DE102019114901A1

DE102019114901A1 - Montageanordnung mit elektromagnetorheolodischen verschiebbaren Versetzungelementen

Info

Publication number: DE102019114901A1
Application number: DE102019114901.0A
Authority: DE
Inventors: Sam M. Jomaa; Wojciech E. Suchta
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2018-07-20
Filing date: 2019-06-03
Publication date: 2020-01-23
Anticipated expiration: 2039-06-04
Also published as: DE102019114901B4; CN110735879B; US20200023731A1; CN110735879A; US10994606B2

Abstract

Ein System und Verfahren unter Verwendung einer Montageanordnung zum Befestigen eines Antriebsstrangs an einem tragenden Karosserieteil eines Fahrzeugs. Die Montageanordnung beinhaltet ein erstes nachgiebiges Element, ein zweites nachgiebiges Element, eine erste Flüssigkeitskammer, eine zweite Flüssigkeitskammer, eine drucknachgiebige Membran, einen elektromagnetorheologischen Schalter und ein magnetorheologisches Fluid. Eine Fluidleitung verbindet die erste Flüssigkeitskammer mit der zweiten Flüssigkeitskammer, um zu ermöglichen, dass ein Fluid von der ersten Flüssigkeitskammer zur zweiten Flüssigkeitskammer strömt. Die drucknachgiebige Membran dichtet die Öffnung in der zweiten Flüssigkeitskammer ab. Der elektromagnetorheologische Schalter wird aktiviert, um ein elektrisches Feld in der Fluidleitung zu erzeugen, um die Viskosität des magnetorheologischen Fluids zu ändern, um ein erstes Steifigkeitsprofil der Montageanordnung zu erreichen. Der elektromagnetorheologische Schalter ist deaktiviert, um das elektrische Feld in der Fluidleitung zu entfernen, um die Viskosität des magnetorheologischen Fluids zu ändern, um ein zweites Steifigkeitsprofil der Montageanordnung zu erreichen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf Vorrichtungen und Verfahren zum Verbinden eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil und insbesondere auf eine Montageanordnung, die ein Steifigkeitsprofil zum Reduzieren der in einem der Strukturelemente vorhandenen Schwingungen aufweist, die an das andere Bauteil übertragen werden.
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 wird üblicherweise in Kraftfahrzeugen gefunden. Montageanordnungen haben zwei primäre Funktionen. Zunächst wird die Montageanordnung eingesetzt, um eine Komponente eines Fahrzeugs, wie beispielsweise eines Antriebsstrangs, an der Fahrzeugkarosserie oder dem Rahmen zu befestigen und zweitens die Übertragung von Kräften oder Vibrationen, die sich im Antriebsstrang befinden, von der sich ausbreitenden Fahrzeugkarosserie oder -rahmen zu reduzieren oder zu eliminieren.
Um ihre primären Funktionen zu erreichen, weisen Montageanordnungen typischerweise einen Strukturrahmen oder eine Halterung auf, die ein nachgiebiges Element oder Gummieinsatz trägt. Das nachgiebige Element weist ein Montagemerkmal auf, das konfiguriert ist, um an dem Antriebsstrang oder einer anderen Strukturkomponente befestigt zu werden. Der Strukturrahmen der Montageanordnung ist konfiguriert, um an der Fahrzeugkarosserie oder dem Rahmen befestigt zu werden. Das nachgiebige Element weist ein bekanntes Federsteifigkeitsprofil auf, das basierend auf der Verschiebung des nachgiebigen Elements innerhalb des Strukturrahmens der Montageanordnung variiert. Das Federsteifigkeitsprofil des nachgiebigen Elements ist fixiert und ist nicht an sich ändernde Betriebsbedingungen des Fahrzeugs anpassbar.
Während herkömmliche Montageanordnungen ihren beabsichtigten Zweck erfüllen, besteht in der Technik ein Bedarf für eine verbesserte Konstruktion für eine Montageanordnung. Die verbesserte Konstruktion sollte eine Montageanordnung bereitstellen, die nach dem Einbau an einem Fahrzeug steuerbar ist, sodass mehrere Steifigkeitsprofile basierend auf unterschiedlichen Fahrzeugbetriebsbedingungen ausgewählt werden können.
KURZDARSTELLUNG
Gemäß mehreren Aspekten wird eine Montageanordnung zur Befestigung eines Antriebsstrangs an einem Strukturelement eines Fahrzeugs offenbart. Die Montageanordnung beinhaltet ein erstes Stützelement mit einem Befestigungsende, das an dem Antriebsstrang anbringbar ist, ein zweites Stützelement mit einem Befestigungsende, das an dem Strukturelement des Fahrzeugs anbringbar ist, ein erstes nachgiebiges Element, ein zweites nachgiebiges Element, ein zweites Snubberelement, eine erste Flüssigkeitskammer, eine Fluidleitung, eine Fluidleitung, eine drucknachgiebige Membran, ein magnetorheologisches Fluid und einen elektromagnetorheologischen Schalter. 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 an dem zweiten Stützelement befestigt ist, und ein erstes Snubberelement, das dem ersten Befestigungsende gegenüberliegt. Das zweite nachgiebige Element ist am zweiten Stützelement befestigt und vom ersten Snubberabschnitt beabstandet. Das zweite Snubberelement ist am zweiten Stützelement befestigt und vom zweiten nachgiebigen Element beabstandet. Die erste Flüssigkeitskammer ist durch eine Oberfläche des zweiten nachgiebigen Elements, eine Oberfläche des zweiten Stützelements und eine Oberfläche des zweiten Snubberelements definiert. Die zweite Flüssigkeitskammer ist durch eine Vielzahl von Oberflächen des zweiten Stützelements definiert. Die Fluidleitung verbindet die erste Flüssigkeitskammer mit der zweiten Flüssigkeitskammer, um zu ermöglichen, dass ein Fluid von der ersten Flüssigkeitskammer zur zweiten Flüssigkeitskammer strömt. Die drucknachgiebige Membran ist an der zweiten Stützstruktur befestigt und dichtet die Öffnung in der mindestens einen der Vielzahl von Oberflächen des zweiten Stützelements ab. Das magnetorheologische Fluid ist in der ersten Flüssigkeitskammer, der zweiten Flüssigkeitskammer und der Fluidleitung angeordnet. Der elektromagnetorheologische Schalter befindet sich in der Nähe eines Abschnitts der Fluidleitung zwischen der ersten und der zweiten Fluidkammer zum selektiven Erzeugen eines elektrischen Feldes zum Ändern der Viskosität des magnetorheologischen Fluids.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine dritte Flüssigkeitskammer angrenzend an die zweite Flüssigkeitskammer vorgesehen, um die drucknachgiebige Membran abzudecken.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist die dritte Flüssigkeitskammer einen Entlüftungsanschluss zum Ausstoßen von Luft auf, die innerhalb der dritten Flüssigkeitskammer angeordnet ist.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet der elektromagnetorheologische Schalter ferner eine elektrische Spule zum Erzeugen eines elektrischen Feldes im Abschnitt der Fluidleitung.
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 mit 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 Snubberelement als ein einheitliches Element ausgebildet.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist die erste Flüssigkeitskammer 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 Flüssigkeitskammer.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist die drucknachgiebige Membran eine flexible Membran, die unter Druck, der durch das Fluid in der zweiten Kammer erzeugt wird, in die dritte Kammer vorsteht, um ein Volumen der zweiten Flüssigkeitskammer 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 ein zweites nachgiebiges Element bereitstellt, das Bereitstellen eines zweiten nachgiebigen Elements, das Bereitstellen eines zweiten nachgiebigen Elements, das Bereitstellen eines zweiten Snubberelements, das Bereitstellen eines zweiten Snubberelements, das Bereitstellen einer ersten Flüssigkeitskammer, das Bereitstellen einer ersten Flüssigkeitskammer, das Bereitstellen einer ersten Flüssigkeitskammer mit der zweiten Flüssigkeitskammer, das Verbinden der ersten Flüssigkeitskammer mit der zweiten Flüssigkeitskammer, das Verbinden der ersten Flüssigkeitskammer mit der zweiten Flüssigkeitskammer, um ein elektrisches Feld in der Fluidleitung zum Erzielen eines zweiten Steifigkeitsprofils der Montageanordnung zu ändern.
In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Bestimmen eines gewünschten Steifigkeitsniveaus der Montageanordnung ferner das Bestimmen, ob das erste Steifigkeitsprofil basierend auf einem Betriebszustand des Fahrzeugs erwünscht ist.
In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Bestimmen eines gewünschten Steifigkeitsniveaus der Montageanordnung ferner das Bestimmen, ob das zweite Steifigkeitsprofil basierend auf einem Betriebszustand des Fahrzeugs erwünscht ist.
In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Abdichten der Öffnung in der mindestens einen der Vielzahl von Oberflächen des zweiten Stützelements ferner das Verhindern der drucknachgiebigen Membran aus der zweiten Flüssigkeitskammer, wenn das erste Steifungsprofil erwünscht ist.
In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Abdichten der Öffnung in der mindestens einen der Vielzahl von Oberflächen des zweiten Stützelements mit einer drucknachgiebigen Membran ferner das Ermöglichen, dass die drucknachgiebige Membran aus der zweiten Flüssigkeitskammer herausragt, wenn das zweite Steifigkeitsprofil erwünscht ist.
In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Aktivieren des elektromagnetorheologischen Schalters zum Erzeugen eines elektrischen Feldes in der Fluidleitung zum Ändern der Viskosität des magnetorheologischen Fluids ferner das Ändern der Viskosität des Fluids zu einem viskoelastischen Feststoff, um zu verhindern, dass das Fluid von der ersten Flüssigkeitskammer zur zweiten Flüssigkeitskammer gelangt.
In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Deaktivieren des elektromagnetorheologischen Schalters, um ein elektrisches Feld in der Fluidleitung zu entfernen, um die Viskosität des magnetorheologischen Fluids zu ändern, ferner das Ändern der Viskosität des Fluids auf eine Viskosität, die es dem Fluid ermöglicht, von der ersten Flüssigkeitskammer zu der zweiten Flüssigkeitskammer zu gelangen.
In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Verfahren ferner das Bereitstellen einer dritten Flüssigkeitskammer angrenzend an die zweite Flüssigkeitskammer, um die drucknachgiebige Membran abzudecken.
In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Bereitstellen einer dritten Flüssigkeitskammer angrenzend an die zweite Flüssigkeitskammer ferner das Bereitstellen eines Entlüftungsanschlusses in der dritten Flüssigkeitskammer zum Abgeben von Luft, die innerhalb der dritten Flüssigkeitskammer angeordnet ist.
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 eine schematische Darstellung einer Montageanordnung gemäß einem Aspekt der Erfindung;
2a ist eine perspektivische Ansicht einer Drehmomentstrebe unter Verwendung der Montageanordnung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung; und
2b ist eine Querschnittsansicht durch die Drehmomentstrebe entlang der Linie 2b, dargestellt in 2a, 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 dargestellt. Die Montageanordnung 10 ist so konfiguriert, dass sie eine erste Struktur 12, wie beispielsweise einen Antriebsstrang, an einer zweiten Struktur 14, wie beispielsweise einem tragenden Karosserieteil eines Fahrzeugs, befestigt. Die Montageanordnung 10 weist ein erstes Stützelement 16 auf, das ein Befestigungsende 18 aufweist, das an dem Antriebsstrang oder der ersten Struktur 12 anbringbar ist, und ein zweites Stützelement 20, das ein Befestigungsende 22 aufweist, das an der zweiten Struktur 14 oder dem tragenden Karosserieteil des Fahrzeugs befestigt werden kann. Das zweite Stützelement 20 ist vom ersten Stützelement 16 beabstandet. Wie aus der vorliegenden Offenbarung hervorgeht, ist die Montageanordnung 10 konfiguriert, um die Übertragung von Kräften oder Vibrationen, die in einem der Elemente des anderen Elements erzeugt werden, 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 Antriebsstrang 12 durch ein Befestigungsmittel, wie beispielsweise einen Bolzen und eine Gewindeöffnung im Metallblock befestigt ist. In ähnlicher Weise ist die zweite Trägerstruktur 20 ein Metallgehäuse, das am Befestigungsende 22 aufweist, das an einer Fahrzeugstruktur, wie einem Fahrzeugrahmen oder einem Träger, befestigt werden kann.
Die Montageanordnung 10 beinhaltet ferner ein erstes nachgiebiges Element 24, ein zweites nachgiebiges Element 26, ein zweites Snubberelement 28, eine erste Flüssigkeitskammer 30, eine zweite Flüssigkeitskammer 32, eine Fluidleitung 36, welche die erste Flüssigkeitskammer mit der zweiten Flüssigkeitskammer verbindet, eine drucknachgiebige Membran 38 und einen elektromagnetorheologischen (EMR-)Schalter 40, wie im Folgenden näher beschrieben wird.
Das erste nachgiebige Element 24 weist ein erstes Befestigungsende oder eine erstes Befestigungselement 42 auf, die am ersten Stützelement 16 befestigt sind und ein zweites Befestigungsende 44 an dem zweiten Stützelement 20 befestigt ist. Das erste Befestigungsende oder die Oberfläche 42 kann durch Überformen oder Einlegeformen am ersten Stützelement 16 befestigt oder befestigt werden. Ebenso kann das zweite Befestigungsende 44 am zweiten Stützelement 20 durch Überformen oder Einlegeformen oder andere geeignete Mittel befestigt oder befestigt sein. Das erste nachgiebige Element 24 wird hergestellt aus Gummi oder ähnlichen Materialien mit einem bekannten Steifigkeitswert Ksm. Zusätzlich ist ein erstes Snubberelement 46 am ersten Stützelement 16 oder dem Metallblock gegenüber dem Befestigungsende 18 befestigt. Das Snubberelement 46 kann am ersten Stützelement 16 oder Metallblock durch Überformen oder Einlegeformen oder andere geeignete Mittel befestigt oder befestigt sein. Snubberelement 46 aus Gummi oder einem ähnlichen Material hergestellt ist, das einen bekannten Steifigkeitswert K aufweistsi.
Das zweite nachgiebige Element 26 ist am zweiten Stützelement 20 befestigt und vom ersten Snubberelement beabstandet um einen Abstand g₁ . Das zweite nachgiebige Element 26 ist aus Gummi oder einem ähnlichen Material hergestellt, das einen bekannten Steifigkeitswert Ks aufweist₂. Das zweite nachgiebige Element 26 kann am zweiten Stützelement 20 durch Überformen oder Einlegeformen oder andere geeignete Mittel befestigt oder befestigt werden.
Die zweite Snubberelement 28 ist am zweiten Stützelement 20 befestigt und vom zweiten nachgiebigen Element 26 um einen Abstand g beabstandet₂. Zweites Snubberelement 28 aus Gummi oder einem ähnlichen Material hergestellt ist, das einen bekannten Steifigkeitswert Ksn aufweist. Das zweite Snubberelement 28 kann durch Überformen oder Einlegeformen oder andere geeignete Mittel am zweiten Stützelement 20 befestigt oder befestigt werden.
Die erste Flüssigkeitskammer 30 ist in der Montageanordnung 10 zum Halten eines Fluidvolumens wie magnetorheologisches (MR) Fluid 56 zwischen dem zweiten nachgiebigen Element 26 und dem zweiten Snubberelement 28 vorgesehen. Eine Oberfläche 48 des zweiten nachgiebigen Elements 26, eine Oberfläche 50 des zweiten Stützelements 20 und eine Oberfläche 52 des zweiten Snubberelements 28 definieren die erste Flüssigkeitskammer 30.
Die zweite Flüssigkeitskammer 32 ist in der Montageanordnung 10 vorgesehen, um ein Fluidvolumen aus der ersten Flüssigkeitskammer 30 aufzunehmen. Eine Vielzahl von Oberflächen 54 des zweiten Stützelements 20 definieren die zweite Flüssigkeitskammer 32. Die Fluidleitung 36 verbindet die erste Flüssigkeitskammer 30 mit der zweiten Flüssigkeitskammer 32, um zu ermöglichen, dass das Fluid 56 von der ersten Flüssigkeitskammer 30 zu der zweiten Flüssigkeitskammer 32 gelangen kann. Eine Öffnung oder Öffnung 60 ist in einer Stirnwand 62 des zweiten Stützelements 20 angeordnet.
An dem zweiten Stützelement 20 befestigt und über die Öffnung 60 in der Stirnwand 62 angeordnet ist die drucknachgiebige Membran 38. Die drucknachgiebige Membran 38 dichtet die Öffnung 60 des zweiten Stützelements 20 ab, wodurch verhindert wird, dass MR-Fluid 56 aus der zweiten Flüssigkeitskammer 32 austritt. Die drucknachgiebige Membran 38 ist jedoch eine flexible Membran, die unter Druck, der durch das MR-Fluid 56 in der zweiten Kammer 32 erzeugt wird, voran der Stirnwand 62 vorsteht, wodurch das Volumen der zweiten Flüssigkeitskammer 32 effektiv erhöht und das Volumen in der ersten Flüssigkeitskammer 30 abnehmen kann. Die drucknachgiebige Membran 38 ist aus einem nicht porösen Material, wie Gummi oder dergleichen, hergestellt.
Der elektromagnetorheologische (EMR) Schalter 40 ist zwischen der ersten Flüssigkeitskammer 30 und der zweiten Flüssigkeitskammer 32 angeordnet. Der EMR-Schalter 40 beinhaltet eine gesteuerte elektrische Spule 64, die einen magnetischen Fluss um den Abschnitt 66 der Fluidleitung 36 zwischen der ersten Flüssigkeitskammer 30 und der zweiten Flüssigkeitskammer 32 erzeugt. Zusätzlich verwendet die Montageanordnung 10 ein Steuersystem 70 in elektrischer Verbindung mit der Spule 64, um das Magnetfeld um die Fluidleitung 36 zu steuern. Bei einem Magnetfeld, das durch die gesteuerte elektrische Spule 64 erzeugt wird, steigt eine scheinbare Viskosität des MR-Fluids 56 variabel an einen Punkt, an dem das MR-Fluid 56 zu einem viskoelastischen Feststoff wird. Wenn die MR-Flüssigkeit 56 von der Bewegung durch den EMR-Schalter 40 eingeschränkt ist, wird das MR-Fluid 56 inkompressibel und verriegelt oder begrenzt die Bewegung des sekundären Gummielements 26 mit der Bewegungsbeschränkung sekundäres Snubberelement 28, wodurch die kombinierte effektive Steifigkeit der Montageanordnung 10 effektiv erhöht wird. Das Steuersystem 70 bestimmt einen geeigneten Gesamtsteifigkeitsgrad für die Montageanordnung 10 basierend auf Fahrzeugbetriebsbedingungen, wie beispielsweise Motordrehzahl, Fahrzeuggeschwindigkeit, Fahrzeugkarosseriebewegung usw.
Die Montageanordnung 10 ist in der Lage, zwei unterschiedliche Steifigkeitsprofile zu erzielen. Ein erstes Steifigkeitsprofil wird erreicht, indem ein Steuersignal an den EMR-Schalter 40 gesendet wird, um die Spule 64 zu steuern, um das durch die Spule 64 erzeugte elektrische Feld zu reduzieren oder zu entfernen, wodurch das MR-Fluid aus der ersten Kammer 30 in die zweite Kammer 32 strömen kann. Ein erstes lineares Steifigkeitsniveau des ersten Steifigkeitsprofils ist in der Halterung 10 vorhanden, bis das erste nachgiebige Element 24 den Abstand g1 verschiebt. Ein zweites lineares Steifigkeitsniveau des ersten Steifigkeitsprofils wird in der Halterung 10 erreicht, wenn das erste nachgiebige Element 24 den Abstand g1 verschiebt und bis das zweite nachgiebige Element 26 einen Abstand g2 verschiebt. Nachdem das erste nachgiebige Element 24 der Abstand g1 und das zweite nachgiebige Element 26 verschoben ist, wird ein Abstand g2 um einen Abstand g2 verschoben, wobei sich das erste Steifigkeitsprofil gemäß der kombinierten Steifigkeit Ksm, K_s1 , K_s2 und Ksn mit der zusätzlichen Verschiebung des ersten nachgiebigen Elements 24 und des zweiten nachgiebigen Elements 26 nichtlinear erhöht. Da das Fluid in der ersten Flüssigkeitskammer 30 in die zweite Flüssigkeitskammer 32 strömen darf, werden Kräfte nicht vom zweiten nachgiebigen Element 26 durch das MR-Fluid 56 zum sekundären Snubberelement 28 übertragen.
Ein zweites Steifigkeitsprofil wird in der Montageanordnung 10 durch Senden eines Steuersignals an den EMR-Schalter 40 erreicht, um die Spule 64 zu steuern, um das durch die Spule 64 erzeugte elektrische Feld zu erhöhen. Das durch die Spule 64 erzeugte elektrische Feld bewirkt, dass die Viskosität des MR-Fluids 56 in dem Abschnitt 66 der Fluidleitung 36 erhöht und begrenzt wird, um das MR-Fluid 56 von der ersten Kammer 30 in die zweite Kammer 32 zu strömen. Ein erstes lineares Steifigkeitsniveau des zweiten Steifigkeitsprofils ist in der Montageanordnung 10 vorhanden, bis das erste nachgiebige Element 24 den Abstand g1 verschiebt. Nachdem das erste nachgiebige Element 24 der Abstand g1 verschoben hat, steigt der Steifigkeitsgrad des zweiten Steifigkeitsprofils gemäß der kombinierten Steifigkeit der Ksm, K_s1 , K_s2 , und Ksn da die Kräfte vom sekundären Gummielement 26 durch das MR-Fluid 56 zum sekundären Snubberelement 28 übertragen werden, da das Fluid in der ersten Flüssigkeitskammer 30 daran gehindert wird, zur zweiten Flüssigkeitskammer 32 zu strömen und das MR-Fluid 56 inkompressibel ist.
Unter Bezugnahme auf 2a. ist eine perspektivische Ansicht einer Drehmomentstrebe 80 unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Montageanordnung 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Strebe 80 ist konfiguriert, um ein Bauteil eines Fahrzeugs 82 an einem Strukturelement eines Antriebsstrangs 84 zu befestigen. Die Strebe 80 weist einen Befestigungsblock 86 auf, der am Strukturelement des Fahrzeugs 82 befestigt werden kann, und einen Strebenkörper 88, der ein Befestigungsende 90 aufweist, das am 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 relativ zum Befestigungsende 90. Wie aus der vorliegenden Offenbarung hervorgeht, ist die Strebe 80 so konfiguriert, um Kräfte oder Vibrationen, die im Fahrzeug 82 erzeugt werden, zu reduzieren oder zu eliminieren, von dem Übertragen an das tragende Karosserieteil des Antriebsstrangs 84. Der Befestigungsblock 86 ist beispielsweise ein Metallblock oder dergleichen, der konfiguriert ist, um am Strukturelement des Fahrzeugs 82 durch ein Befestigungsmittel, wie beispielsweise einen Bolzen und eine Gewindeöffnung im Metallblock, befestigt zu werden. Desgleichen ist der Strebenkörper 88 eine metallische Halterung, die am Befestigungsende 90 mit einem Paar Flansche 96 versehen ist, die Öffnungen 99 auf herkömmliche Weise an das tragende Bauteil des Antriebsstrangs 84 befestigen.
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 mit einer gegenüberliegenden Innenfläche der Öffnung 92 an einem zweiten Ende 104 befestigt ist. Der Befestigungsblock 86 ist durch Überformen oder Einlegeformen am Hauptgummielement 100 befestigt oder befestigt. Ebenso sind die ersten und zweiten Enden 102, 104 des Hauptgummielements 100 durch Überformen oder Einlegeformen oder andere geeignete Mittel am Strebenkörper 88 befestigt oder befestigt. Das Hauptgummielement 100 ist aus Gummi oder einem ähnlichen Material hergestellt, das einen bekannten Steifigkeitswert Ksm aufweist. Zusätzlich ist ein erstes Snubberelement 106 am Befestigungsblock 86 befestigt. Das erste Snubberelement 106 kann am Befestigungsblock 86 durch Überformen oder Einlegeformen oder andere geeignete Mittel befestigt oder befestigt werden. Das erste Snubberelement 106 ist aus Gummi oder einem ähnlichen Material hergestellt, das einen bekannten Steifigkeitswert K aufweistsi. 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. Sekundäres Gummielement 110 ist aus Gummi oder einem ähnlichen Material hergestellt, das einen bekannten Steifigkeitswert K aufweist_S2.
Zusätzlich wird ein elektromagnetorheologischer Schalter (EMR) 120 in der Strebe 80 bereitgestellt. Der EMR-Schalter 120 beinhaltet eine gesteuerte elektrische Spule 122, die ein Magnetfeld erzeugt, um selektiv den Steifigkeitsgrad der Strebe 80 zu ändern. Ein Steuersystem 124 in elektrischer Verbindung mit Spule 122 steuert das durch die Spule 122 erzeugte Magnetfeld. Das Steuersystem 124 bestimmt einen geeigneten Gesamtsteifigkeitsgrad für die Strebe 80 basierend auf Fahrzeugbetriebsbedingungen, wie beispielsweise Motordrehzahl, Fahrzeuggeschwindigkeit, Fahrzeugkarosseriebewegung usw.
Unter Bezugnahme auf 2b ist eine Querschnittsansicht durch die Drehmomentstrebe 80 entlang der Linie 2b dargestellt, die in 2a dargestellt ist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Integriert innerhalb des sekundären Gummi Element 110 ist ein sekundäres Snubberelement 130. Das sekundäre Snubberelement 130 ist aus Gummi oder einem ähnlichen Material hergestellt, das einen bekannten Steifigkeitswert Ksn aufweist.
Wie weiter in 2b veranschaulicht, weist die Strebe 80 drei Flüssigkeitskammern 132, 134 und 142 auf. Die erste Flüssigkeitskammer 132 ist eine Flüssigkeitssteifigkeits-Modulationskammer und ist in einem sekundären Gummielement 110 vorgesehen, um ein Fluidvolumen zu halten, wie ein magnetorheologische (MR) Fluid 133. Die erste Flüssigkeitskammer 132 ist eine Blase oder ein Hohlraum, die in einem sekundären Gummielement 110 angrenzend an das sekundäre Snubberelement 130 ausgebildet ist.
Die zweite Flüssigkeitskammer 134 ist eine Flüssigkeitsexpansionskammer und ist im Strebenkörper 88 ausgebildet, um eine Strömung von MR-Fluid 133 aus der ersten Flüssigkeitskammer 132 aufzunehmen. Eine Fluidleitung oder ein Kanal 136 ist im Strebenkörper 88 ausgebildet. Fluidleitung oder Kanal 136 verbindet ein Paar Öffnungen 138, 140, die im Federbeinkörper 88 mit der zweiten Flüssigkeitskammer 134 ausgebildet sind. Die Anschlüsse 138, 140 stehen in Fluidverbindung mit der ersten Flüssigkeitskammer 132, um zu ermöglichen, dass das Fluid von der ersten Flüssigkeitskammer 132 zu der zweiten Flüssigkeitskammer 134 gelangen kann. Um einen Abschnitt 141 der Fluidleitung 136 gewickelt, der zwischen der ersten und der zweiten Fluidkammer 132, 134 angeordnet ist, ist die elektrische Spule des EMR-Schalters 120 angeordnet.
Die dritte Flüssigkeitskammer 142 grenzt an die zweite Flüssigkeitskammer 134 an. Die dritte Flüssigkeitskammer 142 weist eine Öffnung oder Öffnung 144 auf, die in einer Trennwand 146 zwischen der zweiten und einer dritten Flüssigkeitskammer 134, 142 angeordnet ist. Die gegenüberliegende Öffnung 144, eine Entlüftungsöffnung 148 ist durch eine Außenwand 150 des Strebenkörpers 88 vorgesehen. Entlüftungsöffnung 148 ist eine offene Öffnung oder eine Öffnung, die für die Umgebung offen ist. Über der Öffnung 144 in der Trennwand 146 ist eine drucknachgiebige Membran 152 angeordnet. Die drucknachgiebige Membran 152 dichtet die Öffnung 144 zwischen der zweiten Flüssigkeitskammer 134 und der dritten Flüssigkeitskammer 142 ab, wodurch verhindert wird, dass Fluid aus der zweiten Flüssigkeitskammer 134 in die dritte Flüssigkeitskammer 142 strömt. Die drucknachgiebige Membran 152 ist eine flexible Membran, die unter Druck, der durch das MR-Fluid 133 in der zweiten Kammer 134 erzeugt wird, in die dritte Kammer 142 hineinragt und das Volumen der zweiten Flüssigkeitskammer 134 effektiv erhöht und das Volumen in der ersten Flüssigkeitskammer 132 abnimmt. Da die nachgiebige Membran 152 in die dritte Kammer 142 hineinragt, wird Luft in der dritten Kammer 142 aus der Entlüftungsöffnung 148 gedrückt. Die drucknachgiebige Membran 152 ist aus einem nicht porösen Material wie Gummi oder dergleichen hergestellt.
Die vorliegende Erfindung betrachtet ferner ein Verfahren zum Ändern der Gesamtsteifigkeit der Strebe 80 von einem ersten Steifigkeitsprofil zu einem zweiten Steifigkeitsprofil. Das erste Steifigkeitsprofil wird durch Senden eines Steuersignals an den elektromagnetorheologischen (EMR) Schalter 120 erreicht, um die elektrische Spule 122 zu deaktivieren und das Magnetfeld auszuschalten. Wenn das durch die elektrische Spule 122 erzeugte elektrische Feld nicht im Abschnitt 141 der Fluidleitung 136 vorhanden ist, ist das MR-Fluid 133 weniger viskos und kann von der ersten Kammer in die zweite Kammer strömen, wenn sich das nachgiebige Element 152 biegt und in die dritte Flüssigkeitskammer 136 hineinragt. Ein erstes lineares Steifigkeitsniveau des ersten Steifigkeitsprofils ist in der Strebe 80 vorhanden, bis das Hauptgummielement 100 den Abstand g1 verschiebt. Ein zweites lineares Steifigkeitsniveau des ersten Steifigkeitsprofils wird in der Strebe 80 erreicht, wenn das Hauptgummielement 100 den Abstand g1 verschiebt und bis das sekundäre Gummielement 110 einen Abstand g2 verschiebt. Nachdem das Hauptgummielement 100 der Abstand g1 und das sekundäre Gummielement 110 verschoben ist, wird ein Abstand g2 der Steifigkeitsstufe des ersten Steifigkeitsprofils nicht linear gemäß der kombinierten Steifigkeit Ksm, Ks₁ , K_s2 , und Ksn verschoben, mit zusätzlicher Verschiebung des Hauptgummielements 100 und des sekundären Gummielements 110.
Ein zweites Steifigkeitsprofil wird in der Strebe 80 erreicht, indem ein Steuersignal an den elektromagnetorheologischen (EMR) Schalter 120 gesendet wird, um die elektrische Spule 122 zu aktivieren und ein Magnetfeld zu erzeugen. Wenn das MR-Fluid 133 im Abschnitt 141 der Fluidleitung 136 dem von der elektrischen Spule 122 erzeugten Magnetfeld ausgesetzt ist, steigt eine scheinbare Viskosität des MR-Fluids 133 variabel an einen Punkt, an dem das MR-Fluid 133 zu einem viskoelastischen Feststoff wird. Der viskoelastische Festkörper des MR-Fluids 133 im Abschnitt 141 der Fluidleitung 136 begrenzt den Durchfluss des MR-Fluids 133 aus der ersten Kammer 132 und in die zweite Kammer 134. Das MR-Fluid 133 ist inkompressibel und verriegelt oder begrenzt die Bewegung des sekundären Gummielements 26 mit der Bewegung, die das sekundäre Snubberelement 28 begrenzt, wodurch die kombinierte effektive Steifigkeit der Montageanordnung 10 effektiv erhöht wird. Im Wesentlichen wird das Fluidvolumen in der ersten Kammer 132 festgehalten, sodass, wenn das Hauptgummielement 100 den Abstand g1 verschiebt und das sekundäre Gummielement 110 kontaktiert wird. Das inkompressible MR-Fluid 133 überträgt die Kräfte vom sekundären Gummielement 110 durch das MR-Fluid 133 zum sekundären Snubberelement 130.
Ein erstes lineares Steifigkeitsniveau des zweiten Steifigkeitsprofils ist in der Strebe 80 vorhanden, bis das Hauptgummielement 100 den Abstand g1 verschiebt. Nachdem das Hauptgummielement 100 der Abstand g1 verschoben hat, steigt der Steifigkeitsgrad des zweiten Steifigkeitsprofils gemäß der kombinierten Steifigkeit von K_sm , K_s1 , K_s2 , und Ksn nichtlinear an, mit zusätzlicher Verschiebung des Hauptgummielements 100 und des sekundären Gummielements 110.
Vorteilhafterweise bietet das System und Verfahren der vorliegenden Offenbarung eine Montageanordnung, die mehr als ein Steifigkeitsprofil aufweist. Darüber hinaus ist das gewünschte Steifigkeitsprofil basierend auf unterschiedlichen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs auswählbar. Viele zusätzliche Vorteile gegenüber konventionellen Montageanordnungen werden aus der vorstehenden Offenbarung ersichtlich.
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 zur Befestigung eines Antriebsstrangs an einem Karosserieteil eines Fahrzeugs, die Montageanordnung umfassend: ein erstes Stützelement mit einem Befestigungsende, das an dem Antriebsstrang anbringbar ist; ein zweites Stützelement mit einem Befestigungsende, das am Strukturelement des Fahrzeugs anbringbar ist, worin das zweite Stützelement von dem ersten Stützelement beabstandet ist, ein erstes nachgiebiges Element, Folgendes aufweisend: ein erstes Befestigungsende, das am ersten Stützelement befestigt ist; ein zweites Befestigungsende, das am zweiten Stützelement befestigt ist; und ein erstes Snubberelement gegenüber dem ersten Befestigungsende; ein zweites nachgiebiges Element, das an dem zweiten Stützelement befestigt ist, worin das zweite nachgiebige Element von dem ersten Dämpfungselement beabstandet ist; ein zweites Stoßelement, das am zweiten Stützelement befestigt und vom zweiten nachgiebigen Element beabstandet ist; eine erste Flüssigkeitskammer, die durch eine Oberfläche des zweiten nachgiebigen Elements definiert ist, eine Oberfläche des zweiten Stützelements und eine Oberfläche des zweiten Snubberelements; und eine zweite Flüssigkeitskammer, die durch eine Vielzahl von Oberflächen des zweiten Stützelements definiert ist und eine Öffnung in mindestens einer der Vielzahl von Oberflächen des zweiten Stützelements aufweist; eine Fluidleitung, die erste Flüssigkeitskammer mit der zweiten Flüssigkeitskammer verbindet, um zu ermöglichen, dass ein Fluid von der ersten Flüssigkeitskammer zur zweiten Flüssigkeitskammer strömt; eine drucknachgiebige Membran, die an dem zweiten Stützelement befestigt ist, worin die drucknachgiebige Membran die Öffnung in der mindestens einen der Vielzahl von Oberflächen des zweiten Stützelements dichtet; und ein magnetorheologisches Fluid, das in der ersten Flüssigkeitskammer, der zweiten Flüssigkeitskammer und der Fluidleitung angeordnet ist; ein elektromagnetorheologischer Schalter in der Nähe eines Abschnitts der Fluidleitung zwischen der ersten und der zweiten Fluidkammer zum selektiven Erzeugen eines elektrischen Feldes zum Ändern einer Viskosität des magnetorheologischen Fluids.
Montageanordnung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine dritte Flüssigkeitskammer angrenzend an die zweite Flüssigkeitskammer, um die drucknachgiebige Membran abzudecken.
Montageanordnung nach Anspruch 2, worin die dritte Flüssigkeitskammer einen Entlüftungsanschluss zum Ausstoßen von Luft aufweist, die innerhalb der dritten Flüssigkeitskammer angeordnet ist.
Montageanordnung nach Anspruch 3, worin der elektromagnetorheologische Schalter ferner eine elektrische Spule zum Erzeugen eines elektrischen Feldes im Abschnitt der Fluidleitung umfasst.
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 mit einer gegenüberliegenden Innenfläche der Öffnung an einem zweiten Ende befestigt ist.
Montageanordnung nach Anspruch 1, worin das zweite nachgiebige Element und das zweite Snubberelement als ein einheitliches Element ausgebildet sind.
Montageanordnung nach Anspruch 7, worin die erste Flüssigkeitskammer eine Blase ist, die innerhalb des einheitlichen Elements ausgebildet ist.
Montageanordnung nach Anspruch 8, worin die Fluidleitung im zweiten Stützelement ausgebildet ist und die Blase mit der zweiten Flüssigkeitskammer verbindet.
Montageanordnung nach Anspruch 2, worin die drucknachgiebige Membran eine flexible Membran ist, die unter Druck erzeugt wird, der durch das Fluid in der zweiten Flüssigkeitskammer in die dritte Flüssigkeitskammer vorsteht, um ein Volumen der zweiten Flüssigkeitskammer zu erhöhen.