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Die
Erfindung betrifft ein hydraulisch dämpfendes Lager mit einer Arbeitskammer
und einer Ausgleichskammer, die mit einer hydraulisch dämpfenden
Flüssigkeit
gefüllt
und durch eine Zwischenplatte voneinander getrennt sind, wobei die
Arbeitskammer und die Ausgleichskammer durch einen Überströmkanal und
einen Bypasskanal miteinander gekoppelt sind, der durch einen Aktor
freigebbar und verschliessbar ist, und der ein Stellglied und einen
das Stellglied betätigenden
Stellantrieb aufweist, wobei das Stellglied als hohlzylinderförmige Schiebehülse ausgebildet
ist.
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Derartige
Lager werden im Fahrzeugbau verwendet und auch als Hydrolager bezeichnet.
Die Lager werden typischerweise zwischen Motor und Karosserie angeordnet.
Mit derartigen Lagern werden Schwingungen zwischen Motor und Karosserie isoliert.
Da für
unterschiedliche Betriebszustände
unterschiedliche Dämpfungseigenschaften
benötigt werden,
sind die Lager in ihrem Dämpfungsverhalten umschaltbar
ausgestaltet. Diese Umschaltung lässt sich durch ein zusätzliches
Freigeben einer Verbindung zwischen Arbeitskammer und Ausgleichskammer über den
Bypasskanal erreichen. Hier kommt ein Aktor zum Einsatz, der ein
Stellglied und einen Stellantrieb umfasst.
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In
der
DE 36 19 687 C2 ist
ein Zweikammermotorlager offenbart, bei dem eine Arbeitskammer mit
einer Ausgleichskammer über
einen Überströmkanal und
einen Querkanal verbunden sind. Der Querkanal lässt sich über ein Stellglied öffnen oder schließen. Das
Stellglied ist als Hohlzylinder ausgeführt, der die Verbindung zwischen
Querkanal und Ausgleichskammer freigibt. Der Querkanal durchdringt
den Hohlzylinder, der von einer außerhalb des Hohlzylinders angeordneten
elektromagnetischen Spule betätigt
wird. Dazu wird der Spule eine Spannung zugeführt, die ein Magnetfeld erzeugt,
welches den metallischen Hohlzylinder anzieht, so dass dieser vertikal
verschoben wird und somit den Querkanal freigibt. Bei dieser Ausgestaltung
ist es bei Veränderung
der Dimensionierung des Querkanals notwendig, den gesamten Aufbau
des Lagers zu verändern,
da durch die Veränderung
des Durchmessers des Querkanals auch der Durchmesser des Hohlzylinders
und auch die Anordnung der elektromagnetischen Spule verändert werden
müssen.
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In
der
EP 0 643 238 A1 wird
ein hydraulisch dämpfendes
Lager beschrieben, das eine Arbeitskammer und eine Ausgleichskammer
aufweist, die durch eine Zwischenplatte getrennt sind. In der Zwischenplatte
sind ein Überströmkanal sowie
eine zentrale Ausnehmung eingebracht. Die zentrale Ausnehmung ist
mittels eines pneumatisch betätigten
Stellglieds freigebbar oder verschließbar. Das Stellglied ist als
hohlzylindrischer Ansatz ausgebildet, der von einer schaltbaren
Zentralmembran abragt. Die gummielastische Zentralmembran ist einteilig
mit der die Ausgleichskammer begrenzenden Ausgleichsmembran ausgebildet.
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Vor
diesem Hintergrund ergibt sich die Aufgabe, ein Lager mit einem
Aktor anzugeben, der von der Dimensionierung des Lagers unabhängig ist
und für
unterschiedliche Lager verwendet werden kann.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe ist erfindungsgemäss
vorgesehen, dass der Aktur in der Zwischenplatte aufgenommen ist,
dass der Bypasskanal radial außerhalb
des Aktors angeordnet ist, dass die Schiebehülse mit einer den Bypasskanal
freigebenden oder verschließenden
Prallplatte zusammenwirkt, die eine zentrale Öffnung zur Ausgleichskammer
aufweist, und dass der Stellantrieb zentral innerhalb des Durchmessers
der Schiebehülse
angeordnet ist.
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Durch
die erfindungsgemässe
Ausgestaltung wird es ermöglicht,
die Abmessungen des Bypasskanals bei gleichbleibendem Aktur zu verändern. Damit ist
es möglich,
den erfindungsgemäßen Aktor
für Lager
mit unterschiedlichem Dämpfungsverhalten,
d. h. für
verschiedene Bypassgrössen
zu verwenden. Des Weiteren ergibt sich der Vorteil, dass Veränderungen
an der Dimensionierung und dem Verlauf des Überströmkanals oder des Bypasskanals
in gewissen Grenzen ohne Auswirkungen auf die Konstruktion des Aktors
und insbesondere auf die Konstruktion des Stellantriebs bleiben,
wodurch die Aktorkonstruktion für
verschiedene Bypassgrößen verwendet
werden kann. Dies führt
zu einer Kostenreduzierung. Ebenso entfallen aufwendige Abdichtungsprobleme,
die auftreten, wenn der Stellantrieb außerhalb der Zwischenplatte
angeordnet ist. Weiterhin lässt
sich das Lager somit in einer sehr kompakten Größe realisieren.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Aktor
einen elektromagnetischen Stellantrieb auf. Hierdurch wird ein zuverlässiger und wartungsfreier
Betrieb des Lagers sichergestellt.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass die Schiebehülse eine
radial nach innen abragende stirnseitige Ankerplatte aufweist. Die
stirnseitige Ankerplatte der Schiebehülse verschließt die Öffnung in
der Prallplatte. Dadurch wird es ermöglicht, den Bypasskanal radial
aussen am Aktor anzuordnen und trotzdem eine Steuerung des Bypasskanals
zu ermöglichen.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
den Stellantrieb des Aktors als elektromagnetische Spule auszubilden. Den
Stellantrieb in Form einer elektromagnetischen Spule auszubilden
stellt einen zuverlässigen
wartungsfreien Betrieb des Lagers sicher.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das
Stellglied einen zentralen Führungsbolzen
auf, der in einer zugeordneten Bohrung der Zwischenplatte geführt ist.
Dadurch wird erreicht, dass die mit dem Führungsbolzen verbundene Schiebehülse verkantungsfrei
verschiebbar ist und somit ein zuverlässiger Betrieb des Lagers gewährleistet
ist.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das
Stellglied eine Rückstellfeder auf.
Die Rückstellfeder
stützt
sich einerseits auf der Ankerplatte und andererseits an der Zwischenplatte ab,
so dass die Schiebehülse
grundsätzlich
nach unten gedrückt
ist und die Öffnung
in der Prallplatte verschliesst. Hierdurch weist das Lager eine
hohe Steifigkeit auf. Dies ermöglicht
einen Betrieb des Fahrzeugs auch bei Ausfall der Schaltbarkeit des
Dämpfungsverhaltens
des Lagers, da die Schiebehülse dann
den Bypasskanal schliesst.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die
Ankerplatte des Stellgliedes in Umfangsrichtung versetzte Bohrungen
auf. Dies ermöglicht
ein schnelles Umschalten des Dämpfungsverhaltens
des Lagers.
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In
vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist der Bypasskanal
segmentartige Bereiche auf, die in die Zwischenplatte eingebracht
sind. Dadurch wird es ermöglicht,
ein grosses zuschaltbares Volumen für den Bypasskanal bereitzustellen,
so dass eine deutliche Veränderung
der dynamischen Steifigkeit des Lagers beim Umschalten erreicht
wird.
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Nachfolgend
wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die
in den Zeichnungen in schematische Weise dargestellt sind. Es zeigen:
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1 einen
Vertikalschnitt durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemässen Lagers; und
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2 eine
Ansicht von oben einer Zwischenplatte des Lagers in einer alternativen
Ausführungsform;
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1 zeigt
ein hydraulisch dämpfendes
Lager 10, das als Motorlager bei Kraftfahrzeugen zum Einsatz
kommt. Das Lager 10 weist eine Tragfeder 11 aus
elastomerem Material auf, die einen motorseitigen Lagerkern 12 abstützt. Die
Tragfeder 11 stützt sich
randseitig an einem Gehäuse 17 ab,
das das Lager 10 am Aussenumfang begrenzt. Die Tragfeder 11 begrenzt
eine Arbeitskammer 13, die von einer Ausgleichskammer 14 durch
eine Zwischenplatte 15 getrennt ist. Die Ausgleichskammer 14 wird
von einer nachgiebigen Ausgleichsklappe 16 aus elastomerem Material
begrenzt.
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Die
Arbeitskammer 13 und die Ausgleichskammer 14 sind
mit einer hydraulischen Flüssigkeit gefüllt. In
der Zwischenplatte 15 ist ein die Arbeitskammer 13 und
die Ausgleichskammer 14 verbindender Überströmkanal 18 vorgesehen,
der spiralförmig
verläuft.
Weiterhin sind die Arbeitskammer 13 und die Ausgleichskammer 14 durch
einen in vertikal verlaufenden Bypasskanal 19 verbunden.
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Dem
Bypasskanal 19 ist ein Aktor 20 zugeordnet, der
ein Stellglied 21 und einen Stellantrieb 22 umfasst.
Mit dem Stellglied 21 ist der Bypasskanal 19 freigebbar
und verschliessbar. Das Stellglied 21 weist eine hohlzylinderförmige Schiebehülse 28 auf, die
den Bypasskanal 19 innenseitig begrenzt. Die hohlzylinderförmige Schiebehülse 28 ist
an ihrer unteren Seite durch eine radial nach innen abragende stirnseitige
Ankerplatte 29 begrenzt. In diese Ankerplatte 29 ist
eine Zentralbohrung 32 eingebracht, in der sich ein Führungsbolzen 30 abstützt. Der
Führungsbolzen 30 wird
auf seiner anderen Seite in einer Bohrung 31 im Joch 25 des
Aktors 20 geführt.
Unter der Zwischenplatte 15 ist eine Prallplatte 26 angeordnet,
die eine zentrale Öffnung 27 zur
Ausgleichskammer 14 aufweist.
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Der
Schiebehülse 28 ist
eine Rückstellfeder 23 zugeordnet,
die an dem Führungsbolzen 30 geführt wird
und die sich auf einer Seite an der Zwischenplatte 15 und
auf der anderen Seite an der Ankerplatte 29 der Schiebehülse 28 abstützt. Die
Federkraft der Rückstellfeder 23 bewirkt
ein Verschließen der Öffnung 27.
Innerhalb des Durchmessers der hohlzylinderförmigen Schiebehülse 28 ist
der Stellantrieb 22 in Form eines Elektromagneten 24 angeordnet,
der von einem topfförmigen
Joch 25 umgeben ist. Die Schiebehülse 28 besteht aus
magnetisierbarem Material. Der Elektromagnet 24 wirkt mit
der Schiebehülse 28 zusammen.
Die Öffnung 27 lässt sich
durch ein vertikales Verschieben der Schiebehülse 28 mit der stirnseitigen
Ankerplatte 29 verschließen oder öffnen. Durch dieses vertikale
Verschieben der Schiebehülse 28 wird
der Bypasskanal 19 mit der Ausgleichskammer 14 verbunden.
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In 2 ist
eine Zwischenplatte 15 in einer Ansicht von oben dargestellt.
Der Bypasskanal ist hier segmentförmig ausgebildet und weist
drei Bypasskanalsegmente 19a, 19b und 19c auf,
die in Umfangrichtung versetzt angeordnet sind. Diese Bypasskanalsegmente 19a, 19b und 19c bilden
in der Zwischenplatte 15 dieses Ausführungsbeispiels den Bypasskanal, über den
die Arbeitskammer 13 mit der Ausgleichskammer 14 verbunden
ist. Der Fluss der hydraulischen Flüssigkeit zwischen Arbeitskammer 13 und
Ausgleichskammer 14 über
die Bypasskanalsegmente 19a, 19b und 19c lässt sich
durch die Schiebehülse 28 steuern.
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Der Überströmkanal 18 weist
eine Eingangsöffnung 18a auf
und verläuft
in der Zwischenplatte 15 spiralförmig in Umfangsrichtung. Die
Ausgangsöffnung
auf der Unterseite der Zwischenplatte 15 ist mit 18b bezeichnet. Über den Überströmkanal 18 ist
die Arbeitskammer 13 mit der Ausgleichskammer 14 verbunden.
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Nachfolgend
soll die Funktionsweise des Lagers 10 erläutert werden.
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In 1 ist
das Stellglied 21 im geschlossenen Zustand dargestellt,
der durch die Rückstellfeder 23 bewirkt
wird. Dabei liegt die Ankerplatte 29 des Stellglieds 21 an
der Prallplatte 26 an und verschliesst den Bypasskanal 19.
Im geschlossenen Zustand weist das Lager 10 eine höhere Steifigkeit
auf, die beispielsweise beim Fahrbetrieb erforderlich ist.
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Im
Leerlaufbetrieb ist es komfortabler, die Steifigkeit des Lagers 10 zu
reduzieren, da dann nur vom Motor Schwingungen erzeugt werden und
keine Schwingungen durch Fahrzeugbewegung auftreten. Durch ein Öffnen des
Bypasskanals 19 wird eine derartige Reduzierung der Steifigkeit
des Lagers 10 erreicht. Hierzu wird die elektromagnetische
Spulenvorrichtung 24 mit einem elektrischen Signal angesteuert.
Durch das sich aufbauende magnetische Feld wird die Schiebehülse 28 des
Stellglieds 21 angezogen. Dadurch wird die Öffnung 27 in
der Prallplatte 26 freigegeben und die hydraulische Flüssigkeit
kann über
den Bypasskanal 19 in die Ausgleichskammer 14 strömen.
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Um
für den
Fahrbetrieb die Steifigkeit des Lagers wieder zu erhöhen, wird
das elektrische Signal zur Ansteuerung des Elektromagneten 24 abgeschaltet.
Durch das Abschalten des elektrischen Signals zur Ansteuerung des
Elektromagneten 24 wird die Kraft, die die Schiebehülse 28 nach
oben verschoben hat, geringer als die Federkraft der Rückstellfeder 23,
so dass die Schiebehülse 28 mit
der stirnseitigen Ankerplatte 29 die Öffnung 27 in der Prallplatte 26 verschliesst
und dadurch den Bypasskanal 19 von der Ausgleichkammer 14 trennt.
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Da
der Bypasskanal 19 ausserhalb des Aktors 20 angeordnet
ist, kann der erfindungsgemäße Aktor 20 für unterschiedliche
Lager 10 verwendet werden. Die Dimensionierung des Überströmkanals 18 und
des Bypasskanals 19 haben somit keinen wesentlichen Einfluss
auf die Konstruktion des Aktors 20 in der Zwischenplatte 15.
Somit kann bei einer erforderlichen sehr starken Reduzierung der
Steifigkeit des Lagers 10 der Bypasskanal 19 grösser di mensioniert
werden. Für
eine andere Anwendung, bei der die Reduzierung der Steifigkeit des
Lagers 10 nicht so groß sein
soll, kann dann der Bypasskanal 19 kleiner dimensioniert
werden, ohne dass die Konstruktion des Aktors 20 verändert werden
muss.
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Der
Stellantrieb 22 kann auch als Elektromotor ausgeführt sein,
der beispielsweise mit einer Gewinde- oder Zahnstange verbunden
ist, die wiederum mit der hohlzylinderförmigen Schiebehülse 28 gekoppelt
ist, so dass durch den Elektromotor die Schiebehülse 28 herauf oder
herunter bewegt werden kann.
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- 10
- Lager
- 11
- Tragfeder
- 12
- Lagerkern
- 13
- Arbeitskammer
- 14
- Ausgleichskammer
- 15
- Zwischenplatte
- 16
- Ausgleichsklappe
- 17
- Lagergehäuse
- 18
- Überströmkanal
- 18a
- Eingangsöffnung
- 18b
- Ausgangsöffnung
- 19
- Bypasskanal
- 19a
- Bypasskanalsegment
- 19b
- Bypasskanalsegment
- 19c
- Bypasskanalsegment
- 20
- Aktor
- 21
- Stellglied
- 22
- Stellantrieb
- 23
- Rückstellfeder
- 24
- Elektromagnet
- 25
- Joch
- 26
- Prallplatte
- 27
- Öffnung
- 28
- Schiebehülse
- 29
- Ankerplatte
- 30
- Führungsbolzen
- 31
- Bohrung
- 32
- Zentralbohrung
- 33
- Bohrungen