DE2905091C2

DE2905091C2 - Gummilager mit hydraulischer Dämpfung

Info

Publication number: DE2905091C2
Application number: DE2905091A
Authority: DE
Inventors: Gerd-Heinz Dipl.-Ing. 6943 Birkenau Ticks
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 1979-02-10
Filing date: 1979-02-10
Publication date: 1981-10-01
Also published as: DE2905091A1; IT7949085A0; IT1116468B; GB2041486A; FR2448663B1; US4277056A; SE436917B; FR2448663A1; JPS55107142A; SE7903692L; JPS626138B2; GB2041486B

Description

Die Erfindung betrifft ein Gummilager mit hydraulischer Dämpfung, bei dem der Tragflansch durch ein ringförmig ausgebildetes Federelement aus einem gummielastischen Werkstoff einerseits mit der Lagerplatte und andererseits mit der Bodenplatte verbunden ist, und wobei jedes Federelement zusätzlich einen oberen und einen unteren Arbeitsraum begrenzt, die mit einer Flüssigkeit gefüllt und untereinander durch einen Durchlaßkanal verbunden sind mit einer Länge, die größer ist als der zugehörige Durchmesser.

Ein gattungsgemäßes Gummilager ist z. B. aus DE-PS 45 899 bekannt Es zeichnet sich dadurch aus, daß die dynamische Dämpfung bzw. der Verlustfaktor bei einer Schwingung mit gleichbleibender Amplitude und zunehmender Frequenz zunächst bis zu einem Maximalwert ansteigt. Dabei entsteht ein direkter Zusammenhang zu der Geschwindigkeit, mit der die Dämpfungsflüssigkeit durch den Durchlaßkanal gepreßt wird.

Wird anschließend die Frequenz jedoch noch weiter erhöht, dann vermindert sich die Menge und damit die Geschwindigkeit der durch den Durchlaßkanal strömenden Dämpfungsflüssigkeit, und es kommt zu einem Abfall der erzielten Dämpfung bis in eine nicht mehr nutzbare Größenordnung. Dieser Abfall der Dämpfung mit weiter steigender Frequenz wird dadurch verursacht, daß der Strömungswiderstand der Durchlaßkanal größer wird als der Widerstand der elastischen Begrenzungswände der Arbeitsräume, was sich dadurch äußert, daß diese in sich nachgeben, und einen Teil der verdrängten Flüssigkeit aufnehmen. Es strömt deshalb immer weniger Flüssigkeit durch den Durchlaßkanal, und oberhalb einer bestimmten Frequenz wird die gesamte verdrängte Flüssigkeit von den nachgiebigen Begrenzungsflächen aufgenommen. In bezug auf das dynamische Verhalten resultiert daraus oberhalb der genannten Grenzfrequenz allerdings der Nachteil einer ίο dynamischen Druckerhöhung in dem Hauptarbeitsraum mit der Folge einer erheblichen dynamischen Versteifung des Lagers. Bei diesen hohen Frequenzen wird deshalb unter Verwendung eines solchen Gummilagers keine gute Isolierung der eingeleiteten Schwingungen erreicht

Das zu Eingang angesprochene Gummilager ist aus DE-OS 2639 452 bekannt, und es werden darin gasgefüllte Pufferräume beschrieben, die die beiden Arbeitsräume zur Isolierung hochfrequenter Schwingungen begrenzen. Die Herstellung eines solchen Gummilagers ist dementsprechend teuer. Das Gesamtvolumen ist durch eine starre Verbindung zwischen der Lager- und der Bodenplatte festgelegt und durch die Erwärmung des Gases in den Pufferräumen bei Einleitung von Schwingungen kann sich eine Drucksteigerung ergeben, die sich ungünstig auf das erzielte Isolierverhalten auswirkt

Aus AT-PS 2 44 773 ist schließlich noch ein Stoßdämpfer bekannt, bei dem der mit einer hydraulischen Flüssigkeit gefüllte Arbeitsraum und der zumindest teilweis? mit einem Gas gefüllte Ausgleichsraum durch einen schraubenförmig verlaufenden Durchtrittskanal verbunden sind. Dieser kann durch die öffnung eines entsprechend gewickelten Rohres oder det> Durchlaß eines in einer Aussparung eingesetzten Formteiles gebildet werden. Durch seine Verwendung wird in jedem Falle angestrebt, daß die betriebsbedingt in den Arbeitsraum eintretende Luft möglichst vollständig in den Ausgleichsraum abgeleitet wird. Auf einen in dem Durchtrittskanal erzielte« Dämpfungseffekt ist nicht Bezug genommen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, nunmehr ein Gummilager der geschilderten Konstruktion weiter zu entwickeln derart, daß die an einem Verbrennungsmotor auftretenden Schwingungen niedriger Frequenz in besonders guter Weise gedämpft werden, und daß die vom Motor erzeugten Schwingungen einer hohen Frequenz in besonders guter Weise isoliert werden.

Unter niedrigen Frequenzen werden in diesem Sinne so Schwingungen bis 12Hz verstanden, unter hohen Frequenzen solche mit einer Frequenz oberhalb von 30Hz.

Diese Aufgabe wird bei dem Gummilager der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Durchlaßkanal 9 eine Länge aufweist, die wenigstens 50mal so groß ist wie der zugehörige Durchmesser. Nach einer besonderen Ausgestaltung ist es vorgesehen, daß der Durchlaßkanal eine Länge aufweist, die wenigstens lOOmal so groß ist wie der zugehörige Durchmesser.

Überraschenderweise ergibt sich durch diese relativ einfach erscheinende Modifizierung des Durchlaßkanals eine Überwindung der bisher für unumstößlich gehaltenen Gesetzmäßigkeit, wonach der maximal erzielte Verlustfaktor und damit die maximal erzielte Dämpfung eines solchen Gummilagers in einem direktproportionalen Zusammenhang steht zu der maximal gegebenen dynamischen Federsteifigkeit Dies unmittelbare gegen-

seitige Abhängigkeit ist bei Gummilagern der eingangs genannten Art nachweisbar, Sie sagt nichts anderes aus, als daß die im Bereich niedriger Frequenzen erwünschte große Dämpfung zwangsläufig bei höheren Frequenzen eine große dynamische Federsteifigkeit zur Folge bat, die 35U einer erhöhten Übertragung der eingeleiteten Schwingungen auf die anschließenden Maschinenteile führen. In einem Kraftfahrzeug tritt die Übertragung dieser Schwingungen in Form von Dröhngeräuschen in Erscheinung, was außerordentlich unerwünscht ist

Es ist noch nicht voll geklärt, durch welche Tatsachen im einzelnen der überraschende Effekt des erfindungsgemäß verwendeten Durchlaßkanals erzielt wird. Nachweisbar ist jedoch, daß der sich mit zunehmender Frequenz verändernde Druck in dem Hauptarbeitsraum eines solchen Gummilagers aus mehreren Komponenten zusammengesetzt ist, die unterschiedliche Ursachen haben. Einer dieser Druckanteile verläuft phasengleich zu der Geschwindigkeit, mit der die Dämpfungsflüssigkeit mit zunehmender Frequenz durch den Durchlaßkanal hindurch gepreßt wird. Dieser Druckanteil hat bei einer bestimmten unleren Grenzfrequenz ein Maximum, jenseits dessen die tatsächlich durch den Durchlaßkanal strömende Menge wieder abnimmt

Ein weiterer Anteil der Druckänderungen in dem Hauptarbeitsraum resultiert aus der elastischen Nachgiebigkeit der den Arbeitsraum begrenzenden Federelemente aus einem gummielastischen Werkstoff.

Diese Druckänderungen streben asymptotisch mit zunehmender Frequenz einem bestimmten oberen Grenzwert entgegen, auf dem sie verharren. Es kommt somit oberhalb einer bestimmten Grenzfrequenz in bezug auf diese Druckänderungen zu keinen wesentlichen Veränderungen mehr.

Ein dritter Anteil der Druckänderungen in dem Hauptarbeitsraum ergibt sich offenbar aus dem Flüssigkeitsvolumen, das in Abhängigkeit von der jeweiligen Frequenz innerhalb des Durchlaßkanals verschoben wird. Durch die erfindungsgemäße Verlängerung des zwischen den beiden Arbeitsräumen angeordneten Durchlaßkanals wird dieses Volumen vergrößert Es ist offenbar eine unmittelbare Folge dieser Veränderung, daß das erfindungsgemäß ausgebildete Gummilager ohne eine Beeinträchtigung der Dämpfungseigenschaften bei niedrigen Frequenzen, bei hohen Frequenzen eine verbesserte Isolierwirkung aufweist

Nach einer besonderen Ausgestaltung ist es vorgesehen, daß der Durchlaßkanal durch ein Rohr gebildet wird, das als eine spiralige Wicklung in eine Aussparung des Tragflansches eingesetzt ist Das Rohr kann aus Metall oder aus Kunststoff bestehen, und es kann in jeder beliebigen Anordnung in das Gummilager eingebaut werden. Wesentlich ist lediglich, daß die beiden Enden des Rohres die beiden Arbeitsräume hydraulisch untereinander verbinden. Eine Anordnung auch außerhalb der unmittelbar aneinander angrenzenden Wände zwischen den beiden Arbeitsräumen ist ohne weiteres denkbar.

Die beiden Arbeitsräume können daher auch in zwei räumlich voneinander getrennt eingebauten Einheiten enthalten sein, öle durch eine Rohrleitung oder durch eine Schlauch'Ciinng verbunden sind. Da der untere Arbeitsraum irnDcsondere dazu dient sinen bestimmten statischen Innendruck in dem oberen Arbeitsraum zu erzeugen, ist es auch denkbar, gegebenenfalls mehrere obere Arbeitsräume mit einem einzigen unteien Arbeitsraum hydrautisch zu verbinden. Die grundsätzliche Funktionsweise, die abhängig ist von dem Verhältnis der Durchmesser zu der Unge der jeweils verwendeten Veirbindungsleitungen, wird dadurch nicht beeinträchtigt

In Hinblick auf eine kostengünstige Fertigung kann der Durchlaßkanal auch von der Durchlaßöffnung eines Formteiles gebildet werden, das in eine Aussparung des Tragflansches eingesetzt ist Ein solches Formteil könnte beispielsweise ein Gewindebolzen sein, wobei die Gewinderillen zweckmäßigerweise ein Profil haben, bei dem scharfkantige Vorsprünge oder Aussparungen vermieden werden. Auch das Formteil kann aus jedem beliebigen Werkstoff hergestellt sein. In Hinblick auf eine einfache Anbringung hat sich die Verwendung von elastischen Werlcstoffen als vorteilhaft erwiesen, vorzugsweise die Verwendung von Gummiteilen.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist es vorgesehen, daß der Durchtoßkanal eine mit wenigstens einer Windung umlaufende, kreisförmige Aussparung des Tragflansches ist Eine solche Aussparung kann dadurch gebildet wer^n, daß in den Oberteil des Tragflanschss eine umlaufende, konzentrische Nut eingeformt wird, die durchgehend durch eine Scheibe gegenüber dem unteren Arbeitsraum abgedeckt ist, wobei Ein- bzw. Auslaßöffnungen vorgesehen sind, die die beiden Arbeiitsräume untereinander verbinden.

Zwei beispielhafte Ausführungen des erfindungsgumäßen Gummiilagers sind in der in der Anlage beigefügten Zeichnung dargestellt Sie werden nachfolgend näher erläutert

F i g. 1 zeigt ein Gummilager, dessen Durchlaßkanal eine umlaufende Nut in einem Formteil ist

F i g. 2 zeigt ein Gummilager, dessen Durchlaßkanal als eine in dem Tragflansch angeordnete, umlaufende Nut ausgebildet ist die gegenüber dem unteren Arbeitsraum durch eine Scheibe abgedeckt ist

Das Gummilager gemäß F i g. 1 besteht aus einem Tragflansch 4, der durch zwei Gewindelöcher mit einem Kfz.-Rahmen verschraubt werden kann. Der Tragflansch weist einen kegeligen Vorsprung auf.

Die Lagerplatte 3 weist einen nach unten geöffneten, kegeligen Vorsprung auf, der durch ein ringförmig ausgebildetes Fcderelement 6 aus einem gummielastischen Werkstoff mit dem Vorsprung des Tragflansches zusammenvulkanisiert ist Zwischen der Lagerplatte, dem Federelement und dem Tragflansch wild ein oberer Arbeitsraum 1 eingeschlossen.

Auf der Unterseite ist an den Tragflansch eine Bodenplatte 5 unter Zwischenschaltung eines ringförmig ausgebildeten Federelementes 7 aus einem gummielastischen Werkstoff anvulkanisiert Die Bodenplatte 5, das Federelement 7 und die Unterseite des Tragflansches begrenzen einen unteren Arbeitsraum Z Der kegelige Vorsprung des Tragflansches enthält einen Hohlraum, in den ein Formteil 8 eingesetzt ist, mit einer umlaufenden Nut 9, die den erfindungswesentlichen Durchlaßkanal bildet Die Länge dieses Durchlaßkanals ist wenigstens 50mal so groß wie der zugehörige Durchmesser. Um eine anschauliche Darstellung zu erhalten, w^rde in F i g. 1 auf eine maßstäbliche Wiedergabe der Proportionen verzichtet

Das Gummilager nach Fig.2 entspricht in seiner Funktion vollständig dem vorstehend Geschilderten. Der Durchlaßkanal wird bei dieser Ausführung durch eine umlaufende Nut 9 gebildet, die gegenüber dem unteren Arbeitsraum 2 abgedeckt ist durch eine relativ eben ausgebildete Scheibe 8 aus Metall. Die Scheibe weist eine öffnung 11 auf, durch die der untere

Arbeitsraum 2 eine Verbindung zu dem einen Ende der Düse hat. Auf der gegenüberliegenden Seite ist die Nut 9 an dem anderen Ende der Nut in radialer Richtung zu dem oberen Arbeitsraum 1 hin geöffnet. Es besteht somit eine durchgehende Verbindung zwischen den beiden Arbeitsräumen, deren maßliche Relation durch den Querschnitt der Nut 9 und deren Länge bestimmt werden.
Anstelle einer einzigen Nut 9 können selbstverständlich auch mehrere Nuten radial ineinander angeordnet werden, die fortlaufend ineinander übergehen, bzw. eine spiralig ausgebildete Nut. Die diesbezügliche Festlegung bleibt jedoch den konstruktiven Erfordernissen des Einzelfalles vorbehalten. Sie bereitet dem Konstrukteur unter Berücksichtigung der in den Patentansprüchen gekennzeichneten Merkmale keine wesentlichen Schwierigkeiten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

j. Gummilager mit hydraulischer Dämpfung, bei dem der Tragflansch durch ein ringförmig ausgebildetes Federelement aus einem gummielastischen Werkstoff einerseits mit der Lagerplatte und andererseits mit der Bodenplatte verbunden ist und wobei jedes Federelement zusätzlich einen oberen und einen unteren Arbeitsraum begrenzt, die jeweils mit einer Flüssigkeit gefüllt und untereinander durch einen Durchlaßkanal verbunden sind mit einer Länge, die größer ist als der zugehörige Durchmesser, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaßkanal (9) eine Länge aufweist, die wenigstens 50mal so groß ist wie der zugehörige Durchmesser.
2. Gummilager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaßkanal (9) eine Länge aufweist, die wenigstens lOOmal so groß ist wie der zugehörige Durchmesser.
3. Gnmmilager nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaßkanal durch ein Rohr gebildet wird, das als spiralige Wicklung in eine Aussparung des Tragflansches (4) eingesetzt ist
4. Gummilager nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaßkanal von der Durchlaßöffnung eines Ffarmteiles (8) gebildet wird, das in eine Aussparung des Tragflansches eingesetzt ist
5. Gummilager nach Anspruch 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr- bzw. das Formteil aus eintiTi Werkstoff mit elastischen Eigenschaften hergestellt ist
6. Gummilager nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der ^urchlaßkanal eine mit wenigstens einer Windung umlaufende, kreisförmige Aussparung des Tragflansches ist