-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein schaltbares Hydrolager.
-
Aus dem Stand der Technik sind schaltbare hydraulische Lager, im Weiteren Hydrolager genannt, bekannt, bei denen die Entkopplungswirkung einer Entkopplungsmembran durch Verschließen einer Öffnung einer Entkopplungskammer mittels eines Linearaktuators verändert werden kann. Die Entkopplungsmembran ist zwischen der mit Flüssigkeit gefüllten Arbeitskammer und der mit Luft gefüllten Entkopplungskammer angeordnet und trennt diese Kammern fluidisch. Bei geschlossener Öffnung wirkt das in der Entkopplungskammer eingeschlossene Luftvolumen als Luftfeder. Die Federsteifigkeit hängt u.a. von der Größe der Entkopplungsmembran und dem Volumen der Entkopplungskammer ab. Wenn die Öffnung der Entkopplungskammer geschlossen ist, ist die Federsteifigkeit des eingeschlossenen Luftvolumens hoch, d.h. bei Auslenkung der Entkopplungsmembran wirkt die Federsteifigkeit des eingeschlossenen Volumens der Auslenkung entgegen. Umgekehrt wird durch das Öffnen der Entkopplungskammer die Federsteifigkeit reduziert, da die Entkopplungskammer nun kein abgeschlossenes, fluiddichtes Volumen darstellt sondern über Kanäle mit anderen großen Volumina bzw. der Umgebung verbunden ist und bei Auslenkung der Membran ein Fluidaustausch erfolgt. Als Folge nimmt die Federsteifigkeit unterhalb der Membran signifikant ab und damit auch die Übertragung von Schwingungen bei bestimmten Anregungsfrequenzen und Anregungsamplituden (Entkopplung).
-
Die Entkopplung hat ebenfalls zur Folge, dass die Arbeitskammer von der Sammelkammer entkoppelt ist, also ein Fluidaustausch zwischen der Arbeitskammer und der Sammelkammer über den Dämpfungskanal im Wesentlichen nicht stattfindet und somit auch keine hydraulische Dämpfung erfolgt. Bei geöffneter Entkopplungskammer weist das Hydrolager daher für die bestimmten Anregungsfrequenzen und Anregungsamplituden eine geringe Steifigkeit und eine geringe hydraulische Dämpfung auf.
-
Wird die Öffnung der Entkopplungskammer hingegen mittels des Linearaktuators verschlossen, kann keine Luft mehr von der Entkopplungskammer in die Umgebung entweichen, so dass sich die Entkopplungsmembran aufgrund der Federsteifigkeit der Luft in der Entkopplungskammer weniger auslenken lässt. Je nach Auslenkung der Entkopplungsmembran entsteht ein Überdruck oder Unterdruck, der der Auslenkung entgegengerichtet ist. Hierdurch wird die Entkopplungswirkung der Entkopplungsmembran reduziert, und bei den bestimmten Anregungsfrequenzen und Anregungsamplituden strömt das Arbeitsfluid im Wesentlichen zwischen der Arbeitskammer und der Sammelkammer über den Dämpfungskanal hin und her, so dass bei geschlossener Entkopplungskammer das Hydrolager eine hohe Steifigkeit und eine hohe Dämpfung aufweist. So kann bei Motorlagern beispielsweise das Steifigkeits- und Dämpfungsverhalten bei einem stehenden Fahrzeug im Leerlauf gezielt durch Schalten des Linearaktuators verändert werden. Vorstehend beschriebene schaltbare Hydrolager sind beispielsweise in
EP 1 443 240 A1 oder
WO 01/ 63 138 A1 offenbart.
-
DE 10 2008 015 370 A1 offenbart ein schaltbares elastisches Lager, insbesondere Aggregatelager eines Kraftfahrzeugs, mit einem Elastomerringkörper als Tragkörper mit einem zentralen Lagerkern und mit einem topfartigen Lagergehäuse sowie mit einem mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten Arbeitsraum im Lagerinnenraum. Der Arbeitsraum ist durch eine Düsenplatte begrenzt mit integrierter Entkopplungsmembran mit einer daran anschließenden Luftkammer, wobei die Luftkammer über einen Entlüftungskanal mit einer schaltbaren Ventileinheit zur Umgebungsatmosphäre entlüftbar ist, mit einem an die Düsenplatte anschließenden und durch eine Ausgleichsmembran begrenzten Ausgleichsraum, der über einen Dämpfungskanal mit dem Arbeitsraum verbunden ist, und mit einem Zwischenraum zwischen der Ausgleichsmembran und dem Lagergehäuse mit wenigstens einer Entlüftungsöffnung. Der Entlüftungskanal ist über die schaltbare Ventileinheit mit einem Verbindungskanal in den Zwischenraum unter der Ausgleichsmembran weitergeführt.
-
DE 43 25 730 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Schwingungssteuern, wie etwa eine hydraulisch gedämpfte Montagevorrichtung, die eine teilweise von einer Schwingungen unterzogenen Membran begrenzte Gastasche aufweist. Bei einer hydraulisch gedämpften Montagevorrichtung werden die Schwingungen mit Hilfe einer hydraulischen Flüssigkeit in einer teilweise von einer ein erstes Verankerungsteil und ein zweites Verankerungsteil verbindenden verformbaren Wand begrenzten Kammer an die Membran übertragen. Die Gastasche weist einen Ventilauslaß auf und wird auch von einem beweglichen Teil begrenzt, welches als Antwort auf Druckänderungen in der Gastasche beweglich ist.
-
Bei den herkömmlichen schaltbaren Hydrolagern besteht jedoch das Problem, dass zum Verschließen der Öffnung der Entkopplungskammer hohe Betätigungskräfte des Linearaktuators benötigt werden, um gegen die anliegenden Drücke die Entkopplungskammer zu schließen bzw. geschlossen zu halten. Aufgrund der hohen Betätigungskräfte werden für die schaltbaren Hydrolager große und teure Linearaktuatoren verwendet. Ferner können auch die Öffnungs- und Schließgeräusche bei den herkömmlichen schaltbaren Hydrolagern durch diese hohen Betätigungskräfte sehr groß und störend sein.
-
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein schaltbares Hydrolager bereitzustellen, das geringe Betätigungskräfte des Linearaktuators benötigt und somit die Verwendung von kleineren, günstigeren Linearaktuatoren erlaubt sowie geringe Schließgeräusche erzeugt.
-
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
-
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein schaltbares Hydrolager bereitgestellt, aufweisend: (i) eine erste Fluidkammer, die teilweise von einem Federkörper begrenzt ist, (ii) eine zweite Fluidkammer, die über zumindest einen Fluidkanal mit der ersten Fluidkammer fluidisch verbunden ist, so dass bei einem Ein- und Ausfedern des Federkörpers ein Dämpfungsfluid zwischen der ersten Fluidkammer und der zweiten Fluidkammer strömen kann, (iii) ein Entkopplungselement zum Entkoppeln der ersten und der zweiten Fluidkammer, wobei das Entkopplungselement zwischen der ersten Fluidkammer und einer Entkopplungskammer angeordnet ist und diese fluidisch voneinander trennt, wobei die Entkopplungskammer einen Lüftungskanal aufweist, und (iv) ein schaltbares Ventil, welches wahlweise die Entkopplungskammer gegenüber der Umgebung (bzw. Kanälen, die mit der Umgebung in Verbindung stehen) öffnen oder verschließen kann, um eine Entkopplungswirkung des Entkopplungselements zu verändern, wobei das schaltbare Ventil ein Ventilgehäuse mit einem darin angeordneten Linearaktuator aufweist, wobei der Linearaktuator einen in dem Ventilgehäuse zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung verlagerbaren Aktuatorkopf aufweist, wobei das Ventilgehäuse zumindest eine Ventilöffnung aufweist, die fluidisch mit dem Lüftungskanal verbunden ist, und die in der Offenstellung die Entkopplungskammer mit der Umgebung verbindet und in der Schließstellung durch den Aktuatorkopf verschlossen ist, wobei die Ventilöffnung zumindest abschnittsweise im Wesentlichen quer zur Bewegungsachse des Aktuatorkopfes verläuft.
-
Vorteilhafterweise ermöglicht die erfindungsgemäße Konfiguration des schaltbaren Hydrolagers ein Verschließen der Ventilöffnung bei geringer Betätigungskraft des Linearaktuators, da zumindest eine Komponente der Strömungsrichtung der oszillierenden Luftströmung aus der Entkopplungskammer durch die Ventilöffnung zumindest abschnittsweise quer zur Bewegungsachse des Aktuatorkopfes des Linearaktuators verläuft. Der Linearaktuator muss also nicht vollständig gegen die sich, insbesondere beim Öffnen und Schließen) ausbildenden Unter- bzw. Überdrücke der Strömung arbeiten. Dies ermöglicht die Verwendung von kleineren, günstigeren Linearaktuatoren und verringert die Schließ- und Öffnungsgeräusche.
-
Das schaltbare Hydrolager kann beispielsweise ein Motorlager oder ein Fahrwerkslager sein. Die erste und zweite Fluidkammer und der Fluidkanal des Hydrolagers sind mit einem Dämpfungsfluid befüllt oder befüllbar. Die erste Fluidkammer ist teilweise von dem Federkörper begrenzt, d.h. dass die erste Fluidkammer teilweise in dem Federkörper ausgebildet sein kann. Die erste Fluidkammer kann auch als Arbeitskammer bezeichnet werden. Der Federkörper kann elastomeres Material umfassen und kann im Querschnitt durch die Längsachse des Hydrolagers im Wesentlichen kegelförmig ausgebildet sein. Der Federkörper kann einen Montageanschluss zum Verbinden mit einer zu dämpfenden Vorrichtung, beispielsweise eines Motors, aufweisen. Der Montageanschluss kann entlang der Längsachse des Hydrolagers ausgebildet sein. Zwischen der ersten Fluidkammer und der zweiten Fluidkammer kann eine Trennplatte bzw. Kanalscheibe angeordnet sein, um diese zu begrenzen. Der Fluidkanal, der auch als Dämpfungskanal bezeichnet werden kann, ist vorzugsweise in der Trennplatte angeordnet. Das schaltbare Ventil kann an der Trennplatte, vorzugsweise auf der Seite der zweiten Fluidkammer, angeordnet sein. Die zweite Fluidkammer, die auch als Sammelkammer bezeichnet werden kann, ist vorzugsweise teilweise von einem elastomeren Balg begrenzt. Das Hydrolager kann im Wesentlichen achssymmetrisch ausgebildet sein.
-
Die Entkopplungskammer und das Entkopplungselement können in der Trennplatte angeordnet bzw. ausgebildet sein. Das Entkopplungselement kann als elastomere Entkopplungsmembran ausgebildet sein, die in der Trennplatte eingespannt ist und die Entkopplungskammer zur ersten Fluidkammer hin begrenzt. Die Entkopplungskammer kann einen Lüftungskanal aufweisen, der in der Trennplatte ausgebildet sein kann. Das schaltbare Ventil kann derart in dem Hydrolager angeordnet sein, dass der Lüftungskanal mit der Ventilöffnung fluidisch verbunden ist, ansonsten aber durch das Ventilgehäuse zur Umgebung hin abgedichtet ist.
-
Bei einem Einfedern des Federkörpers aufgrund einer Belastung des Hydrolagers wird das Volumen der ersten Fluidkammer verkleinert, wodurch der Druck des Dämpfungsfluids im Inneren der ersten Fluidkammer erhöht wird. Dadurch wird das Entkopplungselement in die Entkopplungskammer hinein elastisch verformt und zugleich strömt das Dämpfungsfluid zumindest teilweise von der ersten Fluidkammer über den Fluidkanal in die zweite Fluidkammer. Beim Ausfedern des Federkörpers bei Entlastung des Hydrolagers stellt sich das Entkopplungselement elastisch zurück bzw. verformt sich in die erste Fluidkammer hinein und das Dämpfungsfluid strömt von der zweiten Fluidkammer zurück in die erste Fluidkammer.
-
Die Verformung des Entkopplungselements ist stark von der Geschwindigkeit des Ein- und Ausfederns bzw. von der Frequenz und Amplitude des Ein- und Ausfederns abhängig, da mit der Zeit ein Druckausgleich zwischen der ersten und zweiten Fluidkammer stattfindet. Die Frequenz und die Amplitude des Ein- und Ausfederns können auch als Anregungsfrequenz und Anregungsamplitude bezeichnet werden.
-
Ferner ist die Verformung des Entkopplungselements auch stark von dem Druck, der in der Entkopplungskammer herrscht, abhängig. Bei geöffneter Entkopplungskammer herrscht im Wesentlichen konstanter Umgebungsdruck, wogegen bei verschlossener Entkopplungskammer durch die Volumenveränderung der Entkopplungskammer aufgrund der Verformung des Entkopplungselements der Druck veränderlich ist und insbesondere beim Einfedern ein großer Gegendruck darin erzeugt wird.
-
Das schaltbare Hydrolager ist vorzugsweise so konfiguriert, dass bei vorbestimmten oder vorbestimmbaren Anregungsfrequenzen und/oder Anregungsamplituden die erste Fluidkammer von der zweiten Fluidkammer entkoppelt ist, also ein Fluidaustausch zwischen der ersten Fluidkammer und der zweiten Fluidkammer über den Fluidkanal im Wesentlichen nicht stattfindet. Bei diesen Anregungsfrequenzen und/oder Anregungsamplituden wird die Volumenänderung der ersten Fluidkammer dann im Wesentlichen vollständig durch die Verformung des Entkopplungselements aufgenommen. Bei geöffneter Entkopplungskammer weist das Entkopplungselement also eine hohe Entkopplungswirkung auf, was bedeutet, dass das Hydrolager bei geöffneter Entkopplungskammer für diese bestimmten Anregungsfrequenzen und Anregungsamplituden eine geringe Steifigkeit und eine geringe Dämpfung aufweist. Bei höheren Frequenzen, d.h. weit oberhalb der Resonanzfrequenz der Oszillation bzw. Schwingung des Fluids im Fluidkanal tritt aufgrund der Massenträgheit des Fluids kein nennenswerter Fluidaustausch zwischen der ersten und zweiten Fluidkammer auf. Dies führt dazu, dass auch in diesem Frequenzbereich durch das Öffnen bzw. Schließen der Entkopplungskammer die Steifigkeit signifikant ab- oder zunehmen kann. Das Hydrolager kann konfiguriert sein, um eine hohe Entkopplungswirkung des Entkopplungselements bei Anregungsfrequenzen und/oder Anregungsamplituden aufzuweisen, die üblicherweise im Leerlauf oder auch in einem anderen beliebigen Fahrzeug-Betriebszustand auftreten, wo eine niedrige Lagersteifigkeit gewünscht wird.
-
Wird die Öffnung bzw. der Lüftungskanal der Entkopplungskammer hingegen mittels des schaltbaren Ventils verschlossen, kann keine Luft mehr von der Entkopplungskammer in die Umgebung entweichen, so dass das Entkopplungselement durch den sich bei der Auslenkung desselben einstellenden Über- oder Unterdruck der in der Entkopplungskammer befindlichen Luft im Wesentlichen an der Auslenkung bzw. Bewegung gehindert ist. Hierdurch wird die Entkopplungswirkung der Entkopplungsmembran reduziert, und bei den bestimmten Anregungsfrequenzen und Anregungsamplituden strömt das Dämpfungsfluid im Wesentlichen zwischen der ersten Fluidkammer und der zweiten Fluidkammer über den Fluidkanal hin und her, so dass bei geschlossener Entkopplungskammer das Hydrolager eine hohe Steifigkeit und eine hohe Dämpfung aufweist.
-
Der Linearaktuator zum Verschließen bzw. Öffnen der Ventilöffnung kann einen Antrieb, wie beispielsweise einen elektromagnetischen Stellantrieb, umfassen, der ebenfalls in dem Ventilgehäuse angeordnet sein kann. Das Ventilgehäuse weist ferner eine Aktuatorkopf-Aufnahme auf, in welcher der Aktuatorkopf zwischen der Schließstellung und der Offenstellung entlang der Bewegungsachse hin- und herbewegbar ist. Die Bewegungsachse bzw. Längsachse des Aktuatorkopfes kann im Wesentlichen entlang der Längsachse bzw. Symmetrieachse des Hydrolagers verlaufen. Die Aktuatorkopf-Aufnahme weist eine Innenkontur auf, die zumindest abschnittsweise der Außenkontur des Aktuatorkopfes entspricht. Der Aktuatorkopf kann zumindest abschnittsweise im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet sein, ist jedoch nicht auf eine solche Form beschränkt.
-
Die Erstreckungsrichtung der Ventilöffnung kann zumindest abschnittsweise eine Komponente quer zur Bewegungsachse des Aktuatorkopfes aufweisen. Die Ventilöffnung kann sich durch eine Seitenwand der Aktuatorkopf-Aufnahme des Ventilgehäuses zumindest abschnittsweise im Wesentlichen quer oder auch schräg zur Bewegungsachse des Aktuatorkopfes erstrecken. In anderen Worten kann die radiale Seitenwand der Aktuatorkopf-Aufnahme bzw. des Ventilgehäuses eine Ausnehmung aufweisen, welche die Ventilöffnung ausbildet. Die Form der Ventilöffnung ist nicht beschränkt. Im einfachsten Fall kann die Ventilöffnung eine gerade zylindrische Bohrung oder ein gerader Kanal sein. Die Ventilöffnung kann auch eine größere Ausnehmung im Ventilgehäuse sein, solange diese von dem Aktuatorkopf verschlossen werden kann und solange zumindest eine Komponente der Strömungsrichtung der oszillierenden Luft durch die Ventilöffnung in der Offenstellung zumindest abschnittsweise im Wesentlichen quer zur Bewegungsachse des Aktuatorkopfes verläuft. Man kann auch sagen, dass die Ventilöffnung eine radiale Erstreckungskomponente im Hinblick auf den Aktuatorkopf bzw. das Ventilgehäuse hat. Die Erstreckungsrichtung der Ventilöffnung kann einen Winkel von etwa 45° bis etwa 90°, vorzugsweise etwa 60° bis etwa 90°, zur Bewegungsachse des Aktuatorkopfes einschließen. Das Ventilgehäuse kann 2, 3, 4, 5, 6 oder mehr Ventilöffnungen aufweisen. Sämtliche Ventilöffnungen können durch Verlagerung des Aktuatorkopfes in die Schließstellung verschlossen oder durch Verlagerung des Aktuatorkopfes in die Offenstellung geöffnet werden.
-
In der Offenstellung ist die Ventilöffnung geöffnet, und die Entkopplungskammer ist mit der Umgebung verbunden, so dass in der Entkopplungskammer im Wesentlichen Umgebungsdruck herrscht. Das Ventilgehäuse und/oder der Aktuatorkopf kann Durchgänge und/oder Spalte aufweisen, welche die Ventilöffnung in der Offenstellung mit der Umgebung verbinden.
-
Wird der Aktuatorkopf durch den Linearaktuator in die Schließstellung geschaltet, schiebt sich der Aktuatorkopf vor die Ventilöffnung und verschließt diese, so dass keine Luft von der Entkopplungskammer an die Umgebung entweichen kann. Es sei angemerkt, dass das Hydrolager auch derart konfiguriert sein kann, dass der Aktuatorkopf in einer Zwischenstellung zwischen der Schließstellung und der Offenstellung positionierbar ist, um die Entkopplungswirkung des Entkopplungselements einzustellen.
-
Das Ventilgehäuse kann aus Metall oder aus Kunststoff, vorzugsweise aus Kunststoff geformt sein. Der Aktuatorkopf kann aus Metall oder Kunststoff, vorzugsweise aus Metall geformt sein. Kunststoff schließt auch Elastomere mit ein.
-
Vorzugsweise weist der Aktuatorkopf innen einen Hohlraum auf, der zumindest in der Offenstellung mit der Umgebung verbunden ist. Eine axiale Stirnfläche des Aktuatorkopfes weist eine Aktuatorkopf-Öffnung des Hohlraums auf und ein umlaufender Randabschnitt davon bildet eine Aktuatorkopf-Dichtungsfläche aus, die in der Schließstellung an einer inneren Dichtungsfläche des Ventilgehäuses anliegt.
-
Vorteilhafterweise wird durch die Aktuatorkopf-Öffnung in der axialen Stirnfläche des Aktuatorkopfes die Gesamtfläche der Aktuatorkopf-Dichtungsfläche, an der ein Druck der Entkopplungskammer beim Schließen des Ventils anliegen kann, stark verkleinert. Somit kann die benötigte Betätigungskraft des Linearaktuators für das Schließen des Ventils signifikant verkleinert werden, so dass kleinere, günstigere Linearaktuatoren verwendet werden können und Schließgeräusche weiter verringert werden können. Weiter vorteilhafterweise kann der Hub des Aktuatorkopfes zwischen der Schließstellung und der Offenstellung kleiner eingestellt werden, da der Umfang der ringförmigen Aktuatorkopf-Dichtungsfläche groß gewählt werden kann und dadurch lediglich ein kleiner Spalt zwischen der Aktuatorkopf-Dichtungsfläche und der inneren Dichtungsfläche des Ventilgehäuses ausreicht, um die Entkopplungskammer im Wesentlichen verlustfrei mit der Umgebung zu verbinden. Hierdurch kann ein noch kleinerer und günstigerer Linearaktuator verwendet werden. Ferner können durch den geringeren Hub auch die Schließ- bzw. Öffnungsgeräusche des Ventils verringert werden, da sich beim Schließen bzw. Öffnen durch den geringeren Beschleunigungsweg nur wenig kinetische Energie aufbauen kann.
-
Der Hohlraum kann beispielsweise eine zylindrische Bohrung sein, die sich von einem axialen Ende des Aktuatorkopfes entlang dessen Bewegungsachse bzw. Längsachse erstreckt. Der Hohlraum kann stets mit der Umgebung verbunden sein, also zur Umgebung hin offen sein. Alternativ kann der Hohlraum einen seitlichen Aktuatorkopf-Lüftungsdurchgang aufweisen, der lediglich in der Offenposition mit einem Ventilgehäuse-Lüftungsdurchgang des Ventilgehäuses verbunden bzw. überlagert ist, um den Hohlraum mit der Umgebung zu verbinden. Mit Aktuatorkopf-Öffnung ist die aktuatorkopf-seitige Öffnung des Hohlraums gemeint. Im geöffneten Zustand der Entkopplungskammer oszilliert Luft durch den Hohlraum im Aktuatorkopf. Diese Konfiguration ist grundsätzlich unterschiedlich von den Systemen mit Linearaktuatoren des Standes der Technik, bei denen die Strömungen im geöffneten Zustand an dem Aktuatorkopf außen vorbeiströmen.
-
Die axiale Stirnfläche kann an einem in Schließrichtung vorderen Ende des Aktuatorkopfes angeordnet sein, das der Entkopplungskammer oder dem Lüftungskanal zugewandt ist. Die axiale Stirnfläche sowie die Aktuatorkopf-Dichtungsfläche verlaufen vorzugsweise im Wesentlichen quer zur Bewegungsachse des Aktuatorkopfes. Die radiale Öffnungsfläche der ringförmigen Aktuatorkopf-Dichtungsfläche in der Offenstellung ist vorzugsweise etwa gleich der Fläche der Aktuatorkopf-Öffnung quer zur Bewegungsachse. Die Öffnungsfläche der Aktuatorkopf-Dichtungsfläche kann aber auch um z.B. etwa 20% von der Fläche der Aktuatorkopf-Öffnung quer zur Bewegungsachse abweichen. So kann die Öffnungsfläche der Aktuatorkopf-Dichtungsfläche etwa 80% bis etwa 120% der Fläche der Aktuatorkopf-Öffnung betragen. Der Hub des Aktuatorkopfes kann etwa 0,5 mm bis etwa 3 mm betragen.
-
Die innere Dichtungsfläche des Ventilgehäuses, die der Aktuatorkopf-Dichtungsfläche gegenüber liegt, kann an einem in Schließrichtung des Aktuatorkopfes vorderen Ende des Ventilgehäuses, insbesondere der Aktuatorkopf-Aufnahme davon, innenliegend angeordnet sein. In anderen Worten stellt die innere Dichtungsfläche des Ventilgehäuses die axiale Innenwand der Aktuatorkopf-Aufnahme bzw. einen Abschnitt davon dar. Die innere Dichtungsfläche des Ventilgehäuses verläuft vorzugsweise im Wesentlichen quer zur Bewegungsachse des Aktuatorkopfes. Vorzugsweise ist die Ventilöffnung im Wesentlichen auf einer Höhe im Ventilgehäuse angeordnet, die der Höhe der inneren Dichtungsfläche des Ventilgehäuses entspricht. Besonders vorzugsweise schließt die Ventilöffnung an die innere Dichtungsfläche des Ventilgehäuses an. In der Schließstellung liegt die Aktuatorkopf-Dichtungsfläche abdichtend an der inneren Dichtungsfläche des Ventilgehäuses an und dichtet somit die Ventilöffnung gegenüber dem Hohlraum ab.
-
Vorzugsweise weist das schaltbare Ventil weiter eine Hilfsdichtung auf, die zumindest in der Schließstellung einen Spalt zwischen einer radialen Außenwand des Aktuatorkopfes und einer radialen Innenwand des Ventilgehäuses gegenüber der Umgebung abdichtet.
-
Vorteilhafterweise stellt die Hilfsdichtung sicher, dass in der Schließstellung keine Luft von der Entkopplungskammer über die Ventilöffnung und durch einen Spalt zwischen der radialen Außenwand des Aktuatorkopfes und der radialen Innenwand des Ventilgehäuses an die Umgebung gelangt. Dies ermöglicht das Vorsehen einer lockeren Passung, i.e. einer Spielpassung, zwischen Aktuatorkopf und Ventilgehäuse, insbesondere der Aktuatorkopf-Aufnahme davon, wodurch die Herstellung vereinfacht und die Betätigungskraft zum Verlagern des Aktuatorkopfes noch weiter verringert werden kann.
-
Die Hilfsdichtung ist vorzugsweise umlaufend, insbesondere ringförmig, ausgebildet und wird vorzugsweise zwischen dem Ventilgehäuse und dem Aktuatorkopf ausgebildet. Die Hilfsdichtung ist weiter vorzugsweise im Hinblick auf die Schließrichtung des Aktuatorkopfes derart zur Aktuatorkopf-Dichtungsfläche bzw. zur inneren Dichtungsfläche zurückgesetzt, dass die Ventilöffnung in einem Bereich des Ventilgehäuses zwischen der Aktuatorkopf-Dichtungsfläche und der Hilfsdichtung bzw. zwischen der inneren Dichtungsfläche und der Hilfsdichtung angeordnet ist.
-
Vorzugsweise weist die Hilfsdichtung eine Aktuatorkopf-Hilfsdichtungsfläche auf, die radial vorstehend und umlaufend an dem Aktuatorkopf ausgebildet ist, und eine innere Hilfsdichtungsfläche auf, die in dem Ventilgehäuse ausgebildet ist, wobei die Aktuatorkopf-Hilfsdichtungsfläche zurückgesetzt zur Aktuatorkopf-Dichtungsfläche angeordnet ist und die innere Hilfsdichtungsfläche zurückgesetzt zur inneren Dichtungsfläche angeordnet ist, und wobei in der Schließstellung die Aktuatorkopf-Hilfsdichtungsfläche an der inneren Hilfsdichtungsfläche anliegt.
-
Vorteilhafterweise kann durch die obige Konfiguration die Hilfsdichtung auf einfache Weise realisiert werden, wodurch die Kosten für das schaltbare Ventil weiter gesenkt werden können.
-
Die Aktuatorkopf-Hilfsdichtungsfläche ist an dem Aktuatorkopf ausgebildet und kann eine axiale Stirnfläche eines im Durchmesser vergrößerten Abschnitts des Aktuatorkopfes darstellen. Die Aktuatorkopf-Hilfsdichtungsfläche ist vorzugsweise im Wesentlichen parallel zur Aktuatorkopf-Dichtungsfläche ausgebildet. Die Aktuatorkopf-Hilfsdichtungsfläche ist im Hinblick auf die Schließrichtung des Aktuatorkopfes derart zur Aktuatorkopf-Dichtungsfläche zurückgesetzt, dass die Ventilöffnung in einem Bereich des Ventilgehäuses zwischen Aktuatorkopf-Dichtungsfläche und Aktuatorkopf-Hilfsdichtungsfläche angeordnet ist.
-
Die innere Hilfsdichtungsfläche ist an dem Ventilgehäuse ausgebildet und kann eine innere axiale Stirnfläche eines im Durchmesser vergrößerten Abschnitts des Ventilgehäuses, insbesondere der Aktuatorkopf-Aufnahme davon, darstellen. Die innere Hilfsdichtungsfläche ist vorzugsweise im Wesentlichen parallel zur inneren Dichtungsfläche des Ventilgehäuses ausgebildet. Die innere Hilfsdichtungsfläche ist im Hinblick auf die Schließrichtung des Aktuatorkopfes derart zur inneren Dichtungsfläche zurückgesetzt, dass der axiale Abstand zwischen der inneren Hilfsdichtungsfläche und der inneren Dichtungsfläche etwa dem axialen Abstand zwischen der Aktuatorkopf-Hilfsdichtungsfläche und der Aktuatorkopf-Dichtungsfläche entspricht. In der Schließstellung liegt die Aktuatorkopf-Hilfsdichtungsfläche an der inneren Hilfsdichtungsfläche abdichtend an und bildet eine vorzugsweise umlaufende bzw. ringförmige Hilfsdichtung aus. Die Ventilöffnung ist in einem Bereich des Ventilgehäuses zwischen der inneren Dichtungsfläche und der inneren Hilfsdichtungsfläche angeordnet, so dass durch die zwei beabstandeten Dichtungen, die in der Schließstellung ausgebildet werden, eine zuverlässige Abdichtung der Ventilöffnung bzw. der Entkopplungskammer gewährleistet wird.
-
Vorzugsweise weist die Hilfsdichtung eine Dichtungsmembran auf, die sowohl mit dem Ventilgehäuse als auch mit dem Aktuatorkopf verbunden ist und sich zumindest abschnittsweise in radialer Richtung von dem Aktuatorkopf zum Ventilgehäuse erstreckt.
-
Vorteilhafterweise gewährleistet die als Dichtungsmembran ausgebildete Hilfsdichtung eine zuverlässige Abdichtung, da keine Dichtungsflächen in der Schließstellung aneinander gepresst werden müssen, sondern die Abdichtung in jeglicher Stellung des Aktuatorkopfes wirkt.
-
Die Dichtungsmembran kann aus elastomerem Material geformt sein und kann entlang des Umfangs des Aktuatorkopfes an diesen zumindest teilweise anvulkanisiert oder angeklebt sein. Die Dichtungsmembran kann entlang der radialen Innenfläche des Ventilgehäuses, insbesondere der Aktuatorkopf-Aufnahme davon, an dieser zumindest teilweise anvulkanisiert oder angeklebt sein. Die Dichtungsmembran kann einen Abstand zwischen der Außenfläche des Aktuatorkopfes und der Innenfläche des Ventilgehäuses umlaufend überbrücken, um so die Abdichtung zu gewährleisten. Die Dichtungsmembran ist hinsichtlich der Form und/oder der Elastizität derart konfiguriert, dass eine Bewegung des Aktuatorkopfes zwischen der Offenstellung und der Schließstellung zugelassen wird.
-
Vorzugsweise ist ein Verbindungsbereich der Dichtungsmembran zum Aktuatorkopf balgförmig ausgebildet.
-
Vorteilhafterweise ermöglicht die balgförmige Ausbildung der Dichtungsmembran im Verbindungsbereich eine Verlagerbarkeit des Aktuatorkopfes zwischen der Offenstellung und der Schließstellung ohne Wesentliche elastische Dehnung oder Stauchung der Dichtungsmembran, wodurch die Betätigungskräfte des Linearaktuators gesenkt werden können und die Lebensdauer der Dichtungsmembran erhöht werden kann.
-
Die Dichtungsmembran mit dem balgförmigen Abschnitt kann auch als Rollmembran bezeichnet werden. Der Aktuatorkopf kann eine ringförmige Vertiefung aufweisen, die entlang des radialen Außenumfangs des Aktuatorkopfes verläuft und in die der balgförmige Abschnitt der Dichtungsmembran zumindest in der Schließstellung hineinragt. Vorzugsweise liegt der balgförmige Abschnitt der Dichtungsmembran in der Schließstellung im Wesentlichen vollständig an der Oberfläche der ringförmigen Vertiefung an, wobei sich bei Verlagerung des Aktuatorkopfes in die Offenstellung der balgförmige Abschnitt zumindest teilweise von der Oberfläche der ringförmigen Vertiefung abhebt. Der balgförmige Abschnitt kann teilweise in der ringförmigen Vertiefung an den Aktuatorkopf anvulkanisiert oder angeklebt sein.
-
Vorzugsweise ist das Ventilgehäuse mehrteilig ausgebildet und die Dichtungsmembran ist zwischen Ventilgehäuseteilen eingespannt, um die Dichtungsmembran mit dem Ventilgehäuse zu verbinden.
-
Durch die Mehrteiligkeit, insbesondere Zweiteiligkeit, kann der Montageprozess des schaltbaren Ventils vereinfacht werden, wobei durch das Einspannen bzw. Festklemmen der Dichtungsmembran zwischen zwei oder mehr Ventilgehäuseteilen eine zuverlässig abdichtende Verbindung zum Ventilgehäuse gewährleistet werden kann. Die Ventilgehäuseteile können miteinander verklebt, verschweißt oder verschraubt werden. Die Dichtungsmembran kann eine umlaufende Wulst aufweisen, mit dem sie zwischen den Ventilgehäuseteilen, die entsprechende Nuten aufweisen, eingefasst ist.
-
Vorzugsweise weist die Aktuatorkopf-Dichtungsfläche und/oder die innere Dichtungsfläche des Ventilgehäuses elastomeres Dichtungsmaterial auf.
-
Es können auch die Aktuatorkopf-Hilfsdichtungsfläche und/oder die innere Hilfsdichtungsfläche elastomeres Dichtungsmaterial aufweisen. Durch das elastomere Dichtungsmaterial kann die Abdichtwirkung verbessert werden. Vorzugsweise sind das elastomere Dichtungsmaterial der Aktuatorkopf-Dichtungsfläche und das elastomere Dichtungsmaterial der Aktuatorkopf-Hilfsdichtungsfläche integral bzw. einstückig ausgebildet und/oder das elastomere Dichtungsmaterial der inneren Dichtungsfläche und das elastomere Dichtungsmaterial der inneren Hilfsdichtungsfläche sind integral bzw. einstückig ausgebildet. Es kann auch das elastomere Dichtungsmaterial der Aktuatorkopf-Dichtungsfläche und die elastomere Dichtungsmembran integral bzw. einstückig ausgebildet sein. Durch die integrale bzw. einstückige Ausbildung kann die Herstellung vereinfacht werden. Das elastomere Dichtungsmaterial ist vorzugsweise an den Aktuatorkopf bzw. an das Ventilgehäuse anvulkanisiert, kann aber auch daran angeklebt sein.
-
Vorzugsweise weist das Dichtungsmaterial der Aktuatorkopf-Dichtungsfläche eine axial vorstehende, umlaufende Dichtungslippe auf und die innere Dichtungsfläche des Ventilgehäuses weist eine umlaufende Dichtungsnut auf, in welche die Dichtungslippe des Aktuatorkopfes in der Schließstellung eingreift, und/oder das Dichtungsmaterial der inneren Dichtungsfläche des Ventilgehäuses weist eine axial vorstehende, umlaufende Dichtungslippe auf und die Aktuatorkopf-Dichtungsfläche weist eine umlaufende Dichtungsnut auf, in welche die Dichtungslippe des Ventilgehäuses in der Schließstellung eingreift.
-
Durch die Kombination von Dichtungslippe und Dichtungsnut kann die Abdichtwirkung des Dichtungsmaterials weiter verbessert werden. Vorzugsweise sind Dichtungslippe und Dichtungsnut derart konfiguriert, dass in der Schließstellung die Dichtungslippe durch den anliegenden Druck an die Innenfläche der Dichtungsnut gepresst wird, wodurch die Abdichtwirkung verstärkt wird.
-
Die Dichtungslippe bzw. die Dichtungsnut des Aktuatorkopfes kann entlang eines äußeren Randbereichs der Aktuatorkopf-Dichtungsfläche ausgebildet sein. Es können auch die Aktuatorkopf-Hilfsdichtungsfläche und die inneren Hilfsdichtungsfläche jeweils eine Dichtungslippe und/oder eine Dichtungsnut aufweisen, die in Schließstellung ineinander greifen.
-
Vorzugsweise weist das Dichtungsmaterial der Aktuatorkopf-Dichtungsfläche einen umlaufenden, radial vorspringenden Dichtungsflansch auf, der in der Schließstellung an der inneren Dichtungsfläche des Ventilgehäuses anliegt.
-
Vorzugsweise ist das schaltbare Ventil elektrisch schaltbar. Insbesondere ist das schaltbare Ventil ein schaltbares Magnetventil.
-
Die vorliegende Erfindung betrifft auch das vorstehend beschriebene schaltbare Ventil ohne die restlichen Bestandteile des schaltbaren Hydrolagers.
-
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand der beigefügten Figuren näher beschrieben. Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt ist und dass einzelne Merkmale der Ausführungsformen frei zu weiteren Ausführungsformen kombiniert werden können.
-
Es zeigen:
- 1 eine Schnittdarstellung eines schaltbaren Hydrolagers gemäß einer ersten Ausführungsform;
- 2 ein schaltbares Ventil eines Hydrolagers gemäß einer zweiten Ausführungsform in einer Schnittdarstellung;
- 3 das schaltbare Ventil aus 2 in einer teilweise geschnittenen perspektivischen Darstellung;
- 4 ein schaltbares Ventil eines Hydrolagers gemäß einer dritten Ausführungsform in einer Schnittdarstellung;
- 5 das schaltbare Ventil aus 4 in einer teilweise geschnittenen perspektivischen Darstellung;
- 6 ein schaltbares Ventil eines Hydrolagers gemäß einer vierten Ausführungsform in einer Schnittdarstellung, in Schließstellung;
- 7 das schaltbare Ventil aus 6 in einer Schnittdarstellung, in Offenstellung;
- 8 ein schaltbares Ventil eines Hydrolagers gemäß einer fünften Ausführungsform in einer Schnittdarstellung, in Schließstellung;
- 9 ein schaltbares Ventil eines Hydrolagers gemäß einer sechsten Ausführungsform in einer Schnittdarstellung, in Schließstellung.
-
1 zeigt eine Schnittdarstellung eines Hydrolagers 1 gemäß einer ersten Ausführungsform, wobei der Schnitt durch die Mittelachse des Hydrolagers 1 verläuft. Das Hydrolager 1 weist einen Federkörper 2 aus Elastomermaterial, der eine darin ausgebildete erste Fluidkammer 3 teilweise begrenzt, sowie einen elastomeren Balg 4 auf, der eine darin ausgebildete zweite Fluidkammer 5 teilweise begrenzt. Der Federkörper 2 ist im Wesentlichen tellerförmig bzw. kegelförmig ausgebildet und weist an seiner Spitze einen Montageanschluss 6 mit einer Gewindebohrung auf. Über den Montageanschluss 6 kann das Hydrolager 1 beispielsweise mit einem Motor verbunden werden.
-
Die zweite Fluidkammer 5 ist unterhalb der ersten Fluidkammer 3 angeordnet, wobei zwischen der ersten Fluidkammer 3 und der zweiten Fluidkammer 5 eine Trennplatte 7 angeordnet ist und diese begrenzt. Es sei angemerkt, dass Richtungsangaben wie „oben“ oder „unten“ in der vorliegenden Anmeldung im Hinblick auf ein Hydrolager in Montagestellung zu verstehen sind, also wenn der Montageanschluss 6 oben angeordnet ist und die Längsachse der Gewindebohrung senkrecht verläuft.
-
Die Trennplatte 7, die auch als Kanalscheibe bezeichnet werden kann, umfasst zwei Teilplatten 7a, 7b, zwischen denen eine scheibenförmige Entkopplungsmembran 8 als Entkopplungselement eingespannt ist. In der Trennplatte 7 ist zudem ein Fluidkanal 9 ausgebildet, der die erste Fluidkammer 3 und die zweite Fluidkammer 5 fluidisch verbindet. Der Fluidkanal 9 erstreckt sich innerhalb der Trennplatte 7 zumindest abschnittsweise entlang eines äußeren Randbereichs der Trennplatte 7, um im Betrieb des Hydrolagers 1 eine Dämpfung mittels des oszillierenden Dämpfungsfluids zu erzeugen.
-
Die Trennplatte 7 weist ferner eine unterhalb der Entkopplungsmembran 8 ausgebildete ringförmige Entkopplungskammer 10 auf, die nach oben durch die Entkopplungsmembran 8 begrenzt ist. Ein Lüftungskanal 11 erstreckt sich von der Entkopplungskammer 10 nach unten, wobei der Lüftungskanal 11 durch das schaltbare Ventil 12 in Form eines Magnetventils im montierten Zustand verschlossen ist.
-
Das Hydrolager 1 weist ferner ein unteres Lagergehäuse 13 auf. Das untere Lagergehäuse 13 weist mittig eine Ventilaufnahme 14 auf, in der das schaltbare Ventil 12 derart aufgenommen bzw. angeordnet ist, dass die Bewegungsachse BA des Ventils 12 mit der Längsachse der Gewindebohrung des Montageanschlusses 6 und auch mit der Mittelachse des Hydrolagers 1 zusammenfällt. Das Ventil 12 ist im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet. Ein äußerer Randabschnitt des Balgs 4 ist zwischen der Trennplatte 7 und einem äußeren Randabschnitt des unteren Lagergehäuses 13 festgeklemmt, und ein innerer Randabschnitt des Balgs 4 ist zwischen der Trennplatte 7 und einem inneren Randabschnitt der Ventilaufnahme 14 des unteren Lagergehäuses 13 festgeklemmt.
-
Das Hydrolager 1 weist des Weiteren ein oberes Lagergehäuse 15 auf, das eine Bördelung 16 aufweist, die einen äußeren Randabschnitt des Federkörpers 2, einen äußeren Randabschnitt der zwei Teilplatten 7a, 7b, den äußeren Randabschnitt des Balgs 4 und den äußeren Randabschnitt des unteren Lagergehäuses 13 miteinander verklemmt und somit diese Bauteile fixiert. Das untere Lagergehäuse 13 und das obere Lagergehäuse 15 können in eine Montagestruktur eingepresst werden, um das Hydrolager 1 beispielsweise mit einem Fahrzeugrahmen zu verbinden. Das Ventil 12 kann in der Ventilaufnahme 14 verpresst oder verklebt sein, kann jedoch auch beim Einpressen des Hydrolager 1 in die Montagestruktur durch diese fixiert werden.
-
Das untere Lagergehäuse 13 weist in der Ventilaufnahme 14 mittig eine Ausnehmung auf, durch die sich ein axial vorspringender, zylindrischer und im Durchmesser reduzierter Zentralabschnitt des Ventilgehäuses 17 des Ventils 12 erstreckt. Das Ventilgehäuse 17 ist zum unteren Lagergehäuse 13 mittels eines O-Rings 18 abgedichtet. Der Lüftungskanal 11 der Entkopplungskammer 10 ist durch das Ventilgehäuse 17 verschlossen, jedoch ist eine Ventilöffnung 19 des Ventilgehäuses 17 fluidisch mit dem Lüftungskanal 11 verbunden.
-
Das Ventilgehäuse 17 weist einen darin angeordneten Linearaktuator auf, umfassend eine Antriebsspule 20, einen Anker 21 und einen Aktuatorkopf 22. Der Aktuatorkopf 22 ist koaxial zum Anker 21 angeordnet und an seinem in Schließrichtung hinteren axialen Ende mit dem Anker 21 fest verbunden. Aktuatorkopf 22 und Anker 21 sind in einer Aktuatorkopf-Aufnahme des Ventilgehäuses 17 entlang der Bewegungsachse BA zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung hin und herbewegbar. 1 zeigt die Schließstellung, in der die Ventilöffnung 19 durch den Aktuatorkopf 22 fluiddicht verschlossen ist. Die Ventilöffnung 19 erstreckt sich gerade durch das Ventilgehäuse 17 im Bereich des axial vorspringenden Abschnitts reduzierten Durchmessers in einer Richtung im Wesentlichen quer zur Bewegungsachse des Ventils bzw. des Aktuatorkopfes 22.
-
Der Aktuatorkopf 22 und der Anker 21 sind im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet. Der Aktuatorkopf 22 ist zudem hohl ausgebildet und weist einen darin ausgebildeten zylindrischen Hohlraum 23 auf. Die in Schließrichtung vordere axiale Stirnfläche des Aktuatorkopfes 22 weist eine Aktuatorkopf-Öffnung 24 des Hohlraums 23 auf. Um die Aktuatorkopf-Öffnung 24 herum ist am Aktuatorkopf 22 eine umlaufende Aktuatorkopf-Dichtungsfläche 25 ausgebildet, die umlaufend elastomeres Dichtungsmaterial 26 darauf angeordnet aufweist. Der Aktuatorkopf 22 weist ferner einen Abschnitt auf, dessen Durchmesser gegenüber dem Durchmesser des vorderen axialen Endabschnitts des Aktuatorkopfs 22 vergrößert ist. Der Übergang von dem vorderen axialen Endabschnitt zu dem Abschnitt vergrößerten Durchmessers ist stufenförmig bzw. weist eine Stufe auf, wobei die axiale Stirnfläche der Stufe eine umlaufende Aktuatorkopf-Hilfsdichtungsfläche 27 ausbildet, die umlaufend elastomeres Dichtungsmaterial 28 darauf angeordnet aufweist.
-
In der in 1 gezeigten Schließstellung liegt die Aktuatorkopf-Dichtungsfläche 25 an der Innenfläche des Ventilgehäuses 17 bzw. an der Innenfläche der Aktuatorkopf-Aufnahme davon fluiddicht an. In der Schließstellung liegt gleichzeitig auch die Aktuatorkopf-Hilfsdichtungsfläche 27 an der Innenfläche des Ventilgehäuses 17 bzw. an der Innenfläche der Aktuatorkopf-Aufnahme davon fluiddicht an, um eine Hilfsdichtung auszubilden. Hierzu ist die Innenkontur des Ventilgehäuses 17 bzw. der Aktuatorkopf-Aufnahme entsprechend der Außenkontur des Aktuatorkopfes 22 ausgebildet. Die Abschnitte der Innenfläche des Ventilgehäuses 17, an der die Aktuatorkopf-Dichtungsfläche 25 und die Aktuatorkopf-Hilfsdichtungsfläche 27 anliegen, können jeweils als innere Dichtungsfläche und innere Hilfsdichtungsfläche des Ventilgehäuses 17 bezeichnet werden. In der Schließstellung wird durch die Aktuatorkopf-Dichtungsfläche 25 verhindert, dass Luft von der Entkopplungskammer 10 über den Lüftungskanal 11, die Ventilöffnung 19 und den Hohlraum 23 an die Umgebung gelangt. Durch die Hilfsdichtung bzw. die Aktuatorkopf-Hilfsdichtungsfläche 27 wird verhindert, dass Luft von der Entkopplungskammer 10 über den Lüftungskanal 11, die Ventilöffnung 19 und einem Zwischenraum bzw. Spalt zwischen der Innenfläche des Ventilgehäuses 17 und der Außenfläche des Aktuatorkopfes 22 an die Umgebung gelangt. Somit ist sichergestellt, dass die Ventilöffnung 19 fluiddicht gegenüber der Umgebung verschlossen ist.
-
Der Aktuatorkopf 22 weist zumindest einen Aktuatorkopf-Lüftungsdurchgang 29 auf, der sich unterhalb der Aktuatorkopf-Hilfsdichtungsfläche 27 seitlich von dem Hohlraum 23 durch den Aktuatorkopf 22 erstreckt. In der Schließstellung ist der Aktuatorkopf-Lüftungsdurchgang 29 gegenüber der Umgebung durch die Innenfläche des Ventilgehäuses 17 verschlossen und zumindest in der Offenstellung ist der Aktuatorkopf-Lüftungsdurchgang 29 gegenüber der Umgebung geöffnet. Der Aktuatorkopf 22 weist eine umlaufende Aktuatorkopf-Lüftungsrinne 30 auf, die sich entlang des radialen Außenumfangs des Aktuatorkopfes 22 erstreckt und in die der zumindest eine Aktuatorkopf-Lüftungsdurchgang 29 von dem Hohlraum 23 kommend mündet. Die Aktuatorkopf-Lüftungsrinne 30 ist in der Schließstellung radial nach außen hin durch die Innenfläche des Ventilgehäuses 17 verschlossen.
-
Das Ventilgehäuse 17 weist zumindest einen Ventilgehäuse-Lüftungsdurchgang 31 auf, der sich unterhalb der Aktuatorkopf-Lüftungsrinne 30 in der Schließstellung seitlich von der Aktuatorkopf-Aufnahme durch das Ventilgehäuse 17 erstreckt. Zumindest in der Offenstellung ist der Ventilgehäuse-Lüftungsdurchgang 31 jedoch mit der Aktuatorkopf-Lüftungsrinne 30 und dem Aktuatorkopf-Lüftungsdurchgang 29 fluidisch verbunden. Der Ventilgehäuse-Lüftungsdurchgang 31 ist mit der Umgebung fluidisch verbunden. Das Ventilgehäuse 17 weist eine umlaufende Ventilgehäuse-Lüftungsrinne 32 auf, die sich entlang des radialen Außenumfangs des Ventilgehäuses erstreckt und in die der zumindest eine Ventilgehäuse-Lüftungsdurchgang 31 von der Aktuatorkopf-Aufnahme kommend mündet. Die Ventilgehäuse-Lüftungsrinne 32 ist zwar im montierten Zustand radial nach außen von der Wand der Ventilaufnahme 14 bedeckt, jedoch nicht von dieser fluiddicht verschlossen.
-
Wird der Aktuatorkopf 22 von der Schließstellung in die Offenstellung entlang der Bewegungsachse BA nach unten verlagert, wird im Wesentlichen zeitgleich die Ventilöffnung 19 geöffnet, die Aktuatorkopf-Dichtungsfläche 25 von der inneren Dichtungsfläche des Ventilgehäuses 17 gelöst, die Aktuatorkopf-Hilfsdichtungsfläche 27 von der inneren Hilfsdichtungsfläche des Ventilgehäuses 17 gelöst und die Aktuatorkopf-Lüftungsrinne 30 mit dem Ventilgehäuse-Lüftungsdurchgang 31 fluidisch verbunden. Hierdurch wird in der Offenstellung die Entkopplungskammer 10 mit der Umgebung fluidisch verbunden.
-
2 und 3 zeigen ein schaltbares Ventil 12 eines schaltbaren Hydrolagers gemäß einer zweiten Ausführungsform. Der Schnitt in 2 verläuft durch die Mittelachse des Ventils 12. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform in der Konfiguration des schaltbaren Ventils 12. Insbesondere ist in der zweiten Ausführungsform das elastomere Dichtungsmaterial 26, 28 auf der Ventilgehäuseseite vorgesehen, insbesondere an der inneren Dichtungsfläche und an der inneren Hilfsdichtungsfläche des Ventilgehäuses 17 vorgesehen. Ferner sind sowohl die Aktuatorkopf-Dichtungsfläche 25 als auch die Aktuatorkopf-Hilfsdichtungsfläche 27 jeweils an der Spitze eines sich in Schließrichtung verjüngenden Abschnitts ausgebildet, so dass hier auch von einer Aktuatorkopf-Dichtungslinie bzw. Aktuatorkopf-Hilfsdichtungslinie gesprochen werden kann. 2 und 3 zeigen das Ventil 12 in Offenstellung. In 2 und 3 ist das Steuerkabel 33 zum Ansteuern des schaltbaren Ventils 12 gezeigt, wobei das Steuerkabel 33 zumindest mit der Antriebsspule 20 verbunden ist.
-
4 und 5 zeigen ein schaltbares Ventil 12 eines schaltbaren Hydrolagers gemäß einer dritten Ausführungsform. Der Schnitt in 4 verläuft durch die Mittelachse des Ventils 12. Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten und zweiten Ausführungsform darin, dass der Aktuatorkopf 22 und der Anker 21 einstückig ausgebildet sind. Ferner ist der Aktuatorkopf-Lüftungsdurchgang 29 gemäß der dritten Ausführungsform im Querschnitt kreisförmig ausgebildet und nicht rechteckig wie in den vorangegangenen Ausführungsformen. Es sind insgesamt drei Aktuatorkopf-Lüftungsdurchgänge 29 in gleichmäßigen Winkelabständen sich radial erstreckend im Aktuatorkopf 22 ausgebildet. Entsprechend sind drei Ventilgehäuse-Lüftungsdurchgänge 31 in gleichmäßigen Winkelabständen sich radial erstreckend im Ventilgehäuse 17 ausgebildet. Das Ventilgehäuse 17 weist ferner drei Ventilöffnungen 19 auf, die in gleichmäßigen Winkelabständen sich radial erstreckend im Ventilgehäuse 17 ausgebildet sind. An der Unterseite des Aktuatorkopfes 22 bzw. des Ankers 21 ist ein Dämpfungsring 40 aus elastomerem Material angeordnet, um Anschlagsgeräusche beim Öffnen des Ventils zu reduzieren.
-
6 zeigt ein schaltbares Ventil 12 eines schaltbaren Hydrolagers gemäß einer vierten Ausführungsform in der Schließstellung, und 7 zeigt das schaltbare Ventil 12 der vierten Ausführungsform in der Offenstellung. Die Schnitte in den 6 und 7 verlaufen durch die Mittelachse des Ventils 12. In der vierten Ausführungsform weist der Aktuatorkopf 22 keine Aktuatorkopf-Hilfsdichtungsfläche auf, die in Schließstellung an einer inneren Hilfsdichtungsfläche anliegt, um die Hilfsdichtung auszubilden. In der vierten Ausführungsform ist das Dichtungsmaterial 26 der Aktuatorkopf-Dichtungsfläche 25 und die Hilfsdichtung mittels einer einstückigen, durchgehenden Dichtungsmembran 34 in Form einer Rollmembran realisiert. Im Bereich der Aktuatorkopf-Dichtungsfläche 25 und einem oberen Abschnitt der radialen Seitenwand des Aktuatorkopfes 22 kann die Dichtungsmembran 34 an den Aktuatorkopf 22, bei entsprechender Konfiguration des Aktuatorkopfes 22, auch anvulkanisiert oder angeklebt sein. Ein radial äußerer Randabschnitt der Dichtungsmembran 34 ist in dem Ventilgehäuse 17 festgeklemmt bzw. eingespannt. Hierzu weist das Ventilgehäuse 17 zwei quer zur Bewegungsachse BA geteilte Ventilgehäuseteile 17a, 17b auf, die den äußeren Randabschnitt der Dichtungsmembran 34, der eine umlaufende Wulst 41 aufweist, einklemmen.
-
Der Verbindungsbereich 36 der Dichtungsmembran 34 zum Aktuatorkopf 22 ist balgförmig bzw. in Form eines Rollmembranabschnitts ausgebildet. Der balgförmige Abschnitt der Dichtungsmembran 34 ist in einer dafür vorgesehenen ringförmigen Vertiefung 37 des Aktuatorkopfes 22 angeordnet und liegt in Schließstellung im Wesentlichen vollflächig an der Oberfläche der ringförmigen Vertiefung 37 an, wodurch die Dichtungsmembran 34 gut gestützt wird. Die Dichtungsmembran 34 kann auch in der ringförmigen Vertiefung 37 in einem oberen Abschnitt davon teilweise an dem Aktuatorkopf 22 anvulkanisiert sein oder angeklebt sein. Beim Verlagern von der Schließstellung in die Offenstellung hebt sich der balgförmige Abschnitt zumindest teilweise abrollend von der Oberfläche der Vertiefung 37 ab.
-
Der Abschnitt der Dichtungsmembran 34 auf der Aktuatorkopf-Dichtungsfläche 25, also das elastomere Dichtungsmaterial 26 der Aktuatorkopf-Dichtungsfläche 25, weist an seinem radialen Rand eine in Schließrichtung axial vorstehende und umlaufende Dichtungslippe 38 auf, die in Schließstellung in eine umlaufende Dichtungsnut 39 eingreift bzw. hineinragt, wobei die Dichtungsnut 39 in der inneren Dichtungsfläche des Ventilgehäuses 17 ausgebildet ist. Dichtungslippe 38 und Dichtungsnut 39 sind derart ausgebildet, dass durch den Druck, der in den Ventilöffnungen 19 anliegt, die Dichtungslippe 38 an die Innenfläche der Dichtungsnut 39 angepresst wird, wodurch die Dichtwirkung erhöht wird. Das Ventil 12 der vierten Ausfürungsform weist vier Ventilöffnungen auf, die in gleichmäßigen Winkelabständen in dem Ventilgehäuse 17 ausgebildet sind.
-
Das schaltbare Ventil 12, insbesondere das Ventilgehäuse 17, der Aktuatorkopf 22 mit der ringförmigen Vertiefung 37 und die Dichtungsmembran 34, sind vorzugsweise derart konfiguriert, dass eine resultierende Kraft des Drucks, der an dem Aktuatorkopf 22 in der Schließstellung anliegt, in Schließrichtung wirkt. Hierzu kann der Durchmesser der Aktuatorkopf-Aufnahme des Ventilgehäuses 17 unterhalb der Dichtungsmembran 34 kleiner ausgebildet werden als oberhalb der Dichtungsmembran 34. Alternativ oder zusätzlich kann hierzu der Durchmesser des Aktuatorkopfes 22 unterhalb der ringförmigen Vertiefung 37 kleiner ausgebildet werden als oberhalb der ringförmigen Vertiefung 37 im Bereich der Aktuatorkopf-Dichtungsfläche 25.
-
Dadurch, dass in der Schließstellung durch den anliegenden Druck eine Kraft auf den Aktuatorkopf 22 in Schließrichtung wirkt, kann vorteilhafterweise die Betätigungskraft, die nötig ist, um den Aktuatorkopf 22 in die Schließstellung zu bringen und in der Schließstellung zu halten, weiter reduziert werden. Es ist also eine weitere Druckreduzierung bzw. eine Druckkompensation erzielt worden. Dies ermöglicht die Verwendung von noch kleineren, günstigeren Linearaktuatoren und verringert weiter die Schließ- und Öffnungsgeräusche. Es sei angemerkt, dass der Linearaktuator ein Federelement (nicht gezeigt) aufweisen kann, das den Aktuatorkopf 22 in Schließrichtung drückt, wobei bei Betätigung der Antriebsspule 20 der Aktuatorkopf 22 gegen die Federkraft in die Offenstellung bewegt wird und in der Offenstellung gehalten wird. Eine umgekehrte Konfiguration ist jedoch auch möglich. Die vierte Ausführungsform ermöglicht somit die Verwendung eines Federelements mit einer noch geringeren Steifigkeit sowie die Verwendung einer Antriebsspulen-Anker-Kombination mit einer noch geringeren Leistung, um das schaltbare Ventil 12 im Betrieb in die Schließstellung bzw. Offenstellung zu bringen und in der Schließstellung bzw. Offenstellung zu halten.
-
8 zeigt ein schaltbares Ventil 12 eines schaltbaren Hydrolagers gemäß einer fünften Ausführungsform in der Schließstellung, wobei der Schnitt in 8 durch die Mittelachse des Ventils 12 verläuft. Die fünfte Ausführungsform stellt eine Abwandlung der vierten Ausführungsform dar. In der fünften Ausführungsform der Abschnitt des Aktuatorkopfes 22 oberhalb der ringförmigen Vertiefung 37 zunächst im Durchmesser kleiner ausgebildet als der untere Abschnitt des Aktuatorkopfes 22 unterhalb der ringförmigen Vertiefung 37. An der Aktuatorkopf-Dichtungsfläche 25 weist das Dichtungsmaterial 26 des Aktuatorkopfes 22 jedoch einen umlaufenden, radial vorspringenden Dichtungsflansch 42 auf, so dass der Aktuatorkopf 22 im Bereich der Aktuatorkopf-Dichtungsfläche 25 im Durchmesser größer ausgebildet ist als der untere Abschnitt des Aktuatorkopfes 22 unterhalb der ringförmigen Vertiefung 37, wodurch die Druckreduzierung bzw. Druckkompensation erzielt wird.
-
9 zeigt ein schaltbares Ventil 12 eines schaltbaren Hydrolagers gemäß einer sechsten Ausführungsform in der Schließstellung, wobei der Schnitt in 9 durch die Mittelachse des Ventils 12 verläuft. Die sechste Ausführungsform ist ebenfalls eine Abwandlung der vierten Ausführungsform. In der sechsten Ausführungsform ist die ringförmige Vertiefung 37 des Aktuatorkopfes 22 im Querschnitt im Wesentlichen rechteckig oder quadratisch ausgebildet. Der Abschnitt des Aktuatorkopfes 22 oberhalb der ringförmigen Vertiefung 37 bis zur Aktuatorkopf-Dichtungsfläche 25 ist im Durchmesser größer ausgebildet als der Abschnitt des Aktuatorkopfes 22 unterhalb der ringförmigen Vertiefung 37. Ferner ist der Innendurchmesser des Ventilgehäuses 17, also der Durchmesser der Aktuatorkopf-Aufnahme des Ventilgehäuses, unterhalb der Dichtungsmembran 34 kleiner ausgebildet als oberhalb der Dichtungsmembran 34. Durch diese Konfiguration wird die Druckreduzierung bzw. Druckkompensation erzielt. In der sechsten Ausführungsform sind das Dichtungsmaterial 26 des Aktuatorkopfes 22 und die Dichtungsmembran 34 separat voneinander ausgebildet. Die Dichtungsmembran 34 kann an einem radialen Innenrand davon an dem Aktuatorkopf 22 anvulkanisiert sein oder mit diesem verklebt sein, insbesondere an der unteren axialen Innenfläche der ringförmigen Vertiefung 37.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- schaltbares Hydrolager
- 2
- Federkörper
- 3
- erste Fluidkammer
- 4
- Balg
- 5
- zweite Fluidkammer
- 6
- Montageanschluss
- 7
- Trennplatte
- 7a, 7b
- Teilplatten
- 8
- Entkopplungsmembran
- 9
- Fluidkanal
- 10
- Entkopplungskammer
- 11
- Lüftungskanal
- 12
- schaltbares Ventil
- 13
- unteres Lagergehäuse
- 14
- Ventilaufnahme
- 15
- oberes Lagergehäuse
- 16
- Bördelung
- 17
- Ventilgehäuse
- 17a, 17b
- Ventilgehäuseteil
- 18
- O-Ring
- 19
- Ventilöffnung
- 20
- Antriebsspule
- 21
- Anker
- 22
- Aktuatorkopf
- 23
- Hohlraum
- 24
- Aktuatorkopf-Öffnung
- 25
- Aktuatorkopf-Dichtungsfläche
- 26
- Dichtungsmaterial
- 27
- Aktuatorkopf-Hilfsdichtungsfläche
- 28
- Dichtungsmaterial
- 29
- Aktuatorkopf-Lüftungsdurchgang
- 30
- Aktuatorkopf-Lüftungsrinne
- 31
- Ventilgehäuse-Lüftungsdurchgang
- 32
- Ventilgehäuse-Lüftungsrinne
- 33
- Steuerkabel
- 34
- Dichtungsmembran
- 35
- Ventilgehäuseteil
- 36
- Verbindungsbereich
- 37
- ringförmige Vertiefung
- 38
- Dichtungslippe
- 39
- Dichtungsnut
- 40
- Dämpfungsring
- 41
- umlaufende Wulst
- 42
- Dichtungsflansch
- BA
- Bewegungsachse