DE4117128A1 - Hydraulisch daempfendes lager - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein hydraulisch dämpfendes Lager mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Patentanspruch 1.

Ein derartiges Lager ist bekannt (JP 62-2 24 744 A - Fig. 4 und 5). Die Weichheiten eines solchen Lagers in zueinander senkrechten Radialrichtungen sowie in Achsrichtung werden be­ stimmt durch das Material des Elastomerkörpers, dem radialen Abstand zwischen äußerem und innerem Lagerteil und in der die Kammern nebst Lagerachse enthaltenden Ebene durch die Drossel­ verbindung zwischen den mit einer Dämpfungsflüssigkeit gefüll­ ten Kammern des Elastomerkörpers.

Hinsichtlich der Auslegung des Lagers zur Dämpfung radial und axial gerichteter Schwingungen sind dabei häufig Kompromißlö­ sungen zu suchen, da das für eine gewünschte Lagerweichheit in radialer Richtung notwendige Radialmaß des Elastomerkörpers einer zur Abstützung axial gerichteter Kräfte erforderlichen Steifigkeit desselben entgegensteht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lager in einer dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 entsprechenden Ausbil­ dung anzugeben, bei dem sich auch abzustützende und zu dämp­ fende Radial- und Axialkräfte optimal abstimmen lassen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Lagerkonstruktion erstreckt sich ein erster Abschnitt des Elastomerkörpers zwischen beiden Lager­ teilen innerhalb eines zylindrischen Ringraumes und ein weite­ rer Abschnitt zur Lagerachse schräg nach außen. Dieser konisch erweiterte Abschnitt des Elastomerkörpers nimmt mindestens zum Teil die Kammern einer der beiden Kammergruppen auf. Beide Ela­ stomerkörperabschnitte können dabei Wanddicken erhalten, die sich auf geforderte Lagerweichheiten präzise abstimmen lassen.

Durch die zumindest teilweise in den konisch erweiterten Ab­ schnitt des Elastomerkörpers hinein ausgeformten Kammern las­ sen sich dabei sowohl radiale als auch axiale Schwingbewegun­ gen beider Lagerkörper zueinander wirkungsvoll bedämpfen, in­ dem solche Bewegungen in beiden Kammern einen Austausch von Dämpfungsflüssigkeit veranlassende Volumenänderungen bewirken.

Bei axialer Krafteinwirkung übernehmen hierbei die im zylin­ drischen Abschnitt des Elastomerkörpers gelegenen Kammern im wesentlichen die Funktion von Ausgleichskammern, indem in die­ se aus den beiden im konisch erweiterten Abschnitt des Elasto­ merkörpers gelegenen Kammern Dämpfungsflüssigkeit verdrängt wird.

Dabei wird die axiale Lagerweichheit zum überwiegenden Teil durch den konisch erweiterten Abschnitt des Elastomerkörpers bestimmt, indem dieser unter Einwirkung von Axialkräften einander überlagerten Schub- und Druckspannungen unterliegt.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht deshalb darin, das Lager zur Abstützung großer Axialkräfte einsetzen zu können, wobei sich durch entsprechende Wahl des Anstellwinkels des ko­ nisch erweiterten Elastomerkörperabschnittes der Anteil der Druckspannung in diesem Elastomerkörperabschnitt und damit die axiale Lagerweichheit bestimmen läßt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar­ gestellt. Es zeigen:

Fig. 1 Einen Längsschnitt des Lagers entlang der Linie I-I der Fig. 2 Fig. 2 einen Querschnitt des Lagers entlang der Linie II-II der Fig. 1.

Das Lager weist einen äußeren Lagerteil 10 in Form eines am Umfang geschlossenen Blechmantels und einen inneren, zylindri­ schen Lagerteil 12 auf, der abgedichtet und axial gesichert in einer Zwischenhülse 13 gehalten ist. Zwischen dem äußeren La­ gerteil 10 und der Zwischenhülse 13 ist ein vorzugsweise aus Gummi bestehender Elastomerkörper 14 einvulkanisiert.

Wie Fig. 1 zeigt, weist der äußere Lagerteil 10 einen zylin­ drischen Mantelabschnitt a auf, dessen Länge ungefähr der axi­ alen Abmessung eines Lageraufnahmeauges entspricht. Der rest­ liche Mantelabschnitt b des Lagerteils 10 verläuft, gemäß Fig. 1, im Bereich des oberen Lagerstirnendes schräg nach außen, oben.

Lagerteil 10 sowie die Zwischenhülse 13 begrenzen zusammen im Abschnitt a einen zylindrischen Ringraum 16, während im Ab­ schnitt b beide Lagerteile 10 und 12 einen konischen Ringraum 18 begrenzen, wobei die Radialabstände der Teile 10 und 13 bzw. 10 und 12 zwischen ihren zylindrischen und konischen Mantelab­ schnitten a und b zur Erzielung radialer und axialer Nachgie­ bigkeiten bspw. einander entsprechen.

Zur Bildung des konischen Ringraumes 18 ist auf das entspre­ chende Stirnende des inneren, von einer im Durchmesser abge­ setzten Bohrung 20 zur Aufnahme einer Spannschraube durchsetz­ ten Lagerteils 12 vorzugsweise eine entsprechende, gleichfalls von einer Bohrung 22 durchsetzte Formplatte 24 aufgesetzt. Es ist aber auch eine einteilige Ausbildung des inneren Lagerteils 12 möglich. Beide Ringräume 16 und 18 sind vom Elastomerkörper 14 gänzlich ausgefüllt.

Wie Fig. 1 zeigt, enthält der Elastomerkörper 14 zwei im Achs­ abstand voneinander angeordnete, bzw. von einer Zwischenwand 10 voneinander getrennte Gruppen einander diametral gegenüberlie­ gender, dämpfungsmittelgefüllter, nierenförmiger Kammern 26, 26′, 28, 28′, die zur axialen und/oder radialen Dämpfung mit­ einander verbunden sind. Sie sind durch in den Elastomerkörper 14 eingeformte Vertiefungen und dem sie abdeckenden inneren Lagerteil 12 gebildet. Die Zwischenhülse 13 weist hierzu im Bereich der Vertiefungen am Umfang entsprechende Fenster 15 auf.

Die zur einen Kammergruppe gehörenden Kammern 28 und 28′ sind ungefähr im mittleren Bereich des zylindrischen Mantelabschnit­ tes a vorgesehen, während die zur anderen Kammergruppe gehören­ den Kammern 26 und 26′ unter dem Anstellwinkel α des konischen Ringraumes 18 in den in diesem vorhandenen Teil des Elastomer­ körpers 14 eingeformt sind und sich teilweise in den im zylin­ drischen Mantelabschnitt a vorhandenen Teil des Elastomerkör­ pers 14 hineinerstrecken.

Durch die Anordnung der beiden Kammergruppen sind am Elastomer­ körper 14 zwei zueinander diametrale Radialstege 30 und 32 aus­ gebildet, die dem Lager in der diese und die Lagerachse 33 ent­ haltenden Ebene eine höhere Steifigkeit verleihen als in der hierzu senkrechten, die Kammern 26, 26′; 28, 28′ nebst Lager­ achse 33 enthaltenden Ebene.

Zur hydraulischen Lagerdämpfung können die einander diagonal gegenüberliegenden Kammern 26, 28′ sowie 26′, 28 über jeweils einen strichpunktiert angedeuteten bspw. über einen Abschnitt des Außenumfanges des inneren Lagerteils 12 entlang einer Wen­ del verlaufenden Drosselkanal 34 bzw. 36 miteinander verbunden sein. Beide Drosselkanäle 34 und 36 sind bspw. durch an einan­ der gegenüberliegenden Umfangsabschnitten des inneren Lager­ teils 12 eingeformte Nuten gebildet, die im kammerfreien Be­ reich von der Zwischenhülse 13 überdeckt sind. Diese Kanalan­ ordnung ermöglicht ausschließlich ein Dämpfen von axial und in der Zeichenebene radial gerichteten Schwingbewegungen der beiden Lagerteile 10 und 12 zueinander.

Bei übereinstimmendem Querschnitt und gleicher Länge der Dros­ selkanäle 34 und 36 ist dabei die Lagerdämpfung bei axialer und radialer Lagerbelastung gleich stark.

Für den Fall, daß beide Drosselkanäle 34 und 36 am gleichen Umfangsabschnitt des inneren Lagerteils 12 vorgesehen sind und sich schneiden, ergibt sich der wesentliche Vorteil, daß beide Lagerteile 10 und 12 in der Lage sind, in der Zeichenebene auch gedämpfte Kippbewegungen zueinander auszuführen.

Dies ist möglich, indem bei Kippen beider Lagerteile 10 und 12 zueinander aus zwei beaufschlagten, einander diagonal zugeord­ neten Kammern 26, 28′ bzw. 26′, 28 Dämpfungsflüssigkeit in die beiden anderen, nicht beaufschlagten Kammern 26′ und 28 bzw. 26, 28′ verdrängt wird.

Das Dämpfen von Kippbewegungen läßt sich dabei auf einfache Weise im Sinne einer weicheren Dämpfung verändern, sofern in den Elastomerkörper 14 mindestens ein mit den Drosselkanälen 34 und 36 verbundener, entsprechend dehnfähiger Dämpfungsmittel­ speicher 38 eingeformt ist.

Eine weitere, mögliche Kammerverbindung sieht vor, jeweils die zu jeder Kammergruppe gehörenden Kammern 26, 26′; 28, 28′ über einen Drosselkanal 40 bzw. 42 miteinander zu verbinden und zu­ sätzlich die einander benachbarten Kammern 26, 28 bzw. 26′, 28′ beider Kammergruppen über jeweils einen die Zwischenwand 19 durchsetzenden Drosselkanal 44 bzw. 46 miteinander zu verbin­ den.

Diese Kammerverbindung bietet den wesentlichen Vorteil, durch entsprechende Wahl von Querschnitten der Drosselkanäle die In­ tensität von Axial- und Radialdämpfung verschieden groß wählen zu können. Außerdem werden auch Kippbewegungen gedämpft.

Eine weitere Variante der Kammerverbindung kann darin bestehen, die beiden Drosselkanäle 40, 42 über einen sich vorzugsweise in Achsrichtung erstreckenden, strichpunktiert angedeuteten Ver­ bindungskanal 48 miteinander zu verbinden. In diesem Falle ist auf die Anordnung der achsparallel verlaufenden Drosselkanäle 44 und 46 zu verzichten.

Die Radialdämpfung ist dabei durch entsprechende Wahl der Quer­ schnitte der Drosselkanäle 40 und 42 frei einstellbar, während bei der Axialdämpfung durch den Drosselkanal 48 eine größere Kanallänge zur Verfügung steht und damit eine größere Flüssig­ keitsmasse zu verdrängen ist. Auf diese Weise läßt sich der Tilgereffekt noch wesentlich verstärken.

Die Strömung der Dämpfungsflüssigkeit in den Drosselkanälen 34 und 36 bzw. 40 und 42 sowie 48 kann dabei im Hinblick auf ein gewünschtes Dämpfungsverhalten noch durch die Anordnung von ventil- membran- oder klappenartigen Drosselelementen zumindest in einem Teil der Kanäle gezielt beeinflußt werden, was ein­ fachheitshalber nicht dargestellt ist.

Schließlich kann bei einer Verbindung aller Kammern 26, 26′ und 28, 28′ über sich schneidende Drosselkanäle 34 und 36 bei Axi­ al- und Radialbewegungen von äußeren und inneren Lagerteilen 10 und 12 zueinander noch durch eine zusätzliche, gegenseitige Verbindung der jeweils zu einer Kammergruppe gehörenden Kam­ mern 26, 26′; 28, 28′ über jeweils einen Drosselkanal 40 bzw. 42 das Dämpfungsverhalten entsprechend beeinflußt werden, wo­ bei in diesem Falle dann die Radialdämpfung sowie die Dämpfung von Kippbewegungen gegenüber der Axialdämpfung einen kleineren Dämpfeffekt bietet.

Bei einer axialen Lagerbeaufschlagung wird Dämpfungsflüssigkeit aus beiden Kammern 26 und 26′ bspw. über die Drosselkanäle 44 und 46 in die Kammern 28 und 28′ verdrängt, wobei das im ko­ nischen Ringraum 18 zwischen beiden Lagerteilen 10 und 12 vor­ handene, elastomere Material sowohl auf Schub, als auch auf Druck belastet wird. Obgleich durch die relativ große Wand­ dicke (Radialmaß c) des hohlzylindrischen Abschnittes a des Elastomerkörpers 14 sich das Lager in der Zeichenebene durch eine entsprechend große Radialweichheit auszeichnet und da­ durch entsprechend großen, axial gerichteten Kräften keine ausreichenden Abstützkräfte entgegensetzen könnte, werden durch Überlagerung von Schub- und Druckspannungen im elasto­ meren Material des Ringraumes 18 Abstützkräfte erzielt, die auch solch großen Axialkräften ausreichenden Widerstand ent­ gegensetzen.

Wie Fig. 1 zeigt, weist der Elastomerkörper 14 an seiner dem konischen Ringraum 18 gegenüberliegenden Stirnseite 50 außen­ seitig, jeder Kammer 28 und 28′ benachbart, eine dem nieren­ förmigen Kammerverlauf folgende, nutartige Einformung 52 bzw. 54 auf. Deren Anordnung ist bspw. derart getroffen, daß deren radialer Abstand zur Lagerachse 33 ungefähr demjenigen zwischen außenliegender Kammerwand 62 bzw. 64 und Lagerachse 33 ent­ spricht.

Durch solche Einformungen 52 und 54 läßt sich die Nachgiebig­ keit der Kammerstirnwände 58 und 60 gezielt auf eine gewünschte Weichheit des Lagers in Achsrichtung in vorteilhafter Weise abstimmen. Die Einformungen 52 und 54 könnten auch im Kammer­ innern vorgesehen sein.

Claims (8)

1. Hydraulisch dämpfendes Lager, mit einem inneren Lagerteil, einem diesen umgebenden äußeren Lagerteil und einem dazwischen angeordnetem Elastomerkörper mit zwei in Achsrichtung im Ab­ stand voneinander angeordneten Gruppen von einander diametral gegenüberliegenden, dämpfungsmittelgefüllten Kammern, die zur axialen und/oder radialen Dämpfung über Drosselkanäle verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerteile (10, 12), angrenzend an eine Stirnseite für den Elastomerkörper (14), einen sich konisch erweiternden Ring­ bereich (18) aufweisen und daß die Kammern (26, 26′) einer Kam­ mergruppe wenigstens teilweise in diesem erweiterten Ringbe­ reich (18) liegen.

2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (26, 26′; 28, 28′) jeder Kammergruppe sowie die einander benachbarten Kammern (26, 28 bzw. 26′, 28′) beider Kammergruppen jeweils miteinander verbunden sind.

3. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kammern (26, 26′; 28, 28′) jeder Kammergruppe mit­ einander verbindenden Drosselkanäle (34, 36; 40, 42) gegensei­ tig miteinander verbunden sind.

4. Lager nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens einen mit den Drosselkanälen (34, 36; 40, 42) ver­ bundenen, in den Elastomerkörper (14) eingeformten Dämpfungsmit­ telspeicher (38).

5. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einander diagonal zugeordneten Kammern (26, 28′; 26′, 28) beider Kammergruppen jeweils über einen Drosselkanal (34 bzw. 36) miteinander verbunden sind.

6. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialabstände beider Lagerteile (10 und 12) zwischen ihren zylindrischen und konischen Mantelabschnitten (a) und (b) einander entsprechen.

7. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die zwischen den zylindrischen Mantelabschnitten (a) vorhandene Gruppe von Kammern (28, 28′) nach außen abschließen­ den Stirnwandteile (58 bzw. 60) des Elastomerkörpers (14) je Kammer (28 bzw. 28′) eine in Achsrichtung nachgiebige Verfor­ mungszone (Vertiefung 52 bzw. 54) aufweist.

8. Lager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformungszonen durch zur Lagerachse (33) konzentrisch verlaufende, nutartige Einformungen (52 und 54) gebildet, und stirnwandaußenseitig vorgesehen sind und die zur Lagerachse (33) einen Radialabstand haben, der ungefähr demjenigen zwi­ schen außenliegender Kammerumfangswand (62 und 64) und Lager­ achse (33) entspricht.