-
Die Erfindung betrifft ein Hydrolager zur Lagerung einer Brennkraftmaschine an einer Fahrzeugkarosserie, wobei das Hydrolager eine mit einer Flüssigkeit gefüllte Arbeitskammer, eine mit Gas gefüllte Dämpfungskammer und eine Membran aufweist, welche die Arbeitskammer von der Dämpfungskammer trennt.
-
Aus
EP 2 103 837 A1 ist ein schaltbares elastisches Aggregatelager für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei dem ein mit Hydraulikflüssigkeit gefüllter Arbeitsraum durch eine Entkopplungsmembran von einem Luftraum getrennt ist. Der Luftraum ist über einen Entlüftungskanal mit der Umgebung verbunden, wobei der Entlüftungskanal schaltbar ist. Die Entkopplungsmembran ist dick und daher starr ausgestaltet.
-
Aus
DE 2 737219 ist ein Lager mit pneumatischer Dämpfung bekannt, bei dem ein Luftraum über einen kapillar ausgestalteten Kanal mit der Umgebung verbunden ist.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Hydrolager bereitzustellen, das verbesserte Dämpfungseigenschaften, insbesondere für kleinamplitudige und hochfrequente Schwingungen, aufweist.
-
Die Aufgabe wird durch das Hydrolager nach Anspruch 1 gelöst.
-
Der Gegenstand der abhängigen Ansprüche beschreibt bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.
-
Die Erfindung betrifft ein Hydrolager zur Lagerung einer Brennkraftmaschine an einer Fahrzeugkarosserie, wobei das Hydrolager eine Arbeitskammer, eine Dämpfungskammer und eine Membran umfasst. Die Arbeitskammer ist mit einer Flüssigkeit gefüllt, während die Dämpfungskammer mit einem Gas, insbesondere Luft, gefüllt ist. Die Membran trennt die Arbeitskammer von der Dämpfungskammer. Die Membran ist derart ausgestaltet, dass eine lediglich zum Verformen der Membran benötigte Verformungskraft und eine Gasdruckkraft, welche nötig ist, das in der Dämpfungskammer vorhandene Gas um das durch die Verformung der Membran entsprechende Volumen zu bewegen, derart gering sind, dass das Hydrolager kleinamplitudige und hochfrequente Anregungen dämpft.
-
Kleinamplitudige Anregungen sind insbesondere Anregungen mit einer Amplitude kleiner als 0,1 mm, wobei hochfrequente Anregungen vorzugsweise Anregungen mit einer Frequenz von größer als 100 Hz, bevorzugt zwischen 500 Hz und 2 kHz.
-
Die Erfindung betrifft ferner ein Hydrolager zur Lagerung einer Brennkraftmaschine an einer Fahrzeugkarosserie, wobei das Hydrolager eine Arbeitskammer, eine Dämpfungskammer und eine Membran umfasst. Die Arbeitskammer ist mit einer Flüssigkeit gefüllt, während die Dämpfungskammer mit einem Gas, insbesondere Luft, gefüllt ist. Die Membran trennt die Arbeitskammer von der Dämpfungskammer. Die Membran ist derart ausgestaltet, dass eine lediglich zum Verformen der Membran benötigte Verformungskraft kleiner als eine Gasdruckkraft ist, welche benötigt wird, das in der Dämpfungskammer vorhandene Gas um das durch die Verformung der Membran entsprechende Volumen zu bewegen.
-
Das Hydrolager dient insbesondere zur dämpfenden Lagerung einer Brennkraftmaschine oder anderer Vibrationen verursachender Aggregate eines Kraftfahrzeugs. Die Lagerung soll dabei an einem weiteren Element des Kraftfahrzeugs, beispielsweise der Kraftfahrzeugkarosserie, erfolgen. Das Hydrolager kann insoweit auch als Dämpfungseinrichtung bezeichnet werden. Ist das Hydrolager zur Lagerung der Brennkraftmaschine an der Fahrzeugkarosserie vorgesehen, so kann die Bezeichnung "Motorlager" verwendet werden. Nachfolgend wird lediglich auf die Verwendung des Hydrolagers als Motorlager, also die Verwendung zur Lagerung der Brennkraftmaschine an der Kraftfahrzeugkarosserie, eingegangen. Selbstverständlich kann das Hydrolager jedoch auch für andere Einsatzzwecke vorgesehen sein, wobei die nachfolgenden Ausführungen in analoger Weise herangezogen werden können.
-
Die Brennkraftmaschine ist bevorzugt über das Hydrolager an der Kraftfahrzeugkarosserie befestigt, insbesondere stützt sie sich über das Hydrolager an der Kraftfahrzeugkarosserie ab. Das Hydrolager ist bevorzugt derart zwischen der Brennkraftmaschine und der Kraftfahrzeugkarosserie angeordnet, dass sie von dem auf die Brennkraftmaschine wirkenden Schwerkrafteinfluss in Richtung der Kraftfahrzeugkarosserie gedrängt wird. Vorzugsweise ist nicht lediglich ein einziges Hydrolager zur Lagerung der Brennkraftmaschine vorgesehen, sondern vielmehr eine Vielzahl von Hydrolagern, welche insbesondere identisch oder zumindest analog zu dem beschriebenen Hydrolager ausgestaltet sind.
-
Die Arbeitskammer ist vorzugsweise mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt. Die Arbeitskammer wird durch die Membran sowie vorzugsweise durch einen elastischen Federkörper und/oder oder weitere Elemente begrenzt. Externe Vibrationen, die auch Anregungen genannt werden können, beispielsweise von der Brennkraftmaschine, verursachen eine Verformung des elastischen Federkörpers, was zu einer Verringerung oder Vergrößerung des Volumens der Arbeitskammer führt. Dies kann den Druck in der Arbeitskammer erhöhen, so dass die Membran verformt wird.
-
Die Dämpfungskammer ist insbesondere angrenzend zu der Arbeitskammer angeordnet und von dieser durch die Membran getrennt. Die Dämpfungskammer ist vorzugsweise mit Luft gefüllt. Durch eine Verformung der Membran wird somit insbesondere eine Änderung des Volumens der Dämpfungskammer verursacht.
-
Je nach Ausführungsform der Dämpfungskammer und Geschwindigkeit/Frequenz der Verformung der Membran kann das in der Dämpfungskammer befindliche Gas komprimiert oder aus der Dämpfungskammer gedrängt werden. Ferner kann je nach Ausführungsform der Dämpfungskammer und Geschwindigkeit/Frequenz der Verformung der Membran kann das in der Dämpfungskammer befindliche Gas expandiert oder in die Dämpfungskammer gesogen werden. Beide Aspekte sollen vorzugsweise unter dem Begriff "Gas um Volumen bewegen" verstanden werden.
-
Insbesondere ist die Gasdruckkraft diejenige Kraft, welche benötigt wird, das in der Dämpfungskammer vorhandene Gas zu komprimieren/expandieren oder aus der Dämpfungskammer zu verdrängen/in die Dämpfungskammer zu saugen. Die Gasdruckkraft wird insbesondere durch die Verformung der Membran verursacht.
-
Die Gasdruckkraft hängt somit von der Größe der Fläche der Membran ab, welche verformt wird. Darüber hinaus hängt die Gasdruckkraft vorzugsweise ferner von dem Druck des Gases in der Dämpfungskammer ab. Die Gasdruckkraft umfasst bevorzugt nicht die Kraft, die benötigt wird, die Membran zu verformen, sondern setzt sich lediglich aus der Kraft zusammen, die benötigt wird, das in der Dämpfungskammer vorhandene Gas zu komprimieren oder zu expandieren.
-
Die Verformungskraft ist insbesondere nur die Kraft, die benötigt wird, die Membran hin zu der Dämpfungskammer oder von der Dämpfungskammer weg zu verformen und umfasst insbesondere nicht die Gasdruckkraft. Die Verformungskraft resultiert beispielsweise aus der Kraft, die benötigt wird, die Membran elastisch zu dehnen und/oder die Membran zu verformen, also die momentane Lage der Membranfläche zu verändern. Die Verformungskraft ist dabei insbesondere kleiner als die Gasdruckkraft.
-
Es ist bevorzugt, dass die Verformungskraft 10%, 5%, 1% oder 1‰, der Gasdruckkraft ist.
-
Insbesondere ist die Verformungskraft gegenüber der Gasdruckkraft vernachlässigbar. Dies bedeutet vorzugsweise, dass die Membran derart ausgestaltet ist, also strukturelle Merkmale aufweist und so angerordnet ist, dass die Kraft, die benötigt wird, die Membran von der Arbeitskammer zu der Dämpfungskammer oder umgekehrt zu bewegen, nahezu ausschließlich durch das sich in der Dämpfungskammer befindende Gas und nicht durch die Membran bestimmt wird.
-
Die Gasdruckkraft hängt insbesondere auch von der Größe des Volumens der Dämpfungskammer und/oder von der Größe einer Gasverbindung, mittels welcher die Dämpfungskammer mit der Umgebung verbunden ist, ab.
-
Die Dämpfungs- und/oder Entkopplungseigenschaften des Hydrolagers werden somit insbesondere durch die Eigenschaften des in der Dämpfungskammer vorhandenen Gases bestimmt. Vorzugsweise soll das in der Dämpfungskammer vorhandene Gas zur Entkopplung von kleinamplitudigen Schwingungen mit hohen Frequenzen verwendet werden. Da die Verdrängung oder die Kompression/Expansion von Gas auch auf höherfrequente Verformungen der Membran reagiert, gelingt die Entkopplung und/oder Dämpfung besonders gut.
-
Insbesondere lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Hydrolager Anregungen, die kleiner als 1 mm sind, entkoppeln. Diese Anregungen werden beispielsweise von der Brennkraftmaschine erzeugt und über den elastischen Federkörper in die Arbeitskammer eingeleitet, so dass sich das Volumen der Arbeitskammer entsprechend der Amplitude der Anregung verringert, wodurch die Membran verformt wird.
-
Dies gelingt bei dem Hydrolager gemäß dieser Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik besonders gut, da die Membran derart ausgestaltet ist, dass die zur Verformung der Membran benötigte Kraft vernachlässigbar ist. Im Stand der Technik wird eine feste Membran verwendet, die für sehr kleine Anregungen keine Entkopplung ermöglicht.
-
Ein weiterer bevorzugter Vorteil des Hydrolagers ist, dass eine Entkopplung der Anregungen auch bei höherfrequenten Anregungen, insbesondere im hörbaren Frequenzbereich, beispielsweise bei Anregungen mit einer Frequenz von mehr als 100Hz, insbesondere 500 Hz bis 2 kHz ermöglicht wird. Dies gelingt insbesondere dadurch, dass die Entkopplung hauptsächlich durch die Verdrängung und/oder Kompression/Expansion des Gases in der Dämpfungskammer erreicht wird, wobei die Membran auf das Entkopplungsverhalten des Hydrolagers aufgrund dessen Ausgestaltung wenig Einfluss hat.
-
Es ist bevorzugt, dass das Hydrolager ein Trennelement mit einer Öffnung aufweist, wobei die Membran in der Öffnung angeordnet ist, wobei die Öffnung eine Öffnungsfläche aufweist und wobei vorzugsweise die Membran in der Ebene der Öffnungsfläche nicht gespannt ist.
-
Insbesondere ist die Membran hinsichtlich ihrer Ausdehnung in der Ebene der Öffnungsfläche derart ausgestaltet, dass sie bei einem korrekten Einbau nicht gespannt in der Öffnung des Trennelements vorgesehen ist. Somit kann die Verformung der Membran beispielsweise durch eine Dehnung der Membran erreicht werden, wobei die Dehnung aufgrund der nicht gespannten Anordnung der Membran in der Öffnung im linearen Bereich der zur Dehnung benötigten Verformungskraft ist, so dass die zur Dehnung der Membran benötigte Verformungskraft gerade bei kleinen Amplituden der Anregung gering ist.
-
Das Trennelement ist vorzugsweise ein weiteres Element, das zur Begrenzung der Arbeitskammer dient. Insbesondere sind Teile des Trennelements, vorzugsweise die die Öffnung des Trennelements umgebenden Bauteile des Trennelements, zur Separierung der Arbeitskammer von der Dämpfungskammer vorgesehen.
-
Es ist bevorzugt, dass das Hydrolager ein Trennelement mit einer Öffnung umfasst, wobei die Membran in der Öffnung angeordnet ist, wobei die Öffnung eine Öffnungsfläche aufweist, wobei die Membran eine Membranfläche aufweist, welche in der Öffnungsfläche angeordnet ist, und wobei vorzugsweise die Membranfläche größer als die Öffnungsfläche ist.
-
Hinsichtlich des Trennelements gelten die oben angestellten Überlegungen.
-
Die Membranfläche ist insbesondere die Fläche der Membran, welche in der Öffnungsfläche angeordnet ist. Dadurch, dass die Membranfläche größer als die Öffnungsfläche ist, kann eine Verformung der Membran von der Arbeitskammer hin zu der Dämpfungskammer nicht nur durch eine elastische Dehnung der Membran erreicht werden, sondern auch dadurch, dass sich die Membran dehnungslos von der Arbeitskammer hin zu der Dämpfungskammer oder umgekehrt bewegt. Beispielsweise kann die Membran hin zu der Arbeitskammer gewölbt sein und bei einer Verringerung des Volumens der Arbeitskammer durch eine externe Anregung kann sich die Wölbung hin zu der Dämpfungskammer bewegen. Die Membranfläche hat sich in dieser Ausgestaltung nicht vergrößert, sondern lediglich die Anordnung der Membran ist verändert.
-
Die Membran ist insbesondere aus einem Material hergestellt, welches solche Verformungen der Membran ohne großen Kraftaufwand ermöglichen. Solche Änderungen der Position der Lage der Membran erfordern üblicherweise wenig Kraft, da die Membran nicht oder nur gering gedehnt wird. Es ist jedoch aber auch möglich, dass neben der Änderung der Lage der Membran die Membran zusätzlich gedehnt werden kann.
-
Es ist bevorzugt, dass die Membran wellig in der Öffnungsfläche angeordnet ist.
-
Wellig soll insbesondere bedeuten, dass die Membran sowohl in Richtung der Arbeitskammer als auch in Richtung der Dämpfungskammer gewölbt ist. Diese wellige Ausgestaltung der Membran soll insbesondere dann vorherrschen, wenn keine Anregungen auf das Hydrolager aufgebracht werden. Werden nun, insbesondere kleinamplitudige und höherfrequente, Anregungen auf das Hydrolager aufgebracht, so verändert die Membran vorzugsweise ihre wellige Form dahingehend, dass sie sich vermehrt hin zu der Dämpfungskammer oder zur Arbeitskammer wölbt. Insbesondere verliert die Membran ihre wellige Form und weist dann nur noch eine Wölbung hin zu der Dämpfungskammer oder zur Arbeitskammer auf.
-
Es ist bevorzugt, dass die Membran flüssigkeitsdicht mit dem Trennelement verbunden ist.
-
Vorzugsweise trägt die Membran nicht zur Entkopplung kleinamplitudigen hochfrequenten Anregungen bei, sondern dient lediglich zum Trennen der Flüssigkeit in der Arbeitskammer von dem Gas in der Dämpfungskammer. Dazu weist die Membran vorzugsweise einen Randbereich auf, welcher dicker als die Membran ausgestaltet sein kann. Dieser Randbereich kann beispielsweise in dem Trennelement verklemmt sein, so dass die Membran flüssigkeitsdicht in dem Trennelement angeordnet ist. Dabei ist vorzugsweise darauf zu achten, dass die Membran in der Ebene der Öffnungsfläche nicht gespannt ist.
-
Es ist bevorzugt, dass die Dämpfungskammer eine Gasverbindung aufweist, welche die Dämpfungskammer mit der Umgebung des Hydrolagers verbindet.
-
Die Gasverbindung kann beispielsweise ein Kanal oder eine Leitung sein, welche den Fluss von Gas von der Dämpfungskammer zu der Umgebung des Hydrolagers oder umgekehrt ermöglicht. Die Verformungskraft kann von der Länge und/oder dem Durchmesser der Gasverbindung abhängen, da diese Eigenschaften der Gasverbindung den Fluss des Gases von oder zu der Dämpfungskammer verändern können.
-
Da das Hydrolager zum Entkoppeln von kleinamplitudigen hochfrequenten Anregungen ausgestaltet ist, hat die Gasverbindung jedoch nur einen geringen Einfluss auf die Entkopplungseigenschaften des Hydrolagers. Dies liegt insbesondere daran, dass die Trägheit des Gasflusses langsamer ist als die Frequenz der Anregungen, so dass die Entkopplung lediglich durch das Kompressions- und Expansionsverhalten des Gases in der Dämpfungskammer bestimmt wird.
-
Es ist bevorzugt, dass das Hydrolager eine Schalteinrichtung aufweist, welche zwischen einer Geschlossen-Stellung, in welcher die Gasverbindung unterbrochen ist, und einer Offen-Stellung, in welcher die Gasverbindung für das Gas der Dämpfungskammer offen ist, schaltbar ist.
-
Die Schalteinrichtung ist vorzugsweise an oder in der Gasverbindung vorgesehen. Die Schaltverbindung kann die Verbindung der Dämpfungskammer mit der Umgebung des Hydrolagers unterbrechen oder herstellen. Die Schalteinrichtung weist beispielsweise einen Motor, insbesondere einen Elektromotor, auf, mittels welchem die Gasverbindung unterbrochen werden kann. Die Schalteinrichtung kann beispielsweise an einem Gehäuse des Hydrolagers befestigt sein.
-
Mit Hilfe der Schalteinrichtung kann das Verhalten des Hydrolagers für großamplitudige Schwingungen und/oder niederfrequente Schwingungen verändert werden, da bei dieser Art von Anregungen der Fluss des Gases aus der Dämpfungskammer Einfluss auf das Dämpfungs- und/oder Entkopplungsverhalten des Hydrolagers hat.
-
Es ist bevorzugt, dass die Membran aus Gummi, insbesondere Ethylenpropylendien-Kautschuk (EPDM) oder Naturkautschuk, hergestellt ist.
-
Insbesondere ist sowohl die Membranfläche als auch der Randbereich aus den oben genannten Werkstoffen hergestellt, so dass die komplette Membran aus einem Werkstoff aufgebaut ist. Gummi hat sich dabei als für die Entkopplungseigenschaften geeigneter Werkstoff herausgestellt. Insbesondere lassen sich somit die gewünschte niedrige Elastizität oder das Verformungsverhalten der Membran bereitstellen.
-
Es ist bevorzugt, dass das Hydrolager eine Ausgleichskammer aufweist, welche durch das Trennelement von der Arbeitskammer getrennt ist und durch einen in dem Trennelement angeordneten Dämpfungskanal mit der Arbeitskammer flüssigkeitsleitend verbunden ist.
-
Die Fluidausgleichskammer kann durch eine Ausgleichsmembran und durch das Trennelement gebildet sein. Wie zuvor ausgeführt, liegt die Arbeitskammer vorzugsweise in Wirkverbindung zwischen der Brennkraftmaschine und der Fahrzeugkarosserie. Das bedeutet, dass sich die Brennkraftmaschine über die Arbeitskammer beziehungsweise die in dieser vorliegenden Flüssigkeit an der Kraftfahrzeugkarosserie abstützt. Bei einer Verlagerung der Brennkraftmaschine, beispielsweise aufgrund von Schwingungen, ändert sich insoweit das Volumen der Arbeitskammer.
-
Die in der Arbeitskammer befindliche Flüssigkeit wird bei einer Verringerung des Volumens aus der Arbeitskammer über den Dämpfungskanal in die Ausgleichskammer gedrängt. Vergrößert sich das Volumen dagegen, so kann die Flüssigkeit aus der Ausgleichskammer über den Dämpfungskanal zurück in die Arbeitskammer strömen. Das Hydrolager dient der schwingungsdämpfenden Lagerung der Brennkraftmaschine, soll also die Übertragung von Schwingungen von der Brennkraftmaschine auf die Fahrzeugkarosserie unterbinden oder zumindest dämpfen. In dem Dämpfungskanal kann hierzu wenigstens eine Drossel vorliegen, so dass das Dämpfungsverhalten des Hydrolagers mittels der Drossel eingestellt werden kann.
-
Das Volumen der Ausgleichskammer ist nicht oder allenfalls in geringem Ausmaß in Wirkverbindung zwischen der Brennkraftmaschine und der Kraftfahrzeugkarosserie angeordnet. Beispielsweise liegt hierzu die Ausgleichskammer in dem Gehäuse des Hydrolagers vor, wobei das Gehäuse insbesondere starr ist. Zwar kann es vorgesehen sein, dass sich die Brennkraftmaschine über das Gehäuse an der Kraftfahrzeugkarosserie abstützt, aufgrund der starren Ausgestaltung bewirkt das Gewicht der Brennkraftmaschine jedoch zumindest nicht unmittelbar eine Veränderung des Volumens der Ausgleichskammer.
-
Das Vorsehen der Ausgleichskammer und des Dämpfungskanals dient insbesondere dazu, großamplitudige und niederfrequente Schwingungen der Brennkraftmaschine zu dämpfen. Durch das Vorsehen des Dämpfungskanals und der Ausgleichskammer kann das Hydrolager sowohl kleinamplitudige und hochfrequente Anregungen als auch großamplitudige und kleinfrequente Anregungen entkoppeln.
-
Ausführungsform en der Erfindung werden nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
-
1 eine Querschnittsansicht eines Hydrolagers gemäß einer ersten Ausführungsform; und
-
2 eine Querschnittsansicht eines Hydrolagers gemäß einer zweiten Ausführungsform.
-
Das Hydrolager 10 weist eine erste Lagervorrichtung 12 und eine zweite Lagervorrichtung 14 auf. Die erste Lagervorrichtung 12 wird an einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs angebracht. Die zweite Lagervorrichtung 14 wird an einer Karosserie des Fahrzeugs befestigt. Das Hydrolager 10 dient zur Entkopplung und Dämpfung von Schwingungen der Brennkraftmaschine auf die Karosserie.
-
Die erste Lagervorrichtung 12 weist einen Lagerkern 16 und einen Federkörper 18 auf. Der Lagerkern 16 ist mit dem Federkörper 18 verbunden und weist eine Lagerstelle 20 zur Anbringung der Brennkraftmaschine auf. Der Lagerkern 16 ist aus einem metallischen Werkstoff hergestellt.
-
Der Federkörper 18 ist aus einem elastischen Material, beispielsweise EPDM, hergestellt und mit einem Gehäuse 22 der zweiten Lagervorrichtung 14 verbunden. Mittels des Federkörpers 18 ist der Lagerkern 16 beweglich gegenüber dem Gehäuse 22 angeordnet.
-
Die zweite Lagervorrichtung 14 weist das Gehäuse 22, einen Lagerarm 24, ein Trennelement 26, eine Membran 28, eine Ausgleichsmembran 30 und eine Schalteinrichtung 32 auf. Das Gehäuse 22 ist an dem Lagerarm 24 befestigt. Der Lagerarm dient zur Befestigung des Hydrolagers 10 an der Karosserie des Fahrzeugs. Das Gehäuse 22 und/oder der Lagerarm 24 sind aus einem metallischen Werkstoff hergestellt.
-
Das Trennelement 26 ist ebenfalls an dem Gehäuse 22 befestigt und weist einen Dämpfungskanal 34 und eine Öffnung 36 auf. Das Trennelement 26 ist in der gezeigten Ausführungsform aus zwei Teilen aufgebaut, welche jeweils den Dämpfungskanal 34 begrenzen. Das Trennelement 26 ist zwischen dem Gehäuse 22 und der ersten Lagervorrichtung 12 vorgesehen und unterteilt das Hydrolager 10 in eine Arbeitskammer 38, eine Ausgleichskammer 40 und eine Dämpfungskammer 42. Das Trennelement 26 trennt die Arbeitskammer 38 von der Ausgleichskammer sowie die Arbeitskammer 38 von der Dämpfungskammer 42.
-
Die Arbeitskammer 38 wird durch den Federkörper 18, das Trennelement 26 und die Membran 28 begrenzt und ist mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt. Die Ausgleichskammer 40 wird durch die Ausgleichsmembran 30 und das Trennelement 26 begrenzt. Die Ausgleichskammer 40 ist ebenfalls mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt und über den Dämpfungskanal 34 mit der Ausgleichskammer strömungsleitend verbunden.
-
Die Dämpfungskammer 42 ist durch die Membran 28, durch das Trennelement 26 und das Gehäuse 22 begrenzt. In dem Gehäuse 22 ist im Bereich der Dämpfungskammer 42 eine Gasverbindung 44 vorgesehen, welche die Dämpfungskammer 42 gasleitend mit der Umgebung des Hydrolagers 10 verbindet. Die Gasverbindung ist als Kanal ausgestaltet, welche durch die Schalteinrichtung 32 verschlossen werden kann.
-
Die Schalteinrichtung 32 weist einen Elektromotor 46 auf, welcher ein Schließelement 48 in der Richtung der Gasverbindung 44 bewegen kann. Auf diese Weise kann ein Kanalstück 50 der Schalteinrichtung 32 verschlossen werden. Das Kanalstück 50 ist fluidleitend mit der Gasverbindung 44 verbunden. In einer Geschlossen-Stellung der Schalteinrichtung 32 verschließt das Schließelement 48 das Kanalstück 50, wohingegen in einer Offen-Stellung das Schließelement 48 von dem Kanalstück 50 beabstandet ist, wodurch das Gas von der Dämpfungskammer 42 in die Umgebung des Hydrolagers 10 oder umgekehrt fließen kann.
-
Die Membran 28 weist eine Membranfläche 52 und einen Randbereich 54 auf. Die Membranfläche 52 ist in der Öffnung 36 des Trennelements 26 angeordnet und erstreckt sich in der Ebene der Öffnung 36. Die Membranfläche 52 ist in der Ebene der Öffnung 36 nicht gespannt. Der Randbereich 54 und die Membranfläche 52 sind einstückig ausgestaltet und aus Gummi, insbesondere EPDM oder Naturkautschuk, hergestellt.
-
Der Randbereich 54 ist als wulstförmiger Ring ausgestaltet, welcher zwischen die zwei Teile des Trennelements 26 geklemmt ist. Auf diese Weise verschließt die Membran 28 die Öffnung 36 flüssigkeitsdicht. Die Membran 28 trennt somit die Hydraulikflüssigkeit der Arbeitskammer 38 von dem sich in der Dämpfungskammer 42 befindenden Gas.
-
Im Folgenden wird nun die Funktionsweise des Hydrolagers 10 beschrieben.
-
Durch Vibrationen oder sonstige Bewegungen der Brennkraftmaschine wird der Lagerkern 16 in axialer Richtung gegenüber dem Gehäuse 22 bewegt. Die von außen eingeleiteten Bewegungen werden auch als Anregungen bezeichnet. Aufgrund dieser Anregungen ändert sich das Volumen der Arbeitskammer 38, so dass sich der Druck der Hydraulikflüssigkeit in der Arbeitskammer 38 ändert. Bei niederfrequenten Anregungen oder bei Anregungen mit großer Amplitude kann der Druck in der Arbeitskammer 38 über den Dämpfungskanal 34 geändert werden. Dies geschieht dadurch, dass die Hydraulikflüssigkeit von der Arbeitskammer 38 in die Ausgleichskammer 40 oder umgekehrt fließt.
-
Bei Anregungen mit kleiner Amplitude, insbesondere kleiner als 0,1 mm, und mit hoher Frequenz, insbesondere größer als 100 Hz, vorzugsweise zwischen 500 Hz und 2 kHz, ist die Trägheit der Hydraulikflüssigkeit derart groß, dass kein Flüssigkeitsaustausch zwischen der Arbeitskammer 38 und der Ausgleichskammer 40 stattfinden kann.
-
Eine Entkopplung kann nun dadurch erreicht werden, dass die Membran je nach Druck in der Arbeitskammer 38 bezüglich der Dämpfungskammer 42 verformt wird. Die Membran 28 wird somit zu der Dämpfungskammer 42 hin oder zu der Arbeitskammer 38 hin verformt. Dies geschieht durch elastische Dehnung der Membran aus der in 1 gezeigten Ruheposition, in der keine Anregungen auf das Hydrolager 10 aufgebracht werden.
-
Da die Membran 28 nicht gespannt in der Öffnung 36 angeordnet ist und eine Elastizität aufweist, die gering ist, ist eine Verformungskraft zur Verformung der Membran 28 im Vergleich zu einer Gasdruckkraft, die benötigt wird, das Gas in der Dämpfungskammer 42 zu komprimieren oder zu expandieren, gering. Insbesondere ist die Verformungskraft gegenüber der Gasdruckkraft vernachlässigbar, so dass die Entkopplung des Hydrolagers für Anregungen kleiner Amplitude und hoher Frequenz hauptsächlich, insbesondere ausschließlich, durch das Verhalten des in der Dämpfungskammer 42 vorhandenen Gases auf Druckänderungen abhängt. Auf diese Weise ist es möglich, solche Anregungen zu entkoppeln.
-
Die in 2 gezeigte Ausführungsform des Hydrolagers 10 ist bis auf die Membran 28 identisch zu der Ausführungsform gemäß 1. Folglich werden im Folgenden nur die Unterschiede hinsichtlich der Membran 28 im Einzelnen diskutiert.
-
Die Membran 28 weist eine Membranfläche 52 auf, welche größer als die Öffnungsfläche der Öffnung 36 ist. In einer Ruheposition ist die Membran 28 wellig in der Öffnung 36 vorgesehen. Die Verformung der Membran gemäß der zweiten Ausführungsform erfolgt nun nicht durch Dehnung der Membran 28, sondern durch dehnungslose Verformung der Membran 28. Die Kraft, die zu der Verformung notwendig ist, ist gering. Da die Membran 28 dünn ausgestaltet ist, ist die für die Verformung der Membran benötigte Verformungskraft ebenfalls klein, so dass auch hier die Verformungskraft gegenüber der Gasdruckkraft vernachlässigbar ist.
-
In beiden Ausführungsformen können die Entkopplungseigenschaften für kleinamplitudige und hochfrequente Schwingungen durch Variation des Volumens und/oder des Druckes des in der Dämpfungskammer sich befindenden Gases eingestellt werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Hydrolager
- 12
- erste Lagervorrichtung
- 14
- zweite Lagervorrichtung
- 16
- Lagerkern
- 18
- Federkörper
- 20
- Lagerstelle
- 22
- Gehäuse
- 24
- Lagerarm
- 26
- Trennelement
- 28
- Membran
- 30
- Ausgleichsmembran
- 32
- Schalteinrichtung
- 34
- Dämpfungskanal
- 36
- Öffnung
- 38
- Arbeitskammer
- 40
- Ausgleichskammer
- 42
- Dämpfungskammer
- 44
- Gasverbindung
- 46
- Motor
- 48
- Schließelement
- 50
- Kanalelement
- 52
- Membranfläche
- 54
- Randbereich
-
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 2103837 A1 [0002]
- DE 2737219 [0003]
