DE60133699T2

DE60133699T2 - Adaptives hydraulisch motorlager

Info

Publication number: DE60133699T2
Application number: DE60133699T
Authority: DE
Inventors: Jay Michael Miamisburg SHORES; Sanjiv Gobind Lebanon Tewani; Thomas Allen Farmersville BAUDENDISTEL; Mark Wayne Bellbrook Long; James Eugene Cincinnati DINGLE
Original assignee: Delphi Technologies Inc
Current assignee: Delphi Technologies Inc
Priority date: 2000-02-25
Filing date: 2001-02-20
Publication date: 2009-05-14
Anticipated expiration: 2021-02-21
Also published as: DE60133699D1; EP1185800B1; EP1185800A1; US6361031B1; EP1185800A4; WO2001063138A1

Description

Technisches Gebiet
Diese Erfindung betrifft eine adaptive Motorbefestigung zum Befestigen des Motors eines Kraftfahrzeug am Fahrzeugchassis, wobei die Dämpfungseigenschaften der Motorbefestigung mit Hilfe eines elektrisch betätigten oder vakuumbetätigten Steuerventils geändert werden können.
Allgemeiner Stand der Technik
Die dynamischen Eigenschaften eines Kraftfahrzeugs sind dergestalt, dass das Fahrzeug, während es auf einer ebenen Straße mit Autobahngeschwindigkeiten fährt, möglicherweise rüttelt und vibriert, wenn keine Motorbefestigungen mit hoher dynamischer Steifigkeit und Dämpfung verwendet werden, um den Motor an dem Rahmen zu montieren. Andererseits müssen die Motorbefestigungen eine gute Isolierung des Motors während der Motorleerlaufdrehzahlen bieten, was eine sehr weiche Motorbefestigung von geringer dynamischer Steifigkeit erfordert. Dementsprechend müssen Kompromisse gemacht werden. Infolge dessen werden in der Regel Motorbefestigungen konstruiert, bei denen die Dämpfung während Zuständen mit geringen Vibrationen gering ist und bei denen während Zuständen mit stärkeren Vibrationen eine höhere Dämpfung und damit eine höhere Steifigkeit erreicht wird.
Es gibt jedoch Fahrzeugbetriebszustände, bei denen eine höhere dynamische Steifigkeit und Dämpfung auch dann erwünscht sind, wenn die einwirkenden Vibrationen relativ gering sind. Dementsprechend ist im US-Patent 5,205,546 offenbart worden, in einer dynamischen Motorbefestigung einen Solenoidaktuator anzuordnen, der die Befestigung während jedes Fahrzustandes in den Modus mit höherer Steifigkeit umschalten kann. DE 4121939 offenbart eine bekannte hydraulische Motorbefestigung.
Kurzdarstellung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine adaptive hydraulische Motorbefestigung gemäß Anspruch 1 bereitgestellt.
Die vorliegende Erfindung stellt eine dynamische Motorbefestigung bereit, bei der Steifigkeit und Dämpfung an sich verändernde Fahrzustände angepasst werden können. Dies erreicht man durch Anordnen eines Steuerhohlraums in der festen Wand, welche die Pumpkammer und das Reservoir einer herkömmlichen Motorbefestigung voneinander trennen. Die Wand enthält einen Öffnungspfad, durch den Fluid gepumpt wird, um die höhere Steifigkeit und Dämpfung zu erreichen. In der Wand ist eine Entkopplungsmembran montiert, deren eine Seite mit dem Fluid in der Pumpkammer in Kontakt steht und deren andere Seite mit dem Druckpegel in dem Steuerhohlraum in Kontakt steht. Während des normalen Betriebes wird der Steuerhohlraum ins Freie entlüftet, und die Befestigung fungiert als eine typische hydraulische Befestigung. Das heißt, die Befestigung bietet eine geringe dynamische Steifigkeit und Dämpfung für kleine einwirkende Vibrationen und eine höhere dynamische Steifigkeit und Dämpfung für größere einwirkende Vibrationen. Jedoch kann ein Solenoidaktuator für sämtliche einwirkende Vibrationen betätigt werden, um Luft in dem Steuerhohlraum einzuschließen, die als eine Luftfederung wirkt, die sich einer Bewegung der Entkopplungsmembran entgegenstellt, wodurch eine Dämpfung für sämtliche einwirkende Vibrationen verstärkt wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Querschnittsansicht einer Motorbefestigung, die gemäß den Lehren vorliegenden Erfindung aufgebaut ist; und
2 ist eine ähnliche Ansicht wie in 1, die aber eine andere Ausführungsform – nicht gemäß der Erfindung – veranschaulicht.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Wenden wir uns nun 1 zu, wo eine Motorbefestigung, in der die vorliegende Erfindung verkörpert ist, allgemein mit der Bezugszahl 10 bezeichnet ist. Die Motorbefestigung 10 enthält ein Gehäuse 12, das einen Stehbolzen 14 und eine Schelle 16 aufweist, um die Befestigung 10 an dem Rahmen und dem Motor des Fahrzeugs zu befestigen, wobei die Befestigung 10 den Motor an dem Rahmen befestigt. Ein Einsatz 15 ist an dem Stehbolzen 14 montiert.
Das Gehäuse 12 enthält eine obere Sektion 18, von der sich die Schelle 16 erstreckt, und eine untere Sektion 20. Die untere Sektion 20 enthält einen elastomeren Einsatz 22 aus einem elastomeren Material (wie zum Beispiel Gummi), in das der Stehbolzen 14 und der Einsatz 15 eingebettet sind. Zwischen die Sektionen 18 und 20 ist eine feste Wand 24 eingeklemmt, die das durch das Gehäuse 12 definierte Volumen in eine Pumpkammer 26 und eine obere Kammer 28 aufteilt. Die obere Kammer 28 ist durch eine flexible Membran 34 in ein Reservoir 30 und eine atmosphärische Sektion 32 (die ins Freie entlüftet wird) unterteilt. Die flexible Membran enthält einen umfänglich verlaufenden äußeren Randabschnitt 36, der in abdichtender Weise zwischen der Gehäusesektion 18 und der Wand 24 eingeklemmt ist, und einen inneren umfänglich verlaufenden Rand 38, der durch einen Einsatz 40 gegen die Oberseite der Wand 24 geklemmt wird. Der Einsatz 40 definiert einen Durchgang 42, der durch die Wand 24 hindurch eine Strömungsverbindung zwischen der atmosphärischen Sektion 32 und einem Steuerhohlraum 44 herstellt, der auf der Seite der Wand 24 definiert ist, die der Pumpkammer 26 zugewandt ist.
Ein Ventilsitz 46 umfängt den Durchgang 42. Der Ventilsitz 46 wirkt mit einem Dichtelement 48 zusammen, das an einem Kolben 52 eines Solenoidventils 50 montiert ist, das in der atmosphärischen Sektion 32 montiert ist. Das Solenoidventil 50 enthält einen Solenoidaktuator zum Bewegen des Ventildichtelements 48 in den Sitz 46 und aus dem Sitz 46 und eine Feder 54, die nachgiebig den Kolben und das Dichtelement 48 von dem Sitz 46 fort drängt. Dementsprechend ist der Ventilsitz 46 normalerweise offen, um eine Strömungsverbindung zwischen der atmosphärischen Sektion 32 und dem Steuerhohlraum 44 herzustellen. Jedoch wird im Fall einer Energiebeaufschlagung des Solenoidaktuators das Dichtelement 48 in einen abdichtenden Eingriff mit dem Ventilsitz 46 bewegt, um dadurch Luft in dem Steuerhohlraum 44 einzuschließen. Obgleich ein mittels Solenoid betätigtes Ventil gezeigt ist, weiß der Fachmann natürlich genau, dass auch mittels Vakuum betätigte Ventile verwendet werden können, um die Strömungsverbindung mit dem Steuerhohlraum 44 zu steuern. Solche Ventile können auf zuvor festgelegte Motorbetriebszustände ansprechen, um das Dichtelement in Reaktion auf ein Motorvakuum zu betätigen.
Die Wand 24 enthält eine obere Platte 55, die gegen eine untere Platte 56 geklemmt ist. Ein Dämpfungskanal oder Öffnungspfad 58 wird durch eine Ringnut in der oberen Platte 55 definiert und wird durch die untere Platte 56 verschlossen. Größe und Länge des Öffnungspfades 58 werden sorgfältig im Hinblick auf das Ansprechen auf vorgegebene Vibrationszustände ausgewählt. Zum Beispiel wird bei einer vorgegebenen Schwingungsfrequenz das Pumpen von Fluid durch den Öffnungspfad 58 hindurch initiiert, wodurch Dämpfungsfluid aus der Pumpkammer 26 durch den Dämpfungskanal oder Öffnungspfad 58 hindurch in das Reservoir gepumpt wird, wodurch die Dämpfung und die dynamische Steifigkeit der Befestigung so verändert werden, dass die einwirkenden Vibrationen gemindert werden.
Eine Entkopplungseinrichtung, die den Steuerhohlraum 44, das Solenoidventil 50 und ein auf Druck ansprechendes Element oder eine Entkopplungsmembran 62 enthält, ist bereitgestellt, um ein Steuern der Dämpfungseigenschaften der Motorbefestigung 10 zu ermöglichen, wie im Folgenden erläutert wird. Die Entkopplungsmembran 62 erstreckt sich über die offene Seite des Steuerhohlraums 44 und ist mit einer umfänglich verlaufenden Wulst 64 versehen, die zwischen den Platten 55 und 56 eingeklemmt ist, um eine Dichtwirkung zu erreichen und so zu verhindern, dass Fluid in der Pumpkammer 26 in den Steuerhohlraum 44 eintritt. Die Entkopplungsmembran 62 kann ansonsten ungehindert in den Hohlraum 44 hinein auslenken.
In 1 ist die Motorbefestigung 10 während des Betriebes mit abgeschaltetem Solenoidventil 50 veranschaulicht. In diesem Zustand ist eine Strömungsverbindung zwischen dem Steuerhohlraum 44 und der atmosphärischen Sektion 32 möglich, und die Motorbefestigung 10 fungiert als eine typische Motorbefestigung des Standes der Technik. Dementsprechend kann sich die Entkopplungsmembran 62 ungehindert in dem Hohlraum 44 bewegen. Die Entkopplungsmembran 62 vibriert in Reaktion auf Vibrationen unterhalb einer vorgegebenen Amplitude und absorbiert dadurch die auf das Dämpfungsfluid einwirkende Energie und verhindert, dass das Dämpfungsfluid durch den Öffnungspfad oder Dämpfungskanal 58 strömt. Infolge dessen weist die Motorbefestigung eine geringe dynamische Steifigkeit während Zuständen mit geringen Vibrationen auf, und die gesamte Dämpfung ist das Ergebnis der Dämpfung, die durch den elastomeren Einsatz 22 erzeugt wird. Bei der vorgegebenen Vibrationsamplitude legt sich die Entkopplungsmembran 62 gegen die Unterseite 66 des Hohlraums 44, der auf der oberen Platte 55 definiert ist. Dementsprechend beendet die Entkopplungsmembran 62 ihre Bewegung in Reaktion auf Vibrationen, die auf das Dämpfungsfluid einwirken, und es wird damit begonnen, das Dämpfungsfluid durch den Dämpfungskanal oder Öffnungspfad 58 in das Reservoir 30 zu pumpen. Dementsprechend wird die dynamische Steifigkeit der Motorbefestigung 10 erhöht. Infolge dessen weist die Motorbefestigung 10 eine geringe dynamische Steifigkeit auf, die allein auf die Steifigkeit der Einsätze 22 bei geringer Vibrationseinwirkung auf die Befestigung zurückgeht, und weist eine höhere dynamische Steifigkeit und Dämpfung bei Einwirkung höher-frequenter Vibrationen auf die Befestigung auf.
Gemäß der Erfindung kann die dynamische Steifigkeit der Motorbefestigung 10 bei jeglichen Motor- oder Fahrzuständen durch Betätigen des Solenoidventils 50 zu einer höheren dynamischen Steifigkeit umgeschaltet werden. Wenn das Solenoidventil 50 betätigt wird, so wird Luft in dem Steuerhohlraum 44 eingeschlossen, und die Entkopplungsmembran 62 kann sich nicht ungehindert in dem Steuerhohlraum 44 bewegen. Infolge dessen ist das Dämpfungsfluid gezwungen, durch den Öffnungspfad oder Dämpfungskanal 58 zu strömen, wodurch die dynamische Steifigkeit und die Dämpfung der Motorbefestigung 10 nahezu augenblicklich bei Aktivierung des Solenoidventils 50 erhöht werden. Die Entkopplungsmembran 62 und der Steuerhohlraum 44 können so gestaltet sein, dass die einwirkenden Vibrationen, die erforderlich sind, um ein Pumpen des Dämpfungsfluids durch den Öffnungspfad oder Dämpfungskanal 58 hindurch einzuleiten, genauso groß sind wie – oder kleiner sind als – die einwirkenden Vibrationen, die erforderlich sind, damit sich die Entkopplungsmembran gegen die Fläche 66 des Steuerhohlraums 44 legt, wenn der Steuerhohlraum 44 mit der atmosphärischen Sektion 32 in Strömungsverbindung steht.
Wenden wir uns nun der Ausführungsform von 2 zu, wo Elemente, die die gleichen oder im Wesentlichen die gleichen sind wie die der Ausführungsform von 1, mit der gleichen Bezugszahl bezeichnet sind. In 2 sind das Solenoidventil 50 und der Einsatz 40 von 1 durch ein Anschlussstück 68 ersetzt, das sich durch die flexible Membran 34 und die obere Platte 55 hindurch erstreckt, um die Steuerkammer 44 über eine Leitung 72 mit einem Dreiweg-Solenoidventil 70 zu verbinden. Das Solenoidventil 70 kann zwischen Positionen umgeschaltet werden, in denen: die Leitung 72 gesperrt ist, die Leitung 72 mit einer atmosphärischen Entlüftung 74 verbunden ist und die Leitung 72 mit einem Motorvakuumanschluss 76 verbunden ist. Wenn das Solenoidventil 70 die Leitung 72 mit der Atmosphäre verbindet, so funktioniert die Befestigung 10 wie oben beschrieben. Das heißt, während Zuständen mit geringen Vibrationen vibriert die Entkopplungsmembran 62, und es wird kein Fluid durch den Öffnungspfad oder Dämpfungskanal 58 gepumpt, so dass die einzige Dämpfung von dem elastomeren Einsatz 22 kommt. Bei höheren einwirkenden Vibrationen legt sich die Entkopplungsmembran an die Fläche 66 an, so dass Fluid durch den Öffnungspfad oder Dämpfungskanal 58 gepumpt wird, um eine maximale dynamische Steifigkeit zu erreichen. Jedoch kann eine maximale dynamische Steifigkeit in jedem Betriebszustand erreicht werden, indem das Dreiweg-Solenoidventil 70 so betätigt wird, dass die Leitung 72 mit einem Motorvakuum verbunden wird. Wenn dies geschieht, so wird ein Vakuum in den Steuerhohlraum 44 gesaugt, wodurch die Entkopplungsmembran 62 veranlasst wird, sich an eine Fläche 66 anzuschmiegen, wodurch eine maximale dynamische Steifigkeit erreicht wird. Wenn ein Zwischendämpfungspegel gewünscht wird, so schließt das Dreiweg-Solenoidventil 70 die Leitung 72, wodurch Luft in dem Steuerhohlraum 44 eingeschlossen wird. Dieser Druck in dem Hohlraum 44 wirkt als eine Luftfederung, und die Entkopplungsmembran und der Hohlraum 44 sind so gestaltet, dass der Widerstand gegen ein Auslenken der Entkopplungsmembran 62 größer ist als in dem Fall, wo der Hohlraum 44 mit der Atmosphäre in Strömungsverbindung steht, aber kleiner ist als in dem Fall, wo die Entkopplungsmembran 58 an der Fläche 66 anliegt. Die resultierende Auslenkung der Entkopplungsmembran 62 bewirkt, dass ein Teil des Fluids durch den Dämpfungskanal oder Öffnungspfad 58 strömt, um einen mittleren Dämpfungsgrad zu erreichen.

Claims

Adaptive hydraulische Motorbefestigung (10) zur Befestigung eines Motors an einem Fahrzeugchassis, mit einem Gehäuse (12), das eine Kammer darin definiert, wobei das Gehäuse ein elastomeres Element (22) zur Steuerung von Motorvibrationen, eine Pumpkammer (26) und ein Reservoir (30) aufweist, das in dem Gehäuse definiert ist, wobei die Pumpkammer und das Reservoir mit einem Dämpfungsfluid gefüllt sind, einem Dämpfungskanal (58), der die Pumpkammer mit dem Reservoir verbindet und zulässt, dass Fluid zwischen der Pumpkammer und dem Reservoir bei vorbestimmten Motorvibrationsbedingungen strömen kann, um eine Dämpfung zu bewirken, und einer Entkopplungseinrichtung zum Koppeln und Entkoppeln der Verbindung zwischen der Pumpkammer und dem Reservoir durch den Dämpfungskanal, wobei die Entkopplungseinrichtung einen Steuerhohlraum (44), ein auf Druck ansprechendes Element, das auf einen Druck in dem Steuerhohlraum anspricht, und ein selektiv betätigbares Steuerventil (52) zur Steuerung der Verbindung mit dem Steuerhohlraum aufweist, wobei das auf Druck ansprechende Element auf den Steuerhohlraum anspricht, um die Motorvibrationsbedingungen, bei denen das Koppeln und Entkoppeln auftritt, zu ändern; wobei das Steuerventil zwischen einem ersten Zustand, bei dem der Steuerhohlraum mit der Atmosphäre verbunden ist, und einem zweiten Zustand betätigbar ist, bei dem eine Verbindung mit dem Hohlraum geschlossen ist; dadurch gekennzeichnet, dass eine flexible Membran (34) das Reservoir (30) von einer atmosphärischen Kammer (32), die in dem Gehäuse definiert ist, trennt, wobei das Steuerventil eine Verbindung zwischen dem Steuerhohlraum und der atmosphärischen Kammer steuert.
Adaptive hydraulische Motorbefestigung nach Anspruch 1, wobei das Steuerventil ein Dreiwege-Steuerventil ist, das zwischen einem ersten Zustand, bei der Steuerhohlraum mit der Atmosphäre verbunden ist, einem zweiten Zustand, bei dem eine Verbindung mit dem Hohlraum geschlossen ist, und einem dritten Zustand betätigbar ist, bei dem der Hohlraum mit einer Vakuumquelle verbunden ist.
Adaptive hydraulische Motorbefestigung nach Anspruch 1, wobei das auf Druck ansprechende Element eine Entkopplungsmembran (62) ist, die entgegengesetzte Seiten besitzt, wobei auf eine Seite der Entkopplungsmembran der Druckpegel in der Pumpkammer wirkt und die andere Seite der Entkopplungsmembran dem Fluidruckpegel in dem Steuerhohlraum ausgesetzt ist.
Adaptive hydraulische Motorbefestigung nach Anspruch 3, wobei der Steuerhohlraum in einer Wand (24) definiert ist, die sich über die Kammer erstreckt und die Pumpkammer von dem Reservoir trennt, der Dämpfungskanal sich durch die Wand erstreckt, die Entkopplungsmembran an der Wand befestigt ist, der Steuerhohlraum in der Wand definiert ist und von der Pumpkammer durch die Entkopplungsmembran getrennt ist.
Adaptive hydraulische Motorbefestigung nach Anspruch 4, wobei die Wand (24) ein Paar von Platten (55, 56) aufweist, wobei die Entkopplungsmembran einen sich um den Umfang herum erstreckenden Rand besitzt, der zwischen die Platten geklemmt ist, um dadurch den Steuerhohlraum von der Pumpkammer abzudichten.
Adaptive hydraulische Motorbefestigung nach Anspruch 5, wobei die Entkopplungsmembran einen sich um den Umfang herum erstreckenden Rand besitzt, der mit der Wand abdichtend in Eingriff steht, um dadurch den Steuerhohlraum von der Pumpkammer abzudichten.
Adaptive hydraulische Motorbefestigung nach Anspruch 1, wobei das Steuerventil zwischen einem ersten Zustand, bei dem der Durchgang mit der atmosphärischen Kammer verbunden ist, und einem zweiten Zustand betätigbar ist, bei dem eine Verbindung durch den Durchgang geschlossen ist.
Adaptive hydraulische Motorbefestigung nach Anspruch 7, wobei das Steuerventil ein Dreiwege-Steuerventil ist, das zwischen einem ersten Zustand, bei dem der Durchgang mit der Atmosphäre verbunden ist, einem zweiten Zustand, bei dem eine Verbindung durch den Durchgang geschlossen ist, und einem dritten Zustand betätigbar ist, bei dem der Hohlraum mit einer Vakuumquelle verbunden ist.