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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 verbunden sind, der durch einen Aktor
freigebbar und verschliessbar 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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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 Bypasskanal ausserhalb des Aktors angeordnet ist.
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Durch die erfindungsgemässe Ausgestaltung
wird es ermöglicht,
die Abmessungen des Bypasskanals bei gleichbleibendem Aktor zu verändern. Damit
ist es möglich,
den erfindungsgemässen Aktor
für Lager
mit unterschiedlichem Dämpfungsverhalten,
d.h. für
verschiedene Bypassgrössen
zu verwenden.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der
Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung
der Erfindung umfasst der Aktor ein Stellglied und einen elektromagnetischen
Stellantrieb, wobei das Stellglied mit einer den Bypasskanal freigebenden
oder verschliessenden Prallplatte zusammenwirkt. Das Stellglied
wird vom Stellantrieb angetrieben oder bewegt. Durch diese Bewegung
wird eine Öffnung
in der Prallplatte freigegeben oder verschlossen, so dass dadurch
der Bypasskanal mit der Ausgleichs kammer verbunden wird. Durch das
Freigeben des Bypasskanals erhält
das Lager ein weicheres Dämpfungsverhalten
oder eine geringere Steifigkeit.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der
Erfindung ist vorgesehen, das Stellglied als hohlzylinderförmige Schiebehülse auszubilden,
die eine radial nach innen abragende stirnseitige Ankerplatte aufweist.
Die Schiebehülse
verschliesst den Bypasskanal und die stirnseitige Ankerplatte der
Scheibehülse
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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Weiterhin ist vorteilhaft vorgesehen,
dass der Stellantrieb zentral innerhalb des Durchmessers der Schiebehülse angeordnet
ist. Dabei 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.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der
Erfindung ist vorgesehen, den Stellantrieb des Aktors als Elektromagnet
auszubilden. Den Stellantrieb in Form eines Elektromagneten auszubilden stellt
einen zuverlässigen
wartungsfreien Betrieb des Lagers sicher.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der
Erfindung sind der Stellantrieb und das Stellglied in der Zwischenplatte
angeordnet. Dadurch 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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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 zu 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 Zahlstange 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