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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein Hydrauliklager und im Spezielleren
ein Hydrauliklager mit einem magnetorheologischen Fluid.
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Hintergrund der Erfindung
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Herkömmliche
Hydrauliklager mit einem magnetorheologischen Fluid umfassen jene,
die an einem ersten und zweiten Kraftfahrzeugbauteil (wie z. B.
einem Automotor oder -getriebe und einem Autorahmen) anbringbar
sind und die einen Pumpraum und einen Speicherraum aufweisen. Der
Pump- und der Speicherraum sind durch eine Trennplatte getrennt,
die eine erste Durchgangsbohrung aufweist, welche eine Entkopplungseinrichtung
enthält,
und eine zweite Durchgangsbohrung aufweist, die keine Entkopplungseinrichtung
enthält.
Diese Lager weisen auch eine elektrische Spule auf, die die zweite Durchgangsbohrung,
aber nicht die erste Durchgangsbohrung magnetisch beeinflusst. Ein
magnetorheologisches Fluid ist in dem Pump- und dem Speicherraum
und in der ersten und der zweiten Durchgangsbohrung angeordnet.
Die Entkopplungseinrichtung biegt sich für eine relative Schwingungsbewegung
zwischen den beiden Kraftfahrzeugbauteilen, die eine relativ geringe
Auslenkung aufweist. Die Entkopplungseinrichtung federt durch (d.
h., sie erreicht ihre vollständig
durchgebogene Grenze und biegt sich nicht weiter) für eine relative
Bewegung zwischen den zwei Kraftfahrzeugbauteilen, die eine relativ
große
Auslenkung aufweist. Beispiele für
Hydrauliklager-Entkopplungseinrichtungen finden sich in den
US-Patenten Serien-Nr. 5 273 262 und
6 622 995 , wobei das letztere
die Merkmale des Lagers gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 aufweist. Ein Beispiel für ein Hydrauliklager mit einem
magnetorheologischen Fluid ist in dem
japanischen
Patent Nr. 3 229 032 gezeigt.
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Es
besteht Bedarf an einem verbesserten Hydrauliklager mit einem magnetorheologischen
Fluid.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
Erfindung ist definiert durch ein Lager gemäß Anspruch 1.
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Mehrere
Vorteile und Vorzüge
leiten sich von einem oder mehreren der Ausdrucksformen einer Ausführungsform
der Erfindung ab. Dadurch, dass eine Entkopplungseinrichtung mit
einer ersten Öffnung
für ein
nicht magnetorheologisches Fluid in der Trennplattenanordnung funktionell
verbunden ist, wird in einem Beispiel zugelassen, dass die Entkopplungseinrichtung
eine Durchbiegung erfährt,
um Schwingungen mit geringer Auslenkung zu isolieren. Da in diesem
Beispiel das nicht magnetorheologische Fluid eine geringere Dichte
als das magnetorheologische Fluid aufweist, wird die Entkopplungseinrichtung
durch ein Fluid mit einer geringeren Dichte betrieben, was die Hochfrequenzleistung
des Lagers verbessert. Die Hochfrequenzleistung ist in diesem Beispiel
auch durch Luft auf der anderen Seite der Entkopplungseinrichtung
verbessert. Dadurch, dass eine zweite Öffnung für ein magnetorheologisches Fluid
in der Trennplattenanordnung vorhanden ist, wird zugelassen, dass
die elektrische Spule die Viskosität eines magnetorheologischen
Fluids steuert, dass durch die zweite Öffnung hindurch strömt, um die
Schwingungsdämpfung
des Lagers für
Schwingungen mit großer
Auslenkung zu steuern, wenn die Entkopplungseinrichtung durchgefedert
ist. In der Konstruktion der Anmelder ist in einem Beispiel etwas
von dem relativ kostspieligen und schwereren magnetorheologischen
Fluid durch ein relativ kostengünstiges
und leichteres nicht magnetorheologisches Fluids ersetzt, was ein
kostengünstigeres
und leichtergewichtiges Hydrauliklager mit einem magnetorheologischen
Fluid ergibt.
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Zusammenfassung der Zeichnungen
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1 ist
eine schematische Querschnittsansicht der Länge nach einer Ausführungsform
eines Hydrauliklagers mit einem magnetorheologischen Fluid der Erfindung.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsform
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Unter
nunmehriger Bezugnahme auf die Zeichnung zeigt 1 eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Eine erste Ausdrucksform der Ausführungsform
von 1 ist für
ein Hydrauliklager 10 mit einem magnetorheologischen Fluid, umfassend
eine Hydrauliklager-Trennplattenanordnung 12, eine Hydrauliklager-Entkopplungseinrichtung 14,
eine elektrische Spule 16 und eine flexible Membrananordnung 18.
Die Trennplattenanordnung 12 weist eine erste und eine
zweite Seite 20 und 22 auf und weist eine erste Öffnung 24 für ein nicht
magnetorheologisches Fluid und eine zweite Öffnung 26 für ein magnetorheologisches
Fluid auf. Die erste Öffnung 24 weist
einen ersten Endpunkt 28, der auf der ersten Seite 20 angeordnet
ist, und einen zweiten Endpunkt 30 auf, der auf der zweiten
Seite 22 angeordnet ist. Die zweite Öffnung 26 weist ein
erstes Ende 32 auf, das auf der ersten Seite 20 angeordnet ist,
und weist ein zweites Ende 34 auf, das auf der zweiten
Seite 22 angeordnet ist. Die Entkopplungseinrichtung 14 ist
mit der ersten Öffnung 24 funktionell
verbunden. Die elektrische Spule 16 ist derart angeordnet,
um die zweite Öffnung 26 magnetisch
zu beeinflussen. Die flexible Membrananordnung 18 weist
einen ersten Membranabschnitt 36 auf, der auf der ersten
Seite 20 der Trennplattenanordnung 12 das erste
Ende 32 von dem ersten Endpunkt 28 fluidmäßig isoliert,
und weist einen zweiten Membranabschnitt 38 auf, der auf
der zweiten Seite 22 der Trennplattenanordnung 12 das
zweite Ende 34 von dem zweiten Endpunkt 30 fluidmäßig isoliert.
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In
einer Konstruktion der ersten Ausdrucksform der Ausführungsform
von 1 ist die elektrische Spule 16 derart
angeordnet, um die zweite Öffnung 26 im
Wesentlichen magnetisch zu beeinflussen.
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In
einem Aufbau der ersten Ausdrucksform der Ausführungsform von 1 weist
die Trennplattenanordnung 12 eine Längsachse 40 auf und
die elektrische Spule 16 ist im Wesentlichen koaxial mit der
Längsachse 40 ausgerichtet.
In demselben oder einem anderen Aufbau ist die zweite Öffnung 26 eine im
Wesentlichen ringförmige Öffnung,
die im Wesentlichen koaxial mit der Längsachse 40 ausgerichtet
ist. In demselben oder einem anderen Aufbau ist die zweite Öffnung 26 radial
außerhalb
von der elektrischen Spule 16 angeordnet.
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In
einer möglichen
Form der ersten Ausdrucksform der Ausführungsform von 1 ist
die erste Öffnung 24 eine
im Wesentlichen ringförmige Öffnung,
die im Wesentlichen koaxial mit der Längsachse 40 ausgerichtet
ist. In derselben oder einen anderen möglichen Form ist die erste Öffnung 24 radial
außerhalb
von der zweiten Öffnung 26 angeordnet.
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In
einer Veranschaulichung der ersten Ausdrucksform der Ausführungsform
von
1 ist die Entkopplungseinrichtung
14 in
der ersten Öffnung
24 angeordnet.
Der Aufbau, der Betrieb und die Vorteile von Hydrauliklager-Entkopplungseinrichtungen
sind gut bekannt und finden sich z. B. in den
US-Patenten Serien-Nr. 5 273 262 und
6 622 995 . In einer Realisierung
der ersten Ausdrucksform der Ausführungsform von
1 umfasst das
Hydrauliklager
10 mit einem magnetorheologischen Fluid
auch eine flexible, geformte Anordnung
42. Die flexible
geformte Anordnung
42 weist einen flexiblen Arbeitsschenkel
44 auf. Der
flexible Arbeitsschenkel
44 ist an der ersten Seite
20 der
Trennplattenanordnung
12 angebracht. Der flexible Arbeitsschenkel
44 umgibt
zumindest teilweise den ersten Membranabschnitt
36 der
flexiblen Membrananordnung
18 und den ersten Endpunkt
28 der
ersten Öffnung
24.
In einem Aufbau ist der flexible Arbeitsschenkel
44 ein
Elastomer, das eine innere Metallversteifung (nicht gezeigt) enthält.
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In
einer Anwendung der ersten Ausdrucksform der Ausführungsform
von 1 umfasst das Hydrauliklager 10 mit einem
magnetorheologischen Fluid auch ein erstes Befestigungselement 48,
das an dem flexiblen Arbeitsschenkel 44 angebracht und an
einem ersten Bauteil eines Fahrzeugs (nicht gezeigt) anbringbar
ist. In einer Variante ist eine ringförmige Kante, aber keine untere
Fläche
des ersten Befestigungselements 48 an dem flexiblen Arbeitsschenkel 44 angebracht.
In einer anderen Variante, nicht gezeigt, ist eine untere Fläche (mit
der oder ohne die ringförmige/n
Kante) des ersten Befestigungselements von dem flexiblen Arbeitsschenkel abgedeckt
und an diesem angebracht. Weitere Anordnungen des ersten Befestigungselements
und des flexiblen Arbeitsschenkels bleiben dem Handwerker überlassen.
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In
derselben oder einer anderen Anwendung umfasst das Hydrauliklager 10 mit
einem magnetorheologischen Fluid auch ein zweites Befestigungselement 50,
das den zweiten Membranabschnitt 38 umgibt, an der Trennplattenanordnung 12 angebracht
ist und an einem zweiten Bauteil eines Fahrzeugs (nicht gezeigt)
anbringbar ist. In einer Variante ist das erste Bauteil des Fahrzeugs
ein Motor oder ein Getriebe. In derselben oder einer anderen Variante
ist das zweite Bauteil des Fahrzeugs ein Fahrzeugrah men. Nicht-Fahrzeug-
und weitere Fahrzeugeinsätze
des Hydrauliklagers 10 mit einem magnetorheologischen Fluid
bleiben dem Handwerker überlassen.
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Eine
zweite Ausdrucksform der Ausführungsform
von 1 ist für
ein Hydrauliklager 10 mit einem magnetorheologischen Fluid,
umfassend eine Kraftfahrzeug-Hydrauliklager-Trennplattenanordnung 12,
eine Hydrauliklager-Entkopplungseinrichtung 14, eine elektrische
Spule 16, eine flexible Membrananordnung 18 und
ein magnetorheologisches Fluid 52. Es wird darauf hingewiesen,
dass Beispiele für
ein magnetorheologisches Fluid 52 dem Fachmann bekannt
sind. Die Trennplattenanordnung 12 weist eine erste und
eine zweite Seite 20 und 22 auf, weist eine erste Öffnung 24 für ein nicht
magnetorheologisches Fluid und eine zweite Öffnung 26 für ein magnetorheologisches
Fluid auf. Die erste Öffnung 24 weist
einen ersten Endpunkt, der auf der ersten Seite 20 angeordnet
ist, und einen zweiten Endpunkt 30 auf, der auf der zweiten
Seite 22 angeordnet ist. Die zweite Öffnung 26 weist ein
erstes Ende 32, das auf der ersten Seite 20 angeordnet
ist, und ein zweites Ende 34 auf, das auf der zweiten Seite 22 angeordnet
ist. Die Entkopplungseinrichtung 14 ist mit der ersten Öffnung 24 funktionell
verbunden. Die elektrische Spule 16 ist derart angeordnet,
um die zweite Öffnung 26 magnetisch
zu beeinflussen. Die flexible Membrananordnung 18 weist
einen ersten Membranabschnitt 36 auf, der auf der ersten
Seite 20 der Trennplattenanordnung 12 das erste
Ende 32 umgibt und zumindest teilweise einen Pumpraum 54 für ein magnetorheologisches
Fluid definiert. Die flexible Membrananordnung 18 weist
einen zweiten Membranabschnitt 38 auf, der auf der zweiten
Seite 22 der Trennplattenanordnung 12 das zweite
Ende 34 umgibt und zumindest teilweise einen Speicherraum 56 für ein magnetorheologisches
Fluid definiert. Das magnetorheologische Fluid 52 ist in
dem Pump- und dem Speicherraum 54 und 56 für ein magnetorheologisches
Fluid angeordnet.
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Die
zuvor beschriebenen Konstruktionen, Aufbauten, möglichen Formen, Veranschaulichungen
und Anwendungen (und Varianten davon) der ersten Ausdrucksform der
Ausführungsform
von 1 sind in der gleichen Weise auf die zweite Ausdrucksform
der Ausführungsform
von 1 anwendbar.
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In
einer Realisierung der zweiten Ausdrucksform der Ausführungsform
von 1 umfasst das Hydrauliklager 10 mit einem
magnetorheologischen Fluid auch eine flexible, geformte Anordnung 42.
Die flexible, geformte Anordnung 42 weist einen flexiblen Arbeitsschenkel 44 auf.
Der flexible Arbeitsschenkel 44 ist an der ersten Seite 20 der
Trennplattenanordnung 12 angebracht. Der flexible Arbeitsschenkel 44 umgibt
zumindest teilweise den ersten Membranabschnitt 36 der
flexiblen Membrananordnung 18 und den ersten Endpunkt 28 der
ersten Öffnung 24,
um zumindest teilweise einen Hydrauliklager-Pumpraum 58 für ein nicht
magnetorheologisches Fluid zu definieren. Ein nicht magnetorheologisches
Fluid 62 ist in den Pumpräumen 58 für ein nicht
magnetorheologisches Fluid angeordnet. Ein Beispiel für ein nicht
magnetorheologisches Fluid 62 ist ein Fluid auf Glykolbasis.
Weitere Beispiele bleiben dem Handwerker überlassen. In einer Variante
ist der Raum zwischen dem zweiten Membranabschnitt 38 und
dem zweiten Befestigungselement 50 mit Luft gefüllt.
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Im
Betrieb erfährt
die Entkopplungseinrichtung 14 in einem Fahrzeugeinsatz
der Ausführungsform
von 1 eine Durchbiegung durch das nicht magnetorheologische
Fluid 62, um Schwingungen während geringer Straßeneinträge zu isolieren,
was bessere Hochfrequenz-Abstimmungseigenschaften des Lagers 10 ergibt.
Bei diesem Einsatz wird das magnetorheologische Fluid 52 mit
schwererer Dichte im Wesentlichen nicht gepumpt, wenn die Entkopplungseinrichtung 14 durch
das nicht magnetorheologi sche Fluid 62 mit leichterer Dichte
solch eine Durchbiegung erfährt.
Bei diesem Einsatz federt die Entkopplungseinrichtung 14 für große Straßeneinträge durch
(d. h., sie erreicht ihre vollständig
durchgebogene Grenze und biegt sich nicht weiter), was bewirkt,
dass das magnetorheologische Fluid 52 gepumpt wird, wobei
die Viskosität
des magnetorheologischen Fluids 52 durch die elektrische
Spule 16 gesteuert ist, wie für den Fachmann einzusehen ist.
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In
einer Konstruktion der Ausführungsform von 1 umfasst
die Trennplattenanordnung 12 Platten 64 und 66,
die die Entkopplungseinrichtung 14 beherbergen und die
erste Öffnung 24 vorsehen, und
umfasst Platten 68, 70 und 72, die die
elektrische Spule 16 tragen und die zweite Öffnung 26 vorsehen. Weitere
Trennplattenanordnungskonstruktionen bleiben dem Handwerker überlassen.
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In
einer Fahrzeugkonstruktion der Ausführungsform von 1 ist
die Entkopplungseinrichtung 14 in der im Wesentlichen ringförmigen ersten Öffnung 24 mit
einem geplanten freien Raum montiert, in dem sie sich durchbiegen
kann. Für
Straßeneinträge mit einer
geringeren Auslenkung schiebt der Pumpraum 58 für ein nicht
magnetorheologisches Fluid das nicht magnetorheologische Fluid 62 in
die erste Öffnung 24 und
die Entkopplungseinrichtung 14 biegt sich durch, um die
Volumenänderung
des Pumpraums 58 für
ein magnetorheologisches Fluid zuzulassen. in dieser Fahrzeugkonstruktion
strömt kein
nicht magnetorheologisches Fluid 62 je an der Entkopplungseinrichtung 14 vorbei.
Für Straßeneinträge mit einer
größeren Auslenkung
federt die Entkopplungseinrichtung 14 in den freien Raum
durch und infolgedessen wird das magnetorheologische Fluid 52 gezwungen,
durch die zweite Öffnung 26 zu strömen. Die
Strömung
des magnetorheologischen Fluids 52 wird durch Ändern des
Stroms durch die elektrische Spule 16 gesteuert und infolgedessen wird
die durch das Lager 10 erzeugte Dämpfung geändert. Wie für den Fachmann
einzusehen ist, ist in dieser Konstruktion der Aufwand, der erforderlich
ist, um ein nicht magnetorheologisches Fluid 62 mit geringerer
Dichte zu bewegen, geringer als der Aufwand, der notwendig ist,
um ein magnetorheologisches Fluid 52 mit schwerer Dichte
zu bewegen. Im Ergebnis erzeugt das Lager 10 bei hohen
Straßeneintragfrequenzen
eine geringere dynamische Steifigkeit, was für eine Schwingungsisolierung
wünschenswert
ist. In einer Variante weist die Trennplattenanordnung 12 einen
schwereren Abschnitt aus einem magnetisch weichen Material (z. B.
Platten 68, 70 und 72) nahe der zweiten Öffnung 26 und
der elektrischen Spule 16 auf und weist einen Abschnitt aus
einem leichteren Material (z. B. Platten 64 und 66,
die in einem Beispiel aus Aluminium sind) auf, der nahe der ersten Öffnung 24 angeordnet
ist. Dies führt ebenfalls
zu einer Gewichtsreduktion.
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Mehrere
Vorteile und Vorzüge
leiten sich von einem oder mehreren der Ausdrucksformen einer Ausführungsform
der Erfindung ab. Dadurch, dass eine Entkopplungseinrichtung mit
einer ersten Öffnung
für ein
nicht magnetorheologisches Fluid in der Trennplattenanordnung funktionell
verbunden ist, wird in einem Beispiel zugelassen, dass die Entkopplungseinrichtung
eine Durchbiegung erfährt,
um Schwingungen mit geringer Auslenkung zu isolieren. Da in diesem
Beispiel das nicht magnetorheologische Fluid eine geringere Dichte
als das magnetorheologische Fluid aufweist, wird die Entkopplungseinrichtung
durch ein Fluid mit einer geringeren Dichte betrieben, was die Hochfrequenzleistung
des Lagers verbessert. Die Hochfrequenzleistung ist in diesem Beispiel
auch durch Luft auf der anderen Seite der Entkopplungseinrichtung
verbessert. Dadurch, dass eine zweite Öffnung für ein magnetorheologisches Fluid
in der Trennplattenanordnung vorhanden ist, wird zugelassen, dass
die elektrische Spule die Viskosität eines magnetorheologischen
Fluids steuert, das durch die zweite Öffnung hindurch strömt, um die Schwingungsdämpfung des
La gers für
Schwingungen mit großer
Auslenkung zu steuern, wenn die Entkopplungseinrichtung durchgefedert
ist. In der Konstruktion der Anmelder ist in einem Beispiel etwas von
dem relativ kostspieligen und schwereren magnetorheologischen Fluid
durch ein relativ kostengünstiges
und leichteres nicht magnetorheologisches Fluids ersetzt, was ein
kostengünstigeres
und leichtergewichtiges Hydrauliklager mit einem magnetorheologischen
Fluid ergibt.