本發(fā)明涉及一種液力軸承,該液力軸承具有:一個支撐彈簧;由該支撐彈簧至少部分地包圍的一個工作室,該工作室用一種液壓液體填充;一個控制隔膜,該控制隔膜形成為用于改變該工作室的工作室容積;以及用于使該控制隔膜偏轉的一個電磁致動器,其中,該致動器包括一個定子和一個在該定子的縱向方向上可移動的銜鐵,該銜鐵與該控制隔膜機械連接,該定子具有一個由鐵磁性材料制成的定子引導元件,該定子引導元件具有在該定子的橫向方向上延伸的一個上部定子軸環(huán)以及在該定子的橫向方向上延伸的一個下部定子軸環(huán),該銜鐵具有由鐵磁性材料制成的一個銜鐵引導元件,該銜鐵引導元件具有在該定子的橫向方向上延伸的一個上部銜鐵軸環(huán)以及在該定子的橫向方向上延伸的一個下部銜鐵軸環(huán),該上部定子軸環(huán)與該上部銜鐵軸環(huán)彼此面向,并且該下部定子軸環(huán)與該下部銜鐵軸環(huán)彼此面向。
此外,本發(fā)明涉及一種機動車輛,該機動車輛包括一個車架、一個發(fā)動機以及一個形成為液力軸承的發(fā)動機軸承,該發(fā)動機軸承在該發(fā)動機與該車架之間建立支承連接。
背景技術:
從現(xiàn)有技術已知的液力軸承也稱為液壓軸承。液力軸承用于彈性地支撐總成,尤其是機動車輛發(fā)動機。借助例如位于機動車輛的發(fā)動機與底盤之間的此類液力軸承應該一方面避免發(fā)動機震動傳輸?shù)皆摰妆P上并且另一方面在行駛操作的同時存在的該底盤的振蕩不能或者僅能夠以被阻尼的方式從該底盤到達該發(fā)動機處。在此,需要注意在該振動隔離中已知的沖突,該沖突在于,該軸承一方面應是盡可能地剛性的,以便能夠承受高負載或者軸承力,并且另一方面必須具有較軟的特性,以便在盡可能寬的頻率范圍上對產生的振動盡可能地進行隔離。
在其基本形式中,此類液壓軸承通常具有一個橡膠元件作為支撐彈簧。該橡膠元件經常形成為空心錐形。由此,該支撐彈簧能夠構成該工作室的罩壁。在該空心錐形的上部的、尖的端側處設置一個上部蓋件,一個連接元件安置在該蓋件處用于緊固該發(fā)動機。該連接元件通常是一個螺紋栓,該螺紋栓能夠與該發(fā)動機擰接。
該液力軸承通常包括至少兩個腔室,即所謂的工作室,和一個平衡室。在該液力軸承的縱向方向上,該平衡室通常安排在該工作室之下。為了將該工作室和該平衡室彼此分隔,能夠在該平衡室與該工作室之間安排一個分隔壁。此外,可以設置在該工作室與該平衡室之間形成的一個節(jié)流通道用于交換液壓液體。優(yōu)選地,該節(jié)流通道至少局部地由該分隔壁形成。替代性地,該節(jié)流通道也能夠與該分隔壁分離地形成。在特殊實施方式中沒有設置其他的附加容積的情況下,在該工作室、該平衡室和該節(jié)流通道中的液壓液體優(yōu)選地構成該液力軸承的總的液壓容積。優(yōu)選地使用一種油和水的混合物或一種含有乙二醇的流體作為液壓液體。
在該液力軸承負載時,一個力在該液力軸承的縱向方向上作用于該支撐彈簧,使得該支撐彈簧彈性地變形。該變形也稱為該支撐彈簧的壓縮。就此而言需注意的是,該工作室至少部分地由該支撐彈簧包含或包括。因此,該工作室通過壓縮該支撐彈簧而變小,由此在該工作室中的壓力升高,使得該工作室或該支撐彈簧向外、尤其相對于其側面膨脹。此外,能夠在該分隔壁處和/或在朝向該控制隔膜的過渡部中進行變形。因為該分隔壁和該控制隔膜(該控制隔膜以其緊固元件來連接在該分隔壁處)具有有限的剛性。在此類控制隔膜和該分隔壁相應地具有特別高的剛性的情況下,對應的總剛性能夠由這些緊固元件主導。即這些緊固元件通常形成為用于使得該控制隔膜能夠偏轉。因此,這些所述的緊固元件也能夠有助于該工作室的膨脹。該工作室的膨脹能夠通過所謂的膨脹剛性表征,該膨脹剛性表示延伸尺寸與作用于該工作室的壁部的力的比率。
替代性地或補充地,該工作室的液壓液體的一部分能夠通過該節(jié)流通道流入該平衡室。該節(jié)流通道優(yōu)選地如下形成:該節(jié)流通道形成用于該流動的液壓液體的流動阻力。流經對應形成的節(jié)流通道因此產生耗散并且由此產生阻尼功。該平衡室優(yōu)選地設置有至少一個能夠隔膜狀變形的壁部分,使得能夠接收該液壓液體的流入該平衡室中的部分。
一種此類的液力軸承例如從文獻DE 10 2010 060 886 A1或從文獻DE 10 2012 008 497 A1已知。
此類液力軸承的阻尼特性由于其構造方式而是依賴于頻率的。在此,該支撐彈簧通常承受在低于5Hz的頻率的多個靜態(tài)的或準靜態(tài)的負載,該支撐彈簧具有相對大的剛性。
低頻率的振動(即具有約5至20Hz頻率的振動,這些振動一般伴隨著大的振幅出現(xiàn))通過這兩個液壓室經由該節(jié)流通道的共同作用而被強烈地阻尼。在此,隨著該工作室的液壓液體的至少一部分穿過該節(jié)流通道如所述地流入該平衡室中產生了阻尼,并且反之亦然,其中做了對應的阻尼功。當該膨脹剛性足夠高時,實現(xiàn)特別高的阻尼。因為在這種情況下該工作室不過于強烈地膨脹,使得該液壓液體的至少一部分流經該節(jié)流通道,以便然后實現(xiàn)所期望的阻尼作用。否則可能導致:該工作室強烈地膨脹,而該液壓液體的顯著部分不流經該節(jié)流通道。這可能有如下缺點,即對應的阻尼可能非常小。然而,這是需要避免的。
高頻率的振動,即在高于20Hz至例如50Hz、100Hz或200Hz的頻率范圍中的振動,由于該液壓液體的慣性、黏度和不可壓縮性和/或該支撐彈簧的高的剛性和慣性,僅被很小地阻尼或甚至幾乎不被阻尼地傳輸。盡管這些振動一般僅伴隨著小的振幅出現(xiàn),但是由于其聲學上的效果而具有更重要的意義。
就此類振動的隔離而言,目前使用所謂的主動控制的液力軸承,該液力軸承相應地具有一個線性致動器,該致動器也被稱為線性促動器。電磁的線性致動器被證實為特別便利,這些電磁的線性致動器相應地具有一個定子和一個銜鐵。在此,該銜鐵形成為相對于該定子可移動地支承,使得該銜鐵相對于該定子能夠在該線性致動器或定子的縱向方向上偏轉。對于該液力軸承,該銜鐵與一個控制隔膜機械連接,該控制隔膜優(yōu)選地與該工作室的一個端側壁部相關聯(lián),其中該壁部優(yōu)選地是該分隔壁。該控制隔膜能夠通過該分隔壁的一個撓性部分構成。然而也可能的是,該控制隔膜由該分隔壁圍住并且由此被視為該分隔壁的組成部分。該控制隔膜能夠在其偏轉方向(該偏轉方向通常是其法線方向)上推移或彈性地變形。通過將該銜鐵機械地耦合到該控制隔膜處,該控制隔膜能夠用該電磁的線性致動器在其偏轉方向上受控地偏轉。在此能夠提出的是,該銜鐵不直接與該控制隔膜連接,而是設置例如一個鉸接機構和/或一個銜鐵滑塊,該鉸接機構和/或銜鐵滑塊安排在該銜鐵與該控制隔膜之間,以便將運動和/或力從該銜鐵傳輸?shù)皆摽刂聘裟?。因此,該鉸接機構和/或該銜鐵滑塊能夠與該銜鐵相關聯(lián)。也就是說,該工作室的液壓容積隨著該控制隔膜在其偏轉方向上的變形而改變。因此,該液力軸承的電磁的線性致動器也用于控制或改變該工作室的工作室容積。
在此,通過在該銜鐵與該定子之間的電磁的交互作用引起從該銜鐵出發(fā)的、作用于該控制隔膜的力。為此,該定子具有一個由鐵磁性材料制成的定子引導元件。一個上部的定子軸環(huán)和一個下部的定子軸環(huán)在該定子的橫向方向上延伸,這些定子軸環(huán)優(yōu)選地在該定子的縱向方向上彼此間隔。因此,該定子引導元件在該橫截面中優(yōu)選地形成為C形或梳形。因此適用于跨接一個永磁體和/或一個電線圈。為了關閉用于磁場的定子引導元件的由該上部定子軸環(huán)和該下部定子軸環(huán)構成的這些相應的末端,該銜鐵具有由鐵磁性材料制成的一個銜鐵引導元件。該銜鐵引導元件具有一個上部銜鐵軸環(huán)和一個下部銜鐵軸環(huán),這些銜鐵軸環(huán)相應地在該定子的橫向方向上延伸并且在該定子的縱向方向上優(yōu)選地彼此間隔。因此,該銜鐵引導元件在該橫截面中優(yōu)選地形成為C形或梳形。因此適用于跨接一個永磁體和/或一個電線圈?,F(xiàn)在為了關閉用于磁場的定子引導元件的末端,該上部定子軸環(huán)與該上部銜鐵軸環(huán)彼此面向。此外,該下部定子軸環(huán)與該下部銜鐵軸環(huán)彼此面向。因為該銜鐵能夠在縱向方向上朝向該定子運動,這些前述的實施方式被視為用于該致動器的一個啟動工作點。
這些引導元件用于磁場的集束、引導和/或轉向。一種此類的磁場能夠通過一個永磁體和/或一個線圈引起。該線圈理解為一個電磁的線圈,該線圈具有至少一個、優(yōu)選多個繞組。該至少一個線圈或該至少一個永磁體能夠由該銜鐵引導元件或由該定子引導元件跨接。特別優(yōu)選地,該銜鐵引導元件以這些從屬的銜鐵軸環(huán)跨接一個永磁體并且該定子引導元件以這些從屬的定子軸環(huán)跨接一個線圈。為了進一步解釋,應示例性地假定,該上部的和該下部的銜鐵軸環(huán)由該至少一個永磁體的一個永磁場穿過。為此,在該上部的和該下部的銜鐵軸環(huán)中的永磁場在該相同方向上示出,優(yōu)選地在該定子的方向上,或反之亦然。在出現(xiàn)該至少一個線圈的一個線圈磁場的情況下,該線圈磁場穿過該定子引導元件并且由該定子引導元件集束。
在對該定子的至少一個線圈供應電流的情況下,然后在該定子的縱向方向上牽拉該銜鐵。該銜鐵的牽拉運動歸因于在該上部銜鐵軸環(huán)中由該至少一個線圈引起的線圈磁場和該永磁場的相長的疊加以及在該下部銜鐵軸環(huán)中該線圈磁場和該永磁場的相消的疊加。當該電流例如在相反的方向上流動時,相長的和相消的疊加也能夠以相反的方式進行。在這種情況中,可能不出現(xiàn)牽拉運動,而是朝向該銜鐵的相反的運動方向。
即這種力作用歸因于:該銜鐵引導元件在縱向方向上形成用于該定子引導元件的由鐵磁性材料制成的一個磁軛(Joch)并且該永磁場的線圈磁場在該上部銜鐵軸環(huán)處弱化并且在該下部銜鐵軸環(huán)處增強,或反之亦然。一種對應的效應也能夠用多個永磁體來實現(xiàn)。如果例如設置一個第一永磁體和一個第二永磁體,其中,這兩個永磁體在縱向方向上彼此間隔,則這兩個永磁體能夠相應地實質上負責這些磁場的相長的或相消的疊加。
為了確保該銜鐵相對于該定子的可運動性,在該定子與該銜鐵之間優(yōu)選地設置一個氣隙。在該定子形成為環(huán)形并且將該銜鐵引入到該環(huán)形定子的圓柱形空腔中的情況下,該氣隙同樣能夠形成為環(huán)形的。
在沒有為該至少一個線圈供應電流的情況下,只有該至少一個永磁體引起作用于這些引導元件的永磁場。這形成對應的靜態(tài)的磁力線。該至少一個永磁體的永磁場優(yōu)選地在橫向方向(即在橫向于該縱向方向的一個方向)上取向。在沒有為這些線圈供應電流的情況下,也產生該致動器的一個靜態(tài)的磁性狀態(tài),其中該銜鐵采取一個確定的靜止位置。
如果使用該液力軸承來支承機動車輛的發(fā)動機,就能夠使用該機動車輛的傳感器來將從該發(fā)動機出發(fā)的這些振動僅以盡可能大幅度地受阻尼的程度傳輸?shù)揭粋€內部空間或者甚至將該發(fā)動機的這些振動完全解耦。由此,例如能夠設置一個傳感器,該傳感器能夠測量該發(fā)動機或該底盤的振動。替代性地,也能夠在該發(fā)動機和/或該底盤的不同位置處設置多個傳感器。
如果用于測量該底盤的振動的傳感器檢測到高頻率的振動,該控制隔膜能夠被該線性致動器同步偏轉。在此,該偏轉的方向能夠通過該分隔壁或該控制隔膜的構造方式確定。該發(fā)動機的振動引起該工作室的液壓液體中的對應地高頻率壓力波動。用該控制隔膜的同步的偏轉盡可能完全地補償這些高頻率的壓力波動。由此,在最好的情況下產生補償,使得這些高頻率的振動不從該液力軸承傳輸。因此,對應地高頻率的振動在該機動車輛的內部空間中不引起或僅引起十分小的振動排放和噪聲排放。
通過所闡述的對該電磁的線性致動器的控制和對該控制隔膜上的對應作用的控制,應在這些高頻率的振動的范圍內實現(xiàn)該液力軸承的動態(tài)彈簧剛度的降低。換言之,用于高頻率的振動的液力軸承應被“軟”接通。
為了補償慣性力也已知多種構造,其中,該控制隔膜通過在氣缸中的一個活塞構成并且該活塞在背面由液壓液體加載并且在正面由壓縮的空氣體積加載。例如EP 0 561 703 A1公開了一種此類的液力軸承,其中,此處建議的解決方案通過昂貴的并且復雜的結構方式而呈現(xiàn)。
在實踐中確定:該膨脹剛性的提高導致更好地阻尼低頻率的振動。這歸因于,當在該工作室中產生壓力提升時,該工作室在此更小地膨脹并且由此更大量的該液壓液體流經該節(jié)流通道。因此,在低頻率振動的情況下產生更高的耗散,這確保改善的阻尼。能夠以如下方式提高該工作室的膨脹剛性:提高該控制隔膜(尤其與該控制隔膜相關聯(lián)的聯(lián)接元件)的彎曲剛性,這些聯(lián)接元件用于與該工作室的一個壁部(尤其該分隔壁)連接。替代性地或補充地,該銜鐵的剛性能夠在該定子的縱向方向上提高。這例如能夠通過更硬的支承彈簧進行,這些支承彈簧從該銜鐵徑向地朝向該定子延伸以支承該銜鐵。然而隨著該控制隔膜的彎曲剛性和/或該銜鐵在縱向方向上的剛性的提高,也需要更高的力,以便在其偏轉方向上偏轉該控制隔膜。
在已知的液力軸承中顯示出一個缺點:電磁的線性致動器通常不具有必要的功率和/或動態(tài)特性,以便用一個特別抗彎曲的控制隔膜和/或特別抗彎曲的支承彈簧如所期望地對該液力軸承進行“軟”接通。此外需要注意的是,對于在一個液力軸承中的線性致動器僅提供一個受限的構造空間。也就是說,當確定一個線性致動器的力和/或動態(tài)特性是不足的并且因此在適當時需要一個更高效的線性致動器時,這大多不能實現(xiàn),因為所提供的構造空間在使用已知的電磁的線性致動器的情況下是不足的。
技術實現(xiàn)要素:
因此,本發(fā)明所基于的目的在于,提供一種液力軸承,該液力軸承特別好地適合于對低頻率的振動進行阻尼并且對高頻率的振動進行隔離。尤其應該能夠提高該工作室的膨脹剛性,并且在不提供該致動器的更高的電功率的情況下保持該致動器或由該致動器控制的控制隔膜的動態(tài)特性。
根據(jù)第一方面,該目的通過一種液力軸承實現(xiàn),該液力軸承具有:一個支撐彈簧;由該支撐彈簧至少部分地包圍的一個工作室,該工作室用一種液壓液體填充;一個控制隔膜,該控制隔膜形成為用于改變該工作室的工作室容積;以及用于使該控制隔膜偏轉的一個電磁致動器,其中,該致動器包括一個定子和一個在該定子的縱向方向上可移動的銜鐵,該銜鐵與該控制隔膜機械連接,該定子具有一個由鐵磁性材料制成的定子引導元件,該定子引導元件具有在該定子的橫向方向上延伸的一個上部定子軸環(huán)以及在該定子的橫向方向上延伸的一個下部定子軸環(huán),該銜鐵具有一個由鐵磁性材料制成的銜鐵引導元件,該銜鐵引導元件具有在該定子的橫向方向上延伸的一個上部銜鐵軸環(huán)以及在該定子的橫向方向上延伸的一個下部銜鐵軸環(huán),該上部定子軸環(huán)與該上部銜鐵軸環(huán)彼此面向,并且該下部定子軸環(huán)與該下部銜鐵軸環(huán)彼此面向,該控制隔膜在其偏轉方向上形成為用于最大偏轉a,并且這些相應地彼此面向的、上部和/或下部軸環(huán)在該定子的縱向方向上在重疊長度u上部分重疊,使得重疊長度u與最大偏轉a的比率在0.1與1.5之間。優(yōu)選地這些定子軸環(huán)在其面向該銜鐵的末端處相應地具有一個定子磁極面。對應的內容適用于該銜鐵。優(yōu)選地這些銜鐵軸環(huán)因此在其面向該定子的末端處相應地具有一個銜鐵磁極面。當在此和/或此外提到這些軸環(huán)的重疊時,這至少優(yōu)選地涉及該定子或該銜鐵的這些相應地相關聯(lián)的磁極面。
如以上已經闡述的,該控制隔膜用于隔離高頻率的振動。為此,該控制隔膜形成為用于改變該工作室的工作室容積。這些高頻率的振動通常具有更小的振幅。對應于這些振幅,能夠設計該控制隔膜的最大偏轉和該工作室的工作室容積的對應的可改變性。因此,該最大偏轉理解為當該控制隔膜從其靜止位置(在該靜止位置中不偏轉該控制隔膜)最大地偏轉時該控制隔膜經過的距離。該控制隔膜能夠從該靜止位置在正偏轉方向上和在負偏轉方向上偏轉,使得該控制隔膜在對稱的構型情況下具有一個最大行程,該行程對應于兩倍的最大偏轉。
這些彼此面向的上部軸環(huán)指的是該上部定子軸環(huán)和該上部銜鐵軸環(huán)。這些彼此面向的下部軸環(huán)指的是該下部定子軸環(huán)和該下部銜鐵軸環(huán)。為了提高該進一步說明的緊湊性,以下首先闡述這些上部軸環(huán)的效果和優(yōu)點以及相關聯(lián)的、優(yōu)選的構型,然而其中類似的優(yōu)點、效果和優(yōu)選的構型以對應的方式適用于這些下部軸環(huán)。
這些上部軸環(huán)彼此面向并且在該定子的縱向方向上重疊。該重疊用于磁場的集束和/或轉向,該磁場優(yōu)選地從該定子的一個電線圈和/或從該銜鐵的一個永磁體出發(fā)。已知的是,這些上部軸環(huán)盡可能完全地重疊,以便在對應的過渡區(qū)域中構成盡可能小的磁阻。在此要考慮的是,該銜鐵和該定子通過一個氣隙或一個合適的磁性絕緣體彼此分離。根據(jù)本發(fā)明的液力軸承與這些上部軸環(huán)的已知的、完全的重疊有所不同。這些上部軸環(huán)不應完全地重疊,而應僅部分地重疊。對應的內容適用于這些下部軸環(huán),這些下部軸環(huán)同樣不是完全地重疊而是僅部分地重疊。在該電磁致動器的靜止狀態(tài)中,這些上部軸環(huán)或這些下部軸環(huán)在該定子的縱向方向上在重疊長度上重疊。然而,該靜止狀態(tài)是不穩(wěn)定的狀態(tài),因為對于在該電磁致動器的銜鐵或定子的這些軸環(huán)之間的電磁交互作用,存在該銜鐵在能量方面更有利的位置。在暫時假設在縱向方向上沒有抵抗該銜鐵的機械阻力的情況下,該銜鐵可能在縱向方向上運動。然而,根據(jù)本發(fā)明該銜鐵與該控制隔膜機械連接。即,為了該銜鐵能夠實施前述運動,需要偏轉該控制隔膜。該控制隔膜的偏轉是具有阻力的,這大體上歸因于該控制隔膜的彈性變形或歸因于與該液力軸承的一個壁部(尤其該分隔壁)的相關聯(lián)的聯(lián)接元件。即該銜鐵不能地實施完全運動,雖然如果在縱向方向上沒有抵抗該銜鐵的機械阻力時這原本是可能的。
如以上所闡述的,提高該工作室的膨脹剛性可以是有利的。一種可能性在于,提高該控制隔膜(尤其與該鄰接的壁部的聯(lián)接元件)的剛性。現(xiàn)在,這用該液力軸承的根據(jù)本發(fā)明的構型是可行的。雖然隨著該控制隔膜的剛性的提高該力也增大,必要的是使該控制隔膜偏轉。然而,通過這些所述的軸環(huán)的部分重疊施加對應的、額外的力。由此,在受控的偏轉的情況下通過給該電磁致動器的一個線圈供應電流,發(fā)生由這些軸套的部分重疊引起的力與由所供應的電功率引起的力的疊加。因此,對于該銜鐵至少大體上不需要更大的構造空間。此外,保持了由致動器與控制隔膜組成的復合物的動態(tài)特性,因為通過這些軸環(huán)的根據(jù)本發(fā)明的部分重疊而施加一個額外的力。
為了確保在不為該電磁致動器供應電流的狀態(tài)中不偏轉或僅幾乎不偏轉該控制隔膜,該控制隔膜的最大偏轉與這些軸環(huán)的重疊長度之間的比率為0.1至1.5。優(yōu)選地,該比率為0.3至0.7。特別優(yōu)選地,該比率為約0.5。該比率的這些所述的值特別優(yōu)選地反映一種折中,該折中一方面通過這些軸套的部分重疊提供足夠的力并且另一方面當沒有為該電磁致動器的線圈供應電流時防止使該控制隔膜過于強烈地偏轉。此外,在該銜鐵的一個偏轉行程與一個由該部分重疊導致的對應的力之間的線性或漸進的傳輸特征以所述比率應用于該致動器。這使得能夠特別良好地控制該致動器。
該液力軸承的一個有利的構型的突出之處在于,該上部銜鐵軸環(huán)在該定子的縱向方向上超過該上部定子軸環(huán)突出,或反之亦然。該液力軸承的構型的突出之處在于其簡單的構造和由此有利的生產。由此還確保至少一個軸環(huán)對(即該銜鐵和該定子的上部軸環(huán)的軸環(huán)對)部分重疊。在只有這些上部軸環(huán)部分重疊的情況下,也能夠以該構型確定該力的一個優(yōu)選方向,該優(yōu)選方向從這些軸環(huán)的部分重疊出發(fā)。在這種情況下,該力可以在該控制隔膜的方向上或背向該控制隔膜示出。根據(jù)該液力軸承的構造方式(例如以該控制隔膜的耦合的常規(guī)原則或根據(jù)所謂的逆向原則)能夠選擇所述力的優(yōu)選方向。以如下方式關鍵性地確定該力方向:是該上部銜鐵軸環(huán)在該定子的縱向方向上超過該上部定子軸環(huán)突出,還是該上部定子軸環(huán)在該定子的縱向方向上超過該上部銜鐵軸環(huán)突出。
該液力軸承的另一個有利的構型的突出之處在于,該下部銜鐵軸環(huán)在該定子的縱向方向上超過該下部定子軸環(huán)突出,或反之亦然。關于這些下部軸環(huán)參照該液力軸承的前述構型的效果、優(yōu)點和優(yōu)選的構型。即類似的聯(lián)系適用于這些下部軸環(huán)。該突出優(yōu)選地指的是一種外側的突出。在這些下部軸環(huán)和該上部軸環(huán)處形成部分重疊的情況下,前述的效果能夠關于該力的優(yōu)選方向疊加。因此,一種此類的構型是特別有利的,以便能夠使該控制隔膜在正偏轉方向上和負偏轉方向上偏轉。
該液力軸承的另一個有利的構型的突出之處在于,在該定子的縱向方向上在該上部的與該下部的銜鐵軸環(huán)之間的銜鐵軸環(huán)間距大于在該定子的縱向方向上在該上部的與該下部的定子軸環(huán)之間的定子軸環(huán)間距。該銜鐵軸環(huán)間距或該定子軸環(huán)間距優(yōu)選地指的是在其相應地彼此面向的罩側面之間的間距。通過使該銜鐵軸環(huán)間距大于該定子軸環(huán)間距,特別簡單地確保:在無源運行中,當不給該致動器的線圈供應電流時,不造成這些彼此面向的軸環(huán)的完全重疊。
該液力軸承的另一個有利的構型的突出之處在于,在該定子的縱向方向上在該上部的與該下部的銜鐵軸環(huán)之間的銜鐵軸環(huán)間距小于在該定子的縱向方向上在該上部的與該下部的定子軸環(huán)之間的定子軸環(huán)間距。關于該銜鐵軸環(huán)間距或該定子軸環(huán)間距的理解參照前面的構型(由此引用該構型)。通過使該銜鐵軸環(huán)間距選擇為小于該定子軸環(huán)間距,同樣特別簡單地確保:在該無源運行中不造成在這些上部軸環(huán)或在這些下部軸環(huán)處的完全重疊。
該液力軸承的另一個有利的構型的突出之處在于,這些相應地彼此面向的軸環(huán)在該定子的縱向方向上在55%與85%之間重疊。通過使這些彼此面向的軸環(huán)重疊大于50%能夠確保:即使在使該控制隔膜偏轉的情況下,通過該銜鐵在該定子的縱向方向上的運動還保留這些彼此面向的軸環(huán)的至少較小的重疊,使得這些磁場線還被集束和/或轉向。這防止該致動器采取不希望的狀態(tài)。換言之,該銜鐵仍然保持為能夠被特別良好地控制。以85%的最大重疊確保所希望的部分重疊。這至少適用于無源運行,在該無源運行中不對該定子的線圈供應電流。
該液力軸承的另一個有利的構型的突出之處在于,在偏轉方向上該控制隔膜的重疊和剛性如下形成:由該致動器通過這些相應地彼此面向的軸環(huán)的部分重疊引起的無源力將該控制隔膜最多偏轉其最大偏轉a的10%。如以上已經說明的,這些部分重疊的軸環(huán)在該定子的縱向方向上引起一個力。這種力也稱為無源力。如果不對該致動器的至少一個線圈供應電流,該無源力由于在該銜鐵與該控制隔膜之間的連接而直接作用于該控制隔膜,使得該控制隔膜在其偏轉方向上出現(xiàn)偏轉。為了防止該控制隔膜在這種情況下過于強烈地偏轉(其中該控制隔膜的仍然剩余的行程可能變得太小而無法用于對該液力軸承的振動產生作用)提出的是,所述的無源力將該控制隔膜最多偏轉其最大偏轉的10%。因此,仍然保留其最大偏轉的90%,該偏轉能夠用于對該液力軸承的振動產生作用。
該液力軸承的另一個有利的構型的突出之處在于,該定子以其定子軸環(huán)跨接至少一個線圈。用該線圈能夠將線圈磁場引入該定子引導元件中,適合用于控制該銜鐵。
該液力軸承的另一個有利的構型的突出之處在于,該銜鐵以其銜鐵軸環(huán)跨接至少一個永磁體。用該永磁體能夠將永磁場引入該銜鐵引導元件。該永磁場一方面用于該線圈磁場的相長的和相消的疊加,該線圈磁場由該定子和該銜鐵轉向或集束。另一方面,該永磁場用于引起該無源力。因為當該銜鐵運動到在能量方面更有利的位置時,一個更小的阻力抵抗同樣通過該定子引導元件和該銜鐵引導元件集束和/或轉向的永磁場。
原則上,這兩個前述的構型也能夠以相反的組合進行設置。此后,該銜鐵可以以其銜鐵軸環(huán)跨接至少一個線圈。該定子可以以其定子軸環(huán)跨接至少一個永磁體。用該相反的組合產生類似的優(yōu)點和效果,使得類似地參考上述說明。
根據(jù)另一方面,開篇所述的目的通過一種機動車輛實現(xiàn),該機動車輛包括一個車架,一個發(fā)動機以及一個發(fā)動機軸承,該發(fā)動機軸承在該發(fā)動機與該車架之間建立支承連接,其中,該發(fā)動機軸承通過根據(jù)本發(fā)明的液力軸承(尤其根據(jù)以上構型之一)形成。在此,結合根據(jù)本發(fā)明的液力軸承描述的特征、細節(jié)和優(yōu)點自然也適用于與根據(jù)本發(fā)明的機動車輛相結合,并且相應地反之亦然,使得始終交替地參考或能夠參考關于公開的本發(fā)明的各個方面。
附圖說明
在下文中,本發(fā)明在不限制總體的發(fā)明構思的情況下參考附圖借助于實施例進行說明。在附圖中示出:
圖1以一個示意性的橫截面視圖示出該液力軸承,并且
圖2示出來自圖1的液力軸承的致動器的一個放大的局部。
具體實施方式
從圖1可以看到一個液力軸承2。該液力軸承2包括構型為橡膠元件的一個支撐彈簧36。該支撐彈簧36通常形成為中空體,其中,該支撐彈簧36的上側具有一個蓋件38。在該蓋件38處大多安置一個連接元件(未示出)用于緊固發(fā)動機。在一個簡單的構型中,該連接元件指的是一個螺紋栓,該螺紋栓能夠與該發(fā)動機擰接。該分隔壁8鄰接該支撐彈簧36的下側。在該支撐彈簧36、該蓋件38與該分隔壁8之間形成該工作室4。該工作室4用一種液壓液體填充。在此,該液壓液體優(yōu)選地指一種油和水的混合物。該空心筒形的基座殼體40在縱向方向L上鄰接在該分隔壁8之下,該空心筒形的基座殼體的內部空間通過一個撓性的分隔體48劃分。該分隔體48還被稱為滾動隔膜。由該分隔壁8、該分隔體48和該基座殼體40圍成的空間構成該液力軸承2的平衡室6。該平衡室6優(yōu)選地也用液壓液體填充。該液壓液體同樣可以是一種油和水的混合物。由此,從圖1中可以得知,該分隔壁8安排在該工作室4與該平衡室6之間。為了阻尼低頻率的振動(這些振動由該發(fā)動機通過該蓋件38作用于該支撐彈簧36并且由此也作用于該工作室4的工作室容積14),設置在該工作室4與該平衡室6之間形成的、用于交換液壓液體的一個節(jié)流通道10。如果該支撐彈簧36被低頻率的振動擠壓,這大多造成該工作室4中的液壓液體壓力的升高和/或造成該工作室4的工作室容積14的減小。在此,在這兩種替代方案中,來自該工作室4的液壓液體的體積流量通過該節(jié)流通道10進入該平衡室6。在此,在該節(jié)流通道10中產生耗散,使得作用于該支撐彈簧36上的低頻率的振動能夠被阻尼。然而,該阻尼借助于該節(jié)流通道10僅對于低頻率的振動是有效的。在高頻率的振動情況下,因此例如從20Hz起,通過該節(jié)流通道10的振動幾乎根本不阻尼。
為了隔離具有大于20Hz的頻率的振動,該液力軸承2具有一個控制隔膜12。該控制隔膜12與該分隔壁8相關聯(lián)。該控制隔膜12能夠為此由該分隔壁8自身構成或引入該分隔壁8中。這樣該分隔壁8能夠圍住該控制隔膜12。緊固元件70與該控制隔膜12相關聯(lián)以用于連接。這些緊固元件是可彈性變形的。該控制隔膜12借助于其緊固元件70優(yōu)選地緊固在該分隔壁8處。由此,該控制隔膜12在該液力軸承2的縱向方向L上構型為可彈性變形的。對應于其在縱向方向L上的彈性的可變形性,該工作室4的工作室容積14增大或減小。
該控制隔膜12的可變形性有利地用于隔離高頻率的振動。為此,該控制隔膜12在其背向該支撐彈簧36的側面處與該液力軸承2的一個電磁的線性致動器16的銜鐵20機械連接。該線性致動器16還具一個定子18,該銜鐵20安排為相對于該定子可移動地支承。該定子18緊固在該液力軸承2的基座殼體40處,或至少部分地由該基座殼體40構成。為了將該銜鐵20的運動方向限制在縱向方向L中的運動方向上,該線性致動器16具有一個對應的軸承。由此可行的是,借助于該電磁的線性致動器16電氣地控制該控制隔膜12的彈性變形。
此外,從圖1中可以看出根據(jù)本發(fā)明的液力軸承2的一個有利的構型,其中,該銜鐵20借助于與該銜鐵20相關的一個機械滑塊46與該控制隔膜12機械連接。該線性致動器16的定子18通過該滑塊46能夠與該控制隔膜12間隔地安排,使得能夠在該定子18與該分隔壁8之間的區(qū)域內形成該平衡室6。該液力軸承2的一種此類的構型在實踐中被證明為特別便利的。其他的設計(這些設計沒有用于將該線性致動器16的力傳輸?shù)皆摽刂聘裟?2上的滑塊46或代替該滑塊46的一個另外的鉸接機構)應同樣被視為在該銜鐵20與該控制隔膜12之間的一種機械連接。
如從圖1中還可以看出,該銜鐵20的銜鐵滑塊46穿過該分隔壁8。另外,該銜鐵滑塊46能夠在該分隔壁8處支承和/或密封。該控制隔膜12鄰接該銜鐵滑塊46的背向該定子18的末端。將該控制隔膜12引入一個壓力室殼體22中,其中,在該控制隔膜12與該壓力室殼體22之間形成一個壓力室52。由此,該控制隔膜12安排在該控制通道24與該壓力室52之間。該壓力室殼體22能夠由該分隔壁8構成。該壓力室52能夠用干燥的空氣、氣體和/或氣體混合物來填充。因此,通過偏轉該控制隔膜12,不僅改變該工作室4的容積,也改變該壓力室52的容積。原則上,一種此類的構造從現(xiàn)有技術已知并且也稱為逆向的構造。
結合圖1和圖2可以看出該電磁的線性致動器16的一個實施變體,其中,一個相關的定子18具有至少一個電線圈34。為了集束一個線圈磁場,該線圈34由鐵磁性材料制成的引導元件26環(huán)繞接合,其中,其上部定子軸環(huán)32和下部定子軸環(huán)28指向該銜鐵20。該定子引導元件26的一個定子縱向區(qū)段30在該上部定子軸環(huán)32與該下部定子軸環(huán)28之間延伸。該定子引導元件26構型為C形并且因此適用于環(huán)繞接合該線圈34。為了使該線圈磁場盡可能集束地在這些定子軸環(huán)32、28之間轉向,設置該銜鐵20的銜鐵引導元件72,其中,該銜鐵引導元件72的上部銜鐵軸環(huán)58和該引導元件72的下部銜鐵軸環(huán)54指向該定子18。該銜鐵引導元件72的銜鐵縱向區(qū)段56在該上部銜鐵軸環(huán)58與該下部銜鐵軸環(huán)54之間延伸。即該銜鐵引導元件72構型為C形并且因此適用于環(huán)繞接合該銜鐵20的一個永磁體74。即該銜鐵20包括至少一個永磁體74,該永磁體由該銜鐵引導元件72的C形設計環(huán)繞接合。從該至少一個永磁體出發(fā)的永磁場通過該銜鐵引導元件72集束和/或轉向。這樣,該永磁場也能夠通過銜鐵引導元件72與定子引導元件26的共同作用而集束和/或轉向。在該定子18的橫向方向Q上,該定子18和該銜鐵20通過一個氣隙60彼此間隔。在該電磁致動器16具有至少大體上旋轉對稱的一個構造的情況下,該氣隙60是環(huán)形的。由此,該定子18和該銜鐵20能夠相應地具有圓柱形的形式。
為了在縱向方向L上實現(xiàn)該銜鐵20的偏轉,對該線圈34供應電流。在此產生通過這些引導元件26、72集束的線圈磁場,使得產生圓形的磁力線。這些磁力線也穿過這兩個軸環(huán)54、58。該永磁體74與這些軸環(huán)54、58相鄰地安排,該永磁體具有在橫向方向Q上的磁場取向。因此,在對該線圈34供應電流的情況下該集束的線圈磁場在該下部軸環(huán)54中通過該永磁體74的永磁場相長疊加,與之相反,該集束的線圈磁場在該上部軸環(huán)58中通過該永磁體74的永磁場相消地疊加,或者反之亦然。根據(jù)所述的疊加的構型,該銜鐵20在縱軸方向L上向上或向下運動。
為了確保該銜鐵20僅在縱向方向L上實施所期望的運動,從現(xiàn)有技術中已知的是,將該銜鐵20在其上側處通過一個上部導向彈簧62并且在其下側處通過一個下部導向彈簧64緊固在該定子18處。這兩個導向彈簧62、64防止該銜鐵20可能在橫向方向Q上實施運動。
從圖1和2中還可以得知,這些彼此面向的上部軸環(huán)32、58和這些彼此面向的下部軸環(huán)28、54相應地成對地部分重疊。對于在圖2中的這些上部軸環(huán)32、58,該重疊通過該重疊長度u標識。在縱向方向L上,該銜鐵20的上部軸環(huán)58為此超過該定子18的上部軸環(huán)32。在此,如所期望的,不造成在這兩個軸環(huán)32、58之間的完全的重合。類似于這些上部軸環(huán)32、58,這兩個下部軸環(huán)28、54同樣僅部分重疊。這種部分重疊的結果是,從該永磁體74出發(fā)的永磁場在縱向方向L上移動該銜鐵20。在此,以如下方式在縱向方向L上的運動:該銜鐵20采取對于該永磁場的在能量方面更有利的一個狀態(tài)。因此,一個力在縱向方向L上作用于該銜鐵20。在這些圖1和2中相應地顯示一個狀態(tài),如在沒有對該線圈34供應電流的情況下出現(xiàn)的狀態(tài)并且此后緊接著的時刻出現(xiàn)的狀態(tài)。通過從該銜鐵20出發(fā)的在縱向方向L上的運動或通過在縱向方向L上的相關的力,該控制隔膜12在其偏轉方向上偏轉。為了隔離該液力軸承2的振動(優(yōu)選高頻率的振動),該控制隔膜12能夠在其偏轉方向上最大偏轉一個距離a,該距離也被稱為最大偏轉a。如果該控制隔膜12也能夠在負偏轉方向上偏轉,由此獲得具有最大偏轉2a的兩倍的行程。
如開篇已經闡述的,有利的是該控制隔膜12或其聯(lián)接元件70具有高的剛性,以用于確保該工作室4的高的膨脹剛性?,F(xiàn)在為了能夠通過具有相似動態(tài)特性的致動器16使一個具有高的剛性的此類的控制隔膜12受控地偏轉,根據(jù)本發(fā)明提出的是,這些彼此面向的、上部和/或下部軸環(huán)32、58或28、54在該定子18的縱向方向L上僅部分重疊。然后,以這種重疊在縱向方向L上產生前述的力。如果現(xiàn)在對該線圈34供應電流以用于該有源運行,這些力彼此疊加,這些力一方面通過這些軸環(huán)32、58或28、54的部分疊加引起并且另一方面通過對該線圈34供應電流產生。由此可行的是,在該致動器16的至少大體上保持不變的構造方式和該致動器16的至少大體上保持不變的構造空間的情況下保持該控制隔膜12的偏轉的動態(tài)特性,并且此外確保更高的膨脹剛性。
在實踐中被證明為特別適合的是,這些相應地彼此面向的、上部和/或下部軸環(huán)32、58或28、54在該定子18的縱向方向L上以如下方式在重疊長度u上部分重疊,使得重疊長度u與最大偏轉a的比率在0.1與0.7之間。在此,假定在該銜鐵20與該控制隔膜12之間有直接連接。該銜鐵20的偏轉即造成在該控制隔膜12的偏轉方向上該控制隔膜12的數(shù)值相等的偏轉。如果使用具有在該銜鐵20的偏轉與該控制隔膜12的偏轉之間的傳動比的機構,則考慮并且應該由此合理地獲得該比率的對應的傳動比。用前述的0.1至0.7的比率有利地實現(xiàn),由該部分重疊引起的該銜鐵20的力表現(xiàn)為相對于該銜鐵20的偏轉是線性的或漸進的。在不對該線圈34供應電流的一個初始狀態(tài)中,則僅對該控制隔膜12(以其提高的剛性)產生一個十分小的力,使得相對于該液力軸承2的已知構造首先幾乎不能看出該控制隔膜12的偏轉的改變。如果對該線圈34供應電流以用于隔離高頻率的振動,則造成該銜鐵20的更大的偏轉,使得例如由這些軸環(huán)32、58或28、54的部分重疊引起的力的漸進的提升更大程度地有助于該控制隔膜12的偏轉。即,用于偏轉該銜鐵20或該控制隔膜12的這些必要的、剩余的力低于比例地變大,使得該致動器16的電功率需求僅十分小地升高。
進一步被證明為有利的是,在該定子18的縱向方向L上在該上部的與該下部的銜鐵軸環(huán)58、54之間的銜鐵軸環(huán)間距h大于在該定子18的縱向方向L上在該上部的與該下部的定子軸環(huán)32、28之間的定子軸環(huán)間距k。這樣,該銜鐵軸環(huán)間距h例如能夠選擇為大于由該定子軸環(huán)間距k與該控制隔膜12的最大偏轉a的兩倍的總和。這即使在該控制隔膜12的最大偏轉的情況下也確保:在這些彼此面向的軸環(huán)32、58或28、54之間不造成完全的重疊。然后,這即使在該控制隔膜12的更大的偏轉的情況下在這些所述軸環(huán)32、58或28、54的僅部分重疊的情況下也保持。為了將該部分重疊構型為更小的并且即使在該控制隔膜12完全偏轉的情況下也確保在該銜鐵20上的對應的力,該銜鐵軸環(huán)間距h選擇為顯著大于前述的總和。因此有利的是,這些相應地彼此面向的、上部和/或下部軸環(huán)32、58或28、54在該定子18的縱向方向L上以此方式在重疊長度u上部分重疊,使得重疊長度u與最大偏轉a的比率在0.1與1.5之間。
附圖標記說明
(說明書的一部分)
a 最大偏轉
h 銜鐵軸環(huán)間距
k 定子軸環(huán)間距
u 重疊長度
L 縱向方向
Q 橫向方向
2 液力軸承
4 工作室
6 平衡室
8 分隔壁
10 節(jié)流通道
12 控制隔膜
14 工作室容積
16 致動器
18 定子
20 銜鐵
22 壓力室殼體
24 控制通道
26 定子引導元件
28 下部定子軸環(huán)
30 定子縱向區(qū)段
32 上部定子軸環(huán)
34 線圈
36 支撐彈簧
38 蓋件
40 基座殼體
46 滑塊
48 分隔體
50 定子殼體
52 壓力室
54 下部銜鐵軸環(huán)
56 銜鐵縱向區(qū)段
58 上部銜鐵軸環(huán)
60 氣隙
62 上部導向彈簧
64 下部導向彈簧
70 緊固元件
72 銜鐵引導元件
74 永磁體