DE3540205A1 - Aktives feder- und daempferlager - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein aktives Feder- und Dämpferlager nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Ein derartiges Lager ist aus der EP-OS 00 85 188 bekannt. Bei diesem bekannten Lager werden sowohl die Druck- wie die Zugkräfte des Lagers über das kompressible fluid in der einzigen Druckkammer übertragen. Außerdem überträgt die als metallische Federplatte ausgebildete elastische Wand Trag­ kräfte zwischen dem kompressiblen Fluid und dem schwingen­ den Körper, so daß sie senkrecht zu ihrer Haupterstreckung relativ steif ausgebildet sein muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei dem bekannten feder- und Dämpferlager die Ansprechempfindlichkeit und -genauigkeit auf Lageänderungen zwischen dem schwingenden und dem feststehenden Körper zu verbessern und die elasti­ sche Wand von der Aufgabe der Tragkraftübertragung zwischen dem Fluid und dem schwingenden Körper zu befreien.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Feder- und Dämpferlager wird der Tragarm auf zwei Seiten von dem kompressiblen Fluid in den beiden Druckkammern beaufschlagt, so daß sich bei einer Lageänderung des Tragarmes eine Druckänderung auf dessen beiden Seiten ergibt, wodurch sich die Ansprechempfindlichkeit und -genauigkeit verbessert. Auch werden bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Lager alle von dem Fluid in den Druckkammern ausgeübten, für die Federung und Dämpfung des Lagers maßgeben­ den Kräfte unmittelbar ohne Zwischenschaltung der elastischen Wand auf den Tragarm übertragen.

Die Ausgestaltung des Lagers nach dem Patentanspruch 2 er­ möglicht eine einfache und vor allem kompakte Bauweise der Ventileinheit.

Bei dem nach dem Patentanspruch 3 ausgebildeten Lager sind die Ventileinheiten durch ihre Anordnung in dem feststehen­ den Körper leicht sowohl mit der Druckquelle wie mit dem Freien zu verbinden, wobei beide Ventileinheiten durch eine einzige Kolbenstange betätigbar sind. Eine elastische Verbin­ dung der Kolbenstange mit dem Tragarm ermöglicht eine schlag­ freie Betätigung der Ventileinheiten und bewirkt weiterhin, daß der Tragarm zwischen dem Schließen und Öffnen der einzelnen Ver­ bindungen eine bestimmte Wegstrecke zurücklegen muß, daß also diese Abfolge der Betätigungen der Ventileinheiten hysterse­ artig erfolgt.

Mit dem Lager nach dem Patentanspruch 4 ist eine besonders einfache und wirksame Steuerung der Verbindung zwischen den Druckkammern und dem Freien gewährleistet. Das gleiche trifft mit dem nach dem Patentanspruch 5 ausgebildeten Lager für die Steuerung der Verbindung zwischen den Druckkammern und der Druckquelle zu, wobei sichergestellt ist, daß eine gleich­ zeitige Verbindung einer Druckkammer mit dem Freien und der Druckquelle ausgeschlossen ist. Die Ausbildung der beiden Ventileinheiten als nachgiebige, vorzugsweise gummielastische Elemente gewährleistet außerdem gasdichte Dichtsitze sowohl mit dem freien Ende der Kolbenstange wie mit dem feststehen­ den Körper.

Mit der Ausbildung des Lagers nach dem Patentanspruch 6 ist ein sehr kompaktes Lager ohne übermäßig hohe Drücke in den Druckkam­ mern erreichbar, da über die Fluide in den Druckkammern über­ wiegend die das Lager belastenden dynamischen Kräfte übertra­ gen werden, während die statische Last weitgehend über den Tragarm und den feststehenden Körper unmittelbar miteinander verbindende nachgiebige Elemente, insbesondere die die Druck­ kammern begrenzenden elastischen Wände, übertragen wird, wobei diese Elemente so ausgelegt sein können, daß sie die dynamischen Kräfte nur wenig beeinflussen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 ein aktives Feder- und Dämpferlager im Querschnitt und

Fig. 2 das Lager der Fig. 1 in der Draufsicht.

Das Feder- und Dämpferlager 1 dient der Verbindung zwischen einer Brennkraftmaschine als schwingendem Körper 2 und dem Rahmen eines nicht weiter dargestellten Kraftfahrzeuges als feststehendem Körper 3. Mit der Brennkraftmaschine ist über einen Flansch 4 ein scheibenförmiger Tragarm 5 verbun­ den, der von einem über Pratzen 6 mit dem Rahmen verbundenen Gehäuse 7 umfaßt ist. Zwischen dem Tragarm 5 und dem Gehäuse 7 sind zwei Druckkammern 8, 9 gebildet, die an ihrem äußeren Umfang durch Faltenbälge 10, 11 begrenzt sind, die jeweils mit dem Tragarm 5 und dem Gehäuse 7 verbunden sind. Die beiden Druckkammern 8, 9 befinden sich in Bezug auf die Richtung der das Lager belastenden statischen und dynamischen Kräfte beid­ seits des Tragarmes 5 und sind nur durch diesen Tragarm 5, der das Lager 1 mittig durchsetzt, voneinander getrennt.

Als Teil des Tragarmes 5 ist mittig an diesem und senkrecht zu seiner Haupterstreckung eine Kolbenstange 12 mittels eines gummielastischen Elements 13 befestigt, wobei Polster 14 dieses Elements 13 Endanschläge für den Tragarm 5 am Gehäuse 7 bilden. Die Kolbenstange 12 wirkt mit ihren beiden freien Enden mit im Gehäuse 7 angeordneten Ventileinheiten 15, 16 zusammen, über die die beiden Druckkammern 8, 9 mit einer nicht dargestellten Druckquelle oder der freien Atmosphäre verbindbar sind.

Jede Ventileinheit 15, 16 wird durch einen gummielastischen, durch einen Metallring 17, 18 verstärkten Ringkörper 19, 20 gebildet, der, durch eine Sicherungsscheibe 21, 22 gesichert, in eine Bohrung 23, 24 im Gehäuse 7 eingesetzt ist. Die Außendurchmesser der Ringkörper 19, 20 sind im eingesetzten Zustand etwas geringer als die Durchmesser der Bohrungen 23, 24, so daß zwischen den Ringkörpern 19, 20 und dem Gehäuse 7 Ringräume 25, 26 erhalten bleiben. In diese münden Bohrungen 27, 28 im Gehäuse 7, die mit einer nicht dargestellten Druck­ quelle verbunden sind. Die Mittelöffnungen 29, 30 der Ring­ körper 19, 20 münden ins Freie.

Die den Druckkammern 8, 9 zugekehrten Endflächen der Ring­ körper 19, 20 sind innen trichterförmig und außen kegelförmig ausgebildet. In Ruhelage des Lagers 1 liegen an den Trichter­ flächen 31, 32 die kegelförmigen Endflächen 33, 34 der Kolben­ stange 12 an, so daß die Druckkammern 8, 9 gegenüber den Mittelöffnungen 29, 30 und damit dem Freien abgeschlossen sind. Die Kegelflächen 35, 36 der Ringkörper 19, 20 liegen in Ruhe­ lage des Lagers 1 an Trichterflächen 37, 38 des Gehäuses 7 an, so daß die Druckkammern 8, 9 gegenüber den Ringräumen 25, 26 und damit der Druckquelle abgeschlossen sind. Das gummielasti­ sche Material der Ringkörper 19, 20 gewährleistet einen guten Dichtsitz sowohl gegenüber der Kolbenstange 12 wie gegenüber dem Gehäuse 7.

In der in Fig. 1 dargestellten Lage des Lagers 1 ist der Trag­ arm 5 und damit die Kolbenstange 12 nach unten ausgelenkt. In dieser Stellung ist die Kolbenstange 12 mit ihrer oberen kegel­ förmigen Endfläche 33 von dem Ringkörper 19 abgehoben, so daß die Mittelöffnung 29 mit der Druckkammer 8 verbunden ist und aus dieser Luft ins Freie strömen kann. Gleichzeitig drückt die Kolbenstange 12 den unteren Ringkörper 20 zusammen, so daß seine Kegelfläche 36 vom Gehäuse 7 abhebt und die Druck­ kammer 9 über den Ringraum 26 und die Bohrung 28 mit der Druck­ quelle verbunden ist, die Druckluft in die Druckkammer 9 fördert. Durch diese Druckminderung in der oberen Druckkam­ mer 8 und Druckerhöhung in der unteren Druckkammer 9 wird der Tragarm 5 wieder zurück in die Ruhelage bewegt, in der die Verbindung der Druckkammer 8, 9 sowohl mit der Druckquelle wie mit dem Freien unterbrochen ist. Bei einer Auslenkung des Tragarmes 5 nach oben werden entsprechend die obere Druck­ kammer 8 mit der Druckquelle und die untere Druckkammer 9 mit dem Freien verbunden. Da bei der beschriebenen Steuerung der Druckänderungen in den Druckkammern 8, 9 der Tragarm 5 beim Auftreten sowohl von statischen wie von dynamischen Kräften immer bestrebt ist, in seine Ruhelage zurückzukehren, dient das Lager 1 nicht nur als Feder und Dämpfer, sondern auch als Niveauregulierung.

Bei dem beschriebenen Lager wird nur ein Teil der auftreten­ den statischen Last über die Druckkammern 8, 9 auf das Gehäuse 7 übertragen, der andere Teil wird über die Faltenbäl­ ge 10, 11 sowie Gummielemente 39 übertragen, die, über den Umfang des Tragarmes 5 verteilt, zwischen diesem und dem Gehäuse 7 befestigt sind.

Claims (6)

1. Aktives Feder- und Dämpferlager zwischen einem schwin­ genden Körper und einem feststehenden Körper, insbeson­ dere zwischen einer Brennkraftmaschine und dem Rahmen eines Kraftfahrzeuges, mit einer mit einem kompressiblen Fluid gefüllten Druckkammer, die in Abhängigkeit von der Lage des schwingenden Körpers mit einer Druckquelle oder dem freien verbindbar ist und die von einem Tragarm des schwingenden Körpers, einem Teil des feststehenden Körpers und einer diese miteinander verbindenden elastischen Wand begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine der ersten Druckkammer (8 bzw. 9) gleich gebaute zweite Druckkammer (9 bzw. 8) auf der der ersten Druck­ kammer (8 bzw. 9) gegenüberliegenden Seite des Tragarmes (5) angeordnet ist und daß der Tragarm (5) die gesamte Trenn­ fläche zwischen den beiden Druckkammern (8, 9) bildet.

2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Druckkammer (8, 9) eine Ventileinheit (15, 16) zugeordnet ist, über die die Verbindung der Druckkammer (8, 9) so­ wohl mit der Druckquelle wie mit dem Freien herstellbar ist.

3. Lager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die im die Druckkammern (8, 9) begrenzenden Teil (Gehäuse 7) des feststehenden Körpers angeordneten Ven­ tileinheiten (15, 16) durch eine mit dem Tragarm (5) vor­ zugsweise elastisch verbundene, diesen senkrecht zu seiner Hauptebene durchsetzende Kolbenstange (12) be­ tätigbar sind.

4. Lager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Druckkammer (8, 9) mit dem Freien durch eine Öffnung (29, 30) in der Ventileinheit (15, 16) verbind­ bar ist, die in der Ruhelage des Lagers (1) durch das freie Ende der Kolbenstange (12) abgedeckt und bei einer gegenüber der Ruhelage größeren Entfernung zwischen Tragarm (5) und Ventileinheit (15, 16) freigegeben ist.

5. Lager nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinheit (15, 16) als ein mit dem Teil (Gehäuse 7) des feststehenden Körpers einen Dichtsitz bildendes nachgiebiges, vorzugsweise gummielastisches Element (19, 20) ausgebildet ist und daß die Kolbenstange (12) bei einer gegenüber der Ruhelage kleineren Entfernung zwischen Tragarm (12) und Ventileinheit (15, 16) den Ventil­ sitz durch Zusammendrücken des nachgiebigen Elemen­ tes (19, 20) aufstößt und die Verbindung zwischen Druckkam­ mer (8, 9) und Druckquelle freigibt.

6. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammern (8, 9) derart ausgebildet sind, daß die Fluide etwa die Hälfte der über das Lager (1) geleiteten statischen Last übertragen.