DE102015006653B4 - Aktiv schaltbares, hydraulisch dämpfendes Aggregatelager für ein Kraftfahrzeug - Google Patents
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Abstract
Aktiv schaltbares, hydraulisch dämpfendes Aggregatelager (10) für ein Kraftfahrzeug mit einem an einer Tragstruktur des Kraftfahrzeugs befestigbaren Lagergehäuse (12), einem tragenden, gummielastischen Elastomerkörper (14) mit einem Lagerkern (20), an dem eine Aggregatstütze anschließbar ist, einem im Lagergehäuse (12) zwischen einem Bodenteil (12b) und dem Elastomerkörper (14) befestigten, scheibenförmigen Trennelement (22) mit einem Drosselkanal (28) und/oder Drosselventilen, wobei das Trennelement (22) einen dem Elastomerkörper (14) zugewandten, flüssigkeitsbefüllten Arbeitsraum (16) und einen, davon abgewandten, flüssigkeitsbefüllten Ausgleichsraum (18) begrenzt, der über eine Membran (24) von einem luftbefüllten Gehäuseraum (26) am Bodenteil (12b) abgeschlossen ist, sowie mit zwei im Trennelement (22) eingeschlossenen Luftpolstern (32, 34), von denen das eine (32) über eine Entkopplungsmembran (30) des Trennelements (22) an den Arbeitsraum (16) angekoppelt ist und das zweite Luftpolster (34) über eine elektrisch ansteuerbare Schalteinheit (42) und ein Ventil (38) an das Volumen des ersten Luftpolsters (32) ankoppelbar oder von diesem trennbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinheit (40) durch einen Elektromotor (42) und eine auf das Ventil (38) wirkende Fliehkrafteinrichtung (48, 50) gebildet ist, wobei die Fliehkrafteinrichtung (48, 50) mit zunehmender Drehzahl der Antriebswelle (42a) des Elektromotors (42) das Ventil (38) entgegen einer eine Schließkraft ausübenden Feder (44) öffnet.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein aktiv schaltbares, hydraulisch dämpfendes Aggregatelager, insbesondere Motorlager, für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
- Derartige, aktiv schaltbare Aggregatelager für ein Kraftfahrzeug der gattungsgemäßen Art haben den Vorteil, dass deren Dämpfungscharakteristik bzw. Kennwerte auf die fahrdynamischen Anforderungen gezielt anpassbar sind; beispielsweise ist eine weichere Lagerkennung im Leerlauf der Brennkraftmaschine und eine härtere Lagerkennung im Anfahrbereich und bei Lastwechseln des Kraftfahrzeugs wünschenswert. Bei aktiv schaltbaren Aggregatelagern ist es dazu bekannt, elektromagnetisch über eine Schalteinrichtung Zusatzvolumen in der hydraulischen Auslegung des Aggregatelagers zu- oder abzuschalten.
- Die
DE 103 32 081 A1 zeigt ein hydraulisch dämpfendes Lager mit einer Arbeitskammer und einer Ausgleichskammer, die mit einer hydraulisch dämpfenden Flüssigkeit gefüllt und durch eine Zwischenplatte voneinander getrennt sind, wobei die Arbeitskammer und die Ausgleichskammer durch einen Überströmkanal und einen Bypasskanal miteinander gekoppelt sind, der durch einen Aktor freigebbar und verschließbar ist. Der Bypasskanal ist außerhalb des Aktors angeordnet und der Aktor ist pneumatisch zu schalten. - Die
DE 697 18 236 T2 offenbart ein flüssigkeitsgefülltes, elastisches Lager, welches auf Grund von Strömungen einer darin enthaltenen Flüssigkeit Schwingungsdämpfungs- und Isoliereigenschaften zeigt, und wobei das elastische Lager in geeigneter Weise als ein Lager für eine Brennkraftmaschine verwendet wird, das angepasst ist, eine Antriebseinheit eines Motorfahrzeugs auf einem geeigneten Tragelement des Fahrzeugs schwingungsdämpfend zu lagern. Das Lager ist insbesondere in der Lage unterschiedliche Schwingungsdämpfungs- und Isoliereigenschaften durch Ändern von Betriebszuständen von drei Öffnungen bereitzustellen, die auf jeweilige Frequenzbereiche abgestimmt sind. - Die
US 5,246,212 A beschreibt ein flüssigkeitsgefülltes elastisches Lager mit einem ersten und einem zweiten Trägerteil und einem elastischen Körper zur Verbindung des ersten und zweiten Trägerteils. Das Lager hat ferner eine Kammer, die einem wechselnden Unterdruck ausgesetzt werden kann, wodurch sich ein flexibles Diaphragma in einer Druckkammer verformen lässt. - Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ausgehend von dem gattungsgemäßen Aggregatelager eine Schalteinrichtung zum Umschalten der Dämpfungscharakteristik bereitzustellen, die zuverlässig und insbesondere geräuscharm funktioniert.
- Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angeführt.
- Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Schalteinheit durch einen Elektromotor und eine auf das Ventil wirkende Fliehkrafteinrichtung gebildet ist, wobei die Fliehkrafteinrichtung mit zunehmender Drehzahl des Elektromotors das Ventil entgegen einer eine Schließkraft ausübenden Feder öffnet. Entgegen einer linearen, elektromagnetisch bewirkten Betätigung der Schalteinheit bzw. des Ventils mit gegebenenfalls auftretenden Schaltgeräuschen ermöglicht die vorgeschlagene Schalteinheit eine feinfühlige, betriebssichere und absolut geräuscharme Ventilverstellung in den verschiedensten Betriebsphasen des Aggregatelagers. Die gewünschte Ventilverstellung ist über die Drehzahlsteuerung des Elektromotors in Endstellungen und Zwischenstellungen einstellbar.
- Baulich und fertigungstechnisch günstig kann der Elektromotor unterhalb des Bodenteils angeordnet sein und mittels einer durch das Bodenteil, den Gehäuseraum und den Ausgleichsraum zur Trennscheibe geführten Welle die Fliehkrafteinrichtung antreiben.
- Des Weiteren kann die Fliehkrafteinrichtung durch zumindest zwei Fliehkraftpendel gebildet sein, die an der Welle gelenkig gelagert sind und die mit dem beweglichen Ventilelement des Ventils derart verbunden sind, dass sie bei erhöhter Drehzahl des Elektromotors das Ventilelement vom Ventilsitz des Ventils zunehmend abheben.
- In einer besonders vorteilhaften Anordnung kann die Fliehkrafteinrichtung mit den Fliehkraftpendeln und dem beweglichen Ventilelement innerhalb des ersten Luftpolsters und unterhalb der Entkopplungsmembrane der Trennscheibe angeordnet bzw. in die Trennscheibe baulich und konstruktiv günstig integriert sein.
- Schließlich kann die die Schließkraft erzeugende Feder durch eine in die Fliehkrafteinrichtung und insbesondere innerhalb des Luftpolsters angeordnete Schraubendruckfeder gebildet sein.
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Folgenden anhand der beigefügten, schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
-
1 in einem Längsschnitt ein hydraulisch dämpfendes Aggregatelager für Kraftfahrzeuge, mit einem im Lagergehäuse und einem tragenden Elastomerkörper eingeschlossenen Arbeitsraum, einem Ausgleichsraum und mit über einen Elektromotor und eine fliehkraftbetätigte Schalteinheit schwingungstechnisch zuschaltbarem Luftpolster; und -
2 die fliehkraftbetätigte Schalteinheit mit einem Ventil zum Zuschalten des Luftpolsters in vergrößerter Darstellung. - Das Aggregatelager
10 , insbesondere ein eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs abstützendes Motorlager, weist ein zweiteiliges Lagergehäuse12 und einen tragenden Elastomerkörper14 auf, zwischen denen ein mit Hydraulikflüsssigkeit befüllter Arbeitsraum16 und ein Ausgleichsraum18 eingeschlossen ist. - Das Lagergehäuse
12 ist in nicht dargestellter Weise an einer Tragstruktur (zum Beispiel an einem Längsträger) des Kraftfahrzeugs befestigt, während die Brennkraftmaschine über eine Motorstütze an dem Lagerkern20 des Aggregatelagers10 über eine Schraubverbindung angeschlossen ist. Der Elastomerkörper14 ist bevorzugt durch Vulkanisation fest mit dem Lagergehäuse12 und dem Lagerkern20 verbunden. - Das rotationssymmetrische Lagergehäuse
12 setzt sich aus einem oberen, ringförmigen Abschnitt12a und einem Bodenteil12b zusammen, zwischen denen eine Trennscheibe22 eingespannt ist, die den Arbeitsraum16 und den Ausgleichsraum18 voneinander trennt. Unterhalb der Trennscheibe22 ist eine blähweiche Membrane24 im Bodenteil12b angeordnet, die einen gasbefüllten Gehäuseraum26 von dem Ausgleichsraum18 abtrennt. - Die Trennscheibe
22 weist einen zum Beispiel halbkreisförmig ausgeführten Drosselkanal28 definierten Querschnitts auf, der den Arbeitsraum16 mit dem Ausgleichsraum18 verbindet und eine Tilgerfunktion bewirkt. - Ferner schließt eine an der Trennscheibe
22 vorgesehene Entkopplungsmembrane30 zwei zentrisch in der Trennscheibe22 angeordnete, Luftpolster32 ,34 bildende Räume ab, die durch eine Trennwand36 unterteilt sind. - Das Luftpolster
34 unterhalb der Trennwand36 kann mittels eines Ventils38 an das darüber liegende Luftpolster32 schwingungstechnisch angekoppelt werden, wobei das Ventil38 über eine fliehkraftbetätigte Schalteinheit40 und einen am Bodenteil12b außenliegenden Elektromotor42 mit einer zur Schalteinheit40 geführten Antriebswelle42a gesteuert ist. - Der Elektromotor
42 kann bekannter Bauart und mit relativ geringen Ausmaßen (Gewicht) ausgeführt sein, da der Antrieb der Schalteinheit40 nur ein geringes Drehmoment bei definierten Drehzahlauslegungen erfordert. - Die Antriebswelle
42a des Elektromotors42 ist dabei wie aus1 ersichtlich ist durch das Bodenteil12b , durch die Membrane24 , durch die Trennscheibe22 bzw. die Trennwand38 in den das Luftpolster32 bildenden Raum geführt und treibt die dort positionierte Schalteinheit40 an. - Die
2 zeigt als Ausschnitt aus1 teilweise die Trennscheibe22 mit der Entkopplungsmembrane30 , mit den in die Trennscheibe22 integrierten Luftpolstern32 ,34 , dem Ventil38 und der über die Antriebswelle42a des Elektromotors42 angetriebenen Schalteinheit40 . - Das Ventil
38 weist ein ringförmiges, bewegliches Ventilelement38a auf, das um die Antriebswelle42a herum angeordnet im geschlossenen Zustand in der Trennwand36 vorgesehene Durchströmöffnungen36a als Ventilsitz abdeckt. - Auf der Antriebswelle
42a ist ferner an deren freiem Ende eine Schraubendruckfeder44 abgestützt, die das Ventilelement38a mit definierter Vorspannkraft gegen den Ventilsitz36a drückt. - Ferner sind an der Antriebswelle
42a zum Beispiel über baulich einfache Bolzengelenke (allgemein mit46 bezeichnet) zwei Fliehkraftpendel48 angelenkt, die über Streben50 mit entsprechenden Bolzengelenken46 an das Ventilelement38a derart angekoppelt sind, dass bei einer definierten Drehzahl der Antriebswelle42a bzw. der Schalteinheit40 fliehkraftbetätigt das Ventil38 geöffnet und somit das Luftpolster34 an das Luftpolster32 schwingungstechnisch ankoppelt wird. - Wird das Aggregatelager
10 bzw. der Lagerkern20 mit einer definierten Kraft belastet, bildet sich ein Überdruck in dem Arbeitsraum16 aus, der unter anderem ebenfalls auf die elastische Entkopplungsmembrane30 wirkt. Das in der Entkopplungsmembrane30 eingeschlossene Luftpolster32 wirkt bei geschlossenem Ventil38 wie ein Kissen (Feder) und erhöht somit die Gesamtsteifigkeit des Aggregatelagers10 . - Soll die Steifigkeit des Aggregatelager
10 reduziert werden, zum Beispiel bei definierten Betriebszuständen des Kraftfahrzeugs wie im Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine, so wird der Elektromotor42 über ein geeignetes, elektronisches Steuergerät (zum Beispiel Motorsteuergerät) angesteuert, wodurch bei rotierender Antriebswelle42a die Fliehkraftpendel48 nach außen gezogen werden und das Ventilelement38a anheben bzw. das Ventil38 entgegen der Federkraft der Feder44 öffnen. - In der offenen Stellung des Ventils
38 erzeugt die Entkopplungsmembrane30 aufgrund des erhöhten Volumens beider Luftpolster32 ,34 keinen bzw. einen geringeren Gegendruck, wodurch die Lagersteifigkeit insgesamt reduziert ist. - Durch die erfindungsgemäße, fliehkraftgesteuerte Betätigung des Ventils
38 über die Schalteinheit40 und den Elektromotor42 können Schaltgeräusche vermieden und feinfühlige Zwischenstellungen über die Drehzahlsteuerung des Elektromotors42 eingestellt werden. Zudem kann das Aggregatelager10 durch die fliehkraftgesteuerte Schalteinheit40 mit einer geringeren Bauhöhe ausgeführt sein.
Claims (5)
- Aktiv schaltbares, hydraulisch dämpfendes Aggregatelager (
10 ) für ein Kraftfahrzeug mit einem an einer Tragstruktur des Kraftfahrzeugs befestigbaren Lagergehäuse (12 ), einem tragenden, gummielastischen Elastomerkörper (14 ) mit einem Lagerkern (20 ), an dem eine Aggregatstütze anschließbar ist, einem im Lagergehäuse (12 ) zwischen einem Bodenteil (12b ) und dem Elastomerkörper (14 ) befestigten, scheibenförmigen Trennelement (22 ) mit einem Drosselkanal (28 ) und/oder Drosselventilen, wobei das Trennelement (22 ) einen dem Elastomerkörper (14 ) zugewandten, flüssigkeitsbefüllten Arbeitsraum (16 ) und einen, davon abgewandten, flüssigkeitsbefüllten Ausgleichsraum (18 ) begrenzt, der über eine Membran (24 ) von einem luftbefüllten Gehäuseraum (26 ) am Bodenteil (12b ) abgeschlossen ist, sowie mit zwei im Trennelement (22 ) eingeschlossenen Luftpolstern (32 ,34 ), von denen das eine (32 ) über eine Entkopplungsmembran (30 ) des Trennelements (22 ) an den Arbeitsraum (16 ) angekoppelt ist und das zweite Luftpolster (34 ) über eine elektrisch ansteuerbare Schalteinheit (42 ) und ein Ventil (38 ) an das Volumen des ersten Luftpolsters (32 ) ankoppelbar oder von diesem trennbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinheit (40 ) durch einen Elektromotor (42 ) und eine auf das Ventil (38 ) wirkende Fliehkrafteinrichtung (48 ,50 ) gebildet ist, wobei die Fliehkrafteinrichtung (48 ,50 ) mit zunehmender Drehzahl der Antriebswelle (42a ) des Elektromotors (42 ) das Ventil (38 ) entgegen einer eine Schließkraft ausübenden Feder (44 ) öffnet. - Aggregatelager (
10 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (42 ) unterhalb des Bodenteils (12b ) angeordnet ist und mittels einer durch das Bodenteil (12b ), den Gehäuseraum (26 ) und den Ausgleichsraum (18 ) zur Trennscheibe (22 ) geführten Antriebswelle (42a ) die Fliehkrafteinrichtung (48 ,50 ) antreibt. - Aggregatelager (
10 ) nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fliehkrafteinrichtung (48 ,50 ) durch zumindest zwei Fliehkraftpendel (48 ) gebildet ist, die an der Antriebswelle (42a ) gelenkig gelagert sind und die mit dem beweglichen Ventilelement (38a ) des Ventils (38 ) derart verbunden sind, dass sie bei erhöhter Drehzahl des Elektromotors (42 ) das Ventilelement (38a ) vom Ventilsitz (36a ) des Ventils (38 ) zunehmend abheben. - Aggregatelager (
10 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fliehkrafteinrichtung (48 ,50 ) mit den Fliehkraftpendeln (48 ) und dem beweglichen Ventilelement (38a ) innerhalb des ersten Luftpolsters (32 ) und unterhalb der Entkopplungsmembrane (30 ) der Trennscheibe (22 ) angeordnet ist. - Aggregatelager (
10 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die die Schließkraft erzeugende Feder (44 ) durch eine in die Fliehkrafteinrichtung (48 ,50 ) integrierte Schraubendruckfeder (44 ) gebildet ist.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US5246212A (en) * | 1991-06-18 | 1993-09-21 | Tokai Rubber Industries, Ltd. | Fluid-filled elastic mount having vacuum-receiving chamber and auxiliary air chamber for accommodating volumetric change of equilibrium chamber |
DE69718236T2 (de) * | 1996-05-23 | 2003-08-28 | Tokai Rubber Industries, Ltd. | Flüssigkeitsgefülltes,elastisches Lager mit Öffnungsdurchlässen die so eingestellt sind,dass Empfangs-Schwingungen von jeweiligen verschiedenen Frequenzfeldern gedämpft werden |
DE10332081A1 (de) * | 2003-07-15 | 2005-03-03 | Trelleborg Automotive Technical Centre Gmbh | Schaltbares Lager mit zentralem Stellantrieb |
-
2015
- 2015-05-22 DE DE102015006653.6A patent/DE102015006653B4/de active Active
Patent Citations (3)
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US5246212A (en) * | 1991-06-18 | 1993-09-21 | Tokai Rubber Industries, Ltd. | Fluid-filled elastic mount having vacuum-receiving chamber and auxiliary air chamber for accommodating volumetric change of equilibrium chamber |
DE69718236T2 (de) * | 1996-05-23 | 2003-08-28 | Tokai Rubber Industries, Ltd. | Flüssigkeitsgefülltes,elastisches Lager mit Öffnungsdurchlässen die so eingestellt sind,dass Empfangs-Schwingungen von jeweiligen verschiedenen Frequenzfeldern gedämpft werden |
DE10332081A1 (de) * | 2003-07-15 | 2005-03-03 | Trelleborg Automotive Technical Centre Gmbh | Schaltbares Lager mit zentralem Stellantrieb |
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