-
Diese Erfindung bezieht sich auf elastische, komprimierbare Lager für Komponenten, die der Verlagerung und Vibration unterliegen, wenn eine Last auf sie aufgebracht wird, und insbesondere auf ein Komponentenlager mit mehr als einem Widerstandsniveau gegenüber Verlagerung.
-
Es ist bekannt, dass eine einfache Halterung ausreichend ist, um eine Positionssteuerung einer Komponente zu bewirken, das heißt die Verlagerung der Komponente relativ zu einem anderen Objekt zu verhindern. Um die Vibrationsisolierung der Komponente bereitzustellen, ist normalerweise ein komprimierbares Bauteil, wie etwa ein oder mehrere elastomere oder Gummielemente, als Teil eines Komponentenlagers eingeschlossen, doch führt die Einschließung eines solchen komprimierbaren Bauteils in eine Komponente zur Verlagerung der Komponente, wenn eine Last aufgebracht wird.
-
Bei vielen Verwendungen ist ein relativ weiches komprimierbares Bauteil oder eines mit einer geringen Steifigkeit wünschenswert, um die Übertragung von Vibrationen zur oder von der Komponente zu reduzieren, doch führt ein solches weiches komprimierbares Bauteil zu unannehmbar großen Verlagerungen der Komponente, wenn eine hohe Last auf das Komponentenlager aufgebracht wird.
-
Es ist ein Ziel dieser Erfindung, ein Komponentenlager bereitzustellen, das eine gute Vibrationsisolierung bereitstellt, wenn eine niedrige Last auf das Komponentenlager aufgebracht wird, und eine reduzierte Komponentenverlagerung, wenn eine hohe Last auf das Komponentenlager aufgebracht wird.
-
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Komponentenlager bereitgestellt, das eine Anzahl von Befestigungselementen zum Befestigen des Komponentenlagers an einer zu stützenden Komponente und einer Stützstruktur und eine Anzahl von komprimierbaren Belastungspfaden zwischen den Befestigungselementen und einem Kopplungsmechanismus umfasst, wobei der Kopplungsmechanismus einen ausgerückten Zustand hat, in dem die gesamte durch das Komponentenlager weitergeleitete Kraft von einem ersten der Belastungspfade weitergeleitet wird, und einen oder mehrere eingerückte Zustände, in denen der erste Belastungspfad und mindestens ein weiterer komprimierbarer Belastungspfad vom Kopplungsmechanismus parallel miteinander verbunden sind und die durch das Komponentenlager weitergeleitete Kraft von den komprimierbaren Belastungspfaden, die parallel wirken, weitergeleitet wird.
-
Das Komponentenlager kann ein erstes Befestigungselement zum Befestigen des Komponentenlagers an einer zu stützenden Komponente, ein zweites Befestigungselement zum Befestigen des Komponentenlagers an einer Stützstruktur, primäre und sekundäre komprimierbare Belastungspfade zwischen dem ersten und dem zweiten Befestigungselement sowie einen Kopplungsmechanismus umfassen, wobei der Kopplungsmechanismus einen ausgerückten Zustand hat, in dem die gesamte Kraft, die zwischen dem ersten und dem zweiten Befestigungselement von der Komponente weitergeleitet wird, nur vom primären Belastungspfad weitergeleitet wird, und einen eingerückten Zustand, in dem der primäre und der sekundäre komprimierbare Belastungspfad vom Kopplungsmechanismus zwischen dem ersten und dem zweiten Befestigungselement parallel miteinander verbunden sind und die zwischen dem ersten und dem zweiten Befestigungselement von der Komponente weitergeleitete Kraft von beiden komprimierbaren Belastungspfaden, die parallel wirken, weitergeleitet wird.
-
Der primäre komprimierbare Belastungspfad kann eine erste Steifigkeit haben, der sekundäre komprimierbare Belastungspfad kann eine zweite Steifigkeit haben und wenn der Kopplungsmechanismus sich im eingerückten Zustand befindet, kann die resultierende Steifigkeit der Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Befestigungselement gleich der Summe der ersten Steifigkeit und der zweiten Steifigkeit sein.
-
Wenn sich der Kopplungsmechanismus im ausgerückten Zustand befindet, kann die resultierende Steifigkeit der Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Befestigungselement gleich der ersten Steifigkeit sein.
-
Das erste oder das zweite Befestigungselement kann ein Lenker sein und das andere des ersten und zweiten Befestigungselements kann eine Befestigungsplatte sein.
-
Die Befestigungsplatte kann das erste Befestigungselement formen und der Lenker kann das zweite Befestigungselement formen.
-
Der primäre komprimierbare Belastungspfad kann ein erstes komprimierbares Element umfassen, das an einem Ende an der Befestigungsplatte und an einem gegenüberliegenden Ende am Lenker befestigt ist, und der zweite komprimierbare Belastungspfad kann ein zweites komprimierbares Element umfassen, das an einem Ende an der Befestigungsplatte und an einem gegenüberliegenden Ende an einem Lastübertragungselement befestigt ist.
-
Das zweite komprimierbare Element kann zwei komprimierbare Bauteile umfassen, die zwischen der Befestigungsplatte und dem Lastübertragungselement parallel miteinander verbunden sind.
-
Der Kopplungsmechanismus kann ein gleitbares Kopplungselement umfassen, das in eine Öffnung im Lastübertragungselement einrückbar vom Lenker gestützt wird.
-
Wenn das Kopplungselement in die Öffnung eingerückt ist, kann sich der Kopplungsmechanismus im eingerückten Zustand befinden, und wenn das Kopplungselement nicht in die Öffnung eingerückt ist, kann sich der Kopplungsmechanismus im ausgerückten Zustand befinden.
-
Der primäre komprimierbare Belastungspfad umfasst ein erstes komprimierbares Element und ein drittes komprimierbares Element, die zwischen dem ersten und dem zweiten Befestigungselement in Reihe angeordnet sind.
-
Das erste oder das zweite Befestigungselement wird von einer ersten Buchse geformt, die mit dem ersten komprimierbaren Element verbunden ist, und das andere des ersten und des zweiten Befestigungselements ist eine zweite Buchse, die mit dem dritten komprimierbaren Element verbunden ist, und das erste und das dritte komprimierbare Element können durch einen ersten Lenker miteinander verbunden sein, der eine Öffnung an jedem Ende hat, in der das erste bzw. das zweite komprimierbare Element positioniert ist.
-
Die erste Buchse kann das erste Befestigungselement formen und die zweite Buchse kann das zweite Befestigungselement formen.
-
Der sekundäre komprimierbare Belastungspfad kann ein zweites komprimierbares Element umfassen, das in einer Öffnung in einem zweiten Lenker positioniert ist.
-
Der zweite Lenker kann gleitbar vom ersten Lenker gestützt werden.
-
Der Kopplungsmechanismus kann ein gleitbares Kopplungselement umfassen, das in eine Öffnung im zweiten Lenker einrückbar vom ersten Lenker gestützt wird.
-
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Komponentenmontagesystem bereitgestellt, das einen Aktuator umfasst, der von einer elektronischen Steuerung gesteuert wird, und ein Komponentenlager, das gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung konstruiert ist, wobei der Aktuator mit dem Kopplungsmechanismus wirkverbunden ist und die elektronische Steuerung dazu angeordnet ist, den Aktuator zu verwenden, um auf der Basis des Niveaus der Kraft, die erwartungsgemäß vom Komponentenlager übertragen werden muss, die Position des Kopplungsmechanismus zu steuern.
-
Der Aktuator kann mit dem Kopplungsmechanismus wirkverbunden sein, die elektronische Steuerung kann dazu angeordnet sein, den Aktuator zu verwenden, um den Kopplungsmechanismus in einen eingerückten Zustand zu positionieren, wenn erwartungsgemäß ein Kraftniveau über einem vordefinierten Niveau vom Komponentenlager übertragen werden muss, und um den Kopplungsmechanismus in einen ausgerückten Zustand zu positionieren, wenn die zu übertragende Kraft erwartungsgemäß unter dem vordefinierten Niveau liegt.
-
Das vordefinierte Kraftniveau ist eine Kraft, die eine unannehmbare Verlagerung der vom Komponentenlager gestützten Komponente produziert, wenn sich das Kopplungselement im ausgerückten Zustand befindet.
-
Das Komponentenlager kann ein Triebstranglager eines Kraftfahrzeugs sein und eine Kraft über dem vordefinierten Niveau kann vorausgesagt werden, wenn ein Einrückungszustand eines Getriebes, das einen Teil des Triebstrangs formt, von einem neutralen Zustand in einen eingerückten Zustand geändert wird.
-
Alternativ kann das Komponentenlager ein Triebstranglager eines Kraftfahrzeugs sein und eine Kraft über dem vordefinierten Niveau kann vorausgesagt werden, wenn das Übersetzungsverhältnis eines Getriebes, das einen Teil des Triebstrangs formt, von einem ersten Verhältnis in ein zweites Verhältnis geändert wird.
-
Die Erfindung wird nun beispielhaft mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, wobei:-
-
1 ein schematisches Diagramm eines Komponentenmontagesystems gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist, das ein Komponentenlager gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung in einem Zustand hohen Verlagerungswiderstands hat;
-
2 ein schematisches Diagramm ähnlich 1 ist, die das Komponentenlager aber in einem Zustand niedrigen Verlagerungswiderstands zeigt;
-
3 eine bildliche Darstellung eines Teils einer ersten Ausführungsform eines Kraftmaschinenlagers ist, das gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung konstruiert ist;
-
4 ein Querschnitt durch einen Teil des in 3 gezeigten Kraftmaschinenlagers ist, der einen Kopplungsmechanismus zeigt;
-
5 eine bildliche Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines Kraftmaschinenlagers ist, das gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung konstruiert ist, und
-
6 ein Querschnitt entlang der Linie X-X aus 5 ist.
-
Zuerst Bezug nehmend auf die 1 und 2 wird ein Komponentenmontagesystem 100 gezeigt, das ein Komponentenlager, einen Aktuator 6, eine elektronische Steuerung 10 und einen Eingang 12, der eine potenzielle Belastung des Komponentenlagers anzeigt, umfasst.
-
Das Komponentenlager umfasst primäre und sekundäre komprimierbare Belastungspfade, die die Form einer ersten Feder 1 mit einer Federrate k1 bzw. einer zweiten Feder 2 mit einer Federrate k2 haben.
-
Die beiden Federn 1, 2 sind dazu angeordnet, Last zwischen einem ersten Befestigungselement 3, das an einer Kraftmaschine oder einem Getriebe eines Kraftfahrzeugs befestigt ist, und einem zweiten Befestigungselement 4, das an einem Fahrwerkteil eines Kraftfahrzeugs befestigt ist, zu übertragen.
-
Ein gleitbares Kopplungselement 5 ist in 1 in einer eingerückten Position gezeigt, in der die beiden Federn 1, 2 miteinander verknüpft sind, sodass die beiden Federn 1, 2 parallel zwischen dem ersten Befestigungselement 3 und dem zweiten Befestigungselement 4 angeordnet sind.
-
Wenn die beiden Federn 1, 2 so verbunden sind, ist die Steifigkeit der Verbindung zwischen dem ersten Befestigungselement 3 und dem zweiten Befestigungselement 4 gleich der Summe der Steifigkeit der ersten und der zweiten Feder 1 und 2.
-
Das heißt:- Gesamtsteifigkeit (K) = k1 + k2.
-
Das Kopplungselement 5 ist in 2 in einer ausgerückten Position gezeigt, in der die beiden Federn 1, 2 nicht miteinander verbunden sind. Wenn die beiden Federn 1, 2 nicht verbunden sind, ist die Steifigkeit der Verbindung zwischen dem ersten Befestigungselement 3 und dem zweiten Befestigungselement 4 gleich der Steifigkeit der ersten Feder 1, da diese die einzige Feder ist, die zwischen dem ersten Befestigungselement 3 und dem zweiten Befestigungselement 4 verbunden bleibt.
-
Der Zustand der Kopplung zwischen den beiden Federn 1, 2 wird daher von der Position des Kopplungselements 5 bestimmt, und dieses wird vom Aktuator 6 in Reaktion auf ein Steuersignal von der elektronischen Steuerung 10 gesteuert.
-
Die elektronische Steuerung 10 ist betreibbar, um das Kopplungselement 5 in einer ausgerückten Position zu halten, wenn die vom ersten Befestigungselement 3 zum zweiten Befestigungselement 4 weitergeleitete Kraft niedrig ist oder erwartet wird, dass sie niedrig ist, um die vibrationsabsorbierende Eigenschaft des Komponentenlagers zu maximieren.
-
Die weitergeleitete Kraft ist niedrig oder unter einem vordefinierten Niveau, wenn die resultierende Verlagerung der vom Komponentenlager gestützten Komponente nicht ausreichend groß ist, um ein Problem darzustellen, und die weitergeleitete Kraft ist hoch, wenn die Kraft über einer vordefinierten Kraft liegt, von der erwartet wird, dass sie eine unannehmbar große Verlagerung der vom Komponentenlager gestützten Komponente verursacht.
-
Wenn die elektronische Steuerung 10 jedoch einen Hinweis von einem oder mehreren Eingabevorrichtungen 12 empfängt, dass erwartet wird, dass die vom ersten Befestigungselement 3 zum zweiten Befestigungselement 4 weitergeleitete Kraft von einem niedrigen Niveau auf ein hohes Niveau ansteigt, ist die elektronische Steuerung 10 dazu angeordnet zu bewirken, dass der Aktuator 6 das Kopplungselement 5 in die eingerückte Position bewegt, um den Widerstand gegenüber der Verlagerung des Komponentenlagers zu maximieren.
-
Die elektronische Steuerung 10 ist außerdem dazu angeordnet zu bewirken, dass der Aktuator 6 das Kopplungselement 5 in der eingerückten Position hält, wenn vom Komponentenlager eine hohe Kraft weitergeleitet wird.
-
Eines der Merkmale der Erfindung besteht darin, dass die elektronische Steuerung 10 dazu angeordnet ist, die Komponentenkopplung aus einem Zustand niedrigen Widerstands in einen Zustand hohen Widerstand zu schalten, bevor die Kraft auf dem Komponentenlager tatsächlich auf ein hohes Niveau angestiegen ist, wodurch die Verlagerung einer vom Komponentenlager gestützten Komponente minimiert wird.
-
Im Falle eines herkömmlichen Automatikgetriebes, bei dem eine Fluidkupplung verwendet wird, bewirkt die Einrückung der Zahnräder, dass eine Last zu den Antriebswellen übertragen wird. Im Falle eines herkömmlichen Lagers bewirkt diese angestiegene Last eine Verlagerung im Antriebsstrang, der das Lager entgegenwirkt. Durch Verwenden der Informationen von den Eingängen 12 hinsichtlich der vorgeschlagenen Gangwahl kann die elektronische Steuerung 10 jedoch die Steifigkeit eines gemäß dieser Erfindung konstruierten Komponentenlagers ändern, bevor die Verlagerung eintritt, wodurch die resultierende Verlagerung reduziert wird, wenn die Gangwahl erfolgt. Das Kopplungselement 5 wird in einem solchen Fall vom Aktuator 6 in die eingerückte Position bewegt, wenn eine Gangwahl erwartet wird, sodass die Gesamtsteifigkeit des Komponentenlagers gleich k1 + k2 ist, wenn die Gangwahl erfolgt.
-
Wenn ein Schaltgetriebe mit einer Kupplung verwendet wird, können in Reaktion auf die Kupplungsbetätigung dieselben Aktionen durchgeführt werden. In einem solchen Fall formt ein Kupplungspedalpositionssensor oder ein Kupplungseinrückungssensor einen der Eingänge 12 zur elektronischen Steuerung 10. Bei einem manuellen Kupplungssystem wird die Übertragung von Kraft zu einem Lager nur angewendet, wenn die Kupplung ausreichend eingerückt ist, um ein als „Schleifpunkt“ bekanntes Drehmoment zu übertragen. Daher kann durch Verwenden eines Sensors, der dazu kalibriert und in der Lage ist, diesen „Schleifpunkt“ zu identifizieren, die elektronische Steuerung 10 diese Informationen verwenden, um das Schalten des Komponentenlagers in oder aus einem steiferen Zustand zu steuern. Es versteht sich, dass die Größe der auf das Kraftmaschinenlager aufgebrachten Kraft von verschiedenen Faktoren abhängig ist, einschließlich des ausgewählten Übersetzungsverhältnisses und der Drehmomentabgabe der Kraftmaschine.
-
In ähnlicher Weise könnte das Komponentenlager von einem weichen Zustand in einen steifen Zustand geschaltet werden, wenn erwartet wird, dass ein Gangwechsel erfolgt, weil bekannt ist, dass ein Gangwechselereignis oft in einer Spitze der zu den Kraftmaschinen- und Getriebelagern übertragenen Kraft resultiert.
-
Bezug nehmend auf die 3 und 4 ist eine erste Ausführungsform eines elastischen, komprimierbaren Komponentenlagers gemäß der Erfindung in der Form eines Kraftmaschinenlagers 40 gezeigt.
-
Das Kraftmaschinenlager 40 umfasst einen primären komprimierbaren Belastungspfad in der Form eines ersten komprimierbaren Elements 21, einen sekundären komprimierbaren Belastungspfad in der Form eines zweiten komprimierbaren Elements 22, eine Kraftmaschinenbefestigungsplatte 23 und einen Lenker 24.
-
Das erste komprimierbare Element 21 umfasst in diesem Fall ein elastomeres oder aus synthetischem Gummi bestehendes Lager, das permanent mit der Platte 23 und dem Lenker 24 verklebt ist.
-
Das zweite komprimierbare Element 22 umfasst zwei elastomere oder aus synthetischem Gummi bestehende Bauteile, die beide an einem Ende mit der Befestigungsplatte 23 und am zweiten Ende mit einem Lastübertragungselement 27 verklebt sind. Die beiden komprimierbaren Bauteile sind zwischen der Befestigungsplatte 23 und dem Lastübertragungselement 27 parallel miteinander verbunden.
-
Das Lastübertragungselement 27 befindet sich in einer an einem Ende des Lenkers 24 gebildeten Durchgangsöffnung 20. Die Durchgangsöffnung 27 erlaubt die relative Bewegung zwischen dem Lastübertragungselement 27 und dem Lenker 24, verhindert aber eine übermäßige relative Bewegung. Die Kombination aus dem Lastübertragungselement 27 und der Durchgangsöffnung 20 formt eine ausfallsichere Vorrichtung, die sicherstellt, dass, wenn ein Kopplungsmechanismus, der verwendet wird, um das erste und das zweite komprimierbare Element 21 und 22 gezielt zu koppeln, ausfällt, das Kraftmaschinenlager 40 immer in der Lage ist, beide komprimierbaren Elemente 21, 22 einzurücken, um die Verlagerung der Kraftmaschine unter hohen Lastbedingungen zu begrenzen.
-
In das Lastübertragungselement 27 ist eine längliche Öffnung 28 für das gezielte Zusammenwirken mit einem Kopplungselement in der Form eines zylindrischen Endteils 25e eines Kolbens 25 geformt. Im Falle des gezeigten Beispiels erlaubt es die längliche Öffnung 28 dem zweiten komprimierbaren Element 22, nur in einer Ebene belastet zu werden, jedoch versteht es sich, dass es bei Verwendung eines runden Loches auf mehr als einer Ebene belastet werden könnte, und wenn die längliche Öffnung 28 um 90 Grad gedreht wird, würde die Ebene, auf der das zweite komprimierbare Element 22 belastet werden kann, ähnlich neu ausgerichtet. Es versteht sich, dass eine weitere Funktion der Durchgangsöffnung 20 darin besteht, Ausrichtung und Unterstützung des Einrückungsprozesses für das Kopplungselement 25e mit der länglichen Öffnung 28 bereitzustellen. Das heißt, sie hält das Loch auf das Kopplungselement 25e ausgerichtet und verhindert, dass das Kopplungselement 25e das erste und das zweite komprimierbare Element 21 und 22 auseinanderdrückt, wenn das Kopplungselement 25e nur teilweise auf die längliche Öffnung 28 ausgerichtet ist, wenn versucht wird, das Kopplungselement 25e einzurücken.
-
Der Kolben 25 ist gleitbar in einer Bohrung 24b, die im Lenker 24 geformt ist, montiert und wird von einer Schraubenfeder 29 vom Lastübertragungselement 27 weg vorgespannt.
-
Ein Kanal 30, der im Lenker 24 geformt ist, wird bereitgestellt, um die Bohrung 24b gezielt mit einer Quelle von unter Druck stehendem Fluid zu verbinden. Der Kolben 25 formt in Kombination mit der länglichen Öffnung 28 einen Kopplungsmechanismus zum gezielten Verbinden des ersten und des zweiten komprimierbaren Elements 21 und 22.
-
Es versteht sich, dass die Zuführung von Fluid zur Kammer 24b von einem elektrisch betätigten Ventil (nicht gezeigt) gesteuert wird. Die Betätigung des Ventils wird von einer elektronischen Steuerung, wie etwa der elektronischen Steuerung 10, elektronisch gesteuert.
-
Wenn möglich, befindet sich der Kolben 25 in der in 4 gezeigten Position, in der der zylindrische Endteil 25e des Kolbens 25 nicht in die längliche Öffnung 28 im Lastübertragungselement 27 eingerückt ist.
-
Der Kopplungsmechanismus ist daher eingerückt und jeder Kraft, die von der Platte 23 zum Lenker 24 oder umgekehrt übertragen wird, wird nur vom ersten komprimierbaren Element 21 entgegengewirkt.
-
Es versteht sich, dass die Steifigkeit des ersten komprimierbaren Elements 21 derart ist, dass eine kleine aufgebrachte Kraft keine unannehmbare Verlagerung der an der Befestigungsplatte 23 angebrachten Kraftmaschine bewirkt.
-
Wenn eine hohe Last erwartet wird, das heißt eine Last, die eine größere als eine annehmbare Verlagerung der Kraftmaschine bewirkt, ist die elektronische Steuerung 10 dazu angeordnet, das Ventil zu öffnen, sodass Fluid unter Druck zur Bohrung 24b fließen kann. Die Zuführung dieses unter Druck stehenden Fluids bewirkt, dass der Kolben 25 sich gegen die Aktion der Feder 29 zum Lastübertragungselement 27 hin bewegt, wodurch der zylindrische Endteil 25e des Kolbens 25 in die längliche Öffnung 28 im Lastübertragungselement 27 einrückt. Wenn sich der Kolben 25 in der eingerückten Position befindet, ist der Kopplungsmechanismus eingerückt und jeder Kraft, die von der Platte 23 zum Lenker 24 oder umgekehrt übertragen wird, wird von beiden komprimierbaren Elementen 21, 22 entgegengewirkt.
-
Daher ist das Kraftmaschinenlager 40 im weichen und im steifen Modus betreibbar, um der aufgebrachten Kraft zu entsprechen und kann eine gute Vibrationsisolierung bereitstellen, wenn eine niedrige Kraft übertragen wird, und eine große Verlagerung der Kraftmaschine verhindern, wenn eine hohe Kraft übertragen werden muss.
-
Es versteht sich, dass das Kraftmaschinenlager 40 in einen umgebenden Rahmen eingebaut sein könnte, um zusätzliche komprimierbare Endabschnitte zu unterstützen, an die der Lenker 24 anschlagen kann, um eine übermäßige Verlagerung der Kraftmaschine zu verhindern.
-
Bezug nehmend auf die 5 und 6 ist eine zweite Ausführungsform eines elastischen, komprimierbaren Komponentenlagers in der Form eines „dog bone“-Kraftmaschinenlagers 50 gezeigt.
-
Das Kraftmaschinenlager 50 umfasst einen ersten und einen zweiten Lenker 54, 65, die mittels eines Kopplungsmechanismus gezielt verbindbar sind.
-
Der erste Lenker 54 hat an beiden Enden Öffnungen, in denen ein erstes bzw. ein drittes komprimierbares Element 51 und 61 verklebt sind und einen primären komprimierbaren Belastungspfad formen.
-
Das erste komprimierbare Element 51 hat ein erstes Befestigungselement in der Form einer ersten Buchse 53, die darin verklebt ist, wodurch eine Montagebohrung 53a definiert wird, die zum Befestigen des Kraftmaschinenlagers 50 an einer Kraftmaschine durch die Einrückung eines mit Gewinde versehenen Befestigungsmittels (nicht gezeigt) verwendet wird.
-
Das dritte komprimierbare Element 61 hat ein zweites Befestigungselement in der Form einer zweiten Buchse 62, die darin verklebt ist, wodurch eine Montagebohrung 63 definiert wird, die zum Befestigen des Kraftmaschinenlagers 50 an einem Fahrwerkteil eines Kraftfahrzeugs durch die Einrückung eines mit Gewinde versehenen Befestigungsmittels (nicht gezeigt) verwendet wird.
-
Ein elektrischer Aktuator 56 ist am ersten Lenker 54 montiert, um ein gleitbares Kopplungselement 55 zwischen der eingerückten und der ausgerückten Position gegen die Aktion einer Feder 59 zu bewegen, was im Folgenden ausführlicher beschrieben wird.
-
Es versteht sich, dass der Aktuator 56 von einer elektronischen Steuerung, wie etwa der elektronischen Steuerung 10, gesteuert wird, um das Kopplungselement 55 zwischen der eingerückten und der ausgerückten Position zu bewegen, je nachdem, ob eine große Kraft oder eine niedrige Kraft vom Kraftmaschinenlager 50 weitergeleitet werden muss.
-
Der zweite Lenker 65 hat eine Öffnung an einem ersten Ende, in der ein zweites komprimierbares Element 52 verklebt ist und einen sekundären komprimierbaren Belastungspfad formt. Das zweite komprimierbare Element 52 ist ebenfalls in der ersten Buchse 53 verklebt, die zum Befestigen des Kraftmaschinenlagers 50 an der Kraftmaschine verwendet wird.
-
Der zweite Lenker 65 hat in einem Mittelpunkt davon eine darin geformte längliche Öffnung 68, in die ein Trägerbefestigungselement 67 eingerückt ist. Das Trägerbefestigungselement 67 befestigt den zweiten Lenker 65 gleitbar am ersten Lenker 54.
-
Die Kombination aus der länglichen Öffnung 68 und dem Trägerbefestigungselement 67 formt eine ausfallsichere Vorrichtung, die sicherstellt, dass, wenn der Kopplungsmechanismus, der verwendet wird, um das erste und das zweite komprimierbare Element 51 und 52 gezielt zu koppeln, ausfällt, das Kraftmaschinenlager 50 immer in der Lage ist, das erste und das zweite komprimierbare Element 51 und 52 einzurücken, um die Verlagerung der Kraftmaschine unter hohen Lastbedingungen zu begrenzen.
-
Der zweite Lenker 65 hat ebenfalls eine Öffnung 58 an einem zweiten Ende gegenüber dem ersten Ende für das Zusammenwirken mit dem Kopplungselement 55, um den ersten und den zweiten Lenker 54 und 65 gezielt miteinander zu verbinden. Das Kopplungselement 55 hat eine gefaste Einführung, um dem Kopplungselement 55 zu helfen, in die Öffnung 58 einzurücken, wenn es zu einer kleinen relativen Verlagerung zwischen dem ersten und dem zweiten Lenker 54, 65 kommt. Die längliche Öffnung 68 und das Trägerbefestigungselement 67 stellen Ausrichtung bereit und unterstützen die Einrückung des Kopplungselements 55 in die Öffnung 58, in dem die Öffnung 58 in eine Richtung ausgerichtet gehalten wird. Darüber hinaus verhindern die längliche Öffnung 68 und das Trägerbefestigungselement 67, dass das Kopplungselement 55 den zweiten Lenker 65 vom ersten Lenker 54 wegdrückt, wenn das Kopplungselement 55 nicht korrekt auf die Öffnung 58 ausgerichtet ist, wenn es eingerückt werden soll.
-
Das Kopplungselement 55 und die Öffnung 58 formen in Kombination den Kopplungsmechanismus.
-
Der Widerstand gegenüber Verlagerung zwischen der Buchse 62 und der Buchse 53 steht in Beziehung zur Steifigkeit (k1) des ersten komprimierbaren Elements 51, der Steifigkeit (k2) des zweiten komprimierbaren Elements 52 und der Steifigkeit (k3) des dritten komprimierbaren Elements 61.
-
Das erste und das dritte komprimierbare Element 51 und 61, die den primären komprimierbaren Belastungspfad formen, sind in Reihe angeordnet, sodass ihre äquivalente Steifigkeit K durch die folgende Gleichung ausgedrückt wird:- 1/K = (1/k1 + 1/k3)
-
Daher:- K = 1/(1/k1 + 1/k3) (1)
-
Die äquivalente Federsteifigkeit K ist niedriger als das weichere der beiden komprimierbaren Elemente 51, 61.
-
Daher ist, wenn das Kopplungselement 55 sich nicht in Antriebseinrückung mit der Öffnung 58 befindet, die Steifigkeit K des Kraftmaschinenlagers wie in der Gleichung (1) oben angegeben.
-
Befindet sich aber das Kopplungselement 55 in Antriebseinrückung mit der Öffnung 58, werden der erste und der zweite Lenker 54 und 65 durch die Einrückung des Kopplungselements 55 in die Öffnung 58 miteinander verbunden.
-
Die äquivalente Steifigkeit K des Kraftmaschinenlagers 50 ist dann gleich der Summe der kombinierten Steifigkeit des ersten und des dritten Elements 51 und 61, wie in Gleichung (1) bei der Steifigkeit k2 des zweiten Elements 52 angegeben.
-
Daher:- K = k2 + (1/(1/k1 + 1/k3))
-
Das Kraftmaschinenlager 50 hat daher zwei Steifigkeitswerte, je nachdem, ob sich das Kopplungselement 55 in der Antriebseinrückung mit der Öffnung 58 im zweiten Lenker 65 befindet oder nicht.
-
Das Kopplungselement 55 ist normalerweise nur in die Öffnung 58 eingerückt, wenn erwartet wird, dass das Kraftmaschinenlager 50 eine Kraft weiterleiten muss, die größer als das vordefinierte Niveau ist. Das Niveau ist so eingestellt, dass unterhalb des vordefinierten Niveaus die Verlagerung der Kraftmaschine nicht wesentlich ist. Beispielsweise ist die Größe der Kraft nicht ausreichend, um zu bewirken, dass die Öffnung 58, bezogen auf das Kopplungselement 55, ausreichend fehlausgerichtet ist, um die Einrückung des Kopplungselements 55 in die Öffnung 58 zu verhindern.
-
Wenn eine Kraftmaschine im Leerlauf läuft, ist es vorteilhaft, ein weiches Kraftmaschinenlager zu verwenden, um die Vibrationsisolierung zu maximieren, und wenn die Kraftmaschine ein Antriebsdrehmoment bereitstellt, ist es vorteilhaft, ein steiferes Lager zu verwenden, weil die Verwendung eines solchen weichen Lagers zu einer großen Verlagerung der Kraftmaschine führt, wenn bereits eine relativ kleine Last, wie das Auswählen des Antriebs, aufgebracht wird.
-
Durch Verwenden eines gemäß dieser Erfindung konstruierten Lagers kann die Verlagerung der Kraftmaschine bei höheren Lasten reduziert werden, ohne die Vibrationsisolierung zu beeinträchtigen.
-
Das Reduzieren der Kraftmaschinenverlagerung hat die Vorteile, dass eine Kraftmaschine erhöhter Größe verwendet werden kann, ohne eine Störung durch andere umgebende Komponenten zu riskieren, und/oder kleinere Freiräume zwischen der Kraftmaschine und anderen Komponenten verwendet werden können und/oder ein besserer Luftstrom um die Kraftmaschine erreicht werden kann.
-
Obwohl die Erfindung unter besonderer Bezugnahme auf zwei Ausführungsformen eines Kraftmaschinenlagers beschrieben wurde, versteht es sich, dass sie nicht auf die Verwendung als Kraftmaschinenlager beschränkt ist und vorteilhaft verwendet werden kann, wenn es wünschenswert ist, andere Niveaus der Lagersteifigkeit zu haben, um die Vibrationsübertragung zu minimieren, wenn ein geringes Kraftniveau übertragen werden muss, und eine übermäßige Verlagerung zu verhindern, wenn ein hohes Kraftniveau übertragen werden muss. Beispielsweise könnte das Komponentenlager ein Lager für eine Komponente eines Triebstrangs eines Kraftfahrzeugs sein, die schwankenden Lasten unterliegt, wie beispielsweise unter anderem ein Getriebe, ein Getriebegehäuse oder ein Hinterachsdifferenzial.
-
Es versteht sich weiter, dass es mehr als zwei komprimierbare Belastungspfade geben kann. Beispielsweise könnte es unter anderem einen ersten, einen zweiten und einen dritten Belastungspfad geben und das Kopplungselement ist so positioniert, dass alle drei komprimierbaren Belastungspfade parallel gekoppelt werden, wenn die zu übertragende Kraft über dem ersten vordefinierten Niveau liegt, der erste Belastungspfad mit einem der anderen beiden Belastungspfade parallel gekoppelt wird, wenn die zu übertragende Kraft unter dem ersten vordefinierten Niveau, aber über einem niedrigeren vordefinierten Niveau liegt, und so positioniert sein, dass keiner der Belastungspfade zusammengekoppelt wird, wenn die zu übertragende Kraft unter dem zweiten vordefinierten Niveau liegt, sodass die gesamte Kraft über den ersten komprimierbaren Belastungspfad weitergeleitet wird. Wie zuvor könnte eine elektronische Steuerung verwendet werden, um den Betrieb eines Aktuators, der zum Positionieren des Kopplungselements verwendet wird, zu steuern.
-
Obwohl es sich bei dem Kopplungsmechanismus in den offenbarten Ausführungsformen um eine gleitbare Stange oder einen gleitbaren Stift handelt, versteht es sich, dass andere ausrückbare Kopplungen verwendet werden könnten, wie beispielsweise eine Kupplung.
-
Es versteht sich auch, dass die Einrückung des Kopplungsmechanismus ein reines mechanisches System sein könnte, das keine elektronische Steuerung hat, und über Hebel oder Seilzüge und Ähnliches betrieben werden könnte. Oder es könnte ein Hydrauliksystem ohne elektronische Steuerung sein.
-
Für den Fachmann versteht es sich, dass die Erfindung, obgleich sie beispielhaft mit Bezug auf mehrere Ausführungsformen beschrieben wurde, nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist und dass alternative Ausführungsformen konstruiert werden könnten, ohne den Schutzbereich der Erfindung, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, zu verlassen.
