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Die
Erfindung betrifft ein hydraulisch dämpfendes Lager mit einer Arbeitskammer
und einer Ausgleichskammer, die mit einer hydraulisch dämpfenden
Flüssigkeit
gefüllt
und durch eine Zwischenplatte voneinander getrennt sind, wobei die
Arbeitskammer und die Ausgleichskammer durch einen Überströmkanal und
einen Bypasskanal miteinander gekoppelt sind, der durch einen Aktor
freigebbar und verschließbar
ist.
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Derartige
Lager werden im Fahrzeugbau verwendet und auch als Hydrolager bezeichnet.
Die Lager werden typischerweise zwischen Motor und Karosserie angeordnet.
Mit derartigen Lagern werden Schwingungen zwischen Motor und Karosserie isoliert.
Da für
unterschiedliche Betriebszustände
unterschiedliche Dämpfungseigenschaften
benötigt werden,
sind die Lager in ihrem Dämpfungsverhalten umschaltbar
ausgestaltet. Diese Umschaltung lässt sich durch ein zusätzliches
Freigeben einer Verbindung zwischen Arbeitskammer und Ausgleichskammer über den
Bypasskanal erreichen. Hier kommt ein Aktor zum Einsatz, der ein
Stellglied und einen Stellantrieb umfasst.
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In
der
DE 36 19 687 C2 ist
ein Zweikammermotorlager offenbart, bei dem eine Arbeitskammer mit
einer Ausgleichskammer über
einen Überströmkanal und
einen Querkanal verbunden sind. Der Querkanal lässt sich über ein Stellglied öffnen oder schließen. Das
Stellglied ist als Hohlzylinder ausgeführt, der die Verbindung zwischen
Querkanal und Ausgleichskammer freigibt. Der Querkanal durchdringt
den Hohlzylinder, der von einer ausserhalb des Hohlzylinders angeordneten
elektromagnetischen Spule betätigt
wird. Dazu wird der Spule eine Spannung zugeführt, die ein Magnetfeld erzeugt,
welches den metallischen Hohlzylinder anzieht, so dass dieser vertikal
verschoben wird und somit den Querkanal freigibt. Bei dieser Ausgestaltung
ist es bei Veränderung
der Dimensionierung des Querkanals notwendig, den gesamten Aufbau
des Lagers zu verändern,
da durch die Veränderung
des Durchmessers des Querkanals auch der Durchmesser des Hohlzylinders
und auch die Anordnung der elektromagnetischen Spule verändert werden
müssen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lager mit einem Aktor
anzugeben, der von der Dimensionierung des Lagers unabhängig ist
und für
unterschiedliche Lager verwendet werden kann und einfach schaltbar
ausgebildet ist.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen,
dass der Bypasskanal außerhalb des
Aktor angeordnet ist und der Aktor pneumatisch schaltbar ist.
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Durch
die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird
die Aktorik von den Hydraulikfunktionen getrennt und es wird ermöglicht,
die Abmessungen des Bypasskanals zu verändern, ohne dass es erforderlich ist,
die Konstruktion des Aktors, der aus Stellglied und Stellantrieb
besteht, zu verändern.
Damit ist es möglich,
den erfindungsgemäßen Aktor
für Lager
mit unterschiedlichen Dimensionierungen des Überström- oder Bypasskanals zu verwenden.
Durch die pneumatische Schaltbarkeit des Aktors kann ein im Fahrzeug
vorhandener Unterdruck oder Vakuum verwendet werden, um das Stellglied
zu bewegen und damit den Bypasskanal zu öffnen oder zu schließen. Außerdem wird
durch die zentrale Anordnung des Aktors einem Verklemmen des Aktors
vorgebeugt. Durch die zentrale Positionierung des Aktors lässt dieser
sich sehr kompakt realisieren, so dass das Lager wenig Bauraum beansprucht.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Bypasskanal in Umfangsrichtung
versetzt angeordnete Segmente auf, die in die Zwischenplatte eingebracht
sind.
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Vorteilhaft
umfasst der Aktor als Stellglied eine hohlzylindertörmige Schiebehülse, die
vom Stellantrieb auf eine Prallplatte gedrückt wird, wodurch der um den
Aktor herum verlaufende Bypasskanal verschlossen wird. Die hohlzylinderförmige Schiebehülse wird
durch den Aufbau eines Vakuums nach oben verschoben und gibt somit
den Bypasskanal frei. Bei fehlendem Vakuum liegt die Schiebehülse auf
der Prallplatte auf und verschließt den Bypasskanal.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
mit dem angelegten Vakuum eine Entkopplungsmembran zu schalten. Diese
Entkopplungsmembran ist im oberen Bereich der Zwischenplatte angeordnet
und wirkt mit der Arbeitskammer zusammen. Beim Aufbau des Vakuums wird
die Entkopplungsmembran blockiert, so dass die maximale Volumensteifigkeit
der Arbeitskammer erreicht wird. Damit kann ein tiefes Unterschwingen
der dynamischen Steifigkeit bei kleinerer Größe des Bypasskanals erzielt
werden.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
die Schiebehülse
mit einer Rückstellfeder
zu koppeln. Die Rückstellfeder ist
an einer Seite an der Zwischenplatte und an der anderen Seite an
der Schiebehülse
befestigt. Durch die Rückstellfeder
wird die Schiebehülse
in einer Schließposition
gehalten, in der der Bypasskanal verschlossen ist. Erst durch den
Aufbau eines Vakuums wird durch das Vakuum die Rückstellkraft der Rückstellfeder überwunden
und die Schiebehülse
nach oben gezogen, so dass der Bypasskanal freigegeben wird.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
in der Zwischenplatte eine Vakuumkammer auszubilden. Diese Vakuumkammer
ist mit der Vakuumquelle verbunden und wird in Richtung der Arbeitskammer
von der Entkopplungsmembran und in Richtung der Schiebehülse von
der Rückstellfeder
begrenzt. Die Rückstellfeder ist
dabei vorzugsweise aus einem luftdichten elastomeren Material ausgebildet,
vorzugsweise aus elastischem Kunststoff oder Gummi.
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Vorteilhaft
kann die Entkopplungsmembran und die Schiebehülse gemeinsam über das
Vakuum schaltbar sein. Dabei wird beim Aufbau eines Vakuums sowohl
die Entkopplungsmembran blockiert, als auch die Schiebehülse nach
oben verstellt, so dass die maximale Volumensteifigkeit des Lagers
durch einen einzigen Schaltvorgang bewirkt wird. Dabei kann die
Entkopplungsmembran je nach Dimensionierung gleichzeitig oder zeitlich
versetzt zu der Schiebehülse
betätigt
werden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
in der Vakuumkammer eine Zwischenwand anzuordnen. Diese horizontal verlaufende
Zwischenwand trennt die Vakuumkammer in eine Entkopplungsvakuumkammer
und eine Schiebehülsenvakuumkammer
auf. Durch die Anordnung der Zwischenwand lassen sich die Schaltvorgänge besser
einstellen. Besonders vorteilhaft ist es dabei, die Entkopplungsvakuumkammer
und Schiebehülsenvakuumkammer über wenigstens
eine Ventilbohrung in der Zwischenwand miteinander zu koppeln.
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Dadurch
wird beim Aufbau eines Vakuums in der Vakuumkammer die Schiebehülse mit
der Schiebehülsenfeder
in Richtung Zwischenwand gezogen, so dass die Schiebehülse den
Bypasskanal freigibt. Außerdem
entsteht durch den Aufbau des Vakuums auch in der Entkopplungsvakuumkammer
ein Vakuum, wodurch die Entkopplungsmembran an der Zwischenwand
anliegt und eine Entkopplung von Schwingungen in der Arbeitskammer
blockiert.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorteilhaft vorgesehen,
dass bei fehlendem Vakuum in der Vakuumkammer sich zwischen Entkopplungsmembran
und Zwischenwand ein Luftpolster aufbaut. Die Entkopplungsmembran
ist somit frei beweglich und arbeitet bei Schwingungen gegen das Luftpolster,
wodurch eine Einstellbarkeit der Steifigkeit der Arbeitskammer ermöglicht wird.
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Vorteilhaft
ist die Vakuumkammer mit einem Vakuumanschluss verbunden, der in
der Zwischenplatte zwischen einer Eingangsöffnung des Überströmkanals und einer Ausgangsöffnung des Überströmkanals
angeordnet ist. Der Vakuumanschluss ist mit einer extern im Fahrzeug
angeordneten Vakuumquelle verbunden.
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Es
ist offensichtlich, dass die pneumatische Ansteuerung mittels Unter-
oder Überdruck
realisiert werden kann.
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Nachfolgend
wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die
in den Zeichnungen in schematische Weise dargestellt sind. Es zeigen:
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1 einen Vertikalschnitt
durch eine erste Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Lagers;
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2 einen Vertikalschnitt
durch die Zwischenplatte einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lagers
gemäß 2 mit geschlossenem Bypasskanal;
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3 einen Vertikalschnitt
durch die Zwischenplatte des erfindungsgemäßen Lagers mit geöffnetem
Bypasskanal;
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4 einen Ausschnitt eines
Vertikalschnitts durch die Zwischenplatte des erfindungsgemäßen Lagers
mit Vakuumanschluss;
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5 eine Ansicht von oben
auf die Zwischenplatte eines erfindungsgemäßen Lagers;
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6 Vertikalschnitt entlang
der Schnittlinie VI-VI durch das erfindungsgemäße Lager ohne dargestellte
Tragfeder gemäß 5;
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7 eine perspektivische Ansicht
des erfindungsgemäßen Lagers
gemäß 5 und 6.
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1 zeigt ein hydraulisch
dämpfendes
Lager 10, das als Motorlager bei Kraftfahrzeugen zum Einsatz
kommt. Das Lager 10 weist eine Tragfeder 11 aus
elastomerem Material auf, die einen motorseitigen Lagerkern 12 abstützt. Die
Tragfeder 11 stützt sich
randseitig an einem Gehäuse 17 ab,
das das Lager 10 am Aussenumfang begrenzt. Die Tragfeder 11 begrenzt
eine Arbeitskammer 13, die von einer Ausgleichskammer 14 durch
eine Zwischenplatte 15 getrennt ist. Die Ausgleichskammer 14 wird
von einer nachgiebigen Ausgleichsklappe 16 aus elastomerem Material
begrenzt.
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Die
Arbeitskammer 13 und die Ausgleichskammer 14 sind
mit einer hydraulischen Flüssigkeit gefüllt. In
der Zwischenplatte 15 ist ein die Arbeitskammer 13 und
die Ausgleichskammer 14 verbindender Überströmkanal 18 vorgesehen,
der spiralförmig
verläuft.
Weiterhin sind die Arbeitskammer 13 und die Ausgleichskammer 14 durch
einen vertikal verlaufenden Bypasskanal 19 verbunden, der
mehrere in Umfangsrichtung versetzt angeordnete Segmente 19a, 19b, 19c aufweist.
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Dem
Bypasskanal 19 ist ein Aktor 20 zugeordnet, der
ein Stellglied 21 aufweist. Mit dem Stellglied 21 ist
der Bypasskanal 19 freigebbar und verschliessbar. Das Stellglied 21 weist
eine hohlzylinderförmige
Schiebehülse 28 auf,
die den Bypasskanal 19 innenseitig begrenzt. Die hohlzylinderförmige Schiebehülse 28 ist
an ihrer unteren Seite durch eine radial nach innen abra gende Stirnplatte 29 begrenzt. Von
der Stirnplatte 29 ragt eine Hülse 32 ab, in die
ein Führungsbolzen 30 einliegt.
An der Zwischenplatte 15 ist eine Prallplatte 26 vorgesehen,
die eine zentrale Öffnung 27 zur
Ausgleichskammer 14 aufweist.
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Die
Schiebehülse 28 verschliesst
in einer Grundstellung die Öffnung 27 der
Prallplatte 26. Durch dieses vertikale Verschieben der
Schiebehülse 28 wird
der Bypasskanal 19 mit der Ausgleichskammer 14 verbunden.
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Der
Stellantrieb 22 des Aktor 20 weist eine Vakuumkammer 41 auf,
die mit einer Vakuumquelle 40 verbunden ist. Die Vakuumquelle 40 ist über einen Vakuumanschluss 49 mit
dem Lager 10 verbunden. In der Zwischenplatte 15 ist
eine Vakuumleitung 51 eingebracht, die in die Vakuumkammer 41 des
Aktors 20 mündet.
Die Vakuumkammer 41 wird von einer ringförmigen Rückstellfeder 42 aus
einem elastischen Material begrenzt.
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In
den 2 und 3 ist jeweils nur die Zwischenplatte 15 mit
dem zentral angeordneten Aktor 20 dargestellt, an dessen
Umfang der Bypasskanal 19 angeordnet ist. In der Zwischenplatte 15 sind
jeweils der Überströmkanal 18 und
der Bypasskanal 19 eingebracht, über die die nicht dargestellte
Arbeitskammer 13 mit der ebenfalls nicht dargestellten
Ausgleichskammer 14 verbunden ist. Die hohlzylinderförmige Schiebehülse 28 des
Aktors 20 verschließt
den Bypasskanal 19. In der Schließstellung begrenzt die Schiebehülse 28 den
Bypasskanal 19 seitlich, wobei die Stirnplatte 29 der
Schiebehülse 28 auf
der Prallplatte 26 aufliegt und die Öffnung 27 in der Prallplatte 26 verschließt. Die
Schiebehülse 28 ist
mit einer Rückstellfeder 42 gekoppelt,
die ringförmig
ausgebildet ist und an ihrem Innenumfang mit der Hülse 32 und
an ihrem Außenumfang
mit dem Gehäuse 50 des
Aktors 20 verbunden ist. Die Rückstellfeder 42 ist elastisch
ausgebildet und drückt
die Schiebehülse 28 in
die Schließposition,
in der der Bypasskanal 19 verschlossen ist. Über der
Rückstellfeder 42 ist
die Vakuumkammer 41 angeordnet. In der Zwischenplatte 15 ist
eine Zwischenwand 45 angeordnet. Die Zwischenwand 45 unterteilt
die Vakuumkammer 41 in eine obere Kammer, die als Entkopplungsvakuumkammer 46 bezeichnet
wird, und eine untere Kammer, die als Schiebehülsenvakuumkammer 47 bezeichnet
wird. In der Zwischenwand 45 sind Ventilbohrungen 48 angeordnet, über die
die beiden Kammern 46, 47 miteinander kommunizieren.
Die oben angeordnete Entkopplungsvakuumkammer 46 wird an
ihrer Oberseite von einer Entkopplungsmembran 44 begrenzt.
Die Entkopplungsmembran 44 wirkt mit der Arbeitskammer 14 zusammen.
Die Schiebehülse 28 weist
in diesem Ausführungsbeispiel
eine zentrale Öffnung
auf, die einen Führungsbolzen 30 aufnimmt, der
an der Zwischenwand 45 befestigt ist.
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In
dem dargestellten Zustand der 2 ist
in der Vakuumkammer 41 mit ihren Teilkammern 46, 47 kein
Vakuum aufgebaut. In einem derartigen Fall ist die Entkopplungsmembran 44 frei
beweglich und kann auftretende hochfrequente Schwingungen mit kleiner
Amplitude entkoppeln. Ein derartiger Zustand des Lagers 10 wird
beispielsweise im Fahrbetrieb benötigt, wenn keine Schwingungen
mit großen
Amplituden und niedrigen Frequenzen auftreten.
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3 zeigt einen Vertikalschnitt
durch die Zwischenplatte 15 des erfindungsgemäßen Lagers 10 mit
geöffnetem
Bypasskanal 19. In dem hier dargestellten Zustand hat das
in der Vakuumkammer 41 aufgebaute Vakuum die Rückstellfeder 42 mit
der daran angekoppelten Schiebehülse 28 nach
oben gezogen, sodass der Bypasskanal 19 geöffnet ist.
Ausserdem liegt die Entkopplungsmembran 44 an der Zwischenwand 45 an,
so dass eine Entkopplung der Arbeitskammer 13 blockiert
ist. Da sowohl der Überströmkanal 18 als
auch der Bypasskanal 19 geöffnet sind, wird eine maximale
Dämpfung
auftretender Schwingungen durch die in den Kanälen 18, 19 schwingenden
Flüssigkeitssäulen erzielt.
Ein derartiger Zustand des Lagers wird beispielsweise im Leerlauf
des Motors benötigt,
da dabei großer
Amplituden mit niedrigen Frequenzen auftreten, die durch die maximale
Dämpfung
des Lagers optimal gedämpft werden
können.
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4 zeigt einen Ausschnitt
eines Vertikalschnitts durch die Zwischenplatte eines erfindungsgemäßen Lagers
bei dem die Verbindung der Entkopplungsvakuumkammer 46 mit
dem mit Vakuumanschluss 49 dargestellt ist. Von der Entkopplungsvakuumkammer 46 führt ein
Kanal zum dem Vakuumanschluss 49 an den die Vakuumquelle 49 angeschlossen
ist. Dabei ist der Vakuumanschluss 49 in dem Bereich in
der Zwischenplatte 15 angeordnet, an dem der um den Aktor
herumlaufende Überströmkanal in
die Ausgleichkammer 14 mündet.
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5 zeigt eine Ansicht von
oben auf die Zwischenplatte 15 des Lagers 10.
In dieser Ansicht ist die Tragfeder 11 aus Gründen der Übersichtlichkeit
nicht dargestellt. Die Eingangsöffnung 18a des Überströmkanals 18 ist
auf der Oberseite der Zwischenplatte 15 angeordnet. Der Überströmkanal 18 verläuft in der
Zwischenplatte 15 schraubenförmig um den Aktor 20 herum
und mündet
in der Ausgleichskammer 14, die hier nicht dargestellt
ist. Zwischen der Eingangsöffnung 18a und
der Ausgangsöffnung 18b ist
der Vakuumanschluss 49 angeordnet. Der Bypasskanal 19 ist
in mehrere Bypasskanalsegmente 19a–19c unterteilt, die
an der Oberseite der Zwischenplatte 15 in die Zwischenplatte 15 eintreten und
in Richtung Ausgleichskammer 14 durch die Zwischenplatte 15 geführt sind.
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6 zeigt einen Vertikalschnitt
entlang der Schnittlinie VI-VI durch das Lager gemäß 5 ohne dargestellte Arbeitskammer
und Tragfeder. Dieses Lager weist keine Entkopplungsmembran 44 auf. Das
Vakuum wird über
den Vakuumanschluss 49 in der Vakuumkammer 41 aufgebaut,
wodurch die Schiebehülse 28 des
Aktors 20 aus ihrer dargestellten Schließposition
heraus nach oben gezogen wird und den Bypasskanal 19 freigibt.
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7 zeigt eine perspektivische
Ansicht des erfindungsgemäßen Lagers
nach den 5 und 6.
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- 10
- Lager
- 11
- Tragfeder
- 12
- Lagerkern
- 13
- Arbeitskammer
- 14
- Ausgleichskammer
- 15
- Zwischenplatte
- 16
- Ausgleichsklappe
- 17
- Lagergehäuse
- 18
- Überströmkanal
- 18a
- Eingangsöffnung des Über
-
- strömkanals
- 18b
- Ausgangsöffnung des Über
-
- strömkanals
- 19
- Bypasskanal
- 19a
- Bypasskanalsegment
- 19b
- Bypasskanalsegment
- 19c
- Bypasskanalsegment
- 20
- Aktor
- 21
- Stellglied
- 22
- Stellantrieb
- 26
- Prallplatte
- 27
- Öffnung in
Prallplatte
- 28
- Schiebehülse
- 29
- Stirnplatte
- 30
- Führungsbolzen
- 32
- Hülse
- 40
- Vakuumquelle
- 41
- Vakuumkammer
- 42
- Rückstellfeder
- 44
- Entkopplungsmembran
- 45
- Zwischenwand
- 46
- Entkopplungsvakuumkammer
- 47
- Schiebehülsenvakuum
-
- kammer
- 48
- Ventilbohrung
- 49
- Vakuumanschluss
- 50
- Aktorgehäuse
- 51
- Leitung