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Die Erfindung betrifft eine Hydrobuchse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Hydrobuchsen bzw. Hydrolager werden im Stand der Technik beispielsweise im Fahrwerk von Kraftfahrzeugen eingesetzt. Es handelt sich hierbei um Lager, welche durch die Anordnung von mit Dämpfungsmittel befüllten Kammern, von denen jeweils immer mindestens zwei durch mindestens einen Kanal fluidleitend miteinander verbunden sind, eine hydraulische Dämpfung in axialer und/oder radialer Richtung bewirken. Diese Dämpfungswirkung basiert auf dem Prinzip einer Kanal- oder Drosseldämpfung, die durch einen Fluidaustausch zwischen zumindest zwei fluidtechnisch verbundenen Kammern erzielt wird. Dabei wird in Abhängigkeit von der Belastung des Lagers zwischen den zumindest zwei Kammern ein Fluidvolumen ausgetauscht, wodurch eine Dämpfung des Lagers erreicht wird, da das zwischen den Kammern verschiebbare Fluidvolumen aufgrund seiner Massenträgheit und aufgrund des Fluidwiderstands des für den Fluidaustausch erforderlichen Strömungskanals eine Dämpfungswirkung ausübt.
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Üblicherweise haben solche Hydrobuchsen oder hydraulischen Buchsen einen konstanten Kanal- und somit Drosselquerschnitt und eine konstante Kanal- bzw. Drossellänge. Die Lage und Höhe des Dämpfungsmaximums einer Hydrobuchse hängt dabei vom gewählten Kanalquerschnitt und dessen Länge ab und ist daher auch für jede Vorlast und Amplitudenanregung durch den konstanten Kanalquerschnitt und -länge konstant gegeben. Somit kann nicht optimal auf die unterschiedlichen Fahrbahnanregungen (Vorlast, Anregungsamplitude, Anregungsfrequenz) reagiert werden.
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Um insbesondere während der Fahrt dynamisch die Dämpfungseigenschaften zu variieren, ist aus
DE 39 14 300 A1 ein hydraulisch dämpfendes Gummilager mit zwei axial hintereinander angeordneten Fluidkammern, wobei ein Dämpfungskanal, welcher die zwei Fluidkammern verbindet, in seiner Länge und/oder seinem Querschnitt von außen einstellbar bzw. nachstellbar ist. Dies wird dadurch erzielt, dass eine Trennwand quer zur Lagerachse in zwei Trennwandhälften unterteilt ist.
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Die beiden Trennwandhälften bilden zusammen die Begrenzungswände des Dämpfungskanals, wobei eine Trennwandhälfte fest eingespannt ist und die andere Trennwandhälfte axial beweglich und in Umfangsrichtung verdrehbar gelagert ist, um den Strömungsquerschnitt des Kanals zu verändern.
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Die aus dem Stand der Technik bekannten Konfigurationen zur dynamischen Änderung der Dämpfungseigenschaften, wie beispielsweise oben beschrieben, sind jedoch technisch aufwändig und aufgrund ihrer räumlichen Anordnung nicht in allen Arten von Hydrobuchsen bzw. Hydrolagern implementierbar.
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Daher ist es seine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eins Hydrobuchse vorzusehen, welches auf konstruktiv einfache Art und Weise eine dynamische Änderung der Dämpfungseigenschaften der Hydrobuchse, insbesondere während der Fahrt, realisiert.
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Diese Aufgabe wird durch eine Hydrobuchse mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Es wird gemäß der Erfindung eins Hydrobuchse mit einem Gehäuse bereitgestellt, in welchem zumindest eine ein hydraulisches Dämpfungsmittel aufweisende Dämpfungseinheit angeordnet ist, welche zumindest eine erste Fluidkammer und eine zweite Fluidkammer aufweist, welche über einen Kanal fluidleitend miteinander verbunden sind, dessen Kanalquerschnitt durch eine Trenneinrichtung veränderbar ist, wobei die Trenneinrichtung einen einteilig ausgebildeten, in dem Kanal verschiebbaren Trennkörper umfasst, mittels welchem der Kanal in zwei parallel verlaufende Kanalabschnitte unterteilbar ist. Durch Vorsehen eines einteiligen Trennkörpers wird ein einfacher Aufbau der Trenneinrichtung erzielt, mittels welcher der Kanal unterteilbar ist, um das Durchflussvolumen gemäß dem veränderbaren Strömungsquerschnitt bei Durchströmen eines der beiden Kanalabschnitte zu verändern. Auch ist die Konfiguration durch ihren einfachen Aufbau in verschieden aufgebauten Hydrobuchsen problemlos implementierbar. Durch den veränderbaren Strömungsquerschnitt des Kanals können die Dämpfungseigenschaften dann dynamisch geändert werden.
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Vorzugsweise ist der Trennkörper senkrecht zu einer Wand des Kanals verschiebbar, insbesondere zwischen zwei in etwa parallel verlaufenden Wänden des Kanals angeordnet und senkrecht zu diesen verschiebbar ausgebildet.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist an dem Trennkörper ein Drosselkörper angeordnet, welcher aus einem Werkstoff mit veränderbarem Volumen, insbesondere aus offenem oder geschlossenen Zellkautschuk oder Moosgummi, hergestellt ist. Der Drosselkörper füllt durch sein veränderbares Volumen bzw. durch Expansion oder Aufquellen den Hohlraum einen der beiden parallelen Kanäle aus, welche durch die Trenneinrichtung gebildet werden, wenn der Strömungsquerschnitt des Kanals verkleinert werden soll. Somit kann der Strömungsquerschnitt auf einfache Weise verändert werden, ohne dabei die beiden Kanäle gegeneinander abdichten zu müssen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Trenneinrichtung durch eine Verstelleinrichtung betätigbar. Vorzugsweise weist die Verstelleinrichtung einen Stellkolben mit einem Verstellbolzen auf, welcher zumindest teilweise in den Kanal hineinragt, wobei der Trennkörper an einem in den Kanal hineinragenden Ende des Verstellbolzens vorgesehen ist, so dass der Kanal durch den Trennkörper in zwei parallele Kanalteile unterteilt werden kann.
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Darüber hinaus weist die Verstelleinrichtung gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eine Pneumatikeinheit auf, welche einen Zylinder aufweist, welcher über einen Pneumatikanschluss an eine extern steuerbare Pneumatikquelle anschließbar ist. Der Stellkolben ist dabei durch den pneumatisch betätigbaren Zylinder in den Kanal bewegbar. Durch diese Konfiguration wird eine kontinuierliche Verstellung der Kanalbreite ermöglicht, woraus sich die gewünschte Beeinflussung der technischen Eigenschaften wie Dämpfung, dynamische Steifigkeit etc. der Hydrobuchse ergeben. Insbesondere wird hierdurch auch ermöglicht, dass verschiedene Lagereinstellungen zur Bestimmung der optimalen Fahrzeugabstimmung bei Testfahrten eingestellt werden können. Falls der momentane Fahrzeugzustand jedoch über Sensoren, beispielsweise in einer Serienproduktion, ermittelt werden kann, dann kann mit der oben beschriebenen Konfiguration eine aktive Lagerung realisiert werden.
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Es ist auch vorteilhaft, wenn in dem Trennkörper zumindest eine, insbesondere eine Vielzahl von, Durchgangsbohrungen zum Druckausgleich vorgesehen ist. Dies dient dazu, dass wenn die Kanalbreite durch die Trenneinrichtung verkleinert wird, die verdrängte Flüssigkeit in die abgetrennte Kanalhälfte gelangen kann, so dass der Druck in der als Blähkammer ausgebildeten Fluidkammer nicht erhöht wird.
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Vorzugsweise ist der Stellkolben durch eine Rückstellfeder zumindest teilweise aus dem Kanal zurückziehbar, so dass hierdurch auch der an dem Stellkolben angeordnete Trennkörper in seine Ausgangsposition zurückgezogen wird und so der Kanal auch auf einfache Weise wieder erweiterbar ist.
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Der Trennkörper kann weiterhin auch ausgebildet sein, um gleichzeitig auf zwei gegenüberliegenden Stirnseiten der Hydrobuchse eine Trennwand in dem Kanal zu bilden. Hierdurch kann annähernd auf der gesamten Kanallänge dann der Kanalquerschnitt verändert werden.
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Vorzugsweise sind in dem Kanal eine Vielzahl von Trennkörpern, insbesondere zwei Trennkörper, angeordnet. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann dann jeder Trennkörper von der Vielzahl von Trennkörpern über eine zugeordnete Verstelleinheit betätigbar sein. Andererseits ist es auch möglich, dass die Trennkörper von der Vielzahl von Trennkörpern über ein gemeinsames Betätigungselement betätigbar sind. Auch durch diese Ausführungsform wird ermöglicht, dass der Kanalquerschnitt annähernd auf der gesamten Kanallänge oder über eine gewünschte Kanallänge verändert werden kann.
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Darüber hinaus sind gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform die jeweiligen Trennkörper miteinander verbunden, insbesondere über einen Verbindungssteg.
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Im Nachfolgenden werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
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1A, 1B, 1C jeweilige Schnittansichten durch einen Abschnitt einer Hydrobuchse gemäß einer Ausführungsform;
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2A, 2B, 2C jeweilige perspektivische Ansichten einer Hydrobuchse gemäß einer Ausführungsform;
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3A, 3B jeweilige Schnittansichten durch eine Hydrobuchse gemäß dem Stand der Technik; und
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4 eine Schnittansicht durch einen Abschnitt einer Hydrobuchse gemäß einer Ausführungsform.
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1A, 1B und 1C zeigen jeweilige Schnittansichten durch einen Abschnitt einer Hydrobuchse 1 gemäß einer Ausführungsform, wobei 1A eine Schnittansicht durch einen Abschnitt einer Hydrobuchse 1 zeigt, wo eine Trenneinrichtung 2 vorgesehen ist, 1B eine Detailansicht der in 1A dargestellten Trenneinrichtung 2 zeigt, wobei sich die Trenneinrichtung 2 in einer den Kanalquerschnitt des Kanals 3 vollständig freigebenden Position befindet und 1C eine Detailansicht der in 1A dargestellten Trenneinrichtung 2 zeigt, wobei sich die Trenneinrichtung 2 in einer den Kanalquerschnitt des Kanals 3 verkleinernden Position befindet. Wie insbesondere in 1A erkennbar ist, ist in einem Kanalteil 4 der Hydrobuchse der Kanal 3 ausgebildet, wobei das Kanalteil 4 wiederum von einem Gummikörper 5 zumindest teilweise an seiner Unterseite umgeben ist. Weiterhin ist ein Innenteil 6 der Hydrobuchse in 1A erkennbar. Der Kanal 3 wird an seiner oberen Seite 7 durch ein Außenrohr 8 gebildet, welches einen Teil des Gehäuses 9 der Hydrobuchse 1 bildet. Der Kanal 3 ist Bestandteil einer hier nicht weiter dargestellten Dämpfungseinheit, welche eine erste und eine zweite Fluidkammer aufweist, welche durch den Kanal 3 fluidleitend miteinander verbunden sind und in welchen ein hydraulisches Dämpfungsmittel angeordnet ist, um die oben bereits beschriebene Dämpfungswirkung vorzusehen. Sind die beiden Fluidkammern radial in der Hydrobuchse angeordnet, so erfolgt eine dämpfende Wirkung ebenfalls in radialer Richtung. Sind die beiden Fluidkammern dagegen axial in der Hydrobuchse angeordnet, so erfolgt die dämpfende Wirkung ebenfalls in axialer Richtung. Hierzu wird beispielsweise von einer der Fluidkammern, welche als erste Arbeitskammer wirkt, das hydraulische Dämpfungsmittel beim Eintrag axialer Lasten in die andere Fluidkammer, welche als zweite Arbeitskammer wirkt über den Kanal 3 verdrängt. Da der Kanalquerschnitt des Kanals 3 durch die Trenneinrichtung 2, welche im Folgenden näher beschrieben werden wird, veränderbar ist, kann auch das Dämpfungsverhalten entsprechend verändert werden.
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Die Trenneinrichtung 2 weist einen einteilig ausgebildeten Trennkörper 10 auf, an dessen Rückseite 11, das heißt auf der dem Kanalinneren abgewandten Seite, ein Drosselkörper 12 angeordnet ist. Der Trennkörper 10 ist an einem in den Kanal 3 hineinragenden ersten Ende 13 eines Stellkolbens mit Verstellbolzen 14 fixiert. Der Stellkolben 14 ist wiederum zumindest teilweise von einer Rückstellfeder 15 umgeben, welche zusammen mit dem zweiten Ende 16 des Stellkolbens 14 in einer Führungshülse 17 angeordnet ist, welche den Zylinder 18 einer Pneumatikeinheit bildet und durch entsprechendes Einengen des Außenrohrs 8 kraftschlüssig darin gehalten wird. An dem zweiten Ende 16 des Stellkolbens 14 ist darüber hinaus eine Nut 19 vorgesehen, in welcher ein Dichtungsring 20 aufgenommen ist, und ein Pneumatikanschluss 21, an welchen eine extern steuerbare, hier nicht dargestellte Pneumatikquelle anschließbar ist. Wird der Druck in dem Zylinder 18 der Pneumatikeinheit erhöht, so bewegt sich der Trennkörper 10 von seiner in 1B dargestellten Ausgangsposition in Richtung zu der Buchsenmitte in den Kanal 3 hinein. Dies verkleinert die Kanalbreite des Kanals 3, wie in 1C erkennbar ist, wobei der Kanal 3 in zwei parallel verlaufende Kanalabschnitte 22, 22‘ unterteilt wird, von denen einer, hier in der Figur derjenige auf der rechten Seite mit dem Bezugszeichen 22‘ durch Volumenvergrößerung des Drosselkörpers 12 durch diesen ausgefüllt wird. Damit der Druck in der hier nicht dargestellten Blähkammer durch diese Verkleinerung des Kanals 3 nicht erhöht wird, befinden sich hier nicht dargestellte Durchgangsbohrungen in dem Trennkörper 10, welche es ermöglichen, dass die verdrängte Hydraulikflüssigkeit in die Kanalhälfte auf der rechten Seite mit dem Bezugszeichen 22‘ gelangt. Wird der Druck im Zylinder 18 der Pneumatikeinheit wieder reduziert, so bewirkt die Rückstellfeder 15, dass der Stellkolben 14 mit dem daran angeordneten Trennkörper 10 wieder in seine Ausgangsposition zurückgezogen wird und so der Kanal 3 wieder verbreitert wird. Somit ist es möglich, über eine Änderung des Luftdrucks im Zylinder 18 die Kanalbreite kontinuierlich zu verändern und somit auch die Lage und Höhe des Dämpfungsmaximums.
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Eine wie oben beschriebene Verstelleinrichtung 2 wird wie folgt in der Hydrobuchse 1 montiert. Die Baugruppe „Gummikörper/Kanalteil“ 5, 4 umfasst eine definierte Anzahl (hier sind es 4) von Durchstellungen. Diese können entweder nach der Vulkanisation mechanisch eingebracht werden, was sich besonders gut für Prototypen eignet, oder aber bereits bei der Herstellung des Kanalteils 4 angebracht und bei der Vulkanisation berücksichtigt werden, was sich für eine Serienherstellung eignet. In diese Durchstellungen wird jeweils eine Gummikappe 26 (siehe 1B) gesteckt, welche durch Einpressen der Führungshülse 17 derart gegen einen Absatz der Durchstellung gepresst wird, dass nach der hydraulischen Montage keine Flüssigkeit mehr aus der Hydrobuchse 1 austreten kann. Über die Verstellbolzen 14 des Stellkolbens werden nun jeweilige Rückstellfedern 15 gesteckt. Die Verstellbolzen 14 dieser Baugruppe wird dann durch die jeweiligen Führungshülsen 17 in die Gummikappen 26 gesteckt. Nun ragen die Enden der Verstellbolzen 14 in den Kanal 3 hinein. Über bzw. auf jeden Verstellbolzen 14 wird nun jeweils der Trennkörper 10 gesteckt bzw. montiert. Durch Einfügen des Drosselkörpers 12 zwischen den Trennkörper 10 und die Kanalwand des Gummikörpers 5 kann dieser Kanalabschnitt 22‘ „tot geschaltet“ werden, da die hydraulische Flüssigkeit den Weg des geringsten Widerstandes nimmt. Der Drosselkörper 12 besteht aus einem nicht volumenkonstanten Werkstoff, wie beispielsweise Zellkautschuk oder Moosgummi, so dass er bei Bewegen des Trennkörpers 10 in das Innere des Kanals 3 hinein wie bereits oben beschrieben expandieren kann und den Kanalabschnitt 22‘ ausfüllt.
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2A, 2B und 2C zeigen jeweilige perspektivische Ansichten einer Hydrobuchse 1 gemäß einer Ausführungsform, welche mit einer Trenneinrichtung 2 zur Veränderung der Kanalbreite des Kanals 3 ausgestattet ist, wobei 2A eine Situation zeigt, welche der in 1B dargestellten Position des Trennkörpers 10 entspricht, 2B eine vergrößerte Ansicht der in 2A gezeigten Trenneinrichtung 2 ist, und 2C eine Situation zeigt, welche der in 1C dargestellten Position des Trennkörpers 10 entspricht. Wie insbesondere in 2A erkennbar ist, handelt es sich hier um eine Ausführungsform, bei welcher mehrere Stellkolben 14 über ein gemeinsames Betätigungselement 23, welches ringförmig ausgebildet ist, bedienbar sind, um – wie bereits oben in Zusammenhang mit den 1A bis 1C beschrieben – in den Kanal 3 bewegt zu werden, um diesen in zwei parallele Kanalabschnitte 22, 22‘ mittels des Trennkörpers 10 zu teilen.
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3A und 3B sind jeweilige Schnittansichten durch einen Abschnitt einer Hydrobuchse 1 gemäß dem Stand der Technik, wobei 3B eine Detailansicht eines Kanals 3 der in 3A dargestellten Hydrobuchse 1 ist. Wie in 3A erkennbar ist, ist der Kanal 3 ringförmig ausgebildet und ermöglicht eine Fluidkommunikation zwischen zwei radial angeordneten Fluidkammern 24, von denen hier nur eine sichtbar ist. Der Kanal 3 wird, wie besonders gut in 3B erkennbar ist, durch eine obere Kanalwand 25, welche durch das Außenrohr 8 gebildet wird, sowie eine äußere Kanalwand 26, eine innere Kanalwand 27 und eine untere Kanalwand 28 abgegrenzt, welche durch das Kanalteil 4 vorgesehen werden.
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4 ist eine Schnittansicht durch einen Abschnitt einer Hydrobuchse 1 gemäß einer Ausführungsform, welche ähnlich zu der in 3A ausgebildet ist, jedoch mit dem Unterschied, dass die Breite des Kanals 3 durch eine Trenneinrichtung 2 variabel einstellbar ist. Wie hier erkennbar ist, sind hier zwei Trennkörper 10 in dem Kanal 3 angeordnet, welche über einen hier rein schematisch angedeuteten Verbindungssteg 25 miteinander verbunden sind, so dass der Kanalquerschnitt des Kanals 3 an den beiden gegenüberliegenden Stirnseiten, wo die Trennkörper 10 vorgesehen sind, veränderbar ist. Es sei jedoch angemerkt, dass der Verbindungssteg 25, wie oben bereits erwähnt, aus Gründen der Übersichtlichkeit hier rein schematisch angedeutet ist. Tatsächlich wäre der Verbindungssteg 25 jedoch dort angebracht, wo die hydraulische Flüssigkeit von der linken auf die rechte Seite des Kanals 3 fließt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hydrobuchse
- 2
- Trenneinrichtung
- 3
- Kanal
- 4
- Kanalteil
- 5
- Gummikörper
- 6
- Innenteil
- 7
- obere Seite des Kanals
- 8
- Außenrohr
- 9
- Gehäuse
- 10
- Trennkörper
- 11
- Rückseite des Trennkörpers
- 12
- Drosselkörper
- 13
- erstes Ende des Stellkolbens
- 14
- Stellkolben mit Verstellbolzen
- 15
- Rückstellfeder
- 16
- zweites Ende des Stellkolbens
- 17
- Führungshülse
- 18
- Zylinder
- 19
- Nut
- 20
- Dichtungsring
- 21
- Pneumatikanschluss
- 22, 22‘
- Kanalabschnitte
- 23
- Betätigungselement
- 24
- Fluidkammer
- 25
- Verbindungssteg
- 26
- Gummikappe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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