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Title:
HYDRAULICALLY DAMPING MOTOR BEARING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2006/108836
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a hydraulically damping motor bearing comprising a working chamber (11) and a compensating chamber (12) that are filled with a hydraulic liquid, separated by an intermediate plate (15), and interconnected by a damping channel (16). A bypass chamber (17) arranged in the intermediate plate (15) is connected to the working chamber (11) by means of a bypass channel (18). A bypass membrane (19) arranged in the bypass chamber (17) can be switched between two switching states by an actuator. In order to provide a sufficiently long bypass channel, the bypass channel (18) is laterally staggered in relation to the bypass membrane (19) and penetrates the intermediate plate (15) in the longitudinal direction in such a way that liquid flows beneath the bypass membrane (19). The cavity (21) coupled to a vacuum source is arranged above the bypass membrane (19).

Inventors:
GRAEVE ARNDT (DE)
WINTER HENRY (DE)
Application Number:
PCT/EP2006/061509
Publication Date:
October 19, 2006
Filing Date:
April 11, 2006
Export Citation:
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Assignee:
TRELLEBORG AUTOMOTIVE TECH CT (DE)
GRAEVE ARNDT (DE)
WINTER HENRY (DE)
International Classes:
F16F13/26
Foreign References:
US4836515A1989-06-06
DE3508823A11986-09-18
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 017, no. 298 (M - 1425) 8 June 1993 (1993-06-08)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2003, no. 12 5 December 2003 (2003-12-05)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2002, no. 07 3 July 2002 (2002-07-03)
Attorney, Agent or Firm:
Preissner, Nicolaus (München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Hydraulisch dämpfendes Motorlager (10) mit einer Arbeitskammer (11 ) und einer Ausgleichskammer (12), die mit einer hydraulischen Flüssigkeit gefüllt und durch eine Zwischenplatte (15) voneinander getrennt sind, wobei die Arbeitskammer (11 ) und die Ausgleichskammer (12) durch einen Dämpfungskanal (16) miteinander verbunden sind und in der Zwischenplatte (15) eine Bypasskammer (17) angeordnet ist, die über einen Bypasskanal (18) mit der Arbeitskammer (11 ) verbunden ist und in der Bypasskammer (17) eine Bypassmembran (19) und ein mit einer Vakuumquelle gekoppelter Hohlraum (21 ) angeord net sind, wobei die Bypassmembran (19) durch Anlegen eines Vakuums zwischen zwei Schaltzuständen schaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypasskanal (18) seitlich versetzt zur Bypassmembran (19) angeordnet ist und die Zwischenplatte (23,24) in Längsrichtung derart durchdringt, dass die Bypassmembran (19) von unten angeströmt wird, und dass der Hohlraum (21) oberhalb der Bypassmembran (19) angeordnet ist.
2. Hydraulisch dämpfendes Motorlager (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenplatte (15) zweiteilig aufgebaut ist und ein oberes Teil (23) und ein unteres Teil (24) aufweist.
3. Hydraulisch dämpfendes Motorlager (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bypassmembran (19) am unteren Teil (24) der Zwischenplatte (15) anliegt und der obere Teil (23) der Zwischen platte (15) im Bereich des Hohlraum (21 ) Nocken (25) aufweist, die die Bypassmembran (19) zwischen unterem und oberem Teil (23, 24) der Zwischenplatte (15) fixieren.
4. Hydraulisch dämpfendes Motorlager (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (21 ) kegelförmig ausgestaltet ist.
5. Hydraulisch dämpfendes Motorlager (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bypassmembran (19) in einem ersten Schaltzustand frei gegen einen einstellbaren Druck im Hohlraum (21) schwingt und in einem zweiten Schaltzustand an der Innenwandung des Hohlraums (21) anliegt.
6. Hydraulisch dämpfendes Motorlager (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenplatte (15) mehrere Eingangssegmente (32.1 , 32.2, 32.3) aufweist.
7. Hydraulisch dämpfendes Motorlager (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Teil (23) der Zwischenplatte (15) gegen den unteren Teil (24) der Zwischenplatte (15) verdrehbar ist und die Anzahl der mit der Bypasskammer (17) koppelbaren Eingangssegmente (32.1 , 32.2, 32.3) einstellbar ist.
Description:
Hydraulisch dämpfendes Motorlager

Die Erfindung betrifft ein hydraulisch dämpfendes Motorlager mit einer Arbeitskammer und einer Ausgleichskammer, die mit einer hydraulischen Flüssigkeit gefüllt und durch eine Zwischenplatte voneinander getrennt sind, wobei die Arbeitskammer und die Ausgleichskammer durch einen Dämpfungs- kanal miteinander verbunden sind und in der Zwischenplatte eine Bypass- kammer angeordnet ist, die über einen Bypasskanal mit der Arbeitskammer verbunden ist und in der Bypasskammer eine Bypassmembran und ein mit einer Vakuumquelle gekoppelter Hohlraum angeordnet sind, wobei die Bypassmembran durch Anlegen eines Vakuums zwischen zwei Schaltzustän- den schaltbar ist.

Hydraulisch dämpfende Motorlager werden zur Lagerung von Motoren in Kraftfahrzeugen eingesetzt. Diese Motorlager werden zunehmend schaltbar ausgestaltet, um sie in ihrem Dämpfungsverhalten an unterschiedliche Be- triebszustände des Kraftfahrzeugs anzupassen. Hierbei ist es bekannt, neben dem die beiden Kammern verbindenden Dämpfungskanal einen Bypasskanal vorzusehen, der abhängig vom Betriebszustand zuschaltbar ist.

Die DE 100 27 816 A1 zeigt ein Motorlager mit einer Arbeitskammer und ei- ner Ausgleichskammer, die mit einer hydraulischen Flüssigkeit gefüllt und durch eine Zwischenplatte voneinander getrennt sind. Die beiden Kammern sind durch einen Dämpfungskanal miteinander verbunden. In der Zwischenplatte ist eine Bypasskammer angeordnet, die über einen zentral im der Zwischenplatte angeordneten Bypasskanal mit der Arbeitskammer verbunden

ist. In der Bypasskammer ist eine Bypassmembran aufgenommen , unter der ein Hohlraum vorgesehen ist, der mit einer Vakuumquelle verbunden ist. Mittels eines Druckregelventils kann die Bypassmembran zwischen zwei Schaltzuständen geschaltet werden.

Die JP 05 044 767 A offenbart ebenfalls ein Motorlager mit einer in der Zwischenplatte angeordneten Bypasskammer, die über einen Bypasskanal mit der Arbeitskammer verbunden ist, der in der Zwischenplatte in Umfangsrich- tung geführt ist. In der Bypasskammer ist eine Membran vorgesehen, unter der ein mit einer Vakuumquelle verbundener Hohlraum angeordnet ist.

Vor diesem Hintergrund ergibt sich die Aufgabe, ein Motorlager anzugeben, das bei einfachem Aufbau einen langen Bypasskanal bereitstellt, der zu einer guten Isolation bei allen Anregungsfrequenzen führt.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Motorlager vorgeschlagen, dass der Bypasskanal seitlich versetzt zur Bypassmembran angeordnet ist und die Zwischenplatte in Längsrichtung derart durchdringt, dass die Bypassmembran von unten angeströmt wird, und dass der Hohl- räum oberhalb der Bypassmembran angeordnet ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Motorlager kann die in der Zwischenplatte angeordnete Bypassmembran mittels eines Aktors in zwei Schaltzustände gebracht werden. In einem ersten Schaltzustand ist die Membran frei schwin- gend, so dass eine im Bypasskanal angeordnete Flüssigkeitssäule schwingen kann, wobei es durch Resonanz der Flüssigkeitssäule zu einer Absenkung der dynamischen Steifigkeit kommt. Somit ergibt sich neben der Isolation der Flüssigkeitssäule des Dämpfungskanals eine zusätzliche Isolation. In einem zweiten Schaltzustand liegt die Membran an einer Wandung einer zu- geordneten Hohlkammer an. In diesem Schaltzustand kann die im Bypasskanal angeordnete Flüssigkeitssäule nicht schwingen. Somit liegt in diesem Schaltzustand keine Isolation im Bereich des Bypasskanals vor. In diesem

Schaltzustand wird die Isolation lediglich durch den Dämpfungskanal bereitgestellt, der die Arbeitskammer mit der Ausgleichskammer verbindet. Durch das Anordnen der Bypasskammer in der Zwischenplatte wird eine kompakte Baugröße des Motorlagers erreicht. Weiterhin bewirkt die erfindungsgemäße Anordnung des Bypasskanals einen ausreichend langen Bypasskanal, der zu einer guten Isolation bei allen Anregungsfrequenzen führt, die im Leerlauf eines Kraftfahrzeuges auftreten. Weiter wird durch die Anordnung des Hohlraums über der Membran beim Schwingen der Bypassmembran besonders schnell eine Resonanz der Flüssigkeitssäule erreicht, wodurch sich die ge- wünschte Isolation besonders schnell einstellt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Zwischenplatte zweiteilig aufgebaut und weist ein oberes und ein unteres Teil auf. Dadurch ergibt sich ein besonders einfacher Aufbau des Motorlagers und insbesondere der Zwischenplatte, in der die Bypassmembran mit der Bypasskammer und dem Bypasskanal aufgenommen sind.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Bypassmembran am unteren Teil der Zwischenplatte im Bereich der Bypasskammer anliegend angeordnet ist und der obere Teil der Zwischenplatte derart auf die Membran aufgesetzt wird, dass Nocken am oberen Teil der Zwischenplatte an einen Rand der Bypassmembran eingreifen und die Bypassmembran somit zwischen dem unte- ren und dem oberen Teil der Zwischenplatte fixieren. Durch diese Konstruktion erhält man eine sehr einfache Zwischenplatte, die vorteilhafterweise nur aus drei Komponenten besteht.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Hohlraum kegelförmig ausgebildet. Somit ergibt sich ein großes Volumen der Bypasskammer, wenn die Bypassmembran im frei schwingenden Zustand ist. Die kegelförmige

Ausbildung des Hohlraums über der Bypassmembran ermöglicht ein einfa-

ches Anlegen der Bypassmembran bei einem Verbinden des Anschlusses des Hohlraums mit einer Vakuumquelle. Durch die vorteilhafte kegelförmige Hohlraumform legt sich die Bypassmembran vollständig bei angelegtem Vakuum an die Wandung des Hohlraums an und stellt somit einen Schaltzu- stand bereit, bei dem die Flüssigkeitssäule zwischen Arbeitskammer und By- passkammer nicht in Resonanz versetzt werden kann.

Es ist vorteilhaft vorgesehen, dass die Bypassmembran in einem ersten Schaltzustand frei gegen einen einstellbaren Druck im Hohlraum schwingt und in einem zweiten Schaltzustand an der Innenwandung des Hohlraums anliegt.

Weiter ist vorteilhaft vorgesehen, dass der obere Teil der Zwischenplatte mehrere Eingangssegmente aufweist, die über den Bypasskanal zur By- passkammer führen. Der obere Teil der Zwischenplatte ist gegen den unteren Teil der Zwischenplatte verdrehbar ausgestaltet, so dass sich die Anzahl der Eingangssegmente, die mit der Bypasskammer koppelbar sind, einstellen lässt. Dies ist besonders vorteilhaft, um ein Lager für die jeweilige Anwendung in einem Kraftfahrzeug fein einzustellen. Je mehr Eingangssegmente mit der Bypasskammer verbunden sind, desto später tritt ein Minimum der dynamischen Steifigkeit des Motorlagers bei ansteigenden Frequenzen auf. Das heißt, bei nur einem mit der Bypasskammer verbundenen Eingangssegment tritt eine minimale Dämpfung bei niedrigeren Frequenzen auf, als wenn zwei oder drei Eingangssegmente mit der Bypasskammer gekoppelt sind und somit das Volumen des Bypasskanals vergrößern.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in schematischer Weise in den Zeichnungen dargestellt sind. Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Motorlagers;

Fig. 2 eine Schnittdarstellung durch eine Zwischenplatte gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Oberteils einer Zwischenplatte;

Fig. 4 ein Diagramm, welches jeweils für Bypass- und Ausgleichsmembran die Abhängigkeit des verdrängten Volumens vom Druck der Arbeitskammer zeigt; und

Fig. 5 die dynamischen Kennlinien des Hydrolagers für die beiden Schaltzustände.

Im Folgenden wird der Aufbau eines erfindungsgemäßen Motorlagers 10 anhand der Figuren 1 bis 3 erläutert. Das Motorlager 10 umfasst eine Tragfeder 13, die in ihrer Mitte einen Lagerkern 14 abstützt. Die Tragfeder 13 stützt sich an einer Zwischenplatte 15 ab und bildet somit zwischen den Schenkeln der Tragfeder 13 und der Zwischenplatte 15 eine Arbeitskammer 11 aus. Unterhalb der Zwischenplatte 15 befindet sich eine Ausgleichskammer 12, die von der Zwischenplatte 15 und einer volumenweichen Ausgleichsmembran 20 begrenzt wird. Die Arbeitskammer 11 ist mit der Ausgleichskammer 12 über einen Dämpfungskanal 16 verbunden, der in der Zwischenplatte 15 angeordnet ist. Sowohl die Arbeitskammer 11 als auch die Ausgleichskammer 12 sind mit einer hydraulischen Flüssigkeit gefüllt.

Weiter ist in der Zwischenplatte 15 eine Bypasskammer 17 vorgesehen, die über einen Bypasskanal 18 mit der Arbeitskammer 11 in Verbindung steht. Dabei ist der Bypasskanal 18 seitlich an der Bypasskammer 17 vorbeigeführt und im unteren Bereich mit der Bypasskammer 17 verbunden. In der Bypasskammer 17 ist eine schaltbare Bypassmembran 19 angeordnet. Ober- halb der Bypassmembran 19 ist in der Zwischenplatte 15 ein Hohlraum 21 vorgesehen. An einen Anschluss 22 wird beispielsweise eine mittels eines Magnetventils schaltbare Vakuumquelle angeschlossen, um die Bypass-

membran 19 zwischen einem ersten und einem zweiten Schaltzustand zu schalten.

Die Zwischenplatte 15 besteht aus einem oberen Teil 23 und einem unteren Teil 24. Dies ist besonders gut in der Figur 2 zu erkennen. Ebenso ist in Figur

2 zu erkennen, dass der Bypasskanal 18 seitlich an der Bypasskammer 17 vorbeigeführt wird und im unteren Bereich mit dieser verbunden ist.. Der

Hohlraum 21 ist kegelförmig ausgebildet, wodurch sich ein besonders gutes

Schalten der Bypassmembran 19 zwischen einem ersten Schaltzustand und einem zweiten Schaltzustand erreichen lässt.

Die Bypassmembran 19 liegt an dem unteren Teil 24 der Zwischenplatte 15 an, wobei durch ein Aufsetzen des oberen Teils 23 eine Fixierung der Bypassmembran 19 erreicht wird. Am oberen Teil 23 der Zwischenplatte 15 sind Nocken 25 im Bereich der Bypassmembran 19 vorgesehen, die an dem Rand der Bypassmembran 19 angreifen und diese somit sicher zwischen oberem und unterem Teil 23, 24 der Zwischenplatte 15 befestigen.

Weiter ist die Zwischenplatte 15, bestehend aus oberem Teil 23 und unterem Teil 24, so aufgebaut, dass im oberen Teil 23 mehrere Eingangssegmente 32.1 , 32.2, 32.3, angeordnet sind. Darüber hinaus ist ein Eingang 31 für den Dämpfungskanal 16 ebenfalls im oberen Teil 23 der Zwischenplatte 15 vorgesehen. Die Eingänge 32.1 bis 32.3 sind so angeordnet, dass durch ein Verdrehen des oberen Teils 23 gegen den unteren Teil 24 die Anzahl der Eingangssegmente, die mit dem Bypasskanal 18 verbunden sind, vergrößert oder verkleinert werden kann.

Die Bypassmembran 19 in der Bypasskammer 17 hat eine ähnliche Funktion wie die Ausgleichsmembran 20 der Ausgleichskammer 12. Die Bypass- membran 19 in der Bypasskammer 17 ist jedoch weicher abgestimmt als die Ausgleichsmembran 20. Für eine Isolationfunktion mit frei schwingender Ausgleichsmembran muss die Ausgleichsmembran 20 bei gleichem Druck mehr

mehr Flüssigkeit verdrängen wie die Bypassmembran 19, wie in Fig. 4 dargestellt ist.

Ein besonderer Vorteil ergibt sich auch dadurch, dass die Steifigkeit oder Festigkeit der Zwischenplatte 15 größer ist als die der Ausgleichskammer 12, die von der volumenweichen Ausgleichsmembran 20 umgeben wird und somit eine wesentlich niedrigere Steifigkeit aufweist als die Bypasskammer 17 in der Zwischenplatte 15.

Durch die zentrale Anordnung der Bypasskammer 17 in der Zwischenplatte 15 ergibt sich eine besonders geringe Baugröße des Motorlagers 10. Dadurch lässt sich ein sehr effektives hydraulisches System bereitstellen, bei dem ein Verstärken des Unterschwingens durch die Bereitstellung der zusätzlichen Bypasskammer 17 ermöglicht wird. Durch Verwendung einer Va- kuumquelle, die an den Anschluss 22 an der Zwischenplatte 15 angeschlossen wird, um an den Hohlraum 21 in der Zwischenplatte 15 ein Vakuum anzulegen, wird der Aktorbauraum reduziert und damit die Baugröße des Motorlagers kompakt gehalten.

Die in der Zwischenplatte 15 angeordnete Bypasskammer 17 mit der Bypassmembran 19 arbeitet quasi als zweite Ausgleichskammer, die über den Bypasskanal 18 mit der Arbeitskammer 11 verbunden ist. Dadurch, dass der Bypasskanal 18 seitlich an dem pneumatischen Aktor vorbeiströmt und die Bypassmembran 19 von unten anströmt, ergibt sich eine ausreichende Län- ge des Bypasskanals 18. Weiter kann durch die vorteilhafte Ausgestaltung des oberen Teils 23 der Zwischenplatte 15 mit den mehreren Eingangssegmenten 32.1-32.3 der Querschnitt des Bypasskanals 18 beliebig während einer Abstimmungsphase zur Feinabstimmung des Motorlagers 10 geändert werden. Außerdem ist es vorteilhaft, dass die Zwischenplatte lediglich aus 3 Teilen besteht und somit eine kostengünstige Variante für ein Motorlager 10 bereitstellt, welches in seinem Dämpfungsverhalten schaltbar ausgestaltet ist. Durch die Bypasskammer 17 in der Zwischenplatte 15 mit einer sehr

nachgiebigen Bypassmembran 19 erreicht man ein großes Flüssigkeitsvolumen bei einem geringen Druckaufbau.

Durch den einfachen Aufbau der Zwischenplatte 15 wird ein modularer Auf- bau erzielt. Hierbei kann durch Austauschen einzelner Komponenten, bspw. des oberen Teils 23 mit einem anderen Hohlraum 21 , eine Anpassung an entsprechende Anwendungen für verschiedene Kraftfahrzeuge erreicht werden Es ist ebenso möglich, die aktive Zwischenplatte 15 mit der Bypass- kammer 17 und der Bypassmembran 19 durch eine passive Zwischenplatte auszutauschen, in der keine Bypasskammer enthalten ist.

Fig. 5 zeigt die dynamische Steifigkeit des Hydrolagers über der Frequenz bei angelegtem Vakuum und angezogener Bypassmembran sowie ohne Vakuum und freischwingender Bypassmembran. Deutlich erkennbar ist das Un- terschwingen der dynamischen Steifigkeit mit einem Minimum bei der Abstimmungsfrequenz f isolation.

Bezugszeichenliste

10 Motorlager

11 Arbeitskammer

12 Ausgleichskammer

13 Tragfeder

14 Lagerkern

15 Zwischenplatte

16 Dämpfungskanal

17 Bypasskammer

18 Bypasskanal

19 Bypassmembran

20 Ausgleichsmembran

21 Hohlraum

22 Anschluss

23 oberer Teil der Zwischenplatte

24 unterer Teil der Zwischenplatte

25 Nocken

31 Eingang des Durchlasskanals

32.1 , 32.2, 32.3 Eingangssegmente des Bypasskanals