberseite für die andere der Kammern 13' dient und diese mit einer als Rollbalg 19 ausgebildeten blähfähigen Mermbran als Unterseite bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenscheibe 1, 2 in Axialrichtung a zweiteilig ausgebildet ist und zwischen die beiden Teile 1, 2 eine in. Axialrichtung a bewegliche Schaltmembran 3 eingebracht ist, die einen Bypasskanal 6 in der Düsenscheibe 1, 2 zwischen den beiden Kammern 13, 13' strömungsgesteuert verschließt, sofern die axiale Belastung des Hydrolagers ein vorgegebenes Belastungsmaximum übersteigt.
Die Düsenscheibe 1, 2 sitzt zwischen Tragfeder 17 und Rollbalg 19. Der Hohlraum 13, 13' zwischen Tragfederunterseite und Rollbalgoberseite ist mit einer Flüssigkeit komplett ausgefüllt.
Zwischen der zweiteiligen Düsenscheibe 1, 2, wie in den 1 und 2 dargestellt, sitzt die Schaltmembran 3. Diese kann zwischen dem Düsenscheibenoberteil 1 und dem Düsenscheibenunterteil 2 eingeklemmt, verklebt oder am Ober- 1 oder Unterteil 2 oder auch an einem nicht dargestellten Zwischenelement anvulkanisiert werden. Bei kleinen Anregungsamplituden strömt die Flüssigkeit über eine Bypassöffnung 5 durch den Bypasskanal 6 an der Schaltmembran 3 vorbei und tritt an der gegenüberliegenden Bypassöffnung 5 wieder aus. Der Strömungsdruck ist dabei so gering, dass die Schaltmembran 3 nicht geschaltet wird. Bei geöffnetem Bypasskanal 6 ist eine geringe Dämpfung eingestellt, wie sie zum Beispiel im Leerlaufbetrieb für einen Verbrennungsmotor benötigt wird.
Bei großen Anregungsamplituden strömt die Flüssigkeit mit erhöhtem Druck auf die Schaltmembranfläche 3, überwindet den Widerstand der Schaltmembran 3, der durch Form, Größe und/oder Dicke der Schaltmembran 3 beliebig eingestellt werden kann, drückt die Schaltmembranfläche auf die Bypassöffnung 5 und verschließt den Bypass. Je nach Strömungsrichtung wird die Schaltmembran 3 an die obere oder untere Bypassöffnung 5 gedrückt. Die Flüssigkeit kann jetzt nur noch durch den Kanal 4 strömen, wobei sich eine größere Dämpfung einstellt. Dadurch werden Aufbauschwingungen des Aggregats gedämpft.
3 zeigt eine Düsenscheibe 1, 2 eines Hydrolagers, bei der die bewegliche Schaltmembran 3 durch ein als Feder 7 ausgebildetes Haltemittel in ihrer Grundstellung für einen geöffneten Bypasskanal 6 gehalten wird.
Die Schaltmembran 3 ist mit der Feder 7 fest verbunden. Die Feder 7 kann als Einzelelement ausgeführt sein oder als Integralelement Feder 7 mit Schaltmembran 3. Die Feder 7 ist fest oder lose mit dem Düsenscheibenunterteil 2 verbunden. Zusätzlich zu den Eigenschaften des zu 2 erläuterten Ausführungsbeispiels, kann hier der Widerstand der Schaltmembran 3, durch die Auslegung der Feder 7 beliebig eingestellt werden.
4 zeigt eine Düsenscheibe 1, 2 eines Hydrolagers, bei der die bewegliche Schaltmembran 3 in ihrer Grundstellung die Bypassöffnung 5 durch die Wirkung der Schwerkraft verschließt. Die Schaltmembran 3 liegt zwischen dem Düsenscheibenoberteil 1 und dem Düsenscheibenunterteil 2 der zweiteiligen Düsenscheibe 1, 2 allein aufgrund die Schwerkraft dichtend auf der Bypassöffnung 5 des Düsenscheibenunterteils 2. Die Schaltmembran 3 kann zwischen dem Düsenscheibenoberteil (1) und dem Düsenscheibenunterteil (2) druckabhängig bewegt werden. Deshalb strömt bei kleinen Anregungsamplituden die Flüssigkeit einseitig über die untere Bypassöffnung 5 durch den Bypasskanal 6 an der Schaltmembran 3 vorbei und tritt an der oberen Bypassöffnung 5 wieder aus. Der Strömungsdruck ist dabei so gering, dass die Schaltmembran 3 in die Mittellage angehoben wird, der Bypasskanal 6 ist somit geöffnet. Bei geöffnetem Bypasskanal 6 ist eine geringe Dämpfung eingestellt, die zum Beispiel im Leerlaufbetrieb des Verbrennungsmotors benötigt wird.
Bei großen Anregungsamplituden strömt die Flüssigkeit von unten mit erhöhtem Druck auf die Schaltmembran 3 und drückt diese auf die Bypassöffnung 5 des Düsenscheibenoberteils 1, was den Bypasskanal 6 verschließt. Je nach Strömungsrichtung wird die Schaltmembran 3 an die obere oder untere Bypassöffnung 5 gedrückt. Die Flüssigkeit kann jetzt nur noch durch den Kanal 4 strömen und eine größere Dämpfung stellt sich ein. Dadurch wird Aufbauschwingungen des Aggregats entgegengewirkt.
Wichtige Kenngrößen des Hydrolagers, wie die Volumennachgiebigkeit, die Wirkfläche, der Kanalquerschnitt und die Kanallänge können dem Anwendungsfall entsprechend festgelegt beziehungsweise verändert werden. Die Gummihärte des vorwiegend axial wirkenden Federkörpers 7 kann so gewählt werden, dass, bezogen auf den jeweiligen Einsatzfall, eine optimale statische Steifigkeit des Hydrolagers gegeben ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 112009001871 T5 [0003]

Claims

Schwingungen dämpfendes Hydrolager mit einer, von einem Gehäuse (12) aufgenommenen, elastomeren Dämpfungsanordnung, welche mindestens ein Paar in axialer Richtung (a) zueinander angeordneter, durch mindestens einen Kanal (4) miteinander verbundener Kammern (13, 13') für eine hydraulische Flüssigkeit aufweist, wobei das Gehäuse (12) einen Tragkörper (10) trägt, welcher wenigstens aus einem Innenkern (15) und einer mit diesem durch Vulkanisation verbundenen, den Innenkern (15) wenigstens in der axialen Richtung (a) am Gehäuse (12) abstützenden, elastomeren Feder (17) besteht, die die Oberseite einer der Kammern (13) für die hydraulische Flüssigkeit bildet, deren Boden durch eine Düsenscheibe (1, 2) gebildet wird, die auch als Oberseite für die andere der Kammern (13') dient und diese mit einer als Rollbalg (19) ausgebildeten blähfähigen Mermbran als Unterseite bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenscheibe (1, 2) in Axialrichtung (a) zweiteilig ausgebildet ist und zwischen die beiden Teile eine in Axialrichtung (a) bewegliche Schaltmembran (3) eingebracht ist, die einen Bypasskanal (6) in der Düsenscheibe (1, 2) zwischen den beiden Kammern (13, 13') strömungsgesteuert verschließt, sofern die axiale Belastung des Hydrolagers ein vorgegebenes Belastungsmaximum übersteigt.
Hydrolager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche Schaltmembran (3) durch ein Haltemittel in ihrer Grundstellung für einen geöffneten Bypasskanal (6) gehalten wird.
Hydrolager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Haltemittel eine Feder (7) ist, auf der die Schaltmembran (3) aufliegt.
Hydrolager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche Schaltmembran (3) in ihrer Grundstellung eine Bypassöffnung (5) verschließt.
Hydrolager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche Schaltmembran (3) durch die Wirkung der Schwerkraft in ihre Grundstellung gebracht wird.