DE102013011653A1

DE102013011653A1 - Hydraulisch gedämpfte Lagereinrichtung

Info

Publication number: DE102013011653A1
Application number: DE102013011653.8A
Authority: DE
Inventors: John Philip West
Original assignee: DTR VMS Ltd
Current assignee: Dn Automotive Corp Yangsan Si Kr
Priority date: 2012-07-13
Filing date: 2013-07-11
Publication date: 2014-01-16
Also published as: GB201212534D0; GB2505759B; GB2514687B; US9273744B2; GB201312291D0; GB2505759A; GB2514687A; GB201409559D0; US20140014450A1

Abstract

Eine hydraulisch gedämpfte Lagereinrichtung (10) mit einem Flussbegrenzungselement (42), wie etwa einer nachgiebigen Membran, in einem schaltbaren Hilfsdurchgang (36), der in Fluidverbindung mit seiner Arbeitskammer (22) steht. Der schaltbare Hilfsdurchgang entspricht einer zusätzlichen Fluidmasse, die in Verbindung mit der Arbeitskammer und weg von der Verbindung mit der Arbeitskammer geschalten werden kann, um die Schwingungseigenschaften der Einrichtung zu steuern.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulisch gedämpfte Lagereinrichtung. Eine solche Einrichtung weist gewöhnlich ein Paar von Kammern für ein Hydraulikfluid auf, die durch einen geeigneten Durchgang verbunden sind, und eine Dämpfung wird aufgrund der Strömung von Fluid durch den Durchgang erreicht.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In EP-A-0115417 und EP-A-0172700 werden zwei unterschiedliche Typen hydraulisch gedämpfter Lagereinrichtungen zur Dämpfung von Schwingung zwischen zwei Teilen eines Stücks Maschinerie angesprochen, z. B. einem Fahrzeugmotor und einem Chassis. EP-A-0115417 offenbart verschiedene Lagereinrichtungen vom Typ ”Schale und Vorsprung”, bei denen ein ”Vorsprung”, der einen Ankerteil bildet, mit dem eines der Stücke der Maschinerie verbunden ist, selbst über eine verformbare (normalerweise nachgiebige) Wand mit der Mündung einer ”Schale” verbunden ist, die mit dem anderen Stück der Maschinerie verbunden ist und einen weiteren Ankerteil bildet. Die Schale und die nachgiebige Wand definieren dann eine Arbeitskammer für ein Hydraulikfluid, welche durch einen (gewöhnlich länglichen) Durchgang mit einer Kompensationskammer verbunden ist, was die Dämpfungswirkung bereitstellt.
In EP-A-0172700 sind die offenbarten Lagereinrichtungen vom ”Buchsen-Typ”. Bei diesem Lagereinrichtungstyp ist der Ankerteil für den einen Teil der schwingenden Maschinerie in der Form einer hohlen Hülse gebildet, wobei der andere Ankerteil in der Form einer Stange oder eines Rohrs gebildet ist, die/das sich etwa zentral und koaxial zu der Hülse erstreckt. Gemäß EP-A-0172700 ist der rohrförmige Ankerteil mit der Hülse durch nachgiebige Wände verbunden, welche eine der Kammern in der Hülse definieren. Die Kammer ist über einen Durchgang mit einer zweiten Kammer verbunden, die zumindest zum Teil von einer Balgwand begrenzt ist, welche praktisch frei verformbar ist, so dass sie eine Fluidbewegung durch den Durchgang ausgleichen kann, ohne der Fluidbewegung selbst entgegenzustehen.
Bei den in den oben erläuterten Beschreibungen offenbarten hydraulisch gedämpften Lagereinrichtungen gibt es einen einzigen Durchgang. Es ist von anderen hydraulisch gedämpften Lagereinrichtungen ebenfalls bekannt, eine Mehrzahl von unabhängigen Durchgängen bereitzustellen, de die Kammern für das Hydraulikfluid verbinden.
In EP-A-0115417 ist die Kompensationskammer von der Arbeitskammer durch eine steife Trennung getrennt, die eine flexible Membran enthält, die in direktem Kontakt mit dem Hydraulikfluid ist und zusammen mit der Trennung eine Gastasche bildet. Die Membran ist so gestaltet, dass sie einen bestimmten Einfluss auf die Schwingungseigenschaften der hydraulisch gedämpften Lagereinrichtung hat. Diese Eigenschaften hängen von der Steifigheit der Membran ab, womit eine Änderung in dem aufgebrachten Druck gemeint ist, die nötig ist, um eine Änderung in dem von der Membran verdrängten Volumen um eine Einheit zu bewirken. Darüber hinaus kann die Fläche der Membran, die in Kontakt mit dem Fluid in der Arbeitskammer steht, von einer Dämpfungsplatte abgedeckt sein, mit darin gebildeten Öffnungen für eine Fluidverbindung zwischen der oberen Fläche der Membran und dem Rest der Arbeitskammer, und es wurde herausgefunden, dass die Größe dieser Öffnungen sich ebenfalls auf die Eigenschaften der Lagerung auswirkt.
In GB-A-2282430 ist eine Lagereinrichtung vom Typ ”Schale und Vorsprung” mit zwei Membranen offenbart. Die zwei Membranen sind so angeordnet, dass sie verschiedene Eigenschaften haben, wie etwa unterschiedliche Steifigkeiten oder unterschiedliche effektive Steifigkeiten, aufgrund der Form der Öffnungen, durch die das Fluid diese Membranteile von der Arbeitskammer aus erreicht. GB-A-2282430 offenbart auch, dass eine oder beide der Membranen verknäult sein können.
Es ist ebenfalls bekannt, einen zusätzlichen Durchgang bereitzustellen, um die Arbeitskammer mit einer weiteren, von der Kompensationskammer getrennten Hydraulikkammer zu verbinden, wobei der zusätzliche Durchgang einen geringeren Fluidwiderstand hat als der Durchgang zwischen der Arbeitskammer und der Kompensationskammer.
In der US 5,180,148 ist eine Passage zwischen einer Druckaufnahmekammer und einer zweiten Gleichgewichtskammer gebildet. Die Passage ist normalerweise geschlossen und wird durch die Wirkung eines elastischen Schirmteils geschlossen gehalten, der über eine dünne, starre Scheibe gegen eine Membran drückt. Die Passage kann durch Anlegen eines Vakuums auf der Seite des elastischen Schirmteils, die nicht gegen die Membran drückt, geöffnet werden, so dass das elastische Schirmteil von der Membran getrennt wird.
In der US 6,017,024 ist eine Passage zwischen einer Primär-Fluidkammer und einer Hilfs-Fluidkammer gebildet. Die Passage wird normalerweise durch die Wirkung einer dehnbaren Feder geschlossen gehalten, die gegen eine kreisförmige Metallscheibe drückt. Die Metallscheibe ist durch die Biegung eines umgebenden, ringförmigen Gummiteils relativ zu der Passage beweglich. Diese Bewegung wird durch Steuerung des Drucks in einer Vakuumkammer unterhalb der Metallscheibe gesteuert.
Der zusätzliche Durchgang ist typischerweise bekannt als ein Seitenkanal oder ein Sekundärkanal. Normalerweise wird der Seitenkanal geöffnet, beispielsweise durch Anlegen eines Vakuums zum Betätigen eines Schaltteils, wenn der Motor im Leerlauf ist. Der geringere Fluidwiderstand, der auftritt, wenn der Seitenkanal offen ist, verringert den Effekt der dynamischen Masse des Körpers des in den Kanälen enthaltenen Hydraulikfluids, und erhöht dadurch die Frequenz der Eigenmode, die die Einrichtung besitzt. Dies ist deshalb vorteilhaft, weil es einen Abfall oder eine Abnahme („Dip”) der Steifigkeit ermöglicht, die positioniert ist bei der Erregerfrequenz des Hauptmotors oder der Problemfrequenz, typischerweise der Zündfrequenz. Die Verringerung in der Steifigkeit führt zu einer besseren Isolierung im Leerlauf und zu einer Verringerung an Schwingung in der Fahrzeugkabine.
Wenn das Fahrzeug im Fahrtmodus ist, ist es wichtig, dass der Seitenkanal geschlossen bleibt, um den Hauptdurchgang auf eine geringere Frequenz eingestellt zu behalten, entsprechend seiner primären Funktion der Dämpfung der Schwingung des gesamten Motor-Getriebekastens. Dies bedeutet, dass das Vakuumstellventil signifikanten Drücken widerstehen können muss, beispielsweise wenn das Fahrzeug über unebene Oberflächen fährt und/oder wenn die Dämpfung großen Bewegungen unterliegt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In ihrer allgemeinsten Form schlägt die vorliegende Erfindung das Bereitstellen eines Flussbegrenzungselements wie etwa einer nachgiebigen Membran in einem schaltbaren Hilfsdurchgang vor, der in Fluidverbindung mit der Arbeitskammer einer hydraulisch gedämpften Lagereinrichtung steht. Der schaltbare Hilfsdurchgang kann einer zusätzlichen Fluidmasse entsprechen, die in Verbindung und weg von der Verbindung mit der Arbeitskammer geschaltet werden kann, um die Schwingungseigenschaften der Einrichtung beispielsweise auf eine ähnliche Weise wie der oben beschriebene Seitenkanal zu steuern.
Der Erfinder hat festgestellt, dass nur ein relativ geringes Volumen des Fluids in dem Hilfsdurchgang strömen muss, wenn er offen ist, um bei einer gewünschten Frequenz eine Abnahme in der Steifigkeit zu erreichen. Dieser Effekt tritt durch eine Kombination von zwei Faktoren auf. Erstens ist die Amplitude von Schwingungen, die ein Motor im Leerlauf zuführt, gering, beispielsweise kleiner als ±0,2 mm. Zum zweiten ist der Fluidfluss in dem Hilfsdurchgang bei dem Dip in der Steifigkeit verringert, weil der Dip in der Steifigkeit bei einer Frequenz auftritt, die geringer ist als die Eigenfrequenz des Hilfsdurchgangs selbst. Als Ergebnis dieser Einsicht erkannte der Erfinder, dass ein Flussbegrenzungselement in einem Hilfsdurchgang bereitgestellt werden kann, ohne dessen Effizienz zu beeinträchtigen.
Ein Vorteil eines Flussbegrenzungselements ist es, dass es den auf das Stellglied, das den Hilfsdurchgang in Verbindung mit der Arbeitskammer und weg von der Verbindung mit der Arbeitskammer schaltet, ausgeübten maximalen Druck verringern kann. Mit anderen Worten kann das Bereitstellen eines Flussbegrenzungselements die auf ein Ventilstellglied, das einen Seitenkanal schließt, wirkenden Kräfte verringern. Das Verringern des maximalen Drucks, dem das Stellglied widerstehen können muss, ermöglicht es, dass das Stellglied kleiner und reaktionsfähiger ist. Die auf das Stellglied wirkenden hohen Drücke treten aufgrund von Zuführungen relativ hoher Amplitude auf, die eine Größenordnung höher sein können als die oben erwähnte Zuführung des Motors im Leerlauf, beispielsweise bis zu ±2 mm. Das Flussbegrenzungselement kann so eingerichtet sein, dass es einen Fluidfluss, der diesen größeren Fluidvolumina entspricht, verhindert, während es einen Fluidfluss bei geringeren Volumina erlaubt.
Somit kann gemäß der Erfindung eine hydraulisch gedämpfte Lagereinrichtung bereitgestellt sein, die folgendes aufweist: durch eine erste verformbare Wand verbundene erste und zweite Ankerteile; eine teilweise von der ersten verformbaren Wand begrenzte Arbeitskammer, wobei die Arbeitskammer ein Hydraulikfluid enthält; eine Kompensationskammer für das Hydraulikfluid, wobei die Kompensationskammer teilweise von einer zweiten verformbaren Wand begrenzt ist; einen die Arbeitskammer und die Kompensationskammer verbindenden ersten Durchgang zum Ermöglichen einer Bewegung des Hydraulikfluids zwischen der Arbeitskammer und der Kompensationskammer; einen zweiten Durchgang in Fluidverbindung mit der Arbeitskammer; ein zum Steuern des Fluidflusses in dem zweiten Durchgang angebrachtes Stellglied, wobei das Stellglied zwischen einer ersten Lage, in der es einen Fluidfluss durch den zweiten Durchgang einschränkt, und einer zweiten Lage, in der es einen Fluidfluss durch den zweiten Durchgang erlaubt, verstellbar ist; und ein Flussbegrenzungselement, das so angebracht ist, dass es eine Bewegung von Fluid durch den zweiten Durchgang über ein Schwellenvolumen hinaus verhindert, wenn das Stellglied in der zweiten Lage ist, wobei das Flussbegrenzungselement unabhängig von der zweiten verformbaren Wand ist. Somit steuert das Stellglied den Fluidfluss so, dass es in der ersten Lage einen ungehinderten Fluss in dem ersten Durchgang und einen beschränkten Fluss (der gar kein Fluss sein kann) in dem zweiten Durchgang gibt, während es in der zweiten Lage einen ungehinderten Fluss in beiden Durchgängen gibt (wenngleich der freie Fluss in dem zweiten Durchgang nur innerhalb des von dem Flussbegrenzungselement erlaubten Schwellenvolumens stattfindet). Das Stellglied kann verstellbar sein, so dass es eine beliebige mittlere Lage zwischen den ersten und zweiten Lagen einnimmt, beispielsweise um eine stufenweise Steuerung der Flusseinrichtung zu ermöglichen. Auf diese Weise kann die Einrichtung das Einstellen von verschiedenen Bedingungen ermöglichen.
Die erste Lage kann einem Fahrtmodus der Einrichtung entsprechen und die zweite Lage kann einem Leerlaufmodus der Einrichtung entsprechen. Hier kann ”Fahrt” und ”Leerlauf” den Zustand des Motors wiedergeben, dessen Schwingungen gedämpft oder isoliert werden.
Die erste verformbare Wand kann aus einem nachgiebigen Material gebildet sein, so dass sie sich aufweitet und/oder zusammenzieht als Antwort auf eine Relativbewegung zwischen dem ersten und zweiten Ankerteil. Die zweite verformbare Wand ermöglicht es der Kompensationskammer sich auszudehnen, um Fluid aufzunehmen, das sich von der Arbeitskammer durch den ersten Durchgang bewegt. In der Einrichtung gemäß der Erfindung gibt es zwei Faktoren, die den Beitrag des zweiten Durchgangs zu dem gesamten Dämpfungsverhalten der Einrichtung beeinflussen, nämlich das Stellglied und das Flussbegrenzungselement. Das Flussbegrenzungselement kann eine physische Grenze (unabhängig von der Kompensationskammer) für das maximale Volumen an Fluid bereitstellen, das entlang des zweiten Durchgangs fließen kann. Das Stellglied kann entweder als Mittel zum Öffnen und Schließen des zweiten Durchgangs, d. h. um ihn in Verbindung mit der Arbeitskammer zu stellen oder die Verbindung mit der Arbeitskammer zu trennen, oder als ein Mittel zum Einstellen des Flussbegrenzungselements wirken, d. h. zum Einstellen von dessen Steifigkeit und/oder Bewegungsreichweite. Ein möglicher Vorteil der Erfindung ist, dass das Stellglied kleiner gefertigt sein kann als bei herkömmlichen geschalteten Seitenkanälen, was wiederum die erforderliche Stellleistung verringern kann und die Antwortzeit der Einrichtung beschleunigen kann. Dieser Vorteil kann besonders bei Motoren mit einer hohen Anzahl an Zylindern nützlich sein, beispielsweise 8 oder 12, wo ein großer Flussbereich in dem Seitenkanal erwünscht ist, um eine relativ hohe Leerlauf-Dipfrequenz bereitzustellen. Ein großer Flussbereich kann die auf das Stellglied wirkende Kraft für eine Zuführung hoher Amplitude erhöhen.
Der erste Durchgang und der zweite Durchgang können in einer oder durch eine starre Trennung hindurch gebildet sein, die die Arbeitskammer von der Kompensationskammer trennt. Die Trennung kann starr an das erste Ankerteil angeschlossen sein. Der zweite Durchgang kann in Fluidverbindung mit der Kompensationskammer stehen, d. h. er kann eine Bohrung aufweisen, die sich durch die Trennung erstreckt, um einen Seitenkanal bereitzustellen. Alternativ kann der zweite Durchgang eine Leerlaufkammer (idle chamber) darstellen, d. h. eine von der Kompensationskammer getrennte Hilfskammer. Die Leerlaufkammer kann an einer dritten verformbaren Wand enden, die teilweise einen Luftraum einschließt, der durch die Atmosphäre belüftet wird, um eine Fluidbewegung in dem zweiten Durchgang zu ermöglichen.
Das Flussbegrenzungselement kann entlang des zweiten Durchgangs näher bei der Arbeitskammer sein als das Stellglied, beispielsweise kann es ausgehend von dem Stellglied stromaufwärts angeordnet sein. Andere Anordnungen sind ebenso möglich.
Das Flussbegrenzungselement kann eine nachgiebige Membran umfassen, d. h. eine elastisch flexible Platte, die über einen Fluidflussweg hinweg durch den zweiten Durchgang angebracht ist. Die Membran kann an einer Position dichtschließend sein, wodurch kein Fluid an der Membran vorbeikommt, so dass die Bewegung von Fluid in dem zweiten Durchgang ausschließlich aufgrund einer Durchbiegung der Membran auftritt. Bei dieser Anordnung kann der Umfang der Membran fest eingeklemmt sein. Beispielsweise kann die Trennung ein mit einem zweiten Plattenteil gekoppeltes erstes Plattenteil aufweisen, wobei der Umfang der Membran zwischen die ersten und zweiten Plattenteile geklemmt ist. Bei dieser Anordnung können der erste Durchgang und/oder der zweite Durchgang als Aussparungen in dem ersten Plattenteil und/oder dem zweiten Plattenteil gebildet sein.
Alternativ kann die Membran in einer ”schwebenden” (floating) Art und Weise gelagert sein, d. h. indem ihr Umfang in einer entsprechenden Nut um eine innere Fläche des zweiten Durchgangs gelagert ist. Bei dieser Anordnung kann eine kleine Menge an Fluid, die beispielsweise aus Eingängen kleiner Amplitude resultiert, physisch an der Membran vorbeikommen, aber eine Fluidbewegung großer Amplitude kann den Umfang der Membran gegen deren Nut drücken und so wirken, dass der Durchgang versiegelt wird.
Die Einrichtung kann ein Dämpfungselement zum Begrenzen des Bewegungsbereichs des Flussbegrenzungsteils aufweisen. Beispielsweise kann das Dämpfungselement eine in der Trennung gebildete Formfläche sein. Das Dämpfungselement kann somit zum Begrenzen des maximalen Volumens an Fluid beitragen, das in dem zweiten Durchgang fließen kann.
Das Flussbegrenzungselement (beispielsweise die nachgiebige Membran) kann passiv wirken. Jedoch kann das Flussbegrenzungselement in einigen Ausführungsformen aktiv gesteuert sein, beispielsweise um verschiedene Steifigkeitseigenschaften aufzuweisen, wenn das Stellglied einerseits in der ersten Lage ist und wenn das Stellglied andererseits in der zweiten Lage ist.
Zum Beispiel kann die nachgiebige Membran zwischen dem zweiten Durchgang und einer Gastasche gelagert sein, so dass sie auf einer Seite Fluid und auf der anderen Seite Gas (beispielsweise Luft) hat. Das Verhalten der Membran kann über die Gastasche gesteuert werden, beispielsweise durch Verstellen eines mit der Gastasche verbundenen Lufteinlasses zwischen offenen und geschlossenen Positionen oder durch Einstellen einer mit der Gastasche verbundenen Vakuumquelle, um den Druck darin zu verändern. Die Gastasche kann in der Trennung gebildet sein.
Alternativ oder zusätzlich kann das Stellglied so eingerichtet sein, dass es an dem Flussbegrenzungselement anliegt, so dass das Stellglied das Verhalten des Flussbegrenzungselements direkt beeinflusst. Beispielsweise kann das Stellglied in einigen Ausführungsformen die nachgiebige Membran in der ersten Lage kontaktieren, um sie noch steifer zu machen, wohingegen das Stellglied in der zweiten Lage von der Membran beabstandet sein kann, um der Membran eine freiere Bewegung zu ermöglichen. Somit kann die Funktion des Stellglieds bei dieser Anordnung als ein Steifigkeitseinsteller für einen begrenzten Volumenfluss angesehen werden, wobei die Beschränkung und die Ermöglichung von Fluidfluss in dem sekundären Kanal durch die Lage des Stellglieds von dessen Einwirkung auf das Verhalten der Membran kommt. In einer Ausführungsform kann das Stellglied einen nachgiebigen Abschnitt aufweisen, der einen Anlageabschnitt in Kontakt mit der Flussbegrenzungsmembran vorspannt. Das Stellglied kann so angeordnet sein, dass die Vorspannkraft des nachgiebigen Abschnitts einem negativen Druck in der Arbeitskammer entgegenwirkt. Da der in der Arbeitskammer wirkende negative Spitzendruck typischerweise eine Größenordnung kleiner ist als der positive Spitzendruck, ermöglicht es diese Orientierung dem Stellglied, kleiner und reaktionsfähiger zu sein.
In anderen Ausführungsformen kann das Stellglied in herkömmlicherer Art als ein Mittel zum Öffnen und Schließen des zweiten Durchgangs wirken. Somit kann das Stellglied in der ersten Lage an einem Sitzabschnitt anliegen, um den zweiten Durchgang zu schließen, und kann in der zweiten Lage von dem Sitzabschnitt beabstandet sein, um den zweiten Durchgang zu öffnen. Der Sitzabschnitt kann ein Teil der Trennung sein, beispielsweise eine an dem ersten oder zweiten Plattenteil gebildete Zusammenwirkfläche. Das Stellglied kann beweglich in einer Vakuumkammer gelagert sein, die mit einer Vakuumquelle zum Ändern des Drucks in der Vakuumkammer verbindbar ist. Beispielsweise kann die Vakuumkammer teilweise von dem Stellglied begrenzt sein. Das Stellglied kann deshalb als Antwort auf eine Druckänderung in der Vakuumkammer zwischen der ersten Lage und der zweiten Lage in der Vakuumkammer beweglich sein. Die Vakuumkammer kann mit der gleichen Vakuumquelle verbunden sein wie die oben erwähnte Gastasche, so dass eine aktive nachgiebige Membran gleichzeitig mit dem Stellglied geschaltet werden kann.
Andere Schaltungsmechanismen können mit dem Stellglied verwendet werden, beispielsweise eine elektrisch geschaltete Feder oder dergleichen. Das Stellglied kann ein nachgiebiges Vorspannteil aufweisen, das zum Vorspannen des Stellglieds in Richtung auf die erste Lage eingerichtet ist, beispielsweise zu dem oben erwähnten Sitzabschnitt.
In einer Weiterentwicklung der vorliegenden Erfindung kann das Flussbegrenzungselement eine damit verbundene zusätzliche Masse haben. Beispielsweise kann die nachgiebige Membran eine in sie eingebettete oder physisch daran angebrachte, d. h. an ihr befestigte Masse haben. Die zusätzliche Masse kann als Teil der schwingungsfähigen Masse in dem zweiten Durchgang wirken, und sie kann somit verwendet werden, um etwas von dem Hydraulikfluid in dem zweiten Durchgang zu ersetzen, was eine Verringerung der Länge des zweiten Durchgangs ermöglichen kann, beispielsweise wenn die Masse dichter ist als das Hydraulikfluid. Diese Anordnung kann deshalb eine kompakte Anordnung ermöglichen.
Die hydraulisch gedämpfte Lagereinrichtung der Erfindung kann ferner eine zwischen der Arbeitskammer und einer Gastasche angebrachte Entkopplungsmembran aufweisen, wie unter Bezugnahme auf die EP-A-0115417 angesprochen. Die Entkopplungsmembran kann als eine verformbare Wand zur Unterstützung der Isolierung von Schwingungen wirken, insbesondere Schwingungen kleiner Amplitude. Üblicherweise ist es erwünscht, die Steifigkeit der Entkopplungsmembran in dem Leerlaufmodus zu erhöhen, um die Abnahme in der Steifigkeit der Einrichtung zu maximieren. Eine Erhöhung in der Steifigkeit kann erreicht werden durch Evakuierung der Gastasche unter Verwendung einer geeigneten Vakuumquelle.
Jedoch kann das Bereitstellen eines tiefen Dips in der Steifigkeit bei der Leerlauffrequenz dazu führen, dass das Steifigkeitsprofil der Einrichtung eine erhöhte Steifigkeit bei der doppelten Leerlauffrequenz aufweist. Um diesem entgegenzuwirken, konzipierte der Erfinder eine Verringerung der Steifigkeit der Entkopplungsmembran in dem Leerlaufmodus verglichen mit ihrer Steifigkeit in den Fahrtmodus. Ein nachgiebigeres Ausgestalten der Entkopplungsmembran wird zu einem geringeren Dip (d. h. einer höheren relativen Steifigkeit in dem Leerlaufmodus), aber einer geringeren Steifigkeit bei der doppelten Leerlauffrequenz führen. Um dies zu erreichen, kann die Entkopplungsmembran unter Spannung gesetzt sein, beispielsweise gegen die Trennung vorgespannt sein, um in dem Fahrtmodus eine hohe Steifigkeit bereitzustellen. Wenn die Einrichtung in ihren Leerlaufmodus umgestellt wird, wird die vorspannende Kraft entfernt, beispielsweise durch Anlegen eines Vakuums an die Gastasche. Das Entfernen der Vorspannkraft oder das vollständige oder teilweise Entgegenwirken gegen die Vorspannkraft kann die Entkopplungsmembran weicher machen als sie es in dem Fahrtmodus ist. Dies ist entgegengesetzt zu der herkömmlichen Anordnung, bei der die Membran in dem Leerlaufmodus steifer ist.
Die Entkopplungsmembran kann einen Vorspannabschnitt aufweisen, der zum Bereitstellen einer Vorspannkraft eingerichtet ist, die zum Erhöhen der Steifigkeit der Entkopplungsmembran in dem Fahrtmodus wirkt. Der Vorspannabschnitt kann ein nachgiebiges Element aufweisen, das verformbar ist, wenn die Entkopplungsmembran in der Einrichtung angebracht wird. Wie oben erläutert, kann die Gastasche an eine Vakuumquelle anschließbar sein, beispielsweise dieselbe Vakuumquelle wie die zum Verstellen des Stellglieds verwendete Vakuumquelle, um den Druck darin zu verändern. Nach dem Umstellen in den Leerlaufmodus kann der Druck in der Gastasche verringert werden, um der Vorspannkraft entgegenzuwirken, und somit die Entkopplungsmembran weniger steif zu machen als in dem Fahrtmodus.
Die vorgespannte Entkopplungsmembran kann ein unabhängiger Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung sein. Gemäß diesem Gesichtspunkt kann eine hydraulisch gedämpfte Lagereinrichtung bereitgestellt werden, die folgendes aufweist: durch eine erste verformbare Wand verbundene erste und zweite Ankerteile; eine von der ersten verformbaren Wand teilweise begrenzte Arbeitskammer, wobei die Arbeitskammer ein Hydraulikfluid enthält; eine Kompensationskammer für das Hydraulikfluid, wobei die Kompensationskammer teilweise von einer zweiten verformbaren Wand begrenzt ist; einen die Arbeitskammer und die Kompensationskammer verbindenden ersten Durchgang zum Ermöglichen einer Bewegung des Hydraulikfluids zwischen der Arbeitskammer und der Kompensationskammer; eine Vakuumkammer, die mit einer Vakuumquelle zum Verändern des Drucks in der Vakuumkammer verbindbar ist; und eine flexible Entkopplungsmembran, die die Vakuumkammer von dem Hydraulikfluid trennt, wobei die Entkopplungsmembran vorgespannt ist, um ihre Steifigkeit zu erhöhen. Die Entkopplungsmembran kann einen Vorspannabschnitt aufweisen, der zum Anlegen einer Vorspannkraft eingerichtet ist, der durch eine Verringerung im Druck in der Vakuumkammer entgegengewirkt werden kann. Die Entkopplungsmembran kann mit einer ersten Fläche in Fluidverbindung mit der Arbeitskammer und einer der ersten Fläche entgegengesetzten zweiten Fläche in Fluidverbindung mit der Vakuumkammer eingerichtet sein.
Die Entkopplungsmembran kann nachgiebig sein. Der Vorspannabschnitt kann einen vorgespannten Abschnitt der Membran aufweisen, beispielsweise einen Abschnitt der nachgiebigen Membran, der verformt wird, wenn er in der Einrichtung montiert wird. Die Einrichtung kann ein Dämpfungselement zum Begrenzen des Ausmaßes der Bewegung der Entkopplungsmembran aufweisen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert, in denen:
1 eine Querschnittsansicht einer Lagereinrichtung mit einer schwebenden Membran in einem Seitenkanal zeigt, die eine Ausführungsform der Erfindung ist;
2 eine Querschnittsansicht einer Lagereinrichtung mit einer gedichteten Membran in einem Seitenkanal zeigt, die eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist;
3 eine Querschnittsansicht einer Lagereinrichtung mit einer Membran in einem belüfteten Leerlaufgang zeigt, die eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist;
4 eine Querschnittsansicht einer Lagereinrichtung mit einer Membran in einem Leerlaufgang, der von einer verformbaren Wand beendet wird, zeigt, die eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist;
5 eine Querschnittsansicht einer Lagereinrichtung mit einem Stellglied zeigt, das an einer Membran anliegt, die eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist;
6 eine Querschnittsansicht einer Lagereinrichtung mit einer ventilgesteuert belüfteten Membran an dem Ende eines Leerlaufgangs zeigt, die eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist;
7 eine Querschnittsansicht einer Lagereinrichtung mit einer schwebenden Membran mit einer Zusatzmasse in einem Seitenkanal zeigt, die eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist;
8 eine Querschnittsansicht einer Lagereinrichtung mit einem Stellglied zeigt, das an einer Membran mit einer zusätzlichen Masse in einem Leerlaufgang anliegt, die eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist;
9 eine Querschnittsansicht einer Lagereinrichtung mit einer Membran mit einer zusätzlichen Masse in einem belüfteten Leerlaufgang zeigt, die eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist;
10 eine Querschnittsansicht einer Lagereinrichtung mit einer vorgespannten Entkopplungsmembran zeigt, die eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist;
11A eine Querschnittsansicht einer Lagereinrichtung mit einem Stellglied zeigt, das an einer Membran anliegt, die eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist; und
11B eine durchgeschnittene perspektivische Ansicht der in 11A gezeigten Lagereinrichtung ist.
GENAUE BESCHREIBUNG; WEITERE MÖGLICHKEITEN UND PRÄFERENZEN
In der folgenden genauen Beschreibung werden gleiche Bezugszeichen zum Bezeichnen gleicher Teile verwendet, um unnötige Wiederholung zu vermeiden.
1 zeigt eine Querschnittsansicht durch eine hydraulisch gedämpfte Lagereinrichtung 10 zum Dämpfen von Schwingung zwischen zwei Teilen einer Struktur (nicht gezeigt). Zum Beispiel kann die Lagereinrichtung 10 zum Dämpfen einer Schwingung zwischen einem Fahrzeugmotor und einem Chassis des Fahrzeugs verwendet werden. Die Lagereinrichtung hat in einer Anordnung des ”Schale und Vorsprung” – Typs angeordnete Ankerteile, bei der die Lagereinrichtung einen Vorsprung 12, der über ein Befestigungsmittel 14 mit einem der Teile der Struktur verbunden werden kann, und eine im allgemeinen U-förmige Schale 16 hat, die mit den anderen der Teilen der Struktur verbunden werden kann.
Eine verformbare Wand, die in dieser Ausführungsform ein nachgiebiges Teil 18 aus Gummi aufweist, verbindet den Vorsprung 12 und die Schale 16. Der nachgiebige Teil 18 ist fest an der Basis des Vorsprungs 12 befestigt, um die es sich herum erstreckt, und es weitet sich ausgehend von der Basis des Vorsprungs 12 in Richtung auf die Peripherie der Lagereinrichtung radial nach außen auf. Die Dicke des nachgiebigen Teils 18 verjüngt sich mit zunehmendem Abstand von dem Vorsprung 12, und der nachgiebige Teil 18 ist an seinem schmalen Ende fest mit der Schale 16 verbunden. Auf diese Weise ist eine Relativbewegung zwischen dem Vorsprung 12 und der Schale 16 durch das nachgiebige Teil 18 limitiert. Der nachgiebige Teil kann zum Schutz von einer Abdeckung (nicht gezeigt) bedeckt sein, die an der Schale 16 befestigt ist und eine Öffnung hat, durch die sich der Vorsprung 12 erstreckt.
Eine steife Trennung 20 erstreckt sich über die offene Seite der Schale 16 und ist um ihren Umfang herum an dem Rand der Schale 16 befestigt. Der Vorsprung 12, der nachgiebige Teil 18 und die Trennung 20 zusammen legen eine Arbeitskammer 22 fest, die ein Hydraulikfluid (nicht gezeigt) enthält. Die Arbeitskammer 22 ist über einen ersten Durchgang 24 mit einer Kompensationskammer 26 verbunden. Die Kompensationskammer 26 ist durch die Trennung 20 und eine flexible Kompensationswand 28 begrenzt, die an dem Rand der Schale 16 befestigt ist und darin sitzt. Eine Bewegung der flexiblen Wand 28 ermöglicht es dem Volumen der Kompensationskammer 26, sich zu ändern.
Der erste Durchgang 24 führt durch die Trennung 20 und ermöglicht eine Strömung von Hydraulikfluid zwischen der Arbeitskammer 24 und der Kompensationskammer 26. Der erste Durchgang 24 hat eine gewundene Gestalt und eine Bewegung von Fluid zwischen der Arbeitskammer 22 und der Kompensationskammer 26 erzeugt eine Trägheitsdämpfung von Schwingungen in Folge einer zyklischen Relativbewegung zwischen dem Vorsprung 12 und der Schale 16.
Die Trennung 20 kann eine ringförmige verformbare Membran 30 aufnehmen, die über einen oder mehrere Fluidverbindungskanäle 32 in Fluidverbindung mit der Arbeitskammer 22 steht. Die ringförmige verformbare Membran 30 trennt das Hydraulikfluid in der Arbeitskammer 22 von Luft in einer Gastasche, die von der ringförmigen Membran 30 und der Trennung 20 begrenzt ist. Die Gastasche kann in einer herkömmlichen Weise über einen Vakuumanschluss an eine externe Vakuumquelle anschließbar sein oder sie kann zur Atmosphäre hin offen sein.
Eine Vakuumkammer 34 ist zwischen der Schale 16 und einer unteren Fläche der flexiblen Wand 28 gebildet. Die Vakuumkammer 34 kann an eine Vakuumquelle (nicht gezeigt) angeschlossen sein, um eine Änderung des Drucks in der Vakuumkammer 34 zu ermöglichen.
Die Trennung 20 weist einen zweiten Durchgang 36 mit einer Bohrung auf, die in Axialrichtung von einer der Arbeitskammer 22 zugewandten oberen Fläche zu einer der Kompensationskammer 26 zugewandten unteren Fläche durch die Trennung verläuft. Die flexible Wand 28 weist ein Stellglied 38 auf, das über nachgiebige Abschnitte 40 in Anlage gegen die untere Fläche der Trennung 20 vorgespannt ist, um den zweiten Durchgang 36 zu schließen. Jedoch kann eine Verringerung des Drucks in der Vakuumkammer 34, beispielsweise durch Anlegen eines Vakuums, die Vorspannkraft überwinden und das Stellglied 38 von der unteren Fläche der Trennung wegziehen, um den zweiten Durchgang 36 zu öffnen. Dies ist ein Beispiel für einen herkömmlichen Seitenkanal.
Bei der Erfindung ist eine verformbare, scheibenförmige Membran 42 in der Trennung 20 angebracht, um eine Fluidbewegung durch den zweiten Durchgang 36 zu einzuschränken. Bei dieser Ausführungsform sitzt die Membran 42 in einer um die innere Fläche der Bohrung durch die Trennung 20 gebildeten Nut 44. Die Membran 42 ist nicht an der Trennung befestigt; sie ”schwebt” in dem Hydraulikfluid in dem zweiten Durchgang.
Die Membran 42 wirkt als ein Flussbegrenzungselement in dem zweiten Durchgang 36. Wenn der zweite Durchgang 36 durch Wegziehen des Stellglieds 38 von der Trennung 20 geöffnet wird, wird eine Fluidbewegung innerhalb des zweiten Durchgangs ermöglicht. Dies verändert die Dämpfungseigenschaft der Einrichtung, da sich nun Fluid in sowohl dem ersten Durchgang 24 als auch dem zweiten Durchgang 36 auf eine Relativbewegung des Vorsprungs 12 und der Schale 16 hin bewegen kann. Die Membran 42 erlaubt die Bewegung von kleinen Fluidvolumina durch den zweiten Durchgang, primär durch eine axiale Bewegung der Membran 42 innerhalb des zweiten Durchgangs 36, die durch einen innerhalb der Nut 44 bereitgestellten Raum ermöglicht wird. Die oberen und unteren Flächen der Nut 44 wirken als Dämpfungsflächen zum Begrenzen des Ausmaßes an Bewegung. Der durch die Nut 44 bereitgestellte Freiraum oder das ”Spiel” kann sorgfältig zum Begrenzen des Volumens des Fluidflusses eingestellt werden, der ermöglicht wird. Kleine Fluidvolumina können ferner aufgrund des Durchbiegens der Membran oder durch Vorbeigelangen um deren Umfang in der Nut 44 fließen. Somit beeinträchtigt die Anwesenheit der Membran 42 nicht den normalen Betrieb des Seitenkanals für Fluidbewegungen kleiner Amplitude.
Wenn jedoch der Vorsprung 12 und die Schale 16 eine Relativbewegung großer Amplitude erfahren, kann ein hoher Druck auf das Fluid in dem zweiten Durchgang 36 wirken. In diesem Fall wird die Membran 42 in Eingriff mit der Nut 44 zum Abdichten des zweiten Durchgangs 36 und zum Beschränken oder Verhindern weiterer Fluidbewegung gedrückt. Die Membran 42 verhindert somit eine Bewegung von Fluid in dem zweiten Durchgang 36 über ein Schwellenvolumen hinaus, und schützt somit das Stellglied 38 vor dem Auftreten eines hohen Drucks. Ein solcher Schutz kann es ermöglichen, dass die durch den Vorspannabschnitt 40 bereitgestellte Vorspannkraft kleiner ist als in einer Einrichtung ohne ein Flussbegrenzungselement in dem Seitenkanal, was wiederum eine Verringerung der von der Vakuumquelle erforderlichen Druckvariation ermöglichen kann.
2 zeigt eine Querschnittsansicht durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Der Vorsprung 12, der nachgiebige Teil 18 und die Schale 16 sind der Übersichtlichkeit wegen weggelassen. Die Trennung 20 weist bei dieser Ausführungsform eine obere Platte 46 und eine untere Platte 48 auf, die aneinander befestigt werden, wenn die Trennung 20 zwischen der Schale und dem Vorsprung befestigt wird. Eine Trennungsbasis 50 ist an der Unterseite der unteren Platte 48 angebracht. Die obere Platte 46, die untere Platte 48 und die Trennungsbasis 50 sind mit Durchgangslöchern und Aussparungen ausgestattet, um den ersten Durchgang 24 und den zweiten Durchgang 36 bereitzustellen.
Die obere Platte 46 hat zum Bilden des zweiten Durchgangs 36 einen oder mehrere darin gebildete Eingangslöcher 52, die zu einer Aussparung 54 zur Aufnahme der oben erläuterten Flussbegrenzungsmembran 42 führen. Eine entsprechende Aussparung 56 ist in der unteren Platte 48 gebildet. In 2 ist die Membran 42 um ihren Umfang herum zwischen die obere Platte 46 und die untere Platte 48 eingeklemmt, so dass sie in einer durch die zusammenwirkenden Aussparungen 54, 56 gebildeten Kammer eingeschlossen ist. Die Membran könnte auch ebenso wie in 1 schwebend sein, in welchem Fall keine Abdichtung vorhanden wäre. Die Aussparung 56 ist über ein sich verjüngendes Loch 58 in Fluidverbindung mit einem Teil des zweiten Durchgangs 36, der in der Trennungsbasis 50 gebildet ist. Das Loch 58 weist eine Dämpfungsfläche auf, um die Verformung der Membran 42 zu begrenzen.
Die Trennungsbasis 50 weist eine Aussparung 60 zur Aufnahme eines Stellglieds auf, in die das Stellglied 38 zwischen der Trennungsbasis 50 und der unteren Platte 48 eingefügt ist.
Eine Öffnung 62 in der Trennungsbasis 50 stellt eine Fluidverbindung zwischen der Aussparung 60 und der Kompensationskammer 26 bereit. Das Stellglied 38 weist einen Körper aus nachgiebigem Material mit einem Anlagebereich 64 auf, der gegen die untere Fläche der Aussparung 60 vorgespannt ist, um die Öffnung 62 zu bedecken. Ähnlich zu der Ausführungsform der 1 trennt das Stellglied 38 den zweiten Durchgang 36 von einer Vakuumkammer 34, die über einen in der unteren Platte 48 gebildeten Vakuumanschluss 66 an eine Vakuumquelle (nicht gezeigt) anschließbar ist.
Diese Ausführungsform weist ferner eine Entkopplungsmembran 68 auf, die in einer Kammer 70 angebracht ist, die zwischen zwei zusammenwirkenden Aussparungen gebildet ist, die in der oberen Platte 46 und der unteren Platte 48 gebildet sind. Die obere Platte weist eine oder mehr Öffnungen 72 auf, die zur Arbeitskammer hin offen sind, so dass eine obere Fläche der Entkopplungsmembran in Fluidverbindung mit der Arbeitskammer steht. Die Aussparung in der unteren Platte 48 hat einen oder mehrere Kanäle 74, die sich in die Vakuumkammer 34 erstrecken, so dass eine zweite Fläche der Entkopplungsmembran 68 in Fluidverbindung mit der Vakuumquelle steht. Die Entkopplungsmembran 68 ist deshalb nach Öffnen des zweiten Durchgangs 36 deaktiviert, wie es üblich ist.
Bei dieser Ausführungsform stellt die Flussbegrenzungsmembran 42 denselben Schutz für das Stellglied 38 bereit, wie unter Bezugnahme auf 1 oben beschrieben wurde.
3 zeigt eine Querschnittsansicht durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Ähnlich zu 2 sind der Vorsprung 12, der nachgiebige Teil 18 und die Schale 16 aus Übersichtlichkeitsgründen weggelassen. Diese Ausführungsform ist in dem Punkt ähnlich zu 2, dass die Trennung 20 durch eine obere Platte 46, eine untere Platte 48 und eine Trennungsbasis 50 gebildet ist. Jedoch ist in dieser Ausführungsform der zweite Durchgang 36 ein Leerlaufkanal (idle channel), da er nicht in Fluidverbindung mit der Kompensationskammer 26 steht. Zusätzlich ist die Flussbegrenzungsmembran 42 ausgehend von dem Stellglied 38 stromabwärts angeordnet, d. h. weiter weg von der Arbeitskammer als das Stellglied 38 entlang dem zweiten Durchgang 36.
Das Stellglied 38 sitzt in 3 in einer zwischen der oberen Platte 46 und der unteren Platte 48 gebildeten Kammer. Ähnlich zu 2 weist das Stellglied 38 einen Körper aus nachgiebigem Material mit einem Anlagebereich 64 auf, der zum Bedecken einer Öffnung in dem zweiten Durchgang 36 vorgespannt ist. Wie oben trennt das Stellglied 38 den zweiten Durchgang 36 von einer Vakuumkammer 34. Der zweite Durchgang 36 erstreckt sich durch die Trennungsbasis 50, so dass er mit der Flussbegrenzungsmembran 42 in Verbindung steht.
In 3 ist die Flussbegrenzungsmembran 42 zwischen der unteren Platte 48 und der Trennungsbasis 50 in einer zwischen zusammenwirkenden Aussparungen 76, 78, die in der unteren Platte 48 bzw. der Trennungsbasis 50 gebildet sind, gebildeten Kammer eingeklemmt. Die Aussparung 78 in der Trennungsbasis 50 ist in Fluidverbindung mit dem zweiten Durchgang 36, so dass die untere Fläche der Flussbegrenzungsmembran 42 in Fluidverbindung mit dem Fluid in dem zweiten Durchgang 36 ist. Die Membran 42 stellt an dem Ende des zweiten Durchgangs 36 eine Versiegelung bereit, die verhindert, dass Fluid entkommt. Die Aussparung 76 in der unteren Platte 48 ist mit der Atmosphäre außerhalb der Einrichtung über einen Lufteinlass 80 verbunden. Diese Aussparung 76 weist eine Dämpfungsfläche zum Begrenzen der Verformung der Membran 42 auf.
Diese Ausführungsform weist ferner eine Entkopplungsmembran 68 auf, die in einer zwischen zwei zusammenwirkenden Aussparungen in der oberen Platte 46 und der unteren Platte 48 gebildeten Kammer 70 angebracht ist. Die obere Platte weist eine oder mehrere Öffnungen 72 auf, die zur Arbeitskammer hin offen sind, so dass eine obere Fläche der Entkopplungsmembran in Fluidverbindung mit der Arbeitskammer steht. Die Aussparung in der unteren Platte 48 ist über eine zwischen dem Stellglied 38 und der Entkopplungsmembran 68, wenn sie fest montiert ist, gebildete Verbindungspassage 82 in Fluidverbindung mit der Vakuumkammer 34. Der Verbindungsdurchgang ermöglicht es dem Vakuum, gleichzeitig mit der Unterseite der Entkopplungsmembran 68 und der oberen Fläche des Stellglieds 38 in Verbindung zu stehen, um diese in entgegengesetzte Richtungen zu ziehen.
4 zeigt eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Ähnlich zu 2 sind der Vorsprung 12, der nachgiebige Teil 18 und die Schale 16 der Übersichtlichkeit wegen weggelassen. Diese Ausführungsform kommt 2 sehr nahe, außer dass der zweite Durchgang 36 nicht in Fluidverbindung mit der Kompensationskammer 26 steht. Stattdessen endet der zweite Durchgang 36 in einer durch eine verformbare Wand 86 und die untere Fläche der Trennungsbasis 50 begrenzten Hilfskammer 84. Bei dieser Ausführungsform kann die verformbare Wand 86 ein Teil einer flexiblen Wand 28 sein, die die Basis der Trennung 20 überspannt. Die Hilfskammer 84 ist durch dichtes Befestigen des Umfangs der verformbaren Wand 86 an der Trennungsbasis 50 durch eine ringförmige Befestigung 88 von der Kompensationskammer 26 getrennt.
5 zeigt eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Wieder sind der Vorsprung 12, der nachgiebige Teil 18 und die Schale 16 der Übersichtlichkeit wegen weggelassen. Ähnlich zu der in 2 gezeigten Ausführungsform ist die Flussbegrenzungsmembran 42 in einer durch Aussparungen 54, 56 in der oberen Platte 46 und der unteren Platte 48 der Trennung 20 gebildeten Kammer angebracht. Die Flächen der Aussparungen 54, 56 bilden Dämpfungsflächen zum Begrenzen der Bewegung der Membran 42. Bei dieser Ausführungsform ist das Stellglied 38 gegenüber den oben erläuterten Ausführungsformen umgekehrt. Das bedeutet, die Vakuumkammer 34 ist unterhalb des Stellglieds 38 angeordnet. Das Stellglied 38 selbst weist ein zum Vorspannen des Anlageabschnitts 64 in Kontakt mit der Membran 42 eingerichtetes nachgiebiges Element auf. Somit dichtet das Stellglied 38 in dieser Ausführungsform nicht den zweiten Durchgang 36 ab. Vielmehr wirkt er als ein Mittel zum Einstellen der Steifigkeit der Flussbegrenzungsmembran, indem es sie der Vorspannkraft des nachgiebigen Elements unterwirft.
Wenn die Einrichtung in dem Fahrtmodus (kein auf die Vakuumkammer 34 wirkendes Vakuum) ist, liegt das Stellglied 38 an der Flussbegrenzungsmembran 42 an, was eine Erhöhung deren Steifigkeit, d. h. des Widerstands gegenüber Fluidbewegung in dem zweiten Durchgang 36, zur Folge hat. Das Stellglied begrenzt die Steifigkeit für Schwingungen kleiner Amplitude. Bei höheren Amplituden wird die Membran durch die Anlage 56 gedämpft. Diese Anordnung beschränkt die für das Stellglied erforderliche Steifigkeit und erlaubt es somit, dass kleinere Komponenten verwendet werden. Die Vorspannkraft des Stellglieds 38 kann so eingerichtet sein, dass der Versteifungseffekt der Anlage ähnlich zu dem Effekt des Abdichtens des zweiten Durchgangs 36 ist. Mit anderen Worten verschließt das Anliegen der Membran 42 an dem Stellglied 38 effektiv den zweiten Durchgang 36. Alternativ kann die Anlage des Stellglieds 38 an der Membran 42 ein bestimmtes Ausmaß an Fluidbewegung erlauben, beispielsweise um dieselbe Wirkung bereitzustellen wie eine herkömmliche Entkopplungsmembran. Wenn die Einrichtung in den Leerlaufmodus umschaltet (Vakuum wird an die Vakuumkammer angelegt) wird das Stellglied 38 von der Membran 42 weggezogen. Die Membran 42 weist dann weichere (weniger steife) Eigenschaften auf, wie gewünscht.
6 zeigt eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Hier ist nur die Trennung 20 gezeigt. Der Vorsprung 12, der nachgiebige Teil 18, die Schale 16 und die flexible Wand 28 sind der Übersichtlichkeit wegen weggelassen. Bei dieser Ausführungsform ist die Flussbeschränkungsmembran 42 zwischen der unteren Platte 48 und der Trennungsbasis 50 in einer in der Trennungsbasis 50 gebildeten Aussparung 89 angebracht.
Die Membran 42 ist zwischen die untere Platte 48 und eine in der Aussparung 89 angebrachte Dämpfungsplatte 91 geklemmt. Die Dämpfungsplatte 91 weist eine Öffnung 93 in den zweiten Durchgang 36 auf, der bei dieser Ausführungsform ein Volumen in der Trennungsbasis 50 aufweist, das in Fluidverbindung mit der Arbeitskammer steht. Die Membran 42 ist in einer abdichtenden Weise montiert, somit wirkt ihre untere Fläche zum Verschließen des zweiten Durchgangs 36. Somit ist bei dieser Ausführungsform der zweite Durchgang 36 ein Leerlaufkanal, d. h. nicht in Fluidverbindung mit der Kompensationskammer.
Die obere Fläche der Flussbeschränkungsmembran 42 ist in Fluidverbindung mit einer zu der Atmosphäre offenen Gastasche 92. Ein Ventil 90 ist an der Seite der unteren Platte 48 der Trennung 20 angebracht. Das Ventil 90 weist ein Stellglied 94 auf, das die Gastasche 92 schließen (d. h. versiegeln) kann, um die Einrichtung zwischen dem Fahrtmodus und dem Leerlaufmodus umzuschalten. Die Ausführungsform zeigt, dass die Flussbeschränkungsmembran 42 die Verwendung viel kleinerer und reaktionsfähigerer Stellglieder ermöglichen kann.
Diese Ausführungsform weist ferner eine Entkopplungsmembran 68 auf, deren untere Fläche in Fluidverbindung mit der Gastasche 92 ist.
Die 7 bis 9 zeigen Querschnittsansichten von weiteren Ausführungsformen der Erfindung, die den obigen 1, 5 bzw. 6 entsprechen. Der Unterschied in den Ausführungsformen der 7 bis 9 liegt darin, dass die Flussbeschränkungsmembran 42 in jedem Fall eine daran geknüpfte zusätzliche Masse 96 hat. Durch Erhöhen der effektiven Masse (d. h. der beweglichen Masse) der Flussbeschränkungsmembran wird deren Beitrag zu der gesamten beweglichen Masse, die durch das Hydraulikfluid in dem zweiten Durchgang dargestellt wird, erhöht, was eine Ausbildung des zweiten Durchgangs mit einem kleineren Volumen ermöglichen kann. Das Ersetzen einer Fluidmasse durch eine feste Masse kann vorteilhaft sein, weil für eine gegebene Anforderung die Länge des Kanals verringert werden kann und/oder der Flussbereich des Kanals geringer sein kann. Dies kann eine Verringerung in den viskosen Verlusten von dem durch den Kanal fließenden Fluid ermöglichen, was den Dip-Effekt erhöhen kann. Die zusätzliche Masse kann aus einem Metallmaterial wie etwa Stahl oder Messing gebildet sein.
In 7 ist die Flussbeschränkungsmembran 42 eine ringförmige Membran mit einer in ihrer Mitte fixierten, d. h. angebundenen, zusätzlichen Masse 96. Die Trennung 20 weist ferner gelochte Dämpfungsplatten 98 auf, die den zweiten Durchgang 36 auf jeder Seite der Membran überspannen, um deren Bewegung zu begrenzen.
In den 8 und 9 ist die zusätzliche Masse 96 in die Flussbeschränkungsmembran 42 eingebettet.
10 zeigt eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Diese Ausführungsform ist identisch zu der Ausführungsform der 2, mit Ausnahme der Entkopplungsmembran. in 10 weist die Entkopplungsmembran 100 einen nachgiebigen Körper auf, der gegen die obere Fläche der Kammer 70 vorgespannt ist. Beispielsweise kann der nachgiebige Körper verformt sein, wenn er in der Kammer 70 montiert ist, so dass er dazu gebracht wird, eine Vorspannkraft gegen die obere Platte 46 auszuüben. Die Entkopplungsmembran 100 ist deshalb vorgespannt, um die effektive Steifigkeit zu erhöhen, die sie der Arbeitskammer darbietet.
Bei Verwendung stellt die Entkopplungsmembran 100 deshalb in dem Fahrtmodus (kein Vakuum wirkt auf die Vakuumkammer 34) einen steiferen Widerstand dar als in dem Leerlaufmodus (Vakuum wirkt auf die Vakuumkammer 34). Die Verringerung an Druck, die die Entkopplungsmembran 100 erfährt, wenn Vakuum in der Vakuumkammer vorhanden ist, wirkt der Vorspannkraft entgegen, so dass die Membran weich wird (d. h. ihre Steifigkeit verringert wird). Vorzugsweise wird die Spannkraft (Vorspannkraft) nicht vollständig durch das Vakuum überwunden, so dass die Membran noch immer eine Flexibilität (eine Verformungseigenschaft) aufweist, wenn die Vorrichtung in dem Leerlaufmodus ist.
Die vorgespannte Entkopplungsmembran 100 kann bei einer beliebigen anderen hierin beschriebenen Ausführungsform verwendet werden.
11A zeigt eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Hier ist nur die Trennung 20 dargestellt. Der Vorsprung 12, der nachgiebige Teil 18, die Schale 16 und die flexible Wand 28 sind der Übersichtlichkeit wegen weggelassen. Diese Ausführungsform ist insoweit ähnlich zu 5, dass sie ein Stellglied 38 mit einem nachgiebigen Element hat, das einen Anlageabschnitt 64 in Kontakt mit der Membran 42 vorspannt. Jedoch ist in dieser Ausführungsform das Stellglied so orientiert, dass die Richtung seiner Vorspannkraft gegen einen negativen Druck in der Arbeitskammer wirkt (entsprechend einer Bewegung des Treibkraftangriffspunkts nach oben).
Somit hält das Stellglied 38 in dem Fahrtmodus (kein Vakuum wirkt auf die Vakuumkammer 34) die Flussbeschränkungsmembran 42 gegen die Stopps 102. Wie bei der Ausführungsform der 5 ist es der Zweck der Anlage, die Steifigkeit der Flussbeschränkungsmembran zu erhöhen, d. h. ihren Widerstand gegenüber Fluidbewegung in dem zweiten Durchgang 36. Mit der Stellgliedorientierung der 11A hat das Stellglied keiner signifikanten Last entgegenzuwirken, wenn ein positiver Druck in der Arbeitskammer herrscht. Vielmehr wirkt der positive Fluiddruck so, dass er die Kraft erhöht, mit der die Membran gegen die Stopps gedrückt wird. Wenn im Gegensatz dazu ein negativer Druck in der Arbeitskammer herrscht, muss das Stellglied eine gegenwirkende Widerstandskraft bereitstellen.
In der Praxis ist der innerhalb einer Arbeitskammer vorhandene negative Spitzendruck viel geringer als der positive Spitzendruck. Bei einer hohen ”Kompression” der Triebfeder (d. h. einem Abwärtshub hoher Amplitude) sind in der Arbeitskammer positive Drücke von bis zu 5 bar (5 × 10⁵ Pa) möglich. Im Gegensatz dazu ist der negative Druck durch den Dampfdruck des Fluids auf Werte von üblicherweise weniger als 0,95 bar (9,5 × 10⁴ Pa) beschränkt, d. h. fast eine Größenordnung weniger.
Somit stellt die in 11A gezeigte Stellgliedorientierung den Vorteil bereit, dass die von dem Stellglied erforderliche maximale Last verringert oder minimiert ist, was wiederum die Verwendung eines kleineren Stellglieds ermöglicht, das schneller reagieren kann und weniger Leistung zum Betreiben erfordert.
11B zeigt eine durchgeschnittene perspektivische Ansicht der in 11A gezeigten Trennung. Diese Ansicht zeigt den Vakuumanschluss 66, der zu der Vakuumkammer 34 führt, die in dieser Ausführungsform zwischen dem Stellglied 38 und der oberen Platte 46 der Trennung 20 liegt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 0115417 A [0002, 0002, 0005, 0029]
EP 0172700 A [0002, 0003, 0003]
GB 2282430 A [0006, 0006]
US 5180148 [0008]
US 6017024 [0009]

Claims

Hydraulisch gedämpfte Lagereinrichtung, die folgendes aufweist: erste und zweite Ankerteile, die durch eine erste verformbare Wand verbunden sind; eine teilweise von der ersten verformbaren Wand begrenzte Arbeitskammer, wobei die Arbeitskammer ein Hydraulikfluid enthält; eine Kompensationskammer für das Hydraulikfluid, wobei die Kompensationskammer teilweise von einer zweiten verformbaren Wand begrenzt ist; einen die Arbeitskammer und die Kompensationskammer verbindenden Durchgang zum Ermöglichen einer Bewegung des Hydraulikfluids zwischen der Arbeitskammer und der Kompensationskammer; einen zweiten Durchgang in Fluidverbindung mit der Arbeitskammer; ein zum Steuern von Fluidfluss in dem zweiten Durchgang angebrachtes Stellglied, wobei das Stellglied zwischen einer ersten Lage, in der es einen Fluidfluss durch den zweiten Durchgang einschränkt, und einer zweiten Lage, in der es einen Fluidfluss durch den zweiten Durchgang erlaubt, verstellbar ist; und ein Flussbegrenzungselement, das so angebracht ist, dass es eine Bewegung von Fluid durch den zweiten Durchgang über ein Schwellenvolumen hinaus verhindert, wenn das Stellglied in der zweiten Lage ist, wobei das Flussbegrenzungselement unabhängig von der zweiten verformbaren Wand ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, wobei das Flussbegrenzungselement entlang des zweiten Durchgangs näher bei der Arbeitskammer ist als das Stellglied.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Flussbegrenzungselement aktiv steuerbar ist, so dass es unterschiedliche Steifigkeitseigenschaften hat, wenn das Stellglied in der ersten Lage und wenn das Stellglied andererseits in der zweiten Lage ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Flussbegrenzungselement eine nachgiebige Membran aufweist, die durch den zweiten Durchgang über einen Fluidflussweg hinweg angebracht ist.
Einrichtung nach Anspruch 4, wobei die Membran eine Fluiddichtung über den zweiten Durchgang hinweg bereitstellt.
Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei die nachgiebige Membran zwischen dem zweiten Durchgang und einer Gastasche angebracht ist.
Einrichtung nach Anspruch 6, wobei die Gastasche mit einem Lufteinlass verbunden ist, der zwischen einer offenen und einer geschlossenen Lage verstellbar ist.
Einrichtung nach Anspruch 6, wobei die Gastasche mit einer Vakuumquelle zum Verändern des Drucks darin verbindbar ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Stellglied einen Anlageabschnitt zur Anlage an dem Flussbegrenzungselement in der ersten Lage aufweist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Stellglied beweglich in einer Vakuumkammer angebracht ist, die mit einer Vakuumquelle zum Verändern des Drucks in der Vakuumkammer verbindbar ist, um das Stellglied zwischen der ersten Lage und der zweiten Lage zu verstellen.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Durchgang und der zweite Durchgang in einer oder durch eine starre Trennung gebildet sind, die die Arbeitskammer von der Kompensationskammer trennt, wobei die Trennung starr an das erste Ankerteil angeschlossen ist.
Einrichtung nach Anspruch 11, wobei der zweite Durchgang durch die Trennung in Fluidverbindung mit der Kompensationskammer ist.
Einrichtung nach Anspruch 11, wobei der zweite Durchgang eine Hilfskammer ist, die von der Kompensationskammer getrennt ist.
Einrichtung nach Anspruch 13, wobei die Hilfskammer an einer verformbaren Wand oder an einem Lufteinlass endet, um Fluidbewegung in dem zweiten Durchgang zu erlauben.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Dämpfungselement in dem zweiten Durchgang, wobei das Dämpfungselement zum Beschränken der Bewegungsreichweite des Flussbegrenzungsteils eingerichtet ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Flussbegrenzungselement eine damit verbundene zusätzliche Masse hat.
Einrichtung nach Anspruch 16, wobei die zusätzliche Masse in das Flussbegrenzungselement eingebettet ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer zwischen der Arbeitskammer und einer Gastasche angebrachten Entkopplungsmembran, wobei die Gastasche mit einer Vakuumquelle zum Verändern des Drucks in der Gastasche zum Bewegen der Entkopplungsmembran verbindbar ist.
Einrichtung nach Anspruch 18, wobei die Entkopplungsmembran ein zum Spannen der Entkopplungsmembran weg von der Gastasche eingerichtetes nachgiebiges Element aufweist.
Hydraulisch gedämpfte Lagereinrichtung, die folgendes aufweist: durch eine erste verformbare Wand verbundene erste und zweite Ankerteile; eine teilweise von der ersten verformbaren Wand begrenzte Arbeitskammer, wobei die Arbeitskammer ein Hydraulikfluid enthält; eine Kompensationskammer für das Hydraulikfluid, wobei die Kompensationskammer teilweise durch eine zweite verformbare Wand begrenzt ist; einen die Arbeitskammer und die Kompensationskammer verbindenden ersten Durchgang zum Ermöglichen einer Bewegung des Hydraulikfluids zwischen der Arbeitskammer und der Kompensationskammer; eine Vakuumkammer, die mit einer Vakuumquelle zum Verändern des Drucks in der Vakuumkammer verbindbar ist; und eine flexible Entkopplungsmembran, die die Vakuumkammer von dem Hydraulikfluid trennt, wobei die Entkopplungsmembran zum Erhöhen ihrer Steifigkeit vorgespannt ist.
Einrichtung nach Anspruch 20, wobei die Entkopplungsmembran einen zum Anlegen einer Vorspannkraft eingerichteten Vorspannabschnitt aufweist, der durch eine Verringerung des Drucks in der Vakuumkammer entgegengewirkt werden kann.
Einrichtung nach Anspruch 21, wobei der Vorspannabschnitt ein nachgiebiges Element aufweist, das verformt ist, wenn es in der Einrichtung angebracht ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, wobei die Entkopplungsmembran mit einer ersten Fläche in Fluidverbindung mit der Arbeitskammer und einer der ersten Fläche entgegengesetzten zweiten Fläche in Fluidverbindung mit der Vakuumkammer angeordnet ist.