DE19617840C2 - Zweikammer-Motorlager mit Entkopplungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Zweikammer-Motorlager, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer Tragfeder, die eine Motorlagerplatte abstützt und eine mit hydraulischer Flüssigkeit gefüllte Arbeitskammer begrenzt und mit einer Ausgleichskammer, die eine elastische Wandung auf­ weist, wobei die Arbeitskammer mit der Ausgleichskammer über einen Überströmkanal hydraulisch in Verbindung steht und wobei eine Ent­ kopplungseinrichtung vorgesehen ist, die ein Entkopplungsmittel und eine elektrorheologische Flüssigkeit aufweist, deren Viskosität durch elektrische Mittel beeinflußbar ist.

Ein derartiges Motorlager ist aus der DE 38 20 818 C1 bekannt. Die­ ses Lager weist eine Tragfeder auf, die eine Motorlagerplatte abstützt und eine Arbeitskammer begrenzt. Es ist weiter eine Ausgleichskam­ mer mit einer elastischen Wandung vorgesehen. Die beiden Kammern sind über eine Zwischenplatte getrennt, in der ein wendelförmiger Überströmkanal vorgesehen ist, der beidseitig durch Faltenbälge abge­ schlossen wird. In dem Überströmkanal schwingt eine Säule aus nie­ derviskoser Flüssigkeit, während die Arbeitskammer und die Aus­ gleichskammer mit elektrorheologischer Flüssigkeit gefüllt sind. Zu­ sätzlich ist im Zentrum der Zwischenplatte in einer Aussparung eine Entkopplungsplatte frei beweglich aufgenommen, die von einem Ring­ spalt mit elektrischen Elektroden begrenzt ist. Die Arbeitskammer und die Ausgleichskammer sind über den Ringspalt verbunden. Zur Beein­ flussung des Federungs- und Dämpfungsvermögens des Motorlagers kann die Zähigkeit der elektrorheologischen Flüssigkeit im Ringspalt durch die Elektroden beeinflußt werden.

Nachteilig bei diesem bekannten Motorlager ist, daß eine relativ große Menge an elektrorheologischer Flüssigkeit erforderlich ist. Derartige elektrorheologische Flüssigkeiten sind gegenüber den normalen Hydro­ lagerflüssigkeiten vergleichsweise teuer. Weiter ist eine exakte Steue­ rung der Viskosität und damit der Federungs- und Dämpfungseigen­ schaften des Motorlagers auf Grund der relativ großen Menge an elek­ trorheologischer Flüssigkeit nicht exakt möglich.

Die JP 57-129944 A beschreibt ein Motorlager mit einer Entkopp­ lungseinrichtung, die mit einer elektrorheologischen Flüssigkeit gefüllt ist. Die Entkopplungseinrichtung ist zwischen einer Arbeitskammer und einer Ausgleichskammer angeordnet und weist stirnseitig Mem­ branen auf, die den beiden Kammern zugeordnet sind. Sie besitzt ei­ nen hohen zylindrischen Grundkörper, in dem die beiden über eine Bohrung miteinander verbundenen Kammern vorgesehen sind. Der Durchfluß der elektrorheologischen Flüssigkeit durch die Bohrung kann mittels eines Elektromagneten beeinflußt werden.

Die auf die Anmelderin zurückgehende DE 41 22 360 C2 beschreibt ebenfalls ein Motorlager unter Verwendung einer elektrorheologischen Flüssigkeit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zweikammer-Motorlager vorzuschlagen, bei dem die akustische Entkopplung adaptiv abhängig vom vorliegenden Betriebszustand verändert werden kann und nur geringe Mengen an elektrorheologischer Flüssigkeit erforderlich sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Zweikammer-Motorlager der eingangs genannten Art vorgeschlagen, daß die Entkopplungsein­ richtung einen hohlzylinderförmigen Grundkörper aufweist, der an sei­ ner Stirnseite mit einer der Arbeitskammer zugeordneten gummielasti­ schen Membran versehen ist und zur flüssigkeitsdichten Aufnahme der elektrorheologischen Flüssigkeit ausgebildet ist, daß das Entkopp­ lungsmittel als Entkopplungsmembran ausgebildet ist, die in einem konzentrisch angeordneten Ringspalt des Grundkörpers eingebracht ist, daß die Entkopplungsmembran an ihrem Außenumfang einen ring­ förmigen Rollbalg aufweist, der flüssigkeitsdicht am Grundkörper fest­ gelegt ist und daß der Grundkörper mit mindestens einer elektrischen Steuerelektrode versehen ist, mit der der Freiweg und/oder die Feder­ charakteristik der Entkopplungsmembran beeinflußbar ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Motorlager sind somit zwei getrennte hy­ draulische Systeme vorgesehen. Das erste hydraulische System ist mit einer herkömmlichen, relativ kostengünstigen Hydrolagerflüssigkeit gefüllt, während das zweite hydraulische System eine elektrorheologi­ sche Flüssigkeit aufweist, deren Viskosität steuerbar ist. Hierdurch sind nur geringere Mengen an elektrorheologischer Flüssigkeit erfor­ derlich. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann die akusti­ sche Entkopplung durch die Entkopplungseinrichtung adaptiv verän­ dert werden. Dabei wird das zur Erzielung hoher Dämpfungsarbeit gewünschte Überschwingen der Flüssigkeit im Bereich der Kanalreso­ nanz ausgenutzt und das Lager im akustischen Bereich durch die ad­ aptiv regelbare Entkopplungseinrichtung auf ein besseres Isolationsni­ veau eingestellt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Un­ teransprüchen.

Vorteilhaft weist die Entkopplungsmembran eine Beschichtung aus elektrisch leitfähigem Gummi auf.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung weist der Grundkörper zwei beabstandete Ringplatten auf, wobei in mindestens einer Ringplatte eine elektrische Steuerelektrode aufgenommen ist.

Die Entkopplungsmembran kann mit von den Außenseiten abragenden Ringwulstanschlägen versehen sein, die in zugeordneten Aussparungen am Grundkörper einliegen.

Vorteilhaft ist der Überströmkanal in einer Zwischenplatte vorgesehen, die die Arbeitskammer von der Ausgleichskammer trennen. Hierbei kann der Überströmkanal spiralförmig und/oder als Durchgangsbohrung ausgebildet sein.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Entkopplungseinrichtung in einer Zwischenplatte aufgenommen, die die Arbeitskammer von der Ausgleichskammer trennt.

Die erfindungsgemäße Entkopplungseinrichtung kann auch bei einem prinzipiell bekannten Hydrolager zum Einsatz kommen, bei dem die Tragfeder in einem topfförmigen Gehäuse aufgenommen ist und die Ausgleichskammer an der Außenseite der Tragfeder vorgesehen ist. Ein derartiges Hydrolager ist aus der EP-0 253 373 B1 der Anmelderin be­ kannt. Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird die Entkopp­ lungseinrichtung mit ihrer stirnseitig vorgesehenen gummielastischen Membran der Arbeitskammer zugeordnet. Hierdurch wird der Flüssig­ keitsdruck der Arbeitskammer über die gummielastische Membran an die elektrorheologische Flüssigkeit der akustischen Entkopplungsein­ richtung übertragen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen nä­ her erläutert, die in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellt sind. Hierbei zeigen:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine erste Ausführungsform mit auf beiden Seiten der Entkopplungsmembran vorgesehenen Steuerelektroden,

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform mit einer einzigen Steuerelek­ trode, und

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform bei einem Motorlager mit an der Außenseite der Tragfeder vorgesehener Ausgleichskam­ mer.

Das in Fig. 1 dargestellte Motorlager 10 besitzt eine Arbeitskammer 11, die durch eine Tragfeder 14 aus gummielastischem Material be­ grenzt ist. In der Tragfeder 14 wird eine Motorlagerplatte 15 aufge­ nommen, von der ein Schraubbolzen 16 zur motorseitigen Befestigung abragt. Weiterhin weist das Motorlager 10 ein Gehäuse 13 auf, das mit einem randseitigen Tragflansch 13a ausgebildet ist. An dem Trag­ flansch 13a stützt sich die Tragfeder 14 ab. Durch eine Zwischenplatte 20, die sich aus zwei Teilplatten 20a, 20b aufbaut, ist die Arbeits­ kammer 11 von einer Ausgleichskammer 12 getrennt. In der Zwi­ schenplatte 20 ist ein Überströmkanal 21 vorgesehen, der bei dem Mo­ torlager 10 spiralförmig ausgebildet ist. Hierbei ist im Bereich der Ar­ beitskammer 11 eine Öffnung 22a und im Bereich der Ausgleichskam­ mer 12 eine Öffnung 22b vorgesehen. Die Ausgleichskammer 12 weist eine volumenweiche, elastische Wandung 17 auf. Ein nach innen ge­ zogener Randbereich 13b des Gehäuses 13 dient der Festlegung einer Bodenplatte 18 und der elastischen Wandung 17 an der Zwischenplat­ te 20. Von der Bodenplatte 18 ragt ein Schraubbolzen 19 ab, der der Festlegung des Motorlagers 10 an der Fahrzeugkarosserie dient.

In der Zwischenplatte 20 ist eine Entkopplungseinrichtung 23 aufge­ nommen, die einen konzentrisch zur Längsachse 32 angeordneten hohlzylinderförmige Grundkörper 24 aufweist. Der Grundkörper 24 baut sich aus zwei Ringplatten 24a, 24b auf, die mit Abstand zueinan­ der angeordnet sind und einen Ringspalt 26 begrenzen. In dem Ring­ spalt 26 ist eine Entkopplungsmembran 28 angeordnet, die an ihrem Außenumfang einen ringförmigen Rollbalg 31 aufweist. Der aus gum­ mielastischem Material hergestellte Rollbalg 31 liegt flüssigkeitsdicht in einer am Grundkörper 24 vorgesehenen Aussparung 33 ein. Die Fest­ legung des Rollbalgs 31 erfolgt mittels einer Ringhülse 27.

Der Grundkörper 24 weist eine Zentralbohrung 25 auf, die an den ge­ genüberliegenden Stirnseiten des Grundkörpers 24 jeweils durch eine gummielastische Membran 34, 35 flüssigkeitsdicht verschlossen ist. Somit ist die gummielastische Membran 34 der Arbeitskammer 11 und die gummielastische Membran 35 der Ausgleichskammer 12 zugeord­ net.

Die Entkopplungsmembran 28 weist eine innenliegende Membranplatte 29 auf, die außenseitig mit einer leitfähigen Gummibeschichtung 30 versehen ist. Ebenfalls besteht der Rollbalg 31 aus einem leitfähigem Gummimaterial.

Im Bereich des Ringspalts 26 sind in dem Grundkörper 24 zwei Steuer­ elektroden 36a, 36b angeordnet. Die Steuerelektroden 36a, 36b sind mit einer Hochspannungsquelle 37a, 37b gekoppelt und getrennt an­ steuerbar. Demgegenüber ist die Entkopplungsmembran 28 mit der Masse 38 elektrisch verbunden.

Von der Oberseite der Entkopplungsmembran 28 ragen beidseitig Ringwulstanschläge 39 ab, die in zugeordneter Aussparung 40 am Grundkörper 24 einliegen. Im Zentrum der Entkopplungsmembran 28 ist eine zentrale Bohrung 41 vorgesehen.

Das Motorlager 10 besitzt ein erstes hydraulisches System, das die Arbeitskammer 11 und die Ausgleichskammer 12 sowie den zwischen­ liegend angeordneten Überströmkanal 21 umfaßt. Dieses erste hydrau­ lische System ist mit einer konventionellen Hydraulikflüssigkeit gefüllt.

Das zweite hydraulische System ist in der Entkopplungseinrichtung 23 vorgesehen, die mit einer elektrorheologischen Flüssigkeit gefüllt ist. Hierbei erfolgt die Übertragung des Flüssigkeitdrucks von der Arbeits­ kammer 11 auf die Entkopplungseinrichtung 23 durch die der Arbeits­ kammer 11 zugeordnete gummielastische Membran 34.

Mit der Entkopplungseinrichtung 23 kann die akustische Entkopplung steuerbar oder regelbar, insbesondere in Abhängigkeit von den Be­ triebszuständen des Fahrzeugs, erfolgen. Hierbei kann der Freiweg und/oder die Federcharakteristik der Entkopplungsmembran 28 mittels der zugeordneten Steuerelektroden 36a, 36b beeinflußt werden.

Die Entkopplungsmembran 28 ist durch den randseitig vorgesehenen Rollbalg 31 nahezu freibeweglich gelagert. Durch eine derartige Anord­ nung der Entkopplungsmembran zwischen den beiden Steuerelektroden 26a, 36b wird der elektrorheologisch besonders effektive Squeezemo­ de zur Einschränkung und/oder Phasenverschiebung der Membranbe­ wegungen genutzt. Hierbei stellt die mit der elektrisch leitfähigen Be­ schichtung 30 versehene Entkopplungsmembran 28, die mit dem La­ gergehäuse 13 elektrisch leitfähig verbunden ist, gegenüber den Steue­ relektroden 36a, 36b die Masseelektrode dar. Die Bewegungsmöglich­ keit der Entkopplungsmembran 28 wird durch die Ringwulstanschläge 39 begrenzt, um einen Kontakt zwischen der Entkopplungsmembran 28 und den Steuerelektroden 36a, 36b zu vermeiden.

Die bei der Bewegung der Entkopplungsmembran 28 in Folge der Schwingungsbewegung der Flüssigkeitsmasse verursachten Flüssig­ keitsströme auf beiden Membranseiten können durch durch die ange­ legte Spannung zwischen den Steuerelektroden 36a, 36b und der Ent­ kopplungsmembran 28 beeinflußt werden. Infolge der starken Dros­ selwirkung der Ringwulstanschläge 39 wird sich der Flüssigkeitsstrom bevorzugt in Richtung des Rollbalgs 31 bewegen, was in Abhängigkeit von der Blähsteifigkeit des Rollbalgs 31 zu einer Druckveränderung im Innern des Rollbalgs 31 führt. Da die Steuerung der Spannungen zwi­ schen den beiden Steuerelektroden 36a, 36b und der Entkopplungs­ membran 28 gemeinsam oder getrennt erfolgen kann, wird neben einer einfachen Veränderung der Einspannsteifigkeit der Entkopplungsmem­ bran 28 auch eine gezielte Phasenverschiebung der Membranbewegung gegenüber der Schwingungsbewegung der Flüssigkeitsmasse in der Entkopplungseinrichtung 23 möglich sein. Dieser Effekt kann zur ge­ zielten Reduktion der dynamischen Steifigkeit des Motorlagers 10 im hochfrequenten Bereich ausgenutzt werden, wodurch eine optimale akustische Isolation erzielt wird.

Das in Fig. 2 dargestellte Motorlager 45 unterscheidet sich lediglich hinsichtlich der Entkopplungseinrichtung 23 von dem Motorlager 10 gemäß Fig. 1. Zur Beschreibung von Fig. 2 sollen die bereits einge­ führten Bezugszeichenvergleiche oder funktionsgleiche Teile verwendet werden.

Die Entkopplungseinrichtung 23 bei dem Motorlager 45 besitzt eine Entkopplungsmembran 28, die lediglich an einer einzigen Außenseite mittels eines ringförmigen Rollbalgs 31 flüssigkeitsdicht an dem hohlzylinderförmigen Grundkörper 24 festgelegt ist. Weiterhin ist ledig­ lich die in Fig. 2 obenliegend angeordnete Ringplatte 24a des Grund­ körpers 24 mit einer ringförmigen Steuerelektrode 36a versehen. Eine Kammer 46, die durch die gummielastische Membran 34 und die Ent­ kopplungsmembran 28 begrenzt ist, ist mit einer elektrorheologischen Flüssigkeit gefüllt. Somit arbeitet die Entkopplungsmembran 28 gegen die Umgebungsluft. Somit ist die Steuerelektrode 36a auf der Zugseite angeordnet. Ebenfalls ist es jedoch auch möglich, eine Steuerelektrode lediglich druckseitig vorzusehen.

Darüber hinaus sind nicht dargestellte Ausführungsvarianten möglich, bei denen der Überströmkanal nicht spiralförmig sondern beispielsweise als die Zwischenplatte 20 durchdringende Durchgangsbohrung ausge­ bildet ist.

Fig. 3 zeigt ein Zweikammer-Motorlager 50, das einen prinzipiell an­ deren Aufbau als die Ausführungsformen gemäß den Fig. 1 und 2 aufweist. Zur Beschreibung des Motorlagers 50 sollen die bereits ein­ geführten Bezugszeichen für gleiche oder funktionsgleiche Teile Ver­ wendung finden.

Das Motorlager 50 besitzt ein topfförmiges Gehäuse 13, in dem eine kegelförmige, eine Motorlagerplatte 15 abstützende Tragfeder 14 aus gummielastischem Material aufgenommen ist. Die Tragfeder 14 be­ grenzt eine Arbeitskammer 11, die über einen Überströmkanal mit einer an der Außenseite der Tragfeder 14 angeordneten Ausgleichskammer 12 verbunden ist. Hierbei ist im Bereich der Arbeitskammer 11 eine Öffnung 22a und im Bereich der Ausgleichskammer 12 eine Öffnung 22b an der Tragfeder 14 eingebracht. Die Ausgleichskammer 12 ist flüssigkeitsdicht mittels einer volumenweichen elastischen Wandung 17 abgedichtet. Weiterhin weist das Motorlager 50 ein Deckelteil 51 auf, das das topfförmige Gehäuse 13 umgreift.

Der Arbeitskammer 11 ist eine Entkopplungseinrichtung 23 zugeord­ net, deren Aufbau der Entkopplungseinrichtung 23 des Motorlagers 45 gemäß Fig. 2 entspricht. Demgemäß arbeitet die in der Entkopp­ lungseinrichtung 23 vorgesehene Entkopplungsmembran 28 gegen Umgebungsluft, die durch eine Bohrung 52 eintritt, die an dem Boden­ teil 18 vorgesehen ist. Die Arbeitskammer 11 und die Ausgleichskam­ mer 12 sind mit einer konventionellen Hydraulikflüssigkeit gefüllt. Demgegenüber ist in der Entkopplungseinrichtung 23 eine elektrorheo­ logische Flüssigkeit aufgenommen.

Grundsätzlich ist es bei dem Motorlager 50 gemäß Fig. 3 auch mög­ lich eine Entkopplungseinrichtung 23 vorzusehen, die den in Fig. 1 dargestellten Aufbau aufweist.

Allen vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, daß die akustische Entkopplung abhängig von dem Betriebszustand des Fahrzeugs gesteuert oder geregelt werden kann, indem die Viskosität der in der Entkopplungseinrichtung 23 eingebrachten elektrorheologi­ schen Flüssigkeit verändert wird.

Claims (9)

1. Zweikammer-Motorlager, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer Tragfeder (14), die eine Motorlagerplatte (15) abstützt und eine mit hydraulischer Flüssigkeit gefüllte Arbeitskammer (11) begrenzt und mit einer Ausgleichskammer (12), die eine elastische Wandung (17) aufweist, wobei die Arbeitskammer (11) mit der Ausgleichskammer (12) über einen Überströmkanal (21) hydraulisch in Verbindung steht und wobei eine Entkopplungseinrichtung (23) vorgesehen ist, die ein Entkopplungsmittel und eine elektrorheologische Flüssigkeit aufweist, deren Viskosität durch elektrische Mittel beeinflußbar ist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Entkopplungseinrichtung (23) einen hohlzylin­ derförmigen Grundkörper (24) aufweist, der an seiner Stirnseite mit einer der Arbeitskammer (11) zugeordneten gummielastischen Mem­ bran (34) versehen ist und zur flüssigkeitsdichten Aufnahme der elek­ trorheologischen Flüssigkeit ausgebildet ist, daß das Entkopplungsmit­ tel als Entkopplungsmembran (28) ausgebildet ist, die in einem kon­ zentrisch angeordneten Ringspalt (26) des Grundkörpers (24) einge­ bracht ist, daß die Entkopplungsmembran (28) an Ihrem Außenum­ fang einen ringförmigen Rollbalg (31) aufweist, der flüssigkeitsdicht am Grundkörper (24) festgelegt ist, und daß der Grundkörper (24) mit mindestens einer elektrischen Steuerelektrode (36a, 36b) versehen ist, mit der der Freiweg und/oder die Federcharakteristik der Entkopp­ lungsmembran (28) beeinflußbar ist.

2. Motorlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entkopplungsmembran (28) eine Beschichtung (30) aus elek­ trisch leitfähigem Gummi aufweist.

3. Motorlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (24) zwei beabstandete Ringplatten (24a, 24b) aufweist, wobei in mindestens einer Ringplatte (24a, 24b) eine elektrische Steuerelektrode (36a, 36b) aufgenommen ist.

4. Motorlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Entkopplungsmembran (28) mit von der Au­ ßenseite abragenden Ringwulstanschlägen (39) versehen ist, die in zugeordneten Aussparungen (40) am Grundkörper (24) ein­ liegen.

5. Motorlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Überströmkanal (21) in einer Zwischenplatte (20) vorgesehen ist, die die Arbeitskammer (11) von der Aus­ gleichskammer (12) trennt.

6. Motorlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Entkopplungseinrichtung (23) in einer Zwi­ schenplatte (20) aufgenommen ist, die die Arbeitskammer (11) von der Ausgleichskammer (12) trennt.

7. Motorlager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenplatte einen Überströmkanal (21) aufweist, der spiral­ förmig und/oder als Durchgangsbohrung ausgebildet ist.

8. Motorlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Tragfeder (14) in einem topfförmigen Gehäuse (13) aufgenommen ist und die Ausgleichskammer (12) an der Außenseite der Tragfeder (14) vorgesehen ist.

9. Motorlager nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Entkopplungseinrichtung (23) eine Entkopplungsmembran (28) aufweist, die flüssigkeitsdicht am Grundkörper (24) festgelegt ist und gegen die Umgebungsluft arbeitet.