DE102014217670A1

DE102014217670A1 - Hydrolager sowie Kraftfahrzeug mit einem derartigen Hydrolager

Info

Publication number: DE102014217670A1
Application number: DE102014217670.0A
Authority: DE
Inventors: Meinert Holst
Original assignee: ContiTech Vibration Control GmbH
Current assignee: ContiTech Vibration Control GmbH
Priority date: 2014-09-04
Filing date: 2014-09-04
Publication date: 2016-03-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hydrolager (2), aufweisend eine Tragfeder (4), die elastisch verformbar ausgestaltet ist, eine Hauptarbeitskammer (6), deren eine längsseitige Wandung (8) von der Tragfeder (6) gebildet ist, so dass ein Volumen der Hauptarbeitskammer (6) durch elastisches Verformen der Tragfeder (4) in Längsrichtung L des Hydrolagers (2) veränderbar ist, eine Hauptausgleichskammer (10), die räumlich von der Hauptarbeitskammer (6) getrennt ist, einen Hauptdrosselkanal (12), der die Hauptarbeitskammer (6) und die Hauptausgleichskammer (10) hydraulisch miteinander verbindet, eine Nebenarbeitskammer (14), deren eine querseitige Wandung (16) von der Tragfeder(4) gebildet ist, so dass ein Volumen der Nebenarbeitskammer (16) durch elastisches Verformen der Tragfeder (4) in Querrichtung Q des Hydrolagers (2) veränderbar ist, eine Nebenausgleichskammer (18), die räumlich von der Nebenarbeitskammer (14) getrennt ist, einen Nebendrosselkanal (20), der die Nebenarbeitskammer (14) und die Nebenausgleichskammer (18) hydraulisch miteinander verbindet, und der Nebendrosselkanal (20) abschnittsweise von der Hauptarbeitskammer (6) gebildet ist. Außerdem betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einem Fahrzeugrahmen, einem Motor und einem als Motorlager ausgestalteten Hydrolager (2), das eine lagernde Verbindung zwischen dem Motor und dem Fahrzeugrahmen herstellt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Hydrolager, aufweisend eine Tragfeder, die elastisch verformbar ausgestaltet ist, eine Hauptarbeitskammer, deren eine längsseitige Wandung von der Tragfeder gebildet ist, so dass ein Volumen der Hauptarbeitskammer durch elastisches Verformen der Tragfeder in Längsrichtung des Hydrolagers veränderbar ist, eine Hauptausgleichskammer, die räumlich von der Hauptarbeitskammer getrennt ist, einen Hauptdrosselkanal, der die Hauptarbeitskammer und die Hauptausgleichskammer hydraulisch miteinander verbindet, eine Nebenarbeitskammer, deren eine querseitige Wandung von der Tragfeder gebildet ist, so dass ein Volumen der Nebenarbeitskammer durch elastisches Verformen der Tragfeder in Querrichtung des Hydrolagers veränderbar ist, eine Nebenausgleichskammer, die räumlich von der Nebenarbeitskammer getrennt ist, und einen Nebendrosselkanal, der die Nebenarbeitskammer und die Nebenausgleichskammer hydraulisch miteinander verbindet.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, das einen Fahrzeugrahmen, einen Motor und ein als Hydrolager ausgebildetes Motorlager umfasst, das eine lagernde Verbindung zwischen dem Motor und dem Fahrzeugrahmen herstellt.
Hydrolager, die auch als Hydrauliklager bezeichnet werden, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Sie dienen zur elastischen Abstützung von Aggregaten, insbesondere von Kraftfahrzeugmotoren. Mit Hilfe derartiger, sich z. B. zwischen einem Motor und einem Chassis des Kraftfahrzeugs befindenden Hydrolagern soll einerseits verhindert werden, dass sich Motorvibrationen auf das Chassis übertragen und andererseits sollen die mit dem Fahrbetrieb gegebenen Erschütterungen des Chassis nicht oder nur gedämpft vom Chassis an den Motor gelangen können.
In ihrer Grundversion weisen derartige Hydrolager üblicherweise ein Gummielement als Tragfeder, die auch als Tragkörper bezeichnet wird, in Verbindung mit einem hydraulischen Dämpfer auf. Das Gummielement ist oft als Hohl-Konus ausgebildet. Die Tragfeder kann somit eine Wandung an einer oberen Stirnseite (längsseitige Wandung) der Hauptarbeitskammer und/oder eine Wandung an einer Mantelseite (querseitige Wandung) der Hauptarbeitskammer bilden. Als eine längsseitige Wanderung der Hauptarbeitskammer wird zumindest ein Abschnitt einer die Hauptarbeitskammer begrenzenden Wand verstanden, der sich in Querrichtung des Hydrolagers, also beispielsweise von „links“ nach „rechts“, erstreckt. An der oberen, spitzen Stirnseite des Hohl-Konuses ist zumeist eine außenseitig angeordnete Abdeckung vorgesehen, an der ein Anschlusselement zur Befestigung des Motors angebracht ist. Das Anschlusselement ist für gewöhnlich ein Gewindebolzen, der mit dem Motor verschraubt werden kann. Dabei umfasst der hydraulische Dämpfer bzw. das Hydrolager zumeist mindestens zwei Kammern, nämlich die genannte Hauptarbeitskammer und eine Hauptausgleichskammer. In Längsrichtung des Hydrolagers ist die Hauptausgleichskammer für gewöhnlich unterhalb der Hauptarbeitskammer angeordnet. Um die Hauptarbeitskammer und die Hauptausgleichskammer voneinander zu trennen, kann zwischen der Hauptausgleichskammer und der Hauptarbeitskammer eine Trennwand angeordnet sein. Außerdem ist ein zwischen der Hauptarbeitskammer und der Ausgleichkammer ausgebildeter Hauptdrosselkanal zum Austausch von Hydraulikflüssigkeit vorgesehen. Vorzugsweise ist der Hauptdrosselkanal zumindest abschnittsweise von der Trennwand ausgebildet. Alternativ kann der Hauptdrosselkanal auch von der Trennwand getrennt ausgebildet sein. Die Hauptarbeitskammer und die Hauptausgleichskammer sind vorzugsweise mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt. Als Hydraulikflüssigkeit wird oftmals ein Gemisch aus Öl und Wasser oder ein Fluid mit Glykol eingesetzt.
Bei einer Längsbelastung des Hydrolagers wirkt eine Kraft in Längsrichtung des Hydrolagers auf die Tragfeder, so dass sich diese elastisch verformt. Diese Verformung wird auch als Einfedern der Tragfeder bezeichnet. Bevorzugt ist die Hauptarbeitskammer von der Tragfeder zumindest teilweise umfasst, so dass die Hauptarbeitskammer durch das Einfedern der Tragfeder verkleinert wird. Damit steigt der Druck in der Hauptarbeitskammer an, woraufhin ein Teil der Hydraulikflüssigkeit aus der Hauptarbeitskammer durch den Hauptdrosselkanal in die Hauptausgleichskammer strömt. Für die strömende Hydraulikflüssigkeit stellt der Hauptdrosselkanal einen Strömungswiderstand dar. Das Durchströmen des entsprechend ausgebildeten Hauptdrosselkanals erzeugt deshalb Dissipation und somit Dämpfungsarbeit. Die Hauptausgleichskammer ist bevorzugt mit mindestens einem membranartig verformbaren Wandungsteil, insbesondere eine Rollmembran, versehen, so dass der in die Hauptausgleichskammer einströmende Teil der Hydraulikflüssigkeit aufgenommen werden kann.
Ein derartiges Hydrolager ist beispielsweise aus dem Dokument DE 10 2010 060 886 A1 oder aus dem Dokument DE 10 2012 008 497 A1 bekannt.
Die Dämpfungseigenschaften solcher Hydrolager sind aufgrund ihrer Bauweise frequenzabhängig. Statische oder quasistatische Längsbelastungen unterhalb einer Frequenz von 5 Hz werden dabei üblicherweise von der Tragfeder aufgenommen, die eine relativ große Steifheit aufweist.
Niederfrequente Schwingungen in Längsrichtung des Hydrolagers, d.h. Schwingungen mit Frequenzen von ca. 5 bis 20 Hz, die im Allgemeinen mit großen Amplituden auftreten, werden durch das Zusammenwirken der der Hauptarbeitskammer und der Hauptausgleichskammer über den Hauptdrosselkanal gedämpft. Die Dämpfung entsteht dabei mit dem Strömen von zumindest einem Teil der Hydraulikflüssigkeit aus der Hauptarbeitskammer durch den Hauptdrosselkanal in die Hauptausgleichskammer, und umgekehrt, wobei eine entsprechende Dämpfungsarbeit geleistet wird.
Hochfrequente Schwingungen in Längsrichtung des Hydrolagers, also Schwingungen im Frequenzbereich von 20 Hz bis beispielsweise 50 Hz, 100 Hz oder 200 Hz, werden aufgrund der Trägheit, Viskosität und Inkompressibilität der Hydraulikflüssigkeit und/oder der hohen Steifigkeit und Trägheit der Tragfeder nur sehr gering gedämpft oder sogar nahezu ungedämpft übertragen. Diese Schwingungen treten zwar im Allgemeinen nur mit kleinen Amplituden auf, sind aber aufgrund ihrer akustischen Wirkung von höherer Bedeutung. Zur besseren Isolation solcher Schwingungen kann die Trennwand zwischen Hauptarbeitskammer und Hauptausgleichskammer teilweise flexibel oder mit einem Freiweg ausgebildet werden. So kann die Trennwand eine passive Membran aufweisen, um die genannten hochfrequenten Schwingungen isoliert. Alternativ kann eine aktiv gesteuerte Membran vorgesehen sein, die mittels eines Aktors auslenkbar ist, um die hochfrequenten Schwingungen zu isolieren.
Das funktionale Zusammenwirken der Hauptarbeitskammer, der Hauptausgleichskammer und des Hauptdrosselkanals dient maßgeblich zum Dämpfen von Schwingungen in Längsrichtung des Hydrolagers. Wird das Hydrolager, wie eingangs erläutert, zur Dämpfung von Schwingungen eingesetzt, die von einem Motor oder einem mittels des Hydrolagers verbundenen Chassis ausgehen, können diese Schwingungen auch in einer Querrichtung des Hydrolagers auftreten. Um in Querrichtung auftretende Schwingungen zu dämpfen, könnte ein weiteres Hydrolager der zuvor erläuterten Art eingesetzt werden, wobei dieses senkrecht zu dem bereits bestehenden Hydrolager angeordnet wird. Aufgrund der vielfach sehr beengten Platzverhältnisse bzw. des sehr begrenzten Bauraums in einem Fahrzeug, wurde nach Lösungen gesucht, um ein Hydrolager bereitzustellen, das sowohl Schwingungen in Längsrichtung des Hydrolagers als auch Schwingungen in Querrichtung des Hydrolagers dämpfen kann.
Ein Hydrolager das zur Dämpfung von Schwingungen in Längsrichtung und Schwingungen in Querrichtung ausgebildet ist, kann dem Dokument DE 10 2011 102 076 B3 entnommen werden. Hierbei handelt es sich um ein Hydrolager mit zwei so genannten hydraulischen Dämpfungsvorrichtungen. Die beiden hydraulischen Dämpfungsvorrichtungen sind dabei jeweils flüssigkeitsdicht verschlossen und somit hydraulisch voneinander getrennt ausgebildet.
Ein Hydrolager nach der zuvor genannten Art weist ebenfalls eine Tragfeder, eine Hauptarbeitskammer, eine Hauptausgleichskammer und einen die Hauptarbeitskammer und die Hauptausgleichskammer hydraulisch verbindenden Hauptdrosselkanal auf. Sofern die Tragfeder in Längsrichtung des Hydrolagers gestaucht wird, verringert sich das Volumen der Hauptarbeitskammer, so dass eine Hydraulikflüssigkeit aus der Hauptarbeitskammer durch den Hauptdämpfungskanals in die Hauptausgleichskammer strömt. Dabei entsteht in dem Drosselkanal Dissipation und dämpft die entsprechende Schwingung in Längsrichtung des Hydrolagers. Die Hauptarbeitskammer, die Hauptausgleichskammer und der Hauptdrosselkanal bilden dabei ein erstes Dämpfungssystem. Wie zuvor genannten, ist aus dem Stand der Technik ein zweites Dämpfungssystem für ein Hydrolager bekannt. Das weitere Dämpfungssystem wird durch eine Nebenarbeitskammer, eine Nebenausgleichskammer und einen die Nebenarbeitskammer und die Nebenausgleichskammer hydraulisch verbindenden Nebendrosselkanal gebildet. Die Nebenarbeitskammer und die Nebenausgleichskammer sind mit einer Hydraulikflüssigkeit, insbesondere einem Gemisch aus Öl und Wasser oder ein Fluid mit Glykol gefüllt. Das zweite Dämpfungssystem ist dabei derart ausgebildet, dass die Nebenarbeitskammer von der Tragfeder gestaucht wird, wenn Kräfte in Querrichtung auf das Hydrolager bzw. die Tragfeder wirken. Dazu ist eine querseitige Wandung der Nebenarbeitskammer von der Tragfeder gebildet, so dass ein Volumen der Nebenarbeitskammer durch elastisches Verformen der Tragfeder in Querrichtung des Hydrolagers veränderbar ist. Als eine querseitige Wanderung der Nebenarbeitskammer wird zumindest ein Abschnitt einer die Nebenarbeitskammer begrenzenden Wand verstanden, der sich in Längsrichtung des Hydrolagers, also beispielsweise von „unten“ nach „oben“, erstreckt. So kann die von der Tragfeder gebildete, querseitige Wanderung durch eine in Querrichtung auf die Tragfeder wirkende Kraft in Querrichtung verschoben oder ausgedehnt werden. Wird die Nebenarbeitskammer nun gestaucht, strömt Hydraulikflüssigkeit aus der Nebenarbeitskammer durch den Nebendämpfungskanal in die Nebenausgleichskammer, wobei durch den Strömungswiderstand des Nebendämpfungskanals Dissipation entsteht. Schwingungen in Querrichtung des Hydrolagers können somit gedämpft werden.
In der Praxis wurde festgestellt, dass die bekannten Hydrolager mit zwei Dämpfungssystem zur Dämpfung von Schwingungen in Längsrichtung und Querrichtung noch immer einen großen Bauraum benötigen. Dies ist insbesondere darauf zurückzuführen, dass die beiden Dämpfungssystem hydraulisch voneinander getrennt ausgebildet sind.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, ein Hydrolager bereitzustellen, das geeignet ist, Schwingungen in einer Längsrichtung des Hydrolagers sowie in einer Querrichtung des Hydrolagers zu dämpfen, wobei das Hydrolager möglichst kompakt ausgebildet sein soll.
Gelöst wird die Aufgabe gemäß einem ersten Aspekt durch ein Hydrolager mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Vorgesehen ist also ein Hydrolager, aufweisend eine Tragfeder, die, insbesondere in Längsrichtung des Hydrolagers, elastisch verformbar ausgestaltet ist, eine Hauptarbeitskammer, deren eine längsseitige Wandung von der Tragfeder gebildet ist, so dass ein Volumen der Hauptarbeitskammer durch elastisches Verformen der Tragfeder in Längsrichtung des Hydrolagers veränderbar ist, eine Hauptausgleichskammer, die räumlich von der Hauptarbeitskammer getrennt ist, einen Hauptdrosselkanal, der die Hauptarbeitskammer und die Hauptausgleichskammer hydraulisch miteinander verbindet, eine Nebenarbeitskammer, deren eine querseitige Wandung von der Tragfeder gebildet ist, so dass ein Volumen der Nebenarbeitskammer durch elastisches Verformen der Tragfeder in Querrichtung des Hydrolagers veränderbar ist, eine Nebenausgleichskammer, die räumlich von der Nebenarbeitskammer getrennt ist, und einen Nebendrosselkanal, der die Nebenarbeitskammer und die Nebenausgleichskammer hydraulisch miteinander verbindet, wobei der Nebendrosselkanal abschnittsweise von der Hauptarbeitskammer gebildet ist.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass sowohl eine Wandlung der Hauptarbeitskammer als auch eine Wanderung der Nebenarbeitskammer von der Tragfeder gebildet ist. Die Hauptarbeitskammer und die Nebenarbeitskammer befinden sich also dicht beieinander. Um nun die Nebenarbeitskammer hydraulisch mit der Nebenausgleichskammer zu verbinden, kann der von der Hauptarbeitskammer ohnehin gebildete Raum genutzt werden, um einen entsprechenden Kanal, und zwar den Nebendrosselkanal zwischen der Nebenarbeitskammer und der Nebenausgleichskammer, abschnittsweise auszubilden. Für gewöhnlich sind die Kräfte, die in Längsrichtung auf das Hydrolager wirken deutlich größer als die Kräfte, die in Querrichtung auf das Hydrolager wirken. Somit ist die die Hauptarbeitskammer begrenzende Wanderung entsprechend steif auszubilden. Korrespondierend weist die Hauptarbeitskammer eine besonders hohe Blähsteifigkeit auf. Sollte es deshalb nun dazu kommen, dass die Nebenarbeitskammer gestaucht wird und eine Hydraulikflüssigkeit aus der Nebenarbeitskammer durch die Hauptarbeitskammer in die Nebenausgleichskammer strömt, so wird die Hauptarbeitskammer aufgrund ihrer hohen Blähsteifigkeit die dämpfende Funktion des Nebendrosselkanal nicht oder nur kaum negativ beeinflussen. Denn der Nebendrosselkanal wird nur abschnittsweise von der Hauptarbeitskammer gebildet. Folglich gibt es noch weitere Abschnitte, die nicht von der Hauptarbeitskammer gebildet sind. Diese übrigen Abschnitte können vorzugsweise dazu ausgebildet sein, um den für den Nebendrosselkanal vorgesehenen Strömungswiderstand im Wesentlichen zu bestimmen, so dass eine entsprechende Dissipation bei einem Durchströmen von Hydraulikflüssigkeit zu gewährleisten. Insbesondere können die zuletzt genannten Abschnitte mittels ihrer Länge und/oder ihres Querschnitts dazu ausgebildet sein.
In dem der Nebendrosselkanal abschnittsweise von der Hauptarbeitskammer gebildet ist, erhält die Hauptarbeitskammer eine Doppelfunktion. Der von der Hauptarbeitskammer gebildete Abschnitt des Nebendrosselkanals ist deshalb nicht durch andere Elemente des Hydrolagers auszubilden, so dass das Hydrolager insgesamt kompakter ausgebildet ist. Das Hydrolager bedarf folglich eines kleineren Bauraums.
Eine bevorzugte Ausgestaltung des Hydrolagers zeichnet sich dadurch aus, dass eine querseitige Wandung der Nebenausgleichskammer von der Tragfeder gebildet ist, so dass ein Volumen der Nebenausgleichskammer durch elastisches Verformen der Tragfeder in Querrichtung des Hydrolagers veränderbar ist. Als eine querseitige Wanderung der Nebenausgleichskammer wird zumindest ein Abschnitt einer die Nebenausgleichskammer begrenzenden Wand verstanden, der sich in Längsrichtung des Hydrolagers, also beispielsweise von „unten“ nach „oben“, erstreckt. Verformt sich nun die Tragfeder in Querrichtung des Hydrolagers, wirkt sich das auch auf die querseitige Wanderung der Nebenausgleichskammer aus, womit die Nebenausgleichskammer verkleinert oder vergrößert wird. So kann die von der Tragfeder gebildete, querseitige Wanderung durch eine in Querrichtung auf die Tragfeder wirkende Kraft in Querrichtung verschoben oder ausgedehnt werden. Verkleinert sich dann die Nebenausgleichskammer durch die Verformung der Tragfeder, strömt eine Hydraulikflüssigkeit aus der Nebenausgleichskammer durch den Nebendrosselkanal in die Nebenarbeitskammer. Vergrößert sich hingegen die Nebenausgleichskammer durch eine Verformung der Tragfeder, strömt eine Hydraulikflüssigkeit aus der Nebenarbeitskammer durch den Nebendrosselkanal in die Nebenausgleichskammer. Besonders bevorzugt sind die Nebenarbeitskammer, die Tragfeder und die Nebenausgleichskammer derart ausgebildet, dass ein elastisches Verformen der Tragfeder in Querrichtung zu einer Vergrößerung der Nebenausgleichskammer führt, wenn die Nebenarbeitskammer durch die Verformung der Tragfeder verkleinert wird, und umgekehrt. In diesem Fall wird entsteht eine gleichgerichtete Kraft auf die Hydraulikflüssigkeit in dem Nebendrosselkanal, der ein Strömen der Hydraulikflüssigkeit zwischen der Nebenarbeitskammer und der Nebenausgleichskammer verursacht. Wirken auf das Hydrolager bzw. auf die Tragfeder Schwingungen in Querrichtung, können diese aufgrund der zuvor genannten funktionalen Zusammenhänge zwischen der Nebenarbeitskammer und der Nebenausgleichskammer besonders effektiv gedämpft werden, indem Hydraulikflüssigkeit durch den Nebendrosselkanal strömt.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des Hydrolagers zeichnet sich dadurch aus, dass die genannten, querseitigen Wandungen der Nebenarbeitskammer und der Nebenausgleichskammer gegenüberliegend angeordnet sind. Wirkt auf die Tragfeder eine Kraft in positiver Querrichtung, so erfolgt aufgrund der gegenüberliegenden Anordnung der beiden Wandungen für jede der beiden Wandlungen eine Verformung in positiver Querrichtung. Die Verformung der beiden Wandungen ist also gleichgerichtet. Verkleinert sich die Nebenarbeitskammer durch die Verformung der Tragfeder, vergrößert sich gleichzeitig die Nebenausgleichskammer. Ein umgekehrter Zusammenhang gilt natürlich ebenfalls. Vergrößert sich also die Nebenarbeitskammer durch die Verformung der Tragfeder, verkleinert sich gleichzeitig die Nebenausgleichskammer. Der zu dieser Ausgestaltung erläuterte Zusammenhang wird auch als gleichgerichtete Verformung der Wandungen bezeichnet.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des Hydrolagers zeichnet sich dadurch aus, dass sich ein dem Nebendrosselkanal zugeordneter, erster Kanalabschnitt von der Nebenarbeitskammer in die Hauptarbeitskammer und sich ein dem Nebendrosselkanal zugeordneter, zweiter Kanalabschnitt von der Hauptarbeitskammer in die Nebenausgleichskammer erstreckt. Indem der Nebendrosselkanal darüber hinaus abschnittsweise von der Hauptarbeitskammer gebildet ist, weist der Nebendrosselkanal vorzugsweise drei Abschnitte auf. Der erste und/oder zweite Kanalabschnitt des Nebendrosselkanals können jeweils eine Länge und/oder einen Durchmesser aufweisen, der zum Drosseln einer Hydraulikflüssigkeit geeignet ist. Somit ist es bevorzugt vorgesehen, dass die wesentliche Dissipation der Hydraulikflüssigkeit bei einem Durchströmen des Nebendrosselkanals in dem ersten und/oder zweiten Kanalabschnitt des Nebendrosselkanals auftritt. So können der erste und/oder der zweite Kanalabschnitt des Nebendrosselkanals jeweils ringabschnittsförmig um die Hauptarbeitskammer führen. So können der erste und/oder der zweite Kanalabschnitt des Nebendrosselkanals jeweils besonders platzsparend in das Hydrolager integriert sein.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des Hydrolagers zeichnet sich dadurch aus, dass die Nebenarbeitskammer radial außenseitig zu der Hauptarbeitskammer angeordnet ist und räumlich durch die querseitige Wandung der Nebenarbeitskammer von der Hauptarbeitskammer getrennt ist. Somit kann die querseitige Wanderung sowohl einen Abschnitt der die Nebenarbeitskammer begrenzenden Wand als auch einen Abschnitt der die Hauptarbeitskammer bildenden Wand bilden. Eine derartige Ausgestaltung des Hydrolagers ist besonders platzsparend. Deshalb benötigt ein derartiges Hydrolager einen besonders kleinen Bauraum.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des Hydrolagers zeichnet sich dadurch aus, dass die Nebenausgleichskammer radial außenseitig zu der Hauptarbeitskammer angeordnet ist und räumlich durch die querseitige Wandung der Nebenausgleichskammer von der Hauptarbeitskammer getrennt ist. Diese Ausgestaltung gewährleistet, dass sowohl die Nebenarbeitskammer als auch die Nebenausgleichskammer jeweils durch eine zugehörige, querseitige Wanderung von der Hauptarbeitskammer getrennt sein können. Es gelten deshalb die analogen Merkmale und Vorteile, wie sie zu der vorherigen Ausgestaltung erläutert worden sind. Außerdem kann damit besonders einfach die bereits genannte, gleichgerichtete Verformung der Wandungen der Nebenarbeitskammer und der Nebenausgleichskammer bei einem Auftreten einer Kraft in Querrichtung auf die Tragfeder erreicht werden.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des Hydrolagers zeichnet sich dadurch aus, dass ein metallischer Ring vorgesehen ist, der die querseitigen Wandungen der Nebenarbeitskammer und der Nebenausgleichskammer durchdringt und/oder zumindest teilweise bildet. Zuvor wurde erläutert, dass die querseitige Wanderung der Nebenarbeitskammer und/oder die querseitige Wanderung der Nebenausgleichskammer jeweils von der Tragfeder gebildet sind. Der metallische Ring ist deshalb der Tragfeder bevorzugt zugeordnet. Der metallische Ring gewährleistet, dass die Tragfeder bei einem Auftreten von Kräften in Querrichtung und vorzugsweise der die mindestens eine querseitige Wanderung bildende Abschnitt der Tragfeder in einer Querebene des Hydrolagers gleichmäßig verformt wird. Dies gewährleistet eine gleichmäßige Kraftverteilung auf die jeweilige querseitige Wanderung. Außerdem kann mit dem metallischen Ring eine vorbestimmte Grundsteifigkeit der jeweiligen querseitigen Wanderung gewährleistet werden, um bei einem Auftreten der zuvor genannten Kräfte eine Verdrängen der Hydraulikflüssigkeit aus der Nebenarbeitskammer bzw. aus der Nebenausgleichskammer zu erreichen. Mit anderen Worten kann der metallische Ring zu einer Erhöhung der Blähsteifigkeit der Nebenarbeitskammer und/oder der Nebenausgleichskammer dienen.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des Hydrolagers zeichnet sich dadurch aus, dass ein insbesondere weiterer Ring vorgesehen ist, der eine radial außenseitige Wandung der Nebenarbeitskammer und eine radial außenseitige Wandung der Nebenausgleichskammer durchdringt und/oder zumindest teilweise bildet. Dieser weitere Ring kann radial außenseitig zu dem Ring angeordnet sein, wie dieser zu der vorherigen Ausgestaltung erläutert wurde. Besonders bevorzugt sind die beiden Ringe koaxial zueinander angeordnet. Mit dem weiteren Ring wird die Blähsteifigkeit der Nebenarbeitskammer und/oder der Nebenausgleichskammer erhöht.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird die eingangs genannte Aufgabe außerdem durch ein Kraftfahrzeug gelöst, das einen Fahrzeugrahmen, einen Motor und ein Motorlager umfasst, das eine lagernde Verbindung zwischen dem Motor und dem Fahrzeugrahmen herstellt, wobei das Motorlager durch ein erfindungsgemäßes Hydrolager ausgebildet ist. Dabei gelten Merkmale, Details und Vorteile, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Hydrolager beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine erste schematische Querschnittsansicht eines Hydrolagers, und
2 eine schematische Querschnittsansicht des Hydrolagers entlang des senkrechten Schnittes zu der Darstellung des Hydrolagers aus 1.
Aus der 1 ist ein Hydrolager 2 zu erkennen. Das Hydrolager 2 umfasst eine als Gummielement ausgestaltete Tragfeder. Diese Tragfeder 4 ist für gewöhnlich als Hohlkörper ausgebildet, wobei die Oberseite der Tragfeder 4 eine Abdeckung 36 aufweist. An der Abdeckung 36 ist zumeist ein Anschlusselement (nicht dargestellt) zur Befestigung eines Motors angebracht. In einer einfachen Ausgestaltung handelt es sich bei dem Anschlusselement um einen Gewindebolzen, der mit dem Motor verschraubt werden kann. An der Unterseite der Tragfeder 4 schließt die Trennwand 38 an. Zwischen der Tragfeder 4 und der Trennwand 38 bildet sich die Hauptarbeitskammer 6 aus. Die Hauptarbeitskammer 6 ist mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um ein Gemisch aus Öl und Wasser. In Längsrichtung L unterhalb der Trennwand 38 schließt das hohlzylindrische Basisgehäuse 40 an. In das Basisgehäuse 40 ist die Rollmembran 42 eingebracht, die aus elastischem Material hergestellt ist. Durch ihre Ringform ist die Rollmembran 42 mit ihren voneinander beabstandeten Kanten an der Unterseite der Trennwand 38 befestigt. Der von der Trennwand 38 und der Rollmembran 42 eingeschlossene Raum bildet die Hauptausgleichskammer 10 des Hydrolagers 2. Die Hauptausgleichskammer 10 ist mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt, insbesondere mit einem Gemisch aus Öl und Wasser.
Zur Dämpfung von Schwingungen in Längsrichtung L des Hydrolagers 2, die von dem Motor über die Abdeckung 36 auf die Tragfeder 4 und somit auch auf die Hauptarbeitskammer 6 wirken, ist ein zwischen der Hauptarbeitskammer 6 und der ersten Hauptausgleichskammer 10 ausgebildeter Hauptdrosselkanal 12 vorgesehen, der zum Austausch von Hydraulikflüssigkeit dient. Wie in 1 dargestellt, wird der Hauptdrosselkanal 12 zumindest teilweise von der Trennwand 8 gebildet oder sind in diese eingefasst.
Wird die Tragfeder 36 durch Schwingungen in Längsrichtung L gestaucht, führt dies zumeist zu einer Verformung der längsseitigen Wandung 8 der Hauptarbeitskammer 6 und damit zu einer Erhöhung des Drucks der Hydraulikflüssigkeit in der Hauptarbeitskammer 6 und/oder zu einer Verkleinerung ihres Volumens. In beiden Fällen erfolgt ein Volumenstrom der Hydraulikflüssigkeit aus der Hauptarbeitskammer 6 durch den Drosselkanal 12 in die Hauptausgleichskammer 10. Der Hauptdrosselkanal 12 weist einen derart kleinen Durchmesser auf, dass Dissipation entsteht und die auf die Tragfeder 4 in Längsrichtung L einwirkenden Schwingungen gedämpft werden. Die Dämpfung mittels des Hauptdrosselkanals 12 ist jedoch nur für niederfrequentierte Schwingungen besonders effektiv. Bei höherfrequenten Schwingungen in Längsrichtung L, so beispielsweise ab 20 Hz, werden die Schwingungen durch den Hauptdrosselkanal 12 nur gering gedämpft oder verhindert.
Zur Isolierung von Schwingungen in Längsrichtung L mit einer Frequenz von mehr als 20 Hz weist das Hydrolager 2 eine Membran 44 auf, die in Fluidverbindung mit der Hauptarbeitskammer 6 ausgebildet ist. Die Membran 44 ist, wie aus 1 ersichtlich, vorzugsweise in die Trennwand 38 eingefasst, wobei sich eine weitere Kammer zwischen der Membran 44 und der Trennwand 38 ausbildet. Die Membran 44 ist vorzugsweise aus einem elastischen Werkstoff hergestellt. Werden nun – beispielsweise durch Massenkräfte des Motors – hochfrequente Schwingungen mit kleinen Amplitude angeregt, so wird die Membran 44 ebenfalls in Schwingungen versetzt. Dabei werden durch die Rückkopplung zwischen der Membran 44 und der Hydraulikflüssigkeit in der Hauptarbeitskammer 6 weitere Schwingungen angeregt, die zumindest teilweise zu einer Isolation der ursprünglichen, hochfrequenten Schwingungen führen.
In den vorangegangenen Abschnitten wurde erläutert, dass Kräfte bzw. Schwingungen in Längsrichtung L des Hydrolagers 2 wirken können, wobei diese durch ein Strömen von Hydraulikflüssigkeit aus der Hauptarbeitskammer 6 durch den Hauptdrosselkanal 12 in die Hauptausgleichskammer 10, oder umgekehrt, gedämpft werden. Hydrolager 2 werden jedoch vielfach auch mit Kräften bzw. Schwingungen in Querrichtung Q des Hydrolagers 2 beaufschlagt. Um auch diese Kräfte bzw. Schwingungen dämpfen zu können, weist das Hydrolager 2 eine Nebenarbeitskammer 14, eine Nebenausgleichskammer 18 und einen die Nebenarbeitskammer 14 und die Nebenausgleichskammer 18 hydraulisch verbindenden Nebendrosselkanal 20 auf. Die Nebenarbeitskammer 14 und die Nebenausgleichskammer 18 sind radial außenseitig zu der Hauptarbeitskammer 6 angeordnet. Dabei wird eine querseitige Wanderung 16 der Nebenarbeitskammer 14 von der Tragfeder 4 gebildet. Somit trennt auch diese querseitige Wanderung 16 die Nebenarbeitskammer 14 von der Hauptarbeitskammer 6. Entsprechendes gilt für die Nebenausgleichskammer 18. Denn eine querseitige Wanderung 30 der Nebenausgleichskammer 18 wird von der Tragfeder 4 gebildet. Somit trennt die querseitige Wanderung 30 die Nebenausgleichskammer 18 von der Hauptarbeitskammer 6.
Wie aus der Zusammenschau der 1 und 2 zu erkennen ist, erstrecken sich die Nebenarbeitskammer 14 und die Nebenausgleichskammer 18 jeweils über einen begrenzten Bogenabschnitt bzw. über einen begrenzten Bogenwinkel. Somit sind die Nebenarbeitskammer 14 und die Nebenausgleichskammer 18 räumlich voneinander getrennt. Verbunden werden die Nebenarbeitskammer 14 und die Nebenausgleichskammer 18 hydraulisch durch den Nebendrosselkanal 20, der abschnittsweise von der Hauptarbeitskammer 6 gebildet ist. Der Nebendrosselkanal 20 ist also von mehreren Abschnitten gebildet. So erstreckt sich ein dem Nebendrosselkanal 20 zugeordneter, erster Kanalabschnitt 22 von der Nebenarbeitskammer 14 in die Hauptarbeitskammer 6. Ein zweiter, dem Nebendrosselkanal 20 zugeordneter Kanalabschnitt 24 erstreckt sich von der Hauptarbeitskammer 6 in die Nebenausgleichskammer 18. Somit ist die Nebenarbeitskammer 14 mittels des ersten Abschnitts 22 des Nebendrosselkanals, der Hauptarbeitskammer 6 und des zweiten Abschnitts des Nebendrosselkanals 20 hydraulisch mit der Nebenausgleichskammer 18 verbunden.
Treten nun Kräfte in Querrichtung Q auf die Tragfeder 4 auf, wirken diese entsprechend auf die querseitigen Wandungen 16, 30 der Nebenarbeitskammer 14 bzw. der Nebenausgleichskammer 18. Bei einer Kraft in positiver Querrichtung Q wird die querseitige Wanderung 16 der Nebenarbeitskammer 14 ebenfalls in positiver Querrichtung Q verformt, so dass die Nebenarbeitskammer 14 verkleinert wird. Dies erhöht den Druck der Hydraulikflüssigkeit in der Nebenarbeitskammer 14, was zu einem Volumenstrom der Hydraulikflüssigkeit durch den ersten Abschnitt 22 des Nebendrosselkanals 20 in die Hauptarbeitskammer 6 führt. Aufgrund der hohen Blähsteifigkeit der Hauptarbeitskammer 6 kommt es deshalb zu einem Volumenstrom von Hydraulikflüssigkeit aus der Hauptarbeitskammer 6 durch den zweiten Abschnitt 24 in die Nebenausgleichskammer 18. Dieser Volumenstrom wird auch dadurch unterstützt, indem die querseitigen Wandungen 16 bzw. 30 der Nebenarbeitskammer 14 bzw. der Nebenausgleichskammer 18 einander gegenüberliegend angeordnet sind. In diesem Fall verformt sich die querseitige Wanderung 30 bei einer Kraft auf die Tragfeder 4 in positiver Querrichtung Q ebenfalls in positive Querrichtung Q, so dass sich die Nebenausgleichskammer 18 vergrößert. Mit anderen Worten erfolgt bei einer Kraft auf die Tragfeder 4 in Querrichtung Q eine gleichgerichtete Verformung der querseitigen Wanderung 16 der Nebenarbeitskammer und der querseitige Wanderung 30 der Nebenausgleichskammer 18. Die zuvor erläuterten, funktionalen Zusammenhänge gelten analog, wenn es zu einer Krafteinwirkung auf die Tragfeder in negativer Querrichtung Q kommt. In diesem Fall strömt Hydraulikflüssigkeit aus der Nebenausgleichskammer 18 durch den Nebendrosselkanal 20 in die Nebenarbeitskammer 14.
Mit der Integration der Hauptarbeitskammer 6 als Abschnitt des Nebendrosselkanals und der radial außenseitigen Anordnung der Nebenarbeitskammer 14 sowie Nebenausgleichskammer 18 zu der Hauptarbeitskammer 6 ist das Hydrolager 2 besonders platzsparend und kompakt ausgestaltet.
Durch ein Strömen von Hydraulikflüssigkeit durch den Nebendrosselkanal 20 kommt es durch den entsprechenden Strömungswiderstand des Nebendrosselkanals 20 zu einer Dissipation, was zu einer Dämpfung von auf das Hydrolagers 2 bzw. die Tragfeder 4 einwirkenden Schwingungen in Querrichtung führt. Durch eine Anpassung einer Länge und/oder eines Durchmessers des ersten und/oder zweiten Kanalabschnitt 22, 24 kann die Dämpfung von Schwingungen in Querrichtung Q eingestellt bzw. bestimmt sein.
Um zu verhindern, dass es zu einem Aufblähen der Nebenarbeitskammer 14 und/oder der Nebenausgleichskammer 18 bei Schwingungen in Querrichtung Q kommt, ist es vorgesehen, dass die jeweils von der Tragfeder 4 gebildeten querseitigen Wanderungen 16, 30 der Nebenarbeitskammer 14 bzw. der Nebenausgleichskammer 18 von einem gemeinsamen metallischen Ringen 26 durchdrungen sind. Der metallische Ring 26 ist deshalb der Tragfeder 4 zugeordnet. Mit dem metallischen Ring 26 kann effektiv verhindert werden, dass es zu einem starken Aufblähen der Nebenarbeitskammer 14 bzw. der Nebenausgleichskammer 18 kommt, wenn ein Druck ihrer jeweils zugehörigen Hydraulikflüssigkeit ansteigt. Um die Blähsteifigkeit der Nebenarbeitskammer 14 bzw. der Nebenausgleichskammer 18 weiter zu erhöhen, ist es vorgesehen, dass ein weiterer Ring 28 vorgesehen ist, der eine radial außenseitige Wandung 32 der Nebenarbeitskammer 14 und eine radial außenseitige Wandung 34 der Nebenausgleichskammer 18 durchdringt und oder zumindest teilweise gebildet. Anstatt eines metallischen Rings 26 bzw. 28 kann auch ein Ring aus einem anderen, besonders formstabilen Werkstoff vorgesehen sein. So kann der Ring 26 bzw. 28 beispielsweise aus Karbon hergestellt sein.
Bezugszeichenliste

L: Längsrichtung
Q: Querrichtung
2: Hydrolager
4: Tragfeder
6: Hauptarbeitskammer
8: längsseitige Wandung
10: Hauptausgleichskammer
12: Hauptdrosselkanal
14: Nebenarbeitskammer
16: querseitige Wandung
18: Nebenausgleichskammer
20: Nebendrosselkanal
22: erster Kanalabschnitt
24: zweiter Kanalabschnitt
26: metallischer Ring
28: metallischer Ring
30: querseitige Wandung
32: radial außenseitige Wandung
34: radial außenseitige Wandung
36: Abdeckung
38: Trennwand
40: Basisgehäuse
42: Rollmembran
44: Membran

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010060886 A1 [0006]
DE 102012008497 A1 [0006]
DE 102011102076 B3 [0011]

Claims

Hydrolager (2), aufweisend – eine Tragfeder (4), die elastisch verformbar ausgestaltet ist, – eine Hauptarbeitskammer (6), deren eine längsseitige Wandung (8) von der Tragfeder (6) gebildet ist, so dass ein Volumen der Hauptarbeitskammer (6) durch elastisches Verformen der Tragfeder (4) in Längsrichtung L des Hydrolagers (2) veränderbar ist, – eine Hauptausgleichskammer (10), die räumlich von der Hauptarbeitskammer (6) getrennt ist, – einen Hauptdrosselkanal (12), der die Hauptarbeitskammer (6) und die Hauptausgleichskammer (10) hydraulisch miteinander verbindet, – eine Nebenarbeitskammer (14), deren eine querseitige Wandung (16) von der Tragfeder(4) gebildet ist, so dass ein Volumen der Nebenarbeitskammer (16) durch elastisches Verformen der Tragfeder (4) in Querrichtung Q des Hydrolagers (2) veränderbar ist, – eine Nebenausgleichskammer (18), die räumlich von der Nebenarbeitskammer (14) getrennt ist, und – einen Nebendrosselkanal (20), der die Nebenarbeitskammer (14) und die Nebenausgleichskammer (18) hydraulisch miteinander verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass – der Nebendrosselkanal (20) abschnittsweise von der Hauptarbeitskammer (6) gebildet ist.
Hydrolager (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine querseitige Wandung (30) der Nebenausgleichskammer (18) von der Tragfeder (4) gebildet ist, so dass ein Volumen der Nebenausgleichskammer (18) durch elastisches Verformen der Tragfeder (4) in Querrichtung Q des Hydrolagers (2) veränderbar ist.
Hydrolager (2) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten, querseitigen Wandungen (16, 30) der Nebenarbeitskammer (14) und der Nebenausgleichskammer (18) gegenüberliegend angeordnet sind.
Hydrolager (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein dem Nebendrosselkanal (20) zugeordneter, erster Kanalabschnitt (22) von der Nebenarbeitskammer (14) in die Hauptarbeitskammer (6) und sich ein dem Nebendrosselkanal (20) zugeordneter, zweiter Kanalabschnitt (24) von der Hauptarbeitskammer (6) in die Nebenausgleichskammer (18) erstreckt.
Hydrolager (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nebenarbeitskammer (14) radial außenseitig zu der Hauptarbeitskammer (6) angeordnet ist und räumlich durch die querseitige Wandung (16) der Nebenarbeitskammer (14) von der Hauptarbeitskammer (6) getrennt ist.
Hydrolager (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nebenausgleichskammer (18) radial außenseitig zu der Hauptarbeitskammer (6) angeordnet ist und räumlich durch die querseitige Wandung (30) der Nebenausgleichskammer (18) von der Hauptarbeitskammer (6) getrennt ist.
Hydrolager (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein metallischer Ring (26) vorgesehen ist, der die querseitigen Wandungen (16, 30) der Nebenarbeitskammer (14) und der Nebenausgleichskammer (18) durchdringt und/oder zumindest teilweise bildet.
Hydrolager (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein insbesondere weiterer Ring (28) vorgesehen ist, der eine radial außenseitige Wandung (32) der Nebenarbeitskammer (14) und eine radial außenseitige Wandung (34) der Nebenausgleichskammer (18) durchdringt und/oder zumindest teilweise bildet.
Kraftfahrzeug mit – einem Fahrzeugrahmen, – einem Motor und – einem Motorlager, das eine lagernde Verbindung zwischen dem Motor und dem Fahrzeugrahmen herstellt, dadurch gekennzeichnet, dass – das Motorlager durch ein Hydrolager (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet ist.