DE19754753A1 - Schaltbares Lager - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein schaltbares Lager, mit den im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen.

Ein derartiges Lager ist durch die DE 39 12 058 A1 bekannt, das bei einer Ausfüh­ rung zwei in Reihe angeordnete Gummilager aufweist, die jeweils in einem Hohl­ raum eine elektroviskose Flüssigkeit aufnehmen. Durch Anlegen einer Spannung an die Flüssigkeit ändert diese ihre Viskosität, wodurch sich die Gesamtsteifigkeit des Hydrolagers in Abhängigkeit von der angelegten Spannung verändert. Die in den Hohlräumen eingeschlossene elektroviskose Flüssigkeitsmenge ist konstant und ermöglicht lediglich durch ihre spannungsabhängige Verhärtung eine Erhöhung der Drucksteifigkeit des Hydrolagers, da die elektroviskose Flüssigkeit Energie nicht elastisch speichern kann.

Das Lager der DE 40 36 538 C2 weist zwei in Reihe angeordnete Federelemente auf, von denen ein Federelement ständig mit den von einem Aggregat ausgeübten Kräften beaufschlagt ist und das andere Federelement über eine Steuereinrichtung zu- oder abschaltbar ist. In einen Hohlraum des ersten Federelements ragt axial ein Stützteil, das mit seiner äußeren Stirnseite an einer elastischen Membran anliegt, die pneumatisch verstellbar ist. Bei einer vorgegebenen Druckbelastung der Membran wird das Stützteil zu einem zwischen den beiden Federelementen angeordneten Trennblech verstellt, wodurch dieses Federelement abgeschaltet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein schaltbares Lager mit den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruches 1 anzugeben, bei dem die Elastizitäten der beiden Gummilager veränderbar sind.

Diese Aufgabe ist durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Durch das Einbringen eines flüssigen oder gasförmigen Mediums in den Hohlraum eines Gummilagers, bzw. durch Entfernen des flüssigen oder gasförmigen Mediums aus dem Hohlraum ist das betreffende Gummilager vorzuspannen bzw. zu entspan­ nen, wodurch sich die Elastizität des Gummilagers und damit des gesamten Lagers entsprechend verändert. An die Leitung kann ein Druckspeicher angeschlossen sein, der Druckenergie speichert und beim Ein- und Ausfedern des Lagers ein Durchströmen der Leitung ermöglicht. Ist der Querschnitt und/oder die wirksame Länge der Leitung oder eines Bereiches davon veränderbar, so kann auf einfache Weise durch Einstellen eines entsprechenden Querschnitts oder der Länge der Lei­ tung bzw. eines Abschnitts davon eine gewünschte Dämpfkraft bewirkt werden. Der Querschnitt und/oder die Länge der Leitung kann auch dadurch eingestellt werden, daß aus mehreren parallelen Leitungen eine Leitung oder ein Abschnitt davon bei­ spielsweise über ein Schaltventil ausgewählt und mit dem betreffenden Hohlraum ei­ nes Gummilagers verbunden wird. Die Elastizität des Lagers kann bei Gummilagern, die zwischen Versteifungselementen angeordnete Gummikörper aufweisen, auch dadurch verändert werden, daß der betreffende Hohlraum bis zu einem vorge­ gebenen Fülldruck mit dem flüssigen oder gasförmigen Medium gefüllt bzw. entleert wird und dabei ein Versteifungselement des betreffenden Gummilagers an einer Stützschulter eines anderen Versteifungselements des gleichen Gummilagers zur Anlage kommt, wodurch dieses Gummilager steif geschaltet ist. Auf diese Weise kann das eine oder andere Gummilager oder können beide Gummilager steif ge­ schaltet werden, wodurch sich die Steifigkeit des gesamten Lagers entsprechend ändert.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch die Achse eines Hydrolagers und

Fig. 2 ein Blockschaltbild zur Ansteuerung des Hydrolagers.

Das in Fig. 1 vereinfacht dargestellte Hydrolager 1 weist zwei in Reihe angeordne­ te Gummilager 2, 2' auf, die zwischen Versteifungselementen 3, 3', 3'' angeordnete Gummikörper 4, 4' aufweisen. In die von den Gummikörpern 4, 4' und den Verstei­ fungselementen 3, 3', 3'' eingeschlossenen Hohlräume 5, 5' sind mit einer Flüssig­ keit gefüllt. In jeden Hohlraum 5, 5' mündet eine Hydraulikleitung 6, 6', die über ein zugeordnetes Schaltventil 7, 7' mit einer Druckleitung P oder einer Tankleitung T verbunden ist, wenn das betreffende Schaltventil 7 bzw. 7' aus der dargestellten Neutralstellung in eine erste bzw. zweite Schaltstellung verstellt ist. In der Neutral­ stellung sind die Druckleitung P und die Tankleitung T von der Hydraulikleitung 6 bzw. 6' getrennt. An jede Hydraulikleitung 6, 6' ist ein Druckspeicher 8, 8' ange­ schlossen, wobei der Druckspeicher 8 direkt an die Hydraulikleitung 6 und der Druckspeicher 8' über ein Schaltventil 9 in einer zur Hydraulikleitung 6' führenden Zuleitung 13 an die Hydraulikleitung 6' angeschlossen sind, wenn das Schaltventil 9 aus der dargestellten Neutralstellung in eine erste oder zweite Schaltstellung ver­ stellt ist, in denen entweder ein erster Dämpfungskanal 10 oder in der anderen Schaltstellung der zweite Dämpfungskanal 10' mit der Druckleitung 6' verbunden ist. In der dargestellten Neutralstellung ist der Druckspeicher 8' von der Hydraulikleitung 6' getrennt. Die beiden Dämpfungskanäle 10, 10' unterscheiden sich im Querschnitt und/oder in der Länge. Je nachdem, welcher Dämpfungskanal 10 bzw. 10' an die Hydraulikleitung 6' angeschlossen ist, wird beim Ein- oder Ausfedern des Gummila­ gers 2' der erste oder zweite Dämpfungskanal 10 bzw. 10' durchströmt und durch entsprechende Drosselung der Flüssigkeit eine entsprechende Dämpfungswirkung an dem Hydrolager 1 bewirkt. Die Elastizität des Hydrolagers 1 ist durch die Elasti­ zität der beiden Gummikörper 4, 4' und die Kompressionsfähigkeit der Druckspei­ cher 8, 8' bestimmt, die von der Druckleitung P mit einem vorgebbaren Druck zu be­ lasten sind. Die Elastizität des Hydrolagers 1 kann auch dadurch verändert werden, daß die Flüssigkeit im Hohlraum 5 bzw. 5, mit einem vorgegebenen Fülldruck bela­ stet bzw. auf einen vorgegebenen Fülldruck entlastet wird, wodurch entweder das Versteifungselement 3' an einer Stützwand 11 oder, wie in der rechten Hälfte der Figur dargestellt, das Versteifungselement 3'' an einer Stützwand 11' des Verstei­ fungselements 3 anliegt. Die Gummilager 2, 2' und die Versteifungselemente 3', 3'' sind von dem gehäuseartig ausgebildeten Versteifungselement 3 bis auf eine axiale Öffnung 12 an der anderen Stirnseite umschlossen, das mit den radial nach innen gerichteten Stützwänden 11, 11' Anschläge bildet. Je nachdem, ob der Hohlraum 5 oder der Hohlraum 5' mit diesem vorgegebenen Fülldruck belastet oder auf diesen vorgegebenen Fülldruck entlastet ist, weist das Hydrolager 1 eine dem anderen Gummilager 2 bzw. 2' entsprechende Steifigkeit auf. Werden die Flüssigkeiten in beiden Hohlräumen 5, 5' mit dem vorgegebenen Fülldruck belastet bzw. auf den vorgegebenen Fülldruck entlastet, ist das Hydrolager 1 insgesamt steif geschaltet. Bei der vorliegenden Ausführung ist das mittlere Versteifungselement 3' mit einer größeren radialen Erstreckung ausgebildet und kommt bei einer dem vorgegebenen Fülldruck entsprechenden Druckbelastung der im Hohlraum 5 eingeschlossenen Flüssigkeit an der Stützwand 11 zur Anlage. Durch entsprechende Druckbelastung der Hohlräume 5, 5' können somit die Einzelsteifigkeiten der Gummilager 2, 2' und damit die Gesamtsteifigkeit des Hydrolagers 1 gezielt verändert werden, wobei ein separates Steifschalten jedes Gummilagers 2 bzw. 2' möglich ist. Das Hydrolager 1 ist somit in einem weiten Bereich sowohl in seiner Elastizität als auch in seiner Dämpfungswirkung veränderbar bzw. an das abzustützende Bauteil, beispielsweise den Motor eines Kraftfahrzeugs anzupassen. Zur Ansteuerung des Hydrolagers 1 bzw. der Schaltventile 7, 7', 9 können Sensorsignale berücksichtigt werden, die bei­ spielsweise bei Verwendung des Hydrolagers zur Abstützung des Motors eines Kraftfahrzeugs die Motordrehzahl und/oder die Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahr­ zeugs und/oder Motorschwingungen und/oder vom Motor bzw. von Motortragteilen abgegebene Geräusche und/oder das an wenigstens einem Punkt im Fahrgastraum gemessene Geräusch und/oder Schwingungen im Fahrgastraum erfassen.

In Fig. 2 ist ein Blockschaltbild zur Ansteuerung des als Motorlager eines Kraftfahr­ zeugs ausgebildeten Lagers 1 dargestellt. Eine Regel- oder Steuerungseinrichtung 14 erfaßt die Motordrehzahl 15 und/oder die Fahrgeschwindigkeit 16 des Kraftfahr­ zeugs und/oder Motorschwingungen 17 und/oder vom Motor bzw. von Motortrag­ teilen abgegebene Geräusche 18 und/oder einen bevorstehenden Unfall. Die Steuer- und Regelungseinrichtung wertet diese und eventuell weitere Signale aus und stellt in Abhängigkeit der Signale die Hydraulikflüssigkeit in dem betreffenden Hohlraum 5 bzw. 5' und/oder den Querschnitt bzw. die wirksame Länge des Dämpfungskanals (10, 10') und/oder den vorgegebenen Fülldruck in dem betreffen­ den Hohlraum (5, 5') ein. Zwischen der Druckleitung P und dem Lager 1 ist ein Ventilblock 19 angeordnet, der über jeweils eine Leitung 6, 6' mit einem Hohlraum 5, 5' der Gummilager 6, 6' verbunden und über eine Signalleitung 20 von der Regel- oder Steuerungseinrichtung 14 ansteuerbar ist.

Das Ausführungsbeispiel ist lediglich in Prinzipskizzen dargestellt. Die Anschläge bildenden Stützwände und die damit zusammenwirkenden Versteifungselemente können auf unterschiedliche Weise gebildet sein. Das bei dem Ausführungsbeispiel in Stufen schaltbare Hydrolager kann durch schräge Anlageflächen so abgeändert sein, daß das Hydrolager stufenlos schaltbar ist. Zwischen dem betreffenden An­ schlag und dem zugeordneten Versteifungselement kann an dem einen oder ande­ ren Teil eine elastische Schicht zwischengelegt sein, die ein schlagartiges Anliegen des Versteifungselements an der betreffenden Stützwand vermeidet bzw. mildert. Der Druckspeicher kann, wie beim Gummilager 2 dargestellt, unmittelbar an die Hy­ draulikleitung angeschlossen sein. Ebenso kann ein Schaltventil zwischengeschaltet sein, das von dem beim zweiten Gummilager verwendeten Schaltventil abweichend ausgebildet ist und beispielsweise in keiner Schaltstellung die betreffende Hydraulik­ leitung von dem zugeordneten Druckspeicher trennt. In den Hohlraum des Lagers kann auch ein gasförmiges Medium eingebracht sein, das in ähnlicher Weise wie die bei dem Ausführungsbeispiel verwendete Flüssigkeit in den Hohlraum eines Gummi­ lagers einzubringen oder aus diesem Hohlraum zu entfernen ist, um die Steifigkeit eines Gummilagers und damit des gesamten Lagers zu verändern. Bei Verwendung eines-an die Leitung angeschlossenen Druckspeichers, kann dieser auch in dem Hohlraum eines Gummilagers ausgebildet sein. Anstelle der bei dem Ausführungs­ beispiel verwendeten Sensoren können auch andere Sensoren oder weitere Senso­ ren verwendet sein. Eine Lageransteuerung über Kennfelder ist ebenfalls möglich.

Claims (11)

1. Schaltbares Lager, mit zwei in Reihe angeordneten Gummilagern, die jeweils einen mit einem flüssigen oder gasförmigen Medium gefüllten Hohlraum aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß in den Hohlraum (5 bzw. 5') eine Leitung (Hydraulikleitung 6 bzw. 6') mündet, über die das flüssige oder gasförmige Medium in den Hohlraum (5 bzw. 5') einzubringen bzw aus dem Hohlraum (5 bzw. 5') zu entfernen ist.

2. Schaltbares Lager nach Anspruch 1, mit Gummilagern, die zwischen Ver­ steifungselementen angeordnete Gummikörper aufweisen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Versteifungselement (3) eine Stützwand (11, 11') für ein anderes Versteifungselement (3', 3'') bildet, das an der Stützwand (11, 11') zur Anlage kommt, wenn zur Steifigkeitsveränderung des Lagers (Hydrolager 1) das flüssige oder gasförmige Medium in dem betreffenden Hohlraum (5 bzw. 5') mit einem vorgegebenen Fülldruck belastet ist.

3. Schaltbares Lager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein axial äußeres Versteifungselement (3) die Gummilager (2, 2') und die anderen Versteifungselemente (3', 3'') bis auf eine axiale Öffnung (12) an der anderen Stirnseite gehäuseartig umschließt und an einem inneren Umfangsbereich die Stützwand (11, 11') bildet, die radial nach innen gerichtet ist.

4. Schaltbares Lager nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein zwischen Gummikörpern (4, 4') der Gummilager (2, 2') angeordnetes Ver­ steifungselement (3') einen radial vorstehenden Bereich aufweist, der bei einer Druckbelastung des betreffenden Hohlraumes (5) mit dem vorgegebenen Fülldruck an der zugeordneten Stützwand (11) des Versteifungselements (3) zur Anlage kommt.

5. Schaltbares Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß an den Hohlraum (5 bzw. 5') ein Druckspeicher (8 bzw. 8') ange­ schlossen ist, der eine Volumenveränderung des Hohlraumes (5 bzw. 5') er­ möglicht, wenn das den Hohlraum (5 bzw. 5') aufweisende Gummilager (2 bzw. 2') elastische Bewegungen ausführt.

6. Schaltbares Lager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck­ speicher (8') mit dem Hohlraum (5') über einen Dämpfungskanal (10 bzw. 10') verbunden ist, der über eine Zuleitung (13) in die Leitung (Hydraulikleitung 6') mündet und in Abhängigkeit von Sensorsignalen in seinem wirksamen Quer­ schnitt oder in seiner wirksamen Länge veränderlich ist.

7. Schaltbares Lager nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckspeicher (8') wahlweise über einen von mehreren Dämpfungskanälen (10, 10') mit dem Hohlraum (5') verbindbar ist und die Dämpfungskanäle (10, 10') eine unterschiedliche Länge und/oder einen unterschiedlichen Querschnitt aufweisen.

8. Schaltbares Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß in der von der Leitung (Hydraulikleitung 6') zu dem Druckspeicher (8') führenden Zuleitung (13) ein Sperrelement (Schaltventil 9) angeordnet ist, das die Zuleitung (13) bzw. die Leitung (Hydraulikleitung 6') für einen vorgegebenen Zeitraum von dem Druckspeicher (8') trennt, wenn der mit der Leitung (Hydraulikleitung 6') verbundene Hohlraum (5') mit dem vorgegebenen Fülldruck belastet ist.

9. Schaltbares Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeich­ net, daß eine Regel- oder Steuerungseinrichtung (14) Signale (Motordrehzahl 15, Fahrgeschwindigkeit 16, Motorschwingungen 17, Geräusche 18 und/oder Schwingungen) von Sensoren erfaßt und auswertet, und in Abhängigkeit von den Signalen die Menge des flüssigen oder gasförmigen Mediums im Hohlraum (5 bzw. 5') und/oder den Querschnitt bzw. die wirksame Länge des Dämpfungskanals (10, 10') und/oder den vorgegebenen Fülldruck in dem betreffenden Hohlraum (5 bzw. 5') einstellt.

10. Schaltbares Lager nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer Druckleitung (P) und dem Lager (1) ein Ventilblock (19) angeordnet ist, der über jeweils eine Leitung (6, 6') mit einem Hohlraum (5, 5') eines Gummi­ lagers (2, 2') verbunden ist und die Regel- oder Steuerungseinrichtung (14) den Ventilblock (19) über eine Signalleitung (20) ansteuert.

11. Schaltbares Lager nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager (Hydrolager 1) ein Motorlager eines Kraftfahrzeugs ist und die Sensorsignale die Motordrehzahl (15) und/oder die Fahrgeschwindigkeit (16) des Kraftfahrzeugs und/oder Motorschwingungen (17) und/oder vom Motor bzw. von Motortragteilen abgegebene Geräusche (18) und/oder an einem oder mehreren Punkten im Fahrzeuginnenraum gemessene Geräusche und/oder Schwingungen im Fahrzeuginnenraum und/oder einen bevorstehen­ den Unfall erfassen.