DE3416431A1 - Hydraulisch daempfendes gummilager - Google Patents

Hydraulisch daempfendes gummilager

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    • F16F13/08—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs comprising both a plastics spring and a damper, e.g. a friction damper the damper being a fluid damper, e.g. the plastics spring not forming a part of the wall of the fluid chamber of the damper the plastics spring forming at least a part of the wall of the fluid chamber of the damper
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Description

PRP 452
Hydraulisch dämpfendes Gummilager
Die Erfindung bezieht sich auf ein hydraulisch dämpfendes Gummilager, insbesondere Motorlager für Kraftfahrzeuge, mit zwei in Axial richtung einander gegenüberliegenden starren Stirnwänden und wenigstens zwei axial hintereinander angeordneten, Dämpfungsflüssigkeit enthaltenden Kammern, von denen mindestens eine eine al s. gummielastisches Federelement ausgebildete Umfangswand aufweist und wobei die Kammern über mindestens eine in einer Trennwand angeordnete DrosselstelIe miteinander in Verbindung stehen.
Derartige Gummilager dienen der Lagerung von Antriebsaggregaten in Fahrzeugen aller Art. Bei der Lagerung von Verbrennungsmotoren in Kraftfahrzeugen ist einerseits zur Vermeidung der Geräuschübertragung eine möglichst weiche Lagerung mit geringer Eigendämpfung erforderlich, die jedoch die von der Fahrbahn angeregten Motorbewegungen sehr groß werden und fast ausschwingen läßt. Andererseits können die großen Motorbewegungen durch harte Lagerungen bzw. separate Schwingungsdämpfer verringert werden, was jedoch wieder zu erheblichen Geräuschübertragungen auf die Karosserie führt.
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Gummilager dieser Art sind bekannt (z.B. EP-OS 27 751), bei denen im Bereich niedriger Frequenzen eine gute Dämpfung vorhanden ist. Nachteilig ist jedoch, daß oberhalb einer bestimmten Schwingungsamplitude oder einer bestimmten Frequenz Kavitation in der Kammer auftritt, die zu unerwünschter Geräuschbildung führt. Eine derartige Kavitation erfolgt immer dann, wenn bei großen Ausschlägen die Dämpfungsflüssigkeit von der einen Kammer in die andere Kammer strömt und sich vor der Drosselstelle ein Vakuum bildet, da der Flüssigkeitsausgleich nicht schnell genug erfolgen kann.
In der älteren, noch nicht veröffentlichten Patentanmeldung P 32 46 2o5.o wurde bereits das Problem der Kavitation erkannt und gelöst. Diese Vorrichtung zeigt jedoch eine Trennwand, bei der ein starrer Mittelbereich vorgesehen ist und der elastische äußere Bereich gibt bei der entsprechenden Beanspruchung einen.Bypaß frei. Durch den starren zentrischen Teil der Trennwand und die in diesem Teil angeordnete Drossel stelle müßten bei der Uffnung des Bypasses große Massen bewegt werden, da die Drosselstelle selbst ebenfalls bewegt werden muß. Darüber hinaus sind für die Einspannung der Trennwand entsprechend aufwendige Metallteile notwendig.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein einfaches wirksames Gummilager zu schaffen, welches Kavitationserscheinungen, die mit störenden.Geräuschen verbunden sind, im niederfrequenten Bereich bei.großen Amplituden, hervorgerufen durch Motorerregungen durch die Fahrbahn oder in der Anlaß- und Abstellphase, vermeidet und bei dem auch eine optimale Isolierung der Geräuschüber.tragung vom Motor auf die Karosserie im hochfrequenten Bereich mit kleinen Amplituden nicht beeinträchtigt wird, wobei gleichzeitig nur kleine Massen bewegt werden sollen.
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Zur Losung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Trennwand im äußeren, die Drosselstelle aufweisenden starren Bereich fest eingespannt ist, wobei ausgehend vom starren Bereich zur Mittelachse hin verlaufend ein elastischer, mit axialem definierten Spiel im starren Bereich dicht eingespannter Bereich vorgesehen ist und daß im Zentrum des elastischen Bereiches ein fester Körper angeordnet ist.
Vorteilhaft ist hierbei, daß im normalen Arbeitsbereich des Lagers keine Beeinflussung der Funktionen, Geräuschisolation und Dämpfung auftritt, jedoch bei großen Amplituden, bei denen Kavitation auftritt,.der elastische Bereich in der Weise genutzt wird, daß ein Abbau der Druckdifferenzspitzen zwischen den Kammern erzielt werden kann.
Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal ist vorgesehen,
daß eine mit dem festen Körper verbundene am elastischen
Bereich unter Vorspannung anliegende Scheibe vorgesehen ist.
Darüber hinaus zeigt eine weitere wesentliche Ausführungsform, daß im elastischen Bereich-mindestens eine axial verlaufende, die beiden Kammern verbindende Ausnehmung einen Bypaß bildet, der durch die Scheibe im Ruhezustand abgedichtet ist.
Hierbei ist von Vorteil, daß bei großen Amplituden, bei denen Kavitation auftritt ein Flüssigkeitsaustausch als Bypaß zum Dämpfungskanal erzielt wird. Dabei hebt die Scheibe von ihrem elastischen Bereich ab und die Ausnehmungen bilden zusätzliche Durchströmungskanäle zwischen den beiden Kammern.
Eine derartige Kavitation tritt oftmals in der Anlaß- und Abstellphase eines Motors sowie bei starker Erregung durch die Straße auf. Der durch die Kavitation entstehende Unterdruck in der Kammer wirkt entgegengesetzt
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der Vorspannungskraft des elastischen Bereiches und der Scheibe, so daß die Scheibe von dem Dichtungssitz des elastischen Bereiches abhebt und ein Flüssigkeitsaustausch durch die Ausnehmungen ermöglicht. Durch den axialen Weg, den die Scheibe zusammen mit dem festen Körper zurücklegt, wird nicht nur ein Flüssigkeitsaustausch möglich, sondern zusätzlich ändern sich noch die Volumina der beiden Kammern. Von Vorteil ist dabei, daß das Volumen der unter Unterdruck stehenden Kammer verkleinert wird, so daß hierdurch ebenfalls der Kavitation entgegengewirkt wird. Bei Umkehr der Bewegung wird wiederum durch die elastischen Bereich eine Vorspannung auf den festen Körper und die Scheibe aufgebracht, so daß der Bypaß geschlossen wird.
Vorteilhaft ist darüber.hinaus, daß die Einspannung des elastischen Teiles problemlos über den starren Bereich erfolgen kann und die Drossel stelle in diesem starren Bereich fest angeordnet ist, so daß bei Freigabe des Bypasses eine Bewegung der Drosselstelle nicht ausgeführt werden braucht. Es ergeben sich daher geringere Massenbewegungen, so daß eine schnellere Reaktion des Bypasses erreicht werden kann.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Drosselstelle als Ringkanal oder als mehrere auf dem Umfang verteilte Kanäle oder als Bohrung oder als mehrere Bohrungen ausgebildet ist. Es ergeben sich dabei günstige Variationsmöglichkeiten.nicht nur der Drosselsteile selbst sondern auch der Bestimmung der Bypaßfunktionen, da eine freiere Gestaltung des mittleren Bereiches der Trennwand möglich ist.
Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal ist vorgesehen, daß der elastische Bereich radial vorgespannt eingespannt ist, wobei konisch verlaufende Zähne als Anschlag für die
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Trennwand ausgebildet sind. Diese Ausführung gestattet, daß hochfrequente Schwingungen von der Trennwand selbst aufgenommen werden und eine Dämpfung durch die Drosselsteile zu diesem Zeitpunkt noch nicht einsetzt.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung weist der elastische Bereich eine Armierung auf.
Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal ist. vorgesehen, daß der feste Körper als Tiefziehteil topfförmig ausgebildet ist. Außerdem kann vorgesehen werden, daß die Scheibe und der feste Körper fest miteinander verbunden sind beispielsweise durch Punktschweißen oder Nietung. Bei Verwendung derartiger dünnwandiger Bauteile wird die zu bewegende Masse sehr gering gehalten.
Gemäß einer weiteren wesentlichin Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der die Ausnehmung aufweisende elastische Bereich eine Vorspannung auf die Scheibe ausübt, so daß die Scheibe am elastischen Bereich dichtend anliegt. Durch eine derartige Vorspannung wirkt der elastische Bereich als Gummifeder, so daß ein dichter Sitz der Scheibe an diesem elastischen Bereich gewährleistet ist. Es ist dabei eine Steuerung des Bypasses möglich. Durch eine entsprechende Ausführung des elastischen Bereiches und/oder der Scheibe ist die Bestimmung der Bypaßfunktion in variabler Form möglich. Je nach Anwendungsfall läßt sich eine mehr oder weniger große Vorspannung problemlos aufbringen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der feste Körper und die Scheibe aus metallischem und/oder nicht metallischem Werkstoff hergestellt ist. Bei diesen Bauteilen ist die Anwendung von Kunststoff ohne weiteres möglich.
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Gemäß einem weiteren Merkmal ist vorgesehen, daß der feste Körper aus Vollmaterial besteht. Hierbei kann auch vorgesehen werden, daß der feste Körper als Tilgermasse ausgebildet ist. Bei einer derartigen Ausführung ist es je nach Anwendung vorteilhaft, wenn eine Tilgermasse vorgesehen ist. Diese abgestimmte Tilgermasse wird zur frequenzabhängigen Absenkung der dynamischen Federsteifigkeit vorgesehen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigt:
Figur 1 einen axialen Längsschnitt eines Motorlagers
Figur 2 eine Ansicht des elastischen Bereiches der Trennwand im Schnitt
Figur 3 eine Draufsicht der in Figur 2 dargestellten Trennwand
Figur 4 eine Trennwand ohne Bypaß mit entsprechender VoIumennachgiebigkeit
Figur 5 eine Trennwand mit als Tilgermasse ausgebildetem festen Körper mit/ohne entsprechender Volumennachgiebigkeit
Das Motorlager nach der Figur 1 besitzt zwei in axialer Richtung einander gegenüberliegende Stirnwände 1o und Die Stirnwände 2 und Io sind zu ihrer Befestigung mit Gewindestiften versehen oder lassen sich mit entsprechenden
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Gewindebohrungen (nicht dargestellt) ausführen. An die kegelig ausgebildete Mantelfläche der Stirnwand 2 ist eine als gummielastisches Federelement 1 ausgebildete Umfangswand anvulkanisiert, die in ihrer der Stirnwand 2 abgewandten Anschlußfläche mit einem Verbindungsflansch 4 vereinigt ist. Der Verbindungsflansch 4 umfaßt ferner eine Bördelung, die die Trennwand 13, einen Faltenbalg 12 und die Stirnwand 1o aufnimmt.
Das Motorlager besitzt somit zwei durch die Trennwand 13 voneinander getrennte, Dämpfungsflüssigkeit enthaltene Kammern 18 und 19, in denen die Kammer 18 als Druckkammer und die Kammer 19 als annähernd drucklos volumenaufnehmende Ausgleichskammer ausgebildet ist. Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, daß in der Stirnwand 1o mindestens eine Entlüftungsb'ffnung 2.1 vorgesehen ist.
Als DrosselstelIe 14 in der Trennwand 13 ist entweder ein oder mehrere ringförmige Druchtrittskanäle 14a und/oder eine oder mehrere Durchgangsbohr.ungen 14b vorgesehen. Diese Drosselstelle 14 wirkt im normalen Arbeitsbereich des Lagers.
Die Trennwand 13 ist im äußeren" Bereich 8 starr ausgebildet und zwischen den Stirnwänden 2 und 1o fest eingespannt. Dieser starre Bereich 8 enthält.die Drosselstelle 14. Ausgehend von diesem starren Bereich 8 ist zur Mittelachse hin ein elastischer Bereich 17 vorgesehen, der über die Aufhängung 5 in Form eines Wulstes im starren Bereich 8 radial eingespannt, ist. Hierzu ist der starre Bereich 8 quer zur Mittelachse 15 geteilt.
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Der. elastische Bereich 17 erhält durch die über den Umfang des starren Bereiches 8 verteilten konischen Zähne 22 ein axial definiertes Spiel während des Betriebes des Lagers. Im Zentrum des elastischen Bereiches 17 ist ein fester Körper 6 angeordnet, der mit dem elastischen Bereich über anvulkanisierte Stege verbunden ist, so daß Ausnehmungen 2o verbleiben, die den Bypaß bilden. Im Ruhezustand ist über die Scheibe 11 eine Abdichtung der Ausnehmungen 2o vorhanden, da die Scheibe 11 unter Vorspannung am elastischen Bereich 17 anliegt. Bei einem Unterdruck in der Kammer 18 hebt die Scheibe 11 vom elastischen Bereich 17 ab und über die Ausnehmungen 2o ist der Bypaß zwischen den Kammern 18 und 19 geöffnet.
Dieser Flüssigkeitsaustausch zwischen den Kammern 18 und 19 findet immer dann statt, wenn in der Kammer 18 ein Unterdruck herrscht, der die Vorspannung des. elastischen Bereiches 17 aufhebt, so daß die Scheibe 11 von der Dichtungsfläche 23 des elastischen Bereiches 17 abhebt. Nach dem auf diese Weise erfolgten Druckausgleich wird die Vorspannung des elastischen,Bereiches 17 wieder wirksam und nach Abdichten der Scheibe·11 an der Dichtungsfläche 23 stellt sich der normale Arbeitsbereich des Gummilagers wieder ein.
In Figur 2 ist der mittlere Teil der Trennwand 13 gezeigt, wobei ausgehend von der Aufhängung 5 ein konischer Bereich 24 sich anschließt, welcher durch die Armierung 7 verstärkt ist. Im Zentrum dieses elastischen Bereiches 17 ist der feste Körper 6 als topfförmiges Tiefziehteil vorgesehen, wobei die Bohrung 25 der Aufnahme der Scheibe 11 dient. Zwischen dem konischen Bereich 24 und dem festen Körper 6 sind über den Umfang verteilt Stege 26 vorgesehen, die den festen Körper unter Vorspannung, setzen, wobei die Zwischenräume die Ausnehmungen 2o bilden. Diese Aus-
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nehmungen 2o werden zur Bildung des Bypasses herangezogen.
Figur 3 zeigt eine Draufsicht des in Figur 2 dargestellten Teiles der Trennwand 13. Dabei ist der feste Körper 6 mit der Bohrung 25 versehen, wobei die Ausnehmungen 2o den Bypaß bilden. Der konische Bereich 24 verjüngt sich zu seinem äuBeren Umfang hin stufenförmig und die Aufhängung 5 dient der radialen Befestigung im starren Bereich 8 und 9.
In Figur 4 ist eine Ausführung einer Trennwand 13 gezeigt, welche ohne einen Bypaß versehen ist. Der feste Körper ist in der Trennwand über eine umlaufend, geschlossene innere Trennwand 27 aufgenommen, wobei wahlweise eine Scheibe 11 vorgesehen werden kann.. Es wird dabei die elastische Nachgiebigkeit dieser umlaufend, geschlossenen Trennwand 27 zum Abbau der Druckdifferenzspitzen zwischen den Kammern 18 und 19 genutzt.
Die Figur 5 zeigt eine weitere alternative Ausführung, bei der ebenfalls kein Bypaß vorgesehen ist. Der feste Körper ist bei dieser Ausführungsform als Tilgermasse 28 ausgebildet und über eine umlaufend.geschlossene innere Trennwand 27 in der Trennwand 13 aufgenommen. Dabei wird wiederum die elastische Nachgiebigkeit der umlaufenden geschlossenen Trennwand .27 zum Abbau der Druckdifferenzspitzen zwischen den: Kammern 18 und 19 genutzt und in Abstimmung mit der Tilgermasse 28 sowie der gewählten Federsteifigkeit der Trennwand 27 eine frequenzabhängige Tilgerwirkung zur Absenkung der dynamischen' Steifigkeit erzielt. Die Tilgermasse 28 kann dabei aus einem metallischen Werkstoff oder einem Kunststoff ausgebildet sein.
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Bezugszeichenliste
1 - gummielastisches Federelement
2 - Stirnwand
3 - Verstärkung des gummielastischen Federelementes
4 - Verbindungsflansch
5 - Aufhängung des elastischen Bereiches
6 - fester Körper
7 - Armierung
8 - starrer Bereich der Trennwand
9 - starrer Bereich der Trennwand
10 - Stirnwand
11 - Scheibe
12 - Faltenbalg
13 - Trennwand
14 - Drosselstelle
15 - Mittelachse
16 - axial definiertes Spiel
17 - elastischer Bereich
18 - Kammer
19 - Kammer
20 - Ausnehmung (Bypaß)
21 - Entlüftungsbohrungen
22 - konische Zähne
23 - Dichtungsfläche " ^' - "
24 - konischer Bereich
25 - Bohrung "~~" "^
26 - Stege
27 -" umlaufend geschlossene innere Trennwand
28 - Tilgermasse
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• Ait-
Leerseite -
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Claims (1)

  1. BÖGE GmbH : :·":■" 3 ■:■ ':'■": : 9. April 1984
    Bogestraße 5o - PRP 452
    52o8 Eitorf . -St/do
    Patentansprüche
    Hydraulisch dämpfendes Gummilager, insbesondere Motorlager für Kraftfahrzeuge, mit zwei in Axial richtung einander gegenüberliegenden starren Stirnwänden und wenigstens zwei axial hintereinander angeordneten, Dämpfungsflüssigkeit enthaltenden Kammern, von denen mindestens eine eine als gummielastisches Federelement ausgebildete Umfangswand aufweist und wobei die Kammern über mindestens eine in einer Trennwand angeordnete Drosselstelle miteinander in Verbindung stehen,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Trennwand (13) im äußeren, die Drosselstelle (14) aufweisenden starren Bereich (8) fest eingespannt ist, wobei ausgehend vom starren Bereich (8) zur Mittelachse (15) hin verlaufend ein elastischer, mit axialem definierten Spiel (16) im starren Bereich (8) dicht einge-spannter Bereich (17) vorgesehen ist und daß im Zentrum des elastischen Bereiches (17) ein fester Körper (6) angeordnet ist.
    Gummilager nach Anspruch 1,
    dadurch.gekennzeichnet,
    daß eine mit dem festen Körper (6) verbundene, am elastischen Bereich (1'7) unter Vorspannung anliegende Scheibe (11) vorgesehen ist.
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    3. Gummilager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im elastischen Bereich (17) mindestens eine axial verlaufende, die beiden Kammern (18, 19) verbindende Ausnehmung (2o) einen Bypaß bildet, der durch die Scheibe (11) im Ruhezustand abgedichtet ist.
    4. Gummilager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle (14) als Ringkanal (14a) oder mehrere auf dem Umfang verteilte Kanäle oder als Bohrung (14b) oder als mehrere Bohrungen (14b) ausgebildet ist.
    5. Gummilager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Bereich (17) radial vorgespannt eingespannt ist, wobei konisch verlaufende Zähne (22) als Anschlag für die Trennwand (13) ausgebildet sind.
    6. Gummilager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Bereich (17) eine Armierung (7) aufweist.
    7. Gummilager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der feste Körper (6) als Tiefziehteil topfförmig ausgebildet ist.
    8. Gummilager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (11) un der feste Körper (6) fest miteinander verbunden sind.
    9. Gummilager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der die Ausnehmung (2o) aufweisende elastische Bereich (17) eine Vorspannung auf die Scheibe (11)
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    ausübt, so daß die Scheibe (11) am elastischen Bereich (17) dichtend anliegt.
    10. Gummilager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der feste Körper (6) und die Scheibe (11) aus metallischem und/oder nicht metallischem Werkstoff hergestellt ist.
    11. Gummilager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der feste Körper (6) aus Vollmaterial besteht.
    12. Gummilager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der feste Körper (6) als Tilgermasse (28) ausgebildet ist.
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