Title:
Schaltbares Lager
Kind Code:
A1


Abstract:

Die vorliegende Erfindung betrifft ein schaltbares Lager (2), insbesondere ein 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. Das schaltbare Lager (2) ist dadurch gekennzeichnet, dass 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. embedded image




Inventors:
Genderjahn, Robert (30625, Hannover, DE)
Werhahn, Max (30449, Hannover, DE)
Application Number:
DE102016224823A
Publication Date:
06/14/2018
Filing Date:
12/13/2016
Assignee:
ContiTech Vibration Control GmbH, 30165 (DE)
International Classes:
Domestic Patent References:
DE102015223396A1N/A2017-06-01
DE102010060886A1N/A2012-05-31
DE102005028337A1N/A2006-12-21



Attorney, Agent or Firm:
Finger, Karsten, Dipl.-Phys., 30165, Hannover, DE
Claims:
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,
dadurch gekennzeichnet, dass
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.

Schaltbares Lager (2) gemäß Anspruch 1, wobei 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.

Schaltbares Lager (2) gemäß Anspruch 2,
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.

Schaltbares Lager (2) gemäß Anspruch 2 oder 3, 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.

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.

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.

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.

Schaltbares Lager (2) gemäß Anspruch 7, wobei zwischen der Spule (44) und dem Permanentmagneten (38), zumindest abschnittweise, ein Luftspalt (46) ausgebildet ist.

Schaltbares Lager (2) gemäß Anspruch 8, wobei der Luftspalt (46) in Längsrichtung (Z) des Schaltaktors (30) unsymmetrisch ausgebildet ist.

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.

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.

Schaltbares Lager (2) gemäß Anspruch 11, 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.

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.

Motor, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem schaltbaren Lager (2) gemäß einem der vorherigen Ansprüche.

Kraftfahrzeug, mit einem Motor gemäß Anspruch 14.

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 Ausfall des Aktors bzw. dessen Stromversorgung noch ausreichend Dämpfung für den Fahrbetrieb zur Verfügung stellen zu können.

Weiterhin ist es bekannt, auch pneumatische Aktoren für schaltbare Motorlager einzusetzen. Nachteilig ist hierbei jedoch, dass die Bereitstellung von Druckluft bzw. Vakuum sehr aufwendig und kostenintensiv sein kann.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein schaltbares Lager der eingangs beschriebenen Art bereit zu stellen, so dass ein Kanal möglichst einfach geschaltet werden kann. Gleichzeitig soll die Schaltfunktion robust ermöglicht werden, d.h. es soll eine große Empfindlichkeit der Schaltfunktion gegenüber äußeren Einflüssen wie z.B. Spannungsschwankungen, Temperaturwechseln etc., welche zu einer Überkompensation führen können, vermieden werden. Insbesondere soll die Schaltfunktion mit möglichst geringem Bauraum ermöglicht werden. Insbesondere soll die Schaltfunktion mit einem möglichst geringen elektrischen Aufwand betrieben werden können. Wenigstens soll eine Alternative zu bekannten Lösungen geschaffen werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein schaltbares Lager mit den Merkmalen gemäß des Patentanspruchs 1, einen Motor mit den Merkmalen gemäß des Patentanspruchs 14 und ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß des Patentanspruchs 15 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Somit betrifft die vorliegende Erfindung ein schaltbares Lager gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass der Permanentmagnet und bzw. oder das erste ferromagnetische Element und bzw. oder das zweite ferromagnetische Element derart ausgebildet ist bzw. sind, dass im unbestromten Zustand der Spule in Längsrichtung des Schaltaktors ungleiche magnetische Kräfte ausgeübt werden. Mit anderen Worten kann durch eine geeignete Wahl der Geometrie, des Polflächenverhältnisses und bzw. oder der Magnetfeldableitung das Magnetfeld des Permanentmagneten zwischen den feststehenden und den beweglichen Komponenten des Schaltaktors derart ausgebildet werden, dass sich im unbestromten Zustand des Schaltaktors eine resultierende Kraftrichtung ausbildet. Dies kann vorzugsweise dadurch erreicht werden, dass der Luftspalt in dem Bereich, in dem ungleiche magnetische Kräfte ausgeübt werden sollen, enger oder breiter als in seinem übrigen Verlauf ausgebildet ist. Dies kann dahingehend genutzt werden, dass der Schaltaktor im unbestromten Zustand als ersten Zustand das Schließelement in eine erste Position bewegen kann. Wird der Schaltaktor bestromt, kann in diesem zweiten Zustand eine zweite Position des Schließelements eingenommen werden.

Vorteilhaft ist hierbei, dass der Schaltaktor einfacher als bisher bekannt ausgelegt werden kann, weil durch das Ein- und Ausschalten der Bestromung zwischen den beiden Zuständen und damit zwischen den beiden Positionen das Schließelement hin und her geschaltet werden kann. Hierdurch kann auf eine Ansteuerung bzw. Bestromung zwischen z.B. zwei Zuständen bzw. Positionen verzichtet werden, was einen höheren Aufwand der elektrischen Steuerung erfordern würde. Ferner kann der unbestromte Zustand aus Sicherheitsgründen so gewählt werden, dass dieser Zustand bei Stromausfall eingenommen wird.

Des Weiteren kann eine Überkompensation des statischen Magnetfelds des Permanentmagneten z.B. durch eine zu starke Bestromung des Schaltaktors, welche zur Einnahme eines ungewollten Schaltzustands führen könnte, sicher vermieden werden. Dies kann des Schaltaktor deutlich unempfindlicher gegenüber äußeren Einflüssen machen.

Dabei ist die Spule derart auszulegen, dass das statische Magnetfeld des Permanentmagneten unter allen Randbedingungen wie z.B. Temperaturen, Spannungen etc. ausreichend abgelenkt werden kann, um ein Umschalten zwischen den beiden Zuständen des Schaltaktors sicherzustellen.

Der von dem Permanentmagneten ausgehende magnetische Fluss wird dabei immer über die ferromagnetischen Elemente geführt. Der magnetische Fluss kann lediglich durch die Bestromung der Spule derart umgelenkt werden, dass die durch den magnetischen Fluss ausgeübte Haltekraft soweit reduziert werden kann, dass das Schließelement eine Bewegung in Längsrichtung des Schaltaktors ausführen kann.

Vorteilhaft ist hierbei, dass auf eine mechanische Rückstellfeder verzichtet werden kann, dessen Kraft zur Bewegung des Schließelements in einer Richtung der Längsrichtung des Schaltaktors zu überwinden wäre. Vielmehr kann durch die Bestromung der Spule in Wechselwirkung mit dem konstanten Magnetfeld des Permanentmagneten eine Schaltfunktion realisiert werden. Vorteilhaft ist hierbei, dass auf diese Weise eine kompakte und insbesondere in Richtung der Längsrichtung des Schaltaktors flache Bauweise des Aktors und damit auch des Lagers erreicht werden kann.

Vorzugsweise sind die hierzu erforderlichen Elemente des Schaltaktors wie erstes und zweites ferromagnetisches Element, Spule und Permanentmagnet im Wesentlichen in einer Ebene senkrecht zur Längsrichtung des Schaltaktors angeordnet, welche vorzugsweise die horizontale Ebene des Lagers ist. Zur Ausübung von ungleichen magnetischen Kräften in Längsrichtung des Schaltaktors im unbestromten Zustand der Spule ist zumindest eines dieser Elemente gerade nicht spiegelsymmetrisch zur horizontalen Ebene ausgebildet. Dabei bildet die horizontale Ebene eine Mittellage, zu der sich der bewegliche Bestandteil des Schaltaktors in beide Richtungen der Längsrichtung des Schaltaktors ungleich bewegen kann.

Vorteilhaft ist bei der ungleichen Ausübung der Kräfte des Permanentmagneten auch, dass die Kraftausbeute des Schaltaktors auf diese Weise gesteigert werden kann. Ferner kann hierdurch der Hubbereich des Schaltaktors vergrößert werden.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist bzw. weisen das erste ferromagnetische Element und bzw. oder das zweite ferromagnetische Element wenigstens einen senkrecht zur Längsrichtung des Schaltaktors zurückstehenden Rücksprung auf. Mit anderen Worten bildet entweder das erste ferromagnetische Element oder das zweite ferromagnetische Element oder beide ferromagnetischen Elemente wenigstens einen Bereich in Form eines Rücksprung aus, welcher in Richtung des jeweils anderen ferromagnetischen Element zurücksteht und somit den Luftspalt zwischen den beiden ferromagnetischen Elementen in diesem Bereich vergrößert. Auf diese Weise kann durch einfache konstruktive Maßnahmen erreicht werden, dass im unbestromten Zustand der Spule in Längsrichtung des Schaltaktors ungleiche magnetische Kräfte ausgeübt werden können.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das erste ferromagnetische Element und bzw. oder das zweite ferromagnetische Element einen ersten Rücksprung und einen zweiten Rücksprung auf, welche in Längsrichtung des Schaltaktors zueinander beabstandet angeordnet sind, wobei die beiden Rücksprünge vorzugsweise in Längsrichtung des Schaltaktors randseitig an dem ersten ferromagnetischen Element und bzw. oder an dem zweiten ferromagnetischen Element angeordnet sind. Durch die Beabstandung der beiden Rücksprünge, welche an demselben ferromagnetischen Element oder an unterschiedlichen ferromagnetischen Elementen angeordnet sein können, kann der wesentliche Bereich des jeweiligen ferromagnetischen Elements in Längsrichtung des Schaltaktors von den Rücksprüngen eingefasst werden, so dass die gewünschte Wirkung auf das statische Magnetfeld erreicht werden kann.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Rücksprung oder sind die Rücksprünge schräg zur Längsrichtung des Schaltaktors verlaufend und in Längsrichtung des Schaltaktors zum Rand hin größer werdend ausgebildet. Auf diese Weise kann eine gleichmäßige Ablenkung des statischen Magnetfeldes erreicht werden. Mit anderen Worten kann eine sprunghafte Ablenkung vermieden werden.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das erste ferromagnetische Element im Wesentlichen um das zweite ferromagnetische Element herum angeordnet, wobei das erste ferromagnetische Element feststehend und das zweite ferromagnetische Element gegenüber dem ersten ferromagnetischen Element in Längsrichtung des Schaltaktors beweglich ist. Das zweite ferromagnetische Element kann mit dem Schließelement verbunden sein, so dass über die Beweglichkeit des zweiten ferromagnetischen Elements die Schließ- bzw. Öffnungsfunktion des Schaltaktors bzw. des Lagers ausgeführt werden kann. Durch die Anordnung des beweglichen zweiten ferromagnetischen Elements innerhalb des feststehenden ersten ferromagnetischen Elements kann die Beweglichkeit konstruktiv einfach ermöglicht werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umschließt das erste ferromagnetische Element die Spule und bzw. oder den Permanentmagneten im Wesentlichen, vorzugsweise C-förmig. Auf diese Weise kann der magnetische Fluss, der vom Permanentmagneten und bzw. oder von der bestromten Spule ausgeht, um diese herum geschlossen werden. Durch die C-förmige Ausgestaltung kann eine symmetrische Bauweise des ersten ferromagnetischen Elements bzgl. einer Ebene senkrecht zur Längsrichtung des Schaltaktors erreicht werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umschließt die Spule den Permanentmagneten im Wesentlichen, vorzugsweise ringförmig, wobei die Spule und der Permanentmagnet, vorzugsweise zumindest abschnittsweise, durch das erste ferromagnetische Element, radial zueinander beabstandet sind. Hierdurch können die Spule und der Permanentmagnet im Wesentlichen in der gleichen Ebene senkrecht zur Längsrichtung des Schaltaktors angeordnet werden. Hierbei die Spule um den Permanentmagneten herum anzuordnen kann den Vorteil haben, dass das magnetische Feld des Permanentmagneten wirkungsvoll durch die bestromte Spule beeinflusst bzw. aufgehoben werden kann.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist zwischen der Spule und dem Permanentmagneten, zumindest abschnittweise, ein Luftspalt ausgebildet. Hierdurch kann der magnetische Fluss der Spule sowie des Permanentmagneten gezielt gelenkt werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Luftspalt in Längsrichtung des Schaltaktors unsymmetrisch ausgebildet. Auch auf diese Weise kann durch einfache konstruktive Maßnahmen erreicht werden, dass im unbestromten Zustand der Spule in Längsrichtung des Schaltaktors ungleiche magnetische Kräfte ausgeübt werden können.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das zweite ferromagnetische Element zylindrisch zur Längsrichtung des Schaltaktors ausgebildet und der Permanentmagnet, die Spule und das erste ferromagnetische Element sind ringförmig zur Längsrichtung des Schaltaktors ausgebildet. Auf diese Weise kann eine zylindersymmetrische Ausbildung des magnetischen Flusses der bestromten Spule sowie des Permanentmagneten erreicht werden, so dass die hierdurch erzielbaren Bewegungen möglichst ausschließlich in Längsrichtung des Schaltaktors bewirkt werden können. Hierdurch können Kräfte in Richtungen senkrecht zur Längsrichtung des Schaltaktors vermieden werden, welche die gewünschte Bewegung negativ beeinflussen könnten, z.B. durch Verkanten oder Verklemmen des beweglichen Elements des Schaltaktors.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das schaltbare Lager ferner eine erste mechanische Begrenzung der Bewegung des zweiten ferromagnetischen Elements in Längsrichtung des Schaltaktors auf, wobei bei Anliegen des zweiten ferromagnetischen Elements an der ersten mechanischen Begrenzung der Schaltaktor den ersten Zustand aufweist, die Spule stromlos und der Kanal durch die Positionierung des Schließelements in der ersten Position geschlossen ist.

Dabei sind die Geometrie, das Polflächenverhältnis und die Magnetfeldableitung des Schaltaktors derart ausgebildet, dass eine magnetische Kraft auf das zweite ferromagnetische Element wirken kann, die zu einer Bewegung des zweiten ferromagnetischen Elements in Längsrichtung des Schaltaktors zur ersten mechanischen Begrenzung hin führen kann. Gleichzeitig ist der Kanal bzw. das Schließelement des Kanals derart ausgebildet, dass hierdurch ein Verschließen des Kanals durch das Schließelement erreicht werden kann.

Für diesen Anwendungsfall benötigt der Schaltaktor eine sogenannte negative Steifigkeits- bzw. Kraft-Weg-Kennlinie. Hierbei erfährt das zweite ferromagnetische Element ausgehend von der Ebene senkrecht zur Längsrichtung des Schaltaktors als Nulllage immer eine Kraft in Richtung zur ersten mechanischen Begrenzung hin, wodurch eine Bewegung entstehen kann bis das zweite ferromagnetische Element in die erste mechanische Begrenzung fährt und der Kanal verschlossen ist.

Die Kraft in Richtung der ersten mechanischen Begrenzung wird somit über die magnetischen Feldlinien des Permanentmagneten bei entsprechend schwacher bzw. ohne Bestromung der Spule ausgeübt. Somit kann die erste Position des Schließelements im unbestromten Zustand der Spule dauerhaft beibehalten und der Kanal verschlossen bleiben. Hierdurch wird der Sicherheitsfunktion, bei Stromausfall den Kanal sicher zu verschließen, Rechnung getragen. Ferner ist hierbei vorteilhaft, dass dieser Zustand ohne die Aufwendung von elektrischer Energie beibehalten werden kann, was einen hohen energetischen Vorteil bedeuten kann.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das schaltbare Lager ferner eine zweite mechanische Begrenzung der Bewegung des zweiten ferromagnetischen Elements in Längsrichtung des Schaltaktors auf, wobei bei Anliegen des zweiten ferromagnetischen Elements an der zweiten mechanischen Begrenzung der Schaltaktor den zweiten Zustand aufweist, die Spule bestromt und der Kanal durch die Positionierung des Schließelements in der zweiten Position geöffnet ist.

Soll ausgehend von einem Schaltaktor, der sich im zuvor beschriebenen ersten Zustand mit verschlossenem Kanal befindet, der Kanal geöffnet werden, so ist das zweite ferromagnetische Element in Längsrichtung des Schaltaktors von dem ersten mechanischen Begrenzungselement zu entfernen. Hierzu kann eine Bestromung der Spule in einer Richtung erfolgen, so dass sich ein elektromagnetisches Feld um die bestromte Spule und um den Permanentmagneten aufbaut. Hierdurch kann das Magnetfeld des Permanentmagneten in einer Art und Weise abgelenkt werden, dass das zweite ferromagnetische Element in Längsrichtung des Schaltaktors von der ersten mechanischen Begrenzung weg bis in den Anschlag der zweiten mechanischen Begrenzung bewegt werden kann. Hierdurch kann eine Öffnung des Kanals erfolgen.

Dabei ist die zweite mechanische Begrenzung derart in Längsrichtung des Schaltaktors ausgebildet, dass das zweite ferromagnetische Element bei Erreichen des Anschlags an der zweiten mechanischen Begrenzung etwa in der Ebene senkrecht zur Längsrichtung des Schaltaktors, d.h. mittig in der Höhe des Schaltaktors (Mittellage), positioniert werden kann. Diese Position kann als instabil anzusehen sein, weil bei stromloser Spule die magnetische Reluktanzkraft des Permanentmagneten das zweite ferromagnetische Element wieder zur ersten mechanischen Begrenzung hinbewegen kann. Somit kann eine dauerhafte Bestromung der Spule erforderlich sein, um das zweite ferromagnetische Element in der Mittellage an der zweiten mechanischen Begrenzung und damit den Kanal geöffnet zu halten.

Wird die Bestromung der Spule nun wieder unterbrochen, kann das Magnetfeld des Permanentmagneten nicht mehr entsprechend abgeleitet werden und es stellt sich wieder das ursprüngliche Magnetfeld mit negativer Steifigkeit ein. Das zweite ferromagnetische Element bewegt sich jetzt wieder in Richtung zur ersten mechanischen Begrenzung hin und der Kanal wird verschlossen.

Vorteilhaft ist hierbei jedoch, dass bei der Schaltung der Spule lediglich eine Stromflussrichtung vorgesehen werden muss. Ferner kann der Schaltaktor durch die Schaltung Strom-Ein und Strom-Aus die beiden Zustände einnehmen und die beiden Positionierungen des Schließelements können realisiert werden, um den Kanal zu öffnen und zu schließen. Dies kann den Aufwand der Schaltung der Spule sehr gering halten.

Die Spule ist entsprechend so stark auszulegen, dass das magnetische Feld des Permanentmagneten unter allen Randbedingungen wie z.B. Spannung, Temperatur etc. wie gewünscht abgelenkt werden kann. Ein Vorteil gegenüber dem aus der DE 10 2010 060 886 A1 bekannten Schaltaktor besteht darin, dass es bei diesem Aspekt des erfindungsgemäßen Schaltaktors bei z.B. zu starker Bestromung nicht zu einer Überkompensation des statischen Magnetfeldes kommen kann. Dies kann dadurch erreicht werden, dass durch die bestromte Spule stets eine resultierende Kraft in den Anschlag der zweiten mechanischen Begrenzung erfolgen würde, d.h. es hierdurch nicht zu einer Bewegung kommen kann, die zur ersten mechanischen Begrenzung hin gerichtet wäre. Dies würde zu einem ungewünschten Verschließen des Kanals führen. Ein elektromagnetischer Schaltaktor gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann somit deutlich unempfindlicher gegenüber äußeren Einflüssen als bekannte Schaltaktoren sein.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist zwischen dem ersten ferromagnetischen Element und bzw. oder dem Permanentmagneten und dem zweiten ferromagnetischen Element ein Reibelement bzw. ein Gleitelement angeordnet, wobei eine Seite des Reibelements bzw. des Gleitelements zumindest abschnittsweise mit dem ersten ferromagnetischen Element und bzw. oder dem Permanentmagneten und die gegenüberliegende Seite des Reibelements bzw. des Gleitelements mit dem zweiten ferromagnetischen Element zumindest abschnittsweise reibend bzw. gleitend in Kontakt steht. Dabei hängt es von der Wahl des Reib- bzw. Gleitwertes der sich berührenden Seiten bzw. Oberflächen ab, ob dieser Kontakt als Reibung oder Gleiten angesehen werden kann.

Vorteilhaft ist bei einer Gleitlagerung, dass eine sichere Führung des beweglichen zweiten ferromagnetischen Elements gegenüber dem feststehenden ersten ferromagnetischen Elements erfolgen kann, jedoch die für die Relativbewegung erforderliche Kraft, welche durch die Bestromung der Spule ausgeübt werden kann, gering gehalten werden kann. Dies kann die Größe der Spule verringern helfen, wodurch auch eine geringe Baugröße des Schaltaktors erreicht werden kann.

Vorteilhaft ist bei einer Reiblagerung, dass eine Dämpfung der Bewegung des beweglichen zweiten ferromagnetischen Elements gegenüber dem feststehenden ersten ferromagnetischen Elements erreicht werden kann. Hierdurch kann die Stromstärke, welche erforderlich ist, das zweite ferromagnetische Element in der Mittellage sowohl im Anschlag mit der zweiten mechanischen Begrenzung als auch im geregelten Zustand zu halten, verringert werden, weil die Reibung der Relativbewegung bereits entgegenwirken kann. Auch im geregelten Zustand kann die Regelung durch diese mechanische Dämpfung verbessert bzw. vereinfacht werden.

Vorteilhaft ist hierbei fernerhin, dass mittels der Reib- bzw. Gleitlagerung der Abstand zwischen den beiden ferromagnetischen Elementen bzw. zwischen dem Permanentmagneten und dem zweiten ferromagnetischen Element eingestellt werden kann.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch einen Motor, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem schaltbaren Lager wie zuvor beschrieben. Auf diese Weise können die zuvor beschriebenen Eigenschaften und Vorteile des erfindungsgemäßen schaltbaren Lagers auf einen Motor angewendet werden.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug mit einem Motor wie zuvor beschrieben. Auf diese Weise können die zuvor beschriebenen Eigenschaften und Vorteile des erfindungsgemäßen Motors auf ein Kraftfahrzeug angewendet werden.

Einige Ausführungsbeispiele und weitere Vorteile der Erfindung werden nachstehend im Zusammenhang mit den folgenden Figuren erläutert. Darin zeigt:

  • 1 eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen schaltbaren, hydraulisch dämpfenden Motorlagers allgemein;
  • 2 eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Schaltaktors des Motorlagers der 1 allgemein;
  • 3 einen schematischen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Schaltaktors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
  • 4 einen schematischen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Schaltaktors gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
  • 5 einen schematischen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Schaltaktors gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;
  • 6 einen schematischen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Schaltaktors gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel;
  • 7 einen schematischen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Schaltaktors gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel;
  • 8 einen schematischen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Schaltaktors gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel;
  • 9 einen schematischen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Schaltaktors gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel; und
  • 10 einen schematischen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Schaltaktors gemäß einem achten Ausführungsbeispiel.

1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen schaltbaren Motorlagers 2 allgemein, welches als schaltbares, hydraulisch dämpfendes Motorlager 2 ausgebildet ist. 2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Schaltaktors 30 des Motorlagers 2 der 1 allgemein.

Das Motorlager 2 erstreckt sich im Wesentlichen in einer Längsrichtung Z, welche auch als Höhe Z bezeichnet werden kann. Das Motorlager 2 erstreckt sich ferner in einer zur Längsrichtung Z senkrechten Richtung Y, welche auch als Breite Y bezeichnet werden kann. Die senkrechte Richtung Y bildet gemeinsam mit einer weiteren Richtung, welche sowohl zur Längsrichtung Z als auch zur senkrechten Richtung Y senkrecht steht, eine Ebene XY, welche auch als horizontale Ebene XY bezeichnet werden kann.

Derartige Motorlager 2 sind an sich bekannt, so dass der grundsätzliche Aufbau hier nur kurz erläutert werden soll. Hierbei wird ausschließlich auf die Bestandteile des an sich bekannten Motorlagers 2 eingegangen, die für die vorliegende Erfindung relevant sind.

Das Motorlager 2 ist rotationssymmetrisch zu seiner Längsrichtung Z bzw. zu seiner Längsachse Z aufgebaut, weshalb sich von der Längsrichtung Z bzw. Längsachse Z senkrecht die radiale Richtung R erstreckt. Das Motorlager 2 enthält einen Zapfen 4, an dem der Motor eines Kraftfahrzeuges aufgehängt wird (nicht dargestellt). Ferner enthält das Motorlager 2 eine Arbeitskammer 6 und eine Ausgleichskammer 8, die jeweils mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt und durch eine Trennwand 10 voneinander getrennt sind. Die Trennwand 10 besteht aus einem Oberteil 12 und einem Unterteil 14 und enthält einen Ringkanal 16, über den die Arbeitskammer 6 in an sich bekannter Art und Weise mit der Ausgleichskammer 8 verbunden ist. Darüber hinaus enthält die Trennwand 10 einen Bypasskanal 18. In dem Bypasskanal 18 liegt ein Schließelement 20 in Form einer scheibenförmigen Membran 20, deren Querschnitt dem Querschnitt des Bypasskanals 18 entspricht.

Die Membran 20 ist in der Trennwand 10 bzw. in dem Bypasskanal 18 derart angeordnet, dass sie in Längsrichtung Z des Lagers 2 auslenkbar ist. Hierbei wird der Bewegungsfreiraum der Membran 20 in Längsrichtung Z des Motorlagers 2 nach oben (also in Richtung der Arbeitskammer 6) durch einen ersten Schließelementanschlag 22 bzw. Membrananschlag 22 an dem Oberteil 12 begrenzt. Zusätzlich wird der Bewegungsfreiraum der Membran 20 in Längsrichtung Z des Motorlagers 2 nach unten (also in Richtung der Ausgleichskammer 8) durch einen zweiten Schließelementanschlag 24 bzw. Membrananschlag 24 am Unterteil 14 begrenzt. Die Oberfläche der Membran 20, die der Arbeitskammer 6 zugewandt ist, steht mit der Hydraulikflüssigkeit in der Arbeitskammer 6 durch die Öffnung 26 in dem Oberteil 12 in Verbindung.

Neben den bisher genannten Bestandteilen enthält das Motorlager 2 ferner einen elektromagnetischen Schaltaktor 30, mit dem die Membran 20 über ein Verbindungselement 31 schaltbar ist. Der Schaltaktor 30 ist in Längsrichtung Z des Motorlagers 2 unterhalb der Membran 20 auf der Seite der Trennwand 10 angeordnet, die der Arbeitskammer 6 abgewandt ist. Dabei entspricht die Längsrichtung Z des Schaltaktors 30 der Längsrichtung Z des Motorlagers 2. Der Schaltaktor 30 ist derart ausgebildet, dass er im stromlosen Zustand eine magnetische Haltekraft über das Verbindungselement 31 auf die Membran 20 ausübt und die Membran 20 in einer Ruhelage fixiert. Bei dem in der 1 gezeigten Motorlager 2 liegt die Membran 20 in ihrer Ruhelage auf dem Membrananschlag 24 des Unterteils 14 der Trennwand 10 auf, so dass der Bypasskanal 18 versperrt ist.

Ferner ist der Schaltaktor 30 derart ausgebildet, dass er im stromführenden Zustand die magnetische Haltekraft soweit reduziert, dass die Membran 20 für eine Bewegung in Längsrichtung Z des Schaltaktors 30 bzw. des Motorlagers 2 freigegeben wird. Die Membran 20 kann sich dann frei in Längsrichtung Z des Schaltaktors 30 zwischen dem Membrananschlag 22 und dem Membrananschlag 24 bewegen und den Bypasskanal 18 freigeben.

Zusätzlich zu den bisher genannten Bestandteilen enthält das Motorlager 2 eine ringförmige Entkopplungsmembran 32, die zwischen dem Oberteil 12 und dem Unterteil 14 der Trennwand 10 liegt und die Membran 20 umfasst. Die Oberseite der Entkopplungsmembran 32 wird durch ein erstes Fenster 34 in dem Oberteil 12 mit der Hydraulikflüssigkeit in der Arbeitskammer 6 beaufschlagt. Die Unterseite der Entkopplungsmembran 32 wird durch ein zweites Fenster 36 in dem Unterteil 14 mit der Hydraulikflüssigkeit in der Ausgleichskammer 8 beaufschlagt.

Die Funktionsweise des schaltbaren Motorlagers 2 ist wie folgt: wenn im normalen Fahrbetrieb über den (nicht gezeigten) Motor Schwingungen in das Motorlager 2 eingeleitet werden, wird Hydraulikflüssigkeit von der Arbeitskammer 6 über den Ringkanal 16 in die Ausgleichskammer 8 (bzw. in umgekehrter Richtung) überführt. Hierbei werden aufgrund der Drosselwirkung des Ringkanals 16 die in das Motorlager 2 eingeleiteten Schwingungen gedämpft. Während der Einleitung dieser Schwingungen wird die Membran 20 mit Hilfe des Schaltaktors 30 in ihrer Ruhelage fixiert. Der Bypasskanal 18 ist dann verschlossen, so dass eine Dämpfung der Schwingungen des normalen Fahrbetriebs ausschließlich über den Ringkanal 16 erfolgen kann.

Für Leerlaufschwingungen, deren Frequenzen höher liegen als die im normalen Fahrbetrieb auftretenden Schwingungen, ist der Ringkanal 16 dynamisch verschlossen, so dass keine Hydraulikflüssigkeit zwischen der Arbeitskammer 6 und der Ausgleichskammer 8 hin- und her transportiert werden kann. Somit ist der Bypasskanal 18 während des Betriebs des Motors im Leerlauf zu öffnen, um die Leerlaufschwingungen dämpfen zu können.

Während der Einleitung von Leerlaufschwingungen in das Motorlager 2 wird daher der Schaltaktor 30 in den stromführenden Zustand überführt, so dass sich die magnetische Haltekraft des Schaltaktors 30 soweit reduziert, dass die Membran 20 für eine Bewegung in Längsrichtung Z des Schaltaktors 30 bzw. des Motorlagers 2 freigegeben wird. Die eingeleiteten Leerlaufschwingungen werden dann dadurch ausgeglichen, dass durch eine Bewegung der Membran 20 in dem Bypasskanal 18 das Volumen der Arbeitskammer 6 konstant gehalten wird. Dies erfolgt dadurch, dass die Membran 20 sich in dem Bypasskanal 18 frei auf und ab bewegt. Dies bedeutet, dass die Membran 20 ausschließlich durch den Druck, der von der Hydraulikflüssigkeit in der Arbeitskammer 6 bzw. in der Ausgleichskammer 8 auf die Membran 20 ausgeübt wird, in der Längsrichtung Z des Schaltaktors 30 auf und ab bewegt wird. Die Bewegung der Membran 20 in dem Bypasskanal 18 wird im stromführenden Zustand des Schaltaktors 30 nicht durch diesen beeinflusst. Schwingungen mit weiteren Frequenzen, die in das Motorlager 2 eingeleitet werden, können in bekannter Art und Weise mit der Entkopplungsmembran 32 ausgeglichen werden.

Der elektromagnetische Schaltaktor 30 ist ebenfalls rotationssymmetrisch zu seiner Längsachse Z aufgebaut, welche identisch mit der Längsasche Z des Motorlagers 2 ist. Der Schaltaktor 30 enthält einen ringförmigen Permanentmagneten 38, ein ringförmiges erstes ferromagnetisches Element 40 in Form eines Mantels 40 und ein im Wesentlichen zylindrisches zweites ferromagnetisches Element 42 in Form eines ferromagnetischen Kerns 42 oder auch ferromagnetischen Ankers 42. Darüber hinaus enthält der Schaltaktor 30 eine ringförmige elektrisch leitfähige Spule 44, deren stromzuführende Leitung zu der Spule 44 und stromableitende Leitung von der Spule 44 weg nicht gezeigt sind.

Der Mantel 40 ist im Wesentlichen C-förmig ausgebildet und umschließt von radial außen, von oben, von unten und teilweise von radial innen die Spule 44. Ferner umschließt der Mantel 40 den Permanentmagneten 38 von oben, von unten und teilweise von radial außen. Die radial innere Seite der Spule 44 und die radial äußere Seite des Permanentmagneten 38 sind teilweise radial durch den Mantel 40 zueinander beabstandet. Im Übrigen werden die Spule 44 und der Permanentmagnet 38 durch einen in sich geschlossenen inneren Luftspalt 46 beabstandet, der gleichzeitig den Mantel 40 in Längsrichtung Z des Schaltaktors 30 unterbricht. Diese Elemente 38, 40, 44 des Schaltaktors 30 sind feststehend im Motorlager 2 angeordnet.

Der zylindrische Kern 42 ist in Längsrichtung Z des Schaltaktors 30 beweglich innerhalb des Mantels 40 sowie innerhalb des Permanentmagneten 38 angeordnet. Der Kern 42 ist in Längsrichtung Z des Schaltaktors 30 größer ausgebildet als der Permanentmagnet 38 und kleiner als die äußeren Ausmaße des Mantels 40 in Längsrichtung Z des Schaltaktors 30.

Radial zwischen der radial äußeren Seite des Kerns 42 und der radial inneren Seite des Permanentmagneten 38 ist ein Reib- bzw. Gleitelement 50 in Form einer Reib- bzw. Gleithülse 50 feststehend mit dem Permanentmagneten 38 angeordnet. Die reibenden bzw. gleitenden Kontakteigenschaften der Reib- bzw. Gleithülse 50 gegenüber der radial äußeren Seite des Kern 42 werden durch deren Oberflächenbeschaffenheit bzw. durch deren Material bestimmt und je nach dem zu erreichenden Zweck zwischen den Ausführungsbeispielen unterschiedlich ausfallen können.

Zwischen der übrigen radial äußeren Seite des Kerns 42 und der radial inneren Seite des Mantels 40, welcher den Permanentmagneten 38 beidseitig in Längsrichtung Z des Schaltaktors 30 überragt, ist ein äußerer Luftspalt 48 ausgebildet, über den sich ein magnetisches Feld zwischen Kern 42 und Mantel 40 schließen kann.

Basierend auf diesem allgemeinen Aufbau eines erfindungsgemäßen schaltbaren, hydraulisch dämpfenden Lagers werden im Folgenden vier Ausführungsbeispiel unter Bezug der 3 bis 6 erläutert. Hierbei werden jeweils eine erste bzw. obere mechanische Begrenzung 52, welche die Beweglichkeit des Kerns 42 in Längsrichtung Z des Schaltaktors 30 nach oben begrenzt, und eine zweite bzw. untere mechanische Begrenzung 54, welche die Beweglichkeit des Kerns 42 in Längsrichtung Z des Schaltaktors 30 nach unten begrenzt, verwendet.

3 zeigt einen schematischen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Schaltaktors 30 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. In diesem Fall wird eine ungleiche magnetische Kraft der unbestromten Spule 44 in Längsrichtung Z des Schaltaktors 30 dadurch hervorgerufen, dass der innere Luftspalt 46 relativ zur horizontalen Ebene XY ungleichmäßig ausgeführt ist. Dies wird in diesem Ausführungsbeispiel derart ausgeführt, dass der innere Luftspalt 46 relativ zur horizontalen Ebene XY nach unten länger ausgeführt ist als nach oben. Hierdurch wirken oberhalb des inneren Luftspalts 46 stärkere magnetische Kräfte des Permanentmagneten 38 als unterhalb des inneren Luftspalts 46, so dass im unbestromten Zustand der Spule 44 eine deutliche resultierende magnetischen Kraft den Kern 42 in der Höhe Z nach oben zieht, bis der Kern 42 dort gegen die obere mechanische Begrenzung 52 stößt. In dieser Lage ist der Bypasskanal 18 durch die Membran 20 verschlossen.

Wird die Spule 44 nun derart bestromt, dass das statische Magnetfeld des Permanentmagneten 38 kompensiert werden kann, so wird der Kern 42 in der Höhe Z nach unten bewegt, bis der Kern 42 gegen die untere mechanische Begrenzung 54 anliegt. Die Membran 20 kann sich dann frei in Längsrichtung Z des Schaltaktors 30 zwischen dem Membrananschlag 22 und dem Membrananschlag 24 bewegen und den Bypasskanal 18 freigeben.

4 zeigt einen schematischen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Schaltaktors 30 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. In diesem Fall wird alternativ eine ungleiche magnetische Kraft der unbestromten Spule 44 in Längsrichtung Z des Schaltaktors 30 dadurch hervorgerufen, dass der Kern 42 einen unteren Rücksprung 42a aufweist, welcher zu einer Ablenkung des magnetischen Feldes des Permanentmagneten 38 führt. Der untere Rücksprung 42a ist schräg ausgeführt, so dass sich der äußere Luftspalt 48 in diesem Bereich verbreitert. Durch diese Art der Ableitung des Magnetfeldes kann gleichzeitig eine deutliche Krafterhöhung sowie eine deutliche Vergrößerung des möglichen Hubbereichs erzielt werden. Darüber hinaus lässt sich der Arbeitsbereich in den negativen Hubbereich verschieben, wodurch insgesamt die Bauhöhe des Schaltaktors 30 verringert werden kann.

5 zeigt einen schematischen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Schaltaktors 30 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. In diesem Fall wird alternativ eine ungleiche magnetische Kraft der unbestromten Spule 44 in Längsrichtung Z des Schaltaktors 30 dadurch hervorgerufen, dass der Mantel 40 einen unteren Rücksprung 40a aufweist, welcher zu einer Ablenkung des magnetischen Feldes des Permanentmagneten 38 führt. Auch hier wird der untere Rücksprung 40a schräg ausgeführt, so dass sich der äußere Luftspalt 48 in diesem Bereich verbreitert. Auf diese Weise kann das Kraftniveau der bestromten Kennlinie erhöht werden, wodurch eine Vergrößerung des Hubbereichs auf eine alternative Art und Weise ermöglicht wird.

6 zeigt einen schematischen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Schaltaktors 30 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel werden der untere Rücksprung 40a des Mantels 40 und der untere Rücksprung 42a des Kerns 42 kombiniert realisiert, so dass die einzelnen Wirkungen einander ergänzen und verstärken können.

7 zeigt einen schematischen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Schaltaktors 30 gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel. In diesem Fall wird alternativ eine ungleiche magnetische Kraft der unbestromten Spule 44 in Längsrichtung Z des Schaltaktors 30 dadurch hervorgerufen, dass der Kern 42 einen oberen Rücksprung 42b aufweist, welcher zu einer Ablenkung des magnetischen Feldes des Permanentmagneten 38 führt. Der obere Rücksprung 42b ist schräg ausgeführt, so dass sich der äußere Luftspalt 48 in diesem Bereich verbreitert.

8 zeigt einen schematischen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Schaltaktors 30 gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel. In diesem Fall wird alternativ eine ungleiche magnetische Kraft der unbestromten Spule 44 in Längsrichtung Z des Schaltaktors 30 dadurch hervorgerufen, dass der Mantel 40 einen oberen Rücksprung 40b aufweist, welcher zu einer Ablenkung des magnetischen Feldes des Permanentmagneten 38 führt. Der obere Rücksprung 40b ist schräg ausgeführt, so dass sich der äußere Luftspalt 48 in diesem Bereich verbreitert.

9 zeigt einen schematischen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Schaltaktors 30 gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel werden der obere Rücksprung 40b des Mantels 40 und der obere Rücksprung 42b des Kerns 42 kombiniert realisiert, so dass die einzelnen Wirkungen einander ergänzen und verstärken können.

10 zeigt einen schematischen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Schaltaktors 30 gemäß einem achten Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel werden der untere Rücksprung 40a des Mantels 40, der untere Rücksprung 42a des Kerns 42 sowie der relativ zur horizontalen Ebene XY ungleichmäßig ausgeführte innere Luftspalt 46 kombiniert realisiert, so dass die einzelnen Wirkungen einander ergänzen und verstärken können.

Bezugszeichenliste

R
Radius, radiale Richtung
XY
(horizontale) Ebene senkrecht zur Längsrichtung Z
Y
Breite, Y-Richtung
Z
Längsrichtung, Längsachse, Höhe, Z-Richtung
2
schaltbares (hydraulisch dämpfendes) Lager, Motorlager
4
Zapfen
6
Arbeitskammer
8
Ausgleichskammer
10
Trennwand
12
Oberteil
14
Unterteil
16
Ringkanal
18
(Bypass-)Kanal
20
Schließelement, Membran
22
erster Schließelementanschlag, erster Membrananschlag
24
zweiter Schließelementanschlag, zweiter Membrananschlag
26
Öffnung
30
Schaltaktor
31
Verbindungselement des Schließelements 20 zum Kern 40
32
Entkopplungsmembran
34
erstes Fenster
36
zweites Fenster
38
Permanentmagnet
40
erstes ferromagnetisches Element, Mantel
40a
erster, unterer Rücksprung des ersten ferromagnetischen Elements 40
40b
zweiter, oberer Rücksprung des ersten ferromagnetischen Elements 40
42
zweites ferromagnetisches Element, Kern, Anker
42a
erster, unterer Rücksprung des zweiten ferromagnetischen Elements 42
42b
zweiter, oberer Rücksprung des zweiten ferromagnetischen Elements 42
44
elektrisch leitfähige Spule
46
innerer Luftspalt des Mantels 40
48
äußerer Luftspalt des Kerns 42
50
Reibelement, Reibhülse, Gleitelement, Gleithülse
52
erste/obere mechanische Begrenzung des Kerns 42
54
zweite/untere mechanische Begrenzung des Kerns 42

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Patentliteratur

  • DE 102010060886 A1 [0005, 0039]