WO2007065761A1 - Bypass-schaltbares hydrolager mit entkopplungsmembran - Google Patents

Bypass-schaltbares hydrolager mit entkopplungsmembran Download PDF

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WO2007065761A1
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Andreas Firla
Jürgen Bebermeier
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Contitech Vibration Control Gmbh
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    • 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
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    • F16F13/10—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 the plastics spring forming at least a part of the wall of the fluid chamber of the damper the wall being at least in part formed by a flexible membrane or the like
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    • F16F13/105—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 the plastics spring forming at least a part of the wall of the fluid chamber of the damper the wall being at least in part formed by a flexible membrane or the like characterised by features of partitions between two working chambers
    • F16F13/106—Design of constituent elastomeric parts, e.g. decoupling valve elements, or of immediate abutments therefor, e.g. cages

Definitions

  • the invention relates to a motor bearing designed as a hydraulic bearing, one
  • Damper channel, a switchable bypass and a decoupling membrane are connected in parallel, - according to the preamble of claim 1.
  • Hydro bearings usually have a support body made of elastomeric material. This support body is located between each other at variable distances
  • the interior of the warehouse is divided into two variable-volume chambers - a working chamber and a compensation chamber - by a rigid plate.
  • the two chambers are connected to each other via a damper channel (throttle channel).
  • This electromagnetic valve has one with transverse bore, transversely actuated slide, the drive of which is a linear drive, in which the Lorentz force is used on a current-carrying conductor in a magnetic field.
  • the bypass is permeable when the transverse bore is aligned with the bypass opening.
  • the locking mechanism is relatively complicated and therefore complex to manufacture.
  • DE 41 41 332 C2 also describes a generic hydraulic bearing with a bypass embedded in a partition.
  • the bypass opening can be closed with the aid of a complicated actuating device which can be actuated by pressure medium, the actuator of which is an axially movable piston.
  • the switching takes place here with a complicated control pressure socket.
  • a resilient wall delimits two compensation chambers B and E, of which the compensation chamber E is connected to a working chamber A via a bypass passage D.
  • the middle part of the flexible wall can be removed with the help of
  • a decoupling membrane embedded in a ring in a separating plate is a separate component.
  • the object of the invention is to describe a hydraulic bearing, the one
  • Decoupling membrane and a switchable bypass wherein the part of the hydraulic bearing, which comprises the decoupling membrane and the bypass, is simple and straightforward and the decoupling membrane is precise and
  • the sack-shaped design of the middle part of the membrane represents a bypass compensation membrane, which closes a separate compensation chamber.
  • the bypass located in the separating plate can be designed as a nozzle-shaped passage channel instead of as a simple hole. This results in an additional absorber effect with an improved insulation effect.
  • the choice of material for the decoupling membrane as a flexible plate enables acoustic decoupling in the area of the decoupling surface.
  • the flexibility of the sack-shaped middle part enables a sealing application to the inner wall of the cylinder when the pot is evacuated.
  • damping function can optionally be switched off.
  • the invention is not only for engine mounts but also on other bushings in the
  • Fig. 2 shows the longitudinal section through the same hydraulic bearing, bypass closed. description
  • the engine mount 2 which is designed as a hydraulic mount, has a supporting body (spring body) 4 made of elastomeric material, on which two are arranged that are variable in relation to one another
  • Fasteners 6, 7 are attached.
  • One 6 of the two fastening means 6, 7 is a support bearing 6 which can be attached to the engine block.
  • the other 7 of the two fastening means 6, 7 is a flange which is fixedly arranged on the bearing housing 8 and is provided with a bore 7a.
  • the hydraulic bearing 2 has a hydraulic volume 10 which can be changed in three alternating volumes by means of a double-shell (12a, 12b) separating plate 12
  • Chambers 10a, 10b and 10c - a working chamber 10a and two compensation chambers 10b, 10c - is divided.
  • the working chamber 10a is connected via a damping channel (throttle channel) 14 to one 10b of the two compensation chambers 10b, 10c.
  • This damping channel 14 essentially extends in the supporting body 4, one 14a of its ends 14a, 14b opening into the working chamber 10a and the other end 14b opening into the compensation chamber 10b. So that the compensating chamber 10b can receive further hydraulic fluid 10 pressed through the damping channel 14 during the deflection process from the working chamber 10b, the compensating chamber 10b is closed at the bottom with a flexible compensating membrane 16.
  • the hydraulic bearing 2 has a decoupling membrane 18 and a switchable bypass 20. These two functional units are in
  • Both parts 12a, 12b of the partition plate 12 have bores 22a, 22b, which form a sieve-shaped structure.
  • both shells 12a, 12b of the separating plate 12 are spaced apart from one another by an intermediate space.
  • This intermediate space serves to accommodate the decoupling membrane 18, which can move axially by a small free distance - similar to a microphone membrane.
  • an axially aligned passage channel 20 which acts as a bypass is integrated in the center.
  • the the Compensation chamber 10b facing part 12b of the partition plate 12 is cup-shaped, the inside of this pot 24 the sack-shaped middle part 18a
  • Decoupling membrane 18 receives.
  • the edge of this sack-shaped middle part 18a of the membrane 18 is firmly clamped between the underside of the upper part 12a of the separating plate 12 and the upper edge of the pot 24. In this way, the membrane 18 cannot change its position in the radial direction. It also slips
  • the bottom of the pot 24 has a pipe socket 26, which both
  • Pipe socket 26 can be connected to a vacuum pump (not shown). If the pipe socket 26 is subjected to negative pressure, the sack-shaped middle part 18a of the decoupling membrane 18 expands and lies sealingly against the cylindrical wall of the pot (vacuum chamber) 24 (see FIG. 2). That is to say, the “bypass closure element” 18a lies against the inner wall of the cup-shaped region of the chamber 10c and in this way closes the bypass connection between the chambers 10a and 10c indirectly, because the fluid 10 can no longer pass through the one designed as a bypass
  • the bypass compensation membrane 18a is movable; the fluid 10 can flow through the bypass 20 and thus the bearing 2 is in the “soft” state for idling operation.
  • an absorber effect results from a nozzle-shaped design of the bypass 20.

Abstract

In einem Hydrolager (2) ist ein Tragkörper (4) federnd zwischen zwei abstandsvariabel zueinander angeordneten Befestigungsmittel (6, 7) angebracht. Zwei über einen Dämpfungskanal (14) volumenveränderlich miteinander in Verbindung stehende Hydraulikkammern (10a, 10b) sind durch eine Trennplatte (12) voneinander separiert. Ein zu dem Dämpfungskanal (12) parallel anzuordnender und mit einem Verschlusselement (18a) verschließbarer Bypass (20) und eine dem Dämpfungskanal (14) ebenfalls parallel wirkende Entkopplungsmembran (18) sollen einfach und unkompliziert aufgebaut sein. Außerdem soll die Entkopplungsmembran (18) präzise und durchrutschsicher positioniert sein. Zu diesem Zweck bilden die Entkopplungsmembran (18) und das Bypass-Verschlusselement (18a) ein gemeinsames, einstückiges Bauteil (18, 18a), wobei das Membran-Mittelteil (18a), welches als Bypass-Ausgleichsmembran und -Verschlusselement dient, vorzugsweise sackförmig ausgebildet ist und eine dem Bypass (20) zugeordnete Ausgleichskammer (10c) bildet. Nicht nur als Motorlager sondern auch als Buchse im Fahrwerks- und Aggregatelager anwendbar.

Description

Beschreibung
Bypass-schaltbares Hydrolager mit Entkopplungsmembran
Die Erfindung betrifft ein als Hydrolager ausgebildetes Motorlager, wobei einem
Dämpferkanal ein schaltbarer Bypass und eine Entkopplungsmembran parallelgeschaltet sind, - gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Zur federnd-elastischen Abstützung des Motors in einem Kraftfahrzeug weist ein
Hydrolager üblicherweise einen Tragkörper aus elastomerem Material auf. Dieser Tragkörper befindet sich zwischen abstandsvariabel zueinander angeordneten
Befestigungsmitteln. Der Innenraum des Lagers ist durch eine starre Platte in zwei volumenveränderliche Kammern - eine Arbeitskammer und eine Ausgleichskammer - geteilt. Zur Bedämpfung tieffrequenter Schwingungen sind die beiden Kammern über einen Dämpferkanal (Drosselkanal) miteinander verbunden.
Gattungsgemäße Weiterentwicklungen von Hydrolagern umfassen außer einen elastischen Tragkörper und einen Dämpferkanal zudem einen steuerbaren Bypass und eine
Entkopplungsmembran.
Als Beispiele von Hydrolagern, die sowohl einen steuerbaren Bypass als auch eine (nicht steuerbare) Entkopplungsmembran aufweisen, seien die folgenden Schriften genannt:
1. EP 142 66 51 Al,
2. DE 41 41 332 C2 und
3. DE 20 2004 008 231 Ul.
Gemäß EP 142 66 51 Al ist der diesbezügliche Bypasskanal mittels eines
elektromagnetischen Ventils verschließbar. Dieses elektromagnetische Ventil weist einen mit Querbohrung versehenen, transversal betätigbaren Schieber auf, dessen Antrieb ein Linearantrieb ist, bei dem die Lorentz-Kraft auf einen stromdurchflossenen Leiter in einem Magnetfeld benutzt wird. Bei Fluchten der Querbohrung mit der Bypass-Öffnung ist der Bypass durchlässig. Der Verschlussmechanismus ist relativ kompliziert und damit aufwendig in der Herstellung.
Die DE 41 41 332 C2 beschreibt ebenfalls ein gattungsgemäßes Hydrolager mit einem in einer Trennwand eingelassenen Bypass. Die Bypass-Öffnung ist mit Hilfe einer komplizierten druckmittelbatätigbaren Stelleinrichtung verschließbar, dessen Stellglied ein axial bewegbarer Kolben ist. Das Schalten erfolgt hierbei mit einer kompliziert aufgebauten Steuerdruckdose.
Bei dem in der DE 202004 008 231 Ul beschriebenen Lager begrenzt eine nachgiebige Wand zwei Ausgleichskammern B und E, wovon die Ausgleichskammer E über einen Bypassdurchlass D mit einer Arbeitskammer A in Verbindung steht. Um den Bypass unwirksam zu machen, kann der Mittelteil der nachgiebigen Wand mit Hilfe von
Unterdruck gegen die Seitenwand eines starren Bechers gedrückt werden. In diesem
Betriebszustand läuft alles so ab, als ob der Bypass geschlossen wäre. Eine ringförmig in eine Trennplatte eingelassene Entkopplungsmembran ist ein separates Bauteil.
Aufgabe der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Hydrolager zu beschreiben, das eine
Entkopplungsmembran und einen schaltbaren Bypass aufweist, wobei der Teil des Hydrolagers, der die Entkopplungsmembran und den Bypass umfasst, einfach und unkompliziert aufgebaut ist und wobei die Entkopplungsmembran präzise und
durchrutschsicher positioniert ist.
Lösung und Vorteile
Bei der erfindungsgemäßen Weiterentwicklung eines gattungsgemäßen Hydrolagers ist der Verschluss des Bypasses und die Entkopplungsmembran als ein einziges Bauteil ausgebildet. D. h.: Es müssen nicht viele verschiedene Einzelteile hergestellt werden. Die Montage des Hydrolagers gestaltet sich entsprechend einfach. Eine Reparaturanfälligkeit, wie sie bei einer aus zahlreichen Einzelteilen bestehenden Konstruktion zu erwarten ist, ist nicht gegeben. Insgesamt ist das erfindungsgemäße Lager bedeutend kostengünstiger als vergleichbare Exemplare.
Die sackförmige Ausbildung des Membran-Mittelteils stellt eine Bypass- Ausgleichsmembran dar, die eine separate Ausgleichskammer abschließt.
Wie aus der beigefügten Zeichnung ersichtlich, kann der in der Trennplatte befindliche Bypass als düsenförmig geformter Durchlasskanal statt als einfaches Loch ausgebildet sein. Dadurch ergibt sich ein zusätzlicher Tilgereffekt mit verbesserter Isolations Wirkung.
Die Materialauswahl der Entkopplungsmembran als flexible Platte ermöglicht eine akustische Entkopplung im Bereich der Entkopplungsfläche. Die Flexibilität des sackförmigen Mittelteils ermöglicht ein dichtendes Anlegen an die Zylinderinnenwand bei Evakuierung des Topfes.
In jedem Fall kann die Dämpfungsfunktion wahlweise abgeschaltet werden. Die Erfindung ist nicht nur für Motorlager sondern auch auf andere Buchsen im
Fahrwerks- und Aggregatelagerungsbereich anwendbar.
Zeichnungen Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Hydrolagers wird anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 den Längsschnitt durch ein solches Hydrolager, Bypass geöffnet; und
Fig. 2 den Längsschnitt durch dasselbe Hydrolager, Bypass geschlossen. Beschreibung
Das als Hydrolager ausgebildete Motorlager 2 weist einen Tragkörper (Federkörper) 4 aus elastomerem Material auf, an dem zwei abstandsvariabel zueinander angeordnete
Befestigungsmittel 6, 7 angebracht sind. Das eine 6 der beiden Befestigungsmittel 6, 7 ist ein am Motorblock anbringbares Traglager 6. Das andere 7 der beiden Befestigungsmittel 6, 7 ist ein am Lager-Gehäuse 8 fest angeordneter und mit Bohrung 7a versehener Flansch.
Darüber hinaus weist das Hydrolager 2 ein Hydraulikvolumen 10 auf, das mittels einer zweischaligen (12a, 12b) Trennplatte 12 in drei wechselweise volumen veränderliche
Kammern 10a, 10b und 10c - eine Arbeitskammer 10a und zwei Ausgleichskammern 10b, 10c - unterteilt ist. Die Arbeitskammer 10a ist über einen Dämpfungskanal (Drosselkanal) 14 mit einer 10b der beiden Ausgleichskammern 10b, 10c verbunden. Im Wesentlichen erstreckt sich dieser Dämpfungskanal 14 im Tragkörper 4, wobei eines 14a seiner Enden 14a, 14b in die Arbeitskammer 10a und das andere Ende 14b in die Ausgleichskammer 10b mündet. Damit die Ausgleichskammer 10b beim Einfederungsvorgang aus der Arbeitskammer 10a weitere, durch den Dämpfungskanal 14 gedrückte Hydraulikflüssigkeit 10 aufnehmen kann, ist die Ausgleichskammer 10b unterwärts mit einer nachgiebigen flexiblen Ausgleichsmembran 16 abgeschlossen.
Als weitere Funktionseinheiten weist das Hydrolager 2 eine Entkopplungsmembran 18 und einen schaltbaren Bypass 20 auf. Diese beiden Funktionseinheiten sind in
erfindungsgemäßer Weise in die zweischalige Trennplatte 12 integriert. Beide Teile 12a, 12b der Trennplatte 12 weisen Bohrungen 22a, 22b auf, die eine siebförmige Struktur bilden. Im Bereich dieser Bohrungen 22a, 22b sind beide Schalen 12a, 12b der Trennplatte 12 durch einen Zwischenraum voneinander beabstandet. Dieser Zwischenraum dient zur Aufnahme der Entkopplungsmembran 18, die sich um einen geringen Frei weg - ähnlich einer Mikrofonmembran - axial bewegen kann. In dem der Arbeitskammer 10a zugewandten Teil 12a der Trennplatte 12 ist mittig ein als Bypass wirkender, axial ausgerichteter Durchlasskanal 20 integriert. Der der Ausgleichkammer 10b zugewandte Teil 12b der Trennplatte 12 ist topfförmig ausgebildet, wobei das Innere dieses Topfes 24 das sackförmig ausgebildete Mittelteil 18a der
Entkopplungsmembran 18 aufnimmt. Der Rand dieses sackförmig ausgebildeten Mittelteils 18a der Membran 18 ist zwischen der Unterseite des oberen Teils 12a der Trennplatte 12 und dem oberen Rand des Topfes 24 fest eingespannt. Auf diese Weise kann die Membran 18 ihre Position in radialer Richtung nicht verändern. Außerdem wird damit ein Durchrutschen der
Entkopplungsmembran 18 durch die siebförmigen Bohrungen 22a, 22b der Trennplatten- Hälften 12a, 12b zuverlässig verhindert.
Der Boden des Topfes 24 weist einen Rohrstutzen 26 auf, der sowohl die
Ausgleichsmembran 16 als auch den Boden des Gehäuses 8 durchdringt. Dieser
Rohrstutzen 26 ist an eine Vakuumpumpe (nicht dargestellt) anschließbar. Wird der Rohrstutzen 26 mit Unterdruck beaufschlagt, so dehnt sich das sackförmige Mittelteil 18a der Entkopplungsmembran 18 aus und legt sich dichtend an die zylindrische Wandung des Topfes (Vakuumkammer) 24 an (siehe Fig. 2). D. h.: Das„Bypass- Verschlusselement" 18a legt sich gegen die Innenwand des topfförmigen Bereichs der Kammer 10c an und verschließt auf diese Weise indirekt die Bypass- Verbindung zwischen den Kammern 10a und 10c, denn somit kann das Fluid 10 nicht mehr durch den als Bypass ausgebildeten
Durchlasskanal 20 sondern nur noch durch den Dämpferkanal 14 strömen. Damit befindet sich das Lager 2 für den Fahrbetrieb im„gedämpften" Zustand.
Wird das Vakuum (der Unterdruck) entfernt, dann ist die Bypass-Ausgleichsmembran 18a beweglich; das Fluid 10 kann durch den Bypass 20 strömen und somit ist das Lager 2 für den Leerlaufbetrieb im„weichen" Zustand. Zusätzlich ergibt sich durch eine düsenförmige Auslegung des Bypasses 20 ein Tilgereffekt. Bezugszeichenliste
2 Hydrolager, Motorlager, Lager
4 Tragkörper, Federkörper
6, 7 Befestigungsmittel
6 Traglager
7 Flansch
7 a Bohrung
8 Gehäuse, Lager-Gehäuse
10 Hydraulikvolumen, Hydraulikflüssigkeit, Fluid
10a, 10b, 10c Hydraulikkammer(n)
10a Arbeitskammer
10b, 10c Ausgleichskammer(n)
12 (zweischalige) Trennplatte
12a, 12b „obere",„untere" Schale der Trennplatte, Teile der Trennplatte
14 Dämpfungskanal, Dämpferkanal, Drosselkanal
14a, 14b Enden des Dämpfungskanals
16 Ausgleichsmembran
18 Entkopplungsmembran
18a sackförmiges Mittelteil der Entkopplungsmembran, Bypass-Ausgleichsmembran,
Verschlus selement
20 Bypass, Durchlasskanal
22a Bohrungen in der„oberen" Schale 12a der Trennplatte 12
22b Bohrungen in der„unteren" Schale 12b der Trennplatte 12
24 Topf, topfförmiger Mittelbereich der Trennplatte (12), Vakuumkammer
26 Rohrstutzen

Claims

Patentansprüche
1. Hydrolager (2),
mit einem Tragkörper (4), der federnd zwischen zwei abstandsvariabel zueinander angeordneten Befestigungsmitteln (6, 7) angebracht ist,
mit zwei durch eine Trennplatte (12) separierte, über einen Dämpfungskanal (14) miteinander volumenveränderlich miteinander in Verbindung stehenden
Hydraulikkammern (10a, 10b),
mit einem dem Dämpfungskanal (14) parallel angeordneten, mit einem
Verschlusselement (18a) verschließbaren Bypass (20), und
mit einer ebenfalls dem Dämpfungskanal (14) parallel wirkenden
Entkopplungsmembran (18),
dadurch gekennzeichnet,
dass die Entkopplungsmembran (18) und das Bypass- Verschlusselement (18a) ein gemeinsames, einstückiges Bauteil (18, 18a) bilden.
2. Hydrolager nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Membran-Mittelteil (18a), welches als Bypass-Ausgleichsmembran und - Verschluss-Element dient, sackförmig ausgebildet ist und eine dem Bypass (20) zugeordnete Ausgleichskammer (10c) bildet.
3. Hydrolager nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Rand des Membran-Mittelteils (18a) zwischen der Unterseite eines oberen Teils (12a) der Trennplatte (12) und dem oberen Rand eines topf förmigen Mittelteils (24) eines unteren Teils (12b) der Trennplatte (12) eingespannt ist.
4. Hydrolager nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass der Bypass (20) durch Anlegen von Unterdruck an das Bypass-Verschlusselement (18a) verschließbar ist, wobei sich das sackförmig ausgebildete Verschlusselement (18a) dichtend gegen die Innenwand eines topfförmigen Bereichs (24) der die beiden
Hydraulikkammern (10a, 10b) trennenden Platte (12) legt und damit die Bypass- Verbindung zwischen den beiden Kammern (10a, 10b) unterbricht.
5. Hydrolager nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Bypass (20) ein düsenförmig geformter Durchlasskanal ist.
6. Hydrolager nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass das einstückige Bauteil (18, 18a), das die Entkopplungsmembran (18) und das Bypass-Verschlusselement (18a) bilden, aus elastomerem Material besteht.
7. Verwendung des Hydrolagers (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 als Motor- oder Aggregate-Lager oder als Fahrwerksbuchse.
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