DE102019114711A1

DE102019114711A1 - Montageanordnung mit elektro-hydro-pneumatisch schaltbaren verschiebungselementen

Info

Publication number: DE102019114711A1
Application number: DE102019114711.5A
Authority: DE
Inventors: Sam M. Jomaa; Wojciech E. Suchta; Craig W. Lewitzke; Daniel G. Gannon
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2018-07-20
Filing date: 2019-05-31
Publication date: 2020-01-23
Anticipated expiration: 2039-06-01
Also published as: DE102019114711B4; CN110733328A; US20200023732A1; CN110733328B; US10919384B2

Abstract

System und Verfahren unter Verwendung einer Montageanordnung zur Befestigung eines Antriebsstrangs an einem Strukturelement eines Fahrzeugs. Die Montageanordnung beinhaltet ein erstes nachgiebiges Element, ein zweites nachgiebiges Element, eine erste Fluidkammer, eine zweite Fluidkammer, eine dritte Fluidkammer, eine drucknachgiebige Membran und ein Ventil. Eine Fluidleitung verbindet die erste Fluidkammer mit der zweiten Fluidkammer, sodass ein Fluid von der ersten Fluidkammer zur zweiten Fluidkammer gelangen kann. Die dritte Fluidkammer weist eine Öffnung in Verbindung mit der zweiten Fluidkammer sowie eine Entlüftungsöffnung auf. Die drucknachgiebige Membran dichtet die Öffnung zwischen der zweiten Fluidkammer und der dritten Fluidkammer ab. Das Ventil dichtet selektiv die Entlüftungsöffnung in der dritten Fluidkammer ab. Ein erstes Steifigkeitsprofil der Montageanordnung wird durch Betätigen des Ventils zum Öffnen der Entlüftungsöffnung ausgewählt. Ein zweites Steifigkeitsprofil der Montageanordnung wird durch Betätigen des Ventils zum Schließen der Entlüftungsöffnung ausgewählt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf Vorrichtungen und Verfahren zur Verbindung eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil und insbesondere auf eine Montageanordnung, die ein Steifigkeitsprofil aufweist, um die in einem der Bauteile vorhandenen Vibrationen von der Übertragung auf das andere Bauteil zu reduzieren.
HINTERGRUND
Die Erklärungen in diesem Abschnitt stellen lediglich Hintergrundinformationen bereit, die die vorliegende Offenbarung betreffen und dem bisherigen Stand der Technik entsprechen können oder auch nicht.
Eine Montageanordnung ist üblicherweise in Kraftfahrzeugen zu finden. Montageanordnungen weisen zwei primäre Funktionen auf. Einerseits wird die Montageanordnung eingesetzt, um eine Komponente eines Fahrzeugs, wie beispielsweise einen Antriebsstrang, an der Fahrzeugkarosserie oder dem Fahrzeugrahmen zu befestigen, und andererseits, um die Übertragung von Kräften oder Vibrationen, die im Antriebsstrang vorhanden sind, von der Ausbreitung auf die Fahrzeugkarosserie oder den Fahrzeugrahmen zu reduzieren oder zu beseitigen.
Um ihre primären Funktionen zu erfüllen, weisen Montageanordnungen typischerweise einen strukturellen Rahmen oder eine Halterung auf, die ein nachgiebiges Element oder einen Gummieinsatz trägt. Das nachgiebige Element verfügt über eine Montagefunktion, die konfiguriert ist, um es am Antriebsstrang oder an anderen Strukturkomponenten zu befestigen. Der Strukturrahmen der Montageanordnung ist zum Befestigen an der Fahrzeugkarosserie oder dem Rahmen konfiguriert. Das nachgiebige Element weist ein bekanntes Federsteifigkeitsprofil auf, das je nach Verschiebung des nachgiebigen Elements innerhalb des Strukturrahmens der Montageanordnung variiert. Das Federsteifigkeitsprofil des nachgiebigen Elements ist fest und kann nicht an wechselnde Betriebsbedingungen des Fahrzeugs angepasst werden.
Während herkömmliche Montageanordnungen ihren Zweck erfüllen, besteht in der Technik Bedarf an einem verbesserten Design für eine Montageanordnung. Das verbesserte Design sollte eine Montageanordnung vorsehen, die nach der Installation in einem Fahrzeug steuerbar ist, sodass basierend auf unterschiedlichen Fahrzeugbetriebsbedingungen unterschiedliche Steifigkeitsprofile ausgewählt werden können.
KURZDARSTELLUNG
Gemäß mehreren Aspekten wird eine Montageanordnung zum Befestigen eines Antriebsstrangs an einem Strukturelement eines Fahrzeugs offenbart. Die Montageanordnung beinhaltet ein erstes Stützelement mit einem Befestigungsende, das am Antriebsstrang befestigt werden kann, ein zweites Trägerelement mit einem Befestigungsende, das am Strukturelement des Fahrzeugs befestigt werden kann, ein erstes nachgiebiges Element, ein zweites nachgiebiges Element, ein zweites Dämpfungselement, eine erste Fluidkammer, eine zweite Fluidkammer, eine dritte Fluidkammer, eine Fluidleitung, eine druckkonforme Membran und ein Ventil. Das zweite Stützelement ist vom ersten Stützelement beabstandet. Das erste nachgiebige Element beinhaltet ein erstes Befestigungsende, das am ersten Stützelement befestigt ist, ein zweites Befestigungsende, das am zweiten Stützelement befestigt ist, und ein erstes Stoßdämpferelement gegenüber dem ersten Befestigungsende. Das zweite nachgiebige Element ist am zweiten Stützelement befestigt und befindet sich im Abstand vom ersten Dämpfungsabschnitt entfernt. Das zweite Dämpfungselement ist am zweiten Stützelement befestigt und befindet sich im Abstand vom zweiten nachgiebigen Element entfernt. Die erste Fluidkammer ist definiert durch eine Oberfläche des zweiten nachgiebigen Elements, eine Oberfläche des zweiten Stützelements und eine Oberfläche des zweiten Dämpfungselements. Die zweite Fluidkammer ist durch eine erste Vielzahl von Oberflächen des zweiten Stützelements definiert. Die Fluidleitung verbindet die erste Fluidkammer mit der zweiten Fluidkammer, sodass ein Fluid von der ersten Fluidkammer zur zweiten Fluidkammer gelangen kann. Die dritte Fluidkammer liegt angrenzend an die zweite Fluidkammer und ist durch eine zweite Vielzahl von Oberflächen des zweiten Stützelements definiert. Die dritte Fluidkammer weist eine Öffnung in Verbindung mit der zweiten Fluidkammer sowie eine Entlüftungsöffnung auf. Die drucknachgiebige Membran ist an der zweiten Stützstruktur befestigt und dichtet die Öffnung zwischen der zweiten Fluidkammer und der dritten Fluidkammer ab. Das Ventil dichtet selektiv die Entlüftungsöffnung in der dritten Fluidkammer ab.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung sind die ersten und zweiten Fluidkammern mit einem Hydraulikfluid, wie beispielsweise Glykol, gefüllt.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird die dritte Fluidkammer mit Luft gefüllt.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein gesteuertes Stellglied mit dem Ventil gekoppelt, um das Ventil selektiv zu öffnen und Luft aus der dritten Fluidkammer abzuführen.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist das zweite Stützelement eine Öffnung an einem Ende des zweiten Stützelements auf.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist das erste nachgiebige Element ein längliches Element, das die Öffnung überspannt und an einer Innenfläche der Öffnung an einem ersten Ende und an einer gegenüberliegenden Innenfläche der Öffnung an einem zweiten Ende befestigt ist.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung sind das zweite nachgiebige Element und das zweite Dämpfungselement als ein einheitliches Element ausgebildet.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist die erste Fluidkammer eine Blase, die innerhalb des einheitlichen Elements ausgebildet ist.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist die Fluidleitung im zweiten Stützelement ausgebildet und verbindet die Blase mit der zweiten Fluidkammer.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist die drucknachgiebige Membran eine flexible Membran, die unter Druck durch das Fluid in die zweite Kammer erzeugt wird, die in die dritte Kammer ragt, um ein Volumen der zweiten Fluidkammer zu erhöhen.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zum Befestigen eines Antriebsstrangs an einem Strukturelement eines Fahrzeugs unter Verwendung einer Montageanordnung offenbart. Das Verfahren beinhaltet das Bereitstellen eines ersten Stützelements, das Bereitstellen eines zweiten Stützelements, das Bereitstellen eines ersten nachgiebigen Elements, das Bereitstellen eines zweiten nachgiebigen Elements, das Bereitstellen eines zweiten Dämpfungselements, das Bereitstellen einer ersten Fluidkammer, das Bereitstellen einer zweiten Fluidkammer, das Verbinden der ersten Fluidkammer mit der zweiten Fluidkammer, das Bereitstellen einer dritten Fluidkammer, das Abdichten der Öffnung zwischen der zweiten Fluidkammer und der dritten Fluidkammer, das Bestimmen eines gewünschten Steifigkeitsprofils der Montageanordnung, das Betätigen eines Ventils zum Schließen der Entlüftungsöffnung in der dritten Fluidkammer und das Betätigen eines Ventils zum Öffnen der Entlüftungsöffnung in der dritten Fluidkammer.
In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung bewirkt das Betätigen des Ventils zum Schließen der Entlüftungsöffnung in der dritten Fluidkammer ein erstes Steifigkeitsprofil der Montageanordnung.
In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung bewirkt das Betätigen eines Ventils zum Öffnen der Entlüftungsöffnung in der dritten Fluidkammer ein zweites Steifigkeitsprofil der Montageanordnung.
In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Abdichten der Öffnung zwischen der zweiten Fluidkammer und der dritten Fluidkammer mit einer drucknachgiebigen Membran, die an der zweiten Stützstruktur befestigt ist, ferner, dass verhindert wird, dass die drucknachgiebige Membran in die dritte Fluidkammer ragt, wenn das erste Steifigkeitsprofil erwünscht ist.
In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Abdichten der Öffnung zwischen der zweiten Fluidkammer und der dritten Fluidkammer mit einer drucknachgiebigen Membran, die an der zweiten Stützstruktur befestigt ist, ferner, dass die drucknachgiebige Membran in die dritte Fluidkammer ragen kann, wenn das zweite Steifigkeitsprofil erwünscht ist.
In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Betätigen eines Ventils zum Schließen der Entlüftungsöffnung in der dritten Fluidkammer, um ein erstes Steifigkeitsprofil der Montageanordnung zu erreichen, ferner das Fixieren des Volumens der zweiten Fluidkammer, um zu verhindern, dass das Fluid von der ersten Fluidkammer zur zweiten Fluidkammer gelangt.
In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Betätigen eines Ventils zum Öffnen der Entlüftungsöffnung in der dritten Fluidkammer, um ein zweites Steifigkeitsprofil der Montageanordnung zu erreichen, das Vergrößern des Volumens der zweiten Fluidkammer, damit das Fluid von der ersten Fluidkammer zur zweiten Fluidkammer gelangen kann.
In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Betätigen eines Ventils zum Öffnen der Entlüftungsöffnung in der dritten Fluidkammer, um ein erstes Steifigkeitsprofil der Montageanordnung zu erreichen, ferner das Erreichen eines ersten Steifigkeitsprofils, das eine geringere Steifigkeit über die gleiche Verschiebung des ersten nachgiebigen Elements gegenüber dem zweiten Steifigkeitsprofil aufweist.
In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Betätigen eines Ventils zum Schließen der Entlüftungsöffnung in der dritten Fluidkammer zum Erreichen eines zweiten Steifigkeitsprofils der Montageanordnung ferner das Erreichen eines zweiten Steifigkeitsniveaus, das eine größere Steifigkeit über die gleiche Verschiebung des ersten nachgiebigen Elements im Vergleich zum ersten Steifigkeitsprofil aufweist.
Weitere Anwendungsbereiche werden aus der hierin bereitgestellten Beschreibung ersichtlich. Es ist zu beachten, dass die Beschreibung und die spezifischen Beispiele nur dem Zweck der Veranschaulichung dienen und nicht dazu beabsichtigt sind, den Umfang der vorliegenden Offenbarung zu begrenzen.
Figurenliste
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich der Veranschaulichung und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken.

1 ist ein Schema einer Montageanordnung gemäß einem Aspekt der Erfindung;
2A ist eine perspektivische Ansicht einer Drehmomentstütze unter Verwendung der Montageanordnung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung; und
2B ist eine Querschnittsansicht durch die Drehmomentstütze entlang der in 2A dargestellten Linie 2b gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist ihrer Art nach lediglich exemplarisch und beabsichtigt nicht, die vorliegende Offenbarung, Anwendung oder Verwendungen zu begrenzen.
Unter Bezugnahme auf 1 ist eine schematische Darstellung einer Montageanordnung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Die Montageanordnung 10 ist konfiguriert, um eine erste Struktur 12, wie beispielsweise einen Antriebsstrang, an einer zweiten Struktur 14, wie beispielsweise einem Strukturelement eines Fahrzeugs, zu befestigen. Die Montageanordnung 10 weist ein erstes Stützelement 16 auf, das ein Befestigungsende 18 aufweist, das am Antriebsstrang oder an der ersten Struktur 12 befestigt werden kann, und ein zweites Stützelement 20 mit einem Befestigungsende 22, das an der zweiten Struktur 14 oder dem Strukturelement des Fahrzeugs befestigt werden kann. Das zweite Stützelement 20 ist vom ersten Stützelement 16 beabstandet. Wie aus der vorliegenden Offenbarung ersichtlich wird, ist die Montageanordnung 10 konfiguriert, um die Übertragung von Kräften oder Vibrationen, die in einem der Elemente erzeugt werden, auf das andere Element zu reduzieren oder zu beseitigen. In einem Beispiel ist das erste Stützelement 16 ein Metallblock oder dergleichen, der so konfiguriert ist, dass er an der ersten Struktur oder dem ersten Antriebsstrang 12 über ein Befestigungsmittel wie einen Bolzen und eine Gewindeöffnung im Metallblock befestigt wird. Ebenso ist das zweite Stützelement 20 ein Metallgehäuse, das am Befestigungsende 22 ein Paar Flansche 23 mit Öffnungen (nicht dargestellt) aufweist, die in Verbindung mit einem Bolzen oder Stift an einer Fahrzeugstruktur wie einem Fahrzeugrahmen oder -träger befestigbar sind.
Die Montageanordnung 10 beinhaltet ferner ein erstes nachgiebiges Element 24, ein zweites nachgiebiges Element 26, ein zweites Dämpfungselement 28, eine erste Fluidkammer 30, eine zweite Fluidkammer 32, eine dritte Fluidkammer 34, eine Fluidleitung 36, welche die erste Fluidkammer mit der zweiten Fluidkammer verbindet, eine drucknachgiebige Membran 38 und ein Ventil 40, wie im Folgenden näher beschrieben wird.
Das erste nachgiebige Element 24 weist ein erstes Befestigungsende oder eine erste Oberfläche 42 auf, die am ersten Stützelement 16 und ein zweites Befestigungsende 44 , das am zweiten Stützelement 20 befestigt ist. Das erste Befestigungsende oder die erste Oberfläche 42 kann am ersten Stützelement 16 durch Umspritzen oder Einpressen befestigt oder gesichert werden. Ebenso kann das zweite Befestigungsende 44 am zweiten Stützelement 20 durch Umspritzen, Einpressen oder andere geeignete Mittel befestigt oder gesichert werden. Das erste nachgiebige Element 24 besteht aus Gummi oder einem ähnlichen Material, das einen bekannten Steifigkeitswert Ksm aufweist. Darüber hinaus ist ein erstes Dämpfungselement 46 an dem ersten Stützelement 16 oder Metallblock gegenüber dem Befestigungsende 18 befestigt. Das Dämpfungselement 46 kann am ersten Stützelement 16 oder Metallblock durch Umspritzen, Einpressen oder andere geeignete Mittel befestigt oder gesichert werden. Das Dämpfungselement 46 besteht aus Gummi oder einem ähnlichen Material, das einen bekannten Steifigkeitswert K_s1 aufweist.
Das zweite nachgiebige Element 26 ist am zweiten Stützelement 20 befestigt und von dem ersten Dämpfungselement um einen Abstand g₁ beabstandet. Das zweite nachgiebige Element 26 besteht aus Gummi oder einem ähnlichen Material, das einen bekannten Steifigkeitswert Ks₂ aufweist. Das zweite nachgiebige Element 26 kann am zweiten Stützelement 20 durch Umspritzen, Einpressen oder andere geeignete Mittel befestigt oder gesichert werden.
Das zweite Dämpfungselement 28 ist am zweiten Stützelement 20 befestigt und vom zweiten nachgiebigen Element 26 um einen Abstand g₂ beabstandet. Das zweite Dämpfungselement 28 besteht aus Gummi oder einem ähnlichen Material, das einen bekannten Steifigkeitswert Ksn aufweist. Das zweite Dämpfungselement 28 kann am zweiten Stützelement 20 durch Umspritzen, Einpressen oder andere geeignete Mittel befestigt oder gesichert werden.
Die erste Fluidkammer 30 ist in der Montageanordnung 10 vorgesehen, um ein Fluidvolumen, wie beispielsweise Hydraulikfluid 56, zwischen dem zweiten nachgiebigen Element 26 und dem zweiten Dämpfungselement 28 aufzunehmen. Eine Oberfläche 48 des zweiten nachgiebigen Elements 26, eine Oberfläche 50 des zweiten Stützelements 20 und eine Oberfläche 52 des zweiten Dämpfungselements 28 definieren die erste Fluidkammer 30.
Die zweite Fluidkammer 32 ist in der Montageanordnung 10 zur Aufnahme eines Fluidvolumens aus der ersten Fluidkammer 30 vorgesehen. Eine erste Vielzahl von Oberflächen 54 des zweiten Stützelements 20 definiert die zweite Fluidkammer 32. Die Fluidleitung 36 verbindet die erste Fluidkammer 30 mit der zweiten Fluidkammer 32, sodass das Fluid 56 von der ersten Fluidkammer 30 zur zweiten Fluidkammer 32 gelangen kann.
Angrenzend an die zweite Fluidkammer 32 befindet sich die dritte Fluidkammer 34. Die dritte Fluidkammer 34 ist durch eine zweite Vielzahl von Oberflächen 58 des zweiten Stützelements 20 definiert. Ein Fluid, wie beispielsweise Luft, ist in der dritten Fluidkammer angeordnet. Eine Öffnung oder Blende 60 ist in einer Trennwand 61 zwischen der zweiten und dritten Fluidkammer 32, 34 angeordnet. Gegenüber der Öffnung 60 ist eine Entlüftungsöffnung 62 durch eine Außenwand 63 des zweiten Stützelements 20 vorgesehen.
An dem zweiten Stützelement 20 befestigt und über die Öffnung 60 in der Trennwand 62 angeordnet, ist die drucknachgiebige Membran 38. Die drucknachgiebige Membran 38 dichtet die Öffnung 60 zwischen der zweiten Fluidkammer 32 und der dritten Fluidkammer 34 ab und verhindert, dass Fluid von der zweiten Fluidkammer 32 zur dritten Fluidkammer 34 gelangt. Die drucknachgiebige Membran 38 ist jedoch eine flexible Membran, die unter Druck, der durch das Fluid 56 in der zweiten Kammer 32 erzeugt wird, in die dritte Kammer 34 ragt und das Volumen der zweiten Fluidkammer 32 effektiv vergrößert und das Volumen in der ersten Fluidkammer verringert. Die drucknachgiebige Membran 38 ist aus einem nicht porösen Material, wie beispielsweise Gummi oder dergleichen, hergestellt.
Das Ventil 40 ist konfiguriert, um die Entlüftungsöffnung 62 in der dritten Fluidkammer 34 abzudichten. Die in der dritten Fluidkammer 34 angeordnete Luft oder ein anderes Fluid entweicht aus der dritten Fluidkammer 34 durch selektives Betätigen des Ventils 40 zum Öffnen oder Schließen der Entlüftungsöffnung 62. Darüber hinaus beinhaltet die Montageanordnung ferner ein gesteuertes Stellglied 70, das mit dem Ventil 40 gekoppelt ist, um das Ventil 40 selektiv zu betätigen und Luft aus der Entlüftungsöffnung 62 in der dritten Fluidkammer 34 austreten zu lassen. Das gesteuerte Stellglied 70 steht in elektrischer Verbindung mit einem Steuersystem 72. Das Steuersystem 72 bestimmt ein geeignetes Gesamtsteifigkeitsniveau für die Montage -Anordnung 10 basierend auf den Fahrzeugbetriebsbedingungen, wie beispielsweise Motordrehzahl, Fahrzeuggeschwindigkeit, Karosseriebewegung, usw.
Die Montageanordnung 10 ist in der Lage, zwei unterschiedliche Steifigkeitsprofile zu erreichen. Ein erstes Steifigkeitsprofil wird erreicht, indem ein Steuersignal an das gesteuerte Stellglied 70 gesendet wird, um das Ventil 40 zum Öffnen der Entlüftungsöffnung 62 zu betätigen, um das Fluid (d. h. Luft) in der dritten Fluidkammer 34 freizusetzen. Ein erstes lineares Steifigkeitsniveau des ersten Steifigkeitsprofils ist in der Montageanordnung 10 vorhanden, bis das erste nachgiebige Element 24 um den Abstand g1 verschoben ist. Ein zweites lineares Steifigkeitsniveau des ersten Steifigkeitsprofils wird in der Montageanordnung 10 erreicht, wenn das erste nachgiebige Element 24 um den Abstand g1 verschoben wird und bis das zweite nachgiebige Element 26 um den Abstand g2 verschoben wird. Nachdem das erste nachgiebige Element 24 um den Abstand g1 und das zweite nachgiebige Element 26 um den Abstand g2 verschoben wurden, erhöht sich das Steifigkeitsniveau des ersten Steifigkeitsprofils nicht linear entsprechend der kombinierten Steifigkeit von Ksm, Ksi, Ks₂ und Ksn mit zusätzlicher Verschiebung des ersten nachgiebigen Elements 24 und des zweiten nachgiebigen Elements 26. Da das Fluid in der ersten Fluidkammer 30 in die zweite Fluidkammer 32 strömen kann, werden keine Kräfte vom zweiten nachgiebigen Element 26 durch das Fluid auf die Dämpfung 28 übertragen.
Ein zweites Steifigkeitsprofil wird in der Montageanordnung 10 erreicht, indem ein Steuersignal an das gesteuerte Stellglied 70 gesendet wird, um das Ventil 40 zum Schließen der Entlüftungsöffnung 62 zu betätigen, um zu verhindern, dass das Fluid (d. h. Luft) in der dritten Fluidkammer 34 aus der Kammer 34 austritt. Ein erstes lineares Steifigkeitsniveau des zweiten Steifigkeitsprofils ist in der Montageanordnung 10 vorhanden, bis das erste nachgiebige Element 24 um den Abstand g1 verschoben ist. Da das Fluid in der ersten Fluidkammer 30 daran gehindert wird, in die zweite Fluidkammer 32 zu strömen und das Fluid nicht komprimierbar ist, werden Kräfte vom zweiten nachgiebigen Element 26 durch das Fluid auf die Dämpfung 28 übertragen. Nachdem das erste nachgiebige Element 24 verschoben ist, erhöht sich der Abstand g1 das Steifigkeitsniveau des zweiten Steifigkeitsprofils nicht-linear entsprechend der kombinierten Steifigkeit von Ksm, Ksi, Ks₂ und Ksn durch die zusätzliche Verschiebung des ersten nachgiebigen Elements 24 und des zweiten nachgiebigen Elements 26.
Unter Bezugnahme nun auf 2A ist eine perspektivische Ansicht einer Drehmomentstütze 80 unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Montageanordnung 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Die Strebe 80 ist konfiguriert, um ein Strukturelement eines Fahrzeugs 82 an einem Strukturelement eines Antriebsstrangs 84 zu befestigen. Die Strebe 80 weist einen Montageblock 86 auf, der an dem Strukturelement des Fahrzeugs 82 befestigt werden kann, und einen Strebenkörper 88 mit einem Befestigungsende 90, das an dem Strukturelement des Antriebsstrangs 84 befestigt werden kann. Der Strebenkörper 88 ist ein längliches Strukturelement mit einer Öffnung 92 an einem gegenüberliegenden Ende 94 des Strebenkörpers 88 in Bezug auf das Befestigungsende 90. Wie aus der vorliegenden Offenbarung ersichtlich wird, ist die Strebe 80 konfiguriert, um Kräfte oder Vibrationen, die im Antriebsstrang 84 erzeugt werden, zu reduzieren oder zu eliminieren, damit sie nicht auf das Strukturelement des Fahrzeugs 82 übertragen werden. Der Montageblock 86 ist beispielsweise ein Block aus Metall oder einem anderen geeigneten Material, der so konfiguriert ist, dass er über ein Befestigungsmittel, wie beispielsweise einen Bolzen und eine Gewindeöffnung im Metallblock, am Strukturelement des Fahrzeugs 82, wie beispielsweise einem Fahrzeugrahmen oder -träger, befestigt werden kann. Ebenso ist der Strebenkörper 88 eine Halterung aus Metall oder einem anderen geeigneten Material , die am Befestigungsende 90 ein Paar Flansche 96 mit Öffnungen 99 aufweist, die mit herkömmlichen Mitteln an einem Strukturelement eines Antriebsstrangs 84 befestigt werden können.
Die Strebe 80 weist ein Hauptgummielement 100 auf, das ein längliches Element ist, das die Öffnung 92 überspannt und an einer Innenfläche der Öffnung 92 an einem ersten Ende 102 und an einer gegenüberliegenden Innenfläche der Öffnung 92 an einem zweiten Ende 104 befestigt ist. Der Montageblock 86 wird am Hauptgummielement 100 durch Umspritzen oder Einpressen befestigt oder gesichert. Ebenso werden das erste und zweite Ende des Hauptgummielements 100 am Strebenkörper 88 durch Umspritzen, Einpressen oder andere geeignete Mittel befestigt oder gesichert. Das Hauptgummielement 100 besteht aus Gummi oder einem ähnlichen Material, das einen bekannten Steifigkeitswert Ksm aufweist. Darüber hinaus wird ein erstes Dämpfungselement 106 am Montageblock 86 befestigt. Das erste Dämpfungselement 106 kann am Montageblock 86 durch Umspritzen, Einpressen oder andere geeignete Mittel befestigt oder gesichert werden. Das erste Dämpfungselement 106 besteht aus Gummi oder einem ähnlichen Material, das einen bekannten Steifigkeitswert K_S1 aufweist. Die Strebe 80 beinhaltet ferner ein sekundäres Gummielement 110, das ebenfalls in der Öffnung 92 angeordnet ist und an einer Innenfläche 112 der Öffnung 92 an einem Ende 114 befestigt ist. Das sekundäre Gummielement 110 besteht aus Gummi oder einem ähnlichen Material, das einen bekannten Steifigkeitswert K_S2 aufweist.
Darüber hinaus beinhaltet die Strebe 80 ferner ein gesteuertes Stellglied 120, das mit einem Ventil 122 (dargestellt in 2B) gekoppelt ist, um das Steifigkeitsniveau der Strebe 80 selektiv zu ändern. Das gesteuerte Stellglied 120 steht in elektrischer Verbindung mit einem Steuersystem 124. Das Steuersystem 124 bestimmt ein geeignetes Gesamtsteifigkeitsniveau für die Strebe 80 basierend auf den Betriebsbedingungen des Fahrzeugs, wie beispielsweise Motordrehzahl, Fahrzeuggeschwindigkeit, Bewegung der Fahrzeugkarosserie, usw.
Unter Bezugnahme nun auf 2B. wird eine Querschnittsansicht durch die Drehmomentstrebe 80 entlang der in 2A gezeigten Linie 2b gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Im sekundären Gummi - Element 110 ist ein sekundäres Dämpfungselement 130 integriert. Das sekundäre Dämpfungselement 130 besteht aus Gummi oder einem ähnlichen Material, das einen bekannten Steifigkeitswert Ksn aufweist.
Wie in 2B weiter veranschaulicht, weist die Strebe 80 drei Fluidkammern auf. Die erste Fluidkammer 132 ist eine Fluidsteifigkeitsmodulationskammer und ist im sekundären Gummielement 110 vorgesehen, um ein Flüssigkeitsvolumen, wie beispielsweise Hydraulikfluid, aufzunehmen. Die erste Fluidkammer 132 ist eine Blase oder ein Hohlraum, der in einem sekundären Gummielement 110 angrenzend an das sekundäre Dämpfungselement 130 ausgebildet ist.
Die zweite Fluidkammer 134 ist eine Fluidausdehnungskammer und ist im Strebenkörper 88 zur Aufnahme eines Fluidvolumens aus der ersten Fluidkammer 132 ausgebildet. Eine Fluidleitung oder ein Kanal 136 ist in dem Strebenkörper 88 ausgebildet. Die Fluidleitung oder der Kanal 136 verbindet ein Paar von Öffnungen, die im Strebenkörper 88 ausgebildet sind, mit der zweiten Fluidkammer 134. Die Öffnungen 138, 140 sind in Fluidverbindung mit der ersten Fluidkammer 132, sodass das Fluid von der ersten Fluidkammer 132 zur zweiten Fluidkammer 134 gelangen kann. Angrenzend an die zweite Fluidkammer 134 befindet sich die dritte Fluidkammer 142. Die dritte Fluidkammer 142 kann teilweise oder vollständig im Strebenkörper 88 ausgebildet sein. Ein Fluid, wie beispielsweise Luft, ist in der dritten Fluidkammer 142 angeordnet. Eine Öffnung oder Blende 144 ist in einer Trennwand 146 zwischen den zweiten und dritten Fluidkammern 134, 142 angeordnet. Gegenüber der Öffnung 144 ist durch eine Außenwand 150 des Strebenkörpers 88 eine Entlüftungsöffnung 148 vorgesehen. Quer über die Öffnung 144 in der Trennwand 146 ist eine drucknachgiebige Membran 152 angeordnet. Die drucknachgiebige Membran 152 dichtet die Öffnung 144 zwischen der zweiten Fluidkammer 134 und der dritten Fluidkammer 142 ab und verhindert, dass Fluid von der zweiten Fluidkammer 134 zur dritten Fluidkammer 142 gelangt. Die drucknachgiebige Membran 152 ist jedoch eine flexible Membran, die unter Druck, der durch das Fluid in der zweiten Kammer 134 erzeugt wird, in die dritte Kammer 142 ragt und das Volumen der zweiten Fluidkammer 134 effektiv erhöht und das Volumen in der ersten Fluidkammer 132 verringern lässt. Die drucknachgiebige Membran 152 ist aus einem nicht porösen Material, wie beispielsweise Gummi oder dergleichen, hergestellt.
Das Ventil 122 ist konfiguriert, um die Entlüftungsöffnung 148 in der dritten Fluidkammer 142 abzudichten. Die in der dritten Fluidkammer 142 angeordnete Luft oder ein anderes Fluid entweicht aus der dritten Fluidkammer 142 durch selektives Betätigen des Ventils 122 zum Öffnen oder Schließen der Entlüftungsöffnung 148.
Die vorliegende Erfindung erwägt ferner ein Verfahren zum Ändern der Gesamtsteifigkeit der Strebe 80 von einem ersten Steifigkeitsprofil zu einem zweiten Steifigkeitsprofil. Das erste Steifigkeitsprofil wird erreicht, indem ein Steuersignal an das gesteuerte Stellglied 120 gesendet wird, um das Ventil 122 zum Öffnen der Entlüftungsöffnung 148 zu betätigen, um das Fluid (d. h. Luft) in der dritten Fluidkammer 142 freizusetzen. Ein erstes lineares Steifigkeitsniveau des ersten Steifigkeitsprofils ist in der Strebe 80 vorhanden, bis das Hauptgummielement 100 um den Abstand g₁ verschoben ist. Ein zweites lineares Steifigkeitsniveau des ersten Steifigkeitsprofils wird in der Strebe 80 erreicht, wenn das Hauptgummielement 100 um den Abstand g1 verschoben wird und bis das sekundäre Gummielement 110 um einen Abstand g2 verschoben wird. Nachdem das Hauptgummielement 100 verschoben ist, erhöht sich der Abstand g1 und das sekundäre Gummielement 110 um einen Abstand g2, wobei das Steifigkeitsniveau des ersten Steifigkeitsprofils nicht-linear entsprechend der kombinierten Steifigkeit von K_sm , K_s1 , K_s2 und Ksn mit zusätzlicher Verschiebung des Hauptgummielements 100 und des sekundären Gummielements 110 zunimmt. Da das Fluid in der ersten Fluidkammer 132 in die zweite Fluidkammer 134 strömen kann, werden keine Kräfte vom zweiten nachgiebigen Element 110 durch das Fluid auf die Dämpfung 130 übertragen.
Ein zweites Steifigkeitsprofil wird in Strebe 80 erreicht, indem ein Steuersignal an das gesteuerte Stellglied 120 gesendet wird, um das Ventil 122 zum Schließen der Entlüftungsöffnung 148 zu betätigen, um zu verhindern, dass das Fluid (d. h. Luft) in der dritten Fluidkammer 142 aus der Kammer 142 austritt. Die Abdichtung der Entlüftungsöffnung 148 verhindert, dass sich das Fluid aus der ersten Fluidkammer 132 in die Fluidleitung oder -kanäle 136 und in die zweite Fluidkammer 134 bewegt. Im Wesentlichen wird das Fluidvolumen in der ersten Kammer 132 so gehalten, dass das Hauptgummielement 100 um den Abstand g1 verschoben wird und mit dem sekundären Gummielement 110 in Kontakt kommt, wobei das Fluid nicht komprimierbar ist und die Kräfte vom sekundären Gummielement 110 durch das Fluid auf das sekundäre Dämpfungselement 130 überträgt. Ein erstes Steifigkeitsniveau des zweiten Steifigkeitsprofils ist in der Strebe 80 vorhanden, bis das Hauptgummielement 100 um den Abstand g1 verschoben ist. Da das Fluid in der ersten Fluidkammer 132 daran gehindert wird, in die zweite Fluidkammer 134 zu strömen und das Fluid nicht komprimierbar ist, werden Kräfte vom sekundären Gummielement 110 durch das Fluid auf das sekundäre Dämpfungselement 130 übertragen. Nachdem das Hauptgummielement 100 verschoben wurde, erhöht sich der Abstand g1 des Steifigkeitsniveaus des zweiten Steifigkeitsprofils nicht-linear entsprechend der kombinierten Steifigkeit von K_sm , K_s1 , K_s2 und Ksn mit zusätzlicher Verschiebung des Hauptgummielements 100 und des sekundären Gummielements 110.
Vorteilhafterweise sieht das System und Verfahren der vorliegenden Offenbarung eine Montageanordnung vor, die mehr als ein Steifigkeitsprofil aufweist. Darüber hinaus ist das gewünschte Steifigkeitsprofil basierend auf unterschiedlichen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs auswählbar. Darüber hinaus sieht die vorliegende Erfindung die Aufnahme zusätzlicher nachgiebiger Elemente oder Gummielemente 26, 110 und zusätzlicher Dämpfungselemente oder -elemente 28, 130 vor, die an dem zweiten Stützelement 20 oder dem Strebenkörper 88 befestigt und zwischen dem ersten nachgiebigen Element 24 oder dem Hauptgummielement 100 und der dritten Fluidkammer 34 oder 142 beabstandet sind. Aus der vorstehenden Offenbarung ergeben sich viele zusätzliche Vorteile gegenüber herkömmlichen Montageanordnungen.
Die Beschreibung der vorliegenden Offenbarung ist nur als Beispiel zu verstehen und Variationen, die sich nicht vom Kern der vorliegenden Offenbarung entfernen, werden als im Rahmen der vorliegenden Offenbarung befindlich vorausgesetzt. Solche Varianten sollen nicht als eine Abweichung vom Sinn und Umfang der Erfindung betrachtet werden.

Claims

Montageanordnung zum Befestigen eines Antriebsstrangs an einem Strukturelement eines Fahrzeugs, wobei die Montageanordnung Folgendes umfasst: ein erstes Stützelement mit einem Befestigungsende, das an dem Antriebsstrang anbringbar ist; ein zweites Stützelement mit einem Befestigungsende, das an dem Strukturelement des Fahrzeugs befestigbar ist, worin das zweite Stützelement von dem ersten Stützelement beabstandet ist, ein erstes nachgiebiges Element, aufweisend: ein erstes Befestigungsende, das am ersten Stützelement befestigt ist; ein zweites Befestigungsende, das an dem zweiten Stützelement befestigt ist; und ein erstes Dämpfungselement gegenüber dem ersten Befestigungsende des ersten nachgiebigen Elements; ein zweites nachgiebiges Element, das an dem zweiten Stützelement befestigt ist, worin das zweite nachgiebige Element einen Abstand von dem ersten Dämpfungselement des ersten nachgiebigen Elements aufweist; ein zweites Dämpfungselement, das an dem zweiten Stützelement befestigt und von dem zweiten nachgiebigen Element beabstandet ist; eine erste Fluidkammer, die durch eine Oberfläche des zweiten nachgiebigen Elements, eine Oberfläche des zweiten Stützelements und eine Oberfläche des zweiten Dämpfungselements definiert ist; und eine zweite Fluidkammer, die durch eine erste Vielzahl von Oberflächen des zweiten Stützelements definiert ist, eine Fluidleitung, welche die erste Fluidkammer mit der zweiten Fluidkammer verbindet, damit ein Fluid von der ersten Fluidkammer zu der zweiten Fluidkammer gelangen kann; eine dritte Fluidkammer angrenzend an die zweite Fluidkammer, die durch eine zweite Vielzahl von Oberflächen des zweiten Stützelements definiert ist und eine Öffnung in Verbindung mit der zweiten Fluidkammer und eine Entlüftungsöffnung aufweist; eine drucknachgiebige Membran, die an dem zweiten Stützelement befestigt ist und die Öffnung zwischen der zweiten Fluidkammer und der dritten Fluidkammer abdichtet; und ein Ventil, das selektiv die Entlüftungsöffnung in der dritten Fluidkammer abdichtet.
Montageanordnung nach Anspruch 1, worin die ersten und zweiten Fluidkammern mit einem Hydraulikfluid gefüllt sind.
Montageanordnung nach Anspruch 1, worin die dritte Fluidkammer mit Luft gefüllt ist.
Montageanordnung nach Anspruch 3, ferner umfassend ein gesteuertes Stellglied, das mit dem Ventil gekoppelt ist, um das Ventil selektiv zu öffnen und Luft aus der dritten Fluidkammer austreten zu lassen.
Montageanordnung nach Anspruch 1, worin das zweite Stützelement eine Öffnung an einem Ende des zweiten Stützelements aufweist.
Montageanordnung nach Anspruch 5, worin das erste nachgiebige Element ein längliches Element ist, das die Öffnung überspannt und an einer Innenfläche der Öffnung an einem ersten Ende und an einer gegenüberliegenden Innenfläche der Öffnung an einem zweiten Ende befestigt ist.
Montageanordnung nach Anspruch 1, worin das zweite nachgiebige Element und das zweite Dämpfungselement als einheitliches Element ausgebildet sind.
Montageanordnung nach Anspruch 7, worin die erste Fluidkammer eine Blase ist, die innerhalb des einheitlichen Elements ausgebildet ist.
Montageanordnung nach Anspruch 8, worin die Fluidleitung in dem zweiten Stützelement ausgebildet ist und die Blase mit der zweiten Fluidkammer verbindet.
Montageanordnung nach Anspruch 1, worin die drucknachgiebige Membran eine flexible Membran ist, die unter Druck, der durch das Fluid in der zweiten Fluidkammer erzeugt wird, in die dritte Fluidkammer ragt, um ein Volumen der zweiten Fluidkammer zu erhöhen.