DE3103185A1

DE3103185A1 - Schwingungsisolator aus kautschuk

Info

Publication number: DE3103185A1
Application number: DE19813103185
Authority: DE
Inventors: Takuya Yokohama Dan
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1980-01-31
Filing date: 1981-01-30
Publication date: 1981-11-26
Also published as: FR2475172A1; AU6667681A; JPS56109935A; AU523200B2

Description

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D-8000 MÖNCHEN SCHWEIGERSTRASSE 2 tblbfon: (089) 6620 ji tbleokamm: fkotbctfatbnt TBLBX: J14 07*

Anmelder:

Bridgestone Tire Company Limited

Titel:

Schwingungsisolator aus Kautschuk

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D-8000 MÜNCHEN 1A-54 421 SCHWEIGERSTRASSE 2

telefon: (089)66 20 j ι tbleqxam u: fxotbctfatbnt telex: 524070

Beschreibung

Schwingungsisolator aus Kautschuk

Die Erfindung betrifft Schwingungsisolatoren aus Kautschuk und bezieht sich insbesondere auf die Ergebnisse von Versuchen zur Verbesserung der Leistungen von Schwingungsisolatoren aus Kautschuk, die mit Vorteil zur Anbringung von Motoren oder in ähnlichen Fällen verwendbar sind, um Antriebseinheiten· von Kraftfahrzeugen bei jeder Belastung sicher abzustützen.

Wenn der Motor in dieser Weise abgestützt ist, werden von den Antriebseinheiten des Fahrzeuges Fahrzeugkarosserieschwingungen oder sogenanntes Rütteln von 10 bis 30 Hz, hervorgerufen durch Primärschwingungen der Luftreifen, Schwingungen im Leerlauf, Geräusch von 30 bis 300 Hz u.dgl. erzeugt, so daß es erforderlich ist, diese Schwingungen und Geräusche durch die Motorstütz- oder -befestigungsteile wirksam zu isolieren.

Bekannte einfache Schwingungsisolatoren aus Kautschuk werden jedoch durch die Wahl der Federsteife, das Dämpfungsverhalten, die Anordnung der Befestigungsteile an der Fahrzeugkarosserie

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u.dgl. beeinflußt, so daß es schwer ist, mit ihnen die vorstehend beschriebenen Bedingungen völlig zufriedenstellend zu erfüllen.

Insbesondere sind verschiedene Versuche unternommen worden, ein Dämpfungsvermögen zu schaffen, mit dem sich bei niederfrequenten Schwingungen großer Amplitude die Schwingungsübertragbarkeit herabsetzen läßt. Ein Beispiel hierfür ist der in Fig. 1 dargestellte Schwingungsisolator aus Kautschuk.

Beim dargestellten Beispiel werden eine obere und eine untere starre Scheibe 1 und 2 gleichachsig von einem stützenden Stehbolzen 3 zusammengehalten. Zwischen den Scheiben 1 und sind an ihren Innenumfängen zwei Paare oberer und unterer kreisringförmiger, elastischer Elemente 5 und 6 aus Kautschuk angeordnet, zwischen denen eine mit der Fahrzeugkarosserie fest bzw. einstückig verbundene Tragplatte 4 gehalten wird. Die Scheiben 1 und 2 begrenzen zusammen mit den Elementen 5 und 6 eine hohle Kammer, die durch eine Trennwand 8 in eine obere Kammer A₁ und eine untere Kammer A_? geteilt ist. Die Trennwand 8 dient zur Ausbildung eines kreisringförmigen Zwischenraumes oder einer kreisringförmigen Öffnung 7, die vom Stehbolzen 3 durchdrungen wird. Die Kammern A₁und A sind mit nahezu inkompressiblem Wasser o.dgl. als Dämpfungsflüssigkeit gefüllt.

Wenn am Stehbolzen 3 niederfrequente Schwingungen angreifen, erzwingen die Scheiben 1 und 2 zusammen mit dem Stehbolzen eine abwechselnde Volumenänderung der oberen Kammer A. und der unteren Kammer Ap, bei der die Dämpfungsflüssigkeit durch die Öffnung 7 hindurchströmt; folglich wird durch den im Flüssigkeitsstrom hervorgerufenen Viskositätswiderstand eine große Dämpfungskraft erzeugt. Dagegen kommt bei hochfrequenten Schwingungen die von der genannten Strömung ausgehende druckausgleichende Wirkung schwerlich zustande, so daß solche hochfrequente Schwingungen hauptsächlich durch die Biege-

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Verformung der kreisringförmigen Elemente 5 und 6 aus Kautschuk gedämpft werden. Im letzteren Falle wird jedoch die dynamische Federsteife der Verbundstruktur, die sich aus den EIe*- menten 5 und 6 und der Dämpfungsflüssigkeit zusammensetzt, mit der die von den Elementen 5 und 6 gebildete hohle Kammer gefüllt ist, auf etwa das 4- bis 5fache der statischen Federsteife des Elastomeren bzw. Kautschuks erhöht, so daß die Schwingungsdämpfung bei hochfrequenter Schwingung gegenüber der Dämpfung des bekannten einfachen Schwingungsisolat'ors aus Kautschuk beträchtlich verschlechtert ist.

Der Erfindung liegt daher die .Aufgabe zugrunde, die Schwingungsisolierung zu verbessern, d.h. die Schwingungsübertragung im Betriebsfrequenzbereich eines Schwingungsisolators aus Kautschuk wirkungsvoll herabzusetzen. Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß die Erkenntnis angewandt, daß die Federkonstante von Kautschukoder kautschukähnlichem bzw. kautschukelastischen Elastomeren in Schubrichtung, also bei Scherspannungen geringer ist als bei Druckspannungen.

Gemäß dem Hauptmerkmal der Erfindung hat ein Schwingungsisolator aus Kautschuk ein durch Formen hergestelltes becherförmiges Hauptteil, das nahe seiner Öffnung einen kreisringförmigen äußeren Flansch aus Kautschuk oder einem kautschukelastischen Werkstoff aufweist, der von ihm radial wegragt und eine Oberseite von konischer Gestalt hat, eine äußere Hülse, die mit dem Außenumfang des Flansches abdichtend verbunden ist, eine innere Hülse mit einem Abschnitt, der nahe dem Außenumfang des Hauptteils unter Abdichtung in den Flansch eingebettet ist, ein Tragteil, das mit der äußeren Hülse abdichtend so verbunden ist, daß es zusammen mit dem Hauptteil und dem Flansch einen mit Flüssigkeit gefüllten Raum bildet, und eine Lochplatte, die mit dem Innenumfang des Hauptteils nahe dessen Öffnung durch die Wirkung von Haftkräften so

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verbunden ist, daß sie den Raum in zwei Kammern teilt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 einen Längsschnitt durch den weiter oben beschriebenen bekannten Schwingungsisolator aus Kautschuk, Fig. 2 und 3 Längsschnitte durch AusfUhrungsformen des Schwingungsisolators aus Kautschuk gemäß der Erfindung.

Bei der in Fig. 2 dargestellten bevorzugten AusfUhrungsform des Schwingungsisolators aus Kautschuk gemäß der Erfindung weist ein durch Formen hergestelltes becherförmiges Hauptteil R nahe seiner Öffnung einen Scherring oder kreisringförmigen äußeren Flansch 10 auf, der von ihm radial wegragt und an seiner Oberseite 10a konisch gestaltet ist. Das Hauptteil R und der Flansch 10 sind aus Kautschuk oder einem kautschukelastischen Werkstoff hergestellt. Der Flansch 10 ist an seinem Außenumfang 11 mit einer äußeren Hülse 12 an deren Innenumfangsflache 13 abdichtend verbunden, beispielsweise durch Vulkanisieren o.dgl. In den Flansch 10 ist nahe dem Außenutnfang des Hauptteils R ein Abschnitt einer inneren Hülse 15 so eingebettet, daß eine Außenumfangsflache 16 der Hülse 15 mit einer Innenumfangsf\äche 14 des Flansches 10 abdichtend verbunden ist, beispielsweise durch Vulkanisieren o.dgl. In diesem Falle wirkt das Hauptteil R als innere Bekleidung 23 der inneren Hülse 15.

Die äußere Hülse 12 und die innere Hülse 15 sind aus einem starren Werkstoff, beispielsweise Metall o.dgl. hergestellt, der die axialen Bewegungen der Hülsen 12 und 15 auf den Flansch 10 zu übertragen vermag. Die Hülse 12 ist mit einem Tragteil 18, mit dem ein Befestigungsstehbolzen 17 fest bzw. einstückig verbunden ist, in herkömmlicher Weise, beispielsweise durch eine Umbördelung 19, einen dichten Falz o.dgl. abdichtend verbunden. An der dem Tragteil 18 abgewandten Seite verläuft ein freier Rand 20 der Hülse 15 radial nach

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außen. Die Hülse 15 ist an einer vorbestimmten Stelle einer Fahrzeugkarosserie 21 mit oder ohne Zwischenschaltung eines weiteren Stutzteils befestigt. Auf diese Weise wird die Last einer am Befestigungsstehbolzen 17 aufgenommenen Antriebseinheit eines Kraftfahrzeuges vom Flansch 10 getragen.

In der Hülse 15 oder in der Fahrzeugkarosserie 21 kann ein Luftloch 15a ausgebildet sein, um das ungehinderte Einströmen von Luft in den vom Hauptteil R, der Hülse 15 und der Fahrzeugkarosserie 21 begrenzten Raum zu ermöglichen.

Selbstverständlich kann auch das Tragteil 18 an der Fahrzeugkarosserie 21 befestigt werden. In diesem Falle ist mit dem freien Ende der Hülse 15 ein weiteres Stützteil mit einem Befestigungsstehbolzen verbunden, an dem die Antriebseinheit des Kraftfahrzeuges aufgenommen wird.

Für das Verbinden des Tragteils 18 mit der äußeren Hülse 12 ist es von Vorteil, wenn am Flansch 10 ein von dessen Außenumfang 11 nach außen herausragender Rand 22.ausgebildet ist. Dann kommt die Abdichtung des Flansches 10 dadurch zustande, daß das Tragteil 18 zusammen mit dem herausragenden Rand 22 des Flansches 10 in die Umbördelung 19 der äußeren Hülse 12 eingesetzt wird.

Das Hauptteil R, der Flansch 10 und das Tragteil 18 bilden zusammen einen volumenveränderlichen Raum, der durch eine Lochplatte 26, die mit einer Öffnung 25 zur Drosselung eines Flüssigkeitsstromes versehen und nahe der Öffnung des Hauptteils R mit dessen Innenumfang durch die Wirkung von Haftkräften verbunden ist, in eine Hauptkammer B₁ und eine Nebenkammer Bp geteilt ist. Diese beiden Kammern B₁ und B_ werden vor dem Herstellen der Umbördelung 19 mit einer Dämpfungsflüssigkeit C gefüllt.

Wenn bei dem Schwingungsisolator aus Kautschuk mit der vor-

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stehend beschriebenen Konstruktion gemäß der Erfindung das Tragteil 18 um einen bestimmten Betrag aus seiner statischen belasteten Stellung herausbewegt wird, wird zwischen der Hauptkammer B₁ und der Nebenkammer B₂ ein Druckunterschied in der Verstellungsrichtung erzeugt. Folglich fließt die in diesen Kammern enthaltene Dämpfungsflüssigkeit C durch die Öffnung 25 hindurch abwechselnd zwischen der Hauptkammer B- und der Nebenkammer B_p, um den Druckunterschied zu verringern. Eine solche Flüssigkeitsströmung wird offensichtlich durch Dehnen und Zusammenziehen eines flexiblen Bodens 24 des Hauptteils R hervorgerufen.

Insbesondere wenn die genannte Verstellung aufgrund einer niederfrequenten Schwingung zustände kommt, wird der Druckunterschied zwischen der Hauptkammer B₁ und der Nebenkammer Β- durch das abwechselnde Strömen der Dämpfungsflüssigkeit C durch die Öffnung 25 nahezu vollständig ausgeglichen, wobei eine wirkungsvolle Dämpfungskraft aufgrund der Drosselung des■Flüssigkeitsstromes durch die Öffnung 25 erzeugt wird.

Wenn dagegen die Schwingungszahl über einen bestimmten Wert hinaus ansteigt oder bei einem Zusammenstoß kurzzeitig eine hohe Belastung auftritt, bleibt zur Drosselung des Flüssigkeitsstromes durch die Öffnung 25 keine Zeit. In diesem Fall erfährt der Flansch 10 zwischen der äußeren Hülse 12 und der inneren Hülse 15 eine Schubverformung, um eine Dämpfungswirkung aufgrund der inneren Reibung des Flansches 10 zu erzeugen. Im letzteren Falle beträgt die dynamische Federkonstante des Flansches 10 in der Schubrichtung entsprechend den Eigenschaften seines Kautschuks nur etwa das 2fache seiner statischen Federkonstante, so daß die Schwingungsübertragung im Bereich hochfrequenter Schwingung nicht merklich verschlechtert ist.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform des Schwingungsisolators aus Kautschuk gemäß der Erfindung ist ein

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kreisringformiger äußerer Flansch 10' des Hauptteils R an seinem Außenuinfang konisch und mit einer äußeren Hülse 12' von entsprechender konischer Gestalt abdichtend verbunden. Dieser Schwingungsisolator aus Kautschuk vermag ungefähr dieselben Leistungen zu erbringen, die im Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben wurden.

Bei dem Schwingungsisolator aus Kautschuk gemäß der Erfindung können nicht nur die Schwingungen von verhältnismäßig niedriger Frequenz durch die Dämpfungskraft, welche sich aus der Drosselung der Dämpfungsflüssigkeitsströmung ergibt, in vorteilhafter Weise gedämpft werden, sondern es können auch die Schwingungen von verhältnismäßig hoher Frequenz durch die Dämpfungswirkung verringert werden, die auf der inneren Reibung des Flansches 10 bzw. 10' in der Schubrichtung beruht, ohne daß eine merkliche Behinderung infolge der Dämpfungswirkung der Dämpfungsflüssigkeit auftritt. Im letzteren Falle wird die dynamische Federkonstante oder -steife bei der Schubverformung des Flansches 10 bzw. 10' nur auf etwa das 2fache der statischen Federsteife erhöht. Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß der Schwingungsisolator aus Kautschuk gemäß der Erfindung eine verbesserte Dämpfungswirkung bei der hochfrequenten Schwingung wirkungsvoll zu erzeugen vermag und die dynamische Vergrößerung der Federsteife in vorteilhafter Weise verringern kann.

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Claims

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D-8000 MÜNCHEN 90 SCHWEIGERSTRASSE 2

telefon: (089) 6610 ji tblbgraum: fxotbctfatbnt tblbx: 524070

Patentansprüche

XJ Schwingungsisolator aus Kautschuk, g e k e η η zeichnet durch ein durch Formen hergestelltes becherförmiges Hauptteil (R), das nahe seiner Öffnung einen kreisringförmigen äußeren Flansch (10; 10') aus Kautschuk oder einem kautschukelastischen Werkstoff aufweist, der von ihm radial wegragt und eine Oberseite (1Oa) von konischer Gestalt hat, eine äußere Hülse (12; 12'), die mit dem Außenumfang (11) des Flansches (10; 10') abdichtend verbunden ist, eine innere Hülse (15) mit einem Abschnitt, der nahe dem Außenumfang des Hauptteils (R) unter Abdichtung in den Flansch (10; 10') eingebettet ist, ein Tragteil (18), das mit der äußeren Hülse (12; 12·) abdichtend so verbunden ist, daß es zusammen mit dem Hauptteil (R) und dem Flansch (10; 10') einen mit Flüssigkeit (C) gefüllten Raum bildet, und eine Lochplatte (26), die mit dem Innenumfang des Hauptteils (R) nahe dessen Öffnung durch die Wirkung von Haftkräften so verbunden ist, daß sie den Raum in zwei Kammern (Hauptkammer B₁, Nebenkammer B₂) teilt. .
2. Schwingungsisolator nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet , daß die äußere Hülse (12; 12') und die innere Hülse (15) je aus einem starren metallischen Werkstoff hergestellt sind.

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3. Schwingungsisolator nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet , daß der Flansch (10) einen herausragenden Rand (22) aufweist, der sich vom Außenumfang (11) des Flansches (10) nach außen erstreckt.
4. Schwingungsisolator nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet , daß die beiden Kammern (B₁, B„) mit einer Dämpfungsflüssigkeit (C) gefüllt sind.

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