DE4020713A1 - Huelsengummifeder mit hydraulischer daempfung fuer lagerungen in kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hülsengummi­ feder mit hydraulischer Dämpfung zur Lagerung von Teilen in einem Kraftfahrzeug, welche die Gattungs­ merkmale nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 aufweist.

Bekannt ist eine solche Hülsengummifeder aus der DE-OS 38 10 309. Die mit dem Dämpfungsmittel gefüll­ ten Kammern sind bei dieser Anordnung durch Vertiefungen am Umfang des Gummikörpers gebildet, der auf die innere Lagerhülse aufvulkanisiert und von der äußeren Lagerhülse überdeckt ist. Die Abdichtung wird durch ein äußeres Schutzrohr erreicht, in welches die äußere Lagerhülse eingesetzt ist. Ein Drosselkanal oder eventuell auch mehrere Drossel­ kanäle verbindet bzw. verbinden in diesem Falle zwei Kammern permanent miteinander. Dadurch werden ein­ geleitete Schwingungen mit kleinen Amplituden in anwendungsspezifischen Frequenzbereichen gedämpft. Zur Vermeidung einer unerwünschten Verhärtung der Elastizität des Lagers ist es aus der genannten DE-OS 38 10 309 und auch aus der US-PS 47 68 760 bereits bekannt, zwischen den mit der Dämpfungsflüssigkeit gefüllten Kammern neben dem erwähnten Drosselkanal wenigstens einen Überströmkanal mit einer Absperrung anzuordnen, die sich erst bei einer vorbestimmten Druckdifferenz zwischen den Kammern öffnet, so daß diese Dämpfungsmittel erst bei größeren Wegamplituden wirksam werden und eine dynamische Verhärtung des Lagersystems vermeiden, das heißt, stochastisch auftretende Kräfte weicher abfangen. Dazu ist bei der Ausbildung nach der DE-OS 38 10 309 in dem Überströmkanal ein Ventil aus einem losen Ven­ tilkörper und einer in dem Kanal ausgebildeten Ventilsitzfläche vorgesehen. Ein solches Ventil öff­ net bei Überschreiten einer vorbestimmten Druck­ differenz zwischen den beiden Kammern, paßt sich aber nicht stochastischen Amplitudenänderungen an.

Die Ausbildung fester Drosselleisten in einem Drosselkanal ist an sich aus der US-PS 47 68 760 bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer kostengünstigen Ausbildung einer Hülsengummifeder aus möglichst wenigen Teilen ohne mechanische Bearbeitung und komplizierte Montage für eine lange Lebensdauer bei hoher Betriebssicherheit.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Ausbildung einer Hülsengummifeder der Gattung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 mit Merkmalen nach dem Kennzeichen des Patentanspruches 1.

Eine solche Hülsengummifeder besitzt keine losen Einzelteile und erfordert demgemäß keine Montage­ arbeiten. Eine hohe Betriebssicherheit wird dadurch erreicht, daß keine relativ zueinander beweglichen Teile vorhanden sind und die Freigabe des Über­ strömkanals bei großen Wegamplituden der zu dämpfenden Schwingungen durch elastische Verformung des äußeren Schutzrohres erfolgt, wobei das Ausmaß dieser elastischen Verformungen sich zwangsläufig durch die Wegamplitude der auftretenden Schwingungen ergibt. Hierin liegt gegenüber den bekannten Aus­ bildungen ein beträchtlicher Vorteil. Der Flüs­ sigkeitsaustausch zwischen den beiden Kammern über den Überströmkanal erfolgt selbsttätig in Anpassung an die Wegamplitude der auftretenden Schwingungen. Erreicht wird dies durch radiale Verformungen des Schutzrohres, dessen Verformungscharakteristik durch entsprechende Querschnittsprofilierungen seiner Wan­ dung beeinflußt werden kann. Bei einer Hülsen­ gummifeder nach der Erfindung erfolgt lediglich eine Atmungsbewegung des Schutzrohres durch elastisches Aufweiten des Schutzrohres in radialer Richtung und Rückkehr in die Ausgangslage durch die material­ elastischen Spannungen. Dadurch wird sichergestellt, daß die Funktionssicherheit der Hülsengummifeder über eine lange Lebensdauer erhalten bleibt.

Konstruktive Ausführungsbeispiele für die Erfin­ dungsmerkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.

Auf der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Explosionsdarstellung einer Hülsengummifeder, mit einem Schnitt nach der Linie I-I,

Fig. 2 eine Stirnansicht,

Fig. 3 einen etwa mittigen Querschnitt,

Fig. 4 einen Längsschnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 2,

Fig. 5 in einem erheblich vergrößerten Maß­ stab die Einzelheit X in Fig. 3,

Fig. 6 im Maßstab der Fig. 5 eine abgewan­ delte Ausbildung der Einzelheit X in Fig. 3,

Fig. 7a-7g in einem von dem Maßstab der Fig. 1-4 abweichenden Maßstab unterschied­ liche Geometrien für die Gestaltung der Absperrungen in dem Überströmkanal und

Fig. 8a-8d Schnitte entsprechend Fig. 7 durch unterschiedliche Geometrien für die Querschnittsgestaltung der äußeren Lagerhülse.

In seinen wesentlichen Teilen besteht die Hülsen­ gummifeder aus der inneren Lagerhülse 1, der diese mit einem Abstand umschließenden äußeren Lagerhülse 2, dem zwischen beiden angeordneten, mit wenigstens einer Lagerhülse festhaftend verbundenen Gummikörper 3 und dem äußeren Schutzrohr 4, in welches die äußere Lagerhülse 2 unter Abdichtung eingesetzt ist. Bei dem Ausführungsbeispiel sind zwei sich diametral zur Mittelachse der Hülsengummifeder angeordnete Kammern 5 und 6 vorgesehen, die mit einer hydraulischen Dämpfungsflüssigkeit gefüllt und durch einen Drosselkanal 7 ständig miteinander verbunden sind. Auslegung und Bemessung dieses Drosselkanals 7 erfolgen in Anpassung an Reibungs- oder Drossel­ verluste sowie von Tilgungs- und Masseeffekten der verwendeten Dämpfungsflüssigkeit. Für die Lager­ hülsen 1 und 2 werden vorteilhaft Metallhülsen verwendet. Das Schutzrohr 4 kann dagegen aus Metall oder Kunststoff bestehen. Neben einem oder auch mehreren Drosselkanälen 7 ist ein weiterer Überströmkanal 8 vorgesehen, der eine Absperrung aufweist, die unter statischer Belastung der Hülsengummifeder geschlossen ist. Erst wenn sich unter dynamischer Belastung eine vorbestimmbare Druckdifferenz zwischen den beiden Kammern 5 und 6 ergibt, bewirkt diese Druckdifferenz das Öffnen der Absperrung, so daß zusätzlich hydraulisches Dämpfungsmittel durch diesen Kanal 8 von der einen in die andere Kammer überströmen kann. Erreicht wird dies durch eine radial elastisch verformbare Ausbildung des an den Enden eingespannten Schutzrohres 4 im Bereich des Überströmkanals 8 und durch geometrische Konturgestaltung der Drosselleiste 9 innerhalb des Überströmkanals 8 (Fig. 5 und 6). Verschiedene Geometrien zur Gestaltung der Drosselleiste 9 und ihres Querschnitts bzw. zur Anordnung mehrerer Drosselleisten 9 sind in den Fig. 7a-7g dargestellt. Die Fig. 7a zeigt eine Ausführung, bei der eine Drosselleiste 9 einen oder mehrere ständig offene Durchgänge relativ kleinen Querschnitts aufweist. In der Fig. 7b sind zwei Drosselleisten 9 in sich kreuzender Anordnung angeordnet. Die Fig. 7c zeigt die Ausbildung mehrerer Drosselleisten 9 relativ kleinen Quer­ schnitts in Strömungsrichtung hintereinander. Die Fig. 7d entspricht im wesentlichen der Fig. 7a und zeigt ständig offene Durchgänge im Überströmkanal mit einem nahezu kapillaren Querschnitt. Die Fig. 7e und 7g zeigen eine Ausbildung der Drosselleiste 9 aus zwei gegeneinander gerichteten Zungen 10 und 11, die sich entweder entsprechend Fig. 7e bogenförmig oder entsprechend Fig. 7g linear im Querschnitt verjüngen und vorteilhaft eine feste Verbindung miteinander aufweisen, so daß eine durchgehende Drosselleiste 9 gebildet wird, die sich von der gemeinsamen Mitte nach außen im Querschnitt vergrößert. Durch ein solches Profil der Drosselleiste 9 wird eine Querschnittsverengung des Überströmkanals 8 und somit eine Drucksteigerung an der Überströmstelle erreicht, durch die die Dämpfungscharakteristik beeinflußt werden kann. Die Fig. 7f zeigt schließlich eine über die Länge im Querschnitt gleichbleibende Drosselleiste 9, welche einfachen Anforderungen genügt.

Bei den Ausführungsbeispielen ist die Drosselleiste 9 bzw. sind die Drosselleisten 9 in dem Überströmkanal 8 einstückig mit dem Gummikörper 3 ausgebildet. Die Drosselleiste 9 liegt am Innenumfang des Schutzrohres 4 lose an, so daß sich das Schutzrohr 4 bei einem vorbestimmten Differenzdruck zwischen dem Innenraum der beiden Kammern unter elastischer Verformung aufweitet und das Überströmen von Dämpfungs­ flüssigkeit aus der einen Kammer in die andere Kammer ermöglicht. Diese Atmungsbewegung des radial ver­ formbaren Bereiches des Schutzrohres 4 kann durch unterschiedliche Geometrien des Quer- und Längsschnitts des äußeren Schutzrohres 4 an unterschiedliche Betriebsbedingungen angepaßt werden. Beispiele für verschiedene Profilierungen des äußeren Schutzrohres in dem elastisch verformbaren Bereich sind in den Fig. 8a-8d dargestellt. Die Fig. 8a zeigt eine zylindrische Wandung in dem radial elastisch verformbaren Bereich, der sich bei dem Beispiel in Fig. 8b über eine größere axiale Länge erstreckt als bei dem Beispiel nach der Fig. 8c. Die Fig. 8d zeigt schließlich ein Schutzrohr 4 mit einem sich über die gesamte axiale Länge erstreckenden zylindrischen Querschnitt, beispiels­ weise aus Kunststoff oder auch Metall.

Durch solche Profilierungen kann bestimmt werden, mit welcher Charakteristik sich die Wölbung des Schutz­ rohres 4 in radialer Richtung bei stochastischen Belastungen vollzieht. Eine solche Anordnung kann auch in Verbindung mit einer elastischen Verform­ barkeit der Drosselleiste 9 getroffen werden.

Es ergibt sich somit folgende Wirkungsweise:
Bei Belastung einer mit dem Merkmal nach der Erfindung ausgebildeten Hülsengummifeder durch Schwingungen mit relativ kleiner Amplitude in axialer und radialer Richtung Fx, Fy und Fz erfolgt eine Volumenänderung der beiden Kammern 5 und 6, so daß eine Druckdifferenz in beiden Kammern relativ zueinander entsteht und hydraulisches Dämpfungsmittel von der einen Kammer in die andere durch den Drosselkanal 7 überströmt. Dabei ist der Drossel­ kanal in Anpassung an diese kleinen Amplituden in herkömmlicher Weise ausgelegt. Bei eingeleiteten Schwingungen mit großen Amplituden und entsprechend erhöhtem Differenzdruck zwischen den beiden Kammern wird die Absperrung in dem Überströmkanal 8 in Abhängigkeit von dem Differenzdruck wirksam. Nunmehr kann auch über diesen Überströmkanal ein Flüssig­ keitsaustausch zwischen den Kammern 5 und 6 erfolgen. Dadurch wird bei Schwingungen mit relativ großer Amplitude eine geringe dynamische Verhärtung des Lagersystems bewirkt.

Bezugszeichenliste:

 1 Lagerhülse
 2 Lagerhülse
 3 Gummikörper
 4 Schutzrohr
 5 Kammer
 6 Kammer
 7 Drosselkanal
 8 Überströmkanal
 9 Drosselleiste
10 Zunge
11 Zunge

Claims (5)

1. Hülsengummifeder mit hydraulischer Dämpfung für Lagerungen in Kraftfahrzeugen, bestehend aus

• - einer inneren Lagerhülse,
• - einer diese mit radialem Abstand umgebenden äußeren Lagerhülse,
• - einem zwischen beiden an wenigstens einer fest­ haftend angeordneten Gummikörper,
  • - in den wenigstens zwei mit hydraulischem Dämpfungsmittel gefüllte Kammern eingeformt sind,
  • - die durch einen ersten Drosselkanal ständig miteinander verbunden sind und
  • - außerdem wenigstens einen Überströmkanal mit einer Absperrung aufweisen,
  • - die sich erst bei einer vorbestimmten Druck­ differenz in den Kammern öffnet und
• - aus einem Schutzrohr, in welches die äußere Lagerhülse abgedichtet eingesetzt ist,

dadurch gekennzeichnet, daß das an den Enden ein­ gespannte Schutzrohr (4) im Bereich des Über­ strömkanals (8) radial verformbar ausgebildet ist und daß radiale Verformungen des Schutzrohres (4) das Öffnen der Absperrung (9) in dem Überströmkanal (8) bewirken.

2. Hülsengummifeder nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Absperrung in dem Überströmkanal (8) durch eine feste Drosselleiste (9) gebildet ist, die lose gegen eine radial verformbare Gegenfläche des Schutzrohres (4) wirksam ist.

3. Hülsengummifeder nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Drosselleiste (9) am Gummikörper (3) zwischen der inneren und der äußeren Lagerhülse angeformt ist und gegen den radial nach außen verformbaren Bereich des Schutzrohres (4) anliegt.

4. Hülsengummifeder nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Drosselleiste (9) des Über­ strömkanals (8) aus zwei federnden Zungen (10, 11) gebildet ist, die von einander entgegengesetzten Seiten her in den Überströmkanal (8) hineinragen und sich zur gemeinsamen Mitte hin im Querschnitt verjüngen.