WO2002081943A2 - Modulares lagersystem - Google Patents

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WO2002081943A2
WO2002081943A2 PCT/EP2002/003686 EP0203686W WO02081943A2 WO 2002081943 A2 WO2002081943 A2 WO 2002081943A2 EP 0203686 W EP0203686 W EP 0203686W WO 02081943 A2 WO02081943 A2 WO 02081943A2
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WO
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air
bearing
spring
damper
storage system
Prior art date
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PCT/EP2002/003686
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French (fr)
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WO2002081943A8 (de
Inventor
Franz Josef Wolf
Otto Weber
Kurt KÜMMEL
Volkmar Keck
Freimut Galli
Original Assignee
Woco Franz Josef Wolf & Co. Gmbh
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Priority to EP02730095A priority patent/EP1377760A1/de
Priority to US10/474,077 priority patent/US20040159991A1/en
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Publication of WO2002081943A8 publication Critical patent/WO2002081943A8/de

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F13/00—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F13/00—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs
    • F16F13/04—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs comprising both a plastics spring and a damper, e.g. a friction damper
    • F16F13/06—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs comprising both a plastics spring and a damper, e.g. a friction damper the damper being a fluid damper, e.g. the plastics spring not forming a part of the wall of the fluid chamber of the damper

Definitions

  • the invention relates to a modular storage system, the use thereof and a method for adjusting the frequency, damping and / or amplitude of the same.
  • DE 4035375 AI is known in particular as a unit bearing for motor vehicles damping " bearing, which in parallel connection between two rigid bearing connections comprises a rubber-elastic bearing block and an air spring, the air chamber formed by a bellows is divided into two subchambers by a throttle body
  • the throttle body is connected via a rod to one of the bearing connections, while the air chamber is accommodated by a rigid housing connected to the other bearing connection
  • the bellows forming the air chamber is provided with at least one suction valve, so that the air spring is automatically charged or inflated Relative movements between the bearing connections occurs.
  • AI is an air-damped rubber bearing with an upper and a lower adapter, a cylindrical rubber body between the adapter, which delimits an air chamber of variable volume, a piston-shaped rubber body, the shaft of which is fitted pressure-tight in the cylindrical body and firmly glued to the upper adapter is known.
  • the piston-shaped body is arranged in the air chamber in order to divide it into an upper and a lower air chamber. From the top and bottom Air chamber is discharged through an opening or air is supplied to the air chambers.
  • a pressure membrane is provided, which is assigned to one or both chambers and reduces the size of the effective volume change by a certain size.
  • EP 1063446 AI discloses an air damper, in particular for motor vehicle assembly bearings, with two damper plates which are aligned plane-parallel to one another and are movable relative to one another by means of a flexible membrane and which enclose a damper chamber between them.
  • the membrane is preferably designed as a rolling membrane, and a throttle channel is provided through one or both damper plates. This structure enables controllable and controllable damper performance on a small construction volume without great effort.
  • a disadvantage of the bearings known to date is the very limited, precisely specified purpose. This requires, for example, a large amount of inventory for different bearings from a motor vehicle manufacturer, which in turn is associated with high costs.
  • the object of the present invention is therefore to provide a modular storage system for overcoming the above disadvantages, which can be assembled according to a modular principle, depending on the desired characteristics and available space. This enables the motor vehicle manufacturer in particular to implement a large number of different storage and / or damping functions with low inventory. Furthermore, a method for overcoming the above disadvantages, in particular for adjusting the damping and / or bearing characteristics of such a modular bearing system, is to be provided.
  • this object is achieved by a modular bearing system with a cover section on the load side and a bottom section on the abutment side, wherein between the cover section and the bottom section at least two functional units, selected from a large number of functional units, comprising at least one rubber Metal bearing element, an air bearing element, a hydraulic bearing element, a solid bearing element, a spring, a spring element, a toroidal spring, a cone spring, an air spring, a damper and / or an air damper, for damping and / or supporting a load to be supported by the cover section , in particular in the form of an assembly or chassis of a motor vehicle, releasably fixable in parallel with respect to a carrier carrying the floor section, in particular in the form of a chassis or body structure of a motor vehicle, with an adjusted and / or adjustable frequency, damping and / or amplitude.
  • a modular bearing system with a cover section on the load side and a bottom section on the abutment side, wherein between the cover section and
  • cover section and / or the bottom section is or are at least partially encompassed by the load and / or the carrier, preferably the bottom portion is at least partially encompassed by the carrier.
  • the invention can be characterized in that the load and / or the carrier has or have a hollow profile section, in particular in the form of two half-shells, preferably the upper half-shell of the receptacle of at least one functional unit and the lower half-shell of the receptacle at least one further Functional unit is used, in particular the half-shells have a central bore into which a central bolt for releasably fixing the functional units can be inserted.
  • the invention also proposes that at least part of the cover section and / or at least part of the bottom section be adapted to the number and / or the type of the selected functional units and / or the set and / or adjustable frequency, damping and / or amplitude is designed to be exchangeable.
  • An embodiment of the invention is characterized by at least one additional functional unit which can be arranged between the cover section and the bottom section or outside the cover section and the bottom section and optionally connected to the at least two functional units between the cover section and the bottom section.
  • Another embodiment is characterized by at least one sensor for detecting a damping and / or bearing characteristic.
  • the invention can be characterized by a control and / or regulating unit in operative connection with the functional units, the additional functional unit, the sensor, the load and / or the carrier.
  • an embodiment of the invention is characterized by a toroidal spring, conical spring and / or a spring element, preferably made of an elastomer and having cavities and / or channels in its interior, arranged as a first functional unit, in particular on the load side, and at least one dynamic air damper as a second functional unit , in particular arranged on the abutment side.
  • the air damper has at least one damper chamber, in particular dynamic air chamber, which is limited on the load side by the toroidal spring, the conical spring and / or the spring element, either directly or via part of the cover and / or base section.
  • the air damper introduces essentially no operative spring component into the bearing characteristic of the toroidal spring.
  • the air damper has an axially movable membrane plate which is fixedly connected to at least part of the cover section, in which at least one throttle bore is provided on both sides, and has at least one damper chamber which is partially connected by a membrane firmly connected to the membrane plate, in particular rolling membrane, and / or is delimited by the membrane plate itself, the membrane plate being aligned plane-parallel to an axially opposite counterplate of the bottom section.
  • the air damper has a damper chamber arranged on the load side with respect to the membrane plate.
  • the bottom section comprises a fastening part which is fastened to the support for clamping the membrane and has a suitably dimensioned recess for the unhindered passage of the membrane plate.
  • the air damper has two damper chambers, a damper chamber on the load side being delimited from an abutment-side damper chamber by the membrane plate and the membrane connected to it.
  • the bottom section comprises a cover, which is preferably releasably connectable to the carrier, in particular cup-shaped, and the abutment-side damper chamber is delimited by the cover, preferably each damper chamber by circumferentially jamming the membrane connected to the membrane plate is sealed between the carrier and the cover.
  • the membrane plate can be detachably connected, in particular by screwing, to the cover and / or bottom section.
  • a further embodiment is characterized by a nozzle disk with at least one throttle bore, through which the damper chamber is delimited on the abutment side, the nozzle disk being preferably releasably connectable to the cover and / or bottom section.
  • the conical spring has at least one abutment-side spring shoulder and the nozzle disk has at least one load-side depression complementary to the spring shoulder, in particular in the region of the throttle bore.
  • Foam in at least one damper chamber preferably in the form of a foam layer on the membrane plate and / or the counterplate and / or the cover or the nozzle disk can be provided according to the invention.
  • Another embodiment is characterized by at least one air bearing as the third functional unit on the abutment side of the air damper. It can further be provided that the air bearing comprises at least one static bearing chamber, which is preferably delimited on the load side by the nozzle disk.
  • At least one intermediate disk with at least one throttle bore, via which two bearing chambers are separated from one another is also proposed, the intermediate disk preferably being releasably connectable to the base section or firmly integrated in the base section.
  • the invention proposes an air connection, in particular with a valve, to a storage chamber, the air connection preferably being integrated in a replaceable part of the base section.
  • the invention can be characterized by a first sensor for detecting the height of the air column in an air damper and / or air bearing and / or a second sensor for detecting the pressure in an air damper and / or air bearing, the first and / or second sensor preferably is or are operatively connected to the control and / or regulating unit.
  • At least one throttle bore is adjustable or adjustable, preferably continuously, via the control and / or regulating unit.
  • the distance between the load and the carrier is adjustable, in particular via the control and / or regulating unit, preferably by means of at least one extendable, inflatable, foldable, rotatable and / or extendable member of the cover and / or or bottom section.
  • modules of the storage system in particular at least a part of the cover section, at least a part of the bottom section and at least a part of each functional unit, have or have at least one marking to facilitate assembly.
  • the intended use can be removed from the marking.
  • vehicle technology in particular motor vehicle technology, in particular for mounting units such as an internal combustion engine and / or a wheel suspension, is proposed.
  • the object relating to the method for setting the amplitude, damping and / or frequency behavior of a modular bearing system is achieved in that the method comprises the steps:
  • modules in particular in the form of a cover section on the load side, a bottom section on the load side and two functional units, such as a rubber-metal bearing element, an air bearing element, a hydraulic bearing element, a solid-state bearing element, which can be releasably fixed in parallel between the cover section and the bottom section , a spring, a spring element, a ring Kerrifeder, a cone spring, an air spring, a damper and / or an " air damper with adjusted and / or adjustable damping, frequency and / or amplitude;
  • a rubber-metal bearing element such as a rubber-metal bearing element, an air bearing element, a hydraulic bearing element, a solid-state bearing element, which can be releasably fixed in parallel between the cover section and the bottom section , a spring, a spring element, a ring Kerrifeder, a cone spring, an air spring, a damper and / or an " air damper with adjusted and / or adjustable damping, frequency and /
  • the selection is facilitated by means of at least one marking, in particular for identifying a intended use and / or the set attenuation, frequency and / or amplitude, which is indicated by the modules.
  • the method according to the invention can furthermore advantageously comprise the additional setting and / or adaptation of the damping, frequency and / or amplitude of at least one module, in particular during the operation of the bearing system.
  • Another embodiment of the method advantageously provides that the adjustment and / or adaptation of the damping, frequency and / or amplitude of the module
  • the setting in particular of the geometry and / or at least one flow property, of at least one throttle bore between two air chambers, preferably comprised by an air damper and / or an air spring,
  • the setting preferably by means of a valve, of an air pressure within at least one air chamber, and / or
  • adjusting the volume of at least one air chamber preferably by connecting the air chamber to a further air volume, in particular by means of a valve arranged between the air chamber and the air volume, and / or adjusting the geometry of the air chamber,
  • control and / or regulating unit preferably by means of a control and / or regulating unit and / or depending on at least one measured value supplied by a sensor, preferably in operative connection with the control and / or regulating unit, such as an air column, a load characteristic, preferably the weight of the load, an oscillation frequency and / or a pressure.
  • At least one module is removed from the storage system and / or replaced in order to adjust the damping, frequency and / or amplitude behavior.
  • the invention is therefore based on the surprising finding that a bearing can be constructed in a modular manner, the different components being matched both per se and to one another for different purposes. In other words, this means that a complicated coordination process between different functional units of a modular storage system according to the invention is not necessary, since the respective modules are standard parts, the characteristics of which have already been documented by the manufacturer.
  • a car manufacturer wants to use a solid-state bearing with a toroidal spring and an air damper for certain damping and bearing characteristics, he selects a certain cover section, a certain bottom section, a certain toroidal spring and a certain one from a module kit based on the desired characteristics Air damper and then assembles the modules, so to speak, on site, for example by inserting the toroidal spring into the cover section and the air damper into the bottom section, in order to then connect the two sections to one another, for example by means of a screw.
  • the modular storage system according to the invention thus opens up a wide variety of possible uses in the manner of a modular system.
  • the manufacturing costs and the dead weight of a bearing can also be reduced by, for example, replacing a floor section that is completely separate from a carrier, such as a body structure of a motor vehicle, by a floor section that is already provided by the carrier, at least in some areas.
  • a carrier such as a body structure of a motor vehicle
  • a floor section that is already provided by the carrier, at least in some areas.
  • the cover section and a load to be fastened to it such as an aggregate.
  • this enables a vehicle manufacturer to take precautions during the manufacture of a body structure, which enables the storage system to be connected later without problems, which leads to further time savings during final assembly.
  • a control and / or regulating unit is also provided according to the invention, via which an amplitude, damping and / or frequency tuning, in particular for shifting the natural frequency of the modular bearing system relative to the excitation frequency, for. B. at Excitation of a wheel suspension or shock excitation, can be carried out independently of the geometrical dimensions of the modules used, for example by setting throttle bores between two air chambers or by applying control pressure or the like to an air chamber.
  • Figure 1 is a sectional view through a first storage system according to the invention
  • Figure 2 is a sectional view through a second storage system according to the invention.
  • Figure 3 is a sectional view through a third storage system according to the invention.
  • FIG. 4 shows a sectional view of a fourth storage system according to the invention
  • Figure 5 is a sectional view through a fifth bearing system according to the invention.
  • Figure 6 is a graphical representation of the amplitude ratio of the load amplitude to the excitable amplitude over the frequency.
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of a bearing system according to the invention in the form of a solid bearing 1 in a partially sectioned side view.
  • the solid bearing 1 comprises a load connection 2 and an abutment connection 3 axially opposite this.
  • the load connection 2 with a disk-shaped area surrounded by an apron 5 for protection against dirt and mechanical damage forms a cover part 4 and is parallel to the abutment connection 3, which is assigned to a bottom section is aligned.
  • a threaded hole 6 arranged centrally in the cover section 4 is used to fasten a load (not shown).
  • the cover section 4 rests on a toroidal spring 7 which is supported on a damper housing 8, which is also assigned to the base section.
  • a circumferential collar 9 is provided on the damper housing 8, which also interacts with the apron 5.
  • the damper housing 8 comprises an upper housing part 10 and the abutment connection 3, on or in which a cup-like depression is formed, which serves as the lower air damper housing part. Both housing parts 3, 10 are connected to one another by means of screw bolts and threaded bores 11, which are not shown separately in FIG. 1.
  • the threaded bores 11 are circumferentially distributed around the cylindrical damper housing 8 so that they span an angle of 60 degrees to one another.
  • 3 connection bores 12 are provided in the abutment connection.
  • a rolling membrane 13 is clamped gas-tight, the rolling membrane 13 being connected gas-tight to a membrane plate 14, which in turn is screwed to a connecting section 16 of the cover section 4 by means of a fastening screw 15.
  • the gas-tight connection of the rolling membrane 13 to the membrane plate 14 can be brought about in any manner, for example by gluing or by means of adhesion such as vulcanization or the like.
  • the rolling diaphragm 13 and the diaphragm plate 14 divide the interior of the overall abutment-side damper housing 8 into a load-side damper chamber 17 and into an abutment-side damper chamber 18.
  • the abutment-side damper chamber 18 is thus from the diaphragm plate 14 of the rolling diaphragm 13 and from two side walls 19 and a bottom wall 20 of the abutment connection 3 is limited, the bottom wall 20 being plane-parallel to the membrane plate 14.
  • the damper chamber 17 on the load side is delimited by the diaphragm plate 14, the rolling diaphragm 13, a top wall 22 aligned plane-parallel to the diaphragm plate 14 and side walls 21 of the upper housing part 10.
  • a housing opening 23 is provided in the top wall 22 for guiding the connecting section 16, which extends from the load connection 2 through a tubular through opening of the toroidal spring 7 to the diaphragm plate 14.
  • the toroidal spring 7 is, however, pressed firmly against the upper housing part 10, whereby it deforms elastically and in this way seals the upper damper chamber 17 in a gas-tight manner.
  • Throttle bores 24 are provided in the membrane plate 14, which Connect damper combs 17, 18 with each other.
  • the load connection 2 is connected both to the toroidal spring 7 and to the diaphragm plate 14, which forms part of the air damper, which further comprises the damper chambers 17, 18, the rolling diaphragm 13 and the housing parts 3, 10.
  • the toroidal spring 7 is thus arranged in parallel with the dynamic air damper, which only has a damping effect and does not substantially change the characteristic of the toroidal spring 7, at least as long as the amplitudes remain in the normal operative range.
  • FIG. 1 shows the solid-state storage facility 1 after a static load has been absorbed, the representation of the load, for example a vehicle unit, being omitted for reasons of clarity.
  • the diaphragm plate 14 is spaced approximately equally from each counterplate 20, 22 of the damper housing 8 which is formed parallel to it.
  • the membrane plate 14 is displaced, for example, toward the bottom wall 20, so that the volume of the abutment-side damper chamber 18 is reduced and the air therein is compressed.
  • the load-side damper chamber 17 relaxes, so that due to the difference in pressure, air flows from the abutment-side damper chamber 18 through the throttle bores 24 into the load-side damper chamber 17.
  • the kinetic energy generated by the movement of the membrane plate 14 is at least partially absorbed by the dynamic air damper.
  • the energy thus dissipated is not delivered to the charge port 2.
  • a swelling behavior of the roll membrane 13 in such a way that it is inflated like a balloon due to the pressure increase in a damper chamber 17, 18 with elastic deformation can be avoided by a suitable choice of material in the manufacture of the roll membrane 13 and a suitable geometry of the damper housing 8.
  • the rolling membrane 13 is either made of an elastomer which, due to its rigidity, cannot act as an expansion spring under the prevailing conditions, or of a material which has no elastic properties, but is only gas-tight.
  • FIG. 1 in no way reflects the distances that must be observed when designing a solid-state bearing, for example for use in a motor vehicle.
  • the damper chambers 17, 18 have, for example, a diameter of approximately 80 mm, the membrane plate 14 in the unloaded state at a distance of approximately 2 mm to 5 mm to the surface of the respective counter plate 20, 22 is held.
  • the damper shown in Figure 1 is designed for amplitudes in the normal range of approximately 2 mm to 5 mm.
  • foam layers 25 are provided between the membrane plate 14 and its plane-parallel counter-plates 20, 22.
  • the membrane plate 14 can also be provided on both sides with a foam layer 25, and in addition, each plane-parallel counterplate 20, 22 can have an additional foam layer 25.
  • a foam with closed pores was selected for the coating 25. This is characterized by a particularly high degree of damping, so that amplitudes that exceed the free-swinging range of the membrane plate 14 can be effectively damped.
  • FIG. 2 thus illustrates a second modular storage system according to the invention, which essentially has the same modules as the storage system according to Figure 1, but has a function that differs from that of the storage system according to Figure 1.
  • the third modular storage system according to the invention shown in FIG. 3 differs from the storage system according to FIG. 1 essentially in that the bottom section is partially provided by a chassis support 108. From the storage system of FIG. 1, the storage system of FIG. 3 can again be obtained by replacing a part of the base section, as is evident from the following detailed description.
  • the solid bearing 101 has a load connection 102 and an abutment connection 103 axially opposite the load connection 102.
  • the load connection 102 with a disk-shaped area delimited by a skirt 105, belongs to a cover section 104, the skirt 105 being provided to protect the solid-state bearing 101 against dirt and mechanical damage.
  • a central connection bore 106 with an internal thread is provided in the load connection 102.
  • the load connection 102 rests on an annular core spring 107, which is made of an elastomer and is supported for resilient load absorption on the abutment connection 103 belonging to a base section.
  • the abutment connection 103 is at the same time an integral part of a chassis support 108.
  • the chassis support 108 shown in FIG. 3 consists of a hollow profile, of which an upper support frame 109 and a lower support frame 110 are illustrated in the sectional view.
  • the upper support frame 109 and the lower support frame 110 run towards one another, wherein they form an indentation-side depression 111 and an abutment-side depression 112 in the chassis support 108.
  • the depressions 111, 112 In a plan view (not shown), the depressions 111, 112 have a circular contour with a central passage opening 113.
  • the abutment-side depression 112 forms the housing of an air damper 114 described below.
  • the ring core spring 107 has a central tubular recess in its interior, through which a connecting section 115 extends from the load connection 102 through the through-hole. extends through opening 113 to a membrane plate 116.
  • the membrane plate 116 is fixedly connected to the connecting section 115 and thus to the load connection 102 via a fastening screw 117.
  • It also has a rolling membrane 118, which is connected gas-tight to the membrane plate 116 by means of adhesion, for example by vulcanization or by means of adhesives suitable for this purpose.
  • a cage-like cover 119 is provided, which is fixedly mounted on the lower support frame 110 with the aid of fastening screws, not shown, in threaded bores 120.
  • This arrangement defines a damper chamber 121 on the load side and a damping chamber 122 on the abutment side, which are separated from one another by the membrane plate 116 and by the rolling membrane 118.
  • the load-side damper chamber 121 is further delimited by the outer surfaces of the abutment-side recess 112 of the chassis carrier 108, which for this purpose has a chassis counterplate 123, which is formed parallel to the diaphragm plate 116, and side walls 124.
  • the annular core spring 107 is designed in such a way that it is pressed against the abutment connection 103 and also against the connecting section 115 and the load-side damper chamber 121 due to elastic deformation due to the static load absorption thus seals.
  • the abutment-side damper chamber 122 also has a hood counter plate 125 which is formed plane-parallel to the membrane plate 116.
  • Throttle bores 126 which are open on both sides and which connect the damper chambers 121, 122 in a communicating manner are provided in the membrane plate 116.
  • Foam 127 can also be arranged in the damper chambers 121, 122.
  • the storage system described with reference to FIG. 3 works in principle in exactly the same way as the storage system described with reference to FIG. 1. In fact, said storage systems only differ from one another in their installation or attachment to the carrier or chassis carrier.
  • the embodiment according to FIG. 3 is particularly favorable due to the saving of parts of the bottom section.
  • the modular storage system shown in FIG. 3 can also be varied further, for example, by replacing the cover hood 119, which is part of the base section, by a plate-shaped and ring-shaped fastening part (not shown) with a threaded hole. 3 in the area of the threaded bore 120, so that only the damper chamber 121 on the load side remains, which is then connected to the atmosphere via the throttle bores 126.
  • the fourth modular bearing system of the invention shown in FIG. 4 differs fundamentally from that of FIGS. 1 to 3.
  • This bearing system is also a solid bearing 1001 with a load connection 1002 and an abutment connection 1003, the load connection 1002 together with a housing part 1005 forms a cover section 1004 and the abutment connection 1003 is part of a base section.
  • a threaded bore 1006 is provided in a known manner, and the load connection 1002 carries a conical spring 1007 with spring struts 1007a, spring projections 1007b and a central spring extension 1007c at the abutment end.
  • the load port 1002 does not extend through the cone spring 1007.
  • a damper chamber 1012 is arranged in parallel with the cone spring 1007 and is delimited on the load side directly by the cone spring 1007 and on the abutment side by a nozzle disk 1009.
  • the nozzle disk 1009 is provided with a throttle bore 1010 for connection to the outside atmosphere, the throttle bore 1010 being arranged in the region of a depression 1011 which is provided in a complementary manner to the spring extension 1007c. The nozzle disk 1009 thus limits the maximum deformation of the conical spring 1007.
  • the damper chamber 1012 is a dynamic air chamber, i. H. a chamber with variable volume.
  • the modular storage system shown in FIG. 4 could be changed, for example, simply by replacing a flange 1008 belonging to the base section for connection to a support (not shown) by a closed hood such that an air bearing is additionally arranged parallel to the solid bearing 1001 and the damper chamber 1012, and limited by the nozzle disk 1009 and the hood.
  • the fifth modular bearing system of the invention shown in FIG. 5 is essentially a last-described bearing system, comprising, in parallel connection, a spring element, a damper and a bearing.
  • the modular bearing system according to the invention from FIG. 5 again represents a solid bearing 10001 with a load connection 10002 and an abutment connection 10003.
  • the load connection 10002 forms a cover section 10004, has a threaded bore 10006 and carries a spring element 10007 As in the case of the solid-state bearing of FIG. 4, the load connection 10002 does not extend through the complete spring element 10007, as shown in FIG.
  • the spring element 10007 has a certain geometry and thus spring characteristic, and, together with a nozzle disk 10009, delimits a damper chamber 10012 on the load side in the form of a dynamic air chamber.
  • the damper chamber 10012 also represents an air spring.
  • a throttle bore 10010 is provided in the nozzle disk 10009 and is used to connect the dynamic air chamber 10012 to a static air chamber 10013, ie a chamber with an essentially unchangeable volume.
  • the static air chamber 10013 is delimited by the nozzle disk 10009 and the base section.
  • the bottom section in turn has an air connection 10011, so that the air chamber 10013 can be acted upon with control air, in order to be able to adjust the desired storage properties, in particular by changing the drainage conditions in the air chambers 10012, 10013.
  • an additional air chamber 10016 can be opened a throttle bore 10015 in an interchangeable washer 10014 of the base section can be connected in parallel.
  • the dimensions of the throttle bores 10010 and 10015, via which the damping and bearing characteristics are determined, can be selected by selecting a suitable nozzle disk 10009 or intermediate disk 10014.
  • the throttle bores 10010 and 10015 and a valve (not shown) in the air connection 10011 are adjustable, ie closable or evident, depending on the desired damping and / or bearing characteristics.
  • a sensor (not shown) for detecting Solution of the air column in the air chambers 10012, 10013 and 10016 in operative connection with a control and / or regulating unit, not shown, is provided. This also enables the determination of an oscillation frequency.
  • the modular storage system shown in FIG. 5 can be varied, for example, by dispensing with the intermediate washer 10014 and thus only a static storage chamber, or in addition to the additional air chamber 10016 or at least one external, ie. H. Static air chamber which is spatially separate from the storage system and is operatively connected to the chambers 10013 and / or 10016.
  • the modular bearing system according to the invention offers the possibility of being able to set the frequency, damping and / or amplitude behavior of the entire bearing system essentially in a manner that can be remedied.
  • the amplitude ratio that is. H. the ratio of the amplitude of the load and the amplitude of the excitation, for different frequencies.
  • Graph I shows the frequency profile of the amplitude ratio for a subcritical tuning of the bearing system according to the invention and the graph ⁇ shows the profile of the amplitude ratio for a supercritically tuned bearing system according to the invention.
  • IJJ denotes an exemplary natural frequency range of a load, for example an aggregate. If e.g. B.
  • the range of exciting frequencies is between 8 to 16 Hz for the bearing of the unit.
  • a large number of further excitation frequency bands are present in a motor vehicle, in particular caused by unit vibrations, i. H. for example engine noises that have a higher frequency but a lower amplitude. For the sake of simplicity, these are not shown in FIG. 6.
  • the natural or resonant frequency of a subcritically tuned bearing system lies below frequency range III, while the resonance frequency of a supercritically tuned bearing system lies above frequency range ffl.
  • a subcritical tuning of the bearing system leads to a very good insulation behavior, but also to a relatively soft spring characteristic, whereas a supercritical tuning results in a harder suspension, for example are suitable for a motor vehicle occupant to dampen the described excitations on an uneven road.
  • the storage system according to the invention now offers a variety of options, an adaptation of the storage system, i. H. an amplitude, damping and / or frequency tuning.
  • a subcritical adjustment can be achieved in particular by varying the air column in the different chambers. This is preferably achieved in that the air volume is varied by changing the connecting openings between the different chambers or, in particular as required, switching on an air volume.
  • Such coordination can also be achieved by varying the static air pressure within the various chambers. This is preferably achieved via a valve according to the valve in the air connection 10011.
  • the bearing system according to the invention is in no way limited to the use of a solid-state bearing in parallel with an air damper and or air bearing.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein modulares Lagersystem mit einem auflastseitigen Deckelabschnitt und einem widerlagerseitigen Bodenabschnitt, wobei zwischen dem Decklabschnitt und dem Bodenabschnitt zumindestens zwei Funktionseinheiten, ausgewählt aus einer Vielzahl von Funktionseinheiten, umfassend zumindest ein Gummi-Metall-Lagerelement, ein Luftlagerelement, ein Hydrolagerelement, ein Feststofflagerelement, eine Feder, ein Federelement, eine Ring-kernfeder, ein Konusfeder, eine Luftfeder, einen Dämpfer und/oder einen Luftdämpfer, zur Dämpfung und/oder Lagerung einer von dem Deckelabschnitt abzustützenden Last, insbesondere in Form eines Aggregats oder Fahrwerks eines Kraftfahrzeuges, relativ zu einem den Bodenabschnitt tragenden Träger, insbesondere in Form einer Chassis- oder Karosseriestruktur eines Kraftfahrzeuges, mit eingestellter und/oder einstellbarer Frequenz, Dämpfung und/oder Amplitude in Parallelschaltung lösbar fixierbar sind, die Verwendung desselben sowie ein Verfahren zur Einstellung zur Einstellung der Frequenz, Dämpfung und/oder Amplitude desselben.

Description

Modulares Lagersystem
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein modulares Lagersystem, die Verwendung desselben sowie ein Verfahren zur Einstellung der Frequenz, Dämpfung und/oder Amplitude desselben.
Im Stand der Technik sind viele unterschiedliche Lager bekannt, die unterschiedliche Dämp- fungs- und/oder Lagercharakteristiken aufweisen. Insbesondere in der Kraftfahrzeugtechnik wird sich intensiv mit der Konzipierung neuer Lager auseinandergesetzt. Dort ist es eine vorrangige Aufgabe, die Übertragung insbesondere von Aggregatschwingungen und Körperschall auf einen Fahrgastraum zu minimieren. Dabei haben sich Gummi-Metall- Lagerelemente mit Luftdämpfung nicht nur hinsichtlich der Dämpfungseigenschaften als durchaus empfehlenswert herausgestellt, sondern auch wegen der guten Recyclefähigkeit sowie der kostengünstigen Herstellung.
Beispielsweise aus der DE 4035375 AI ist ein insbesondere als Aggregatlager für Kraftfahrzeuge dienendes dämpfendes" Lager bekannt, das in Parallelschaltung zwischen zwei starren Lageranschlüssen einen gummielastischen Lagerblock und eine Luftfeder umfaßt, deren durch einen Balg gebildete Luftkammer durch einen Drosselkörper in zwei Teilkammern unterteilt ist. Der Drosselkörper steht dabei über eine Stange mit einem der Lageranschlüsse in Nerbindung, während die Luftkammer von einem mit dem anderen Lageranschluß verbundenen starren Gehäuse aufgenommen ist. Der die Luftkammer bildende Balg ist mit zumindest einem Saugventil versehen, so daß ein automatisches Laden oder Aufpumpen der Luftfeder bei Relativbewegungen zwischen den Lageranschlüssen eintritt.
Aus der DE 3139915 AI ist ein luftgedämpftes Gummilager mit einem oberen und einem unteren Paßstück, einem zylindrischen Gummikörper zwischen den Paßstücken, der eine Luftkammer veränderbaren Volumens begrenzt, einem kolbenförmigen Gummikörper, dessen Schaft in dem zylindrischen Körper druckdicht eingepaßt und mit dem oberen Paßstück fest verklebt ist, bekannt. Der kolbenförmige Körper ist dabei in der Luftkammer angeordnet, um sie in eine obere und eine untere Luftkammer zu unterteilen. Von der oberen und unteren Luftkammer wird durch eine Öffnung Luft abgeführt oder zu den Luftkammern Luft zugeführt. Zudem ist eine Druckmembran vorgesehen, die einer oder beiden Kammern zugeordnet ist und die Größe der effektiven Volumenänderung um eine bestimmte Größe vermindert.
Die EP 1063446 AI offenbart einen Luftdämpfer, insbesondere für Kraftfahrzeug- Aggregatlager, mit zwei planparallel zueinander ausgerichteten und durch eine flexible Membran relativ zueinander abstandsvariabel beweglich gehaltenen Dämpferplatten, die zwischen sich eine Dämpferkammer einschließen. Dabei ist die Membran vorzugsweise als Rollmembran ausgebildet, und ein Drosselkanal ist durch eine oder beide Dämpferplatten vorgesehen. Dieser Aufbau ermöglicht ohne großen Aufwand regelbare und steuerbare Dämpferleistung auf kleinem Bauvolumen.
Auch die weniger umweltverträglichen hydraulischen Dämpfer, wie sie beispielsweise in der DE 3836191 Cl beschrieben sind, haben sich in der Vergangenheit durchaus bewährt.
Nachteilig ist bei den bislang bekannten Lagern jedoch der sehr begrenzte, genau spezifizierte Einsatzzweck. Dies fordert beispielsweise bei einem Kraftfahrzeughersteller eine große Lagerhaltung für unterschiedliche Lager, was wiederum mit einem hohen Kostenaufwand verbunden ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein modulares Lagersystem zur Überwindung obiger Nachteile bereitzustellen, das nach einem Baukastenprinzip zusammenbaubar ist, je nach gewünschten Charakteristiken und zur Verfügung stehendem Raum. Dies ermöglicht insbesondere dem Kraftfahrzeughersteller bei geringer Lagerhaltung eine Vielzahl unterschiedlicher Lager- und oder Dämpfungsfunktionen zu implementieren. Ferner soll ein Verfahren zur Überwindung obiger Nachteile, insbesondere zur Einstellung der Dämpfungsund/oder Lagercharakteristiken eines solchen modularen Lagersystems bereitgestellt werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein modulares Lagersystem mit einem auflastseitigen Deckelabschnitt und einem widerlagerseitigen Bodenabschnitt, wobei zwischen dem Deckelabschnitt und dem Bodenabschnitt zumindest zwei Funktionseinheiten, ausgewählt aus einer Vielzahl von Funktionseinheiten, umfassend zumindest ein Gummi- Metall-Lagerelement, ein Luftlagerelement, ein Hydrolagerelement, ein Feststofflagerele- ment, eine Feder, ein Federelement, eine Ringkernfeder, eine Konusfeder, eine Luftfeder, einen Dämpfer und/oder einen Luftdämpfer, zur Dämpfung und/oder Lagerung einer von dem Deckelabschnitt abzustützenden Last, insbesondere in Form eines Aggregats oder Fahrwerks eines Kraftfahrzeuges, relativ zu einem den Bodenabschnitt tragenden Träger, insbesondere in Form einer Chassis- oder Karosseriestruktur eines Kraftfahrzeuges, mit eingestellter und/oder einstellbarer Frequenz, Dämpfung und/oder Amplitude in Parallelschaltung lösbar fixierbar sind.
Dabei kann vorgesehen sein, daß der Deckelabschnitt und/oder der Bodenabschnitt zumindest bereichsweise umfaßt ist bzw. sind von der Last und/oder dem Träger, wobei vorzugsweise der Bodenabschnitt zumindest bereichsweise von dem Träger umfaßt ist.
Die Erfindung kann dabei dadurch gekennzeichnet sein, daß die Last und/oder der Träger einen Hohlprofilabschnitt, insbesondere in Form von zwei Halbschalen, aufweist bzw. aufweisen, wobei vorzugsweise die obere Halbschale der Aufnahme zumindest einer Funktionseinheit und die untere Halbschale der Aufnahme zumindest einer weiteren Funktionseinheit dient, insbesondere die Halbschalen eine Zentralbohrung aufweisen, in die ein Zentralbolzen zum lösbaren Fixieren der Funktionseinheiten einbringbar ist.
Mit der Erfindung wird auch vorgeschlagen, daß zumindest ein Teil des Deckelabschnittes und/oder zumindest ein Teil des Bodenabschnittes in Anpassung an die Anzahl und/oder die Art der ausgewählten Funktionseinheiten und/oder der eingestellten und/oder einstellbaren Frequenz, Dämpfung und/oder Amplitude auswechselbar ausgestaltet ist.
Eine Ausführungsform der Erfindung ist gekennzeichnet durch zumindest eine Zusatz- Funktionseinheit, die zwischen dem Deckelabschnitt und dem Bodenabschnitt oder außerhalb des Deckelabschnitts und des Bodenabschnitts anordbar und wahlweise zu den zumindest zwei Funktionseinheiten zwischen dem Deckelabschnitt und dem Bodenabschnitt hinzu- schaltbar ist. Eine weitere Ausführungsform ist gekennzeichnet durch zumindest einen Sensor zur Erfassung einer Dämpfungs- und/oder Lagercharakteristik.
Ferner kann die Erfindung gekennzeichnet sein durch eine Steuer- und/oder Regeleinheit in Wirkverbindung mit den Funktionseinheiten, der Zusatz-Funktionseinheit, dem Sensor, der Last und/oder dem Träger.
Weiterhin ist eine Ausführungsform der Erfindung gekennzeichnet durch eine Ringkernfeder, Konusfeder und/oder ein Federelement, vorzugsweise aus einem Elastomer gefertigt und in ihrem Inneren Hohlräume und/oder Kanäle aufweisend, als erste Funktionseinheit, insbesondere auflastseitig angeordnet, und zumindest einen dynamischen Luftdämpfer als zweite Funktionseinheit, insbesondere widerlagerseitig angeordnet.
Dabei kann vorgesehen sein, daß der Luftdämpfer zumindest eine Dämpferkammer, insbesondere dynamische Luftkammer, aufweist, die durch die Ringkernfeder, die Konusfeder und/oder das Federelement, entweder direkt oder über einen Teil des Deckel- und/oder Bodenabschnittes, auflastseitig begrenzt ist.
Ferner wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß der Luftdämpfer im wesentlichen keine operativ wirksame Federkomponente in die Lagerkennlinie der Ringkernfeder einbringt.
Auch kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß der Luftdämpfer eine axial bewegliche, mit zumindest einem Teil des Deckelabschnittes fest verbundene Membranplatte, in der zumindest eine beidseitig offene Drosselbohrung vorgesehen ist, und wenigstens eine Dämpferkammer aufweist, die teilweise von einer mit der Membranplatte fest verbundenen Membran, insbesondere Rollmembran, und/oder von der Membranplatte selbst begrenzt ist, wobei die Membranplatte zu einer axial gegenüberliegenden Gegenplatte des Bodenabschnittes planparallel ausgerichtet ist.
Weiterhin kann vorgesehen sein, daß der Luftdämpfer eine bezüglich der Membranplatte auflastseitig angeordnete Dämpferkammer aufweist. Ebenfalls wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß der Bodenabschnitt ein Befestigungsteil umfaßt, das zum Verklemmen der Membran an dem Träger befestigt ist und zum ungehinderten Durchtritt der Membranplatte eine passend dimensionierte Ausnehmung aufweist.
In einer weiteren Ausfuhrungsform ist vorgesehen, daß der Luftdämpfer zwei Dämpferkammern aufweist, wobei eine auflastseitige Dämpferkammer von einer widerlagerseitigen Dämpferkammer durch die Membranplatte und die mit dieser verbundene Membran abgegrenzt ist.
Eine Ausführungsform zeichnet sich dabei dadurch aus, daß der Bodenabschnitt eine, vorzugsweise mit dem Träger lösbar verbindbare, insbesondere topfförmig ausgestaltete, Abdeckhaube umfaßt, und die widerlagerseitige Dämpferkammer von der Abdeckhaube begrenzt ist, wobei vorzugsweise jede Dämpferkammer durch umfängliches Verklemmen der mit der Membranplatte verbundenen Membran zwischen dem Träger und der Abdeckhaube abgedichtet ist.
Weiterhin kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß die Membranplatte lösbar, insbesondere durch Verschrauben, mit dem Deckel- und/oder Bodenabschnitt verbindbar ist.
Eine weitere Ausführungsform ist gekennzeichnet durch eine Düsenscheibe mit zumindest einer Drosselbohrung, durch die die Dämpferkammer widerlagerseitig begrenzt ist, wobei die Düsenscheibe vorzugsweise lösbar mit dem Deckel- und/oder Bodenabschnitt verbindbar ist.
Dabei kann vorgesehen sein, daß die Konusfeder zumindest einen widerlagerseitigen Federansatz und die Düsenscheibe zumindest eine zum Federansatz komplementäre auflastseitige Vertiefung, insbesondere im Bereich der Drosselbohrung, aufweist.
Schaumstoff in zumindest einer Dämpferkammer, vorzugsweise in Form einer Schaumstoffschicht an der Membranplatte und/oder der Gegenplatte und/oder der Abdeckhaube oder der Düsenscheibe kann erfindungsgemäß vorgesehen sein.
Eine weitere Ausführungsform ist gekennzeichnet durch zumindest ein Luftlager als dritte Funktionseinheit widerlagerseitig vom Luftdämpfer. Dabei kann weiterhin vorgesehen sein, daß das Luftlager zumindest eine statische Lagerkammer umfaßt, die vorzugsweise auflastseitig von der Düsenscheibe begrenzt ist.
Erfindungsgemäß wird zudem zumindest eine Zwischenscheibe mit zumindest einer Drosselbohrung, über die zwei Lagerkammem voneinander getrennt sind, wobei die Zwischenscheibe vorzugsweise lösbar mit dem Bodenabschnitt verbindbar oder in dem Bodenabschnitt fest integriert ist, vorgeschlagen.
Femer wird mit der Erfindung ein Luftanschluß, insbesondere mit einem Ventil, zu einer Lagerkammer, wobei der Luftanschluß vorzugsweise in einem auswechselbaren Teil des Bodenabschnittes integriert ist, vorgeschlagen.
Weiterhin kann die Erfindung gekennzeichnet sein durch einen ersten Sensor zur Erfassung der Höhe der Luftsäule in einem Luftdämpfer und/oder Luftlager und/oder einen zweiten Sensor zur Erfassung des Drucks in einem Luftdämpfer und/oder Luftlager, wobei der erste und/oder zweite Sensor vorzugsweise mit der Steuer- und/oder Regeleinheit in Wirkverbin- dung steht bzw. stehen.
Zudem kann vorgesehen sein, daß zumindest eine Drosselbohrung über die Steuer- und/oder Regeleinheit, vorzugsweise stufenlos, einstellbar bzw. verstellbar ist.
Auch wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Abstand zwischen der Last und dem Träger einstellbar ist, insbesondere über die Steuer- und/oder Regeleinheit, vorzugsweise durch zumindest ein ausfahrbares, aufblasbares, ausklappbares, ausdrehbares und/oder aus- einanderziehbares Glied des Deckel- und/oder Bodenabschnittes.
Eine weitere Ausfuhrungsform zeichnet sich dadurch aus, daß Module des Lagersystems, insbesondere zumindest ein Teil des Deckelabschnittes, zumindest ein Teil des Bodenabschnittes und zumindest ein Teil jeder Funktionseinheit, mindestens eine Markierung zur Erleichterung eines Zusammenbaus aufweist bzw. aufweisen.
Dabei kann femer vorgesehen sein, daß der Markierung ein Soll-Einsatzzweck entnehmbar ist. Femer wird die Verwendung des erfindungsgemäßen modularen Lagersystems in der Fahrzeugtechnik, insbesondere Kraftfahrzeugtechnik, insbesondere zur Lagerung von Aggregaten, wie einem Verbrennungsmotor, und/oder einer Radaufhängung, vorgeschlagen.
Die das Verfahren zur Einstellung des Amplituden-, Dämpfungs- und/oder Frequenzverhaltens eines modularen Lagersystems betreffende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Verfahren die Schritte:
Bestimmen des gewünschten Amplituden-, Dämpfungs- und/oder Frequenzverhaltens des Lagersystems;
Auswählen von zumindest vier Modulen, insbesondere in Form eines auflastseitigen Deckelabschnitts, eines widerlastseitigen Bodenabschnitts und zweier, insbesondere zwischen dem Deckelabschnitt und dem Bodenabschnitt in Parallelschaltung lösbar fixierbare, Funktionseinheiten, wie einem Gummi-Metall-Lagerelement, einem Luftlagerelement, einem Hydrolagerelement, einem Feststof lagerelement, einer Feder, einem Federelement, einer Ringkerrifeder, einer Konusfeder, einer Luftfeder, einem Dämpfer und/oder einem "Luftdämpfer mit eingestellter und/oder einstellbarer Dämpfung, Frequenz und/oder Amplitude;
Zusammenfügen der Module, insbesondere mittels zumindest einer Schraub-, Niet-, Schweiß- und/oder Haftvermittlerverbindung
umfaßt.
Dabei kann vorgesehen sein, daß das Auswählen mittels zumindest einer Markierung, insbesondere zur Kennzeichnung eines Soll-Einsatzzwecks und/oder der eingestellten Dämpfung, Frequenz und/oder Amplitude, die von den Modulen ausgewiesen wird, erleichtert wird.
Das erfmdungsgernäße Verfahren kann femer vorteilhafterweise das zusätzliche Einstellen und/oder Anpassen der Dämpfung, Frequenz und/oder Amplitude zumindest eines Moduls, insbesondere während des Betriebs des Lagersystems, umfassen. Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens sieht vorteilhafterweise vor, daß das Einstellen und/oder Anpassen der Dämpfung, Frequenz und/oder Amplitude des Moduls
- das Einstellen, insbesondere der Geometrie und/oder zumindest einer Durchflußeigenschaft, zumindest einer Drosselbohrung zwischen zwei, vorzugsweise von einem Luftdämpfer und/oder einer Luftfeder umfaßten, Luftkammem,
das Einstellen, vorzugsweise mittels eines Ventils, eines Luftdrucks innerhalb zumindest einer Luftkammer, und/oder
das Einstellen des Volumens zumindest einer Luftkammer, vorzugsweise mittels eines in Verbindung bringen der Luftkammer mit einem weiteren Luftvolumen, insbesondere mittels eines zwischen der Luftkammer und dem Luftvolumen angeordneten Ventils, und/oder eines Einstellen der Geometrie der Luftkammer,
vorzugsweise mittels einer Steuer- und/oder Regeleinheit und/oder in Abhängigkeit von zumindest einem von einem, vorzugsweise mit der Steuer- und/oder Regeleinheit in Wirkverbindung stehenden, Sensor gelieferten Meßwert, wie einer Luftsäule, einer Lasteigenschaft, vorzugsweise dem Gewicht der Last, einer Schwingungsfrequenz und/oder eines Drucks, umfaßt.
Schließlich kann in dem Verfahren vorteilhafterweise vorgesehen sein, daß zur Einstellung des Dämpfungs-, Frequenz- und/oder Amplitudenverhaltens zumindest ein Modul aus dem Lagersystem entfernt und/oder ausgetauscht wird.
Der Erfindung liegt somit die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß ein Lager modulartig aufbaubar ist, wobei die unterschiedlichen Komponenten sowohl an sich als auch aufeinander für unterschiedliche Einsatzzwecke abgestimmt sind. Mit anderen Worten heißt dies, daß ein kompliziertes Abstimmungsverfahren zwischen unterschiedlichen Funktionseinheiten eines erfindungsgemäßen modularen Lagersystems nicht von Nöten ist, da es sich bei den entsprechenden Modulen jeweils um Standardteile handelt, deren Charakteristiken herstellerseits bereits dokumentiert sind. Möchte beispielsweise ein Autohersteller ein Feststofflager mit einer Ringkernfeder und einem Luftdämpfer für bestimmte Dämpfungs- und Lagercharakteristiken verwenden, so wählt er anhand einer zu den gewünschten Charakteristiken gehörenden Markierung aus einem Modul-Bausatz einen bestimmten Deckelabschnitt, einen bestimmten Bodenabschnitt, eine bestimmte Ringkernfeder und einen bestimmten Luftdämpfer aus und setzt dann, sozusagen vor Ort, die Module zusammen, indem er beispielsweise die Ringkernfeder in den Deckelabschnitt und den Luftdämpfer in den Bodenabschnitt einsteckt, um dann die beiden Abschnitte miteinander zu verbinden, beispielsweise über eine Schraube.
Aber selbst ein Nachrüsten eines modularen Lagersystems ist erfindungsgemäß möglich. Soll beispielsweise die oben beschriebene Kombination aus einer Ringkernfeder und einem Luftdämpfer um ein Luftlager ergänzt werden,' so ist lediglich der Bodenabschnitt auszutauschen. Der neue Bodenabschnitt könnte dann z.B. eine Zwischenscheibe mit einer Drosselbohrung zur Verbindung einer als Luftdämpfer wirkenden dynamischen Luftkammer mit einer als Luftlager wirkenden statischen Luftkammer umfassen.
Das erfindungsgemäße modulare Lagersystem eröffnet somit eine breite Vielzahl von Einsatzmöglichkeiten nach Art eines Baukastensystems.
Durch das erfindungsgemäße modulare Lagersystem können die Herstellungskosten und das Eigengewicht eines Lagers femer dadurch reduziert werden, daß beispielsweise ein komplett separat von einem Träger, wie einer Karosseriestruktur eines Kraftfahrzeuges, ausgebildeter Bodenabschnitt ersetzt wird durch einen Bodenabschnitt, der zumindest bereichsweise bereits vom Träger dargeboten wird. Analoges gilt im Zusammenhang mit dem Deckelabschnitt und einer daran zu befestigenden Last, wie einem Aggregat. Zudem wird hierdurch ermöglicht, daß ein Fahrzeughersteller bereits bei der Herstellung einer Karosseriestruktur Vorkehrungen trifft, die einen späteren problemlosen Anschluß des Lagersystems ermöglicht, was zu weiteren Zeiteinsparungen bei der Endmontage führt.
Vorteilhafterweise ist erfindungsgemäß auch eine Steuer- und/oder Regeleinheit vorgesehen, über die ein Amplituden-, Dämpfungs- und/oder Frequenztuning, insbesondere zur Verschiebung der Eigenfrequenz des modularen Lagersystems relativ zur Erregungsfrequenz, z. B. bei Erregung einer Radaufhängung oder einer Stoßerregung, selbst unabhängig von den geometrischen Bemessungen der verwendeten Module durchfuhrbar ist, beispielsweise durch Einstellen von Drosselbohrungen zwischen zwei Luftkammem oder der Beaufschlagung einer Luftkammer mit Steuerdruck oder dergleichen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsformen der Erfindung anhand von schematischen Zeichnungen im Einzelnen erläutert sind. Dabei zeigt:
Figur 1 eine Schnittansicht durch ein erstes erfindungsgemäßes Lagersystem;
Figur 2 eine Schnittansicht durch ein zweites erfindungsgemäßes Lagersystem;
Figur 3 eine Schnittansicht durch ein drittes erfindungsgemäßes Lagersystem;
Figur 4 eine Schnittansicht eines vierten erfϊndungsgemäßen Lagersystems;
Figur 5 eine Schnittansicht durch ein fünftes erfindungsgemäßes Lagersystem; und
Figur 6 eine graphische Auftragung des Amplitudenverhältnisses von Lastamplitude zu erregender Amplitude über die Frequenz.
Figur 1 zeigt ein erstes Ausfünrungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lagersystems in Form eines Feststofflagers 1 in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht. Das Feststofflager 1 umfaßt dabei einen Auflastanschluß 2 sowie diesem axial gegenüberliegend einen Widerlageranschluß 3. Der Auflastanschluß 2 mit einem von einer Schürze 5 zum Schutz vor Schmutz und mechanischer Beschädigung umgebenen scheibenförmigen Bereich bildet einen Deckelabschmtt 4 und ist parallel zum Widerlageranschluß 3, der einem Bodenabschnitt zuzuordnen ist, ausgerichtet. Zum Befestigen einer nicht dargestellten Last dient eine in dem Deckelabschnitt 4 zentral angeordnete Gewindebohrung 6. Der Deckelabschnitt 4 liegt auf einer Ringkernfeder 7 auf, die an einem Dämpfergehäuse 8 abgestützt ist, das ebenfalls dem Bodenabschnitt zuzuordnen ist. Zur Stabilisierung der Ringkernfeder 7 in radialer Richtung ist an dem Dämpfergehäuse 8 ein umfänglich verlaufender Kragen 9 vorgesehen, der zudem mit der Schürze 5 zusammenwirkt. Das Dämpfergehäuse 8 umfaßt einen oberen Gehäuseteil 10 sowie den Widerlageranschluß 3, an oder in dem eine napfartige Vertiefung ausgebildet ist, die als unteres Luftdämpfergehäuseteil dient. Beide Gehäuseteile 3, 10 sind über in Figur 1 nicht separat dargestellte Schraubbolzen und Gewindebohrungen 11 miteinander verbunden. Die Gewindebohrungen 11 sind umfänglich so um das zylinderförmige Dämpfergehäuse 8 herum verteilt, daß sie zueinander einen Winkel von 60 Grad aufspannen. Zur Befestigung des Feststoffiagers 1 an einem nicht dargestellten Fahrzeugrahmen sind in dem Widerlageranschluß 3 Anschlußbohrungen 12 vorgesehen.
Zwischen dem oberen Gehäuseteil 10 und dem Widerlageranschluß 3 ist eine Rollmembran 13 gasdicht verklemmt, wobei die Rollmembran 13 gasdicht mit einer Membranplatte 14 verbunden ist, die wiederum mittels einer Befestigungsschraube 15 an einem Verbindungsabschnitt 16 des Deckelabschnitts 4 verschraubt ist. Die gasdichte Anbindung der Rollmembran 13 an die Membranplatte 14 kann auf beliebige Art und Weise, beispielsweise durch Verkleben oder durch Haftvermittlung wie Vulkanisieren oder dergleichen, herbeigeführt werden. Die Rollmembran 13 und die Membranplatte 14 unterteilen das Innere des insgesamt widerlagerseitigen Dämpfergehäuses 8 in eine auflastseitige Dämpferkammer 17 sowie in eine wi- derlagerseitige Dämpferkammer 18. Die widerlagerseitige Dämpferkammer 18 ist somit von der Membranplatte 14 der Rollmembran 13 sowie von zwei Seitenwandungen 19 und einer Bodenwandung 20 des Widerlageranschlusses 3 begrenzt, wobei die Bodenwandung 20 planparallel zur Membranplatte 14 verläuft. Die auflastseitige Dämpferkammer 17 wird von der Membranplatte 14, der Rollmembran 13, einer planparallel zur Membranplatte 14 ausgerichteten Deckenwandung 22 und Seitenwandungen 21 des oberen Gehäuseteils 10 begrenzt. Zum Hmdurchführen des Verbindungsabschnittes 16, der sich vom Auflastanschluß 2 durch eine röhrenförmige Durchgangsöffhung der Ringkernfeder 7 hindurch bis zur Membranplatte 14 erstreckt, ist in der Deckenwandung 22 eine Gehäuseöffnung 23 vorgesehen. Diese ist dem Verbindungsabschnitt 16 gegenüber nicht abgedichtet, so daß Luft, . insbesondere im nicht belasteten Zustand der Ringkernfeder 7, aus der auflastseitigen Dämpferkammer 17 durch die Gehäuseöffnung 23 entweichen kann. Durch die Aufnahme einer statischen Last an dem Auflastanschluß 2 wird die Ringkernfeder 7 jedoch fest gegen das obere Gehäuseteil 10 gepreßt, wobei sie sich elastisch verformt und auf diese Weise die obere Dämpferkammer 17 gasdicht abschließt. In der Membranplatte 14 sind Drosselbohrungen 24 vorgesehen, die die Dämpferkammem 17, 18 kommumzierend miteinander verbinden. Der Auflastanschluß 2 ist sowohl mit der Ringkernfeder 7 als auch mit der Membranplatte 14 verbunden, die einen Teil des Luftdämpfers bildet, der weiterhin die Dämpferkammem 17, 18, die Rollmembran 13 sowie die Gehäuseteile 3, 10 umfaßt. Die Ringkernfeder 7 ist somit in Parallelschaltung zu dem dynamischen Luftdämpfer angeordnet, der lediglich dämpfend wirkt und keine wesentliche Änderung der Kennlinie der Ringkernfeder 7 herbeifuhrt, zumindest so lange wie die Amplituden im normalen operativen Bereich bleiben.
Figur 1 zeigt das Feststofflager 1 nach der Aufiiahme einer statischen Last, wobei auf die Darstellung der Last, beispielsweise ein Fahrzeugaggregat, aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet wurde. In diesem Zustand ist die Membranplatte 14 in etwa von jeder planparallel zu ihr ausgebildeten Gegenplatte 20, 22 des Dämpfergehäuses 8 gleich beäbstandet. Bei einer dynamischen Beanspruchung wird die Membranplatte 14 beispielsweise zur Bodenwandung 20 hin verschoben, so daß sich das Volumen der widerlagerseitigen Dämpferkammer 18 verringert und die darin befindliche Luft komprimiert wird. Gleichzeitig entspannt sich die auflastseitige Dämpferkammer 17, so daß aufgrund des Drackunterschiedes Luft von der wider- lagerseitigen Dämpferkammer 18 durch die Drosselbohrungen 24 in die auflastseitige Dämpferkammer 17 strömt. Die durch die Bewegung der Membranplatte 14 erzeugte kinetische Energie wird dabei zumindest teilweise von dem dynamischen Luftdämpfer aufgenommen. Die so dissipierte Energie wird nicht an den Auflastanschluß 2 abgegeben. Dies wäre lediglich durch eine elastische Verformung der Rollmembran 13 sowie einer geeigneten Geometrie des Dämpfergehäuses 8 möglich, die jedoch bei der axialen Bewegung der Membranplatte 14 in keiner Weise elastisch verformt wird, sondern aufgrund ihrer präformierten Rollfalte rollend auf- und abwärts wandert. Ein Blähverhalten der Rollmembran 13 in der Form, daß diese durch den Druckanstieg in einer Dämpferkammer 17, 18 unter elastischer Verformung wie ein Luftballon aufgeblasen wird, kann durch eine geeignete Materialauswahl bei der Fertigung der Rollmembran 13 sowie einer geeigneten Geometrie des Dämpfergehäuses 8 vermieden werden. So besteht die Rollmembran 13 entweder aus einem Elastomer, das unter den jeweils vorliegenden Bedingungen auf Grund seiner Steifigkeit nicht als Blähfeder wirken kann, oder aus einem Material, das keinerlei elastische Eigenschaften aufweist, sondern lediglich gasdicht ist. Beim Zurückschwingen der Last wird der zuvor beschriebene Vorgang umgekehrt. Nunmehr wird die auflastseitige Dämpfungskammer 17 komprimiert, während die widerlagerseitige Dämpfungskammer 18 entspannt wird.
Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß die Figur 1 in keiner Weise die Abstände widerspiegelt, die bei der Konstruktion eines Feststofflagers, beispielsweise für einen Einsatz in einem Kraftfahrzeug, einzuhalten sind. Zur Dämpfung einer angekoppelten dynamischen Last eines Personenkraftfahrzeugaggregats weisen die Dämpferkammer 17, 18 beispielsweise einen Durchmesser von ca. 80 mm auf, wobei die Membranplatte 14 im unbelasteten Zustand in einem Abstand von ca. 2 mm bis 5 mm zur Oberfläche der jeweiligen Gegenplatte 20, 22 gehalten wird.
Der in Figur 1 dargestellte Dämpfer ist für Amplituden im Normalbereich von ca. 2 mm bis 5 mm ausgelegt. Um bei dieser Normalauslegung auch größere Überlast-Stoßamplituden dynamisch weich dämpfen zu können, sind zwischen der Membranplatte 14 und ihren planparallelen Gegenplatten 20, 22 Schaumstoffschichten 25 vorgesehen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann die Membranplatte 14 auch beidseitig mit einer Schaumstoffschicht 25 versehen sein, und darüber hinaus kann jede planparallele Gegenplatte 20, 22 eine zusätzliche Schaumstoffschicht 25 aufweisen. Wie in Figur 1 angedeutet, wurde ein Schaumstoff mit geschlossenen Poren für die Beschichtung 25 ausgewählt. Dieser zeichnet sich durch einen besonders hohen Dämpfungsgrad aus, so daß auch Amplituden, die den Freischwingbereich der Membranplatte 14 überschreiten, wirksam gedämpft werden können.
Die Modularität des mit Bezug auf Figur 1 beschriebenen Lagersystems läßt sich, beispielsweise, daran erkennen, daß bereits ein Lösen der Schraubbolzen von den Gewindebohrungen 11, anschließendes Austauschen des Teils des Bodenabschnitts, der durch die Wandungen 19 und 20 gebildet ist, durch ein anderes, neues Teil des Bodenabschnitts, wie es z.B. in Figur 2 mit Seitenwandungen 19' und einer nach unten offenen Bodenwandung 20' dargestellt ist, und abschließendes Fixieren des neuen Teils über Schraubbolzen in den Gewindebohrungen 11 dazu führt, daß lediglich eine dynamische Dämpferkammer 17 übrig bleibt, die dann über ihre Drosselbohrungen 24 in Kontakt zur Atmosphäre steht. Somit illustriert Figur 2 ein zweites erfindungsgemäßes modulares Lagersystem, das im wesentlichen die gleichen Module wie das Lagersystem gemäß Figur 1 umfaßt, jedoch eine Funktion aufweist, die sich von der des Lagersystems gemäß Figur 1 unterscheidet.
Das in Figur 3 dargestellte dritte modulare Lagersystem gemäß der Erfindung unterscheidet sich vom dem Lagersystem gemäß Figur 1 im wesentlichen dadurch, daß der Bodenabschnitt teilweise von einem Chassisträger 108 bereitgestellt ist. Von dem Lagersystem von Figur 1 läßt sich also wieder durch Austausch eines Teils des Bodenabschnitts das Lagersystem von Figur 3 erhalten, wie sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung ergibt.
Das Feststofflager 101 gemäß Figur 3 weist einen Auflastanschluß 102 sowie einen dem Auflastanschluß 102 axial gegenüberliegenden Widerlageranschluß 103 auf. Der Auflastanschluß 102 gehört mit einem umfänglich von einer Schürze 105 begrenzten scheibenförmigen Bereich zu einem Deckelabschnitt 104, wobei die Schürze 105 zum Schutz des Feststofflagers 101 gegenüber Schmutz und mechanischer Beschädigung vorgesehen ist. Zur Befestigung einer nicht gezeigten Last ist in dem Auflastanschluß 102 eine zentrale Anschlußbohrung 106 mit Innengewinde vorgesehen. Der Auflastanschluß 102 liegt auf einer Ringkernfeder 107 auf, die aus einem Elastomer gefertigt ist und zur federnden Lastaufnahme auf dem einem Bodenabschnitt zugehörenden Widerlageranschluß 103 abgestützt ist. Dabei ist der Widerlageranschluß 103 gleichzeitiger integraler Bestandteil eines Chassisträgers 108. Der in Figur 3 gezeigte Chassisträger 108 besteht aus einem Hohlprofil, von dem in der Schnittdarstellung ein oberer Trägerrahmen 109 sowie ein unterer Trägerrahmen 110 veranschaulicht sind. Zur Ausbildung des Widerlageranschlusses 103 laufen der obere Trägerrahmen 109 und der untere Trägerrahmen 110 aufeinander zu, wobei sie eine auflastseitige Vertiefung 111 sowie eine widerlagerseitige Vertiefung 112 in dem Chassisträger 108 ausbilden. Die Vertiefungen 111, 112 weisen in einer nicht gezeigten Draufsicht eine kreisförmige Kontur mit einer zentralen Durchtrittsöffhung 113 auf. Die auflastseitige Vertiefung 111 bewirkt zusammen mit der Schürze 105 eine Stabilisierung der zylindrischen Ringkemfeder 107 in radialer Richtung. Die widerlagerseitige Vertiefung 112 bildet das Gehäuse eines im Folgenden beschriebenen Luftdämpfers 114 aus.
Die Ringkemfeder 107 weist in ihrem Inneren eine zentrale röhrenförmige Ausnehmung auf, durch die sich vom Auflastanschluß 102 her ein Verbindungsabschnitt 115 durch die Durch- trittsöffhung 113 hindurch bis zu einer Membranplatte 116 erstreckt. Die Membranplatte 116 ist über eine Befestigungsschraube 117 fest mit dem Verbindungsabschnitt 115 und somit dem Auflastanschluß 102 verbunden. Sie weist weiterhin eine Rollmembran 118 auf, die durch Haftvermittlung, beispielsweise durch Vulkanisierung oder mittels hierzu geeigneter Klebstoffe, gasdicht mit der Membranplatte 116 verbunden ist. Zum umfänglichen Verklemmen der Rollmembran 118 ist eine käfigartige Abdeckhaube 119 vorgesehen, die mit Hilfe von nicht dargestellten Befestigungsschrauben in Gewindebohrungen 120 fest an dem unteren Trägerrahmen 110 montiert ist. Durch diese Anordnung ist eine auflastseitige Dämpferkammer 121 sowie eine widerlagerseitige Dämperfkammer 122 definiert, die voneinander durch die Membranplatte 116 sowie durch die Rollmembran 118 getrennt sind. Die auflastseitige Dämpferkammer 121 wird weiterhin von den Außenflächen der widerlagerseitigen Vertiefung 112 des Chassisträgers 108 begrenzt, der hierzu eine planparallel zur Membranplatte 116 ausgebildete Chassisgegenplatte 123 sowie Seitenwandungen 124 aufweist. Um das Entweichen von Luft durch die Durchtrittsöffhung 113 in der Chassisgegenplatte 123 zu vermeiden, ist die Ringkemfeder 107 so ausgestaltet, daß sie auf Grund elastischer Verformung infolge der statischen Lastenaufhahme gegen den Widerlageranschluß 103 als auch gegen den Verbindungsabschnitt 115 gepreßt wird und die auflastseitige Dämpferkammer 121 somit abdichtet. Die widerlagerseitige Dämpferkammer 122 weist ebenfalls eine planparallel zur Membranplatte 116 ausgebildete Haubengegenplatte 125 auf. In der Membranplatte 116 sind beidseitig offene Drosselbohrungen 126 vorgesehen, die die Dämpferkammem 121, 122 kommunizierend miteinander verbinden. Femer kann Schaumstoff 127 in den Dämpferkammem 121, 122 angeordnet sein.
Das mit Bezug auf Figur 3 beschriebene Lagersystem arbeitet im Prinzip genauso wie das mit Bezug auf Figur 1 beschriebene Lagersystem. Tatsächlich unterscheiden sich besagte Lagersysteme ausschließlich in ihrem Einbau bzw. Anbau an den Träger bzw. Chassisträger voneinander. Die Ausfuhrungsform gemäß Figur 3 ist dabei aufgrund der Einsparung von Bodenabschnittsteilen besonders günstig.
Auch das in Figur 3 dargestellte modulare Lagersystem läßt sich beispielsweise dadurch weiter variieren, daß die Abdeckhaube 119, die Bestandteil des Bodenabschnitts ist, ersetzt wird durch ein nicht dargestelltes platten- sowie ringförmiges Befestigungsteil mit Gewindeboh- rungen im Bereich der Gewindebohrung 120 von Figur 3, so daß lediglich die auflastseitige Dämpferkammer 121 übrig bleibt, die dann über die Drosselbohrungen 126 mit der Atmosphäre verbunden ist.
Das in Figur 4 dargestellte vierte modulare Lagersystem der Erfindung unterscheidet sich grundsätzlich von denen der Figuren 1 bis 3. Bei diesem Lagersystem handelt es sich ebenfalls um ein Feststofflager 1001 mit einem Auflastanschluß 1002 und einem Widerlageranschluß 1003, wobei der Auflastanschluß 1002 zusammen mit einem Gehäuseteil 1005 einen Deckelabschnitt 1004 bildet und der Widerlageranschluß 1003 Bestandteil eines Bodenabschnittes ist. In dem Auf lastanschluß 1002 ist in bekannter Weise eine Gewindebohrung 1006 vorgesehen, und der Auflastanschluß 1002 trägt eine Konusfeder 1007 mit Federbeinen 1007a, Federvorsprüngen 1007b und einem zentralen Federansatz 1007c am widerlagerseiti- gem Ende. Jedoch erstreckt sich der Auflastanschluß 1002 nicht durch die Konusfeder 1007 hindurch. In Parallelschaltung zu der Konusfeder 1007 ist eine Dämpferkammer 1012 angeordnet, die auflastseitig direkt durch die Konusfeder 1007 und widerlagerseitig durch eine Düsenscheibe 1009 begrenzt ist. Die Düsenscheibe 1009 ist mit einer Drosselbohrung 1010 zur Verbindung mit der Außenatmosphäre versehen, wobei die Drosselbohrung 1010 im Bereich einer Vertiefung 1011 angeordnet ist, die komplementär zum Federansatz 1007c vorgesehen ist. Die Düsenscheibe 1009 begrenzt somit die maximale Verformung der Konusfeder 1007.
Bei dem Feststofflager 1001 konnte aufgrund der speziellen geometrischen Ausgestaltung der Konusfeder 1007 auf eine Membran verzichtet werden, da die Konusfeder 1007 an sich bereits derart elastisch verformbar ist, daß es sich bei der Dämpferkammer 1012 um eine dynamische Luftkammer, d. h. eine Kammer mit veränderlichem Volumen, handelt.
Das in Figur 4 dargestellte modulare Lagersystem würde sich beispielsweise einfach durch Austausch eines zum Bodenabschnitt gehörenden Flansches 1008 zum Anschluß an einen nicht dargestellten Träger durch eine geschlossene Haube derart verändern lassen, daß zusätzlich ein Luftlager parallel zum Feststofflager 1001 und der Dämpferkammer 1012 angeordnet ist, und zwar begrenzt durch die Düsenscheibe 1009 und die Haube. Bei dem in Figur 5 dargestellten fünften modularen Lagersystem der Erfindung handelt es sich im wesentlichen um ein zuletzt beschriebenes Lagersystem, umfassend, in Parallelschaltung, ein Federelement, einen Dämpfer und ein Lager. Im Detail stellt auch das erfmdungs- gemäße modulare Lagersystem von Figur 5 wieder ein Feststofflager 10001 mit einem Auflastanschluß 10002 und einem Widerlageranschluß 10003 dar. Der Auflastanschluß 10002 bildet zusammen mit einem Gehäuseteil 10005 einen Deckelabschnitt 10004, weist eine Gewindebohrung 10006 auf und trägt ein Federelement 10007. Wie auch im Falle des Feststofflagers von Figur 4 erstreckt sich auch gemäß Figur 5 der Auflastanschluß 10002 nicht durch das komplette Federelement 10007 hindurch. Das Federelement 10007 weist eine bestimmte Geometrie und somit Federkennlinie auf, und begrenzt zusammen mit einer Düsenscheibe 10009 eine auflastseitige Dämpferkammer 10012 in Form einer dynamischen Luftkammer. Die Dämpferkammer 10012 stellt femer eine Luftfeder dar. Bei entsprechend dünner Dimensionierung eines Stegs 10007a des Federelements 10007 wird die Federcharakteristik des Federelements 10007 nämlich im wesentlichen durch die Geometrie der Kammer 10012 und nur zweitrangig durch das Elastomer des Federelements 10007 hervorgerufen. In der Düsenscheibe 10009 ist eine Drosselbohrung 10010 vorgesehen, die zur Verbindung der dynamischen Luftkammer 10012 mit einer statischen Luftkammer 10013, d.h. einer Kammer mit im wesentlichen nicht veränderlichem Volumen, dient. Die statische Luftkammer 10013 ist durch die Düsenscheibe 10009 sowie den Bodenabschnitt begrenzt. Der Bodenabschnitt weist seinerseits einen Luftanschluß 10011 auf, so daß die Luftkammer 10013 mit einer Steuerluft beaufschlagbar ist, um so speziell gewünschte Lagereigenschaften einstellen zu können, insbesondere über eine Veränderung der Drackverhältnisse in den Luftkammem 10012, 10013. Zusätzlich ist wahlweise eine Zusatzluftkammer 10016 durch Öffnen einer Drosselbohrung 10015 in einer auswechselbaren Zwischenscheibe 10014 des Bodenabschnitts parallel schaltbar.
Die Bemessungen der Drosselbohrungen 10010 und 10015, über die die Dämpfungs- und Lagercharakteristiken mitbestimmt werden, lassen sich durch Auswahl einer geeigneten Düsenscheibe 10009 bzw. Zwischenscheibe 10014 auswählen. Zudem sind die Drosselbohrungen 10010 und 10015 sowie ein nicht dargestelltes Ventil in dem Luftanschluß 10011 verstellbar, d.h. verschließbar bzw. offenbar, in Abhängigkeit von den gewünschten Dämpfungsund/oder Lagercharakteristiken. Zu diesem Zwecke ist ein nicht gezeigter Sensor zur Erfas- sung der Luftsäule in den Luftkammem 10012, 10013 und 10016 in Wirkverbindung mit einer nicht gezeigten Steuer- und/oder Regeleinheit vorgesehen. Dieser ermöglicht femer die Bestimmung einer Schwingungsfrequenz.
Das in Figur 5 dargestellte modulare Lagersystem läßt sich beispielsweise dadurch variieren, daß auf die Zwischenscheibe 10014 verzichtet wird und somit lediglich eine statische Lagerkammer vorliegt oder neben der Zusatzluftkammer 10016 bzw. anstelle dieser zumindest eine externe, d. h. vom Lagersystem örtlich getrennte, statische Luftkammer, die in Wirkverbindung mit den Kammern 10013 und/oder 10016 steht, vorgesehen ist.
Das erfindungsgemäße modulare Lagersystem bietet die Möglichkeit, das Frequenz-, Dämpfungs- und/oder Amplitudenverhalten des gesamten Lagersystems im wesentlichen behebig einstellen zu können. In Fig. 6 ist schematisch das Amplitudenverhältnis, d. h. das Verhältnis der Amplitude der Last und der Amplitude der Erregung, für verschiedene Frequenzen dargestellt. Dabei gibt der Graph I den Frequenzverlauf des Amplitudenverhältnisses für eine unterkritische Abstimmung des erfindungsgemäßen Lagersystems und der Graph π den Verlauf des Amplitudenverhältnisses für ein überkritsch abgestimmtes erfindungsgemäßes Lagersystem wieder. Mit IJJ ist ein beispielhafter Eigenfrequenzbereich einer Last, beispielsweise eines Aggregats, gekennzeichnet. Wenn z. B. ein Kraftfahrzeug mit 120 km/h über eine unebene Straße fährt, oder Wechsellastschläge auf ein Aggregat des Kraftfahrzeugs wirken, so liegt der Bereich der erregenden Frequenzen unter anderem zwischen 8 bis 16 Hz für das Lager des Aggregats. In einem Kraftfahrzeug sind darüber hinaus eine Vielzahl von weiteren Erregungsfrequenzbändern vorhanden, insbesondere hervorgerufen durch Aggregatschwingungen, d. h. beispielsweise Motorengeräusche, die eine höhere Frequenz aber eine geringere Amplitude aufweisen. Diese sind der Einfachheit halber in Figur 6 nicht dargestellt.
Wie Figur 6 zu entnehmen ist, liegt die Eigen- bzw. Resonanzfrequenz eines unterkritisch abgestimmten Lagersystems unterhalb des Frequenzbereichs III, während die Resonanzfrequenz eines überkritisch abgestimmten Lagersystems oberhalb des Frequenzbereichs ffl liegt. Eine unterkritische Abstimmung des Lagersystems führt zu einem sehr guten Isolationsverhalten, aber auch zu einer relativ weichen Federcharakteristik, während sich bei einer überkritischen Abstimmung eine im Gegensatz dazu härtere Federung ergibt, die beispielsweise zur für einen Kraftfahrzeuginsassen angenehmen Dämpfung der beschriebenen Erregungen auf einer unebenen Straße geeignet sind.
Das erfindungsgemäße Lagersystem bietet nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, eine Anpassung des Lagersystems, d. h. ein Amplituden-, Dämpfungs- und/oder Frequenztuning, vorzunehmen. So ist eine unterkritische Abstimmung insbesondere dadurch zu erreichen, daß die Luftsäule in den unterschiedlichen Kammern variiert wird. Vorzugsweise wird dies dadurch erreicht, daß das Luftvolumen durch Veränderung der Verbindungsöffhungen zwischen den unterschiedlichen Kammern bzw., insbesondere bedarfsweises, Zuschalten eines Luftvolumens variiert wird. Femer kann eine derartige Abstimmung auch dadurch erzielt werden, daß der statische Luftdruck innerhalb der verschiedenen Kammern variiert wird. Vorzugsweise wird dies über ein Ventil gemäß dem Ventil in dem Luftanschluß 10011 erreicht.
Selbstverständlich sind noch eine Vielzahl weiterer Modulationen der beschriebenen Bauteile des erfindungsgemäßen modularen Lagersystems denkbar. Insbesondere ist das erfindungsgemäße Lagersystem keinesfalls auf den Einsatz eines Feststofflagers in Parallelschaltung mit einem Luftdämpfer und oder Luftlager beschränkt.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in jeder beliebigen Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.
Bezugszeichenliste;
Feststofflager
Auflastanschluß
Widerlageranschluß
Deckelabschnitt
Schürze
Gewindebohrung
Ringkernfeder
Dämpfergehäuse
Kragen
Gehäuseteil
Gewindebohrung
Anschlußbohrung
Rollmembran
Membranplatte .
Befestigungsschraube
Verbindungsabschnitt
Auflastseitige Dämpferkammer
Widerlagerseitige Dämpferkammer , 19' Seitenwandung , 20* Bodenwandung
Seitenwandung
Deckenwandung
Gehäuseöffnung
Drosselbohrung
Schaumstoffschicht 1 Feststofflager 2 Auflastanschluß 3 Widerlageranschluß 4 Deckelabschnitt 5 Schürze 6 Gewindebohrung 7 Ringkemfeder 8 Chassisträger 9 Oberer Trägerrabmen 0 Unterer Trägerrahmen 1 Auflastseitige Vertiefung 2 Widerlagerseitige Vertiefung 3 Durchtrittsöffhung
Luftdämpfer 5 Verbindungsabschnitt 6 Membranplatte 7 Befestigungsschraube 8 Rollmembran
Abdeckhaube 120 Gewindebohrung
121 Auflastseitige Dämpferkammer
122 Widerlagerseitige Dämpferkammer
123 Chassisgegenplatte
124 Seitenwandung
125 Haubengegenplatte
126 Drosselbohrung
127 Schaumstoffschicht
1001 Feststofflager
1002 Auflastanschluß
1003 Widerlageranschluß
1004 Deckelabschnitt
1005 Gehäuseteil
1006 Gewindebohrung
1007 Konusfeder
1007a Federbein
1007b Federvorsprung
1007c Federansatz
1008 Flansch
1009 Düsenscheibe
1010 Drosselbohrung
1011 Vertiefung
1012 Auflastseitige Dämpferkammer
10001 Feststofflager
10002 Auflastanschluß
10003 Widerlageranschluß
10004 Deckelabschnitt
10005 Gehäuseteil
10006 Gewindebohrung
10007 Federelement
10007a Steg
10008 Bodenabschnitt
10009 Düsenscheibe
10010 Drosselbohrung
10011 Luftanschluß
10012 Dynamische Luftkammer
10013 Statische Luftkammer
10014 Zwischenscheibe
10015 Drosselbohrung
10016 Zusatzluftkammer
I Graph
II Graph
III Frequenzbereich

Claims

Ansprüche
1. Modulares Lagersystem (1, 101, 1001, 10001) mit einem auflastseitigen Deckelabschnitt (4, 5, 6, 16, 104, 105, 106, 115, 1004, 1005, 1006, 10004, 10005, 10006) und einem widerlagerseitigen Bodenabschnitt (8, 9, 10, 11, 12, 19, 19', 20, 20', 21, 22, 108, 109, 110, 111, 112, 119, 123, 124, 125, 1003, 1008, 10003, 10008, 10014), wobei zwischen dem Deckelabschnitt und dem Bodenabschnitt zumindest zwei Funktionseinheiten (7, 17, 18, 107, 121, 122, 1007, 1012, 10007, 10012, 10013, 10016), ausgewählt aus einer Vielzahl von Funktionseinheiten, umfassend zumindest ein Gummi- Metall-Lagerelement, ein Luftlagerelement (10013, 10016), ein Hydrolagerelement, ein Feststofflagerelement, eine Feder, ein Federelement (10007), eine Ringkemfeder (7, 107), eine Konusfeder (1007), eine Luftfeder (10012), einen Dämpfer und/oder einen Luftdämpfer (17, 18, 24, 121, 122, 126, 1010, 1012, 10010, 10012, 10015), zur Dämpfung und/oder Lagerung einer von dem Deckelabschnitt abzustützenden Last, insbesondere in Form eines Aggregats oder Fahrwerks eines Kraftfahrzeuges, relativ zu einem den Bodenabschnitt tragenden Träger (108), insbesondere in Form einer Chassis- oder Karosseriestruktur eines Kraftfahrzeuges, mit eingestellter und/oder einstellbarer Frequenz, Dämpfung und/oder Amplitude in Parallelschaltung lösbar fixierbar sind.
2. Modulares Lagersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckelabschmtt und/oder der Bodenabschnitt (108, 109, 110, 111, 112, 119, 123, 124, 125) zumindest bereichsweise umfaßt ist bzw. sind von der Last undoder dem Träger (108, 109, 110, 111, 112, 123, 124), wobei vorzugsweise der Bodenabschnitt zumindest bereichsweise von dem Träger umfaßt ist.
3. Modulares Lagersystem nach Ansprach 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Last und/oder der Träger einen Hohlprofilabschnitt, insbesondere in Form von zwei Halbschalen (109, 110), aufweist bzw. aufweisen, wobei vorzugsweise die obere Halbschale (109) der Aufnahme zumindest einer Funktionseinheit (107) und die untere Halbschale (110) der Aufiiahme zumindest einer weiteren Funktionseinheit (121) dient, insbesondere die Halbschalen (109, 110) eine Zentralbohrung (113) aufweisen, in die ein Zentralbolzen zum lösbaren Fixieren der Funktionseinheiten (107, 121, 122) einbringbar ist.
4. Modulares Lagersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil des Deckelabschnittes und/oder zumindest ein Teil des Bodenabschnittes in Anpassung an die Anzahl und/oder die Art der ausgewählten Funktionseinheiten und/oder der eingestellten und/oder einstellbaren Frequenz, Dämpfung und/oder Amplitude auswechselbar ausgestaltet ist.
5. Modulares Lagersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest eine Zusatz-Funktionseinheit (10016), die zwischen dem Deckelabschnitt (10004, 10005, 10006) und dem Bodenabschnitt (10003, 10008) oder außerhalb des Deckelabschnitts und des Bodenabschnitts anordbar und wahlweise zu den zumindest zwei Funktionseinheiten (10007, 10012, 10013) zwischen dem Deckelabschnitt (10004, 10005, 10006) und dem Bodenabschnitt (10003, 10008) hinzuschaltbar ist.
6. Modulares Lagersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest einen Sensor zur Erfassung einer Dämpfungs- und/oder Lagercharakteristik.
7. Modulares Lagersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuer- und/oder Regeleinheit in Wirkverbindung mit den Funktionseinheiten, der Zusatz-Funktionseinheit, dem Sensor, der Last und/oder dem Träger.
8. Modulares Lagersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Ringkemfeder (7, 107), Konusfeder (1007) und/oder ein Federelement (10007), vorzugsweise aus einem Elastomer gefertigt und in ihrem Inneren Hohlräume und/oder Kanäle aufweisend, als erste Funktionseinheit, insbesondere auflastseitig angeordnet, und zumindest einen dynamischen Luftdämpfer (17, 18, 24, 121, 122, 126, 1010, 1012, 10010, 10012, 10015) als zweite Funktionseinheit, insbesondere widerlagerseitig angeordnet.
9. Modulares Lagersystem nach Ansprach 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftdämpfer zumindest eine Dämpferkammer (17, 18, 121, 122, 1012, 10012), insbesondere dynamische Luftkammer, aufweist, die durch die Ringkemfeder (7, 107), die Konusfeder (1007) und oder das Federelement (10007), entweder direkt oder über einen Teil des Deckel- und oder Bodenabschnittes, auflastseitig begrenzt ist.
10. Modulares Lagersystem nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftdämpfer im wesentlichen keine operativ wirksame Federkomponente in die Lagerkennlinie der Ringkemfeder einbringt.
11. Modulares Lagersystem nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftdämpfer (17, 18, 24, 121, 122, 126) eine axial bewegliche, mit zumindest einem Teil (16, 115) des Deckelabschnittes (4, 5, 6, 16, 104, 105, 106, 115) fest verbundene Membranplatte (14, 116), in der zumindest eine beidseitig offene Drosselbohrung (24, 126) vorgesehen ist, und wenigstens eine Dämpferkammer (17, 18, 121, 122) aufweist, die teilweise von einer mit der Membranplatte (14, 116) fest verbundenen Membran (13, 118), insbesondere Rollmembran, und/oder von der Membranplatte selbst begrenzt ist, wobei die Membranplatte (14, 116) zu einer axial gegenüberliegenden Gegenplatte (20, 22, 123, 125) des Bodenabschnittes (8, 9, 10, 11, 12, 19, 19', 20, 20', 21, 22, 108, 109, 110, 111, 112, 119, 123, 124, 125) planparallel ausgerichtet ist.
12. Modulares Lagersystem nach Ansprach 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftdämpfer eine bezüglich der Membranplatte (14) auflastseitig angeordnete Dämpferkammer (17) aufweist.
13. Modulares Lagersystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Bodenabschnitt (8, 9, 10, 11, 12, 19, 20, 21, 22) ein Befestigungsteil (11, 19) umfaßt, das zum Verklemmen der Membran (13) an dem Träger (8) befestigt ist und zum ungehinderten Durchtritt der Membranplatte (14) eine passend dimensionierte Ausnehmung aufweist.
14. Modulares Lagersystem nach Ansprach 11 , dadurch gekennzeichnet, daß der Luftdämpfer zwei Dämpferkammem (17, 18, 121, 122) aufweist, wobei eine auflastseitige Dämpferkammer (17, 121) von einer widerlagerseitigen Dämpferkammer (18, 122) durch die Membranplatte (14, 116) und die mit dieser verbundene Membran (13, 118) abgegrenzt ist.
15. Modulares Lagersystem nach Ansprach 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Bodenabschnitt (108, 109, 110, 111, 112, 119, 123, 124, 125) eine, vorzugsweise mit dem Träger (108) lösbar verbindbare, insbesondere topfförmig ausgestaltete, Abdeckhaube (119) umfaßt, und die widerlagerseitige Dämpferkammer (122) von der Abdeckhaube (119) begrenzt ist, wobei vorzugsweise jede Dämpferkammer (121, 122) durch umfängliches Verklemmen der mit der Membranplatte (116) verbundenen Membran (118) zwischen dem Träger (108) und der Abdeckhaube (119) abgedichtet ist.
16. Modulares Lagersystem nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranplatte (14, 116) lösbar, insbesondere durch Verschrauben, mit dem Dek- kel- und/oder Bodenabschnitt (8, 108) verbindbar ist.
17. Modulares Lagersystem nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Düsenscheibe (1009, 10009) mit zumindest einer Drosselbohrung (1010, 10010), durch die die Dämpferkammer (1012, 10012) widerlagerseitig begrenzt ist, wobei die Düsenscheibe (1009, 10009) vorzugsweise lösbar mit dem Deckel- und/oder Bodenabschnitt (1005, 10005, 10008) verbindbar ist.
18. Modulares Lagersystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Konusfeder (1007) zumindest einen widerlagerseitigen Federansatz (1007c) und die Düsenscheibe (1009) zumindest eine zum Federansatz (1007c) komplementäre auflastseitige Vertiefung (1011), insbesondere im Bereich der Drosselbohrung (1010), aufweist.
19. Modulares Lagersystem nach einem Ansprüche 9 bis 18, gekennzeichnet durch Schaumstoff (25, 127) in zumindest einer Dämpferkammer (17, 18, 121, 122), vorzugsweise in Form einer Schaumstoffschicht an der Membranplatte (14, 116) und/oder der Gegenplatte (20) und/oder der Abdeckhaube (119) oder der Düsenscheibe.
20. Modulares Lagersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche 8 bis 19, gekennzeichnet durch zumindest ein Luftlager (10013, 10016) als dritte Funktionseinheit widerlagerseitig vom Luftdämpfer (10012).
21. Modulares Lagersystem nach Ansprach 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftlager zumindest eine statische Lagerkammer (10013, 10016) umfaßt, die vorzugsweise auflastseitig von der Düsenscheibe (10009) begrenzt ist.
22. Modulares Lagersystem nach Anspruch 21 , gekennzeichnet durch zumindest eine Zwischenscheibe (10014) mit zumindest einer Drosselbohrung (10015), über die zwei Lagerkammem (10013, 10016) voneinander getrennt sind, wobei die Zwischenscheibe (10014) vorzugsweise lösbar mit dem Bodenabschnitt (10008) verbindbar oder in dem Bodenabschnitt fest integriert ist.
23. Modulares Lagersystem nach einem der Ansprüche 20 bis 22, gekennzeichnet durch einen Luftanschluß (10011), insbesondere mit einem Ventil, zu einer Lagerkammer (10013), wobei der Luftanschluß (10011) vorzugsweise in einem auswechselbaren Teil des Bodenabschnittes (10008) integriert ist.
24. Modulares Lagersystem nach einem der Ansprüche 6 bis 23, gekennzeichnet durch einen ersten Sensor zur Erfassung der Höhe der Luftsäule in einem Luftdämpfer und/oder Luftlager und/oder einen zweiten Sensor zur Erfassung des Drucks in einem Luftdämpfer und/oder Luftlager, wobei der erste und/oder zweite Sensor vorzugsweise mit der Steuer- und/oder Regeleinheit in Wirkverbindung steht bzw. stehen.
25. Modulares Lagersystem nach einem der Ansprüche 11 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Drosselbohrung über die Steuer- und/oder Regeleinheit, vorzugsweise stufenlos, einstellbar bzw. verstellbar ist.
26. Modulares Lagersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Last und dem Träger einstellbar ist, insbesondere über die Steuer- und/oder Regeleinheit, vorzugsweise durch zumindest ein ausfahrbares, aufblasbares, ausklappbares, ausdrehbares und/oder auseinanderziehbares Glied des Dek- kel- und/oder Bodenabschnittes.
27. Modulares Lagersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
Module des Lagersystems, insbesondere zumindest ein Teil des Deckelabschnittes, zumindest ein Teil des Bodenabschnittes und zumindest ein Teil jeder Funktionseinheit, mindestens eine Markierung zur Erleichterung eines Zusammenbaus aufweist bzw. aufweisen.
28. Modulares Lagersystem nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Markierung ein Soll-Einsatzzweck entnehmbar ist.
29. Verwendung des modularen Lagersystems nach einem der vorangehenden Ansprüche in der Fahrzeugtechnik, insbesondere Kraftfahrzeugtechnik, insbesondere zur Lagerung von Aggregaten, wie einem Verbrennungsmotor, und/oder einer Radaufhängung.
30. Verfahren zur Einstellung des Amplituden-, Dämpfungs- und/oder Frequenzverhaltens eines modularen Lagersystems, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Bestimmen des gewünschten Amplituden-, Dämpfungs- und/oder Frequenzverhaltens des Lagersystems;
Auswählen von zumindest vier Modulen, insbesondere in Form eines auflast- seitigen Deckelabschnitts, eines widerlastseitigen Bodenabschnitts und zweier, insbesondere zwischen dem Deckelabschnitt und dem Bodenabschnitt in Parallelschaltung lösbar fixierbare, Funktionseinheiten, wie einem Gummi-Metall- Lagerelement, einem Luftlagerelement, einem Hydrolagerelement, einem Feststofflagerelement, einer Feder, einem Federelement, einer Ringkemfeder, einer Konusfeder, einer Luftfeder, einem Dämpfer und/oder einem Luftdämpfer mit eingestellter und/oder einstellbarer Dämpfung, Frequenz und/oder Amplitude;
Zusammenfügen der Module, insbesondere mittels zumindest einer Schraub-, Niet-, Schweiß- und/oder Haftvermittlerverbindung.
31. Verfahren nach Ansprach 30, dadurch gekennzeichnet, daß das Auswählen mittels zumindest einer Markierung, insbesondere zur Kennzeichnung eines Soll-Einsatzzwecks und/oder der eingestellten Dämpfung, Frequenz und/oder Amplitude, die von den Modulen ausgewiesen wird, erleichtert wird.
32. Verfahren nach Ansprach 30 oder 31, gekennzeichnet durch das zusätzliche Einstellen und/oder Anpassen der Dämpfung, Frequenz und/oder Amplitude zumindest eines Moduls, insbesondere während des Betriebs des Lagersystems.
33. Verfahren nach Ansprach 32, dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellen und/oder Anpassen der Dämpfung, Frequenz und/oder Amplitude des Moduls das Einstellen, insbesondere der Geometrie und/oder zumindest einer Durchflußeigenschaft, zumindest einer Drosselbohrung zwischen zwei, vorzugsweise von einem Luftdämpfer und/oder einer Luftfeder umfaßten, Luftkammem,
das Einstellen, vorzugsweise mittels eines Ventils, eines Luftdrucks innerhalb zumindest einer Luftkammer, und/oder
das Einstellen des Volumens zumindest einer Luftkammer, vorzugsweise mittels eines in Verbindung bringen der Luftkammer mit einem weiteren Luftvolumen, insbesondere mittels eines zwischen der Luftkammer und dem Luftvo- lumen angeordneten Ventils, und/oder eines Einstellen der Geometrie der Luft- kammer,
vorzugsweise mittels einer Steuer- und/oder Regeleinheit und/oder in Abhängigkeit von zumindest einem von einem, vorzugsweise mit der Steuer- und/oder Regeleinheit in Wirkverbindung stehenden, Sensor gelieferten Meßwert, wie einer Luftsäule, einer Lasteigenschaft, vorzugsweise dem Gewicht der Last, einer Schwingungsfrequenz und/oder eines Drucks, umfaßt.
34. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung des Dämpfungs-, Frequenz- und/oder Amplitudenverhaltens zumindest ein Modul aus dem Lagersystem entfernt und/oder ausgetauscht wird.
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