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Title:
HYDRAULICALLY DAMPING BEARING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/007976
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a hydraulically damping bearing (10) for supporting a motor vehicle assembly on a motor vehicle body, having a support (14) and a support bearing (12) which are connected to each other by a support spring (16) made of an elastomer material. The support spring (16) delimits a working chamber (18) which is separated from a compensation chamber (22) by a separating device (20). The working chamber (18) and the compensation chamber (22) are filled with a fluid and communicate with each other via a damping channel (26) that is introduced into the separating device (20), said separating device (20) having two perforated discs (28, 30), between which a membrane (36) is arranged, said membrane (36) having at least one blind hole (40).

Inventors:
HOLZ ROLAND (DE)
GÖLZ STEFAN (DE)
JAMBOR ROBERT (DE)
HEILMANN TINA (DE)
Application Number:
PCT/EP2019/067986
Publication Date:
January 09, 2020
Filing Date:
July 04, 2019
Export Citation:
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Assignee:
VIBRACOUSTIC GMBH (DE)
International Classes:
F16F13/10
Foreign References:
JP2006038016A2006-02-09
JPH06307489A1994-11-01
DE102010045277B42013-09-19
DE112012002322T52014-03-20
DE102005012964A12005-10-27
DE102010045277B42013-09-19
Attorney, Agent or Firm:
FLÜGEL PREISSNER SCHOBER SEIDEL PATENTANWÄLTE PARTG MBB (DE)
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Claims:
Ansprüche

1. Hydraulisch dämpfendes Lager (10) zur Lagerung eines Kraftfahrzeugag- gregats an einer Kraftfahrzeugkarosserie, aufweisend ein Auflager (14) und ein Traglager (12), die durch eine Tragfeder (16) aus einem elastomeren Material miteinander verbunden sind, wobei die Tragfeder (16) eine Ar- beitskammer (18) begrenzt, die durch eine Trennvorrichtung (20) von einer Ausgleichskammer (22) getrennt ist, wobei die Arbeitskammer (18) und die Ausgleichskammer (22) mit einem Fluid gefüllt und über einen in die Trenn- vorrichtung (20) eingebrachten Dämpfungskanal (26) miteinander verbun- den sind, wobei die Trennvorrichtung (20) zwei Düsenscheiben (28, 30) aufweist, zwischen denen eine Membran (36) angeordnet ist, und wobei die Membran (36) wenigstens ein Sackloch (40) aufweist.

2. Hydraulisch dämpfendes Lager (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekenn- zeichnet, dass das Verhältnis von Dicke der Membran (36) zu Tiefe des Sackloches (40) zwischen 0,1 und 0,9, insbesondere zwischen 0,3 und 0,6 beträgt.

3. Hydraulisch dämpfendes Lager (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Membran (36) eine Vielzahl an Sacklöchern (40) aufweist.

4. Hydraulisch dämpfendes Lager (10) nach Anspruch 3, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Sacklöcher (40) gleichmäßig und/oder ungleichmäßig zueinander beabstandet sind.

5. Hydraulisch dämpfendes Lager (10) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Sacklöcher (40) ein Lochkreis (44) bilden.

6. Hydraulisch dämpfendes Lager (10) nach einem der vorhergehenden An- sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sackloch (40) als eine zylindri- sche Bohrung ausgebildet ist.

7. Hydraulisch dämpfendes Lager (10) nach einem der vorhergehenden An- sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (36) eine strukturierte Oberfläche aufweist.

8. Hydraulisch dämpfendes Lager (10) nach einem der vorhergehenden An- sprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (36) lose oder ge- klemmt zwischen den beiden Düsenscheiben (28, 30) aufgenommen ist.

9. Hydraulisch dämpfendes Lager (10) nach einem der vorhergehenden An- sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (36) aus einem elas- tischen Material ist.

10. Hydraulisch dämpfendes Lager (10) nach einem der vorergehenden An- sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die Trennvorrichtung (20) ein Tilgerkanal (48) eingebracht ist, der mittels eines Aktuators freigebbar und verschließbar ist.

Description:
Hydraulisch dämpfendes Lager

Die vorliegende Erfindung betrifft ein hydraulisch dämpfendes Lager zur Lagerung eines Kraftfahrzeugaggregats an einer Kraftfahrzeugkarosserie, aufweisend ein Auflager und ein Traglager, die durch eine Tragfeder aus einem elastomeren Ma- terial miteinander verbunden sind, wobei die Tragfeder eine Arbeitskammer be- grenzt, die durch eine Trennvorrichtung von einer Ausgleichskammer getrennt ist, wobei die Arbeitskammer und die Ausgleichskammer mit einem Fluid gefüllt und über einen in die Trennvorrichtung eingebrachten Dämpfungskanal miteinander verbunden sind, wobei die Trennvorrichtung zwei Düsenscheiben aufweist, zwi- schen denen eine Membran angeordnet ist.

Ein hydraulisch dämpfendes Lager der eingangs genannten Art wird auch als Hydrolager bezeichnet und dient zur Abstützung eines Kraftfahrzeugmotors oder eines Getriebes an einer Kraftfahrzeugkarosserie, um die von den Fahrbahn- unebenheiten hervorgerufenen Schwingungen zu dämpfen und akustische

Schwingungen zu isolieren.

Die Dämpfung der vom Kraftfahrzeugaggregat eingeleiteten Schwingungen mit großer Amplitude und kleiner Frequenz erfolgt über ein hydraulisches System, das aus der mit Fluid gefüllten Arbeitskammer, der mit Fluid gefüllten Ausgleichskam- mer und dem Dämpfungskanal gebildet ist. Die eingeleiteten Schwingungen füh- ren zu einer Bewegung der Tragfeder, wodurch ein hydraulischer Druck innerhalb der Arbeitskammer aufgebaut wird. Infolge dieses Drucks strömt das Fluid von der Arbeitskammer über den Dämpfungskanal in die Ausgleichskammer. Durch den geringen Durchmesser des Dämpfungskanals und der damit verbundenen hohen mechanischen Übersetzung, die sich aus dem äquivalenten, verdrängten Quer- schnitt der Tragfeder in Relation zu dem Dämpfungskanalquerschnitt ergibt, wer- den die eingeleiteten Schwingungen gedämpft beziehungsweise getilgt. Die Dämpfung hochfrequenter, kleinamplitudiger Schwingungen, das heißt im akustisch relevanten Bereich, erfolgt über die innerhalb der Düsenscheiben ange- ordneten Membran. Die Membran schwingt bei hochfrequenten, kleinamplitudigen Schwingungen und entkoppelt so die Dämpfung über den Dämpfungskanal.

Dadurch wird eine Erhöhung der dynamischen Steifigkeit des Lagers verringert.

Aus DE 10 2010 045 277 B4 geht ein hydraulisch dämpfendes Lager hervor, die eine Membran aufweist, die eine wellenförmig profilierte Oberfläche aufweist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hydraulisch dämpfen- des Lager zu schaffen, das im akustisch relevanten Bereich eine verbesserte Ent- kopplung der Schwingungen aufweist.

Zur Lösung der Aufgabe wird ein hydraulisch dämpfendes Lager mit den Merkma- len des Anspruchs 1 vorgeschlagen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des hydraulisch dämpfenden Lagers sind Gegen- stand der abhängigen Ansprüche.

Das erfindungsgemäße hydraulisch dämpfende Lager zur Lagerung eines Kraft- fahrzeugaggregats an einer Kraftfahrzeugkarosserie weist ein Auflager und ein Traglagerauf, die durch eine Tragfeder aus einem elastomeren Material miteinan- der verbunden sind, wobei die Tragfeder eine Arbeitskammer begrenzt, die durch eine Trennvorrichtung von einer Ausgleichsvorrichtung getrennt ist, wobei die Ar- beitskammer und die Ausgleichskammer mit einem Fluid gefüllt und über einen in die Trennvorrichtung eingebrachten Dämpfungskanal miteinander verbunden sind, wobei die Trennvorrichtung zwei Düsenscheiben aufweist, zwischen denen eine Membran angeordnet ist, und wobei die Membran wenigstens ein Sackloch auf- weist.

Das in die Membran eingebrachte Sackloch senkt den Verlustwinkel und die dy- namische Steifigkeit des hydraulisch dämpfenden Lagers bei hochfrequenten, kleinamplitudigen Schwingungen. Dadurch weist das hydraulisch dämpfende La- ger im akustisch relevanten Bereich eine verbesserte Entkopplung auf. Der Durchmesser des Sackloches sowie dessen Tiefe kann je nach Anwendungsfall variieren. Unter einem Sackloch wird im Sinne der Erfindung eine Bohrung ver- standen, die die Membran nicht vollständig durchdringt.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die wenigstens eine Sachlochbohrung der Arbeitskammer zugewandt. Insbesondere fluchtet die Sacklochbohrung mit einer in die Düsenscheibe eingebrachten Öffnung oder Durchströmöffnung, die der Ar- beitskammer zugewandt ist.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung beträgt das Verhältnis von Dicke der Membran zu Tiefe des Sackloches zwischen 0,1 und 0,9, insbesondere zwischen 0,3 und 0,6. Über das Verhältnis von Dicke der Membran zu Tiefe des Sackloches kann der Verlustwinkel und die dynamische Steifigkeit in Abhängigkeit des Anwen- dungsfalls eingestellt werden. Unter Tiefe des Sacklochs ist vorliegend diejenige Tiefe zu verstehen, die sich von einer Oberseite der Membran bis zu dem Grund des Sackloches erstreckt. Beispielsweise kann bei einer Membran, deren Dicke 4,8 mm beträgt, die Tiefe des Sackloches 2,4 mm betragen.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Membran eine Vielzahl an Sacklö- chern auf. Über die Anzahl der Sacklöcher kann die Funktion, also die Verminde- rung des Verlustwinkels sowie der dynamischen Steifigkeit des Lagers eingestellt werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Sacklöcher gleichmäßig und/oder un- gleichmäßig zueinander beabstandet. Beispielsweise können eine erste Gruppe von Sacklöchern gleichmäßig zueinander beabstandet sein, wohingegen eine zweite Gruppe von Sacklöchern ungleichmäßig zueinander beabstandet sind. Ferner können eine erste Gruppe von Sacklöchern gleichmäßig zueinander und eine zweite Gruppe von Sacklöchern können ebenfalls gleichmäßig zueinander beabstandet sein, wobei die ersten Gruppe von Sacklöchern ungleichmäßig oder gleichmäßig zu der zweiten Gruppe von Sacklöchern beabstandet sind.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung bilden die Sacklöcher einen Lochkreis. Insbe- sondere sind die Sacklöcher als Lochkreis um eine in die Membran eingebrachte Durchgangsöffnung angeordnet. Ferner können eine erste Gruppe von Sacklö- ehern einen ersten Lochkreis und eine zweite Gruppe von Sacklöchern können einen zweiten Lochkreis bilden.

Vorteilhaft ist das Sackloch als eine zylindrische Bohrung ausgebildet. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das wenigstens eine Sackloch im Querschnitt rechteckförmig, polygonförmig oder rund ausgebildet.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Membran eine strukturierte Oberflä- che auf. Über die strukturierte Oberfläche kann der Verlustwinkel sowie die dyna- mische Steifigkeit des Lagers eingestellt werden. Insbesondere ist die strukturierte Oberfläche als Schuhsohlenprofil und/oder Wellenprofil ausgebildet. Bevorzugt sind die der Arbeitskammer und der Ausgleichskammer zugewandten Oberflächen der Membran strukturiert.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung die Membran lose oder geklemmt zwischen den beiden Düsenscheiben aufgenommen. Die Membran kann an ihrem Außen- rand und/oder an ihrem Innenrand von den Düsenscheiben geklemmt sein. Ferner kann die Membran vollflächig zwischen den beiden Düsenscheiben geklemmt sein. Darüber hinaus kann die Membran zwischen den geklemmten Außenrand und/oder Innenrand abschnittsweise zwischen den Düsenscheiben geklemmt sein.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Membran aus einem elastischen Mate- rial. Bevorzugt ist die Membran aus einem Elastomer.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist in die Trennvorrichtung ein Tilgerkanal ein- gebracht ist, der mittels eines Aktuators freigebbar und verschließbar ist. Der Til- gerkanal verbindet die Arbeitskammer mit der Ausgleichskammer. Wenn der Til gerkanal geöffnet ist, kann im Tilgerkanal eine Fluidsäule schwingen, welche die dynamische Federrate des hydraulisch dämpfenden Lagers absenkt. Der Aktuator kann als eine Schaltvorrichtung ausgebildet sein, die elektrisch oder pneumatisch schaltbar ist.

Im Folgenden werden ein hydraulisch dämpfendes Lager sowie weitere Merkmale und Vorteile anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in den Figu- ren schematisch dargestellt ist. Hierbei zeigt: Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch ein hydraulisch dämpfendes Lager; und

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Membran.

In Fig. 1 ist ein hydraulisch dämpfendes Lager 10 gezeigt, das zur Lagerung eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugaggregats, wie beispielsweise eines Kraftfahr- zeugmotors oder eines Getriebes, an einer nicht dargestellten Kraftfahrzeugkaros- serie dient.

Das hydraulisch dämpfende Lager 10 weist ein Traglager 12 und ein Auflager 14 auf, die über eine Tragfeder 16 aus einem elastomeren Werkstoff miteinander verbunden sind. In das Traglager 12 ist eine nicht dargestellte Befestigungsein- richtung, zumeist in Form eines Bolzens, eingebracht, mittels der das hydraulisch dämpfende Lager 10 an einem nicht dargestellten Kraftfahrzeugaggregat befestig- bar ist.

Die auf das hydraulisch dämpfende Lager 10 wirkenden statischen Lasten werden über die Tragfeder 16 aufgenommen. Gleichzeitig bewirkt die Tragfeder eine akus- tische Isolierung.

Das Traglager 12, das Auflager 14 und die Tragfeder 16 begrenzen eine Arbeits- kammer 18, die durch eine Trennvorrichtung 20 von einer Ausgleichskammer 22 getrennt ist. Die Ausgleichskammer 22 ist durch eine Ausgleichsmembran 24 nach außen hin begrenzt. Die Arbeitskammer 18 und die Ausgleichskammer 22 sind mit einem Fluid gefüllt und über einen in die Trennvorrichtung 20 eingebrachten Dämpfungskanal 26 flüssigkeitsleitend miteinander verbunden.

Die Arbeitskammer 18, die Ausgleichskammer 22 und der Dämpfungskanal 26 bilden ein hydraulisches System, über welches die durch das Kraftfahrzeugaggre- gat eingeleiteten niederfrequenten Schwingungen mit großen Amplituden ge- dämpft beziehungsweise getilgt. Die eingeleiteten Schwingungen führen zu einer Bewegung der Tragfeder 16, wodurch ein hydraulischer Druck innerhalb der Ar- beitskammer 18 aufgebaut wird. Infolge des Drucks strömt das Fluid von der Ar- beitskammer 18 über den Dämpfungskanal 26 in die Ausgleichskammer 22. Durch den geringen Durchmesser des Dämpfungskanals 26 und der damit verbundenen hohen mechanischen Übersetzung, die sich aus dem äquivalenten, verdrängten Querschnitt der Tragfeder 16 in Relation zu dem Dämpfungskanalquerschnitt ergibt, werden die eingeleiteten Schwingungen gedämpft beziehungsweise getilgt.

Wie in Fig. 1 ersichtlich ist, weist die Trennvorrichtung 20 eine erste Düsenscheibe 28 und eine zweite Düsenscheibe 30 auf. Die erste Düsenscheibe 28 ist der Ar- beitskammer 18 zugeordnet, und die zweite Düsenscheibe 30 ist der Ausgleichs- kammer 22 zugeordnet. Die erste Düsenscheibe 28 weist einen zylindrischen Vor- sprung 32 auf, der in eine Öffnung 34 der zweiten Düsenscheibe 30 eingreift.

Zwischen den beiden Düsenscheiben 28, 30 ist eine Membran 36 aus einem elastomeren Werkstoff angeordnet. Die Membran wird über in die Düsenscheiben 28, 30 eingebrachte Durchströmöffnungen 42 von dem in der Arbeitskammer 18 und der Ausgleichskammer 22 befindlichen Fluid angeströmt.

Die Membran 36 ist lose zwischen den beiden Düsenscheiben 28, 30 aufgenom- men und dient zur Entkopplung hochfrequenter, kleinamplitudiger Schwingungen, das heißt im akustische relevanten Bereich, in dem die Membran 36 bei hochfre- quenten kleinamplitudigen Schwingungen schwingt, wodurch eine Dämpfung über den Dämpfungskanal 26 entkoppelt wird.

Wie zudem in Fig. 1 ersichtlich ist, weist die Membran 36 eine Durchgangsöffnung 38 auf, durch welche sich der zylindrische Vorsprung 32 der ersten Düsenscheibe 28 hindurch erstreckt.

Wie in den Figuren 1 und 2 des Weiteren ersichtlich ist, weist die Membran 36 mehrere Sacklöcher 40 auf. Die Sacklöcher 40 fluchten mit den Durchströmöff- nungen 42 der ersten Düsenscheibe 28 und sind der Arbeitskammer 18 zuge- wandt. Die Sacklöcher 40 sind um die Durchgangsöffnung 38 angeordnet und bil- den einen Lochkreis 44. Aufgrund der in die Membran 36 eingebrachten Sacklö- cher 40 kann der Verlustwinkel sowie die dynamische Steifigkeit des hydraulisch dämpfenden Lagers 10 gemindert werden.

Die Sacklöcher 40 sind als zylindrische Bohrungen ausgebildet, wobei ein Ver- hältnis von Dicke der Membran 36 zu Tiefe der Sacklöcher 40 zwischen 0,1 und 0,9, insbesondere zwischen 0,3 und 0,6 beträgt. Wie zudem in Fig. 2 ersichtlich ist, weist die Membran 36 eine strukturierte Ober- fläche 46 auf. Die strukturierte Oberfläche 46 ist näherungsweise einem Schuh- sohlenprofil nachempfunden und bewirkt eine Reduzierung des Verlustwinkels sowie der dynamischen Steifigkeit des hydraulisch dämpfenden Lagers 10.

Wie zudem in Fig. 1 ersichtlich ist, ist in die Trennvorrichtung 20 ein Tilgerkanal 48 eingebracht, der auch als Leerlaufkanal bezeichnet werden kann, und der mittels eines als Schaltvorrichtung 50 ausgebildeten Aktuators freigebbar und verschließ- bar ist.

Der Tilgerkanal 48 reduziert in der Offenstellung die dynamische Lagersteifigkeit im Motorleeerlauf. In der Offenstellung kann die innerhalb des Tilgerkanals 48 be- findliche Flüssigkeitssäule schwingen, so dass die im Motorleerlauf auftretenden hochfrequenten Motorschwingungen aufgrund der kleinen wirksamen Federrate in deutlich gemilderter Form auf eine nicht dargestellte Kraftfahrzeugkarosserie über- tragen werden.

Wenn der Tilgerkanal 48 geschlossen ist, arbeitet das hydraulisch dämpfende La- ger 10 wie ein herkömmliches Lager, indem niederfrequente Schwingungen mit großer Amplitude durch eine Flüssigkeitsverschiebung innerhalb des Dämpfungs- kanals 26 gedämpft und hochfrequente Schwingungen mit kleiner Amplitude mit Hilfe der Membran 36 isoliert beziehungsweise entkoppelt werden.

Die Schaltvorrichtung 50 weist ein Federelement 52 auf, das mit der Ausgleichs- membran 24 verbunden ist. Das Federelement 52 drängt die Ausgleichsmembran 24 gegen die Trennvorrichtung 20, um den Tilgerkanal 48 zu schließen. Zum Öff- nen des Tilgerkanals 48 ist die Schaltvorrichtung 50 über einen nicht dargestellten Anschluss mit einer nicht dargestellten Unterdruckwelle verbunden, wobei durch Anlegen eines Unterdrucks die Ausgleichsmembran 24 gegen die Kraft des Fe- derelements 52 von der Trennvorrichtung 20 weg bewegt wird, um den Tilgerkanal 48 zu öffnen. Bezugszeichenliste

hydraulisch dämpfendes Lager

Traglager

Auflager

Tragfeder

Arbeitskammer

Trennvorrichtung

Ausgleichskammer

Ausgleichsmembran

Dämpfungskanal

erste Düsenscheibe

zweite Düsenscheibe

zylindrischer Vorsprung

Öffnung

Membran

Durchgangsöffnung

Sackloch

Durchströmöffnung

Loch kreis

strukturierte Oberfläche

Tilgerkanal

Schaltvorrichtung

Federelement