DE-102016224823-B4 - Schaltbares Lager

Abstract

Schaltbares Lager (2), insbesondere schaltbares, hydraulisch dämpfendes Lager (2), insbesondere als Motorlager (2) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Schließelement (20), welches ausgebildet ist, einen Kanal (18) zumindest teilweise zu schließen und zu öffnen, und einem Schaltaktor (30), welcher mit dem Schließelement (20) steuerbar verbunden ist, wobei der Schaltaktor (30) die folgenden Bestandteile aufweist: - wenigstens einen Permanentmagneten (38), - wenigstens ein erstes ferromagnetisches Element (40), - wenigstens ein zweites ferromagnetisches Element (42), und - wenigstens eine elektrisch leitfähige Spule (44), durch die im stromführenden Zustand des Schaltaktors (30) ein Strom fließt, wobei die genannten Bestandteile des Schaltaktors (30) derart zueinander beweglich angeordnet sind, dass in einem ersten Zustand des Schaltaktors (30) das Schließelement (20) in einer ersten Position in Längsrichtung (Z) des Schaltaktors (30) und in einem zweiten Zustand des Schaltaktors (30) das Schließelement (20) in einer zweiten Position in Längsrichtung (Z) des Schaltaktors (30) positioniert werden kann, wobei der Permanentmagnet (38) und/oder das erste ferromagnetische Element (40) und/oder das zweite ferromagnetische Element (42) derart ausgebildet ist/sind, dass im unbestromten Zustand der Spule (44) in Längsrichtung (Z) des Schaltaktors (30) ungleiche magnetische Kräfte ausgeübt werden, dadurch gekennzeichnet, dass das erste ferromagnetische Element (40) und/oder das zweite ferromagnetische Element (42) wenigstens einen senkrecht zur Längsrichtung (Z) des Schaltaktors (30) zurückstehenden Rücksprung (40a, 40b, 42a, 42b) aufweist/aufweisen.

Inventors

• Robert Genderjahn
• Max Werhahn

Assignees

• CONTITECH VIBRATION CONTROL GMBH

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20161213

Claims (14)

1. Schaltbares Lager (2), insbesondere schaltbares, hydraulisch dämpfendes Lager (2), insbesondere als Motorlager (2) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Schließelement (20), welches ausgebildet ist, einen Kanal (18) zumindest teilweise zu schließen und zu öffnen, und einem Schaltaktor (30), welcher mit dem Schließelement (20) steuerbar verbunden ist, wobei der Schaltaktor (30) die folgenden Bestandteile aufweist: - wenigstens einen Permanentmagneten (38), - wenigstens ein erstes ferromagnetisches Element (40), - wenigstens ein zweites ferromagnetisches Element (42), und - wenigstens eine elektrisch leitfähige Spule (44), durch die im stromführenden Zustand des Schaltaktors (30) ein Strom fließt, wobei die genannten Bestandteile des Schaltaktors (30) derart zueinander beweglich angeordnet sind, dass in einem ersten Zustand des Schaltaktors (30) das Schließelement (20) in einer ersten Position in Längsrichtung (Z) des Schaltaktors (30) und in einem zweiten Zustand des Schaltaktors (30) das Schließelement (20) in einer zweiten Position in Längsrichtung (Z) des Schaltaktors (30) positioniert werden kann, wobei der Permanentmagnet (38) und/oder das erste ferromagnetische Element (40) und/oder das zweite ferromagnetische Element (42) derart ausgebildet ist/sind, dass im unbestromten Zustand der Spule (44) in Längsrichtung (Z) des Schaltaktors (30) ungleiche magnetische Kräfte ausgeübt werden, dadurch gekennzeichnet , dass das erste ferromagnetische Element (40) und/oder das zweite ferromagnetische Element (42) wenigstens einen senkrecht zur Längsrichtung (Z) des Schaltaktors (30) zurückstehenden Rücksprung (40a, 40b, 42a, 42b) aufweist/aufweisen.
2. Schaltbares Lager (2) gemäß Anspruch 1 , wobei das erste ferromagnetische Element (40) und/oder das zweite ferromagnetische Element (42) einen ersten Rücksprung (40a, 42a) und einen zweiten Rücksprung (40b, 42b) aufweist, welche in Längsrichtung (Z) des Schaltaktors (30) zueinander beabstandet angeordnet sind, wobei die beiden Rücksprünge (40a, 40b, 42a, 42b) vorzugsweise in Längsrichtung (Z) des Schaltaktors (30) randseitig an dem ersten ferromagnetischen Element (40) und/oder an dem zweiten ferromagnetischen Element (42) angeordnet sind.
3. Schaltbares Lager (2) gemäß Anspruch 1 oder 2 , wobei der Rücksprung (40a, 40b, 42a, 42b) oder die Rücksprünge (40a, 40b, 42a, 42b) schräg zur Längsrichtung (Z) des Schaltaktors (30) verlaufend und in Längsrichtung (Z) des Schaltaktors (30) zum Rand hin größer werdend ausgebildet ist/sind.
4. Schaltbares Lager (2) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das erste ferromagnetische Element (40) im Wesentlichen um das zweite ferromagnetische Element (42) herum angeordnet ist, wobei das erste ferromagnetische Element (40) feststehend und das zweite ferromagnetische Element (42) gegenüber dem ersten ferromagnetischen Element (40) in Längsrichtung (Z) des Schaltaktors (30) beweglich ist.
5. Schaltbares Lager (2) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das erste ferromagnetische Element (40) die Spule (44) und/oder den Permanentmagneten (38) im Wesentlichen, vorzugsweise C-förmig, umschließt.
6. Schaltbares Lager (2) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Spule (44) den Permanentmagneten (38) im Wesentlichen, vorzugsweise ringförmig, umschließt, wobei die Spule (44) und der Permanentmagnet (38), vorzugsweise zumindest abschnittsweise, durch das erste ferromagnetische Element (40), radial zueinander beabstandet sind.
7. Schaltbares Lager (2) gemäß Anspruch 6 , wobei zwischen der Spule (44) und dem Permanentmagneten (38), zumindest abschnittweise, ein Luftspalt (46) ausgebildet ist.
8. Schaltbares Lager (2) gemäß Anspruch 7 , wobei der Luftspalt (46) in Längsrichtung (Z) des Schaltaktors (30) unsymmetrisch ausgebildet ist.
9. Schaltbares Lager (2) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das zweite ferromagnetische Element (42) zylindrisch zur Längsrichtung (Z) des Schaltaktors (30) ausgebildet ist, und wobei der Permanentmagnet (38), die Spule (44) und das erste ferromagnetische Element (40) ringförmig zur Längsrichtung (Z) des Schaltaktors (30) ausgebildet sind.
10. Schaltbares Lager (2) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, ferner mit einer ersten mechanischen Begrenzung (52) der Bewegung des zweiten ferromagnetischen Elements (42) in Längsrichtung (Z) des Schaltaktors (30), wobei bei Anliegen des zweiten ferromagnetischen Elements (42) an der ersten mechanischen Begrenzung (52) der Schaltaktor (30) den ersten Zustand aufweist, die Spule (44) stromlos und der Kanal (18) durch die Positionierung des Schließelements (20) in der ersten Position geschlossen ist.
11. Schaltbares Lager (2) gemäß Anspruch 10 , ferner mit einer zweiten mechanischen Begrenzung (54) der Bewegung des zweiten ferromagnetischen Elements (42) in Längsrichtung (Z) des Schaltaktors (30), wobei bei Anliegen des zweiten ferromagnetischen Elements (42) an der zweiten mechanischen Begrenzung (54) der Schaltaktor (30) den zweiten Zustand aufweist, die Spule (44) bestromt und der Kanal (18) durch die Positionierung des Schließelements (20) in der zweiten Position geöffnet ist.
12. Schaltbares Lager (2) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei zwischen dem ersten ferromagnetischen Element (40) und/oder dem Permanentmagneten (38) und dem zweiten ferromagnetischen Element (42) ein Reibelement (50) bzw. ein Gleitelement (50) angeordnet ist, wobei eine Seite des Reibelements (50) bzw. des Gleitelements (50) zumindest abschnittsweise mit dem ersten ferromagnetischen Element (40) und/oder dem Permanentmagneten (38) und die gegenüberliegende Seite des Reibelements (50) bzw. des Gleitelements (50) mit dem zweiten ferromagnetischen Element (42) zumindest abschnittsweise reibend bzw. gleitend in Kontakt steht.
13. Motor, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem schaltbaren Lager (2) gemäß einem der vorherigen Ansprüche.
14. Kraftfahrzeug, mit einem Motor gemäß Anspruch 13 .

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein schaltbares Lager gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, einen Motor mit einem derartigen Lager gemäß des Patentanspruchs 14 sowie ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Motor gemäß des Patentanspruchs 15. Auf dem Gebiet der Motorlager für Kraftfahrzeuge sind schaltbare Motorlager bekannt. Schaltbare Motorlager bieten gegenüber konventionellen Motorlagern den Vorteil, dass sie zwischen üblicherweise zwei verschiedenen Zuständen hin und her geschaltet werden können. Auf diese Art und Weise können zwei verschiedene z.B. Steifigkeits- und Dämpfungscharakteristika des Motorlagers realisiert werden. Als Zustände sind üblicherweise die beiden Zustände „Fahrbetrieb“ und „Leerlauf“ von Bedeutung. Beispielsweise werden hydraulisch dämpfende Motorlager als schaltbare Motorlager verwendet. In diesem Fall kann ein Kanal, der die Arbeitskammer und die Ausgleichskammer verbindet, schaltbar geöffnet und geschlossen werden. Alternativ kann bei einem schaltbaren Lager auch ein Kanal zur Entlüftung einer Luftkammer unterhalb der Entkopplungsmembran schaltbar geöffnet und geschlossen werden. In beiden Fällen können durch das Öffnen bzw. Verschließen dieses Kanals zwei unterschiedliche Kennlinienverläufe der Steifigkeits- und Dämpfungscharakteristika des Motorlagers gewählt werden, so dass das Motorlager zwischen „weich“ und „hart“ geschaltet werden kann. Eine derartige Schaltfunktion zwischen zwei Zuständen kann bei einem schaltbaren Lager z.B. über einen elektromagnetisch arbeitenden Aktor ausgeführt werden, bei dem sich durch Bestromung einer Spule der magnetische Fluss im Aktor über eine magnetisch leitende Platte schließen lässt, wodurch diese Platte bewegt werden kann, um den o.g. Kanal zu verschließen. Nachteilig ist hierbei, dass die Platte auf diese Art und Weise lediglich in eine Richtung bewegt werden kann. Daher wird für diesen Typ von Aktor immer eine mechanische Rückstellfeder benötigt, um die entgegengesetzte Bewegung durchzuführen. Dies kann zu dem weiteren Nachteil führen, dass derartige elektromagnetische Aktoren aufgrund ihrer Spulen, welche die gesamte Bewegungsarbeit entgegen der mechanischen Rückstellfeder leisten müssen, eine relativ große Baugröße aufweisen können. Alternativ ist beispielsweise aus der DE 10 2010 060 886 A1 ein Aktor für ein schaltbares, hydraulisch dämpfendes Lager bekannt, der zusätzlich zum elektromagnetischen Spulensystem auch einen Permanentmagneten aufweist, welcher durch sein Permanentmagnetfeld das Verschließen des Kanals durch eine Platte oder ähnliches bewirken kann. Ein erster ferromagnetischer Körper ist gemeinsam mit der Spule und dem Permanentmagneten in Längsrichtung des Lagers unterhalb der Platte angeordnet, welche mit einem zweiten ferromagnetischen Körper verbunden ist. Im unbestromten Zustand der Spule schließt sich das magnetische Feld des Permanentmagneten über die beiden ferromagnetischen Körper, so dass der zweite ferromagnetische Körper samt Platte in Längsrichtung des Lagers zum ersten ferromagnetischen Körper hin angezogen wird. In diesem Zustand ist der Kanal geschlossen. Soll der Kanal geöffnet werden, kann die Spule des Aktors derart bestromt werden, dass eine vollständige Kompensation des Permanentmagnetfeldes erfolgt und die Platte sich frei von dem Permanentmagneten in Längsrichtung des Lagers wegbewegen kann. Wird die Bestromung der Spule des Aktors unterbrochen, so schließt sich das magnetische Feld des Permanentmagneten über die beiden ferromagnetischen Körper wieder, wodurch der zweite ferromagnetische Körper wieder in Längsrichtung des Lagers zum ersten ferromagnetischen Körper hin angezogen und der Kanal durch das Entfernen der Platte wieder geschlossen wird. Vorteilhaft ist bei diesem Typ von Aktor, dass auf eine mechanische Rückstellfeder verzichtet werden kann. Hierdurch kann der Aktor kompakter aufgebaut werden. Nachteilig ist bei diesem Typ von Aktor jedoch, dass dieser sehr empfindlich gegenüber äußeren Einflüssen wie z.B. Spannungsschwankungen, Temperaturwechseln etc. ist, was einem Serieneinsatz unattraktiv machen kann. Insbesondere besteht hier die Gefahr der Überkompensation, d.h. dass ein derart großes elektromagnetisches Feld durch die Spule aufgebaut werden kann, dass nicht nur das magnetische Feld des Permanentmagneten kompensiert sondern ein darüber hinausgehendes elektromagnetisches Feld erzeugt werden kann. Durch dieses elektromagnetische Feld kann der zweite ferromagnetische Körper samt Platte derart angezogen werden wie dies der Permanentmagnet selbst tun würde, so dass der Kanal in beiden Schaltzuständen geöffnet bliebe. Es ist allgemein bei derartigen schaltbaren, hydraulisch dämpfenden Lagern vorteilhaft, den Aktor des schaltbaren Motorlagers derart auszubilden, dass im Leerlauf der Kanal durch eine Bestromung des Aktors geöffnet und im Fahrbetrieb der Kanal mangels Bestromung des Aktors selbststätig geschlossen werden kann. Dies dient gleichzeitig als Sicherheitsfunktion, um bei Au