DE19515837C1 - Hydraulisch dämpfendes Gummilager - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein hydraulisch dämpfendes Gummilager, umfassend einen als Traglager ausgebildeten inneren ersten Stützkörper, der von einem als Aufla­ ger ausgebildeten äußeren zweiten Stützkörper mit radialem Abstand umschlos­ sen ist, wobei der innere erste und der äußere zweite Stützkörper durch einen Federkörper aus elastomerem Werkstoff miteinander verbunden sind und einen mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllten Arbeitsraum begrenzen, der durch eine Trennwand mit zumindest einer kanalförmigen Durchbrechung von einem Aus­ gleichsraum getrennt und flüssigkeitsleitend mit diesem verbunden ist und wobei der Ausgleichsraum auf der der Trennwand abgewandten Seite durch eine im wesentlichen drucklos Volumen aufnehmende erste Membran verschlossen ist, wobei die Trennwand aus einem radial außenseitig angeordneten dritten Stützkörper und aus einer Tilgermasse besteht, wobei der dritte Stützkörper und der zweite Stützkörper relativ unbeweglich miteinander verbunden und der dritte Stützkörper und die Tilgermasse nur durch eine sich im wesentlichen radial nach innen erstreckende, kreisringförmige zweite Membran relativ schwingfähig aneinander festgelegt sind.

Ein solches Gummilager ist aus der DE 36 17 813 C2 bekannt. Das Gummilager ist als Motorlager ausgebildet, wobei innerhalb der Trennwand im Bereich von deren außenumfangsseitiger Begrenzung kreisringförmige Drosselkanäle parallel zueinander angeordnet und durch einen Querpaß miteinander verbunden sind. Die Drosselkanäle könne voneinander abweichende Querschnitte aufweisen und umschließen eine Trägheitsmasse, die im Zentrum der Trennwand angeordnet und durch einen kreisringförmigen Federkörper mit der Trennwand verbunden ist.

Aus der DE 35 19 016 C2 ist ein hydraulisch dämpfendes Gummilager bekannt, das ein axial bewegliches Masseteil aufweist, das einen im wesentlichen T- förmigen Querschnitt besitzt und eine zentral angeordnete Durchbrechung aufweist, die einen ersten Stützkörper mit radialem Abstand umschließt. Der Dämpfungskanal ist als Ringspalt ausgebildet, wobei ein Radialvorsprung vorgesehen ist, der außenumfangsseitig von einem zweiten Stützkörper mit radialem Abstand umschlossen ist.

Die Dämpfungswirkung der vorbekannten Gummilager beruht auf der innerhalb der kanalförmigen Durchbrechung hin- und herbewegbaren Masse der Dämpfungsflüssigkeit, wobei die Geometrie der kanalförmigen Durchbrechung einen wesentlichen Einfluß auf den Frequenzbereich hat, in dem die Schwingungen gedämpft werden sollen.

Die Isolierung höherfrequenter Schwingungen beruht zumeist auf einer innerhalb einer Trennwand schwingfähig aufgehängten Membran aus elastomerem Werk­ stoff. Insbesondere die Dämpfung niederfrequenter Schwingungen ist bei den vorbekannten Gummilagern wenig zufriedenstellend.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gummilager der vorbekannten Art derart weiterzuentwickeln, daß in axialer Richtung eingeleitete, niederfrequente Schwingungen in einem Frequenzbereich von 4 bis 80 Hz besser gedämpft werden können und daß sich eine Absenkung der dynamischen Federrate in höherfrequenten Bereichen zur Isolierung höherfrequenter Schwingungen ergibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen von Anspruch 1 ge­ löst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche Bezug.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, daß die Tilgermasse einen im wesentlichen T-förmigen Querschnitt aufweist, daß die zweite Mem­ bran radial innenseitig im Übergangsbereich vom Axial- in den Radialvorsprung der T-förmigen Tilgermasse festgelegt und zur Isolierung höherfrequenter Schwingungen vorgesehen ist, daß die Tilgermasse eine zentral angeordnete Durchbrechung aufweist, die den ersten Stützkörper mit radialem Abstand um­ schließt, daß der durch den Abstand gebildete Ringspalt als Dämpfungskanal ausgebildet ist, daß der Radialvorsprung außenumfangsseitig vom zweiten Stützkörper mit radialem Abstand umschlossen ist und daß der von der zweiten Membran, dem Radialvorsprung und dem zweiten Stützkörper begrenzte Raum nur mit dem Arbeitsraum ständig strömungsleitend verbunden ist. Hierbei ist von Vorteil, daß im Inneren des Gummilagers zusätzlich eine Tilgermasse angeordnet ist, die eine verbesserte Schwingungsisolierung/-dämpfung in einem breiteren Frequenzbereich bedingt. Die Tilgermasse ist sowohl dem ersten Stützkörper und dem zweiten Stützkörper als auch dem dritten Stützkörper relativ beweglich zugeordnet und nur durch die zweite Membran mildem dritten Stützkörper verbunden. Die Tilgermasse vermag daher, bezogen au-die eingeleiteten Schwingungen, gegenphasig zu schwingen und diese dadurch zu eliminieren. Im Vergleich zu Gummilagern, bei denen beispielsweise nur die innerhalb der Trenn­ wand angeordnete Membran sowie der innere und äußere Stützkörper relativ zueinander beweglich sind, wird durch die zusätzliche schwingfähige Anordnung der Tilgermasse eine weitere Absenkung der dynamischen Federrate und ein weiteres Dämpfungsmaximum erreicht. Der Axialvorsprung, der den Dämpfungs­ kanal axial außenumfangsseitig begrenzt, ist dem inneren ersten Stützkörper re­ lativ beweglich zugeordnet, wobei durch die Länge des Dämpfungskanals in axialer Richtung die Größe des Frequenzbereichs der niederfrequenten Schwin­ gungen beeinflußt wird. Die zweite Membran bewirkt die Isolierung höherfre­ quenter Schwingungen.

Bei dem erfindungsgemäßen Gummilager ist weiterhin von Vorteil, daß unter­ schiedliche Schwingungsverhalten zu bedämpfender Bauteile bei der Herstellung des Gummilagers berücksichtigt werden können. Die Tilgermasse kann ebenso, wie die zweite Membran, an die jeweiligen Gegebenheiten des Anwen­ dungsfalles angepaßt werden. Die Tilgermasse kann beispielsweise vergrößert oder verringert werden, durch die Ausgestaltung des Axial- und/oder des Radial­ vorsprungs sowie die Auswahl des Werkstoffs, aus dem die Tilgermasse be­ steht. Auch die Auswahl des elastomeren Werkstoffs der zweiten Membran sowie deren Ausgestaltung bezüglich der Dicke, haben Einfluß auf die Frequen­ zen der Dämpfung/Isolierung. Innerhalb des Dämpfungskanals ist Dämpfungs­ flüssigkeit angeordnet, die phasenverschoben zu den eingeleiteten Schwingun­ gen bewegbar ist und diese dadurch bevorzugt in einem Bereich von 4 bis 80 Hz dämpft.

Der dritte Stützkörper ist relativ unbeweglich mit dem zweiten Stützkörper ver­ bunden. Eine Relativverlagerung findet daher nur zwischen dem inneren Stütz­ körper und der mit dem äußeren Stützkörper relativ unbeweglich verbunden Trennwand statt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann es vorgesehen sein, daß der dritte Stützkörper und die Tilgermasse jeweils aus einem spanlos umformbaren metallischen Werkstoff bestehen. Im Hinblick auf eine kostengünstige Herstell­ barkeit des gesamten Gummilagers ist das von hervorzuhebendem Vorteil.

Der dritte Stützkörper und die Tilgermasse können vollständig von elastomerem Werkstoff ummantelt sein, wobei die Ummantelung und die zweite Membran bevorzugt einstückig ineinander übergehend ausgebildet sind. Durch eine derar­ tige Ausgestaltung wird eine sichere Verbindung der gummielastischen Werk­ stoffe zwischen dem drittem Stützkörper und der Tilgermasse bedingt. Bei ex­ tremer Auslenkbewegung der relativ zueinander beweglichen Teile in radialer und axialer Richtung werden durch die vollständige Ummantelung unerwünschte Anschlaggeräusche bei Anschlagberührungen der Trennwand an einem der Stützkörper vermieden.

Der Axialvorsprung und der Radialvorsprung der Tilgermasse können als stu­ fenweise und progressiv wirksamer Radialanschlag zur Begrenzung extremer ra­ dialer Auslenkbewegungen von innerem ersten Stützkörper und äußerem zwei­ ten Stützkörper relativ zueinander gestaltet sein. Kommt es beispielsweise zu­ sätzlich und/oder alternativ zu den üblicherweise in Achsrichtung eingeleiteten Schwingungen zu einer Radialverlagerung des inneren ersten Stützkörper bezo­ gen auf den äußeren zweiten Stützkörper, bewegt sich der innere ersten Stütz­ körper so lange auf die die Durchbrechung begrenzende Wandung der Tilger­ masse zu, bis es zu einer ersten Anschlagberührung mit dem ummantelten Axialvorsprung der Tilgermasse kommt. Bei einer weiteren Verlagerung des in­ neren ersten Stützkörpers relativ zum äußeren zweiten Stützkörper, legt sich die radial äußere Begrenzung des Radialvorsprungs der Tilgermasse an den mit elastomerem Werkstoff ummantelten zweiten Stützkörper an. Die erste und die zweite Anschlagberührung erfolgen jeweils allmählich und gedämpft, wobei durch die Ummantelung-Anschlaggeräusche zuverlässig vermieden werden.

Die Tilgermasse ist als Lose zur Isolierung höherfrequenter Schwingungen aus­ gebildet und in Richtung der eingeleiteten Schwingungen frei beweglich zwi­ schen dem Arbeits- und dem Ausgleichsraum angeordnet. Durch die schwing­ fähige hin- und herbewegbare Lose wird eine zusätzliche Erweiterung des Fre­ quenzbereichs in Richtung höherfrequenter Schwingungen erzielt.

Die zweite Membran weist bevorzugt zumindest ein Sicherheitsventil auf, das in zumindest einer Richtung von der Dämpfungsflüssigkeit durchströmbar ist.

Druckspitzen, die beispielsweise bei plötzlicher axialer Verlagerung des inneren ersten und des äußeren zweiten Stützkörpers relativ zueinander entstehen, kön­ nen durch das Sicherheitsventil zuverlässig und schnell abgebaut werden. Ein Sicherheitsventil kann beispielsweise dadurch erzeugt sein, daß innerhalb der zweiten Membran zumindest ein Schnitt vorgesehen ist, der bei einer unzulässig hohen Druckdifferenz zwischen Arbeitsraum und Ausgleichsraum zusätzlich zu der Durchbrechung einen Überströmquerschnitt bereitstellt.

Das zuvor beschriebene Gummilager kann beispielsweise als Fahrschemellager in einem Kraftfahrzeug Verwendung finden, zur Dämpfung/Isolierung von in axialer Richtung eingeleiteten Schwingungen.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen hydraulisch dämpfenden Gummilagers wird anhand der Zeichnung im folgenden näher beschrieben.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines hydraulisch dämpfenden Gummilagers gezeigt, das als in axialer Richtung dämpfende Buchse ausgebildet ist. Das rotationssymmetrische Gummilager besteht im wesentlichen aus einem zylinderförmigen Innern ersten Stützkörper 1, der das Traglager bildet und einem äußeren zweiten Stützkörper 2, der das Auflager bildet, wobei der innere erste Stützkörper 1 und der äußere zweite Stützkörper 2 durch einen Federkörper 3 aus elastomerem Werkstoff miteinander verbunden sind. Der Federkörper 3 ist innerhalb des Spalts angeordnet, der durch den radialen Abstand zwischen dem inneren ersten und dem äußeren zweiten Stützkörper 1, 2 gebildet ist und im Bereich der einen Stirnseite des inneren ersten Stützkörpers 1 durch eine Halte­ platte 21 an diesem befestigt, wobei die Halteplatte 21 die Stirnseite des inne­ ren ersten Stützkörpers 1 umgreift. Auf der anderen Stirnseite des inneren er­ sten Stützkörpers 1 ist das Gummilager durch eine ringförmige erste Membran 9 begrenzt, wobei die erste Membran 9 in radialer Richtung innenseitig mit einem Spannring adhäsiv verbunden ist, der auf die Stirnseite des inneren Stützkörpers 1 flüssigkeitsdicht aufgeklemmt ist. In radialer Richtung außenseitig ist die erste Membran 9 mit der radial äußeren Begrenzung der Trennwand 6 verbunden, wobei die radial äußere Begrenzung der Trennwand 6 flüssigkeitsdicht innerhalb des äußeren zweiten Stützkörpers 2 angeordnet ist. Die erste Membran 9 ermöglicht eine weitgehend drucklose Aufnahme von Dämpfungsflüssigkeit 4, die bei Einleitung tieffrequenter Schwingungen zwischen dem Arbeitsraum 5 und dem Ausgleichsraum 8 hin- und herverlagert wird. Die Durchbrechung 7 ist zentral innerhalb der Tilgermasse 11 angeordnet, wobei die die Durchbrechung 7 begrenzende Wandung der Tilgermasse 11 den inneren ersten Stützkörper 1 mit radialem Abstand umschließt, durch den Axialvorsprung 13 gebildet ist und der dadurch entstandene Ringspalt 16 den Dämpfungskanal 17 bildet.

Die Trennwand 6 besteht aus der Tilgermasse 11 und dem dritten Stützkörper 10, die nur durch eine ringförmige zweite Membran 12 miteinander verbunden sind. Die zweite Membran ist zur Isolierung höherfrequenter Schwingungen, be­ vorzugt zur Isolierung von Frequenzen, größer als 80 Hz, vorgesehen, wobei die Dämpfungsflüssigkeit 4 den Radialvorsprung 14 der Tilgermasse 11 radial au­ ßenseitig umströmt und die zweite Membran 12 beaufschlagt. Die gesamte Trennwand 6 ist von einer Ummantelung 18 aus elastomerem Werkstoff voll­ ständig umschlossen, wobei die Ummantelung 18, die zweite Membran 12 und die erste Membran 9 einstückig ineinander übergehend ausgebildet sind.

Die zweite Membran 12 ist mit einem Sicherheitsventil 20 versehen, das durch einen Schnitt innerhalb des Elastomers gebildet ist und beispielsweise bei stoß­ artigen Belastungen des Gummilagers ein Überströmen der Dämpfungsflüssigkeit 4 vom Arbeitsraum 5 in den Ausgleichsraum 8 ermöglicht, um unerwünscht hohe Druckdifferenzen zu vermeiden, die zu einer Beschädigung des Gummilagers führen können.

Claims (6)

1. Hydraulisch dämpfendes Gummilager, umfassend einen als Traglager aus­ gebildeten inneren ersten Stützkörper, der von einem als Auflager ausge­ bildeten äußeren zweiten Stützkörper mit radialem Abstand umschlossen ist, wobei der innere erste und der äußere zweite Stützkörper durch einen Federkörper aus elastomerem Werkstoff miteinander verbunden sind und einen mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllten Arbeitsraum begrenzen, der durch eine Trennwand mit zumindest einer kanalförmigen Durchbrechung von einem Ausgleichsraum getrennt und flüssigkeitsleitend mit diesem verbunden ist und wobei der Ausgleichsraum auf der der Trennwand ab­ gewandten Seite durch eine im wesentlichen drucklos Volumen aufneh­ mende erste Membran verschlossen ist, wobei die Trennwand aus einem radial außenseitig angeordneten dritten Stützkörper und aus einer Tilgermasse besteht, wobei der dritte Stützkörper und der zweite Stütz­ körper relativ unbeweglich miteinander verbunden und der dritte Stützkörper und die Tilgermasse nur durch eine sich im wesentlichen radial nach innen erstreckende, kreisringförmige zweite Membran relativ schwingfähig aneinander festgelegt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Tilgermasse (11) einen im wesentlichen T-förmigen Querschnitt aufweist, daß die zweite Membran (12) radial innenseitig im Übergangsbereich vom Axial- (13) in den Radialvorsprung (14) der T- förmigen Tilgermasse (11) festgelegt und zur Isolierung höherfrequenter Schwingungen vorgesehen ist, daß die Tilgermasse (11) eine zentral angeordnete Durchbrechung (7) aufweist, die den ersten Stützkörper (1) mit radialem Abstand umschließt, daß der durch den Abstand gebildete Ringspalt (16) als Dämpfungskanal (17) ausgebildet ist, daß der Radialvorsprung (14) außenumfangsseitig vom zweiten Stützkörper (2) mit radialem Abstand umschlossen ist, und daß der von der zweiten Membran (12), dem Radialvorsprung (14) und dem zweiten Stützkörper (2) begrenzte Raum nur mit dem Arbeitsraum (5) ständig strömungsleitend verbunden ist.

2. Gummilager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Stützkörper (10) und die Tilgermasse (11) jeweils aus einem spanlos umformbaren, metallischen Werkstoff bestehen.

3. Gummilager nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Stützkörper (10) und die Tilgermasse (11) vollständig von elastomerem Werkstoff ummantelt sind und daß die Ummantelung (18) und die zweite Membran (12) einstückig ineinander übergehend ausgebil­ det sind.

4. Gummilager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Axialvorsprung (13) und der Radialvorsprung (14) der Tilgermasse (11) als stufenweise progressiv wirksamer Radialanschlag zur Begrenzung extremer Auslenkbewegungen von innerem (1) und äußerem Stützkörper (2) relativ zueinander gestaltet sind.

5. Gummilager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Membran (12) zumindest ein Sicherheitsventil (20) auf­ weist, das in zumindest einer Richtung von der Dämpfungsflüssigkeit (4) durchströmbar ist.

6. Verwendung eines Gummilagers nach einem der Ansprüche 1 bis 5 als Fahrschemellager in einem Kraftfahrzeug zur Dämpfung/Isolierung, von in axialer Richtung eingeleiteten Schwingungen.