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Die vorliegende Erfindung betrifft ein aktives Aggregatelager für Antriebsaggregate von Kraftfahrzeugen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Ein gattungsgemäßes Aggregatelager beschreibt beispielsweise die
EP 0 464 599 A1 , bei dem insbesondere zur Erzeugung gegenphasiger Schwingungen in das Aggregatelager ein Aktor integriert ist, der Druckpulsationen insbesondere auf die der Schwingungsanregung zugewandte Hydraulikkammer bzw. Arbeitskammer des Aggregatelagers ausüben kann. Der Vorteil eines derartigen Lagers ist dessen veränderbare Abstimmung zur Dämpfung sowohl hochfrequenter Schwingungen, zum Beispiel ausgehend von einer Brennkraftmaschine, als auch niederfrequenter Schwingungen, zum Beispiel durch Fahrbahnunebenheiten, etc. Allerdings sind solche „aktive“ Aggregatelager relativ aufwendig in der Konstruktion und voluminös als Bauteil.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein aktives Aggregatelager der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, dass konstruktiv einfacher und baulich günstiger ausgebildet ist und hinsichtlich dessen Anordnung im Kraftfahrzeug größere Freiheitsgrade ermöglicht.
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Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angeführt.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass der Aktor unmittelbar seitlich an das Lagergehäuse des Aggregatelagers angebaut und über in das Lagergehäuse geführte Übertragungsmittel auf die Gegenschwingungen bewirkende Membrane geschaltet ist. Der Aktor ist also nicht direkt in das Aggregatelager integriert bzw. liegt außerhalb dessen Hauptbelastungsrichtung, wodurch das Lager in seiner Haupterstreckung kleiner ausgelegt sein kann, während der Aktor seitlich verlagert angeordnet ist und dennoch über die Übertragungsmittel unter Vermeidung von Totzeiten oder Phasenverschiebungen wirken kann.
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Besonders bevorzugt kann der Aktor einen am Lagergehäuse geführten Schwingkolben aufweisen, der parallel zur Hauptbelastungsrichtung betätigbar ist (zum Beispiel elektromagnetisch) und der über ein Gestänge auf die in die Ventilscheibe integrierte Membrane nahezu ohne Wegverluste wirkt.
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Das Gestänge kann dabei in baulich einfacher Weise ein am Schwingkolben befestigter und mit diesem verschiebbar im Lagergehäuse geführter L-förmiger Mitnehmer sein, der mit einem in Hauptbelastungsrichtung abgeknickten Abschnitt auf die Membrane wirkt.
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Alternativ dazu kann das Gestänge durch einen zweiarmigen Hebel gebildet sein, der im Lagergehäuse schwenkbar gelagert ist und dessen äußerer Hebelarm an dem Schwingkolben angelenkt ist und dessen innerer, L-förmiger Hebelarm mit der Membrane gekoppelt ist.
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In einer weiteren, bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann der Aktor einen am Lagergehäuse geführten Schwingkolben aufweisen, der in einem Winkel von bevorzugt 90° zur Hauptbelastungsrichtung betätigbar ist und der direkt oder indirekt auf eine im Lagergehäuse angeordnete und an eine der Flüssigkeitskammern, insbesondere der Arbeitskammer, unmittelbar angrenzende Membrane wirkt. Daraus resultiert neben baulichen Vorteilen eine besonders kurze Reaktionsstrecke zwischen dem Schwingkolben und der die Gegenschwingungen erzeugenden Membrane.
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Der Schwingkolben kann dabei indirekt über einen im Lagergehäuse geführten Stößel mechanisch auf die Membrane wirken oder an eine dritte Flüssigkeitskammer angrenzen, wobei diese hydraulisch über einen Verbindungskanal in dem Lagergehäuse mit der Membrane verbunden ist.
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In einer bevorzugten, fertigungstechnisch günstigen Ausgestaltung des Aggregatelagers kann der Aktor unmittelbar seitlich in das Lagergehäuse integriert sein, also eine bauliche Einheit mit diesem bilden; zudem wird damit ein verringerter Montageaufwand erzielt.
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Über den Schwingkolben können sowohl der Druck in den Flüssigkeitskammern als auch die in der Amplitude und in der Frequenz veränderlichen Druckpulsationen steuerbar sein. Dies hat unter anderem den Vorteil, dass eine einen Druckausgleich bewirkende Einrichtung (zum Beispiel eine zusätzliche, federnd vorgespannte Membrane, etc.) innerhalb des Lagergehäuses entfallen kann.
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Schließlich kann der Schwingkolben elektromagnetisch und/oder mittels eines weggesteuerten Elektromotors nach Maßgabe antriebsspezifischer und fahrspezifischer Parameter zur Erzeugung gegenphasiger Schwingungen in den Flüssigkeitskammern betätigbar sein. Dies ermöglicht gegebenenfalls eine vereinfachte Konstruktion der Ventilscheibe durch den Entfall eines bei Aggregatelagern häufig verwendeten Tilgerkanals zur Erzeugung definierter Gegenschwingungen.
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Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
- 1 in einem Längsschnitt ein aktives, hydraulisches Aggregatelager für Antriebsaggregate von Kraftfahrzeugen, mit einem Lagergehäuse und einem tragenden Elastomerkörper, die durch eine Ventilscheibe getrennt zwei Flüssigkeitskammern einschließen und mit einem seitlich angebauten Aktor, dessen Schwingkolben über einen Verbindungskanal und eine Membrane Gegenschwingungen einsteuert;
- 2 ein Aggregatelager nach 1, jedoch mit einem seitlich angebauten Aktor, der über ein Gestänge auf eine in der Ventilscheibe integrierte Membrane wirkt; und
- 3 ein Aggregatelager nach 2, bei dem das auf die Membrane wirkende Gestänge durch einen zweiarmigen Hebel gebildet ist.
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Die 1 zeigt grob schematisch ein Aggregatelager 10 (zum Beispiel ein Motorlager oder Getriebelager) für ein Kraftfahrzeug, mit einem etwa tassenförmigen Lagergehäuse 12, einem Lagerkern 14 und einem zwischen dem Lagerkern 14 und dem Lagergehäuse 12 angeordneten, tragenden Elastomerkörper 16.
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Innerhalb des Lagergehäuses 12, des ringförmigen Elastomerkörpers 16 und des Lagerkerns 14 ist eine Flüssigkeitskammer ausgebildet, die durch eine Ventilscheibe 18 in eine obere Kammer bzw. Arbeitskammer 20 und in eine untere Kammer bzw. Ausgleichskammer 22 unterteilt ist.
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In der Ventilscheibe 18 sind einfache, in Gegenrichtung wirkende Tilgerkanäle 24 (nur angedeutet) vorgesehen, die durch deren Abstimmung eine definierte Dämpfungscharakteristik des Aggregatelagers 10 bewirken, wobei die Hydraulikflüssigkeit entsprechend in den Kammern 20, 22 verdrängt wird und die Tilgerkanäle 24 durchströmt.
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Das Aggregatelager 10 ist zum Beispiel über eine Schraubverbindung mit einem Schraubenbolzen 26 am Lagerkern 14 mit einem am Antriebsaggregat befestigten Träger und über weitere, nicht dargestellte Schraubverbindungen am Lagergehäuse 12 mit einer fahrzeugseitigen Aufbaustruktur (zum Beispiel einem Hilfsrahmen, Längsträger, etc.) fest verbunden.
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An das Lagergehäuse 12 ist seitlich ein Aktor 28 angebaut oder bevorzugt in dieses integriert, der einen elektromagnetisch und/oder über einen Elektromotor betätigbaren Schwingkolben 30 aufweist.
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Der quer zur Lagerhauptbelastungsrichtung (Linie 32) des Aggregatelagers 10 in einem Winkel von 90° oder davon abweichend verschieblich geführte Schwingkolben 30 begrenzt eine weitere Flüssigkeitskammer 34 innerhalb des Aktors 28, die über einen Verbindungskanal 36 auf eine in die Umfangswand 12a des Lagergehäuses 12 integrierte und an die Arbeitskammer 20 angrenzende Membrane 38 wirkt.
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Durch Betätigung des Schwingkolbens 30 mit veränderlicher Amplitude und/oder Frequenz (vgl. eingezeichnete Pfeile) werden über die Membrane 38 in der Arbeitskammer 20 Gegenschwingungen initiiert, die den in Hauptbelastungsrichtung 32 des Aggregatelagers 10 auftretenden Schwingungsanregungen entgegenwirken bzw. gegebenenfalls diese löschen.
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Die Ansteuerung des Aktors 28 kann bevorzugt nach Maßgabe antriebsspezifischer Parameter (Motorbelastung, Drehzahl, etc.) und fahrspezifischer Parameter (Fahrzeuggeschwindigkeit, Signalen von Beschleunigungssensoren, Schwingungssensoren, etc.) über ein entsprechendes, elektronisches Steuergerät erfolgen. Der Aktor 28 kann dabei mit einem handelsüblichen Schwingungsgenerator und/oder einem Elektromotor (nicht dargestellt) betrieben sein.
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Anstelle des Verbindungskanals 36 und der Flüssigkeitskammer 34 kann der Schwingkolben 30 auf die Membrane 34 auch mechanisch, zum Beispiel mittels eines Stößels (nicht dargestellt) wirken.
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Die 2 und 3 zeigen alternative Ausführungsbeispiele des Aggregatelagers 10, wobei funktionell gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Die Beschreibung beschränkt sich auf die wesentlichen Unterschiede.
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Gemäß 2 ist der Aktor 28 wiederum seitlich des Lagergehäuses 12 angeordnet, wobei jedoch der Schwingkolben 30 - wie mit Pfeilen angedeutet - parallel zur Lagerhauptbelastungsrichtung 32 verschiebbar geführt ist.
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Der Schwingkolben 30 wirkt mechanisch und von unten durch die Ausgleichskammer 22 hindurch über ein Gestänge mit einem L-förmigen Mitnehmer 40 auf eine Membrane 42, die in die Ventilscheibe 18 integriert ist.
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Dabei ist der starre Mitnehmer 40 mit einem in der Hauptbelastungsrichtung 32 liegenden, abgeknickten Abschnitt 40a versehen, während der in dem Lagergehäuse 12 verschiebbar geführte, quer verlaufende Abschnitt 40b des Mitnehmers 40 fest mit dem Schwingkolben 30 gekoppelt ist.
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Über den Schwingkolben 30 des Aktors 28 können somit mechanisch über das Gestänge bzw. den Mitnehmer 40 und die Membrane 42 wie zur 1 vorbeschrieben Gegenschwingungen auf die Arbeitskammer 20 ausgeübt und ein Druckausgleich gesteuert werden.
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Die 3 zeigt ein zur 2 alternatives Ausführungsbeispiel des Aggregatelagers 10, bei dem zwischen dem Schwingkolben 30 des Aktors 28 und der in die Ventilscheibe 18 integrierten Membrane 42 ein Gestänge 44 angeordnet ist, dessen zweiarmiger Hebel 46a, 46b innerhalb des Lagergehäuses 12 an einer Lagerstelle 48 schwenkbar gelagert ist.
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Dabei ist der eine Arm 46a des Hebels an dem Schwingkolben 30 angelenkt, während der gegenüber liegende Arm 46b über einen in der Hauptbelastungsrichtung 32 ausgerichteten Abschnitt 44a des Gestänges 44 auf die Membrane 42 wirkt.
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Die Beaufschlagung der Membrane 42 innerhalb der Ventilscheibe 18 erfolgt wie zur 2 beschrieben mechanisch über das Gestänge 44, dessen Hebel 46a, 46b durch die Ausgleichskammer 22 hindurch über den Abschnitt 44a die Schwingungen und Stellwege des Schwingkolbens 30 auf die Membrane 42 überträgt.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere sind auch dem Fachmann geläufige Abwandlungen in der Auslegung des Aktors 28 und in der Gestaltung der Betätigungsmittel 36, 40 oder 44 möglich.
