WO2012155933A1 - Hydraulisch gedämpftes aggregatelager - Google Patents

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WO2012155933A1
WO2012155933A1 PCT/EP2011/002477 EP2011002477W WO2012155933A1 WO 2012155933 A1 WO2012155933 A1 WO 2012155933A1 EP 2011002477 W EP2011002477 W EP 2011002477W WO 2012155933 A1 WO2012155933 A1 WO 2012155933A1
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WO
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bearing
pressure
bearing according
aggregate
piston
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PCT/EP2011/002477
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English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Casimir
Benjamin Röder
Original Assignee
Hydac Electronic Gmbh
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Priority to US13/261,778 priority patent/US9328794B2/en
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    • 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
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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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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Definitions

  • the invention relates to a hydraulically damped assembly bearing, in particular for a motor vehicle, with a bearing housing, in which an elastic bearing body is arranged displaceably, which at least partially surrounds a first fluid chamber and with a, of a slidable in the Lagerge housing sealing element, Fluidshe Ilten Compensation space, wherein a diaphragm arranged in the bearing housing separates the first fluid chamber from the compensation chamber.
  • DE 40 21 039 C2 describes a hydraulically damping Aggretatela- ger with an upper-side working chamber or first fluid chamber and an underlying compensation chamber or second fluid chamber.
  • the working chamber is enclosed by a suspension spring, which receives the weight of the drive unit.
  • the two chambers are separated by a wall with a ring channel. Via the annular channel, the hydraulic fluid can flow from the working chamber into the compensation chamber when the assembly bearing is loaded. Conversely, when the aggregate bearing is relieved, a return flow of the hydraulic fluid takes place. As a result, a hydraulic damping of the assembly bearing is achieved in addition to the internal friction of the suspension spring.
  • the annular channel can be designed so that an oscillation of the liquid column is formed in the annular channel, which is tuned specifically to a certain low-frequency oscillation of the drive unit. In this area of maximum damping, the oscillation in the annular channel acts back and forth. te liquid column in the manner of a hydraulic absorber. This is intended to counteract driving-induced vertical vibrations of the drive unit in its natural frequency.
  • the hydraulic damping of such aggregates stock is not changeable and will not meet all dynamic driving conditions and resulting accelerations of the stored aggregate.
  • EP 1 580 452 A1 describes a hydraulically damped aggregate bearing for motor vehicles with at least one first fluid chamber filled with hydraulic fluid and with at least one gas-filled compensation chamber.
  • the aggregate bearing has a bearing with the unit to be stored, such as an internal combustion engine, connectable bearing core.
  • the bearing core is housed in a body-mounted, cup-shaped bearing housing.
  • the units bearing further comprises two functionally separate rubber-elastic bearing body, to which the first fluid chamber and the compensation chamber adjoin and are divided by a nozzle body.
  • the first fluid chamber facing away from the bearing bodies or separated via the nozzle body is acted upon by pressure from a pressure medium source or a non-pressurized return in defined frequencies.
  • the assembly bearing has numerous components with predeterminable elastic properties and is due to its structure, in particular using a damper functioning as a throttle in the form of the nozzle body, relatively slow in response and it can lead to deviations in the control behavior.
  • the present invention seeks to provide a hydraulically damped assembly bearing, which has a low deviation with a large variance of the spring stiffness.
  • an increase in control accuracy and an improvement in responsiveness can be achieved by a displacement of the piston as an actuator for the pressure control in the expansion chamber.
  • the piston head of the piston can be used as a bearing surface for the diaphragm or for an annular bead of the diaphragm. serve, so that the static properties of the assembly bearing are also improved.
  • the piston itself is preferably not moved mechanically, but hydraulically, wherein a second fluid chamber is arranged on its piston back side, which can be acted upon by a pressurized liquid or gaseous fluid.
  • the first fluid chamber is preferably filled with a water-glycol mixture and the compensation chamber with a low-viscosity hydraulic oil, which is freely available on the market under the brand name Pentosin ® .
  • the water-glycol solution may be constructed such as, for example, a frost-protecting cooling liquid and, for example, have an ethylene glycol content of about 30 to 50% of the total amount of fluid, so that the operation of the assembly bearing up to a temperature of -35 ° C easily is possible.
  • the elastomer materials incorporated in the assembly bearing are not attacked thereby.
  • the rubber swell is in a range as in the use of water.
  • the fluid acting on the piston to the compensation chamber in the second fluid chamber is biased by a pressure intensifier or acted upon by this.
  • Pressure intensifiers or pressure transducers are used in particular where supply or control pressures are to be reduced proportionally.
  • the output pressure of the pressure booster is regulated in a fixed, constant ratio to the applied pressure.
  • the differential piston of the pressure booster is arranged to the second fluid chamber, that the piston with the larger surface is directed to the second fluid chamber.
  • the fluid pressure for pressurizing the second fluid chamber and moving the piston is provided by a source of pressure medium including a pump and a pressure accumulator.
  • a pressure regulating valve controls the application of pressure to the second fluid chamber or the outflow of fluid in a non-pressurized return at definable frequencies. It is electrically actuated and preferably driven by a digital circuit.
  • a digital circuit For this purpose, the known from the control technology smoothing low-pass effect of an inductance, such as a magnetic coil can be used.
  • an inductance such as a magnetic coil
  • a specifiable, very finely adjustable force can be exerted on the armature of the valve and on the control piston.
  • the control piston position of the pressure control valve which is directly dependent on the armature position, can be controlled very finely.
  • the control of the solenoid coil of the pressure control valve can be done with a digital circuit, such as a microcomputer, which in turn may be part of an electronic control unit ECU of a motor vehicle.
  • the control unit can measure the accelerations on the mounted by the aggregate bearing units and a body of the motor vehicle by sensors and actively counteract by appropriate pressure control on the pressure control valve with very fine resolution possible aggregate accelerations and unit vibrations. As a result, a vibration reduction of the body of a motor vehicle and an increase in ride comfort is possible.
  • the control unit or the microcomputer To control the solenoid coil of the pressure control valve, the control unit or the microcomputer generates a pulse width modulated digital signal.
  • the pulse width modulation, PWM for short, is also known under the terms pulse width modulation and pulse width modulation (PDM).
  • a shut-off valve is provided between the assembly bearing and, in particular, between the pressure booster and the pressure regulating valve in order to prevent any malfunction of the pressure control of the second fluid chamber or in the event of a power supply failure
  • Pressure control valve to be able to fix the current level in the second fluid chamber.
  • the pressure of the pressure medium source can be adjusted by a pressure relief valve.
  • a second segment may preferably serve, on the one hand, to seal the membrane between the first and the second segment and, on the other hand, to create a ring jacket for the compensation chamber.
  • the piston can be arranged so as to be axially displaceable for pressurizing the compensation chamber, wherein the third segment can directly form a cylinder for the piston.
  • the pressure booster can be accommodated or a piston acting on the second fluid chamber, which forms the actual pressure booster together with the piston acting on the expansion chamber.
  • the pressure control valve can be arranged in the fourth segment.
  • the segments of the bearing housing can be positively releasably put together.
  • screws can be screwed at least through the respective jacket of the first and fourth segments and, in the manner of studs, hold together the remaining segments arranged therebetween.
  • FIG. 3 shows a perspective view of the hydraulically damped assembly bearing according to Fig.1.
  • the assembly bearing 1 shows a schematic, not to scale longitudinal section a hydraulically damped assembly storage 1 for the active storage of an unspecified internal combustion engine unit 1 7 shown in a chassis of a motor vehicle.
  • the assembly bearing 1 has a cup-shaped bearing housing 2 with a circular cross-section. 1, a bearing body 3 made of an elastomeric material is arranged, wherein the bearing body 3 forms a ring with a double-T-shaped cross-section.
  • the bearing body 3 is connected to a first annular segment 22 of the bearing housing 2 by vulcanization in a sealing manner and overhangs the first segment 22 at its outer upper edge with a protruding bead.
  • a sleeve-shaped bearing core 25 is vulcanized, from which a bolt 26 protrudes axially from the bearing housing 2 upwards.
  • the bolt 26 serves, inter alia, the connection of the unit bearing 1 with the unit 1 7 to be stored, for example in the form of an internal combustion engine of a vehicle, which in FIG. is reproduced.
  • a membrane 7 is inserted with its radial edge.
  • the membrane 7 and the cross-sectional configuration of the bearing body 3 form a first fluid chamber 4, which is filled with an incompressible water-glycol mixture.
  • the membrane 7 itself has, in the region of the annular bearing body 3, an annular bead 9 protruding axially from the first fluid chamber 4.
  • the membrane 7 is arranged in the axial region of a second annular segment 22 'of the bearing housing 2, the second segment 22' encompassing the first segment 22 approximately halfway upwards so that the first segment 22 engages the second segment 22 'of FIG can be used above.
  • a wall thickness thickening directed radially into the interior of the bearing housing 2 is provided as a stop for the first segment 22 on the second segment 22 '.
  • the second segment 22 ' partially overhangs, with a radial edge, a third segment 22 "of the bearing housing 2, which is likewise annular Segmentes 22 "inserted for sealing.
  • the third segment 22 "of the bearing housing 2 is designed as a cylinder for a piston 8 movable therein.
  • the piston 8 has approximately the same cross-sectional area as the bearing body 3.
  • the piston 8 forms a sealing element 5, which extends in the axial direction of the assembly bearing 1 between the As a result of its internal pressure, the expansion chamber 6 can be changed by the movement of the piston 8.
  • the compensation chamber 6 is preferably filled with a low-viscosity hydraulic oil, in particular with Pentosin® can at any load peaks in the form of initiated on the bearing body 3 pressure with her Move the annular bead 9 in the direction of the piston 8. Thereby, the inclusion of higher loads and vibration amplitudes, which emanate from the unit to be stored 1 7, as is known in the prior art, from the assembly bearing 1 is receivable.
  • a fourth segment 22 "'of the bearing housing 2 is designed as a base for the assembly bearing 1 and has an axially downwardly projecting, cylindrical connecting part 29 for fixing the assembly bearing 1 to parts of a chassis of a motor vehicle (not shown) '"is a cylinder bore 30 is introduced, which serves as a guide for a further pressure piston, in particular in the form of a high-pressure piston 1 3.
  • the high pressure piston 1 3 is movable in the same direction as the piston 8 and coupled to the piston 8 via a form-fitting releasable, sealing connection.
  • the purpose of a pin 31 which extends through the piston crown of the piston 8 and in which a snap ring 32 is inserted in a circumferential groove 33 of the pin 31.
  • Diametrically opposed to the snap ring 32 is formed as an O-ring 34 sealing element in an annular groove on an axial Sti rn Chemistry 35 of the piston 1 3 inserted and seals so far the expansion chamber 6 from.
  • Another seal 34 ' is disposed on the high pressure side of the assembly between the chamber 1 1 and the chamber 45 on the outer circumference of the piston 13.
  • the high-pressure piston 1 3 can be pressurized by a fluid 10, in particular in the form of a hydraulic oil, by means of a pressure medium source 14.
  • a fluid 10 in particular in the form of a hydraulic oil
  • the piston 8 forms together with the high-pressure piston 1 3 a kind of pressure booster 12.
  • a second fluid chamber 1 1 on the rear side of the high-pressure piston 1 3 can be connected to the pressure medium source 14 via a line 36, which is guided radially through the fourth segment 22 '"of the bearing housing 2. All four segments 22, 22', 22" and 22 '"of the bearing housing 2 are interconnected via a form-releasable connection by means of three screws 24 (see also FIG.
  • the pressure medium source 14 is composed in particular of a pressure medium pump 19, which conveys pressure medium from a pressure medium tank 37 (tank) to a pressure control valve 15 for the respective assembly bearing 1, and a memory block 38 with a pressure reservoir 20 together, each assembly bearing 1 is associated with a pressure control valve 15.
  • the storage block 38 can be decoupled via a check valve 39 from the pressure medium pump 19 and has an electrical control for the filling of the pressure accumulator 20 and the pressurization of the aggregate bearing 1 on.
  • a check valve 18 is provided between each pressure control valve 15 and the respective high-pressure piston 1 3.
  • the check valve 18 is designed in particular as an electrically controlled 2/2-way valve and is used to block the fluid-carrying connection of pressure medium pump 19 to the Hoch horrkol ben 13 of each assembly bearing 1, such as power failure or in a shutdown division of the unit to be stored 1 7.
  • a pressureless Return line 40 is guided by each pressure control valve 15 to the pressure medium tank 37.
  • each pressure control valve 15 connects alternatively in operation a pressurized flow line 36 or the respective return line 40 with the back of the high pressure piston 13 and extent with the second fluid id ⁇ 11 1.
  • the delivery pressure of the pressure medium pump 19 is set by a pressure relief valve 21 in a conventional manner Ibar.
  • Each pressure control valve 1 5 of each, shown in Figure 2 and supplied together by the pressure medium source 14 assembly bearing 1 is preferably designed as a pulse width modulated, electrically controlled 3/2-way valve or pressure reducing valve.
  • a digital circuit 16 which may be part of a microcomputer of the motor vehicle, thereby provides a pulse-width-modulated digital signal, which is a very finely adjustable Force to a magnet armature (not shown) of the respective pressure control valve 1 5 generated. The position of a control piston of the pressure control valve 1 5 is thus directly dependent on the respective armature position.
  • a pressure booster 12 is formed in the assembly bearing 1 which controls the pressure in the compensation chamber 6 and the pressure propagating thereby into the first fluid chamber 4, there is a very direct control possibility of the assembly bearing 1 and thus very high thrust. and / or pressure forces on the bearing body 3 and the unit 1 7 applied.
  • the digital circuit 16 operating data of the internal combustion engine such as engine speed, accelerations are fed to all axes of the unit 1 7 and accelerations of the motor vehicle frame.
  • the digital circuit 16 may include a control strategy to the effect that the pressure control in the second fluid chamber 1 1 such that a vibration reduction of the body of the motor vehicle and thus a significantly increased ride comfort of the motor vehicle is achieved.
  • FIG. 3 shows a perspective view of the assembly bearing 1 in a compact design, which is in particular made possible by the fact that the pressure control valve 1 5 and the check valve 18 in an integrated design part of the assembly bearing 1 are.
  • the pertinent valves 15, 18 are screwed in the manner of a cartridge solution in the fourth segment 22 '"of the bearing housing 2.
  • Different filling openings can be seen on the outside of the bearing housing 2.
  • a filling opening 42 for the Pentosin® in the compensation chamber 6 provided as well as an opening in the wall of the second segment 22 'filling opening 43 for the water-glycol mixture solution, which is received by the first fluid chamber 4.
  • a vent hole 44 for the rear piston chamber 45 of the piston 8 can be seen.

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Abstract

Ein hydraulisch gedämpftes Aggregatelager (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Lagergehäuse (2), in dem ein elastischer Lagerkörper (3) teilweise verschiebbar angeordnet ist, der eine erste Fluidkammer (4) wenigstens teilweise umschließt, und mit einem, von einem in dem Lagergehäuse (2) verschiebbaren Dichtelement (5) abgeschlossenen, fluidbefüllten Ausgleichsraum (6), wobei eine in dem Lagergehäuse (2) angeordnete Membran (7) die erste Fluidkammer (4) von dem Ausgleichsraum (6) trennt, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Druck in dem Ausgleichsraum (6) durch das als axial verschiebbaren Kolben (8) gebildete Dichtelement (5) einstellbar ist.

Description

Hydraulisch gedämpftes Aggregatelager
Die Erfindung betrifft ein hydraulisch gedämpftes Aggregatelager, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Lagergehäuse, in dem ein elastischer Lagerkörper verschiebbar angeordnet ist, der eine erste Fluidkammer wenigstens teilweise umschließt und mit einem, von einem in dem Lagerge- häuse verschiebbaren Dichtelement abgeschlossenen, fluidgefü Ilten Ausgleichsraum, wobei eine in dem Lagergehäuse angeordnete Membran die erste Fluidkammer von dem Ausgleichsraum trennt.
Die DE 40 21 039 C2 beschreibt ein hydraulisch dämpfendes Aggretatela- ger mit einer oberseitigen Arbeitskammer oder ersten Fluidkammer und einer darunterliegenden Ausgleichskammer oder zweiten Fluidkammer. Die Arbeitskammer wird von einer Tragfeder umschlossen, die das Gewicht des Antriebsaggregates aufnimmt. Die beiden Kammern sind durch eine Wand mit einem Ringkanal voneinander getrennt. Über den Ringkanal kann die Hydraulikflüssigkeit von der Arbeitskammer in die Ausgleichskammer überströmen, wenn das Aggregatelager belastet wird. Umgekehrt erfolgt bei einer Entlastung des Aggregatelagers eine Rückströmung der Hydraulikflüssigkeit. Hierdurch wird zusätzlich zur inneren Reibung der Tragfeder eine hydraulische Dämpfung des Aggregatelagers erreicht. Insbesondere kann der Ringkanal so ausgelegt werden, dass sich eine Schwingung der Flüssigkeitssäule im Ringkanal ausbildet, die gezielt auf eine bestimmte niederfrequente Schwingung des Antriebsaggregates abgestimmt ist. In diesem Bereich der maximalen Dämpfung wirkt die im Ringkanal hin und her beweg- te Flüssigkeitssäule in der Art eines hydraulischen Tilgers. Hiermit soll fahrbahnerregten Vertikalschwingungen des Antriebsaggregates in seiner Eigenfrequenz entgegengewirkt werden. Die hydraulische Dämpfung solcher Aggregate lager ist nicht veränderbar und wird nicht allen dynamischen Fahrzuständen und daraus resultierenden Beschleunigungen des zu lagernden Aggregates gerecht.
Die DE 41 21 939 AI zeigt und beschreibt ein Aggregatelager, bei dem ein ringförmiger Lagerkörper aus elastomerem Material die statische Tragfunktion des Aggregatelagers übernimmt. In dem ringförmigen Lagerkörper ist ein zweiter gummielastischer Lagerkörper integriert, der wiederum mit einem Lagerkern zusammenwirkt. Das Aggregate lager weist somit eine hydraulische Dämpfungsfunktion und ein zuschaltbares, hydraulisches Tilgersystem auf.
Die EP 1 580 452 A1 beschreibt ein hydraulisch gedämpftes Aggregate lager für Kraftfahrzeuge mit wenigstens einer mit Hydraulikflüssigkeit befüllten ersten Fluidkammer und mit wenigstens einem gasgefüllten Ausgleichs- räum. Das Aggregate lager weist einen mit dem zu lagernden Aggregat, wie etwa einer Verbrennungskraftmaschine, verbindbaren Lagerkern auf. Der Lagerkern ist in einem karosseriefesten, becherförmigen Lagergehäuse aufgenommen. Das Aggregate lager weist ferner zwei funktionell voneinander getrennte gummielastische Lagerkörper auf, an die die erste Fluidkammer und der Ausgleichsraum sich anschließen und von einem Düsenkörper unterteilt sind. Die von den Lagerkörpern abgewandte bzw. über den Düsenkörper abgetrennte erste Fluidkammer wird mit Druck von einer Druckmittelquelle oder einem drucklosen Rücklauf in definierten Frequenzen beaufschlagt. Das Aggregatelager besitzt zahlreiche Bauteile mit vorgebbaren elastischen Eigenschaften und ist aufgrund seines Aufbaues, insbesondere unter Verwendung einer als Dämpfungsglied fungierenden Drossel in Form des Düsenkörpers, im Ansprechverhalten relativ träge und es kann zu Abweichun- gen im Regelverhalten kommen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein hydraulisch gedämpftes Aggregatelager anzugeben, das eine geringe Regelabweichung bei einer großen Varianz der Federsteifigkeit aufweist.
Diese Aufgabe wird mit einem hydraulisch gedämpften Aggregatelager mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit gelöst. Dadurch, dass der Druck in dem Ausgleichsraum durch das als axial verschiebbaren Kolben gebildete Dichtelement verstellbar ist, ist zum einen ein sehr direkt wirkendes, feinste Druckdifferenzen erzeugbares Stellglied in dem Aggregatelager vorgesehen und zum anderen eine Möglichkeit geschaffen, dass die Membran, die die erste Fluidkammer gegen den Aus- gleichsraum abgrenzt, sich entsprechend biegt und abrollen kann, um so eine hohe Federsteifigkeit des gesamten Aggretagelagers temporär zu ermöglichen. Es lassen sich aufgrund dieses konstruktiven Merkmals temporär höhere Lasten abfedern als bei bekannten Aggregate lagern. Der Bauraum des Aggregatelagers ist dabei nicht vergrößert und der Herstellungsaufwand für das Aggregatelager ist gering. Anders als beim Stand der Technik kann durch eine Verschiebung des Kolbens als Stellglied für die Drucksteuerung in dem Ausgleichsraum eine Steigerung der Regelgenauigkeit und eine Verbesserung der Ansprechempfindlichkeit erreicht werden. In Abhängigkeit von der Füllmenge in dem Ausgleichsraum kann der Kolbenboden des Kol- bens als Auflagefläche für die Membran oder für eine Ringwulst der Memb- ran dienen, so dass die statischen Eigenschaften des Aggregatelagers zudem verbessert sind.
Der Kolben selbst wird bevorzugt nicht mechanisch, sondern hydraulisch bewegt, wobei auf seiner Kolbenboden-Rückseite eine zweite Fluidkammer angeordnet ist, die mit einem unter Druck stehenden flüssigen oder gasförmigen Fluid beaufschlagt werden kann.
Die erste Fluidkammer ist bevorzugt mit einem Wasser-Glycol-Gemisch befüllt und der Ausgleichsraum mit einem niederviskosen Hydrauliköl, das unter der Markenbezeichnung Pentosin® auf dem Markt frei erhältlich ist. Die Wasser-Glycol-Lösung kann wie beispielsweise eine frostschützende Kühlflüssigkeit aufgebaut sein und beispielsweise einen Ethylen-Glycol- Anteil von etwa 30 bis 50 % an der Gesamtfluidmenge aufweisen, so dass der Betrieb des Aggregatelagers bis zu einer Temperatur von -35°C ohne weiteres ermöglicht ist. Die in dem Aggregatelager verbauten Elastomer- Werkstoffe werden dadurch nicht angegriffen. Auch die Gummiquellung liegt in einem Bereich wie bei der Verwendung von Wasser. Bevorzugt ist, dass das den Kolben zu dem Ausgleichsraum hin beaufschlagende Fluid in der zweiten Fluidkammer von einem Druckübersetzer vorgespannt bzw. von diesem beaufschlagt wird. Druckübersetzer oder Druckwandler finden insbesondere Verwendung, wo Vorrats- oder Steuerdrücke proportional herabgesetzt werden sollen. Dabei wird der ausgesteu- erte Druck des Druckübersetzers in einem festen, konstanten Verhältnis zum eingesteuerten Druck geregelt. Zu diesem Zweck ist der Differentialkolben des Druckübersetzers so zu der zweiten Fluidkammer angeordnet, dass der Kolben mit der größeren Fläche zu der zweiten Fluidmammer gerichtet ist. Der Fluiddruck für die Beaufschlagung der zweiten Fluidkammer und zum Bewegen des Kolbens wird von einer Druckmittelquelle, die eine Pumpe und einen Druckspeicher umfaßt, bereitgestellt. Ein Druckregel ventil steuert die Beaufschlagung der zweiten Fluidkammer mit Druck oder den Abfluß von Fluid in einem drucklosen Rücklauf in definierbaren Frequenzen. Es ist elektrisch betätigbar und von einer digitalen Schaltung vorzugsweise angesteuert. Hierzu kann die aus der Steuerungstechnik bekannte glättende Tiefpaßwirkung einer Induktivität, wie einer Magnet-Spule, genutzt werden. Durch die Ansteuerung der Magnet-Spule eines derartigen Druckregelventils läßt sich im Ergebnis eine vorgebbare, sehr fein einstellbare Kraft auf den Anker des Ventils und auf den Regelkol- ben ausüben. Somit läßt sich durch Anwendung dieses Prinzips die Regelkolbenposition des Druckregelventils, die direkt von der Ankerstellung abhängig ist, sehr fein steuern. Die Ansteuerung der Magnet-Spule des Druckregelventils kann mit einer digitalen Schaltung, wie einem Mikrocomputer erfolgen, der wiederum Teil einer elektronischen Kontrolleinheit ECU eines Kraftfahrzeugs sein kann. Die Kontrolleinheit kann die Beschleunigungen an dem durch das Aggregatelager gelagerten Aggregates und einer Karosserie des Kraftfahrzeuges durch Sensoren messen und durch eine entsprechende Drucksteuerung über das Druckregel ventil mit sehr feiner Auflösung etwaigen Aggregatebeschleunigungen und Aggregateschwingungen aktiv entgegenwirken. Dadurch ist eine Schwingungsreduzierung der Karosserie eines Kraftfahrzeugs und eine Steigerung des Fahrkomforts ermöglicht.
Zur Ansteuerung der Magnet-Spule des Druckregel ventils generiert die Kontrolleinheit oder der Mikrocomputer ein pulsweitenmoduliertes Digitalsig- nal. Die Pulsweitenmodulation, kurz PWM, ist auch unter den Bezeichnungen Pulsbreitenmodulation und Pulsdauermodulation (PDM) bekannt.
Erfindungsgemäß ist zwischen dem Aggregatelager und insbesondere zwischen dem Druckübersetzer und dem Druckregel ventil ein Sperrventil vor- gesehen, um bei einer etwaigen Fehlfunktion der Drucksteuerung der zweiten Fluidkammer oder bei einem Ausfall der Stromversorgung für das Druckregelventil den aktuellen Füllstand in der zweiten Fluidkammer fixieren zu können. Der Druck der Druckmittelquelle kann durch ein Druckbegrenzungsventil eingestellt werden. Um einen modulartigen, einfachen Aufbau des Aggregatelagers zu ermöglichen, ist es zweckmäßig, das Lagergehäuse des Aggregatelagers in mehrere Einzelsegmente, insbesondere in Ringform, aufzuteilen. So kann es vorteilhaft sein, ein erstes Segment mit dem elastischen Lagerkörper fest zu verbinden. Ein zweites Segment kann vorzugsweise dazu dienen, zum einen die Membran zwischen dem ersten und dem zweiten Segment dichtend zu fixieren und zum anderen einen Ringmantel für den Ausgleichsraum zu schaffen. In einem dritten Segment etwa läßt sich der Kolben zur Druckbeaufschlagung des Ausgleichsraumes axial verschiebbar anordnen, wobei das dritte Segment direkt einen Zylinder für den Kolben bilden kann.
In einem vierten Segment des Lagergehäuses kann der Druckübersetzer untergebracht sein oder ein die zweite Fluidkammer beaufschlagender Kolben, der zusammen mit dem, den Ausgleichsraum beaufschlagenden Kolben, den eigentlichen Druckübersetzer bildet.
Ebenso läßt sich in dem vierten Segment das Druckregelventil anordnen. Die Segmente des Lagergehäuses lassen sich formschlüssig lösbar zusammenfügen. So können etwa Schrauben zumindest durch den jeweiligen Mantel des ersten und vierten Segmentes geschraubt sein und in der Art von Stehbolzen die übrigen, dazwischen angeordneten Segmente zusammenhalten.
Im Folgenden wird das erfindungsgemäße, hydraulisch gedämpfte Aggregatelager anhand eines Ausführungsbeispiels nach der Zeichnung näher erläu- tert. Dabei zeigen in prinzipieller und nicht maßstäblicher Darstellung die Fig.1 einen schematischen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen, hydraulisch gedämpften Aggregatelagers; Fig.2 einen Schaltplan der Steuerung für das hydraulisch gedämpfte
Aggregatelager nach der Fig.1 ; und
Fig.3 eine perspektivische Ansicht des hydraulisch gedämpften Aggregatelagers nach der Fig.1.
In der Fig.1 ist in einem schematischen, nicht maßstäblichen Längsschnitt ein hydraulisch gedämpftes Aggregatelager 1 zur aktiven Lagerung eines als Verbrennungskraftmaschine nicht näher dargestellten Aggregates 1 7 in einem Chassis eines Kraftfahrzeugs gezeigt. Das Aggregatelager 1 weist ein topfförmiges Lagergehäuse 2 mit kreisförmigem Querschnitt auf. An seiner, aus der Sicht des Betrachters der Fig.1 gezeigten Oberseite ist ein Lagerkör- per 3 aus einem elastomeren Material angeordnet, wobei der Lagerkörper 3 einen Ring mit einem doppel-T-förmigen Querschnitt bildet. Der Lagerkörper 3 ist mit einem ersten ringförmigen Segment 22 des Lagergehäuses 2 durch Aufvulkanisation in dichtender Weise verbunden und überkragt das erste Segment 22 an seinem äußeren oberen Rand mit einem vorstehenden Wulst. Zentral in dem Lagerkörper 2 ist ein hülsenförmiger Lagerkern 25 einvulkanisiert, von dem ein Schraubbolzen 26 axial von dem Lagergehäuse 2 nach oben hin wegragt.
Der Schraubbolzen 26 dient unter anderem der Verbindung des Aggregate- lagers 1 mit dem zu lagernden Aggregat 1 7, beispielsweise in Form einer Verbrennungskraftmaschine eines Fahrzeugs, das in der Fig.1 nur Schema- tisch wiedergegeben ist. In einer Umfangsnut 27 an einer, dem Wulst des Lagerkörpers 3 gegenüberliegenden Stirnseite des Segmentes 22 des Lagergehäuses 2 ist eine Membran 7 mit ihrem radialen Rand eingelegt. Die Membran 7 und die Querschnittsgestaltung des Lagerkörpers 3 bilden eine erste Fluidkammer 4 aus, die mit einem inkompressiblen Wasser-Glycol- Gemisch gefüllt ist. Die Membran 7 selbst weist im Bereich des ringförmigen Lagerkörpers 3 einen axial von der ersten Fluidkammer 4 wegragenden Ringwulst 9 auf. Die Membran 7 ist im Axialbereich eines zweiten ringförmigen Segmentes 22' des Lagergehäuses 2 angeordnet, wobei das zweite Segment 22' das erste Segment 22 außen bis zur Hälfte etwa nach oben hin umgreift, so dass das erste Segment 22 in das zweite Segment 22' von oben her einsetzbar ist. Im Bereich des radialen Randes der Membran 7 ist eine radial ins Innere des Lagergehäuses 2 gerichtete Wandstärkenverdickung als Anschlag für das erste Segment 22 an dem zweiten Segment 22' vorgese- hen.
Das zweite Segment 22' wiederum überkragt mit einem radialen Rand teilweise ein drittes Segment 22" des Lagergehäuses 2, das ebenfalls ringförmig ausgebildet ist. In dem Überschneidungsbereich der beiden Segmente ist ein O-Ring 28 gegebenenfalls sowie weitere Abdichtmittel in einer Ringnut am Außenumfang des dritten Segmentes 22" zur Abdichtung eingelegt. Das dritte Segment 22" des Lagergehäuses 2 ist als Zylinder für einen darin verfahrbaren Kolben 8 ausgebildet. Der Kolben 8 hat etwa dieselbe Querschnittsfläche wie der Lagerkörper 3. Der Kolben 8 bildet ein Dichtelement 5 aus, welches einen in axialer Richtung des Aggregatelagers 1 zwischen der Membran 7 und dem Kolben 8 liegenden Ausgleichsraum 6 abdichtet. Der Ausgleichsraum 6 ist von seinem Innendruck her betrachtet somit durch die Verfahrbewegung des Kolbens 8 veränderbar. Der Ausgleichsraum 6 ist vorzugsweise mit einem niedrigvoskosen Hydrauliköl, insbeson- dere mit Pentosin® befüllt. Die Membran 7 kann sich bei etwaigen Lastspitzen in Form von auf den Lagerkörper 3 eingeleitetem Druck mit ihrem Ringwulst 9 in Richtung des Kolbens 8 bewegen. Dadurch ist auch die Aufnahme höherer Lasten und Schwingungsamplituden, die von dem zu lagernden Aggregat 1 7 ausgehen, als dies beim Stand der Technik bekannt ist, von dem Aggregatelager 1 aufnehmbar.
Ein viertes Segment 22"' des Lagergehäuses 2 ist als Boden für das Aggregatelager 1 ausgebildet und weist ein axial nach unten abkragendes, zylinderförmiges Anschlußteil 29 auf zur Festlegung des Aggregatelagers 1 an Teilen eines nicht näher dargestellten Fahrgestells eines Kraftfahrzeugs. Zentral in dem vierten Segment 22'" ist eine Zylinderbohrung 30 eingebracht, die als Führung für einen weiteren Druckkolben, insbesondere in Form eines Hochdruckkolbens 1 3, dient. Der Hochdruckkolben 1 3 ist in gleicher Richtung wie der Kolben 8 verfahrbar und mit dem Kolben 8 über eine formschlüssig lösbare, dichtende Verbindung gekoppelt. Dazu dient ein Zapfen 31 , der den Kolbenboden des Kolbens 8 durchragt und in der ein Sprengring 32 in einer Umfangsnut 33 des Zapfens 31 eingesetzt ist. Diametral zu dem Sprengring 32 gegenüberliegend ist ein als O-Ring 34 ausgebildetes Dichtelement in einer Ringnut an einer axialen Sti rnfläche 35 des Kolbens 1 3 eingelegt und dichtet insoweit den Ausgleichsraum 6 ab. Eine weitere Dichtung 34' ist auf der Hochdruckseite der Anordnung zwischen der Kammer 1 1 und der Kammer 45 am Außenumfang des Kolbens 13 angeordnet.
Auf seiner Rückseite ist der Hochdruckkolben 1 3 von einem Fluid 10, ins- besondere in Form eines Hydraul iköls, mittels einer Druckmittelquelle 14 druckbeaufschlagbar. Somit bildet der Kolben 8 zusammen mit dem Hochdruckkolben 1 3 eine Art Druckübersetzer 12 aus. Eine zweite Fl uidkammer 1 1 auf der Rückseite des Hochdruckkolbens 1 3 ist über eine Leitung 36, die radial durch das vierte Segment 22'" des Lagergehäuses 2 geführt ist, mit der Druckmittelquelle 14 verbindbar. Alle vier Segmente 22, 22', 22" und 22'" des Lagergehäuses 2 sind über eine formschlüssig lösbare Verbindung mittels dreier Schrauben 24 (vgl. hierzu auch Fig.3) miteinander verbunden.
Wie das Schaltbild nach der Fig.2 zeigt, setzt sich die Druckmittelquelle 14 insbesondere aus einer Druckmittelpumpe 19, die Druckmittel von einem Druckmittelbehälter 37 (Tank) zu einem Druckregelventil 1 5 für das jeweilige Aggregatelager 1 fördert, und einem Speicherblock 38 mit einem Druckspeicher 20 zusammen, wobei jedem Aggregatelager 1 ein Druckregelventil 15 zugeordnet ist. Der Speicherblock 38 ist über ein Rückschlag- ventil 39 von der Druckmittelpumpe 19 entkoppelbar und weist eine elektrische Ansteuerung für die Befüllung des Druckspeichers 20 und der Druckbeaufschlagung der Aggregate lager 1 auf. Zwischen jedem Druckregelventil 15 und dem jeweiligen Hochdruckkolben 1 3 ist ein Sperrventil 18 vorgesehen. Das Sperrventil 18 ist insbesondere als elektrisch angesteuertes 2/2-Wegeventil ausgebildet und dient der Sperrung der fluidführenden Verbindung von Druckmittelpumpe 19 zu dem Hochdruckkol ben 13 eines jeden Aggregatelagers 1 , etwa bei Stromausfall oder bei einer Außerbetriebsteilung des zu lagernden Aggregates 1 7. Eine drucklose Rücklaufleitung 40 ist von jedem Druckregelventil 15 zu dem Druckmittelbehälter 37 geführt. Somit verbindet jedes Druckregelventil 15 alternativ im Betrieb eine unter Druck stehende Vorlaufleitung 36 oder die jeweilige Rücklaufleitung 40 mit der Rückseite des Hochdruckkolbens 13 und insoweit mit der zweiten Flu- idkammer 1 1. Der Förderdruck der Druckmittelpumpe 19 ist durch ein Druckbegrenzungsventil 21 in üblicher Weise einstel lbar.
Jedes Druckregel ventil 1 5 eines jeden, in der Fig.2 gezeigten und gemeinsam von der Druckmittelquelle 14 versorgten Aggregatelagers 1 ist vorzugsweise als pulsweitenmoduliertes, elektrisch angesteuertes 3/2- Wegeventil oder Druckminderventil ausgebildet. Eine digitale Schaltung 16, die Teil eines Mikrocomputers des Kraftfahrzeugs sein kann, stellt dabei ein pulsweiten-moduliertes Digitalsignal bereit, das eine sehr fein einstellbare Kraft an einen Magnetanker (nicht dargestellt) des jeweiligen Druckregelventils 1 5 generiert. Die Position eines Regelkolbens des Druckregelventils 1 5 ist somit direkt von der jeweiligen Ankerstellung abhängig. Dadurch, dass ein Druckübersetzer 12 in dem Aggregatelager 1 ausgebildet ist, der den Druck in dem Ausgleichsraum 6 und den sich dadurch in die erste Flu- idkammer 4 fortpflanzenden Druck steuert, ist eine sehr direkte Ansteuermöglichkeit des Aggregatelagers 1 gegeben und dergestalt sehr hohe Schub- und/oder Druckkräfte auf den Lagerkörper 3 und das Aggregat 1 7 aufbringbar.
Der digitalen Schaltung 16 werden Betriebsdaten der Verbrennungskraftmaschine, wie Motordrehzahl, Beschleunigungen um alle Achsen des Aggregates 1 7 und Beschleunigungen des Kraftfahrzeug-Rahmens eingespeist.
Durch eine Verstärkerstufe kann das jeweilige Druckregelventil 15 indivi- duell angesteuert werden. Die digitale Schaltung 16 kann eine Regelstrategie dahingehend beinhalten, dass die Drucksteuerung in der zweiten Fluid- kammer 1 1 derart erfolgt, dass eine Schwingungsreduzierung der Karosserie des Kraftfahrzeugs und damit ein deutlich erhöhter Fahrkomfort des Kraftfahrzeugs erzielt wird.
Fig.3 zeigt in einer perspektivischen Ansicht das Aggregatelager 1 in kompakter Bauweise, die insbesondere dadurch ermöglicht ist, dass das Druckregelventil 1 5 sowie das Sperrventil 18 in integrierter Bauweise Teil des Aggregatelagers 1 sind. Die dahingehenden Ventile 15,18 sind in der Art einer Patronenlösung in dem vierten Segment 22'" des Lagergehäuse 2 eingeschraubt. An der Außenseite des Lagergehäuses 2 sind verschiedene Be- füllöffnungen erkennbar. So ist eine Befüllöffnung 42 für das Pentosin® in dem Ausgleichsraum 6 vorgesehen ebenso wie eine in der Wand des zweiten Segmentes 22' mündende Befüllöffnung 43 für die Wasser-Glycol- Gemischlösung, die von der ersten Fluidkammer 4 aufgenommen ist. Des weiteren ist eine Entlüftungsbohrung 44 für den rückseitigen Kolbenraum 45 des Kolbens 8 erkennbar.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Hydraulisch gedämpftes Aggregatelager (1 ), insbesondere für ein Kraftfahrzeug mit einem Lagergehäuse
(2), in dem ein elastischer Lagerkörper
(3) teilweise verschiebbar angeordnet ist, der eine erste Fluidkammer (4) wenigstens teilweise umschließt, und mit einem, von einem in dem Lagergehäuse (2) verschiebbaren Dichtelement (5) abgeschlossenen, fluid- befüllten Ausgleichsraum (6), wobei eine in dem Lagergehäuse (2) angeordnete Membran (7) die erste Fluidkammer
(4) von dem Ausgleichsraum (6) trennt, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck in dem Ausgleichsraum (6) durch das als axial verschiebbaren Kolben (8) gebildete Dichtelement (5) einstellbar ist.
Aggregatelager nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (7) mit einem Ringwulst (9) versehen ist.
Aggregatelager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das als Kolben (8) in dem Lagergehäuse (2) axial verschiebbar angeordnete Dichtelement (5) von einem unter Druck stehenden flüssigen oder gasförmigen Medium (10) beaufschlagt ist.
Aggregatelager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das flüssige oder gasförmige Medium (10) in einer dem Ausgleichsraum (6) in Bezug auf das Dichtelement
(5) gegenüberliegenden zweiten Fluidkammer (1 1 ) in dem Lagergehäuse (2) eingeschlossen ist.
Aggregatelager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Fluidkammer (4) mit einem Wasser-Glycol- Gemisch befüllt ist.
6. Aggregatelager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichsraum (6) mit einem dünnflüssigen Hydrau- liköl befüllt ist.
7. Aggregatelager nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das flüssige oder gasförmige Medium (10) in dem Ausgleichsraum (6) von einem Druckübersetzer (12) vorgespannt ist.
8. Aggregatelager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium (10) in der zweiten Fluidkammer (1 1) Hydrauliköl ist, das von einem Hochdruckkolben (1 3) des Druckübersetzers (12) beaufschlagt ist.
9. Aggregatelager nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekenn- zeichnet, dass das flüssige oder gasförmige Medium (10) von einer
Druckmittelquelle (14) und einem Druckregelventil (1 5) mit Druck in definierbaren Frequenzen beaufschlagbar oder mit diesen Frequenzen an einen drucklosen Rücklauf angeschlossen ist.
10. Aggregate läge r nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckregel ventil (15) elektrisch betätigt ist und von einer digitalen Schaltung (1 6) ansteuerbar ist.
1 1 . Aggregate läge r nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die digitale Schaltung (16) Teil einer elektronischen Kontrolleinheit (ECU) eines Kraftfahrzeugs ist, wobei die Kontrolleinheit (ECU) zumindest die Beschleunigungen an dem durch das Aggregatelager (1) gelagerten Aggregat (1 7) und einer Karosserie des Kraftfahrzeugs erfaßt und durch entsprechende Drucksteuerung in dem zweiten Fluidraum (1 1) den Aggre- gatbewegungen und Aggregatschwingungen aktiv entgegenwirkt.
12. Aggregate lager nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Druckregelventil (15) durch ein pulsweiten- moduliertes Digitalsignal angesteuert ist.
13. Aggregatelager nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Aggregatelager (1 ) und dem Druckregelventil (15) ein Sperrventil (18) angeordnet ist.
14. Aggregate lager nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Druckmittelquelle (14) eine Hydropumpe (19) und einen Druckspeicher (20) umfaßt.
1 5. Aggregate lager nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck der Druckmittelquelle (14) von einem Druck- begrenzungsventil (21 ) einstellbar ist.
16. Aggregate lager nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagergehäuse (2) in mehrere Segmente
(22,22',22",22"') in axialer Richtung unterteilt ist und ein erstes Seg- ment (22) mit dem ersten elastischen Lagerkörper (3) fest verbunden ist.
1 7. Hydraulisch gedämpftes Aggregate lager nach einem der Ansprüche 1 bis 1 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Segment (22) und einem zweiten Segment (22') des Lagergehäuses (2) die Memb- ran (7) festgelegt ist.
18. Aggregatelager nach einem der Ansprüche 1 bis 1 7, dadurch gekennzeichnet, dass in einem dritten Segment (22") des Lagergehäuses (2) das als Kolben (8) ausgebildete Dichtelement (5) axial verschiebbar geführt ist.
1 9. Aggregatelager nach einem der Ansprüche 1 bis 1 8, dadurch gekennzeichnet, dass in einem vierten Segment (22"') des Lagergehäuses (2) der Druckübersetzer (12) und das Druckregelventil (1 5) angeordnet sind, wobei die Segmente (22,22',22",22" ) des Lagergehäuses (2) durch eine formschlüssig lösbare Verbindung miteinander verbunden si nd.
20. Aggregatelager nach Anspruch 1 9, dadurch gekennzeichnet, dass die formschl üssig lösbare Verbi ndung durch Schrauben (24) gebildet ist, die zumindest das erste und vierte Segment (22,22'") des Lagergehäuses (2) durch ragen.
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