DE10017634B4

DE10017634B4 - Hydraulisch geschaltetes Lager

Info

Publication number: DE10017634B4
Application number: DE2000117634
Authority: DE
Inventors: Waldemar Hermann
Original assignee: Anvis Deutschland GmbH
Current assignee: SumiRiko AVS Germany GmbH
Priority date: 2000-04-03
Filing date: 2000-04-03
Publication date: 2011-04-14
Anticipated expiration: 2020-04-04
Also published as: DE10017634A1

Abstract

Hydrolager mit Amplitudenentkopplung, bestehend aus einer konischen Tragfeder (1), die in fester Anbindung ein Auflageranschlussstück (2) trägt und auf einem Gehäusering (5) abgestützt ist, der seinerseits mit einem napfartigen Widerlageranschlussstück (6) verbunden ist, wobei zwischen Tragfeder und Widerlageranschlussstück (6) eine durchbrochene Kanalscheibe (11) im Gehäusering (5) angeordnet ist, auf der auflagerseitig eine Lose (15) liegt und zwischen der und der Tragfeder (1) eine hydraulische Arbeitskammer (13) ausgebildet ist, mit einer Ausgleichsmembran (18) zwischen der Kanalscheibe (11) und dem Widerlageranschlussstück (6), einem in der Kanalscheibe (11) ausgebildeten Drosselkanal (12), der die Arbeitskammer (13) mit einer zwischen der Lose (15) und der Ausgleichsmembran (18) definierten Ausgleichskammer (14) verbindet, und schließlich mit einer Gitterscheibe (16), die über der Kanalscheibe (11) und der Lose (15) eingefügt ist und peripher die Arbeitskammer (13) druckdicht und fluiddicht abschließt, wobei die Gitterscheibe (16) und die Kanalscheibe (11) als Käfig scheiben für die Lose (15) dienen, und die...

Description

Die Erfindung betrifft ein Hydorlager der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art mit einer Amplitudenentkopplung. Eine solche Amplitudenentkopplung ist bei gebräuchlichen Hydrolagern typischerweise durch ein unter Einwirkung kleiner Amplituden flatterfähiges oder schwingfähiges, meist scheibenförmiges oder lippenförmiges Einbauelement zwischen der hydraulischen Druckkammer und der hydraulischen Ausgleichskammer, realisiert. Solche scheibenförmigen Entkopplungselemente bestehen in aller Regel aus einem Elastomer und sind als Lose ausgebildet, die in einem Käfig quer zur Hauptachse des Lagers begrenzt beweglich gefangen sind. Sie dienen der Entkopplung von Amplituden im Größenordnungsbereich um 0,5 mm.
Aus DE 103 16 283 A1 ist ein derartiges Hydrolager bekannt, bei dem eine mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllte Arbeitskammer durch eine Tragfeder und eine in einer Käfigplatte gelagerte Elastomerlose begrenzt ist. Eine Ausgleichskammer ist bei dem bekannten Lager auf der der Arbeitskammer abgewandten Seite der Elastomerlose vorgesehen. Mittels einer elektromagnetischen Spulenanordnung kann die mit Metalleinlagen ausgestattete Elastomerlose an den Boden des Käfigs gezogen und deren Beweglichkeit minimiert werden.
Ein anderes hydraulisch dämpfendes Lager ist in DE 198 07 868 A1 offenbart. Bei diesem Lager kann die eine Arbeitskammer von einer Ausgleichskammer trennende Elastomerlose durch eine druckbetätigte Stellvorrichtung zwischen einem frei beweglichen Zustand und einem festgespannten unbeweglichen Zustand hin und her geschaltet werden.
Für eine Feinabstimmung und insbesondere Anpassung an unterschiedliche Fahrbedingungen solcher Art hydraulisch gedämpfter Lager sind aus dem landläufigen Stand der Technik auch für die Entkopplungslose verschiedene Konstruktionen bekannt, die ein Zuschalten und Abschalten der Lose zum Entkoppeln von Störfrequenzen mit kleinen Amplituden bewirken. Eine gesteuerte oder geregelte, bedarfsbedingt angepasste Verschiebung der Lage und der Breite einer niederfrequenten Entkopplung in Hydrolagern ist mit den bekannten Systemen nicht möglich.
Auf der Grundlage dieses Standes der Technik löst die Erfindung das technische Problem, in Hydrolagern mit Entkopplungsvorrichtungen für Störfrequenzen mit kleinen Amplituden eine sowohl stellbare als auch regelbare, und zwar hydraulisch regelbare, Entkopplungsvorrichtung zu schaffen.
Die Erfindung löst dieses technische Problem für ein Hydrolager, das die im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale aufweist, dadurch, dass die Gitterscheibe, die Teil des Losekäfigs ist, hydraulisch höhenverstellbar gelagert ist. Durch ein Einwirken axial gerichteter Steuerkräfte auf die Gitterscheibe kann der Freigang der Lose und damit die maximal durch die Lose entkoppelbare Störfrequenzamplitude bedarfsweise kontinuierlich verändert und eingestellt werden.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Gitterscheibe zwischen zwei Elastomerringscheiben eingespannt, in denen umlaufende Ringnuten ausgebildet sind, deren Randbereiche als ringförmige Dichtkanten ausgebildet sind und dichtend auf einem flanschartigen Außenrand der Gitterscheibe unter axialer Vorspannung aufliegen. Die beiden oberhalb und unterhalb der Gitterscheibe ausgebildeten Steuerkanäle sind, bedarfsweise geregelt, hydraulisch mit einem Überdruck bzw. einem Unterdruck beaufschlagbar.
Bei einer solchen Auslegung einer hydraulisch steuerbaren und schaltbaren Gitterscheibe ist der widerlagerseitig zur Gitterscheibe liegende Steuerkanal vorzugsweise auf einer Ringscheibe ausgebildet, die den in der darunterliegenden Kanalscheibe ausgebildeten hydraulischen Drosselkanal dichtend abdeckt. Bei einer solchen Konfiguration sind die Steuerkanäle nicht als jeweils ein kreisförmig umlaufender Ringkanal, sondern angenähert hufeisenförmig konfiguriert, so dass in der im kreisförmigen Verlauf des Steuerkanals verbleibende Zwischenabschnitt die Öffnung freigibt, die die hydraulische Arbeitskammer mit dem hydraulischen Drosselkanal des Hydrolagers verbindet. Dabei sind Steuerkanal und das System Arbeitskammer/Drosselkanal selbstverständlich hydraulisch-hermetisch gegeneinander isoliert.
Die Steuerkanäle zu beiden Seiten der Hauptoberfläche der Gitterscheibe sind schließlich nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorzugsweise über ein Pumpe, insbesondere Flügelzellenpumpe, hydraulisch gekoppelt konfiguriert, wodurch sich nicht nur eine genauere Steuerung der Lage der Gitterscheibe selbst erzielen lässt, sondern auch ein konstruktiv einfacher und kostengünstiger Aufbau der Steuerung verwirklicht werden kann.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung ist im Folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel des hydraulisch schaltbaren Hydrolagers mit den Merkmalen der Erfindung;
2 in vergrößerter Darstellung und wie 1 im Axialschnitt die pumpenseitigen Eintrittsöffnungen der Steuerkanäle; und
3, ebenfalls im Axialschnitt und in vergrößerter Darstellung, die Steuerkanäle für die Gitterscheibe zwischen Arbeitskammer und Drosselkanal.
Als Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der 1 im Axialschnitt ein Hydrolager mit hydraulisch steuerbarer und schaltbarer Amplitudenkopplung dargestellt. Die 2 und 3 zeigen vergrößerte Teildarstellungen am linken und am rechten Rand, auf die 1 bezogen, der Gitterscheibe und der Steuerkanäle.
Das in der 1 gezeigte Hydrolager besteht aus einer konischen Tragfeder 1, die in fester Anbindung, hier im Ausführungsbeispiel einvulkanisiert, ein Auflageranschlussstück 2 trägt, das zum Anschluss eines Aggregats mit einem Gewindebolzen 3 und einer Auflagerscheibe 4 ausgerüstet ist. Die Tragfeder 1 ist auf einem Gehäusering 5 abgestützt, der seinerseits mit einem napfartigen Widerlageranschlussstück 6 verbunden ist. Der widerlagerseitige Rand 7 des Gehäuseringes 5, der in der 1 noch offen dargestellt ist, wird zum Abschluss des Zusammenbaus umlaufend nach radial innen unter den Ringfalz 8 des Widerlageranschlussstücks 6 umgebordelt. Mittels eines Schraubbolzens 9 ist das Widerlageranschlussstück 6 auf einer Tragkonsole, die in der 1 nicht dargestellt ist, befestigt.
Im Gehäusering 5 ist zwischen der Tragfeder 1 und dem Widerlageranschlussstück 6 eine mit Öffnungen 10 durchbrochene Kanalscheibe 11 angeordnet, in der ein ringförmiger Drosselkanal 12 ausgebildet ist, der eine hydraulische Arbeitskammer 13 mit einer bezüglich des Drosselkanals hydraulisch gegenüberliegenden Ausgleichskammer 14 hydraulisch verbunden ist.
Auflagerseitig liegt auf der durchbrochenen Kanalscheibe 11 eine als Gummischeibe ausgebildete Entkopplungslose 15.
Auflagerseitig über der Lose ist schließlich eine Gitterscheibe 16 eingefügt. Die Kanalscheibe 11 und die Gitterscheibe 16 bilden den Käfig für die Entkopplungslose 15.
In der Kanalscheibe 11 ist der Drosselkanal 12 als eine zum Auflager hin offene Rinne konfiguriert, die auf ihrer Auflager hin offenen Seite mit einer rundum gummierten, dichtend aufliegend eingesetzten Ringscheibe, dem Kanaldeckel 17, verschlossen ist. Auf diese Weise schließt der Kanaldeckel 17 in Drosselkanal 12, der die hydraulische Arbeitskammer 13 mit der durch die Ausgleichsmembran 18 begrenzte Ausgleichskammer 14 verbindet.
In der am besten aus 3 ersichtlichen Weise ist in der Gummierung 19 ein Ringkanal, nämlich der widerlagerseitige Steuerkanal 20, ausgeformt, der an seinem radial inneren und radial äußeren Rand nach Art von Ringkanten konfigurierte Ringdichtungen 21, 22 trägt, die den widerlagerseitigen Steuerkanal 20 auf der widerlagerseitigen Oberfläche der Gitterscheibe 16 abdichtet.
Auflagerseitig ist ein zweiter Steuerkanal 23 in einer Gummierung einer Gehäuseringschulter 24 konfiguriert, die einstückig mit und als Fortsatz der Tragfeder 1 hergestellt ist.
Während die radial äußere Ringdichtung 25 der auflagerseitigen Steuerkammer 23 den Ringdichtungen 21 und 22 der widerlagerseitigen Steuerkammer 20 entspricht, und zwar sowohl konfigurativ als auch funktionell, ist die radial innen liegende ringförmige Dichtlippe 26 funktionell als Rückschlagventil ausgebildet, und zwar mit einer Durchlassrichtung von der hydraulischen Arbeitskammer in die auflagerseitige Steuerkammer 23 hinein und mit einer Sperrrichtung in entgegengesetzter Richtung, also aus dem hydraulischen Steuerkanal 23 heraus in die hydraulische Arbeitskammer 13 hinein.
In der am besten aus 2 ersichtlichen Weise ist der widerlagerseitige Steuerkanal 20 über eine Öffnung 27 und einen Anschlusskanal 28 mit dem Druckstutzen 29 (1) einer Pumpe, hier Flügelzellenpumpe 30, verbunden.
In entsprechender Weise ist der auflagerseitige Steuerkanal 23 über eine Öffnung 31 und einen Anschlusskanal 32 mit dem Saugstutzen 33 der Flügelzellenpumpe 30 verbunden.
Bei abgeschalteter Pumpe 30 wird die Gitterscheibe 16 durch die Gummierung der Gehäuseschulter 24 auf die schwächer ausgebildete Gummierung 19 des Kanaldeckels 17 aufgepresst, der seinerseits in seinen Ringsitz auf dem Oberrand des Drosselkanals 12 aufgedrückt wird. In dieser Konfiguration ist die Elastomerlose 15 praktisch unbeweglich zwischen der in Richtung zum Widerlager hin aufgepressten Gitterscheibe 16 und der Kanalscheibe 11 eingespannt. Die Entkopplung des Hydrolagers für Störschwingungen mit kleiner Amplitude ist also vollständig abgeschaltet. Die Steuerkanäle 20 und 23 wirken dabei ebenso wie der Drosselkanal 12 für Störschwingungen mit kleinen Amplituden, in der Regel also höheren Frequenzen, wie hydraulische Sperren.
Beim Einschalten der Flügelzellenpumpe 30 entsteht im widerlagerseitigen Steuerkanal 20 ein Überdruck, während gleichzeitig im auflagerseitigen Steuerkanal 23 ein Unterdruck erzeugt wird. Dies führt dazu, dass die zwischen den beiden Gummierungen eingespannte Gitterscheibe axial in Richtung zum Auflager hin angehoben wird. Dadurch kommt die bei abgeschalteter Flügelzellenpumpe eingespannte Elastomerlose 15 frei, so dass die Entkoppelung der niedrigen Amplituden und hohen Frequenzen im dieser Art hydraulisch geschalteten Hydrolager aktiviert wird. Die Grenze der auf diese Weise durch das Schwingen der Elastomerlose entkoppelbaren Amplitudengrößen lassen sich dabei kontinuierlich nach Maßgabe des von der Flügelzelle erzeugten Differenzdrucks, dem axialen Anheben der in beiden Richtungen federnd gelagerten Gitterscheibe und nach Maßgabe der freigegebenen Schwinghöhe für die Elastomerlose zwischen der Kanalscheibe und der Gitterscheibe einstellen. Mit anderen Worten, Amplituden und damit auch bedingt Frequenzen, die gezielt zu entkoppeln sind, lassen sich jederzeit auf jeden Zwischenwert kontinuierlich und auch dynamisch einstellen. Dabei lässt sich mit einem Überdruck von circa 0,5 bar in der widerlagerseitigen Steuerkammer 20 und einem sich entsprechend in der auflagerseitigen Steuerkammer 23 einstellenden Unterdruck in der Größenordnung von 0,3 bar die Gitterscheibe um größenordnungsmäßig bis zu 1 mm anheben, was also einem regelbaren Amplitudenbereich von 0–1 mm entspricht.
Neben dieser flexiblen Steuerbarkeit der Amplitudenentkopplung im Hydrolager zeichnet sich das hier beschriebene Ausführungsbeispiel vor allem auch durch seine einfache und robuste Bauweise und Zusammenbaubarkeit aus. Die einzelnen radial liegenden Bauelemente, nämlich die Gitterscheibe, die Lose, die Kanalscheibe, die Ausgleichsmembran und das Widerlageranschlussstück brauchen lediglich in den in 1 noch offen erkennbaren Gehäusering 5 eingeschoben zu werden, wobei der Zusammenbau dann durch Umbordeln unteren Kante 7 des Gehäuseringes 5 abgeschlossen wird. Die Justierung der einzelnen radial liegenden Bauteile kann dabei durch Justierzapfen 34 (2) oder entsprechende Mitel gewährleistet werden.

Claims

Hydrolager mit Amplitudenentkopplung, bestehend aus einer konischen Tragfeder (1), die in fester Anbindung ein Auflageranschlussstück (2) trägt und auf einem Gehäusering (5) abgestützt ist, der seinerseits mit einem napfartigen Widerlageranschlussstück (6) verbunden ist, wobei zwischen Tragfeder und Widerlageranschlussstück (6) eine durchbrochene Kanalscheibe (11) im Gehäusering (5) angeordnet ist, auf der auflagerseitig eine Lose (15) liegt und zwischen der und der Tragfeder (1) eine hydraulische Arbeitskammer (13) ausgebildet ist, mit einer Ausgleichsmembran (18) zwischen der Kanalscheibe (11) und dem Widerlageranschlussstück (6), einem in der Kanalscheibe (11) ausgebildeten Drosselkanal (12), der die Arbeitskammer (13) mit einer zwischen der Lose (15) und der Ausgleichsmembran (18) definierten Ausgleichskammer (14) verbindet, und schließlich mit einer Gitterscheibe (16), die über der Kanalscheibe (11) und der Lose (15) eingefügt ist und peripher die Arbeitskammer (13) druckdicht und fluiddicht abschließt, wobei die Gitterscheibe (16) und die Kanalscheibe (11) als Käfig scheiben für die Lose (15) dienen, und die Gitterscheibe (16) axial federnd gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterscheibe (16) hydraulisch höhenverstellbar ist.
Hydrolager nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens einen peripher umlaufenden und auf mindestens einer der beiden einander gegenüberliegenden Hauptoberflächen der Gitterscheibe (16) druckfest und fluiddicht elastisch anliegenden hydraulischen Steuerkanal (20; 23), der zur axialen Höheneinstellung der Gitterscheibe (16) mit hydraulischem Überdruck oder Unterdruck beaufschlagt sein kann.
Hydrolager nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein Elastomer (19; 25, 26), in dem der auf der Gitterscheibe (16) druckfest und fluiddicht elastisch anliegende hydraulische Steuerkanal (20; 23) ausgebildet ist.
Hydrolager nach einem der Ansprüche 2 bis 3, gekennzeichnet durch eine Ausbildung des hydraulischen Steuerkanals (23) im widerlagerseitigen Randabschnitt (25, 26) der Tragfeder (1).
Hydrolager nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet durch eine Ausbildung des hydraulischen Steuerkanals (20) in einer auflagerseitigen Gummierung (19) eines ringscheibenförmigen auflagerseitigen Kanaldeckels (17) auf dem in der Kanalscheibe (11) ausgebildeten Drosselkanal (12).
Hydrolager nach einem der Ansprüche 2 bis 5, gekennzeichnet durch die Konfiguration zumindest einer peripher umlaufenden und einen der ringfömrigen hydraulischen Steuerkanäle (20) abdichtenden Ringdichtung (21) als auf die Gitterscheibe (16) in Richtung ihrer Flächennormalen, also axial, einwirkende Andruckfeder (21).
Hydrolager nach einem der Ansprüche 2 bis 6, gekennzeichnet durch die Konfiguration zumindest einer radial äußeren peripher umlaufenden und einen der ringförmigen hydraulischen Steuerkanäle (23) nach radial außen abdichtenden Ringdichtung (25) als auf die Gitterscheibe (16) in Richtung ihrer Flächennormalen, also axial, einwirkende Andruckfeder (25).
Hydrolager nach einem der Ansprüche 2 bis 7, gekennzeichnet durch die Konfiguration zumindest einer der radial inneren peripher umlaufenden und einen der ringförmigen hydraulischen Steuerkanäle (23) nach radial innen abdichtenden Ringdichtungen (26) als einen auf die Gitterscheibe (16) in Richtung ihrer Flächennormalen, also axial, vorgespannten, nach radial außen aufgeweiteten Dichtlippenring (26) und eine damit zusammenwirkende Beaufschlagung des so abgedichteten hydraulischen Steuerkanals (23) mit einem hydraulischen Unterdruck.
Hydrolager nach einem der Ansprüche 2 bis 8, gekennzeichnet durch zwei zueinander konzentrische, auf gleichen Radien zu beiden Hauptoberflächen der Gitterscheibe (16) einander gegenüber und axial übereinander liegende hydraulische Steuerkanäle (20, 23), von denen der eine mit hydraulischem Überdruck, der andere mit hydraulischem Unterdruck beauschlagbar sind.