DE10121399A1

DE10121399A1 - Hydraulisch gedämpftes Aggregatlager

Info

Publication number: DE10121399A1
Application number: DE2001121399
Authority: DE
Inventors: Carsten Schulze
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2001-05-02
Filing date: 2001-05-02
Publication date: 2002-11-07
Anticipated expiration: 2021-05-03
Also published as: DE10121399B4

Abstract

Ein hydraulisch gedämpftes Aggregatlager umfaßt einen gummielastischen Federkörper (2; 32), eine Zwischenwand (7; 37) mit einer Durchgangsöffnung (11; 41) und eine nachgiebige Ausgleichswand (15; 45), wobei der gummielastische Federkörper (2; 32) und die Zwischenwand (7; 37) eine Arbeitskammer (5; 35) und die nachgiebige Ausgleichswand (15; 45) und die Zwischenwand (7; 37) eine Ausgleichskammer (12; 42) begrenzen, die jeweils mit einem Arbeitsfluid (6; 36) gefüllt sind und über die Durchgangsöffnung (11; 41) miteinander kommunizieren, einen Kolben (18; 48), der sich in die Durchgangsöffnung (11; 41) erstreckt, und eine Betätigungseinrichtung (19; 49) zur Bewegung des Kolbens (18; 48) relativ zu der Durchgangsöffnung (11; 41). Ein in Abhängigkeit der Stellung des Kolbens (18; 48) zwischen einem maximalen Öffnungszustand und einem minimalen Öffnungszustand, insbesondere Schließzustand, veränderlicher Strömungsquerschnitt ist durch Anhalten des Kolbens (18; 48) in einer Stellung zwischen dem maximalen Öffnungszustand und dem minimalen Öffnungszustand variabel einstellbar. Damit wird ein Aggregatlager geschaffen, dessen Minimum der dynamischen Steifigkeit über einen großen Frequenzbereich frei einstellbar ist. Dadurch ist eine sehr flexible Abstimmung des Aggregatlagers auf Erregerfrequenzen mit dem Ziel einer möglichst weitgehenden Dämpfung und Isolation möglich.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein hydraulisch gedämpftes Aggregatlager, umfassend einen gummielastischen Federkörper, eine Zwischenwand mit einer Durchgangsöffnung und eine nachgiebige Ausgleichswand, wobei der gummielastische Federkörper und die Zwischenwand eine Arbeitskammer und die nachgiebige Ausgleichswand und die Zwischenwand eine Ausgleichskammer definieren, die jeweils mit einem Arbeitsfluid gefüllt sind und über die Durchgangsöffnung miteinander kommunizieren, einen Kolben, der sich in die Durchgangsöffnung erstreckt, und eine Betätigungseinrichtung zur Bewegung des Kolbens relativ zu der Durchgangsöffnung.

Derartige Aggregatlager werden beispielsweise als hydraulische Motorlager eingesetzt, lassen sich jedoch überall dort verwenden, wo ein Schwingungen erzeugendes Aggregat gelagert werden muß oder aber gegen eine Schwingungserregung geschützt werden soll.

Aggregatlager der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bereits in vielerlei Ausführungsvarianten bekannt. Beispielhaft wird hierzu lediglich auf die folgenden Veröffentlichungen hingewiesen: EP 0 173 273 B1, EP 0 529 133 A1, EP 0 852 304 A1, EP 0 886 080 A1, EP 0 950 829 A2, EP 0 961 049 A2, DE 41 41 332 A1, DE 196 52 502 A1 und US 5,601,280 A. Diesen Aggregatlager ist gemeinsam, daß die Durchgangsöffnung entweder geöffnet oder geschlossen wird, um die dynamische Steifigkeit des Aggregatlagers auf bestimmte Schwingungssituationen abzustimmen und so eine Verminderung der Schwingungen bis hin zu einer vollständigen Tilgung zu erzielen.

Weiterhin ist es bekannt, den Strömungsquerschnitt einer Durchgangsöffnung an einem Aggregatlager variabel zu gestalten. Aus der DE 33 39 054 C1 ist hierzu ein Aggregatlager mit hydraulischer Dämpfung bekannt, bei dem ein in zwei Richtungen bewegbarer Kolben in die Durchgangsöffnung eingesetzt ist. Je nach Stellung gibt der Kolben einen größeren oder kleineren Strömungsquerschnitt frei. Der Kolben ist hierzu fliegend in der Durchgangsöffnung gelagert und über Federn in einer Mittelposition gehalten. Die Bewegung des Kolbens wird allein durch den Druck in der Arbeitskammer sowie in der Ausgleichskammer bestimmt, wobei die Federn eine Rückstellfunktion in Richtung auf die Mittelposition übernehmen. Diese Bauweise ist dahingehend nachteilig, daß der wirksame Strömungsquerschnitt allein von den Druckverhältnissen in der Arbeitskammer und der Ausgleichskammer abhängt. Eine genaue Frequenzabstimmung eines solchen hydraulischen Aggregatlagers ist daher schwierig und nach einer einmal vorgenommenen Einstellung nicht mehr veränderbar, ohne daß hierzu das Aggregatlager ausgebaut werden müßte.

Eine weitere Möglichkeit, den Strömungsquerschnitt einer Durchgangsöffnung zwischen einer Arbeitskammer und einer Ausgleichskammer zu verändern, ist in der DE 196 17 839 C2 offenbart. Im Unterschied zu der vorgenannten Lösung ist hierbei keine eigentliche Zwischenwand zwischen der Arbeitskammer und der Ausgleichskammer vorhanden. Vielmehr werden diese bei dem Aggregatlager nach der DE 196 17 839 C2 durch den gummielastischen Federkörper voneinander getrennt. Die Verbindung der beiden Kammern erfolgt über einen schmalen Kanal, der von Elektroden umgeben ist. Weiterhin muß das Arbeitsfluid eine elektro-rheologische Flüssigkeit sein. Durch Anlegen einer Spannung an die Elektroden wird deren Viskosität verändert, so daß der Durchsatz durch den Kanal in Abhängigkeit der Spannung vergrößert oder verkleinert werden kann. Diese Lösung ist jedoch auf solche Lager beschränkt, bei denen eine elektro-rheologische Flüssigkeit einsetzbar ist.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein hydraulisch gedämpftes Aggregatlager zu schaffen, das über einen großen Frequenzbereich hinweg günstige Dämpfungs- und Isolationseigenschaften aufweist.

Hierzu wird ein hydraulisch gedämpftes Aggregatlager vorgeschlagen, das im folgenden umfaßt: einen gummielastischen Federkörper, eine Zwischenwand mit einer Durchgangsöffnung und eine nachgiebige Ausgleichswand, wobei der gummielastische Federkörper und die Zwischenwand eine Arbeitskammer und die nachgiebige Ausgleichswand und die Zwischenwand eine Ausgleichskammer begrenzen, die jeweils mit einem Arbeitsfluid gefüllt sind und über die Durchgangsöffnung miteinander kommunizieren, einen Kolben, der sich in die Durchgangsöffnung erstreckt, und eine Betätigungseinrichtung zur Bewegung des Kolbens relativ zu der Durchgangsöffnung, wobei ein in Abhängigkeit der Stellung des Kolbens zwischen einem maximalen Öffnungszustand und einem minimalen Öffnungszustand, insbesondere Schließzustand, veränderlicher Strömungsquerschnitt durch Anhalten des Kolbens in einer Stellung zwischen dem maximalen Öffnungszustand und dem minimalen Öffnungszustand variabel einstellbar ist. Das Minimum der dynamischen Steifigkeit eines Aggregatlagers läßt sich so im Frequenzbereich von etwa 20 bis 200 Hertz gezielt bei einer gewünschten Frequenz einstellen und mittels der Betätigungseinrichtung auch während des Fahrbetriebs innerhalb dieses Bereiches variieren.

Das erfindungsgemäße Aggregatlager ermöglicht es, eine geringe dynamische Steifigkeit, die für das Dämpfungs- und Isolationsverhalten des Lagers gewünscht ist, auf einen breiten Frequenzbereich auszudehnen. Über die mit dem Kolben zusammenwirkende Betätigungseinrichtung ist dies unabhängig von den Druckverhältnissen in der Arbeitskammer und der Ausgleichskammer möglich. Damit kann das Dämpfungs- und Isolationsverhalten sehr flexibel auf den jeweiligen Erregungsfall abgestimmt werden. Dies erfolgt durch Anhalten des Kolbens bei einem gewünschten Strömungsquerschnitt. Prinzipiell kann der Kolben zwischen einem maximalen Öffnungszustand und einem Schließzustand betrieben werden. Es ist jedoch auch möglich, daß bei einem minimalen Öffnungszustand ein geringer Strömungsquerschnitt frei bleibt.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das Anhalten des Kolbens in Abhängigkeit einer an dem Aggregatlager auftretenden Schwingungsfrequenz. Dazu kann beispielsweise bestimmten Erregerfrequenzen eine bestimmte Kolbenstellung zugeordnet werden, die beim Auftreten einer solchen Frequenz mittels der Betätigungseinrichtung eingestellt wird. Die an dem Aggregatlager auftretenden Erregerfrequenzen werden beispielsweise mit einem Schwingungssensor gemessen. Jedoch kann die Kolbenstellung auch ohne direkte Messung aus Motorparametern, insbesondere der Motordrehzahl abgeleitet werden.

Bevorzugt erstreckt sich der Kolben durch die nachgiebige Ausgleichswand nach außen. Der Kolben ist mit nahezu beliebigen Betätigungseinrichtungen koppelbar, welche außerhalb der Arbeitskammer und der Ausgleichskammer angeordnet werden können. Damit läßt sich der eigentliche mechanisch wirksame Teil des Aggregatlagers sehr kompakt gestalten, da bauliche Zwänge aus der Betätigungseinrichtung entfallen. Die Betätigungseinrichtung kann beispielsweise elektrisch, magnetisch, hydraulisch, pneumatisch oder mechanisch arbeiten. Entsprechende Einrichtungen sind dem Fachmann allgemein bekannt und bedürfen daher keiner näheren Erläuterung. Selbstverständlich ergibt sich der Raumvorteil auch dann, wenn der Kolben lediglich zwischen einem maximalen Öffnungszustand und einem minimalen Öffnungszustand hin und her geschaltet wird.

Bevorzugt ist weiterhin die nachgiebige Ausgleichswand fest mit dem Kolben verbunden. Damit wird eine gewisse Zentrierung der nachgiebigen Ausgleichswand bewirkt, die sich bei Druckschwingungen in dem Arbeitsfluid somit gleichmäßige verformt und nicht unkontrolliert ausbeult.

Das Aggregatlager ist mit dem gummielastischen Federkörper entweder mit einem schwingungserzeugenden Aggregat oder einem stationären Bauteil, beispielsweise einem Lagerbock oder einer Fahrzeugkarosserie gekoppelt. Ein weiterer Abschnitt des Aggregatlagers wird dann mit dem entsprechend anderen Teil gekoppelt. Vorzugsweise wird der gummielastische Federkörper an das Aggregat angekoppelt. In diesem Fall ist es günstig, wenn die stationäre Lagerung des Aggregatlagers über die Zwischenwand vorgenommen wird.

In einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Zwischenwand, die nachgiebige Ausgleichswand und ein Halter für den gummielastischen Körper an ihrem Außenrand sandwichartig übereinanderliegend angeordnet und weiterhin von einer Klammer umfaßt und zusammengehalten. Hierdurch ergibt sich ein konstruktiv einfacher als auch montagegünstiger Aufbau. Die Klammer kann beispielsweise karosserieseitig vorgesehen werden, ist jedoch vorzugsweise Teil des Aggregatlagers, das so vormontierbar ist.

Die Zwischenwand kann als steife Platte ausgebildet werden. Bevorzugt wird jedoch an der Zwischenwand ein in Richtung der Arbeitskammer und der Ausgleichskammer auslenkbarer Membranabschnitt vorgesehen, an dem die Durchgangsöffnung ausgebildet ist. Der Membranabschnitt kann beispielsweise als separates Element in die Zwischenwand eingesetzt werden, ist jedoch bevorzugt einstückig mit derselben ausgebildet. Durch das Verformungsvermögen des Membranabschnittes läßt sich das Schwingungs- und Dämpfungs- und Isolationsverhalten noch weitergehend beeinflussen.

Weiterhin kann das Aggregatlager so ausgebildet werden, daß die Durchgangsöffnung die einzige Verbindungsöffnung zwischen der Arbeitskammer und der Ausgleichskammer ist. Eine u. U. stets erwünschte Fluidverbindung zwischen der Arbeitskammer und der Ausgleichskammer kann in diesem Fall durch ein nicht vollständiges Schließen der Durchgangsöffnung im minimalen Öffnungszustand verwirklicht werden. Alternativ kann zwischen der Arbeitskammer und der Ausgleichskammer ein stets offener Überströmkanal vorgesehen werden.

In einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist um die Durchgangsöffnung ein Kragen ausgebildet, der eine längliche Hülse bildet, in welcher der Kolben geführt ist. Neben der Stabilisierung der Kolbenbewegung kann über die Länge der Hülse desweiteren auch das Schwingungsverhalten des Aggregatlagers zusätzlich beeinflußt werden.

Für eine sehr genaue Einstellung des Strömungsquerschnittes ist es vorteilhaft, wenn in der Hülse im wesentlichen quer zu einer Bewegungsrichtung des Kolbens wenigstens eine Öffnung vorgesehen und derart angeordnet ist, daß diese durch den Kolben wenigstens teilweise verschließbar ist. Je nach Stellung des Kolbens ergibt sich dann ein größerer oder kleinerer Strömungsquerschnitt bzw. eine vollständige Absperrung.

Es ist jedoch auch möglich, den Kolben mit einer Öffnungskante auszubilden, an die eine konische Hinterschneidung anschließt. Diese Öffnungskante wirkt beispielsweise mit einem Öffnungsrand der Durchgangsöffnung bzw. Hülse der Zwischenwand zusammen, wobei sich mit der Stellung des Kolbens der Strömungsquerschnitt verändert. Die Öffnungskante kann dabei auf der Seite der Arbeitskammer oder auf der Seite der Ausgleichskammer angeordnet werden. In einer weiteren Ausgestaltung ist es überdies möglich, mittels der Öffnungskante den Strömungsquerschnitt an der wenigstens einen Öffnung einzustellen.

Alternativ hierzu ist in einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung an dem Kolben eine konische Fläche ausgebildet, der eine konische Fläche an der Zwischenwand gegenüberliegt. Die Durchgangsöffnung wird zwischen den konischen Flächen gebildet, wobei der Abstand zwischen der Fläche bei einer Relativbewegung zwischen dem Kolben und der Zwischenwand veränderbar ist.

Insbesondere im letzteren Fall ist es aus Gründen der Montage vorteilhaft, wenn der Kolben über ein in der Bewegungsrichtung des Kolbens elastisches Element mit der Zwischenwand verbunden ist. Durch die Sicherung des Kolbens an der Zwischenwand kann überdies eine ansonsten erforderliche Sicherung auf der Seite der Betätigungseinrichtung unterbleiben, die ihrerseits stationär angeordnet werden kann.

In einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung mündet die Durchgangsöffnung in eine Zwischenkammer, die gegenüber der Arbeitskammer oder der Ausgleichskammer durch eine Entkopplungsmembran getrennt ist. Die Entkopplungsmembran unterbindet einen direkten Fluidaustausch zwischen der Arbeitskammer und der Ausgleichskammer auf dem Weg über die Durchgangsöffnung. Dennoch wird ein Druck durch eine Verformung der verhältnismäßig dünnen Membran übertragen, wodurch die Drücke in der Arbeitskammer und der Ausgleichskammer miteinander kommunizieren.

Weithin kann die Zwischenwand zwei parallel übereinanderliegende Wandelemente aufweisen, die zusammen die Zwischenkammer begrenzen, wobei in einem ersten Wandelement die Entkopplungsmembran gehalten ist. Auf diese Weise läßt sich die zusätzliche Zwischenkammer verhältnismäßig einfach herstellen.

Bei Bildung der Durchgangsöffnung zwischen konische Flächen der Zwischenwand und des Kolbens ist es für die Herstellung und Montage weiterhin vorteilhaft, an einem zweiten Wandelement den Kolben zu haltern und die konische Fläche der Zwischenwand an dem ersten Wandelement vorzusehen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines hydraulisch gedämpften Aggregatlagers nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines hydraulisch gedämpften Aggregatlagers nach der Erfindung, und in

Fig. 3 ein Diagramm zur Veranschaulichung der frequenzabhängigen dynamischen Steifigkeit eines hydraulisch gedämpften Aggregatlagers nach der Erfindung bei unterschiedlichen Kolbenstellungen.

Das erste Ausführungsbeispiel in Fig. 1 zeigt ein hydraulisch gedämpftes Aggregatlager 1 in Form eines Motorlagers für ein Kraftfahrzeug. Das Aggregatlager 1 weist einen gummielastischen Federkörper 2 auf, der über ein Anschlußstück 3 mit einem Aggregat, hier einem Fahrzeugmotor gekoppelt wird. Das Anschlußstück 3 ist dazu zentrisch an den gummielastischen Federkörper 2 anvulkanisiert. Weiterhin ist an den gummielastischen Federkörper 2 ein ringförmiger Halter 4 anvulkanisiert, über den die Abstützung des Aggregats gegen ein stationäres Bauteil wie beispielsweise einen Lagerbock oder hier gegen die Fahrzeugkarosserie erfolgt.

Der gummielastische Federkörper 2 ist ringförmig ausgebildet und weist hier beispielhaft einen trapezförmigen Querschnitt auf. Dabei begrenzt eine sich von dem Anschlußstück 3 konisch erweiternde Innenwand des gummielastischen Federkörpers 2 einen Arbeitsraum 5, der mit einem im wesentlichen inkompressiblen Arbeitsfluid 6 gefüllt ist.

Der Arbeitsraum 5 wird weiterhin durch eine Zwischenwand 7 begrenzt, die der Innenwand des gummielastischen Federkörpers 2 gegenüber liegt. In bezug auf das Anschlußstück 3 ergibt sich eine konzentrische Anordnung. Wie Fig. 1 zeigt, besitzt die Zwischenwand 7 einen steifen äußeren Ringflansch 8, auf dem sich der ringförmige Halter 4 abstützt. Weiterhin ist an der Zwischenwand 7 ein zentraler Ringkörper 9 ausgebildet, der über einen starren Verbindungsabschnitt 10 einstückig mit dem äußeren Ringflansch 8 verbunden und diesem gegenüber versetzt ist.

An der Zwischenwand 7 bzw. an deren Ringkörper 9 ist eine Durchgangsöffnung 11 ausgebildet, die zu einer zweiten Kammer führt, welche als Ausgleichskammer 12 dient. Diese Ausgleichskammer 12 ist ebenfalls mit dem im wesentlichen inkompressiblen Arbeitsfluid 6 gefüllt und über die Durchgangsöffnung 11 mit der Arbeitskammer 5 verbindbar. An den Ringkörper 9 ist ein Kragen 13 angeformt, der die Durchgangsöffnung 11 zu einer länglichen Hülse verlängert. Der Kragen 13 befindet sich hier an der Seite der Arbeitskammer 12, kann genausogut jedoch auch an der gegenüberliegenden Seite vorgesehen werden. In der Seitenwand des Kragens 13 sind Öffnungen 14 ausgebildet, welche die Seitenwand im wesentlichen radial nach außen gerichtet durchbrechen.

Die Ausgleichskammer 12 wird durch die Zwischenwand 7 begrenzt und ist nach außen durch eine nachgiebige Außenwand 15 abgeschlossen, die als Kappe ausgebildet ist. Die nachgiebige Außenwand 15 weist an ihrem radialen Außenumfang einen ringförmigen Befestigungsflansch 16 auf, der gegen den äußeren Ringflansch 8 der Zwischenwand 7 abdichtet. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind der ringförmige Halter 4, der äußere Ringflansch 8 und der ringförmige Befestigungsflansch 16 sandwichartig übereinanderliegend angeordnet und mittels einer Klammer 17 fest zusammengehalten. Diese Klammer 17, die bevorzugt ringförmig oder wenigstens teilringförmig ausgebildet ist, wird an der Fahrzeugkarosserie oder auch an einem Lagerbock befestigt.

Weithin umfaßt das Aggregatlager 1 einen Kolben 18, sowie eine hier lediglich schematisch angedeutete Betätigungseinrichtung 19 zur Bewegung des Kolbens 18. In dem ersten Ausführungsbeispiel besitzt der Kolben 18 einen Stirnabschnitt 20, der sich in die Durchgangsöffnung 11 der Zwischenwand 7 erstreckt und in der länglichen Hülse geführt ist, so daß die Durchgangsöffnung 11 durch den Stirnabschnitt 20 abgedichtet werden kann. An den Stirnabschnitt 20 schließt ein sich konisch verjüngender Abschnitt 21 an, der dann in einem Stangenabschnitt 22 kleineren Durchmessers durch die Ausgleichskammer 12 hindurch zu der nachgiebigen Außenwand 15 weitergeführt ist. Die nachgiebige Außenwand 15 ist dabei an dem Kolben 18 befestigt, der durch einen weiteren Abschnitt 23 außerhalb der Ausgleichskammer 12 verlängert ist. Der weitere Abschnitt 23 dient der Ankopplung der Betätigungseinrichtung 19. Dies ermöglicht einen modularen Aufbau des Aggregatlagers mit dem mechanisch eigentlich wirksamen Teil einerseits und der Betätigungseinrichtung 19 andererseits.

Der kleinste Strömungsquerschnitt der Durchgangsöffnung 11, welche sich durch die Öffnungen 14 fortsetzt, wird durch die Stellung des Kolbens 18 in der länglichen Hülse bestimmt. Der Kolben 18 wie auch die Durchgangsöffnung 11 einschließlich der Öffnungen 14 sind der Art konfiguriert, daß in Abhängigkeit der Stellung des Kolbens 18 zwischen einem maximalen Öffnungszustand und einem minimalen Öffnungszustand, hier einem Schließzustand, der Strömungsquerschnitt durch Anhalten des Kolbens 18 in einer Stellung zwischen dem maximalen Öffnungszustand und dem minimalen Öffnungszustand variabel einstellbar ist. Im Schließzustand sind die Öffnungen 14 durch den Stirnabschnitt 20 des Kolbens 18 vollständig überdeckt. Durch eine in Fig. 1 nach oben gerichtete Bewegung des Kolbens 18 werden die Öffnungen 14 durch eine am Übergang zwischen dem Stirnabschnitt 20 und dem konischen Abschnitt 21 befindliche Öffnungskante 24 freigegeben. Fig. 1 zeigt dem maximalen Öffnungszustand. Der konische Abschnitt 21 verbessert die Strömungsverhältnisse in dem zwischen dem Kolben 18 und der Zwischenwand 7 gebildeten Kanal. Insbesondere werden hierdurch Totbereiche vermieden. Zudem lassen sich beim Durchströmen Kavitationseffekte unterbinden.

Die Betätigungseinrichtung 19 ist vorzugsweise ein elektromechanischer Aktuator. Allerdings kann die Bestätigung jedoch auch elektromagnetisch, pneumatisch, hydraulisch oder mechanisch erfolgen. Jedenfalls ist die Betätigungseinrichtung 19 derart ausgebildet, um den Kolben 18 in einer beliebigen Stellung relativ zu der Durchgangsöffnung 11 anzuhalten, um so einen gewünschten Strömungsquerschnitt einzustellen.

Diese Stellung wird in Abhängigkeit der zu dämpfenden Schwingungen festgelegt. Die Schwingungen werden im wesentlichen von dem Aggregat, beispielsweise einem Fahrzeugmotor erzeugt. Es können jedoch überdies Schwingungen gedämpft werden, welche aus einer Fußpunkterregung infolge der Fahrbewegung eines Kraftfahrzeuges resultieren. Für eine möglichst wirkungsvolle Schwingungsdämpfung werden die Erregerschwingungen an dem Aggregatlager 1, beispielsweise mit einem Schwingungssensor, erfaßt. Es jedoch auch möglich, die Erregerfrequenz beispielsweise anhand der Motordrehzahl und gegebenenfalls weiterer Motorparameter zu ermitteln. Beispielsweise kann bei einem Vierzylindermotor auf die Motorschwingungen zweiter Ordnung abgestellt werden. In Kenntnis der zu dämpfenden Schwingungen wird dann die Bestätigungseinrichtung 19 angesteuert, um den Kolben 18 in die gewünschte Stellung zu bewegen.

Fig. 3 zeigt ein Beispiel für die Frequenzabhängigkeit der dynamischen Steifigkeit eines Aggregatlagers 1 bzw. Motorlagers. Die eingezeichneten Kurven 1 bis 3 repräsentieren unterschiedliche Stellungen des Kolbens 18. So repräsentiert die Kurve 1 einen minimalen Öffnungszustand, die Kurve 3 hingegen einen maximalen Öffnungszustand. Die Kurve 2 stellt eine Zwischenstellung dar. Wie Fig. 3 zeigt, hängt die Frequenz, bei der das Minimum der dynamischen Steifigkeit auftritt, das heißt bei der die beste Dämpfung für eine bestimmte Frequenz erreicht wird, von der Stellung des Kolbens 18 ab. Dementsprechend wird bei einer bestimmten Erregerfrequenz die Stellung des Kolbens 18 so gewählt, daß das Minimum der dynamischen Steifigkeit mit der Erregerfrequenz im wesentlichen zusammenfällt.

In einer nicht dargestellten Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels wird die Zwischenwand 7 in umgekehrter Richtung eingebaut, so daß die der Kragen 9 mit den Öffnungen 14 in die Ausgleichskammer 12 ragt. In diesem Fall ist die Anordnung des Stirnabschnittes 20 wie auch des konischen Abschnittes 21 umzukehren.

Das zweite Ausführungsbeispiel in Fig. 2 zeigt ein weiteres hydraulisch gedämpftes Aggregatlager 31 in Form eines Motorlagers für ein Kraftfahrzeug. Das Aggregatlager 31 weist wiederum einen gummielastischen Federkörper 32, ein Anschlußstück 33 und einen ringförmigen Halter 34 auf, die wie in dem ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet sind.

Weiterhin ist wiederum eine Zwischenwand 37 mit einer Durchgangsöffnung 41 und eine nachgiebige Ausgleichswand 45 vorgesehen, wobei der gummielastische Federkörper 32 und die Zwischenwand 37 eine Arbeitskammer 35 und die nachgiebige Ausgleichswand 45 und die Zwischenwand 37 eine Ausgleichskammer 42 begrenzen, die jeweils mit einem Arbeitsfluid 36 gefüllt und über die Durchgangsöffnung 41 miteinander hydraulisch verbindbar sind.

Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Zwischenwand 37 zweiteilig ausgebildet. Sie umfaßt zwei parallel übereinanderliegende Wandelemente 38 und 39, die zusammen eine Zwischenkammer 40 begrenzen. Die beiden Wandelemente 38 und 39 sind in einem Randbereich mit dem ringförmigen Halter 34 und einem ringförmigen Befestigungsabschnitt 46 der nachgiebigen Ausgleichswand 45 mittels einer Klammer 47 zusammengehalten, so daß die Arbeitskammer 35 und die Ausgleichskammer 42 abgedichtet sind.

In die Durchgangsöffnung 41 erstreckt sich wiederum ein Kolben 48, der einen Stirnabschnitt 50 zur Abdichtung gegen eine das erste Wandelement 38 aufweist. Dazu sind sowohl an dem Stirnabschnitt 50 als auch an dem ersten Wandelement 38 einander entsprechende konische Flächen ausgebildet, die in einer Schließstellung gegeneinander anliegen. Durch eine Relativbewegung zwischen dem Kolben 48 und dem ersten Wandelement 38 wird eine Fluidverbindung durch die Zwischenwand 37 hindurch freigegeben, wobei der Strömungsquerschnitt mit zunehmendem Abstand zwischen dem Kolben 48 und dem ersten Wandelement 38 anwächst. Zur Verbindung mit der Arbeitskammer 35 weist insbesondere auch das zweite Wandelement 39 geeignete Durchgangsöffnungen 44 auf.

Der Kolben 48 ist über ein gummielastisches Element 51 in einer Durchgangsöffnung des zweiten Wandelementes 39 gehalten und mittels einer Betätigungseinrichtung 49 entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel bewegbar sowie in einer beliebigen Stellung anhaltbar. Dazu erstreckt sich wiederum ein Abschnitt 53 des Kolbens 48 aus der zweiten Ausgleichskammer 42 heraus, das heißt der Kolben 48 ist durch die nachgiebige Ausgleichswand 45 hindurchgeführt. Letztere ist auch in dem zweiten Ausführungsbeispiel wiederum an dem Kolben 48 befestigt.

Die bereits erwähnte Zwischenkammer 40 zwischen dem ersten Wandelement 38 und dem zweiten Wandelement 39, in welche der Stirnabschnitt 50 des Kolbens 48 hineinragt, ist mittels einer Entkopplungsmembran 54 gegenüber der Arbeitskammer 35 abgetrennt. Dazu weist das erste Wandelement 38 eine sich in die Arbeitskammer 35 hineinerstreckende Glocke auf. Die Entkopplungsmembran 54 ist als dünne Scheibe ausgebildet, die in eine ringförmige Ausnehmung 55 an dem ersten Wandelement 38 eingesetzt ist und damit eine Öffnung 52 der Glocke verschließt. Dabei ist der Rand der Entkopplungsmembran 54 mit Spiel in der ringförmigen Ausnehmung 55 aufgenommen, so daß die Entkopplungsmembran 54 bei Druckdifferenzen zwischen der Arbeitskammer 35 und der Zwischenkammer 40 etwas hin- und herschlagen kann. Dies ist insbesondere für die Isolation im hochfrequenten Bereich günstig.

Weiterhin ist in dem zweiten Ausführungsbeispiel ein Dämpfungskanal 56 vorgesehen, der die Arbeitskammer 35 stets mit der Ausgleichskammer 42 verbindet und für Dämpfung im tieffrequenten Bereich sorgt.

Mit dem Aggregatlager 31 des zweiten Ausführungsspiels läßt sich wiederum in Abhängigkeit der Stellung des Kolbens 48 das Minimum der dynamischen Steifigkeit gezielt bei einer bestimmten Frequenz im Bereich etwa zwischen 20 und 200 Hertz einstellen, wie dies in Fig. 3 beispielhaft dargestellt ist und bereits oben erläutert wurde.

In einer Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels kann das erste Wandelement 38 auch im wesentlichen flach ausgebildet werden, so daß die Zwischenkammer 40 durch einen glockenförmigen Abschnitt an dem zweiten Wandelement 39 gebildet wird.

Überdies ist es möglich, das zweite Wandelement 39 sowie den Kolben 48 durch die Zwischenwand 7 und in den Kolben 18 des ersten Ausführungsbeispiels zu ersetzen. Überdies kann der Überströmkanal 56 in dem zweiten Ausführungsbeispiel auch entfallen bzw. kann ein solcher in der Zwischenwand 7 des ersten Ausführungsbeispiels zusätzlich vorgesehen werden.

In sämtlichen Fällen wird jedoch ein Aggregatlager geschaffen, dessen Minimum der dynamischen Steifigkeit über einen großen Frequenzbereich zwischen 20 und 200 Hertz frei einstellbar ist. Dadurch ist eine sehr flexible Abstimmung des Aggregatlagers 1 bzw. 31 auf Erregerfrequenzen mit dem Ziel einer möglichst weitestgehenden Dämpfung und Isolation möglich.

BEZUGSZEICHENLISTE

1

Aggregatlager

2

gummielastischer Federkörper

3

Anschlußstück

4

ringförmiger Halter

5

Arbeitskammer

6

Arbeitsfluid

7

Zwischenwand

8

äußerer Ringflansch

9

Ringkörper

10

Verbindungsabschnitt

11

Durchgangsöffnung

12

Ausgleichskammer

13

Kragen

14

Öffnung

15

nachgiebige Ausgleichswand

16

ringförmiger Befestigungsabschnitt

17

Klammer

18

Kolben

19

Betätigungseinrichtung

20

Stirnabschnitt

21

konischer Abschnitt

22

Stangenabschnitt

23

weiterer Abschnitt des Kolbens

18

24

Öffnungskante des Kolbens

18

31

Aggregatlager

32

gummielastischer Federkörper

33

Anschlußstück

34

ringförmiger Halter

35

Arbeitskammer

36

Arbeitsfluid

37

Zwischenwand

38

erstes Wandelement der Zwischenwand

39

zweites Wandelement der Zwischenwand

40

Zwischenkammer

41

Durchgangsöffnung

42

Ausgleichskammer

44

Durchgangsöffnung

45

nachgiebige Ausgleichswand

46

ringförmiger Befestigungsabschnitt

47

Klammer

48

Kolben

49

Betätigungseinrichtung

50

Stirnabschnitt

51

gummielastisches Element

52

Durchgangsöffnung

53

weiterer Abschnitt des Kolbens

18

54

Entkopplungsmembran

55

Ausnehmung

56

Dämpfungskanal

Claims

1. Hydraulisch gedämpftes Aggregatlager, umfassend:
einen gummielastischen Federkörper (2; 32), eine Zwischenwand (7; 37) mit einer Durchgangsöffnung (11; 41) und eine nachgiebige Ausgleichswand (15; 45), wobei der gummielastische Federkörper (2; 32) und die Zwischenwand (7; 37) eine Arbeitskammer (5; 35) und die nachgiebige Ausgleichswand (15; 45) und die Zwischenwand (7; 37) eine Ausgleichskammer (12; 42) definieren, die jeweils mit einem Arbeitsfluid (6; 46) gefüllt sind und über die Durchgangsöffnung (11; 41) miteinander kommunizieren,
einen Kolben (18; 48), der sich in die Durchgangsöffnung (11; 41) erstreckt, und
eine Betätigungseinrichtung (19; 49) zur Bewegung des Kolbens (18; 48) relativ zu der Durchgangsöffnung (11; 41), dadurch gekennzeichnet, daß ein in Abhängigkeit der Stellung des Kolbens (18; 48) zwischen einem maximalen Öffnungszustand und einem minimalen Öffnungszustand, insbesondere Schließzustand, veränderlicher Strömungsquerschnitt durch Anhalten des Kolbens (18; 48) in einer Stellung zwischen dem maximalen Öffnungszustand und dem minimalen Öffnungszustand variabel einstellbar ist.

2. Hydraulisch gedämpftes Aggregatlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anhalten des Kolbens (18; 48) in Abhängigkeit einer an dem Aggregatlager (1; 31) auftretenden Schwingungsfrequenz erfolgt.

3. Hydraulisch gedämpftes Aggregatlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (18; 48) sich durch die nachgiebige Ausgleichswand (15; 45) nach außen erstreckt.

4. Hydraulisch gedämpftes Aggregatlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgiebige Ausgleichswand (15; 45) fest mit dem Kolben verbunden (18; 48) ist.

5. Hydraulisch gedämpftes Aggregatlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwand (7; 37) stationär gelagert ist.

6. Hydraulisch gedämpftes Aggregatlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwand (7; 37), die nachgiebige Ausgleichswand (15; 45) und ein Halter (4; 34) für den gummielastischen Körper (2; 32) an ihrem Außenrand sandwichartig übereinanderliegen und von einer Klammer (17; 47) umfaßt und zusammengehalten sind.

7. Hydraulisch gedämpftes Aggregatlager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsöffnung (11) die einzige Verbindungsöffnung zwischen der Arbeitskammer (5) und der Ausgleichskammer (12) ist.

8. Hydraulisch gedämpftes Aggregatlager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Arbeitskammer (35) und der Ausgleichskammer (42) ein stets offener Überströmkanal (56) vorgesehen ist.

9. Hydraulisch gedämpftes Aggregatlager nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß um die Durchgangsöffnung (11) ein Kragen (13) ausgebildet ist, der eine längliche Hülse bildet, in welcher der Kolben (18) geführt ist.

10. Hydraulisch gedämpftes Aggregatlager nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der Hülse im wesentlichen quer zu einer Bewegungsrichtung des Kolbens (18) wenigstens eine Öffnung (14) vorgesehen und derart angeordnet ist, daß diese durch den Kolben (18) wenigstens teilweise verschließbar ist.

11. Hydraulisch gedämpftes Aggregatlager nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (18) eine Öffnungskante (24) aufweist, an die ein konischer Abschnitt (21) anschließt.

12. Hydraulisch gedämpftes Aggregatlager nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungskante (24) mit der wenigstens einen Öffnung (14) zusammenwirkt.

13. Hydraulisch gedämpftes Aggregatlager nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Kolben (48) eine konische Fläche ausgebildet ist, der eine konische Fläche an der Zwischenwand (37) gegenüber liegt, wobei die Durchgangsöffnung (41) zwischen den konischen Flächen gebildet wird und der Abstand zwischen den konischen Flächen bei einer Relativbewegung zwischen dem Kolben (48) und der Zwischenwand (37) veränderbar ist.

14. Hydraulisch gedämpftes Aggregatlager nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (48) über ein in der Bewegungsrichtung des Kolbens (48) elastisches Element (51) mit der Zwischenwand (37) verbunden ist.

15. Hydraulisch gedämpftes Aggregatlager nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsöffnung (41) in eine Zwischenkammer (40) mündet, die gegenüber der Arbeitskammer (35) oder der Ausgleichskammer (42) durch eine Entkopplungsmembran (54) getrennt ist jedoch mit über die Entkopplungsmembran (54) hydraulisch verbunden ist.

16. Hydraulisch gedämpftes Aggregatlager nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, die Zwischenwand (37) zwei parallel übereinanderliegende Wandelemente (38, 39) aufweist, die zusammen die Zwischenkammer (40) begrenzen, wobei in einem ersten Wandelement (38) die Entkopplungsmembran (54) gehalten ist.

17. Hydraulisch gedämpftes Aggregatlager nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß an einem zweiten Wandelement (39) der Kolben (48) gehalten ist und die konische Fläche der Zwischenwand (37) an dem ersten Wandelement (38) vorgesehen ist.