DE602005002590T2

DE602005002590T2 - Hydraulisches, schwingungsdämpfendes Lager mit pneumaticher Steuerung

Info

Publication number: DE602005002590T2
Application number: DE602005002590T
Authority: DE
Inventors: Volker Grassmuck
Original assignee: Hutchinson SA
Current assignee: Hutchinson SA
Priority date: 2004-07-07
Filing date: 2005-07-05
Publication date: 2008-07-03
Anticipated expiration: 2025-07-06
Also published as: FR2872879A1; JP4579784B2; EP1614930B1; JP2006022962A; DE602005002590D1; FR2872879B1; EP1614930A1; US7040607B2; US20060006591A1; ES2294655T3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft pneumatisch gesteuerte hydraulische schwingungsdämpfende Lager.
Die Erfindung betrifft insbesondere ein hydraulisches schwingungsdämpfendes Lager, das dazu bestimmt ist, zur Dämpfung zwischen erste und zweite starre Elemente angeordnet zu werden, wobei dieses schwingungsdämpfende Lager Folgendes aufweist:

– erste und zweite Armaturen, welche dazu bestimmt sind, an den zwei starren Elementen befestigt zu werden,
– eine starre Trennwand mit mindestens einer Platte,
– einen Elastomerkörper, welcher die beiden Armaturen miteinander verbindet und mit der Trennwand eine mit Flüssigkeit gefüllte Arbeitskammer begrenzt,
– erste und zweite flexible Taschen, die jeweils mit der starren Trennwand eine Ausgleichskammer und eine zusätzliche hydraulische Kammer begrenzen, die mit Flüssigkeiten gefüllt sind, wobei die Ausgleichskammer mit der Arbeitskammer über einen ersten, mit Flüssigkeit gefüllten verengten Durchgang verbunden ist, der eine erste Resonanzfrequenz von weniger als 20 Hz aufweist, und die zusätzliche hydraulische Kammer mit der Arbeitskammer über einen zweiten verengten Durchgang verbunden ist, der eine zweite Resonanzfrequenz zwischen 20 und 80 Hz aufweist, und
– einen Topf, der mit der Trennwand eine pneumatische Kammer begrenzt, die um die zweite flexible Tasche gebildet ist.

In der EP-A-0 984 193 ist ein Beispiel eines solchen hydraulischen Lagers beschrieben, bei dem der zweite verengte Durchgang in der Dicke der oben genannten Platte gebildet ist; siehe auch EP 1 188 951 A2 , in der ein hydraulisches schwingungsdämpfendes Lager gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschrieben ist. Daraus folgen, wenn man die zweite Resonanzfrequenz erzielen möchte, eine beträchtliche Dicke der Platte, und folglich ein hohes Gewicht und ein relativ beträchtlicher axialer Platzbedarf des schwingungsdämpfenden Lagers.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es insbesondere, diese Nachteile zu beheben.
Hierzu ist ein schwingungsdämpfendes Lager der betreffenden Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die Platte einstückig mit einem Rohr ist, das sich ins Innere der zweiten flexiblen Tasche erstreckt und den zweiten verengten Durchgang begrenzt, wobei das Rohr radial von einer Seitenwand des Topfs umgeben und ein Teil der zweiten Tasche zwischen dem Rohr und der Seitenwand angeordnet ist.
Aufgrund dieser Maßnahmen ist es nicht nötig, auf eine dicke Platte zurückzugreifen, um einen zweiten verengten Durchgang mit der gewünschten Resonanzfrequenz zu erzielen. Daraus ergibt sich eine Gewichts- und Platzbedarfsersparnis in axialer Richtung (d. h. senkrecht zu der oben genannten Platte). Zudem wird das Volumen der zusätzlichen hydraulischen Kammer genutzt, um darin das Rohr unterzubringen, das den zweiten verengten Durchgang begrenzt, wodurch die Kompaktheit des Lagers in axialer Richtung noch verbessert wird.
In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung kann ferner auf die eine oder die andere der folgenden Maßnahmen zurückgegriffen werden:

– die Trennwand weist ferner eine ringförmige Schale auf, die eine den ersten verengten Durchgang begrenzende Kehle aufweist und durch die Platte in Richtung zur Arbeitskammer verschlossen ist, wobei der erste verengte Durchgang radial außerhalb des Topfes angeordnet ist;
– die Ausgleichskammer ist zumindest teilweise radial zwischen dem Topf und der ringförmigen Schale angeordnet;
– die ersten und zweiten flexiblen Taschen sind in einer selben flexiblen Wand gebildet; die Seitenwand des Topfs ist gegen die flexible Wand abgestützt und legt diese flexible Wand lokal gegen die starre Trennwand an und trennt dabei somit die Ausgleichskammer und die zusätzliche hydraulische Kammer;
– der Topf legt die flexible Wand gegen die Platte um das Rohr an;
– das Rohr ist einstückig mit der Platte gebildet;
– das Rohr und die Platte sind aus Kunststoff gebildet;
– das Rohr setzt sich ins Innere der Arbeitskammer fort;
– das Rohr setzt sich unter Ausbilden eines Bunds ins Innere der Arbeitskammer fort, wobei der Bund eine axiale Länge aufweist, die geringer ist als ein Zehntel der axialen Gesamtlänge des Rohrs;
– der zweite verengte Durchgang ist mehrheitlich innerhalb des Topfs angeordnet;
– die Platte ist eben;
– der Topf ist einstückig mit einem starren Deckel gebildet, der die flexible Wand bedeckt;
– der zweite verengte Durchgang erstreckt sich im Wesentlichen parallel zu einer zentralen, senkrecht zu der Platte verlaufenden Achse;
– die pneumatische Kammer ist mit der Umgebung über einen Luftdurchgang verbunden.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer ihrer Ausführungsformen, die als nicht einschränkendes Beispiel angegeben ist, sowie anhand der beigefügten Zeichnungen.
Es zeigt:
1 eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugs, dessen Motor von mindestens einem hydraulischen schwingungsdämpfenden Lager getragen ist, und
2 eine vertikale Schnittansicht des schwingungsdämpfenden Lagers des Fahrzeugs der 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung in einem Betriebszustand, der dem Leerlauf des Motors entspricht.
In den einzelnen Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen angegeben.
In 1 ist ein Kraftfahrzeug V dargestellt, dessen Karosserie C einen Motor M mittels mindestens eines hydraulischen schwingungsdämpfenden Lagers S trägt, wie beispielsweise desjenigen, das für eine erste Ausführungsform der Erfindung in 2 dargestellt ist.
Dieses schwingungsdämpfende Lager S weist Folgendes auf:

– eine erste starre Armatur 1 in Form eines metallischen Aufnehmers, der einstückig mit einem Stift 2 ist, der nach einer vertikalen Zentralachse Z nach oben ausgerichtet ist und dazu bestimmt ist, beispielsweise am Motor M des Fahrzeugs befestigt zu werden,
– eine zweite starre, beispielsweise metallische Armatur 3, die dazu bestimmt ist, beispielsweise an der Karosserie C des Fahrzeugs befestigt zu werden und die insbesondere eine Krone 4 aufweist, und
– einen Elastomerkörper 5, der in der Lage ist, insbesondere den statischen Beanspruchungen aufgrund des Gewichts des Motors M standzuhalten, wobei dieser Elastomerkörper beispielsweise eine Glockenform aufweisen kann, die sich zwischen einem an dem Aufnehmer 1 angeformten und angehafteten Gipfel 5a und einer an der Krone 4 angeformten und haftfest gemachten ringförmigen Basis 5b erstreckt.

Das Lager S weist ferner einen unteren Schutzdeckel 6 auf, der beispielsweise aus Metall oder gegebenenfalls aus Kunststoff hergestellt ist.
In dem in 2 dargestellten Beispiel weist der Deckel 6 einen im Wesentlichen horizontalen Boden 7 auf, der beispielsweise in der Mitte einen pneumatischen Anschluss 8 aufweisen kann und sich nach oben durch eine Seitenwand 9 fortsetzt, die mit einem ringförmigen oder nicht ringförmigen Außenflansch 10 enden kann.
Der Deckel 6 bildet ebenfalls in Entsprechung zu dem pneumatischen Anschluss 8 einen Topf 11 mit einer ringförmigen Seitenwand 12, die sich von dem Boden 7 aus nach oben erstreckt und im Inneren eine pneumatische Kammer P begrenzt, die mit dem oben genannten pneumatischen Anschluss 8 kommuniziert.
Ferner ist die zweite Armatur 3 einstückig mit einer starren Trennwand 13, die sich senkrecht zu der Achse Z erstreckt und zwischen der Basis 5b des Elastomerkörpers 5 und dem Flansch 10 des Deckels 6 eingespannt ist.
Diese starre Trennwand begrenzt zusammen mit dem Elastomerkörper 5 eine hydraulische, mit Flüssigkeit gefüllte Arbeitskammer A. Gegenüber der Arbeitskammer A begrenzt die starre Trennwand 13 zusammen mit einer dünnen flexiblen Wand 14, die insbesondere aus Elastomer hergestellt sein kann, zudem eine ringförmige hydraulische Ausgleichskammer B und eine zusätzliche hydraulische Kammer E, die in der Mitte der Ausgleichskammer B angeordnet ist.
Der Umfang der flexiblen Wand 14 ist einstückig mit der starren Trennwand 13 ausgebildet, beispielsweise durch Anformen und -haften an der starren Trennwand und/oder durch Einklemmen zwischen der starren Trennwand 13 und dem oberen ringförmigen Rand der Wand 9 des Topfs.
Die Ausgleichskammer B ist mit Flüssigkeit gefüllt und kommuniziert mit der Arbeitskammer A über einen ersten verengten Durchgang C, der selbst mit Flüssigkeit gefüllt ist, beispielsweise innerhalb der Trennwand 13 begrenzt ist und dimensioniert ist, um eine Resonanzfrequenz von weniger als beispielsweise 20 Hz aufzuweisen. Die zusätzliche hydraulische Kammer E ist wiederum ebenfalls mit Flüssigkeit gefüllt und kommuniziert mit der Arbeitskammer A über einen zweiten verengten Durchgang D, der selbst mit Flüssigkeit gefüllt ist, bei dem es sich beispielsweise um einen zylindrischen, sich nach der vertikalen Achse Z erstreckenden Durchgang handeln kann, und der dimensioniert sein kann, um eine Resonanzfrequenz beispielsweise zwischen 20 und 80 Hz aufzuweisen.
In dem in 2 dargestellten Beispiel umfasst die starre Trennwand 13:

– eine ausgehöhlte ringförmige Schale 15, die beispielsweise aus einer Leichtlegierung oder aus Kunststoff hergestellt ist und
– eine dünne ebene Platte 16 aus Kunststoff oder gegebenenfalls aus Metall mit einer Dicke beispielsweise zwischen 4 und 6 mm, die die Schale 15 in Richtung zur Arbeitskammer A bedeckt und an der Schale durch Einfassen, durch Abstützung auf der Basis 5b des Elastomerkörpers o. a. befestigt sein kann.

In diesem Beispiel weist die ringförmige Schale 15 auf ihrem Außenumfang eine nach oben offene Kehle 17 auf, die den ersten verengten Durchgang C begrenzt. Dieser erste verengte Durchgang C kommuniziert zum einen mit der Arbeitskammer A über eine in der Platte 16 ausgebildete Ausnehmung 18 und zum anderen mit der Ausgleichskammer B über eine in der Trennwand 15 ausgebildete Ausnehmung (nicht dargestellt).
Die Platte 16 begrenzt in ihrer Mitte einen Stutzen 24, der sich vorteilhafterweise gemäß der zentralen Achse Z erstreckt und den zweiten oben genannten verengten Durchgang D begrenzt. Dieser Stutzen 24 ist im Inneren eines mit der Platte 16 fest verbundenen Rohrs 25 ausgebildet, das einstückig mit dieser Platte gebildet sein kann. Das Rohr 25 erstreckt sich axial im Inneren des Topfs 11 und ist dabei von dem mittigen Teil 27 der flexiblen Wand 14 umgeben, die lokal gegen die untere Seite des Platte 16 um das Rohr 25 abgedichtet anliegt.
Das Rohr 25 kann sich gegebenenfalls ins Innere der Arbeitskammer A durch einen Bund 25a fortsetzen. Dieser Bund 25a kann vorteilhafterweise eine axiale Länge aufweisen, die viel geringer ist als die axiale Gesamtlänge des Rohrs 25, beispielsweise geringer als ein Zehntel der axialen Gesamtlänge des Rohrs 25, so dass der zweite verengte Durchgang D mehrheitlich innerhalb des Topfs 11 angeordnet ist.
Diese Maßnahmen ermöglichen eine große Kompaktheit des schwingungsdämpfenden Lagers S nach der zentralen Achse Z und ein geringes Gewicht, und zwar ohne Verschlechterung der schwingungsdämpfenden Leistungen des Lagers.
Schließlich kommuniziert der pneumatische Anschluss 8 mit einem 3-Wege-Ventil 28, das angepasst ist, um die pneumatische Kammer P entweder mit einer Unterdruckquelle 29 (DEP), die in dem Fahrzeug vorgesehen ist (Vakuumpumpe, eventuell Vakuumkreislauf, der für die Bremsunterstützung des Fahrzeugs verwendet wird, o. a.) oder mit der Außenluft kommunizieren zu lassen.
Das 3-Wege-Ventil 28 kann vorteilhafterweise durch ein Elektroventil gebildet sein, das durch einen elektronischen Steuerungskreislauf 30 (CALC.) wie beispielsweise den Bordrechner des Fahrzeugs, der selbst mit einem Motordrehzahlgeber 31 (RPM) verbunden ist, gesteuert wird.
Wenn der Fahrzeugmotor im Leerlauf läuft, d. h., wenn der Geber 31 eine Drehzahl angibt, die geringer ist als eine vorgegebene Grenze, die beispielsweise einer Schwingungsfrequenz zwischen 20 und 100 Hz entspricht, steuert der Steuerungskreislauf 30 das Ventil 28 an, damit es die pneumatische Kammer P mit der Außenluft wie in 2 dargestellt kommunizieren lässt.
Bei dieser Drehzahl werden die Schwingungen des Motors M an die Arbeitskammer A durch den Elastomerkörper 5 übertragen, was zu Volumenschwankungen in der Arbeitskammer führt, welche durch die Verformungen der zusätzlichen hydraulischen Kammer E aufgenommen werden: unter Berücksichtigung der Resonanzfrequenz des zweiten verengten Durchgangs D, die im Wesentlichen der Frequenz der von dem Motor im Leerlauf ausgehenden Schwingungen entspricht ist dann der verengte Durchgang D der Sitz von Resonanzerscheinungen, die es ermöglichen, die Schwingungen des Motors wirksam zu filtern.
Bei dieser Drehzahl ist es ebenfalls möglich, das Ventil 28 derart zu steuern, dass es die pneumatische Kammer wechselweise unter Unterdruck und unter Luftdruck setzt, so dass Gegenschwingungen erzeugt werden, die geeignet sind, die Wirkung der Motorschwingungen zu verringern.
Unter vorgegebenen Bedingungen, die beispielsweise dem Rollen des Fahrzeugs entsprechen, d. h. insbesondere bei einer Motordrehzahl, die höher ist als die vorgegebene Grenze, steuert der Steuerungskreislauf 26 das Ventil 28 hingegen vorzugsweise derart an, dass die pneumatische Kammer P ständig mit der Unterdruckquelle 29 kommuniziert, so dass die flexible Tasche 27 dann in Anlage gegen die Innenfläche des Topfs 11 gehalten wird.
Bei dieser Betriebsweise läuft alles so, als ob es die zusätzliche hydraulische Kammer E nicht mehr gäbe, und das schwingungsdämpfende Lager funktioniert herkömmlicherweise mit Dämpfung der niederfrequenten (beispielsweise unter 20 Hz) Schwingungen großer Amplitude (beispielsweise über 1 mm) durch die Flüssigkeitstransfers zwischen den Ausgleichskammern A und B über den verengten Durchgang C.

Claims

Hydraulisches schwingungsdämpfendes Lager, welches dazu bestimmt ist, zur Dämpfung zwischen erste und zweite starre Elemente angeordnet zu werden, wobei dieses schwingungsdämpfende Lager aufweist: – erste und zweite Armaturen (1, 3), welche dazu bestimmt sind, an den zwei starren Elementen befestigt zu werden, – eine starre Trennwand (13) mit mindestens einer Platte (16), – einen Elastomerkörper (5), welcher die beiden Armaturen (1, 3) miteinander verbindet und mit der Trennwand (13) eine mit Flüssigkeit gefüllte Arbeitskammer (A) begrenzt, – erste und zweite flexible Taschen (26, 27), die jeweils mit der starren Trennwand (13) eine Ausgleichskammer (B) und eine zusätzliche hydraulische Kammer (E) begrenzen, die aneinander angrenzen und mit Flüssigkeiten gefüllt sind, wobei die Ausgleichskammer (B) mit der Arbeitskammer (A) über einen ersten, mit Flüssigkeit gefüllten verengten Durchgang (C) verbunden ist, der eine erste Resonanzfrequenz von weniger als 20 Hz aufweist, und die zusätzliche hydraulische Kammer (E) mit der Arbeitskammer (A) über einen zweiten verengten Durchgang (D) verbunden ist, der eine zweite Resonanzfrequenz zwischen 20 und 80 Hz aufweist, und – einen Topf (11), der mit der Trennwand (13) eine pneumatische Kammer (P) begrenzt, die um die zweite Tasche (27) der flexiblen Elastomerwand gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (16) einstückig mit einem Rohr (25) ist, das sich ins Innere der zweiten flexiblen Tasche (27) erstreckt und den zweiten verengten Durchgang (D) begrenzt, wobei das Rohr (25) radial von einer Seitenwand (12) des Topfs umgeben ist, und ein Teil der zweiten Tasche (27) zwischen dem Rohr (25) und der Seitenwand (12) angeordnet ist.
Schwingungsdämpfendes Lager nach Anspruch 1, bei dem die Trennwand ferner eine ringförmige Schale (15) aufweist, die eine den ersten verengten Durchgang (C) begrenzende Kehle (17) aufweist und durch die Platte (16) in Richtung zur Arbeitskammer (A) verschlossen ist.
Schwingungsdämpfendes Lager nach Anspruch 2, bei dem die Ausgleichskammer (B) zumindest teilweise radial zwischen dem Topf (11) und der ringförmigen Schale (15) angeordnet ist.
Schwingungsdämpfendes Lager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die ersten und zweiten flexiblen Taschen (26, 27) in einer selben flexiblen Wand (14) ausgebildet sind und die Seitenwand (12) des Topfs gegen die flexible Wand (14) abgestützt ist und diese flexible Wand lokal gegen die starre Trennwand (13) anlegt und dabei somit die Ausgleichskammer (B) und die zusätzliche hydraulische Kammer (E) trennt.
Schwingungsdämpfendes Lager nach Anspruch 4, bei dem der Topf (11) die flexible Wand (14) gegen die Platte (16) um das Rohr (25) anlegt.
Schwingungsdämpfendes Lager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Rohr (25) einstückig mit der Platte (16) ausgebildet ist.
Schwingungsdämpfendes Lager nach Anspruch 6, bei dem das Rohr (25) und die Platte (16) aus Kunststoff gebildet sind.
Schwingungsdämpfendes Lager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Rohr (25) sich ins Innere der Arbeitskammer (A) fortsetzt.
Schwingungsdämpfendes Lager nach Anspruch 8, bei dem das Rohr (25) sich unter Ausbilden eines Bunds (25a) ins Innere der Arbeitskammer (A) fortsetzt, wobei der Bund eine axiale Länge aufweist, die geringer ist als ein Zehntel der axialen Gesamtlänge des Rohrs (25).
Schwingungsdämpfendes Lager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der zweite verengte Durchgang (D) mehrheitlich im Inneren des Topfs (11) angeordnet ist.
Schwingungsdämpfendes Lager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Platte (16) eben ist.
Schwingungsdämpfendes Lager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Topf (11) einstückig mit einem starren Deckel (6) gebildet ist, der die flexible Wand (14) bedeckt.
Schwingungsdämpfendes Lager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem sich der zweite verengte Durchgang (D) im Wesentlichen parallel zu einer zentralen, senkrecht zu der Platte (16) verlaufenden Achse (Z) erstreckt.
Schwingungsdämpfendes Lager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die pneumatische Kammer (P) mit der Umgebung über einen Luftdurchgang (8) verbunden ist.