DE102017101968A1

DE102017101968A1 - Hydrolager

Info

Publication number: DE102017101968A1
Application number: DE102017101968.5A
Authority: DE
Inventors: Thomas Romanski; Viktor Klostreich
Original assignee: Vibracoustic SE
Current assignee: Vibracoustic SE
Priority date: 2017-02-01
Filing date: 2017-02-01
Publication date: 2018-08-02
Anticipated expiration: 2037-02-02
Also published as: WO2018141531A1; US20200040961A1; CN110234902B; CN110234902A; DE102017101968B4; US10941832B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hydrolager (10), insbesondere zur Lagerung eines Kraftfahrzeugmotors an einer Fahrzeugkarosserie, mit einer Tragfeder (11), die einen Lagerkern (12) abstützt und eine Arbeitskammer (13) umschließt, und mit einer Ausgleichskammer (16), die von der Arbeitskammer (13) durch eine Trennanordnung (14) getrennt und von einer Ausgleichsmembran (15) begrenzt ist. Die Trennanordnung (14) umfasst wenigstens zwei Düsensysteme (19a, 19b), die jeweils eine Entkopplungsmembran (18a, 18b) aufweisen und in denen jeweils ein Dämpfungskanal (17a, 17b) angeordnet ist. Die Ausgleichskammer (16) und die Arbeitskammer (13) sind mit einer Flüssigkeit gefüllt und über die Dämpfungskanäle (17a, 17b) flüssigkeitsleitend miteinander verbunden. Die Trennanordnung (14) weist einen Tilgerkanal (20) auf, der die Arbeitskammer (13) mit der Ausgleichskammer (16) verbindet. Dem Tilgerkanal (20) ist ein schaltbares Stellglied (25) zugeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Hydrolager, insbesondere zur Lagerung eines Kraftfahrzeugmotors an einer Fahrzeugkarosserie, mit einer Tragfeder, die einen Lagerkern abstützt und eine Arbeitskammer umschließt, und mit einer Ausgleichskammer, die von der Arbeitskammer durch eine Trennanordnung getrennt und von einer Ausgleichsmembran begrenzt ist, wobei die Trennanordnung wenigstens zwei Düsensysteme umfasst, die jeweils eine Entkopplungsmembran aufweisen und in denen jeweils ein Dämpfungskanal angeordnet ist, und wobei die Ausgleichskammer und die Arbeitskammer mit einer Flüssigkeit gefüllt und über die Dämpfungskanäle flüssigkeitsleitend miteinander verbunden sind.
Derartige Hydrolager werden auch als hydraulisch dämpfende Lager bezeichnet und dienen zur Abstützung eines Kraftfahrzeugmotors an einer Kraftfahrzeugkarosserie, um einerseits die von Fahrbahnunebenheiten hervorgerufenen Schwingungen zu dämpfen und andererseits akustische Schwingungen zu isolieren. So bewirkt die aus einem elastomeren Material bestehende Tragfeder eine akustische Isolierung. Die von Fahrbahnunebenheiten hervorgerufenen Schwingungen werden durch ein hydraulisches System gedämpft, wobei das hydraulische System durch die flüssigkeitsgedämpfte Arbeitskammer, die Ausgleichskammer und die Dämpfungskanäle gebildet wird.
Die Arbeitskammer wird durch eine Bewegung der Tragfeder vergrößert oder verkleinert, wodurch ein hydraulischer Druck in der Arbeitskammer aufgebaut wird. Infolge des Drucks wird die in der Arbeitskammer befindliche Flüssigkeit über die Dämpfungskanäle in die Ausgleichskammer gedrückt. Aufgrund des geringen Durchmessers der Dämpfungskanäle und der damit verbundenen hohen mechanischen Übersetzung, die sich aus dem äquivalenten, verdrängenden Querschnitt der Tragfeder in Relation zu dem Dämpfungskanalquerschnitt ergibt, werden die eingeleiteten Schwingungen gedämpft.
Zur Entkopplung hochfrequenter, kleinamplitudiger Schwingungen, das heißt im akustisch relevanten Bereich, ist die Einbringung einer elastischen Membran innerhalb der Düsensysteme bekannt. Hierbei schwingt die Membran bei hochfrequenten, kleinamplitudigen Schwingungen, sodass eine Dämpfung über den Dämpfungskanal entkoppelt wird.
Im Leerlaufbetrieb des Motors ist eine dynamische Absenkung erwünscht, die kleiner als die statische Steifigkeit des Lagers ist. Dahingegen wird im Fahrbetrieb eine hohe dynamische Steifigkeit des Lagers verlangt, um die vorliegenden Motorschwingungen effizient zu bedämpfen. Hierzu ist es bekannt, Hydrolager mit einer Schaltvorrichtung zu versehen, mit der das Lager an einen Fahrbetrieb oder einen Leerlaufbetrieb des Motors angepasst werden kann.
DE 10 2004 059 406 B4 offenbart ein Hydrolager mit einer Arbeitskammer, die durch eine Zwischenplatte von einer Ausgleichskammer getrennt ist. In die Zwischenplatte sind zwei Kanäle eingebracht. Die Zwischenplatte weist zwei Düsensysteme auf, die jeweils eine Membran umfassen.
Aus DE 198 07 868 C2 und aus DE 602 02 234 T2 sind jeweils Hydrolager bekannt, bei denen eine Zwischenplatte eine Arbeitskammer von einer Ausgleichskammer trennt. In die Zwischenplatte ist jeweils ein Dämpfungskanal eingebracht. Ferner weisen die Hydrolager jeweils einen schaltbar ausgebildeten Tilgerkanal auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lager zu schaffen, das eine verbesserte Steifigkeit aufweist.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Hydrolager mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Hydrolagers sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Bei dem erfindungsgemäßen Hydrolager weist die Trennanordnung einen Tilgerkanal auf, der die Arbeitskammer mit der Ausgleichskammer verbindet, wobei dem Tilgerkanal ein schaltbares Stellglied zugeordnet ist.
Im Leerlaufbetrieb des Motors ist es gewünscht, dass das Hydrolager eine geringe Steifigkeit aufweist. Zu diesem Zweck wird der parallel geschaltete Tilgerkanal durch das schaltbare Stellglied geöffnet, wodurch der Dämpfungskanal (Stuckerkanal) ausgeschaltet wird. Die gezielte Abstimmung des Leerlauftilgerkanals führt dazu, dass bei der gewünschten Leerlauffrequenz eine Absenkung der dynamsichen Steifigkeit erzielt und die Isolierung verbessert wird.
Im Fahrbetrieb hingegen wirken Schwingungen auf das Lager, die eine hohe Amplitude bei geringer Frequenz aufweisen. In diesem Fall ist eine hohe Steifigkeit der Entkopplungsmembranen gewünscht, um die Schwingungen zu dämpfen. Um die Steifigkeit der Entkopplungsmembranen zu erhöhen, ist es im Fahrbetrieb vorteilhaft, dass der Tilgerkanal verschlossen ist. Somit bewirkt das Öffnen des Tilgerkanals ein Absenken der dynamischen Steifigkeit des Hydrolagers in einem definierten Frequenzbereich, der von der genauen Kanalgeometrie abhängig ist.
Vorteilhaft ist das Stellglied elektrisch, pneumatisch oder mechanisch schaltbar. Aufgrund der Schaltbarkeit kann der Tilgerkanal durch das Stellglied geöffnet und verschlossen werden. Die für die Schaltbarkeit erforderlichen Anschlüsse sind insbesondere bei einer elektrischen Schaltbarkeit in heutigen Kraftfahrzeugmodellen üblicherweise verfügbar. Eine solche Schaltbarkeit ist kostengünstig und in kompakter Bauweise realisierbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung durchdringt der Tilgerkanal die Trennanordnung in Axialrichtung. Dabei verbindet der Tilgerkanal die Arbeitskammer mit der Ausgleichskammer.
Vorteilhaft sind die wenigstens zwei Düsensysteme in Richtung von der Arbeitskammer zu der Ausgleichskammer in Reihe angeordnet, wobei die Dämpfungskanäle der Düsensysteme aneinander anschließen. Dadurch wirkt die Schaltbarkeit insbesondere auf das Düsensystem, das unmittelbar an die Arbeitskammer grenzt.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Tilgerkanal eine radiale Begrenzung auf, die an einem der Düsensysteme ausgebildet ist. Somit ist die radiale Begrenzung entlang der gesamten Länge des Tilgerkanals durchgehend ausgebildet, sodass sich bei einer Strömung des Tilgerkanals durch die Flüssigkeit keine durch Unebenheiten der radialen Begrenzung gebildeten Verwirbelungen bilden können.
Vorteilhaft weist die Trennanordnung wenigstens eine Zwischenkammer auf, die jeweils zwischen zwei benachbarten Düsensystemen angeordnet ist.
Vorteilhaft weist das Hydrolager ein Gehäuse und einen Deckel auf, wobei der Deckel mittels Bördeln des Gehäuses an dem Gehäuse festgelegt ist. Durch Bördeln des Gehäuses kann eine stabile Festlegung erfolgen, bei der die einzelnen Komponenten des Hydrolagers gegeneinander verspannt werden.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Ausgleichsmembran zwischen dem Deckel und einem der Düsensysteme verklemmt. Insbesondere ist die Ausgleichsmembran zwischen dem Deckel und dem Düsensystem verklemmt, das unmittelbar an die Ausgleichskammer grenzt. Das Düsensystem kann zu diesem Zweck eine Ausnehmung aufweisen, in die die Ausgleichsmembran einbringbar ist.
Im Folgenden wird die Erfindung schematisch mit Bezug auf Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. In den Zeichnungen zeigt:

1 eine Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels des Hydrolagers, das eine pneumatische Schaltbarkeit aufweist, und
2 eine Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels des Hydrolagers, das eine elektrische Schaltbarkeit aufweist.

1 und 2 zeigen jeweils ein Hydrolager 10 zur Lagerung eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugaggregats, insbesondere zur Lagerung eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugmotors an einer nicht dargestellten Kraftfahrzeugkarosserie.
Die Hydrolager 10 weisen jeweils eine Tragfeder 11 aus einem elastomeren Werkstoff zur Abstützung eines einvulkanisierten Lagerkerns 12 auf. An den Lagerkernen 12 ist der Kraftfahrzeugmotor befestigt (nicht dargestellt).
Die Tragfedern 11 begrenzen jeweils eine Arbeitskammer 13, die mittels einer Trennanordnung 14 von einer Ausgleichskammer 16 getrennt ist. Die Ausgleichskammern 16 werden jeweils von einer Ausgleichsmembran 15 begrenzt, die auch als Rollbalg bezeichnet wird. Die Kammern 13 und 16 sind mit einer hydraulischen Flüssigkeit gefüllt. Die Trennanordnung 14 kann zumindest ein erstes Düsensystem 19a und ein zweites Düsensystem 19b aufweisen. In dem ersten Düsensystem 19a ist ein Dämpfungskanal 17a ausgebildet, und in dem zweiten Düsensystem 19b ist ein Dämpfungskanal 17b ausgebildet. Die Kammern 13, 16 sind über die Dämpfungskanäle 17a, 17b flüssigkeitsleitend miteinander verbunden.
Die Düsensysteme 19a, 19b der Trennanordnung 14 weisen ferner jeweils eine Entkopplungsmembran 18a, 18b auf. Die Entkopplungsmembranen 18a, 18b können in den Düsensystemen 19a, 19b beispielsweise formschlüssig aufgenommen sein. Ferner weist die Trennanordnung 14 einen Tilgerkanal 20 auf, der die Arbeitskammer 13 mit der Ausgleichskammer 16 verbindet. Dem Tilgerkanal 20 ist jeweils ein schaltbares Stellglied 25 zugeordnet.
Das Stellglied 25 kann insbesondere elektrisch, pneumatisch oder mechanisch schaltbar sein. Das in 1 gezeigte Ausführungsbeispiel des Hydrolagers 10 weist eine pneumatische Schaltbarkeit des Stellglieds 25 auf. Dazu kann das Stellglied 25 als elastisches Element ausgebildet und mit der Ausgleichsmembran 15 verbunden sein. Das Stellglied 25 kann ferner an eine Luftkammer 27 grenzen, die über eine Öffnung 28 mit einem Druck beaufschlagbar sein kann. So verschließt das Stellglied 25 mit der Ausgleichsmembran 15 den Tilgerkanal 20, wenn die Luftkammer 27 mit einem Druck beaufschlagt wird. Wenn die Luftkammer 27 entleert wird, sodass darin ein Unterdruck vorherrscht, wird das elastische Stellglied 25 in Richtung der Luftkammer 27 gesogen, sodass das Stellglied 25 den Tilgerkanal 20 öffnet.
Das in 2 gezeigte Ausführungsbeispiel des Hydrolagers 10 weist eine elektrische Schaltbarkeit des Stellglieds 25 auf. Dazu umfasst das Hydrolager 10 einen elektrischen Aktuator 26, der eine Bewegung des Stellglieds 25 bewirken kann. Das Stellglied 25 kann bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel derart mit einem an dem Tilgerkanal 20 ausgebildeten Zulauf 29 in Eingriff gebracht werden, dass das Stellglied 25 und der Zulauf 29 den Tilgerkanal 20 verschließen. Zwischen dem Zulauf 29 und dem Stellglied 25 ist ein Verbindungskanal 30 ausgebildet, der den Tilgerkanal 20 mit der Ausgleichskammer 16 verbindet. Der Verbindungskanal 30 wird freigegeben, wenn das Stellglied 25 von dem Tilgerkanal 20 weg bewegt wird. Wird das Stellglied 25 zu dem Tilgerkanal 20 hin bewegt, wird der Verbindungskanal 30, und damit der Tilgerkanal 20, verschlossen.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 können das Stellglied 25 und der Zulauf 29 formschlüssig miteinander verbunden werden. Dazu kann das Stellglied 25 zum Beispiel mittig einen Vorsprung aufweisen, der in eine an dem Zulauf 29 ausgebildete Ausnehmung eingreifen kann. Ferner kann das Stellglied 25 einen Arm aufweisen, der an dem Zulauf 29 anliegt, um den Verbindungskanal 30 zu verschließen.
So kann mittels des schaltbaren Stellglieds 25 der Tilgerkanal 20 geöffnet und verschlossen werden. Dabei wird im geöffneten Zustand des Tilgerkanals 20 eine Tilgung erzielt. Ferner weist das Hydrolager 10 eine geringe Steifigkeit auf. Dies ist insbesondere in einem Leerlaufbetrieb des Motors wünschenswert, in dem hochfrequente und niedrigamplitudige Schwingungen isoliert werden sollen. Die Entkopplungsmembranen 18a, 18b schwingen mit Schwingungen, die eine niedrige Amplitude bei hoher Frequenz aufweisen, und bewirken eine Entkopplung. Durch die Entkopplung der Schwingungen wird eine Dämpfung verhindert.
Im geschlossenen Zustand des Tilgerkanals 20 ist die dynamische Steifigkeit des Hydrolagers 10 erhöht, wodurch eine geeignete Dämpfung von niedrigfrequenten und hochamplitudigen Schwingungen, wie sie im Fahrbetrieb stattfinden, erzielt wird.
Somit bewirkt das Öffnen des Tilgerkanals 20 ein Absenken der dynamischen Steifigkeit des Hydrolagers in einem definierten Frequenzbereich, der von der genauen Kanalgeometrie abhängig ist.
Der Tilgerkanal 20 durchdringt die Trennanordnung 14 in Axialrichtung. Die Düsensysteme 19a, 19b sind in Richtung von der Arbeitskammer 13 zu der Ausgleichskammer 16 in Reihe angeordnet. Die Dämpfungskanäle 17a, 17b der Düsensysteme 19a, 19b schließen aneinander an und sind lediglich durch eine Zwischenkammer 22 unterbrochen, sodass eine durchgängige Verbindung der Arbeitskammer 13 mit der Ausgleichskammer 16 durch die Dämpfungskanäle 17a, 17b gewährleistet ist.
Der Tilgerkanal 20 weist eine radiale Begrenzung 21 auf, die an einem der Düsensysteme 19a, 19b ausgebildet ist. In den Ausführungsbeispielen gemäß 1 und 2 ist die radiale Begrenzung 21 jeweils an dem Düsensystem 19a ausgebildet, das unmittelbar an die Arbeitskammer 13 grenzt.
Die Hydrolager 10 weisen jeweils ein Gehäuse 24 und einen Deckel 23 auf. Der Deckel 23 ist mittels Bördeln des Gehäuses 24 an dem Gehäuse 24 festgelegt. Dabei ist die Ausgleichsmembran 15 zwischen dem Deckel 23 und einem der Düsensysteme 19a, 19b verklemmt. In den Ausführungsbeispielen, wie sie in 1 und 2 gezeigt sind, ist die Ausgleichsmembran 15 jeweils zwischen dem Deckel 23 und dem Düsensystem 19b, das unmittelbar an die Ausgleichskammer 16 grenzt, verklemmt.
Die Hydrolager 10 haben gemein, dass sie aufgrund ihrer Adaptierbarkeit an die jeweilige Fahrsituation eine verbesserte Steifigkeit aufweisen. Insbesondere ist eine große Spreizung der mit den Hydrolagern 10 erzielbaren Steifigkeit gewährleistet. Ferner bieten die Hydrolager 10 eine gute Möglichkeit zur Tilgung im Leerlaufbereich, also im Bereich relativ hoher Frequenzen.
Bezugszeichenliste

10: Hydrolager
11: Tragfeder
12: Lagerkern
13: Arbeitskammer
14: Trennanordnung
15: Ausgleichsmembran
16: Ausgleichskammer
17a: Dämpfungskanal
17b: Dämpfungskanal
18a: Entkopplungsmembran
18b: Entkopplungsmembran
19a: Düsensystem
19b: Düsensystem
20: Tilgerkanal
21: Begrenzung
22: Zwischenkammer
23: Deckel
24: Gehäuse
25: Stellglied
26: Aktuator
27: Luftkammer
28: Öffnung
29: Zulauf
30: Verbindungskanal

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

DE 102004059406 B4 [0006]
DE 19807868 C2 [0007]
DE 60202234 T2 [0007]

Claims

Hydrolager (10), insbesondere zur Lagerung eines Kraftfahrzeugmotors an einer Fahrzeugkarosserie, mit einer Tragfeder (11), die einen Lagerkern (12) abstützt und eine Arbeitskammer (13) umschließt, und mit einer Ausgleichskammer (16), die von der Arbeitskammer (13) durch eine Trennanordnung (14) getrennt und von einer Ausgleichsmembran (15) begrenzt ist, wobei die Trennanordnung (14) wenigstens zwei Düsensysteme (19a, 19b) umfasst, die jeweils eine Entkopplungsmembran (18a, 18b) aufweisen und in denen jeweils ein Dämpfungskanal (17a, 17b) angeordnet ist, und wobei die Ausgleichskammer (16) und die Arbeitskammer (13) mit einer Flüssigkeit gefüllt und über die Dämpfungskanäle (17a, 17b) flüssigkeitsleitend miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennanordnung (14) einen Tilgerkanal (20) aufweist, der die Arbeitskammer (13) mit der Ausgleichskammer (16) verbindet, wobei dem Tilgerkanal (20) ein schaltbares Stellglied (25) zugeordnet ist.
Hydrolager (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (25) elektrisch, pneumatisch oder mechanisch schaltbar ist.
Hydrolager (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Tilgerkanal (20) die Trennanordnung (14) in Axialrichtung durchdringt.
Hydrolager (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Düsensysteme (19a, 19b) in Richtung von der Arbeitskammer (13) zu der Ausgleichskammer (16) in Reihe angeordnet sind, wobei die Dämpfungskanäle (17a, 17b) der Düsensysteme (19a, 19b) aneinander anschließen.
Hydrolager (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Tilgerkanal (20) eine radiale Begrenzung (21) aufweist, die an einem der Düsensysteme (19a, 19b) ausgebildet ist.
Hydrolager (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennanordnung (14) wenigstens eine Zwischenkammer (22) aufweist, die jeweils zwischen zwei benachbarten Düsensystemen (19a, 19b) angeordnet ist.
Hydrolager (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (24) und einen Deckel (23), wobei der Deckel (23) mittels Bördeln des Gehäuses (24) an dem Gehäuse (24) festgelegt ist.
Hydrolager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsmembran (15) zwischen dem Deckel (23) und einem der Düsensysteme (19a, 19b) verklemmt ist.