Beschreibung

Hydraulisch gedämpftes Aggregatlager

Die Erfindung bezieht sich auf ein hydraulisch gedämpftes Aggregatlager, mit dem durch eine Veränderung eines Tilgerkanalquerschnitts das Dämpfungsverhalten über einen breiten Frequenzbereich eingestellt und während Betriebs variiert werden kann.

Entsprechende Aggregatlager lassen sich beispielsweise als hydraulische Motorlager einsetzen, um die übertragung von Schwingungen von einem Antriebsmotor an eine Fahrzeugkarosserie in Abhängigkeit der Schwingungserregung zu dämpfen. Jedoch sind derartige Aggregatlager grundsätzlich überall dort einsetzbar, wo ein Schwingungen erzeugendes Aggregat gelagert oder gegen eine Schwingungserregung geschützt werden muss.

In der DE 101 21 399 A1 wird ein hydraulisch gedämpftes Aggregatlager beschrieben, das einen gummielastischen Federkörper und eine an diesen angrenzende, mit Arbeitsmedium gefüllte Arbeitskammer sowie eine nachgiebige Ausgleichswand und eine an diese angrenzende, mit Arbeitsmedium gefüllte Ausgleichskammer aufweist. Weiterhin ist bei dem bekannten Aggregatlager eine Kopplungsöffnung zwischen der Arbeitskammer und der Ausgleichskammer vorgesehen, in die sich ein Kolben erstreckt. Der Kolben bildet mit der Kopplungsöffnung einen Tilgerkanal, dessen Querschnitt von der Stellung des Kolbens abhängt. über eine mit dem Kolben gekoppelte Betätigungseinrichtung kann die Stellung des Kolbens relativ zu der Kopplungsöffnung verändert werden. Hierdurch kann die hydraulische Kopplung zwischen der Arbeitskammer und der Ausgleichskammer und damit die dynamische Steifigkeit des Lagers verändert werden, so dass dieses dynamisch an die jeweilige Betriebsituation angepasst werden kann. Im Vergleich zu Aggregatlagern mit fest vorgegebenem Tilgerkanalquerschnitt werden hierdurch über einen erheblich größeren Frequenzbereich günstige Dämpfungs- und Isolationseigenschaften erzielt.

Während des Betriebs können an dem Kolben zeitweilig verhältnismäßig große Kräfte auftreten, durch die unter Umständen die Einstellung des Tilgerkanalquerschnitts beeinträchtigt wird.

Ein weiteres hydraulisch gedämpftes Aggregatlager mit variablem Tilgerkanalquerschnitt wird in der EP 1 544 501 A1 beschrieben. Dort wird vorgeschlagen, in Anbetracht der in der Arbeitskammer herrschenden Drücke, die im Spitzenbereich bei 5 bar liegen können, den Kolben so anzuordnen, dass dieser durch den Druck der Arbeitskammer gegen die Tilgerkanalöffnung gedrückt wird. Ein öffnen bzw. Vergrößern des Tilgerkanalquerschnitts erfolgt dort folglich gegen den Druck in der Arbeitskammer.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein hydraulisch gedämpftes Aggregatlager zu schaffen, das eine genaue Steuerung des Tilgerkanalquerschnitts ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch ein Aggregatlager gemäß Anspruch 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Aggregatlager umfasst insbesondere einen gummielastischen Federkörper und eine an diesen angrenzende, mit Arbeitsmedium gefüllte Arbeitskammer, eine nachgiebige Ausgleichswand und eine an diese angrenzende, mit Arbeitsmedium gefüllte Ausgleichskammer, eine im wesentlichen rechteckige Kopplungsöffnung zwischen der Arbeitskammer und der Ausgleichskammer, einen bewegbaren Stempel mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt, der mit der Kopplungsöffnung einen von seiner Stellung abhängigen, variablen Tilgerkanalquerschnitt für das Arbeitsmedium bildet, und eine Betätigungseinrichtung zur Bewegung des Stempels relativ zu der Kopplungsöffnung zur Einstellung des Tilgerkanalquerschnitts.

Die Erfindung vermeidet einen runden oder kegelförmigen Kolben, wie er im Stand der Technik regelmäßig gebräuchlich ist. Vielmehr kommt ein Stempel mit einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt zum Einsatz, der mit einer entsprechend geformten Kopplungsöffnung zusammenwirkt. Der Stempel kann unter Beibehaltung einer rechteckigen Grundform verrundete Ecken aufweisen. Hierdurch wird auf überraschend einfache Art und Weise eine Abstützung des bewegbaren Stempels erzielt, welche es erlaubt, den Tilgerkanalquerschnitt präziser einzustellen bzw. Veränderungen der Position des Stempels infolge von im Lager auftretenden Drücken und Querkräften gering zu halten.

Dies ermöglicht wiederum eine Verbesserung der frequenzabhängigen Isolationswirkung, wodurch sich in einem Kraftfahrzeug die übertragung von Schwingungen vom Antriebsaggregat zum Fahrzeuginnenraum vermindern und die Akustikqualität im Fahrzeug verbessern lässt.

Zudem lässt sich ein sehr schmal bauendes Aggregatlager realisieren, das mit besonderem Bauraumvorteil in Fahrzeugen mit quer eingebautem Antriebsaggregat als Traglager eingesetzt werden kann.

Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen angegeben.

Vorzugsweise weist der Stempel zwei einander gegenüberliegende Führungsflächen auf, die an Wandabschnitten geführt sind, welche die Kopplungsöffnung begrenzen.

Ferner kann der rechteckige Querschnitt des Stempels durch zwei lange Seiten und zwei kurze Seiten gebildet werden, wodurch sich insgesamt eine sehr schmale Bauform realisieren lässt. Die Führungsflächen werden in diesem Fall bevorzugt an den kurzen Seiten des rechteckigen Querschnitts vorgesehen.

Grundsätzlich kann eine gute Führung bereits über ebene Wandflächen erzielt werden. Eine weitere Verbesserung zur Ausschaltung von Querkrafteinflüssen wird erhalten, indem zwischen mindestens einer der Führungsflächen des Stempels und dem korrespondierenden Wandabschnitt der Kopplungsöffnung ein Führungsvorsprung und eine diesen aufnehmende Führungsnut vorgesehen wird.

Der Tilgerkanalquerschnitt ist durch den Abstand von zwei einander gegenüberliegenden Flanken des Stempels relativ zu Wandabschnitten der Kopplungsöffnung einstellbar, wobei die Flanken vorzugsweise die langen Seiten des rechteckigen Querschnitts repräsentieren.

Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die den Tilgerkanalquerschnitt begrenzenden Flanken des Stempels geneigt.

Die Neigung der Flanken an dem Stempel kann dabei so ausgeführt werden, dass sich diese in Richtung der Arbeitskammer, und damit umgekehrt wie in der EP 1 544 501 A1 beschrieben, verjüngen.

Beispielsweise kann der Stempel die Form eines Prismas mit rechteckiger Grundfläche aufweisen.

Die mit dem Stempel zusammenwirkende Kopplungsöffnung wird vorzugsweise in einer Zwischenwand ausgebildet, welche zwischen der Arbeitskammer und der Ausgleichskammer

liegt. Für die Zwischenwand kann grundsätzlich auf die in der DE 101 21 399 A1 diesbezüglich offenbarten Gestaltungsformen zurückgegriffen werden.

Vorzugsweise wird jedoch die Zwischenwand durch ein rechteckiges Einsatzelement gebildet, das auf besonders einfache Art und Weise die Ausbildung einer der Stempelform angepassten Kopplungsöffnung sowie geeigneter Wandflächen zur Führung des Stempels ermöglicht.

Prinzipiell ist es möglich, die Arbeitskammer und die Ausgleichskammer über die Kopplungsöffnung bzw. den Tilgerkanalquerschnitt unmittelbar hydraulisch miteinander zu koppeln, um zwischen beiden Kammern einen Austausch von Arbeitsmedium zu ermöglichen.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann zusätzlich jedoch auch eine Entkopplungsmembran vorgesehen werden. In diesem Fall mündet die Kopplungsöffnung in eine Zwischenkammer, die durch die Entkopplungsmembran von der Arbeitskammer getrennt ist, wobei die Entkopplungsmembran einen unmittelbaren Austausch von Arbeitsmedium unterbindet. Dennoch wird ein Druck durch eine Verformung der verhältnismäßig dünnen Membran übertragen, wodurch die Drücke in der Arbeitskammer und der Ausgleichskammer, gesteuert durch den Tilgerkanalquerschnitt, miteinander kommunizieren können. Die Entkopplungsmembran kann auch als steife, mit der Dämpfungsflüssigkeit schwingende Platte ausgeführt sein. Die Platte ist hierzu insgesamt verschiebbar gelagert.

Vorzugsweise ist die Entkopplungsmembran an dem Einsatzelement gehalten.

Ferner kann zwischen der Arbeitskammer und der Ausgleichskammer ein stets offener Dämpfungskanal vorgesehen werden. Auch dieser kann an dem Einsatzelement ausgebildet sein, wodurch sich ein einfacher Innenaufbau sowie gute Fertigung- und Montageeigenschaften ergeben.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:

Figur 1 eine erste Schnittansicht eines hydraulisch gedämpften Aggregatlagers nach der

Erfindung,

Figur 2 eine weitere Schnittansicht des hydraulisch gedämpften Aggregatlagers,

Figur 3 eine räumliche Ansicht einer ersten Ausführungsform für einen Stempel des

Aggregatlagers nach Figur 1 ,

Figur 4 eine räumliche Ansicht einer zweiten Ausführungsform für einen Stempel des

Aggregatlagers nach Figur 1 , und in

Figur 5 eine räumliche Ansicht einer dritten Ausführungsform für einen Stempel des

Aggregatlagers nach Figur 1.

Das erste Ausführungsbeispiel in den Figur 1 bis 3 zeigt ein hydraulisch gedämpftes Aggregatlager 1 in Form eines Motorlagers für ein Kraftfahrzeug. Das Aggregatlager 1 weist einen gummielastischen Federkörper 2 auf, der über ein Anschlusselement 3 mit einem Aggregat, beispielsweise einem Antriebsaggregat eines Fahrzeugs gekoppelt wird. Das Anschlusselement 3 ist hierzu an den gummielastischen Federkörper 2 anvulkanisiert. An dem Anschlusselement 3 befindet sich eine Anschlussöffnung 4, die quer zu der Hauptachse A des gummielastischen Federkörpers 2 verläuft.

An den gummielastischen Federkörper 2 ist weiterhin ein Halter 5 anvulkanisiert, über den die Abstützung des Antriebsaggregats gegen ein stationäres Bauteil wie beispielsweise einen Lagerbock oder die Fahrzeugkarosserie erfolgt. Der Halter 5 ist mit einem Lastbügel 6 verbunden, der sich bogenförmig um den Federkörper 2 erstreckt. Weiterhin stützt sich an dem Halter 5 ein dem Lastbügel 6 gegenüberliegender Lagerdeckel 7 ab. Der Halter 5, der Lastbügel 6 und der Lagerdeckel 7 können über an diesen ausgebildete Flansche miteinander verspannt und gegebenenfalls gleichzeitig an einem Lagerbock bzw. der Fahrzeugkarosserie befestigt werden.

Der gummielastische Federkörper 2 begrenzt eine Arbeitskammer 8, die mit einem im Wesentlichen inkompressiblen Arbeitsmedium gefüllt ist. Weiterhin ist eine Ausgleichkammer 9 vorgesehen, die ebenfalls mit dem Arbeitsmedium gefüllt sein kann und durch eine nachgiebige Ausgleichswand 10 begrenzt ist. Die beiden Kammern 8 und 9 können in nachfolgend näher beschriebener Art und Weise über einen variablen Tilgerkanal 11 miteinander gekoppelt werden, dessen Strömungsquerschnitt verstellbar ist.

Der Tilgerkanal 11 , der in Figur 2 in gut zu erkennen ist, wird durch eine rechteckige Kopplungsöffnung 12, die zwischen der Arbeitskammer 8 und der Ausgleichskammer 9 angeordnet ist, und einen bewegbaren Stempel 13 gebildet. Der Stempel 13 weist einen im

Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf und ist relativ zu der Kopplungsöffnung 12 bewegbar. Dabei können die Ecken der rechteckigen Querschnittsform mit Radien abgerundet sein, wobei jedoch stets eine rechteckige Grundform erhalten bleibt. Weiterhin ist eine Betätigungseinrichtung 14 zur Bewegung des Stempels 13 vorgesehen, mit der der Stempel 13 zur Einstellung des Tilgerkanalquerschnitts senkrecht zu der Kopplungsöffnung 12 verfahren werden kann. Hierbei ist es auch möglich, die Kopplungsöffnung 12 vollständig zu verschließen.

Die Betätigungseinrichtung 14 ist vorzugsweise ein elektromechanischer Aktuator, der beispielsweise an der Außenseite des Lagerdeckels 7 festgelegt und über eine Schubstange mit dem Stempel 13 gekoppelt sein kann. Jedoch kann die Betätigung auch elektromagnetisch, pneumatisch oder hydraulisch erfolgen.

Der Stempel 13 ist in der Kopplungsöffnung 12 axial geführt. Hierzu weist dieser zwei einander gegenüberliegende, im Wesentlichen ebene Führungsflächen 15 und 16 auf, die sich an entsprechenden Wandabschnitten der Kopplungsöffnung 12 abstützen.

Bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind, wie in Figur 1 und 3 gezeigt, zwischen den Führungsflächen 15 und 16 des Stempels 13 und den korrespondierenden Wandabschnitten der Kopplungsöffnung 12 jeweils ein Führungsvorsprung 17 und eine diesen aufnehmende Führungsnut 18 vorgesehen.

Wie Figur 4 zeigt, können die Führungsvorsprünge 17' auch am Stempel 13', die Führungsnuten hingegen an der Kopplungsöffnung vorgesehen werden. Alternativ hierzu können die entsprechenden Führungsflächen 15" und 16" des Stempels 13" auch als ebene Flächen ohne Vorsprünge oder Vertiefungen ausgeführt werden, wie dies in Figur 5 gezeigt ist.

In sämtlichen Fällen definieren die Führungsflächen 15 und 16 mit zwei weiteren, einander gegenüberliegenden Flanken 19 und 20 des Stempels 13 dessen rechteckigen Querschnitt. Die beiden Flanken 19 und 20 begrenzen in Zusammenwirkung mit gegenüberliegenden Wandabschnitten 21 der Kopplungsöffnung 12 den Tilgerkanal 11.

Dabei können sowohl die Flanken 19 und 20 als auch die diesen gegenüberliegenden Wandabschnitte 21 der Kopplungsöffnung 12 geneigt sein, so dass sich für den Stempel 13 die Grundform eines Prismas über einer rechteckigen Grundfläche ergibt. Die Flanken 19 und 20 an dem Stempel 13 verjüngen sich hierbei in Richtung der Arbeitskammer 8.

Prinzipiell ist unter einem rechteckigen Querschnitt auch ein quadratischer Querschnitt zu verstehen. Durch einen Querschnitt mit zwei langen Seiten und zwei kurzen Seiten kann demgegenüber eine besonders flache Bauweise des Aggregatlagers 1 realisiert werden. In einem solchen Fall befinden sich die den Tilgerkanal 11 begrenzenden Flanken 19 und 20 an den langen Seiten, so dass bereits durch kleine Axialverschiebungen des Stempels 13 eine merkliche Veränderung des Tilgerkanalquerschnitts erzielt werden kann. Dies ermöglicht ein schnelles Ansprechen des Aggregatslagers bei einer Veränderung der Erregerfrequenz.

Wie Figur 1 weiter entnommen werden kann, sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Arbeitskammer 8 und die Ausgleichskammer 9 über den Tilgerkanal 11 nicht unmittelbar verbunden. Vielmehr ist der Kopplungsöffnung 12 eine Zwischenkammer 22 vorgeschaltet. Diese Zwischenkammer 22 ist mechanisch über eine dünne Entkopplungsmembran 23 mit der Arbeitskammer 8 wirkverbunden. Dabei unterbindet die Entkopplungsmembran 23 einen unmittelbaren Austausch von Arbeitsmedium, ermöglicht jedoch eine Druckübertragung. Wie Figur 1 zeigt, kann die Entkopplungsmembran 23 mit ihrem Rand 24 gelenkig in einer umlaufenden Nut 25 aufgenommen sein.

Sowohl die Entkopplungsmembran 23 als auch die Kopplungsöffnung 12 sind an einem Einsatzelement 26 vorgesehen, das in dem Halter 5 festgelegt ist. Auch das Einsatzelement 26, das gewissermaßen eine Zwischenwand zwischen der Arbeitskammer 8 und der Ausgleichskammer 9 darstellt, kann einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt entsprechend der Kopplungsöffnung 13 bzw. ^" dem Stempel 13 aufweisen.

Ferner kann an dem Einsatzelement 26 zusätzlich ein Dämpfungskanal 27 ausgebildet werden, der eine stets offene hydraulische Verbindung zwischen der Arbeitskammer 8 und der Ausgleichskammer 9 bereitstellt.

Das vorstehend erläuterte hydraulisch gedämpfte Aggregatlager ermöglicht eine schnelle und genaue Abstimmung über einen großen Frequenzbereich hinweg, so dass die dynamische Steifigkeit im Bereich von etwa 20 und 200 Hz gezielt unter die statische Steifigkeit abgesenkt werden kann.

Bezugszeichenliste

Aggregatlager gummielastischer Federkörper

Anschlusselement

öffnung

Halter

Lastbügel

Lagerdeckel

Arbeitskammer

Ausgleichskammer nachgiebige Ausgleichswand

Tilgerkanal

Kopplungsöffnung

Stempel

Betätigungseinrichtung

Führungsfläche

Führungsfläche

Führungsvorsprung

Führungsnut

Flanke

Flanke

Wandabschnitte

Zwischenkammer

Entkopplungsmembran

Rand

Nut

Einsatzelement

Dämpfungskanal