DE102019005344A1 - Switchable hydromount - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein schaltbares Hydrolager (1), insbesondere zum Lagern von Kraftfahrzeugmotoren, aufweisend: eine erste Fluidkammer (2), die teilweise von einem Federkörper (8) begrenzt ist, eine zweite Fluidkammer (5), die über zumindest einen Fluidkanal (10) mit der ersten Fluidkammer (2) fluidisch verbunden ist, so dass bei einem Ein- und Ausfedern des Federkörpers (8) ein Dämpfungsfluid zwischen der ersten Fluidkammer (2) und der zweiten Fluidkammer (5) strömen kann, eine Entkopplungskammer (4), die eine Druckausgleichsöffnung (12) aufweist, eine Entkopplungsmembran (3), die zwischen der ersten Fluidkammer (2) und der Entkopplungskammer (4) angeordnet ist und diese fluidisch voneinander trennt, ein schaltbares Ventil (6), welches wahlweise die Druckausgleichsöffnung (12) öffnen oder verschließen kann, um eine Entkopplungswirkung der Entkopplungsmembran (3) zu verändern, wobei das schaltbare Ventil (6) ein Verschlusselement (24) und ein Aktuatorelement (21) aufweist, wobei das Verschlusselement (24) mittels des Aktuatorelements (21) zwischen einer Schließstellung, in der das Verschlusselement (24) die Druckausgleichsöffnung (12) verschließt, und einer Offenstellung, in der das Verschlusselement (24) die Druckausgleichsöffnung (12) öffnet, verlagerbar ist, und wobei das Aktuatorelement (21) zumindest teilweise aus einer Formgedächtnislegierung geformt ist und zwischen einem aktivierten Zustand und einem deaktivierten Zustand schaltbar ist. Ein weiterer Aspekt ist ein Lager, insbesondere zum Lagern von Kraftfahrzeugmotoren.The invention relates to a switchable hydraulic mount (1), in particular for mounting motor vehicle engines, comprising: a first fluid chamber (2) which is partially delimited by a spring body (8), a second fluid chamber (5) which is connected via at least one fluid channel (10 ) is fluidically connected to the first fluid chamber (2), so that when the spring body (8) springs in and out, a damping fluid can flow between the first fluid chamber (2) and the second fluid chamber (5), a decoupling chamber (4), which has a pressure compensation opening (12), a decoupling membrane (3) which is arranged between the first fluid chamber (2) and the decoupling chamber (4) and separates these fluidically from one another, a switchable valve (6) which optionally opens the pressure compensation opening (12) can open or close in order to change a decoupling effect of the decoupling membrane (3), the switchable valve (6) having a closure element (24) and an actuator element (21), wherein d The closure element (24) can be displaced by means of the actuator element (21) between a closed position in which the closure element (24) closes the pressure compensation opening (12) and an open position in which the closure element (24) opens the pressure compensation opening (12), and wherein the actuator element (21) is at least partially formed from a shape memory alloy and can be switched between an activated state and a deactivated state. Another aspect is a bearing, in particular for storing motor vehicle engines.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein schaltbares Hydrolager, insbesondere zum Lagern von Kraftfahrzeugmotoren.The present invention relates to a switchable hydraulic mount, in particular for mounting motor vehicle engines.
Derartige Lager finden in der Regel Anwendung bei der Lagerung von Motoren. Schaltbare Motorlager werden verwendet, um die Steifigkeit bzw. die Dämpfung zum Beispiel in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors zu schalten. So kann zum Beispiel im Leerlauf mit einer geringeren Steifigkeit eine bessere Entkopplung erreicht werden und somit der Fahrkomfort verbessert werden.Such bearings are usually used in the storage of engines. Switchable motor bearings are used to switch the stiffness or damping, for example, depending on the speed of the motor. For example, better decoupling can be achieved with a lower rigidity when idling and thus the driving comfort can be improved.
Schaltbare Motorlager, wie das der vorliegenden Erfindung, beruhen auf dem aktuatorischen Wirkprinzip eines hydraulisch dämpfenden Motorlagers. Zum Verändern der dynamischen Eigenschaften schaltbarer Motorlager werden neben pneumatischen Aktuatoren elektromagnetische oder elektrodynamische Aktuatoren verwendet. Der Einsatz von elektromagnetischen und elektrodynamischen Aktuatoren ermöglicht ein schnelles Schaltverhalten, eine berührungslose Krafterzeugung, große Stellwege und eine unkomplizierte elektrische Ansteuerung. Pneumatische Aktuatoren dagegen benötigen zum Schalten eine externe Versorgung mit Druckluft oder Vakuum, die teilweise aufwändiger zu realisieren ist als die Versorgung mit elektrischer Energie. Daher wird im Stand der Technik meist auf spulenbasierte Aktuatoren gesetzt.Switchable engine mounts, such as that of the present invention, are based on the actuating principle of a hydraulically damping engine mount. In addition to pneumatic actuators, electromagnetic or electrodynamic actuators are used to change the dynamic properties of switchable engine mounts. The use of electromagnetic and electrodynamic actuators enables fast switching behavior, non-contact force generation, large travel ranges and uncomplicated electrical control. Pneumatic actuators, on the other hand, require an external supply of compressed air or vacuum for switching, which is sometimes more complex to implement than supplying electrical energy. Therefore, the prior art mostly relies on coil-based actuators.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass es vorteilhaft sein kann, die Hydraulikkammer von schaltbaren Lagern (Haupt- oder Primärkammer) über eine elastische Membran von einer gasgefüllten zweiten Kammer (Sekundärkammer) flüssigkeitsdicht zu trennen. Die Primärkammer steht dann mit der Sekundärkammer über die elastische Membran in mechanischer bzw. hydrodynamischer Wirkverbindung, jedoch kommt es nicht zum Austausch des jeweiligen Mediums. Die Sekundärkammer kann eine zusätzliche Öffnung aufweisen, über die das die Sekundärkammer beinhaltende Medium die Kammer verlassen kann. Die zweite Kammer ist dabei mit einem kompressiblen oder auch inkompressiblen Fluid bzw. Gas gefüllt, dessen Dichte deutlich geringer als die Dichte der Hydraulikflüssigkeit in der ersten Kammer ist. Im einfachsten Fall ist dieses Medium Luft und über eine zusätzliche Öffnung (bzw. einen sich anschließenden Kanal) ist die Sekundärkammer mit der Atmosphäre verbunden. Aufgrund der geringen Dichte der Luft kann die Öffnung sehr klein gewählt werden (einstelliger Quadratmillimeterbereich) und dennoch ausreichend Fluid durch die Öffnung strömen, um einen ausreichenden Druckausgleich zu gewährleisten.It is known from the prior art that it can be advantageous to separate the hydraulic chamber of switchable bearings (main or primary chamber) from a gas-filled second chamber (secondary chamber) in a liquid-tight manner via an elastic membrane. The primary chamber is then in mechanical or hydrodynamic operative connection with the secondary chamber via the elastic membrane, but there is no exchange of the respective medium. The secondary chamber can have an additional opening through which the medium containing the secondary chamber can leave the chamber. The second chamber is filled with a compressible or also incompressible fluid or gas, the density of which is significantly lower than the density of the hydraulic fluid in the first chamber. In the simplest case, this medium is air and the secondary chamber is connected to the atmosphere via an additional opening (or an adjoining duct). Due to the low density of the air, the opening can be selected to be very small (single-digit square millimeter range) and still sufficient fluid can flow through the opening to ensure adequate pressure equalization.
Wird die Primärkammer, zum Beispiel durch eine Motor- und sukzessive Motorlagerträgerbewegung, mit Druck beaufschlagt, so wirkt dieser Druck über die elastische Membran auf die Sekundärkammer. Bei einem Überdruck gegenüber der Atmosphäre tritt das in der Sekundärkammer befindliche Medium über die zusätzliche Öffnung nach außen, sodass es zu einem Druckausgleich kommt und der in der Primär- und Sekundärkammer wirkende Druck bis auf Umgebungsdruck reduziert werden kann. Die Öffnung der Sekundärkammer kann mittels eines Aktuators geöffnet bzw. geschlossen werden. Im geschlossenen Zustand kann das Medium in der Sekundärkammer bei einer Beaufschlagung mit Druck nicht mehr aus der Kammer entweichen, wodurch in der Sekundärkammer Druck aufgebaut wird, der über die Membran wieder zurück auf die Primärkammer wirkt und somit eine Erhöhung der dynamischen Steifigkeit des schaltbaren Lagers zur Folge hat.If pressure is applied to the primary chamber, for example by a motor and successive motor bearing bracket movement, this pressure acts on the secondary chamber via the elastic membrane. If there is overpressure compared to the atmosphere, the medium in the secondary chamber escapes through the additional opening, so that pressure equalization occurs and the pressure acting in the primary and secondary chamber can be reduced to ambient pressure. The opening of the secondary chamber can be opened or closed by means of an actuator. In the closed state, the medium in the secondary chamber can no longer escape from the chamber when pressure is applied, as a result of which pressure is built up in the secondary chamber, which acts back on the primary chamber via the membrane and thus increases the dynamic rigidity of the switchable bearing Consequence.
Herkömmlicherweise werden zum Verschließen der Öffnung der Sekundärkammer spulenbasierte Aktuatoren verwendet. Spulenbasierte Aktuatoren haben jedoch den Nachteil, dass sie eine erhebliche Menge an elektrisch leitfähigem Material, meist Kupfer, benötigen und unter Umständen sogar teure Permanentmagneten beinhalten. Ferner kann es beim Einsatz spulenbasierter Aktuatoren, wie sie im Stand der Technik eingesetzt werden, aufgrund ihres Schaltverhaltens zu unerwünschten Schallemissionen durch Öffnungs- oder Schließgeräusche kommen. Außerdem bringen spulenbasierte Aktuatoren ein hohes Gewicht und auch Volumen mit sich, wodurch sich der Bauraum des gesamten schaltbaren Lagers vergrößert. Außerdem kann es problematisch sein, dass spulenbasierte Aktuatoren eine Überdimensionierung der Spule, um die Funktion der spulenbasierten Aktuatoren auch bei Umgebungstemperaturen (ca. 100 °C) zu gewährleisten, erfordern. Ferner ist es nachteilig beim Einsatz von spulenbasierten Aktuatoren, dass die spulenbasierten Aktuatoren einen vergleichsweise großen Leistungsbedarf von einigen Watt haben. Weiterhin können sich die von der Spule erzeugten Magnetfelder negativ auf die elektromagnetische Verträglichkeit auswirken.Coil-based actuators are conventionally used to close the opening of the secondary chamber. However, coil-based actuators have the disadvantage that they require a considerable amount of electrically conductive material, mostly copper, and may even contain expensive permanent magnets. Furthermore, when using coil-based actuators, such as those used in the prior art, their switching behavior can lead to undesired sound emissions due to opening or closing noises. In addition, coil-based actuators have a high weight and volume, which increases the installation space of the entire switchable bearing. In addition, it can be problematic that coil-based actuators require the coil to be oversized in order to ensure the function of the coil-based actuators even at ambient temperatures (approx. 100 ° C.). Furthermore, it is disadvantageous when using coil-based actuators that the coil-based actuators have a comparatively large power requirement of a few watts. Furthermore, the magnetic fields generated by the coil can have a negative effect on electromagnetic compatibility.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes schaltbares Hydrolager bereitzustellen, welches kostengünstig und kompakt gefertigt werden kann und im Betrieb sparsam und leise ist.It is therefore the object of the present invention to provide an improved switchable hydraulic bearing which can be manufactured inexpensively and compactly and which is economical and quiet in operation.
Die obige Aufgabe wird durch den unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.The above object is achieved by
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein schaltbares Hydrolager, insbesondere zum Lagern von Kraftfahrzeugmotoren, aufweisend: eine erste Fluidkammer, die teilweise von einem Federkörper begrenzt ist, eine zweite Fluidkammer, die über zumindest einen Fluidkanal mit der ersten Fluidkammer fluidisch verbunden ist, so dass bei einem Ein- und Ausfedern des Federkörpers ein Dämpfungsfluid zwischen der ersten Fluidkammer und der zweiten Fluidkammer strömen kann, eine Entkopplungskammer, die eine Druckausgleichsöffnung aufweist, eine Entkopplungsmembran, die zwischen der ersten Fluidkammer und der Entkopplungskammer angeordnet ist und diese fluidisch voneinander trennt, ein schaltbares Ventil, welches wahlweise die Druckausgleichsöffnung öffnen oder verschließen kann, um eine Entkopplungswirkung der Entkopplungsmembran zu verändern, wobei das schaltbare Ventil ein Verschlusselement und ein Aktuatorelement aufweist, wobei das Verschlusselement mittels des Aktuatorelements zwischen einer Schließstellung, in der das Verschlusselement die Druckausgleichsöffnung verschließt, und einer Offenstellung, in der das Verschlusselement die Druckausgleichsöffnung öffnet, verlagerbar ist, und wobei das Aktuatorelement zumindest teilweise aus einer Formgedächtnislegierung geformt ist und zwischen einem aktivierten Zustand und einem deaktivierten Zustand schaltbar ist.A first aspect of the present invention is a switchable hydraulic mount, in particular for mounting motor vehicle engines, having: a first fluid chamber, which is partially supported by a Spring body is limited, a second fluid chamber which is fluidically connected to the first fluid chamber via at least one fluid channel, so that when the spring body springs in and out, a damping fluid can flow between the first fluid chamber and the second fluid chamber, a decoupling chamber which has a pressure equalization opening has, a decoupling membrane which is arranged between the first fluid chamber and the decoupling chamber and fluidically separates them from one another, a switchable valve which can optionally open or close the pressure compensation opening in order to change a decoupling effect of the decoupling membrane, the switchable valve having a closure element and a Has actuator element, wherein the closure element by means of the actuator element between a closed position in which the closure element closes the pressure compensation opening and an open position in which the closure element opens the pressure compensation opening, shifted is detectable, and wherein the actuator element is at least partially formed from a shape memory alloy and can be switched between an activated state and a deactivated state.
Vorteilhafterweise kann durch den erfindungsgemäßen Gegenstand eine Gewichtseinsparung von bis zu 80 % gegenüber spulenbasierten Aktuatoren erreicht werden. Zudem lässt sich die Baugröße schaltbarer Lager verkleinern, wodurch sich die Herstellungskosten verringern lassen. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen schaltbaren Lagers ist der deutlich geringere Leistungsbedarf gegenüber spulenbasierter Aktuatoren. Außerdem erzeugt das erfindungsgemäße Lager deutlich weniger Schaltgeräusche, da die Bewegungsgeschwindigkeiten bzw. Schaltgeschwindigkeiten von aus Formgedächtnislegierungen geformten Aktuatorelementen geringer sind als von spulenbasierten Aktuatorelementen. Die Schaltgeschwindigkeiten können hierbei in einem Bereich um etwa 500 ms herum liegen.Advantageously, the object according to the invention enables a weight saving of up to 80% compared to coil-based actuators to be achieved. In addition, the size of switchable bearings can be reduced, which can reduce manufacturing costs. Another advantage of the switchable bearing according to the invention is the significantly lower power requirement compared to coil-based actuators. In addition, the bearing according to the invention generates significantly less switching noise, since the movement speeds or switching speeds of actuator elements formed from shape memory alloys are lower than of coil-based actuator elements. The switching speeds can be in a range of around 500 ms.
Formgedächtnislegierungen bzw. Formgedächtnismetalle sind Werkstoffe, die in unterschiedlichen mikroskopischen Gitterstrukturen vorliegen können. In Abhängigkeit der Temperatur können diese Werkstoffe eine makroskopische Formänderung vollziehen, indem sie eine andere Gitterstruktur annehmen. Diese unterschiedlichen Gitterstrukturen bezeichnet man als Austenit und Martensit. Bei Überschreiten einer von der Legierungszusammensetzung bestimmten Temperatur klappt das Gitter von der Martensitphase in die Austenitphase um. Sobald diese Temperatur zuzüglich eines Hystereseabstands wieder unterschritten wird, klappt das Gitter in die Martensitphase zurück. Durch eine zusätzliche externe Kraft kann ein Formgedächtniselement in der Martensitphase verformt werden. Die soeben beschriebene temperaturabhängige Verformung wird bei der beanspruchten Erfindung aktuatorisch genutzt.Shape memory alloys or shape memory metals are materials that can be present in different microscopic lattice structures. Depending on the temperature, these materials can undergo a macroscopic change in shape by adopting a different lattice structure. These different lattice structures are known as austenite and martensite. When a temperature determined by the alloy composition is exceeded, the grid flips over from the martensite phase to the austenite phase. As soon as this temperature plus a hysteresis distance is fallen below again, the grid folds back into the martensite phase. A shape memory element can be deformed in the martensite phase by an additional external force. The temperature-dependent deformation just described is used as an actuator in the claimed invention.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung beziehen sich alle Richtungsangaben wie „oben“, „unten“, „vertikal“, „horizontal“, „longitudinal“, „transversal“ etc. auf ein dreidimensionales orthogonales Koordinatensystem, wobei die z-Achse dieses Koordinatensystems die Vertikalrichtung angibt. Das im Folgenden beschriebene Lager kann im eingebauten Zustand derart orientiert sein, dass eine Erstreckungsrichtung der Druckausgleichsöffnung entlang der z-Achse verläuft und sich die Entkopplungsmembran im unverformten Zustand im Wesentlichen horizontal in der x-y-Ebene erstreckt und die Entkopplungsmembran die erste Fluidkammer von der Entkopplungskammer in vertikaler Richtung trennt. Soweit nicht anders angegeben, wird in der vorliegenden Anmeldung das Hydrolager in Bezug auf den eingebauten Zustand beschrieben.In the context of the present application, all directions such as “up”, “down”, “vertical”, “horizontal”, “longitudinal”, “transversal” etc. relate to a three-dimensional orthogonal coordinate system, the z-axis of this coordinate system being the vertical direction indicates. The bearing described below can be oriented in the installed state in such a way that an extension direction of the pressure compensation opening runs along the z-axis and the decoupling membrane in the undeformed state extends essentially horizontally in the xy plane and the decoupling membrane extends the first fluid chamber from the decoupling chamber in vertical direction separates. Unless otherwise stated, in the present application the hydraulic mount is described in relation to the installed state.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter dem Begriff „aktivierter Zustand“ der Zustand verstanden, wenn sich die Formgedächtnislegierung des Aktuatorelements aufgeheizt ist bzw. sich in der Austenitphase befindet. Unter dem Begriff „deaktivierter Zustand“ wird der Zustand verstanden, wenn die Formgedächtnislegierung des Aktuatorelements abgekühlt ist bzw. sich in der Martensitphase befindet. Das Aktuatorelement kann derart konfiguriert sein, dass das Verschlusselement sich im aktivierten Zustand des Aktuatorelements in der Schließstellung befindet und sich im deaktivierten Zustand des Aktuatorelements in der Offenstellung befindet, oder dass das Verschlusselement sich im deaktivierten Zustand des Aktuatorelements in der Schließstellung befindet und sich im aktivierten Zustand des Aktuatorelements in der Offenstellung befindet.In the context of the present application, the term “activated state” is understood to mean the state when the shape memory alloy of the actuator element is heated or is in the austenite phase. The term “deactivated state” is understood to mean the state when the shape memory alloy of the actuator element has cooled down or is in the martensite phase. The actuator element can be configured such that the closure element is in the closed position when the actuator element is activated and is in the open position when the actuator element is deactivated, or that the closure element is in the closed position when the actuator element is deactivated and is in the activated position State of the actuator element is in the open position.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter dem Begriff „verbinden“ bzw. „verbunden“, wenn nichts Näheres bestimmt ist, jede Art von mechanischem und/oder chemischem Verbinden verstanden. Beispiele für das mechanische Verbinden sind insbesondere: Verkleben, Vernieten, Verschrauben usw. Beispiele für das chemische Verbinden sind insbesondere: Vulkanisieren, Verschweißen usw.In the context of the present application, the term “connect” or “connected” is understood to mean any type of mechanical and / or chemical connection, if nothing is specified. Examples of mechanical bonding are in particular: gluing, riveting, screwing, etc. Examples of chemical bonding are, in particular: vulcanizing, welding, etc.
Unter dem Begriff „schaltbar“ in Bezug auf das Aktuatorelement wird insbesondere verstanden, dass das Aktuatorelement durch Temperaturerhöhung (zum Beispiel durch Anlegen einer elektrischen Spannung) vom deaktivierten Zustand in den aktivierten Zustand gebracht werden kann und durch Temperaturerniedrigung oder durch Temperaturerniedrigung und externe mechanische Krafteinwirkung beispielsweise mittels einer Feder vom aktivierten Zustand in den deaktivierten Zustand gebracht werden kann. Auf diese Weise kann das Aktuatorelement zwischen dem aktivierten und dem deaktivierten Zustand hin und her geschaltet werden.The term “switchable” in relation to the actuator element is understood in particular to mean that the actuator element can be brought from the deactivated state to the activated state by increasing the temperature (for example by applying an electrical voltage) and, for example, by lowering the temperature or by lowering the temperature and applying external mechanical forces can be brought from the activated state to the deactivated state by means of a spring. In this way, the actuator element can be switched back and forth between the activated and deactivated state.
Das schaltbare Hydrolager kann auch als „schaltbares hydraulisches Lager“ oder „schaltbares hydraulisch dämpfendes Lager“ bezeichnet werden. Die erste Fluidkammer ist teilweise von dem Federkörper begrenzt. Der Federkörper, der insbesondere aus Elastomermaterial geformt ist oder besteht, kann konisch geformt sein bzw. im Wesentlichen die Form eines Hohlkegelstumpfs aufweisen. Die erste Fluidkammer kann auch als „Arbeitskammer“ bezeichnet werden. Die zweite Fluidkammer kann teilweise durch eine verformbare, das Dämpfungsfluid bzw. die Hydraulikflüssigkeit umgebende Wand bzw. durch einen Balg begrenzt sein. Die zweite Fluidkammer kann auch als „Ausgleichskammer“ bezeichnet werden. Zwischen der ersten Fluidkammer und der zweiten Fluidkammer kann eine Trennwand angeordnet sein, wobei in der Trennwand zumindest teilweise der Fluidkanal ausgebildet sein kann. Auch die Druckausgleichsöffnung kann zumindest teilweise in der Trennwand ausgebildet sein. Des Weiteren kann die Entkopplungskammer zumindest teilweise in der Trennwand ausgebildet sein. Der Fluidkanal kann auch als Dämpfungskanal bezeichnet werden.The switchable hydraulic bearing can also be referred to as a “switchable hydraulic bearing” or “switchable hydraulically damping bearing”. The first fluid chamber is partially delimited by the spring body. The spring body, which is shaped or consists in particular of elastomer material, can be conically shaped or essentially have the shape of a hollow truncated cone. The first fluid chamber can also be referred to as a “working chamber”. The second fluid chamber can be partially delimited by a deformable wall surrounding the damping fluid or the hydraulic fluid or by a bellows. The second fluid chamber can also be referred to as a “compensation chamber”. A partition wall can be arranged between the first fluid chamber and the second fluid chamber, wherein the fluid channel can be formed at least partially in the partition wall. The pressure equalization opening can also be formed at least partially in the partition. Furthermore, the decoupling chamber can be at least partially formed in the partition. The fluid channel can also be referred to as a damping channel.
Sowohl die erste als auch die zweite Fluidkammer kann mit einem Dämpfungsfluid oder einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt sein. Durch den zumindest einen Fluidkanal kann das Dämpfungsfluid oder die Hydraulikflüssigkeit von der ersten Fluidkammer in die zweite Fluidkammer gelangen oder von der zweiten Fluidkammer in die erste Fluidkammer gelangen. Die Entkopplungskammer kann mit einem Fluid gefüllt sein, das eine niedrigere Dichte aufweist als das Dämpfungsfluid. Das Fluid in der Entkopplungskammer kann eine kompressible oder inkompressible Flüssigkeit sein. Bevorzugt ist die Entkopplungskammer mit Luft gefüllt.Both the first and the second fluid chamber can be filled with a damping fluid or a hydraulic fluid. The damping fluid or the hydraulic fluid can pass from the first fluid chamber into the second fluid chamber or pass from the second fluid chamber into the first fluid chamber through the at least one fluid channel. The decoupling chamber can be filled with a fluid which has a lower density than the damping fluid. The fluid in the decoupling chamber can be a compressible or incompressible liquid. The decoupling chamber is preferably filled with air.
Die an der Entkopplungskammer angeordnete Druckausgleichsöffnung verbindet im nicht verschlossenen Zustand, also insbesondere in der Offenstellung des Verschlusselements, hydrodynamisch das Innere bzw. das Innenvolumen der Entkopplungskammer mit einem Ausgleichsvolumen. Das Ausgleichsvolumen kann das Äußere des Lagers (im Folgenden als „Atmosphäre“ bezeichnet) sein. Die Druckausgleichsöffnung kann einen Durchmesser im einstelligen Millimeter Bereich haben. Durch die Druckausgleichsöffnung kann das in der Entkopplungskammer enthaltene Fluid bei einer Erhöhung des Drucks in der Entkopplungskammer die Entkopplungskammer verlassen.The pressure compensation opening arranged on the decoupling chamber hydrodynamically connects the interior or the inner volume of the decoupling chamber with a compensation volume in the non-closed state, that is to say in particular in the open position of the closure element. The compensation volume can be the exterior of the warehouse (hereinafter referred to as “atmosphere”). The pressure equalization opening can have a diameter in the single-digit millimeter range. The fluid contained in the decoupling chamber can leave the decoupling chamber through the pressure compensation opening when the pressure in the decoupling chamber increases.
Das schaltbare Ventil kann ein Ventilgehäuse umfassen, welches eine oder mehrere Auslassöffnungen aufweisen kann.The switchable valve can comprise a valve housing which can have one or more outlet openings.
Das Ausgleichsvolumen kann auch das Innere bzw. Innenvolumen des Ventilgehäuses des schaltbaren Ventils umfassen oder sein, sodass die Druckausgleichsöffnung das Innenvolumen der Entkopplungskammer und das Innenvolumen des Ventilgehäuses hydrodynamisch verbindet. Die Druckausgleichsöffnung kann sich also auch von der Entkopplungskammer teilweise in das Ventilgehäuse erstrecken, insbesondere durch eine Wandung des Ventilgehäuses erstrecken. Die Druckausgleichsöffnung kann eine Entkopplungsöffnung, die an der Entkopplungskammer und in der Trennwand angeordnet sein kann, und einen Ausgleichskanal, der einen Teil des Ventilgehäuses umfassen kann und sich in das Innere des Ventilgehäuses erstrecken kann, umfassen.The compensation volume can also comprise or be the inside or inside volume of the valve housing of the switchable valve, so that the pressure compensation opening hydrodynamically connects the inside volume of the decoupling chamber and the inside volume of the valve housing. The pressure equalization opening can therefore also partially extend from the decoupling chamber into the valve housing, in particular through a wall of the valve housing. The pressure compensation opening can comprise a decoupling opening which can be arranged on the decoupling chamber and in the partition wall, and a compensation channel which can comprise part of the valve housing and can extend into the interior of the valve housing.
Die Entkopplungsmembran, die zwischen der Entkopplungskammer und der ersten Fluidkammer angeordnet ist, ist insbesondere nichtpermeabel, fluidundurchlässig oder fluiddicht, sodass kein Austausch von Fluid oder Flüssigkeit zwischen der ersten Fluidkammer und der Entkopplungskammer stattfinden kann. Ferner ist die Entkopplungsmembran insbesondere elastisch. Die Entkopplungsmembran kann beispielsweise aus einem Elastomermaterial geformt sein.The decoupling membrane, which is arranged between the decoupling chamber and the first fluid chamber, is in particular non-permeable, fluid-impermeable or fluid-tight, so that no exchange of fluid or liquid can take place between the first fluid chamber and the decoupling chamber. Furthermore, the decoupling membrane is in particular elastic. The decoupling membrane can for example be formed from an elastomer material.
Wird Druck auf den Federkörper, der teilweise die erste Fluidkammer begrenzt, ausgeübt, so wirkt dieser Druck teilweise über die Entkopplungsmembran, die sich durch den erhöhten Druck in der ersten Fluidkammer in Richtung der Entkopplungskammer bzw. in die Entkopplungskammer hinein verformt, auch auf die Entkopplungskammer. Bei einem Überdruck gegenüber dem Ausgleichsvolumen strömt das in der Entkopplungskammer befindliche Fluid über die Druckausgleichsöffnung in das Ausgleichsvolumen, also beispielsweise in die Atmosphäre oder in das Ventilgehäuse, sodass es zu einem Druckausgleich kommt und der in den beiden Fluidkammern und der Entkopplungskammer wirkende Druck reduziert werden kann, ohne dass es zu einem nennenswerten Fluidaustausch zwischen der ersten und der zweiten Fluidkammer über den Fluidkanal kommt. Der Federkörper begrenzt die erste Fluidkammer teilweise, sodass die erste Fluidkammer nicht vollständig von dem Federkörper umgeben oder in diesen eingebettet ist. Bereiche der ersten Fluidkammer können vertikal und/oder horizontal aus dem Federkörper herausragen. Das Hydrolager kann ein aus einem im Wesentlichen starren Werkstoff wie Metall oder Kunststoff geformtes und die erste Fluidkammer im Wesentlichen nach oben begrenzendes Verbindungselement zur Verbindung des schaltbaren Lagers mit einem Motor umfassen, wobei der Federkörper an seinem oberen Ende an das Verbindungselement anvulkanisiert, geklebt oder anderweitig mechanisch und/oder chemisch verbunden sein kann. Das Verbindungselement kann einen Montagezapfen aufweisen, der im Wesentlichen in vertikaler Richtung nach oben vorspringt und auf dem ein Motor befestigt bzw. montiert werden kann.If pressure is exerted on the spring body, which partially delimits the first fluid chamber, this pressure also acts partially on the decoupling chamber via the decoupling membrane, which is deformed in the direction of the decoupling chamber or into the decoupling chamber due to the increased pressure in the first fluid chamber . In the event of an overpressure compared to the equalization volume, the fluid in the decoupling chamber flows through the pressure equalization opening into the equalization volume, for example into the atmosphere or into the valve housing, so that pressure equalization occurs and the pressure acting in the two fluid chambers and the decoupling chamber can be reduced without there being any significant fluid exchange between the first and the second fluid chamber via the fluid channel. The spring body partially delimits the first fluid chamber, so that the first fluid chamber is not completely surrounded by or embedded in the spring body. Areas of the first fluid chamber can protrude vertically and / or horizontally from the spring body. The hydraulic bearing can comprise a connecting element, which is formed from a substantially rigid material such as metal or plastic and which essentially delimits the first fluid chamber at the top, for connecting the switchable bearing to a motor, the spring body vulcanized, glued or otherwise at its upper end to the connecting element can be mechanically and / or chemically linked. The connecting element can have a mounting pin which extends essentially in the vertical direction protrudes upwards and on which a motor can be attached or mounted.
Ferner kann das Lager einen Gehäusekörper umfassen, der aus einem im Wesentlichen starren Werkstoff wie Metall oder Kunststoff geformt sein kann und der die erste Fluidkammer weiterhin seitlich in vertikaler Richtung teilweise begrenzt. Der Federkörper kann mit dem Gehäusekörper verbunden sein, indem das untere Ende des Federkörpers an den Gehäusekörper anvulkanisiert, geklebt oder anderweitig mechanisch und/oder chemisch verbunden ist. Die erste Fluidkammer kann demnach von oben nach unten durch das Verbindungselement, den Federkörper, den Gehäusekörper, die Trennwand und die Entkopplungsmembran begrenzt sein. Der Gehäusekörper kann ein sich im Wesentlichen in vertikaler Richtung erstreckender Hohlkörper sein.Furthermore, the bearing can comprise a housing body which can be formed from a substantially rigid material such as metal or plastic and which furthermore partially delimits the first fluid chamber laterally in the vertical direction. The spring body can be connected to the housing body in that the lower end of the spring body is vulcanized, glued or otherwise mechanically and / or chemically connected to the housing body. The first fluid chamber can accordingly be delimited from top to bottom by the connecting element, the spring body, the housing body, the partition and the decoupling membrane. The housing body can be a hollow body extending essentially in the vertical direction.
An dem Gehäusekörper und/oder an dem schaltbaren Ventil können Montagestrukturen, wie beispielsweise Bohrungen, Bolzen und/oder Zapfen, angeordnet sein, mittels derer das schaltbare Lager zum Beispiel durch Nieten oder Schrauben an einen Rahmen eines Fahrzeuges befestigt werden kann.On the housing body and / or on the switchable valve, assembly structures such as bores, bolts and / or pegs can be arranged, by means of which the switchable bearing can be fastened to a frame of a vehicle, for example by rivets or screws.
Das schaltbare Ventil dient dazu, die Druckausgleichsöffnung zu öffnen oder zu verschließen. Hierdurch kann die Entkopplungswirkung der Entkopplungsmembran und damit die dynamischen Eigenschaften, insbesondere die dynamische Steifigkeit, des Lagers verändert werden. Im geschlossenen Zustand des Ventils, also in der Schließstellung des Verschlusselements, kann das Fluid in der Entkopplungskammer bei einer Beaufschlagung mit Druck nicht mehr aus der Entkopplungskammer entweichen, wodurch in der Entkopplungskammer Druck aufgebaut wird, der über die Entkopplungsmembran wieder zurück auf die erste Fluidkammer wirkt und somit eine Erhöhung der dynamischen Steifigkeit des Lagers zur Folge hat. Im geschlossenen Zustand des Ventils verformt sich die Entkopplungsmembran beim Ein- und Ausfedern des Federkörpers im Wesentlichen nicht oder nur im begrenzten Maße, so dass in Abhängigkeit von der Anregungsfrequenz bzw. -amplitude ein erheblicher Fluidaustausch zwischen der ersten und der zweiten Fluidkammer über den Fluidkanal stattfinden kann.The switchable valve is used to open or close the pressure compensation opening. As a result, the decoupling effect of the decoupling membrane and thus the dynamic properties, in particular the dynamic rigidity, of the bearing can be changed. In the closed state of the valve, i.e. in the closed position of the closure element, the fluid in the decoupling chamber can no longer escape from the decoupling chamber when pressure is applied, as a result of which pressure is built up in the decoupling chamber, which acts back on the first fluid chamber via the decoupling membrane and thus an increase in the dynamic stiffness of the bearing. In the closed state of the valve, the decoupling membrane is essentially not deformed or only to a limited extent when the spring body is compressed and rebounded, so that, depending on the excitation frequency or amplitude, a considerable fluid exchange takes place between the first and second fluid chambers via the fluid channel can.
Das schaltbare Ventil umfasst ein Verschlusselement und ein Aktuatorelement. Das Verschlusselement kann beispielsweise ein aus einem Kunststoff oder einem Elastomer geformter Stopfen oder Stöpsel sein, der im geschlossenen Zustand des Ventils, also in der Schließstellung, so angeordnet ist, dass er die Druckausgleichsöffnung fluiddicht verschließt, oder im offenen Zustand des Ventils, also in der Offenstellung, so angeordnet ist, dass ein Druckausgleich zwischen der Entkopplungskammer und dem Ausgleichsvolumen, wie beispielsweise der Atmosphäre oder dem Innenvolumen des Ventilgehäuses, stattfinden kann. Das Aktuatorelement ist derart konfiguriert, dass, wenn sich das Aktuatorelement durch den Wechsel zwischen aktiviertem Zustand und deaktiviertem Zustand verformt, das Verschlusselement die Druckausgleichsöffnung öffnet oder verschließt, also in die Offenstellung oder Schließstellung verlagert wird. Beispielsweise können das Aktuatorelement und das Verschlusselement miteinander verklebt oder aneinander anvulkanisiert sein. Das Aktuatorelement kann einerseits mit dem Verschlusselement, andererseits mit einem Abschnitt des Ventils, wie beispielsweise ein Ventilgehäuse, verbunden sein. Das Aktuatorelement kann auch indirekt mit dem Verschlusselement verbunden sein, also über ein Zwischenelement, wie nachstehend beschrieben über das Rückstellelement.The switchable valve comprises a closure element and an actuator element. The closure element can, for example, be a plug or stopper formed from a plastic or an elastomer, which is arranged in the closed state of the valve, i.e. in the closed position, in such a way that it closes the pressure compensation opening fluid-tight, or in the open state of the valve, i.e. in the Open position, is arranged so that a pressure equalization between the decoupling chamber and the equalization volume, such as the atmosphere or the internal volume of the valve housing, can take place. The actuator element is configured in such a way that when the actuator element is deformed as a result of the change between the activated state and the deactivated state, the closure element opens or closes the pressure compensation opening, that is to say is shifted into the open position or the closed position. For example, the actuator element and the closure element can be glued to one another or vulcanized to one another. The actuator element can be connected on the one hand to the closure element and on the other hand to a section of the valve, such as a valve housing. The actuator element can also be connected indirectly to the closure element, that is to say via an intermediate element, as described below via the restoring element.
Das Aktuatorelement ist zumindest teilweise aus einer Formgedächtnislegierung geformt, kann also auch vollständig aus einer Formgedächtnislegierung bestehen. Das Aktuatorelement dann beispielsweise als im Wesentlichen gerader Draht geformt sein, wobei der Draht im Wesentlichen in der Erstreckungsrichtung der Druckausgleichsöffnung oder unter einem bestimmten Winkel zur Erstreckungsrichtung der Druckausgleichsöffnung angeordnet sein kann. Dieser Draht kann ein auf Zug belasteter Draht oder Zugdraht sein. Ein solcher Draht hat im aktivierten Zustand, also in der Austenitphase, eine kürzere Länge als im deaktivierten Zustand, also in der Martensitphase.The actuator element is at least partially formed from a shape memory alloy, so it can also consist entirely of a shape memory alloy. The actuator element can then be shaped, for example, as an essentially straight wire, wherein the wire can be arranged essentially in the direction of extent of the pressure compensation opening or at a certain angle to the direction of extent of the pressure compensation opening. This wire can be a tension loaded wire or a pull wire. Such a wire has a shorter length in the activated state, i.e. in the austenite phase, than in the deactivated state, i.e. in the martensite phase.
Durch Anlegen einer elektrischen Spannung an den Draht bzw. durch Bestromen des Drahtes mit elektrischem Strom und der einhergehenden Temperaturerhöhung des Drahtes (Joule-Effekt) kann das Aktuatorelement aktiviert und eine Verformung des Drahtes induziert werden. Die Verformungen zwischen dem aktivierten Zustand und dem deaktivierten Zustand können sich auf zwischen etwa 2 % und etwa 6%, beispielsweise etwa 4 %, der Länge des Drahtes belaufen. Ferner kann das Aktuatorelement ein Paar der eben beschriebenen Drähte aufweisen, wobei diese Drähte mit dem Verschlusselement so verbunden sein können, dass sie einen Winkel zueinander ausbilden und durch diesen Winkel eine Stellwegvergrößerung erreicht wird. Mit zunehmendem Winkel wird eine Erhöhung der Stellwegvergrößerung erreicht. Der Winkel der Drähte zueinander kann dabei z. B. im Bereich von 150° bis 170° liegen, um eine hohe Stellwegvergrößerung zu erreichen. Das Aktuatorelement kann aber auch mehrsträngig ausgebildet sein, d. h. es kann mehrere solcher Drähte aufweisen. Die Form des Aktuatorelements ist jedoch nicht auf eine gerade Drahtform beschränkt und kann beispielsweise auch schraubenförmig oder wellenförmig sein.By applying an electrical voltage to the wire or by energizing the wire with electrical current and the associated increase in temperature of the wire (Joule effect), the actuator element can be activated and deformation of the wire can be induced. The deformations between the activated state and the deactivated state can amount to between about 2% and about 6%, for example about 4%, of the length of the wire. Furthermore, the actuator element can have a pair of the wires just described, wherein these wires can be connected to the closure element in such a way that they form an angle to one another and an increase in the travel range is achieved through this angle. As the angle increases, the increase in the travel range is increased. The angle of the wires to each other can, for. B. in the range of 150 ° to 170 ° in order to achieve a high increase in travel. The actuator element can, however, also have a multi-strand design, d. H. it can have several such wires. However, the shape of the actuator element is not limited to a straight wire shape and can, for example, also be helical or wave-shaped.
Das Aktuatorelement kann zumindest teilweise in einem Strömungsweg eines Fluids angeordnet sein, das in der Offenstellung die Druckausgleichsöffnung durchströmt.The actuator element can be arranged at least partially in a flow path of a fluid which flows through the pressure compensation opening in the open position.
Vorteilhafterweise kann so das Aktuatorelement schnell gekühlt werden, wenn das Aktuatorelement bzw. die Formgedächtnislegierung von dem aktivierten Zustand in den deaktivierten Zustand geschaltet werden soll, wodurch ein schnelleres Zurückklappen der Gitterstruktur der verwendeten Formgedächtnislegierung vom aktivierten Zustand in den deaktivierten Zustand, also von der Austenitphase in die Martensitphase, und somit ein schnelleres Schalten ermöglicht wird. Das Aktuatorelement wird vorzugsweise derart angeordnet, dass in der Offenstellung des Verschlusselements bzw. bei geöffnetem Ventil aus oder in die Entkopplungskammer heraus oder hinein strömendes Fluid zur Kühlung des Aktuatorelements verwendet werden kann. Die Fluidströmung basiert auf einem Druckausgleich zwischen der Entkopplungskammer und dem Ausgleichsvolumen, beispielsweise der äußeren Atmosphäre. Das schaltbare Ventil kann ein Ventilgehäuse aufweisen, in dem das Verschlusselement und das Aktuatorelement zumindest teilweise angeordnet bzw. untergebracht sind. Das Innere des Ventilgehäuses kann einerseits über die Druckausgleichsöffnung mit dem Inneren der Entkopplungskammer verbunden sein und andererseits über zumindest eine Auslassöffnung mit dem Ausgleichsvolumen, beispielsweise der äußeren Atmosphäre, verbunden sein. Das Aktuatorelement kann zumindest teilweise in dem Strömungsweg des Fluids zwischen der Druckausgleichsöffnung und der AuslassÖffnung angeordnet sein, insbesondere derart, dass sich das Aktuatorelement im Wesentlichen entlang des Strömungswegs des Fluids zwischen der Druckausgleichsöffnung und der Auslassöffnung erstreckt.Advantageously, the actuator element can thus be cooled quickly when the actuator element or the shape memory alloy is to be switched from the activated state to the deactivated state, whereby the lattice structure of the shape memory alloy used can be folded back more quickly from the activated state to the deactivated state, i.e. from the austenite phase to the martensite phase, and thus faster switching is made possible. The actuator element is preferably arranged in such a way that, in the open position of the closure element or with the valve open, fluid flowing out of or into the decoupling chamber or into it can be used to cool the actuator element. The fluid flow is based on a pressure equalization between the decoupling chamber and the equalization volume, for example the external atmosphere. The switchable valve can have a valve housing in which the closure element and the actuator element are at least partially arranged or accommodated. The interior of the valve housing can on the one hand be connected to the interior of the decoupling chamber via the pressure compensation opening and on the other hand be connected to the compensation volume, for example the external atmosphere, via at least one outlet opening. The actuator element can be arranged at least partially in the flow path of the fluid between the pressure compensation opening and the outlet opening, in particular such that the actuator element extends essentially along the flow path of the fluid between the pressure compensation opening and the outlet opening.
Zur Kühlung des Aktuatorelements können alternativ oder zusätzlich auch ein oder mehrere Peltier-Elemente am Aktuatorelement vorgesehen werden. Beispielsweise kann das Aktuatorelement eine flächige Membran aus einer Formgedächtnislegierung sein, auf die ein flaches Peltier-Element appliziert wird.As an alternative or in addition, one or more Peltier elements can also be provided on the actuator element for cooling the actuator element. For example, the actuator element can be a flat membrane made of a shape memory alloy to which a flat Peltier element is applied.
Das Verschlusselement kann in der Offenstellung sein, wenn das Aktuatorelement in dem aktivierten Zustand ist, und das Verschlusselement kann in der Schließstellung sein, wenn das Aktuatorelement in dem deaktivierten Zustand ist.The closure element can be in the open position when the actuator element is in the activated state, and the closure element can be in the closed position when the actuator element is in the deactivated state.
In Abhängigkeit von der Konfiguration des Aktuatorelements kann auch der umgekehrte Fall möglich sein: des Verschlusselement kann in der Offenstellung sein, wenn das Aktuatorelement in dem deaktivierten Zustand ist, und das Verschlusselement kann in der Schließstellung sein, wenn das Aktuatorelement in dem aktivierten Zustand istDepending on the configuration of the actuator element, the reverse case may also be possible: the closure element can be in the open position when the actuator element is in the deactivated state, and the closure element can be in the closed position when the actuator element is in the activated state
Das schaltbare Ventil kann ein Rückstellelement aufweisen, mittels dessen das Aktuatorelement von dem aktivierten Zustand in den deaktivierten Zustand zurückgeführt werden kann.The switchable valve can have a resetting element, by means of which the actuator element can be returned from the activated state to the deactivated state.
Vorteilhafterweise ermöglicht das Rückstellelement die Umschaltung des Aktuatorelements vom aktivierten Zustand in den deaktivierten Zustand. Hierbei wird der sogenannte extrinsische Zweiwegeffekt genutzt. Bei dem extrinsischen Zweiwegeffekt sorgt ein Rückstellelement dafür, dass die Formgedächtnislegierung auch im kalten Zustand eine Verformung erfährt.The resetting element advantageously enables the actuator element to be switched from the activated state to the deactivated state. The so-called extrinsic two-way effect is used here. With the extrinsic two-way effect, a restoring element ensures that the shape memory alloy is deformed even when it is cold.
Das Rückstellelement kann eine Feder, insbesondere eine Zug- oder Druckfeder, sein. Das Rückstellelement kann aus Metall oder aus einem Kunststoff geformt sein, beispielsweise aus einem Elastomer. Das Rückstellelement kann selbst auch aus einer Formgedächtnislegierung geformt sein. Das Rückstellelement kann sich beispielsweise parallel zu dem Aktuatorelement erstrecken. Das Rückstellelement kann aber auch als Stadionfeder oder O-Feder ausgebildet sein, die das horizontal angeordnete Aktuatorelement umringt, sodass im aktivierten Zustand des Aktuatorelements die Stadionfeder in horizontaler Richtung zusammengezogen wird, wodurch die vertikale Erstreckung der Stadionfeder zunimmt und das daran befestigte Verschlusselement die Druckausgleichsöffnung verschließt, und im deaktivierten Zustand des Aktuatorelements die Stadionfeder das Aktuatorelement wieder horizontal auseinanderzieht, wodurch die vertikale Erstreckung der Stadionfeder abnimmt und das daran befestigte Verschlusselement die Druckausgleichsöffnung öffnet.The restoring element can be a spring, in particular a tension or compression spring. The restoring element can be formed from metal or from a plastic, for example from an elastomer. The restoring element itself can also be formed from a shape memory alloy. The restoring element can extend, for example, parallel to the actuator element. The restoring element can also be designed as a stadium spring or O-spring, which surrounds the horizontally arranged actuator element, so that when the actuator element is activated, the stadium spring is pulled together in the horizontal direction, whereby the vertical extension of the stadium spring increases and the closure element attached to it closes the pressure compensation opening , and in the deactivated state of the actuator element the stadium spring pulls the actuator element apart again horizontally, as a result of which the vertical extension of the stadium spring decreases and the closure element attached to it opens the pressure compensation opening.
Das Rückstellelement kann elektrisch mit dem Aktuatorelement verbunden sein und kann einen elektrischen Leiter zum Betreiben des Aktuatorelements darstellen.The restoring element can be electrically connected to the actuator element and can represent an electrical conductor for operating the actuator element.
Vorteilhafterweise kann hierdurch eine Relativbewegung der elektrischen Kontakte bzw. Zuleitungen zur Bestromung und damit Aktivierung des Aktuatorelements vermieden bzw. reduziert werden. Um das Aktuatorelement elektrisch zu betreiben, muss das Aktuatorelement elektrische Kontakte aufweisen. Da sich das Aktuatorelement jedoch aufgrund der eingesetzten Formgedächtnislegierung verformt, wenn das Aktuatorelement durch Anlegen einer elektrischen Spannung und daraus resultierendem Stromfluss erhitzt wird, kommt es zu einer Relativbewegung der elektrischen Zuleitungen bzw. elektrischen Kontakte zueinander, wodurch die elektrischen Zuleitungen bzw. elektrischen Kontakte einer besonderen mechanischen Beanspruchung ausgesetzt sind. Diese Relativbewegung und die daher rührende mechanische Beanspruchung lässt sich durch ein Rückstellelement, welches elektrisch mit dem Aktuatorelement verbunden ist, und einen elektrischen Leiter zum elektrischen Betreiben des Aktuatorelements darstellt, vermeiden, weil sich das Rückstellelement zusammen mit dem Aktuatorelement verformt.Advantageously, a relative movement of the electrical contacts or supply lines for energizing and thus activating the actuator element can thereby be avoided or reduced. In order to operate the actuator element electrically, the actuator element must have electrical contacts. However, since the actuator element is deformed due to the shape memory alloy used when the actuator element is heated by applying an electrical voltage and the resulting flow of current, there is a relative movement of the electrical leads or electrical contacts to one another, whereby the electrical leads or electrical contacts of a special one are exposed to mechanical stress. This relative movement and therefore Touching mechanical stress can be avoided by means of a restoring element, which is electrically connected to the actuator element and represents an electrical conductor for electrically operating the actuator element, because the restoring element is deformed together with the actuator element.
Das Aktuatorelement kann mit einem Material verbunden sein, das eine etwa gleiche oder höhere Wärmeleitfähigkeit als die des Aktuatorelements aufweist.The actuator element can be connected to a material which has a thermal conductivity that is approximately the same as or higher than that of the actuator element.
Vorteilhafterweise kann hierdurch die Abkühlung des Aktuatorelements beschleunigt werden, weil die Wärme des Aktuatorelements, wenn kein Strom durch das Aktuatorelement fließt, über dieses Material abgeführt werden kann.The cooling of the actuator element can thereby advantageously be accelerated because the heat of the actuator element can be dissipated via this material when no current is flowing through the actuator element.
Als Material mit einer höheren Wärmeleitfähigkeit kann wärmeleitfähiger Kunststoff-Compound (mit organischen, metallischen und/oder keramischen Füllstoffen wie z.B. Grafit, Carbonfaser, Keramik, Kupfer, Nanotubes, etc.) und/oder Aluminium und/oder Kupfer und/oder Stahl und/oder Messing verwendet werden. Das Material kann an dem Aktuatorelement angeordnet sein. Im Falle, dass das Aktuatorelement als Draht geformt ist, wie oben beschrieben, kann das Material an dem Draht, insbesondere an der Drahteinspannung, angeordnet sein.As a material with a higher thermal conductivity, a thermally conductive plastic compound (with organic, metallic and / or ceramic fillers such as graphite, carbon fiber, ceramic, copper, nanotubes, etc.) and / or aluminum and / or copper and / or steel and / or brass can be used. The material can be arranged on the actuator element. In the event that the actuator element is shaped as a wire, as described above, the material can be arranged on the wire, in particular on the wire clamp.
Das Ventilgehäuse kann beispielsweise aus einem Kunststoff wie Polyamid geformt sein, wohingegen das Rückstellelement aus einem Federstahl geformt sein kann.The valve housing can for example be formed from a plastic such as polyamide, whereas the return element can be formed from a spring steel.
Das schaltbare Hydrolager kann weiterhin eine Steuer- oder Regeleinheit, die das Aktuatorelement als Sensor nutzt, um den Schaltzustand des Ventils zu erkennen und/oder um eine Temperatur des Aktuatorelements zu steuern oder zu regeln, aufweisen.The switchable hydraulic mount can furthermore have a control or regulating unit that uses the actuator element as a sensor to detect the switching state of the valve and / or to control or regulate a temperature of the actuator element.
Vorteilhafterweise kann anhand des elektrischen Widerstands der verwendeten Formgedächtnislegierung die vorliegende Verformung des Aktuatorelements und damit die aktuelle Position des Verschlusselements bestimmt werden. Das lässt sich ausnutzen, um den momentanen Schaltzustand des Lagers zu erfassen und auch generell die Funktion des Aktuatorelements zu prüfen.The current deformation of the actuator element and thus the current position of the closure element can advantageously be determined on the basis of the electrical resistance of the shape memory alloy used. This can be used to record the current switching status of the bearing and to generally check the function of the actuator element.
Die Formgedächtnislegierung des Aktuatorelements kann bei einer Temperatur von über etwa 70° Celsius, vorzugsweise über etwa 100° Celsius, in den aktivierten Zustand schalten.The shape memory alloy of the actuator element can switch to the activated state at a temperature of over approximately 70 ° Celsius, preferably above approximately 100 ° Celsius.
Vorteilhafterweise kann durch das Bereitstellen einer solchen Formgedächtnislegierung ein spontanes, ungewolltes Schalten des Lagers verhindert werden, falls die Umgebungstemperatur des Lagers bedingt durch den Einsatzzweck und/oder den Einsatzort des Lagers, zum Beispiel zum Lagern eines Motors im Motorraum eines Fahrzeugs, hoch ist.By providing such a shape memory alloy, a spontaneous, unintentional switching of the bearing can advantageously be prevented if the ambient temperature of the bearing is high due to the purpose and / or the location of the bearing, for example for storing an engine in the engine compartment of a vehicle.
Die Formgedächtnislegierung des Aktuatorelements kann eine Nickel-Titan oder eine Nickel-Titan-Kupfer Legierung sein. Die Legierung kann auch weitere Bestandteile wie Hafnium, Palladium und/oder Zirkonium enthalten.The shape memory alloy of the actuator element can be a nickel-titanium or a nickel-titanium-copper alloy. The alloy can also contain other components such as hafnium, palladium and / or zirconium.
Vorteilhafterweise liegt die Aktivierungs- bzw. Umschalttemperatur im Bereich von etwa 60 °C bis etwa 140 °C, noch vorteilhafter im Bereich von etwa 80 °C bis etwa 120 °C, noch vorteilhafter im Bereich von etwa 90 °C bis etwa 100 °C.The activation or switchover temperature is advantageously in the range from about 60 ° C to about 140 ° C, even more advantageously in the range from about 80 ° C to about 120 ° C, even more advantageously in the range from about 90 ° C to about 100 ° C .
Des Weiteren kann das Verschlusselement bei einer Verlagerung von der Offenstellung in die Schließstellung von einer der Entkopplungskammer zugewandten Seite der Druckausgleichsöffnung in Richtung der Druckausgleichsöffnung bzw. in Richtung eines Dichtabschnitts der Druckausgleichsöffnung verlagert werden. D. h. das Verschlusselement kann in der Entkopplungskammer in vertikaler Richtung oberhalb der Druckausgleichsöffnung bzw. des Dichtabschnitts der Druckausgleichsöffnung angeordnet sein und entlang der Erstreckungsrichtung der Druckausgleichsöffnung verlagerbar sein, sodass das Verschlusselement die Druckausgleichsöffnung im aktivierten Zustand des Aktuatorelements oder im deaktivierten Zustand des Aktuatorelements von der Entkopplungskammer her in einer Richtung von der Entkopplungskammer hin zu der Druckausgleichsöffnung bzw. dem Dichtabschnitt der Druckausgleichsöffnung verschließt. Mit „Dichtabschnitt“ ist der Abschnitt der Druckausgleichsöffnung gemeint, an dem das Verschlusselement in der Schließstellung anliegt, um die Druckausgleichsöffnung zu verschließen. Das Verschlusselement kann hierbei auch zumindest teilweise innerhalb der Druckausgleichsöffnung angeordnet sein und so bei der Verlagerung in die Schließstellung auf eine dem Ausgleichsvolumen zugewandte Seite der Druckausgleichsöffnung zu bewegt werden.Furthermore, when shifting from the open position into the closed position, the closure element can be displaced from a side of the pressure compensation opening facing the decoupling chamber in the direction of the pressure compensation opening or in the direction of a sealing section of the pressure compensation opening. I.e. the closure element can be arranged in the decoupling chamber in the vertical direction above the pressure compensation opening or the sealing section of the pressure compensation opening and can be displaced along the direction of extent of the pressure compensation opening so that the closure element enters the pressure compensation opening in the activated state of the actuator element or in the deactivated state of the actuator element from the decoupling chamber in a direction from the decoupling chamber towards the pressure compensation opening or the sealing section of the pressure compensation opening. “Sealing section” means the section of the pressure compensation opening against which the closure element rests in the closed position in order to close the pressure compensation opening. The closure element can in this case also be arranged at least partially within the pressure equalization opening and can thus be moved towards a side of the pressure equalization opening facing the equalization volume during the shift into the closed position.
Vorteilhafterweise lässt sich hierdurch die Baugröße des Aktuatorelements weiter verkleinern, da der in der Entkopplungskammer wirkende Druck in Schließrichtung des Verschlusselements wirkt.The size of the actuator element can advantageously be further reduced in this way, since the pressure acting in the decoupling chamber acts in the closing direction of the closure element.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein schaltbares Hydrolager, insbesondere zum Lagern von Kraftfahrzeugmotoren, aufweisend: eine erste Fluidkammer, die teilweise von einem Federkörper begrenzt ist, eine zweite Fluidkammer, die über zumindest einen Fluidkanal mit der ersten Fluidkammer fluidisch verbunden ist, so dass bei einem Ein- und Ausfedern des Federkörpers ein Dämpfungsfluid zwischen der ersten Fluidkammer und der zweiten Fluidkammer strömen kann, eine Entkopplungskammer, die eine Druckausgleichsöffnung aufweist, eine Entkopplungsmembran, die zwischen der ersten Fluidkammer und der Entkopplungskammer angeordnet ist und diese fluidisch voneinander trennt, ein schaltbares Ventil, welches wahlweise die Druckausgleichsöffnung öffnen oder verschließen kann, um eine Entkopplungswirkung der Entkopplungsmembran zu verändern, wobei das schaltbare Ventil ein Verschlusselement aufweist, das zwischen einer Schließstellung, in der das Verschlusselement die Druckausgleichsöffnung verschließt, und einer Offenstellung, in der das Verschlusselement die Druckausgleichsöffnung öffnet, verlagerbar ist, wobei das Verschlusselement bei einer Verlagerung von der Offenstellung in die Schließstellung von einer der Entkopplungskammer zugewandten Seite der Druckausgleichsöffnung in Richtung der Druckausgleichsöffnung verlagert wird.A second aspect of the present invention is a switchable hydraulic mount, in particular for mounting motor vehicle engines, comprising: a first fluid chamber that is partially delimited by a spring body, a second fluid chamber that is fluidically connected to the first fluid chamber via at least one fluid channel, so that upon compression and rebound of the spring body, a damping fluid between the first fluid chamber and the second fluid chamber, a decoupling chamber which has a pressure compensation opening, a decoupling membrane which is arranged between the first fluid chamber and the decoupling chamber and separates them fluidically from each other, a switchable valve which can optionally open or close the pressure compensation opening to achieve a decoupling effect To change decoupling membrane, wherein the switchable valve has a closure element which can be displaced between a closed position in which the closure element closes the pressure compensation opening and an open position in which the closure element opens the pressure compensation opening, the closure element being displaced from the open position in the closed position is shifted from a side of the pressure compensation opening facing the decoupling chamber in the direction of the pressure compensation opening.
Alle in Bezug auf den ersten Aspekt gemachten Erläuterungen gelten entsprechend auch für den zweiten Aspekt. Ferner können alle beispielhaft genannten und/oder optionalen Merkmale des ersten Aspekts mit dem Gegenstand des zweiten Aspekts kombiniert werden.All of the explanations made in relation to the first aspect also apply accordingly to the second aspect. Furthermore, all of the features of the first aspect mentioned as examples and / or optional can be combined with the subject matter of the second aspect.
Das Verschlusselement kann ferner mit einem Aktuatorelement verbunden sein, wobei das Aktuatorelement aus einer Formgedächtnislegierung geformt sein kann.The closure element can furthermore be connected to an actuator element, wherein the actuator element can be formed from a shape memory alloy.
Im Folgenden werden die Figuren beschrieben, die zur beispielhaften Verdeutlichung einiger Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Gegenstands dienen sollen. Es versteht sich, dass der erfindungsgemäße Gegenstand nicht auf die im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist. Einzelmerkmale können zu weiteren Ausführungsformen kombiniert werden.In the following, the figures are described, which are intended to serve to exemplify some embodiments of the subject matter of the invention. It goes without saying that the subject matter according to the invention is not limited to the embodiments described below. Individual features can be combined to form further embodiments.
Es zeigt:
-
1 einen Schnitt einer Ausführungsform des schaltbaren Hydrolagers gemäß des ersten Aspekts; -
2a einen Schnitt einer Ausführungsform des schaltbaren Ventils des Hydrolagers gemäß des ersten Aspekts in der Schließstellung des Verschlusselements; -
2b einen Schnitt der Ausführungsform des schaltbaren Ventils des Hydrolagers gemäß des ersten Aspekts aus2a in der Offenstellung des Verschlusselements; -
3a einen Schnitt einer Ausführungsform des schaltbaren Ventils des Hydrolagers gemäß des ersten oder zweiten Aspekts in der Offenstellung des Verschlusselements; -
3b einen Schnitt der Ausführungsform des schaltbaren Ventils des Hydrolagers gemäß des ersten oder zweiten Aspekts aus3a in der Schließstellung des Verschlusselements; -
4a einen Schnitt einer Ausführungsform des schaltbaren Ventils des Hydrolagers gemäß des ersten Aspekts in der Schließstellung des Verschlusselements; -
4b einen Schnitt der Ausführungsform des schaltbaren Ventils des Hydrolagers gemäß des ersten Aspekts aus4a in der Offenstellung des Verschlusselements; -
5a einen Schnitt einer Ausführungsform des schaltbaren Ventils des Hydrolagers gemäß des ersten oder zweiten Aspekts in der Offenstellung des Verschlusselements; -
5b einen Schnitt der Ausführungsform des schaltbaren Ventils des Hydrolagers gemäß des ersten oder zweiten Aspekts aus5a in der Schließstellung des Verschlusselements; -
6a einen Schnitt einer Ausführungsform des schaltbaren Ventils des Hydrolagers gemäß des ersten Aspekts in der Offenstellung des Verschlusselements; -
6b einen Schnitt der Ausführungsform des schaltbaren Ventils des Hydrolagers gemäß des ersten Aspekts aus6a in der Schließstellung des Verschlusselements; -
7a einen Schnitt einer Ausführungsform des schaltbaren Ventils des Hydrolagers gemäß des ersten oder zweiten Aspekts in der Schließstellung des Verschlusselements; -
7b einen Schnitt der Ausführungsform des schaltbaren Ventils des Hydrolagers gemäß des ersten oder zweiten Aspekts aus7a in der Offenstellung des Verschlusselements; -
8a einen Schnitt einer Ausführungsform des schaltbaren Ventils des Hydrolagers gemäß des ersten Aspekts in der Schließstellung des Verschlusselements; -
8b einen Schnitt der Ausführungsform des schaltbaren Ventils des Hydrolagers gemäß des ersten Aspekts aus8a in der Offenstellung des Verschlusselements; -
9a einen Schnitt einer Ausführungsform des schaltbaren Ventils des Hydrolagers gemäß des ersten Aspekts in der Schließstellung des Verschlusselements; -
9b einen Schnitt der Ausführungsform des schaltbaren Ventils des Hydrolagers gemäß des ersten Aspekts aus9a in der Offenstellung des Verschlusselements; -
10a einen Schnitt einer Ausführungsform des schaltbaren Ventils des Hydrolagers gemäß des ersten Aspekts in der Schließstellung des Verschlusselements; -
10b einen Schnitt der Ausführungsform des schaltbaren Ventils des Hydrolagers gemäß des ersten Aspekts aus10a in der Offenstellung des Verschlusselements; -
11a einen Schnitt einer Ausführungsform des schaltbaren Ventils des Hydrolagers gemäß des ersten oder zweiten Aspekts in der Offenstellung des Verschlusselements; -
11b einen Schnitt der Ausführungsform des schaltbaren Ventils des Hydrolagers gemäß des ersten oder zweiten Aspekts aus11a in der Schließstellung des Verschlusselements; -
12a einen Schnitt einer Ausführungsform des schaltbaren Ventils des Hydrolagers gemäß des ersten oder zweiten Aspekts in der Offenstellung des Verschlusselements; -
12b einen Schnitt der Ausführungsform des schaltbaren Ventils des Hydrolagers gemäß des ersten oder zweiten Aspekts aus12a in der Schließstellung des Verschlusselements; -
13a einen Schnitt einer Ausführungsform des schaltbaren Ventils des Hydrolagers gemäß des ersten Aspekts in der Schließstellung des Verschlusselements; und -
13b einen Schnitt der Ausführungsform des schaltbaren Ventils des Hydrolagers gemäß des ersten Aspekts aus13a in der Offenstellung des Verschlusselements.
-
1 a section of an embodiment of the switchable hydraulic mount according to the first aspect; -
2a a section of an embodiment of the switchable valve of the hydraulic bearing according to of the first aspect in the closed position of the closure element; -
2 B a section of the embodiment of the switchable valve of the hydraulic bearing according to the first aspect2a in the open position of the closure element; -
3a a section of an embodiment of the switchable valve of the hydraulic bearing according to the first or second aspect in the open position of the closure element; -
3b a section of the embodiment of the switchable valve of the hydraulic bearing according to the first or second aspect3a in the closed position of the closure element; -
4a a section of an embodiment of the switchable valve of the hydraulic bearing according to the first aspect in the closed position of the closure element; -
4b a section of the embodiment of the switchable valve of the hydraulic bearing according to the first aspect4a in the open position of the closure element; -
5a a section of an embodiment of the switchable valve of the hydraulic bearing according to the first or second aspect in the open position of the closure element; -
5b a section of the embodiment of the switchable valve of the hydraulic bearing according to the first or second aspect5a in the closed position of the closure element; -
6a a section of an embodiment of the switchable valve of the hydraulic bearing according to the first aspect in the open position of the closure element; -
6b a section of the embodiment of the switchable valve of the hydraulic bearing according to the first aspect6a in the closed position of the closure element; -
7a a section of an embodiment of the switchable valve of the hydraulic bearing according to the first or second aspect in the closed position of the closure element; -
7b a section of the embodiment of the switchable valve of the hydraulic bearing according to the first or second aspect7a in the open position of the closure element; -
8a a section of an embodiment of the switchable valve of the hydraulic bearing according to the first aspect in the closed position of the closure element; -
8b a section of the embodiment of the switchable valve of the hydraulic bearing according to the first aspect8a in the open position of the closure element; -
9a a section of an embodiment of the switchable valve of the hydraulic bearing according to the first aspect in the closed position of the closure element; -
9b a section of the embodiment of the switchable valve of the hydraulic bearing according to thefirst aspect 9a in the open position of the closure element; -
10a a section of an embodiment of the switchable valve of the hydraulic bearing according to the first aspect in the closed position of the closure element; -
10b a section of the embodiment of the switchable valve of the hydraulic bearing according to the first aspect10a in the open position of the closure element; -
11a a section of an embodiment of the switchable valve of the hydraulic bearing according to the first or second aspect in the open position of the closure element; -
11b a section of the embodiment of the switchable valve of the hydraulic bearing according to the first or second aspect11a in the closed position of the closure element; -
12a a section of an embodiment of the switchable valve of the hydraulic bearing according to the first or second aspect in the open position of the closure element; -
12b a section of the embodiment of the switchable valve of the hydraulic bearing according to the first or second aspect12a in the closed position of the closure element; -
13a a section of an embodiment of the switchable valve of the hydraulic bearing according to the first aspect in the closed position of the closure element; and -
13b a section of the embodiment of the switchable valve of the hydraulic bearing according to the first aspect13a in the open position of the closure element.
Der Federkörper
Der Gehäusekörper
Die erste Fluidkammer
Die zweite Fluidkammer
Die Entkopplungsmembran
Das Hydrolager
In den im Folgenden beschriebenen
Das gezeigte Ventilgehäuse
Die Innenseite des Ventilgehäuses
Das Aktuatorelement
Das Verschlusselement
Das Rückstellelement
In
Die beiden Enden des Aktuatorelements
Bei Aktivierung des Aktuatorelements
Die
Die
Die
Das Ventilgehäuse
Das Rückstellelement
Das Verschlusselement
Die Druckausgleichsöffnung in den
In den
Die
Die
Durch die Trichterform des Ausgleichskanals
Das Rückstellelement
Das stöpselartig ausgebildete Verschlusselement
Vorteilhaft an der in
Die
Auch die in den
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- HydrolagerHydromount
- 22
- erste Fluidkammerfirst fluid chamber
- 33
- EntkopplungsmembranDecoupling membrane
- 44th
- EntkopplungskammerDecoupling chamber
- 55
- zweite Fluidkammersecond fluid chamber
- 66th
- schaltbares Ventilswitchable valve
- 77th
- VerbindungselementConnecting element
- 88th
- FederkörperSpring body
- 99
- GehäusekörperHousing body
- 1010
- FluidkanalFluid channel
- 1111
- Trennwandpartition wall
- 1212
- DruckausgleichsöffnungPressure compensation opening
- 1313
- AusgleichsmembranCompensation membrane
- 14a, 14b14a, 14b
- MontagelöcherMounting holes
- 2020th
- VentilgehäuseValve body
- 2121st
- AktuatorelementActuator element
- 22, 22a, 22b22, 22a, 22b
- AuslassöffnungOutlet opening
- 2323
- RückstellelementReset element
- 2424
- VerschlusselementClosure element
- 25a, 25b25a, 25b
- ÜbersetzungswinkelTranslation angle
- 2727
- LuftflussAir flow
- 2828
- Bewegungsrichtung des VerschlusselementsDirection of movement of the closure element
- 29, 29a, 29b, 29c29, 29a, 29b, 29c
- elektrische Anschlüsseelectrical connections
- 3131
- AusgleichskanalCompensation channel
- 31a31a
- EntkopplungsöffnungDecoupling opening
- 3232
- Platinecircuit board
- 3434
- WegübersetzungsmechanismusPath translation mechanism
Claims (10)
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---|---|---|---|
DE102019005344.3A DE102019005344A1 (en) | 2019-07-29 | 2019-07-29 | Switchable hydromount |
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---|---|
DE102019005344A1 true DE102019005344A1 (en) | 2021-02-04 |
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Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102019005344A1 (en) |
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-
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division |