DE19919186B4

DE19919186B4 - Zweikammerstützlager mit hydraulischer Dämpfung

Info

Publication number: DE19919186B4
Application number: DE1999119186
Authority: DE
Inventors: Metin Dr. Ersoy; Andreas Vossel
Original assignee: ZF Lemfoerder GmbH
Current assignee: ZF Lemfoerder GmbH
Priority date: 1999-04-29
Filing date: 1999-04-29
Publication date: 2004-05-06
Anticipated expiration: 2019-04-30
Also published as: DE19919186A1

Abstract

Zweikammerstützlager mit hydraulischer Dämpfung, insbesondere für die Motorlagerung in Kraftfahrzeugen, welches mindestens eine flüssigkeitsgefüllte Arbeitskammer (1) und mindestens eine mit dieser durch einen Überströmkanal verbundene Ausgleichskammer (2) aufweist, wobei die untere Begrenzung der Arbeitskammer (1) durch eine Zwischenplatte (4) gebildet ist, die eine Vertiefung (5) aufweist, in der sich eine mit einem kompressiblen Gas gefüllte Kammer (7) befindet, die von der Arbeitskammer (1) durch eine Membran (6) aus flexibel dehnbarem Material getrennt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (7) ein durch die Membran (6) gebildetes, in die Vertiefung (5) der Zwischenplatte (4) eingesetztes Gaskissen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Zweikammerstützlager mit hydraulischer Dämpfung, insbesondere für die Motorlagerung in Kraftfahrzeugen, welches mindestens eine flüssigkeitsgefüllte Arbeitskammer und mindestens eine mit dieser durch einen Überströmkanal verbundene Ausgleichskammer aufweist.

Derartige gattungsgemäße Zweikammerstützlager sind in verschiedenen Ausgestaltungen aus dem Stand der Technik bekannt. Zwischen Arbeitskammer und Ausgleichskammer kann bei einigen hydraulischen Stützlagern eine Membran unterschiedlicher Härtend Dehnbarkeit angeordnet sein. Eine derartige Membran wird üblicherweise Entkopplungsmembran bezeichnet, wobei der Grad der Beweglichkeit der Membran die beeinflußbare Schwingungsamplitude und die Steifigkeit der Membran die Frequenz der zu dämpfenden Schwingung bestimmt. Ist eine derartige Membran relativ weich, werden die auf die Hydraulikflüssigkeit der Arbeitskammer einwirkenden Schwingungen ohne Widerstand zur angrenzenden Ausgleichskammer weitergegeben. Ist die Membran dagegen mit einer relativ steifen Struktur versehen, so wird sich durch die auf die Hydraulikflüssigkeit wirkenden Schwingungen in der Arbeitskammer ein Überdruck aufbauen, der zu einer Blähung der Entkopplungs-Membran führt und auf diesem Wege eine bessere Dämpfung gewährleistet, wobei allerdings gleichzeitig eine höhere dynamische Steifigkeit auftritt.

Beim Einsatz von hydraulischen Stützlagern mit derartig losen Membranen können Resonanzgeräusche auftreten, die das Einsatzgebiet derartiger Stützlager stark einschränken.

Bei den oben angesprochenen hydraulischen Stützlagern ist es zur Anpassung an unterschiedliche Betriebszustände wünschenswert, das Schwingungsverhalten und somit die Membran-Steifigkeit des Hydrolagers anzupassen. Zu diesem Zweck ist beispielsweise in der DE 196 12 153 C2 vorgeschlagen worden, die Membran-Steifigkeit durch den von außen eingeleiteten Luftdruck zu verstellen. Aus der Schrift geht ein Zweikammerstützlager mit hydraulischer Dämpfung, insbesondere für die Motorlagerung in Kraftfahrzeugen hervor, welches mindestens eine flüssigkeitsgefüllte Arbeitskammer und mindestens eine mit dieser durch einen Überströmkanal verbundene Ausgleichskammer aufweist, wobei die untere Begrenzung der Arbeitskammer durch eine Zwischenplatte gebildet ist, die eine Vertiefung aufweist, in der sich eine mit einem kompressiblen Gas gefüllte Kammer befindet, die von der Arbeitskammer durch eine Membran aus flexibel dehnbarem Material getrennt ist. Eine andere Lösungsmöglichkeit offenbart die DE 40 21 038 A1 der die Schwingungsdämpfung des Lagers mit Hilfe eines aktiven, elektrisch beeinflußten Entkupplungs-Systems veränderbar ist. Eine derartige Lösung ist allerdings relativ kostenaufwendig und führt zu befriedigenden Betriebsresultaten nur bei hohen Frequenzen und kleinen Amplituden.

Die DE-AS 26 16 258 offenbart ein Gummilager mit hydraulischer Dämpfung, welches einen mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllten oberen Arbeitsraum und einen unteren Arbeitsraum aufweist, wobei die beiden Arbeitsräume über eine Einschnürung miteinander verbunden sind. In den beiden Arbeitsräumen ist jeweils ein luftgefüllter gummielestischer Ring angeordnet.

Die DE 34 21 119 C1 offenbart ein Zweikammer-Motorlager mit hydraulischer Dämfpung, welches eine mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllte obere Kammer und eine untere Kammer aufweist, wobei die beiden von einer Zwischenplatte räumlich getrennten Kammern über einen am äußeren Umfang der Zwischenplatte verlaufenden Ringkanal miteinander verbunden sind. In der Zwischenplatte ist eine zylindrische Ausnehmung eingelassen, deren offene Seite mit einer Membran abgeschlossen ist. Die Ausnehmung bildet eine Membrankammer, welche zum Erzeugen eines Gegendrucks zum Druck in der Kammer mit Gas gefüllt ist.

Die EP 0 258 998 A1 offenbart einen mit einem Fluid gefüllten Schwingungsisolator mit zwei Kammern, die über eine Trennwand räumlich voneinander getrennt und über einen in dieser ausgebildeten Verbindungskanal miteinander verbunden sind. Die obere Kammer ist nach oben durch ein flexibles Diaphragma begrenzt, welches eine Luftkammer abschließt.

Die EP 0 555 736 A1 offenbart eine Motorhalterung für Kraftfahrzeuge mit zwei durch eine Trennwand räumlich voneinander getrennten Kammern, in welcher ein Dämpfungskanal vorgesehen ist, durch welchen eine Hydraulikflüssigkeit zwischen den beiden Kammern hin- und herfließen kann. In einer der Hydraulikkammern ist eine Entkopplungseinheit vorgesehen, die ein starres Teil mit einer Mulde aufweist, die von einem flexiblen Diaphragma abgedeckt ist.

Die DE 43 25 730 C2 offenbart eine hydraulische Dämpfungsvorrichtung, welche eine mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllte Arbeitskammer und eine Kompensationskammer aufweist, wobei die beiden von einer Trennwand räumlich getrennten Kammern über einen Durchgangsweg in der Zwischenplatte miteinander verbunden sind. In der Trennwand ist eine Gastasche ausgebildet, deren offene Seite mit einer Membran abgeschlossen ist. Von der Gastasche ausgehend ist ein Durchgang bis zu einem Auslass vorgesehen, wobei der Durchgang über ein Ventil verschlossen werden kann.

Die DE 42 38 752 C1 offenbart ein hydraulisch dämpfendes Motorlager mit zwei mit einem Fluid gefüllten Kammern und einem in einer Trennwand angeordneten und beide Kammern miteinander verbindenden Verbindungskanal, wobei eine zusätzliche Entkopplung über einen Zwischenraum und eine flexible Wand erzielt wird, indem der Zwischenraum über mindestens eine Strömungsverbindung entlüftbar ist. Die Strömungsverbindung weist hierzu ein Rückschlagventil und einen Schalter auf.

JP-Abstract 10238587 A offenbart eine Schwingungs-Steuervorrichtung mit einer Hauptflüssigkeitskammer, einer Öffnung, einer Hilfskammer, einer Ausgleichskammer und einer Luftkammer, wobei die Ausgleichskammer über eine Verbindungsleitung abwechselnd mit einem Unterdruck und atmosphärischem Druck beaufschlagt wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Zweikammerstützlager mit hydraulischer Dämpfung der gattungsgemäßen Art so weiterzuentwickeln, daß auf baulich einfache Weise eine Beeinflussung der Dämpfungseigenschaften des Lagers gewährleistet ist, das Lager außerdem einfach herstellbar ist und unter allen Betriebsbedingungen zuverlässig arbeitet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Zweikammerstützlager mit den Merkmalen nach dem Patentanspruch 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Durch diesen erfindungsgemäßen Aufbau ergibt sich innerhalb der Arbeitskammer ein zusätzliches, gegenüber der inkompressiblen Flüssigkeit mit kompressiblem Gas gefülltes Druckkissen, welches durch seine speziellen Eigenschaften die Funktion einer Entkopplungsmembran übernehmen kann, gleichzeitig jedoch in den Einzelparametern variabel ist. Unter der Voraussetzung, daß man in der Arbeits kammer von einer in entsprechenden Zeitabschnitten konstanten Temperatur ausgehen kann, verhält sich das in der Kammer beziehungsweise Gaskammer befindliche Medium isothermisch, was bedeutet, daß das Produkt aus Kammervolumen und Kammerdruck konstant ist. Des weiteren kann davon ausgegangen werden, daß der Druck im Kissen immer identisch mit demjenigen der Arbeitskammer ist. Daraus folgt, daß eine Steigerung des Druckes in der Arbeitskammer auch einen Druckanstieg in der Gaskammer zur Folge hat, was aufgrund der isothermischen Verhältnisse dazu führt, daß das Gaskammervolumen reduziert wird. Eine Reduzierung des Gaskammervolumens führt jedoch aufgrund der elastischen Membranverbindung zwischen der Gaskammer und der Arbeitskammer zu einem Druckabbau in der Arbeitskammer. Eine Steigerung der dynamischen Steifigkeit der Gesamtanordnung wird somit verhindert.

Durch die erfindungsgemäße Gestaltung ist zum einen das Auftreten von unerwünschten Resonanzgeräuschen ausgeschlossen, da keine lose beweglichen Teile wie bei einem aktiven elektrisch beeinflußten Entkopplungssystem vorhanden sind und auch keine lose aufgehängte Entkopplungsmembran derartige Geräusche verursachen kann. Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Konstruktion innerhalb des Aufbaus bestehender Zweikammerstützlager zusätzlich realisiert werden, so daß eine nach wie vor kostengünstige Fertigung gewährleistet ist und eine Änderung der Bauabmaße nicht unbedingt notwendig erscheint. Darüber hinaus ergibt sich entsprechend der Gestaltung nach Anspruch 1 ein hermetisch abgeschlossenes dichtes System.

Spezielle Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich im Zusammenhang mit der technischen Lehre des Hauptanspruches aus den Merkmalen der Unteransprüche. So kann es zweckmäßig sein, daß die Gaskammer zur Außenseite des Zweikammerstützlagers eine Verbindungsleitung mit einem Schaltventil aufweist, durch die das Gasmedium in der Kammer selbst vergrößerbar oder verkleinerbar ist. Durch diese Gestaltung kann je nach Notwendigkeit durch den sich aufbauenden Überdruck in der Arbeitskammer das Gasmedium vollkommen aus der Zusatzkammer herausgedrückt werden, so daß sich überhaupt keine Entkopplungswirkung des Gaskissens mehr darstellt. Unter gegebenen Umständen kann durch die Verbindungsleitung nach außen jedoch atmosphärischer Luftdruck wieder in die zusätzliche Gaskammer einströmen, was immer dann geschehen kann, wenn infolge eines Ruhebetriebszustandes des Zweikammerstützlagers innerhalb der Arbeitskammer ebenfalls ein Atmosphärendruck von etwa 1 bar herrscht.

Es ist darüber hinaus denkbar, die Verbindungsleitung nach außen an eine externe Druckquelle anzuschließen. Durch diese zusätzliche Gestaltungsmöglichkeit kann der Gaskammerdruck beispielsweise auf einen erhöhten Wert von 3 bar gebracht werden, was zu einer erheblichen Verhärtung des Gesamtschwingungssystems des Zweikammerstützlagers führt. Darüber hinaus ist durch eine spezielle Schaltungsanordnung denkbar, entsprechend der Schwingungsbeaufschlagung des Zweikammerstützlagers pulsierendes Druckgas aus der Kammer entweichen zu lassen.

Im folgenden wird unter Zuhilfenahme der beigefügten Zeichnung ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung näher erläutert.
In der beigefügten Figur ist ein Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Zweikammerstützlager mit hydraulischer Dämpfung mit den erfindungswesentlichen Merkmalen dargestellt. Das Zweikammerstützlager weist eine Arbeitskammer 1 auf, die an ihrer oberen, zum zu lagernden Motor hingewandten Seite durch eine Gummiwandung 3 begrenzt ist. Die untere Begrenzung der Arbeitskammer 1 erfolgt durch eine Zwischenplatte 4, die an ihrer zur Arbeitskammer 1 weisenden Oberseite eine im Wesentlichen kreisförmige Vertiefung 5 aufweist, in die eine flexibel dehnbare Membran 6 eingesetzt ist. Die Membran 6 ist vorzugsweise aus Gummi oder einem anderen geeigneten, elastisch dehnbaren Material gefertigt und bildet ein Gaskissen, welches im Inneren beispielsweise mit normaler Luft oder aber einem speziell angepaßten Gas gefüllt ist.
Da das in der Arbeitskammer 1 oberhalb der Kammer 7 befindliche Hydraulikmedium inkompressibel ist, das in der Kammer befindliche Gas jedoch entsprechend der Isothermengleichung (P × V = konstant) zusammendrückbar ist, führt ein Druckanstieg in der Arbeitskammer infolge von Schwingungseinleitung in das Zweikammerstützlager zu einem Zusammendrücken des in der Kammer 7 befindlichen Gasvolumens und als Folge hiervon wiederum zu einem Druckabbau innerhalb der Arbeitskammer 1. Es ist hierbei zu beachten, daß der Druck sowohl innerhalb der Arbeitskammer 1 als auch innerhalb der Kammer 7 im Ruhezustand des Zweikammerstützlagers im Bereich von 1 bar liegt, wohingegen unter Arbeitsbelastung der Arbeitskammerdruck durchaus Werte von 2 bar erreichen kann.
Aus der Figur wird zusätzlich zu den eben beschriebenen Merkmalen deutlich, daß die Kammer 7 in der dargestellten Ausgestaltung durch eine Verbindungsleitung 8 mit der Außenseite des Zweikammerstützlagers verbunden ist. In die Verbindungsleitung 8 ist ein Schaltventil in Form eines Rückschlagventils 9 eingesetzt, welches es ermöglicht, das Gasvolumen innerhalb der Kammer 7 aufgrund des erhöhten Druckes in der Arbeitskammer 1 soweit zu reduzieren, daß faktische eine Entkopplungswirkung des Gaskissens nicht mehr gegeben ist. Die Verbindungsleitung nach außen ermöglicht es jedoch im Ruhezustand des Zweikammerstützlagers, in dem wie oben beschrieben, der Druck der Hydraulikflüssigkeit wieder einen Normalwert von 1 bar annimmt, das Gasvolumen innerhalb der Kammer 7 ebenfalls wieder aufzubauen.
Darüber hinaus ist es denkbar, die Verbindungsleitung 8 an eine zusätzliche herkömmliche Druckquelle anzuschließen. Diese Druckquelle kann das Gaskissen auf Werte über 1 bar anheben, so daß auf diese Weise eine Versteifung des Zweikammerstützlagers herbeigeführt werden kann. Darüber hinaus läßt sich durch eine geeignete elektronische Steuerung entsprechend den auf das Zweikammerstützlager wirkenden Schwingungen eine pulsierende Druckgasbeaufschlagung durch die Druckwelle erwirken.

1: Arbeitskammer
2: Ausgleichskammer
3: Gummiwandung
4: Zwischenplatte
5: Vertiefung
6: Membran
7: Kammer
8: Verbindungsleitung
9: Schaltventil

Claims

Zweikammerstützlager mit hydraulischer Dämpfung, insbesondere für die Motorlagerung in Kraftfahrzeugen, welches mindestens eine flüssigkeitsgefüllte Arbeitskammer (1) und mindestens eine mit dieser durch einen Überströmkanal verbundene Ausgleichskammer (2) aufweist, wobei die untere Begrenzung der Arbeitskammer (1) durch eine Zwischenplatte (4) gebildet ist, die eine Vertiefung (5) aufweist, in der sich eine mit einem kompressiblen Gas gefüllte Kammer (7) befindet, die von der Arbeitskammer (1) durch eine Membran (6) aus flexibel dehnbarem Material getrennt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (7) ein durch die Membran (6) gebildetes, in die Vertiefung (5) der Zwischenplatte (4) eingesetztes Gaskissen ist.
Zweikammerstützlager mit hydraulischer Dämpfung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gaskissen als Medium Luft mit einem Druck von ca. 1 bar aufweist.
Zweikammerstützlager mit hydraulischer Dämpfung nach einem der Ansprüche 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß das Gaskissen zur Außenseite des Zweikammerstützlagers eine Verbindungsleitung (8) mit einem Schaltventil (9) aufweist, durch die das Medium in dem Gaskissen (7) vergrößerbar und/oder verkleinerbar ist.
Zweikammerstützlager mit hydraulischer Dämpfung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an die Verbindungsleitung (8) eine externe Druckquelle angeschlossen ist.
Zweikammerstützlager mit hydraulischer Dämpfung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckquelle entsprechend den auf das Zweikammerstützlager wirkenden Schwingungen pulsierendes Druckgas in das Gaskissen (7) leitet.