DE69007379T2

DE69007379T2 - Flüssigkeitsgefülltes, zylindrisches, elastisches Lager mit ringförmiger Flüssigkeitskammer und ringförmigem, bewegbarem Teil um eine begrenzte Resonanzzone zu schaffen.

Info

Publication number: DE69007379T2
Application number: DE69007379T
Authority: DE
Inventors: Takanobu Nanno; Hiroaki Tanahashi
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 1989-08-23
Filing date: 1990-08-22
Publication date: 1994-07-07
Anticipated expiration: 2010-08-23
Also published as: EP0415257B1; US5087021A; DE69007379D1; EP0415257A1; JPH0336541U

Description

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich im wesentlichen auf ein fluidgefülltes zylindrisches elastisches Lager, das in der Lage ist, an diesem wirkende Vibrationen auf der Basis der Strömung eines in diesem enthaltenen Fluids zu isolieren. Das heißt, die Erfindung betrifft ein solches fluidgefülltes elastisches Lager, das vortreffliche Isolationseigenschaften bezüglich von in jeder beliebigen Radialrichtung senkrecht zur Achse des Lagers wirkenden Vibrationen aufweist.

Erörterung des Standes der Technik

Ein zylindrisches elastisches Lager ist als eine Vorrichtung bekannt, die zwei Elemente in einem Vibrationssystem vibrationsdämpfend oder vibrationsisolierend elastisch oder flexibel verbindet. Ein Beispiel für ein solches zylindrisches elastisches Lager wird in der Offenlegungsschrift No. 48-310 der ungeprüften japanischen Gebrauchsmusteranmeldung offenbart. Das in dieser Veröffentlichung offenbarte, zylindrische elastische Lager hat eine innere und eine äußere metallische Buchse, die in radial beabstandetem Verhältnis zueinander angeordnet sind. Zwischen dieser inneren und dieser äußeren Buchse ist ein elastischer Körper eingefügt, der die zwei Buchsen elastisch verbindet. Das in dieser Weise konstruierte elastische Lager kann Vibrationen isolieren, die zwischen der Innen- und der Außenbuchse hauptsächlich in Radialrichtungen, die senkrecht zur Achse des Lagers laufen, wirken. Das zylindrische elastische Lager des vorstehenden Typs wird weit verbreitet zum Beispiel als ein Differentiallager, ein Motorlager, ein Karosserielager oder eine Radaufhängungsbuchse für ein Kraftfahrzeug genutzt.
Um der erhöhten Forderung nach einem höheren Umfang der vibrationsisolierenden Fähigkeit gerecht zu werden, wurde vor kurzem ein sogenanntes fluidgefülltes elastisches Lager vorgeschlagen, wie es in der Offenlegungsschrift No. 56-164242 der ungeprüften japanischen Patentanmeldung und der Offenlegungsschrift No. 52-16554 der geprüften japanischen Patentanmeldung offenbart ist. Ein fluidgefülltes elastisches Lager, wie es in diesen Veröffentlichungen offenbart wird, hat ein Paar von Fluidkammern, die zwischen der Innen- und der Außenbuchse ausgebildet sind und die einander gegenüber in Diametralrichtung des Lagers angeordnet sind. Die zwei Fluidkammern werden durch einen geeigneten Öffnungskanal miteinander in Fluidverbindung gehalten, so daß an das Lager wirkende Vibrationen durch Resonanz eines durch den Öffnungskanal strömenden Fluids wirkungsvoll isoliert werden können. Das in dieser Weise aufgebaute fluidgefüllte elastische Lager hat vortreffliche vibrationsisolierende Eigenschaften, die durch das vorstehend beschriebene elastische Lager nicht erreicht wurden, wobei dieses nur die elastische Verformung des elastischen Körpers zum Dämpfen der Eingangsvibrationen nutzt.
Das herkömmliche, den vorbeschriebenen Öffnungskanal aufweisende, fluidgefüllte elastische Lager ist im Aufbau ziemlich kompliziert und die durch den umständlichen Zusammenbauprozeß dieser den Öffnungskanal festlegenden Bauteile bedingte verhältnismäßig niedrige Effektivität der Produktion macht sich daher negativ bemerkbar.
Desweiteren wird das im fluidgefüllten elastischen Lager enthaltene Fluid dazu veranlaßt, zwischen den zwei Fluidkammern durch den Öffnungskanal als Ergebnis von relativen Druckänderungen zwischen den zwei Kammern nur zu fließen, wenn das elastische Lager Vibrationen in die Radial- oder Diametralrichtung aufnimmt, in der die zwei Fluidkammern einander gegenüberliegen. Anders ausgedrückt ist das elastische Lager beim Anlegen von Vibrationen in die anderen Radialrichtungen des Lagers nicht in der Lage, eine zufriedenstellende Wirkung zum Isolieren der wirkenden Vibrationen zu schaffen. Somit ist es relativ schwierig, daß mit dem herkömmlichen, fluidgefüllten elastischen Lager ein ausreichender Umfang an isolierender Wirkung für die Vibrationen geschaffen wird, die in alle Radialrichtungen, die senkrecht zur Achse des Lagers laufen, wirken.
Selbst wenn Vibrationen in nur eine Radialrichtung an das fluidgefüllte elastische Lager wirken, muß die Umfangsausrichtung des Lagers bei der Installation an ein Kraftfahrzeug zum Beispiel aufmerksam vorgenommen werden, so daß die Richtung, in der die zwei Fluidkammern einander gegenüberliegen, mit der Radialrichtung, in der die Vibrationen an das Lager wirken, übereinstimmt, da das Lager ausreichende Isolationseigenschaften nur für die Vibrationen aufweist, die in diese Radialrichtung wirken. Somit werden für die Installation des elastischen Lagers umständliche Prozeduren und eine beträchtliche Aufmerksamkeit verlangt.
Desweiteren sind die Isolationseigenschaften, die auf der Fluidströmung im herkömmlichen, fluidgefüllten elastischen Lager basieren, in der Lage, nur auf die Vibrationen in einem relativ schmalen Frequenzbereich in der Nähe der Resonanzfrequenz des durch den Öffnungskanal strömenden Fluids zu wirken. Und zwar ist es beim herkömmlichen, fluidgefüllten elastischen Lager äußerst schwierig, eine ausreichende isolierende Wirkung über einen relativ breiten Frequenzbereich der Eingangsvibrationen zu schaffen.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die vorstehend beschriebene Situation des Standes der Technik entwikkelt. Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein fluidgefülltes zylindrisches elastisches Lager zu schaffen, das eine einfache Struktur hat und das auf der Basis der Strömung eines in diesem enthaltenen Fluids in der Lage ist, wirksam einen relativ breiten Frequenzbereich der Eingangsvibrationen zu isolieren, die in jede beliebige, senkrecht zur Achse des Lagers laufende Radialrichtung wirken.
Die vorstehende Aufgabe der Erfindung kann entsprechend dem Prinzip der Erfindung gelöst werden, wobei diese ein fluidgefülltes zylindrisches elastisches Lager schafft, das zwei Elemente flexibel verbindet und aufweist: (a) eine Innenbuchse, die an einem der zwei Elemente befestigt ist, (b) eine Außenbuchse, die am anderen der zwei Elemente befestigt und radial auswärts von der Innenbuchse angeordnet ist, wobei ein vorbestimmter radialer Zwischenraum zwischen diesen ausgebildet ist, (c) einen im allgemeinen ringförmigen elastischen Körper, der zwischen der Innen- und der Außenbuchse eingefügt ist, um diese elastisch zu verbinden. Der elastische Körper legt zumindest teilweise eine ringförmige Fluidkammer fest, die zwischen der Innen- und der Außenbuchse ausgebildet ist und sich über den gesamten Umfang des Lagers erstreckt. Die Fluidkammer hat über ihren gesamten Umfang eine im wesentlichen konstante Querschnittsfläche und ist mit einem inkompressiblen Fluid gefüllt, das eine kinematische Viskosität hat, die nicht höher als 100 Zentistokes ist. Das fluidgefüllte zylindrische elastische Lager der Erfindung weist ferner (d) ein ringförmiges bewegliches Element auf, das in der Fluidkammer in einer solchen Weise untergebracht ist, daß das bewegliche Element in der Fluidkammer relativ zur Innen- und zur Außenbuchse radial verschoben werden kann. Das bewegliche Element und das Fluid in der Fluidkammer wirken zusammen, um einen eingeschnürten Resonanzabschnitt zu schaffen, durch den das inkompressible Fluid gezwungen wird, mit einem Widerstand zu strömen, wenn eine Vibrationslast zwischen der Innen- und Außenbuchse wirkt.
Beim gemäß Vorbeschreibung konstruierten, fluidgefüllten zylindrischen elastischen Lager der Erfindung wird das inkompressible Fluid gezwungen, über den eingeschnürten Resonanzabschnitt der ringförmigen Fluidkammer in sowohl Umfangs- als auch in Radialrichtungen der Kammer zu strömen, wenn eine Vibrationslast an das Lager in eine seiner Radialrichtungen wirkt. Folglich schafft das elastische Lager eine ausreichende dämpfende oder isolierende Wirkung für einen breiten Vibrations-Frequenzbereich, indem die Resonanz der Fluidmassen genutzt wird, die über den Resonanzabschnitt in Umfangs- und Radialrichtungen gemäß Vorbeschreibung strömen. Da sich der Resonanzabschnitt über den gesamten Umfang der Fluidkammer erstreckt, weist das elastische Lager vortreffliche Dämpfungs- oder Isolationseigenschaften bezüglich den Vibrationen auf, die in jede beliebige Radialrichtung senkrecht zur Achse des Lagers wirken.
Das fluidgefüllte zylindrische elastische Lager der Erfindung hat eine vereinfachte Struktur, bei der das bewegliche Element in der Fluidkammer untergebracht ist, um dadurch den Resonanzabschnitt vorzusehen, über den das Fluid beim Anlegen von Vibrationen einer eingeschnürten Strömung ausgesetzt ist. Somit kann das zylindrische elastische Lager, das vortreffliche vibrationsdämpfende oder vibrationsisolierende Eigenschaften hat, einfach mit ziemlich hoher Effektivität hergestellt werden.
Während das vorliegende Lager mit dem inkompressiblen Fluid, das eine kinematische Viskosität hat, die nicht höher als 100 Zentistokes ist, betriebsfähig ist, ist die Viskosität vorzugsweise 30 Zentistokes oder weniger.
Bei einer Form der Erfindung hat das bewegliche Element einen Innendurchmesser, der größer als ein Durchmesser eines inneren Umfangs der Fluidkammer ist, und einen Außendurchmesser, der kleiner als ein Durchmesser eines äußeren Umfangs der Fluidkammer ist, und weist ferner eine axiale Ausdehnung auf, die kleiner als die der Fluidkammer ist. Bei dieser Anordnung wird dem inkompressiblen Fluid gestattet, über den Resonanzabschnitt in die Umfangs- und Radialrichtungen des Lagers zu strömen.
Bei der vorstehenden Form der Erfindung kann eine Differenz zwischen dem Innendurchmesser des beweglichen Elements und dem Durchmesser des inneren Umfangs der Fluidkammer kleiner als eine Differenz zwischen dem Außendurchmesser des beweglichen Elementes und dem Durchmesser des äußeren Umfangs der Fluidkammer sein.
Bei einer weiteren Form der Erfindung besteht der elastische Körper aus einem ersten und einem zweiten ringförmigen elastischen Element, die in axialer Richtung des Lagers einander gegenüberliegen. In diesem Fall hat das erste elastische Element eine Tasche, die sich über seinen gesamten Umfang erstreckend in einer solchen Weise ausgebildet ist, daß eine Öffnung der Tasche durch das zweite elastische Element geschlossen ist, um dadurch die Fluidkammer zu schaffen, die zwischen dem ersten und dem zweiten elastischen Element festgelegt ist.
Bei der vorstehenden Form der Erfindung kann das fluidgefüllte zylindrische elastische Lager ferner ein inneres und äußeres Stützelement aufweisen, die an der inneren bzw. äußeren Umfangsfläche des zweiten elastischen Elementes befestigt sind, um das zweite elastische Element mit der Innen- und der Außenbuchse zu verbinden.
Das bewegliche Element kann aus einem synthetischen Harz hergestellt sein, das eine relative Dichte hat, die größer als die des inkompressiblen Fluids ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die vorstehenden und wahlweisen Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden beim Durchlesen der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung besser verständlich, wenn diese in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen betrachtet wird, in denen:
Fig. 1 ein quergeschnittener Aufriß eines Ausführungsbeispiels eines fluidgefüllten zylindrischen elastischen Lagers der Erfindung in Form eines Mittellagers für ein Kraftfahrzeug ist, und
Fig. 2 ein axialgeschnittener Aufriß an der Linie 2-2 von Fig. 1 ist.

Detaillierte Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

In den Fig. 1 und 2 ist ein fluidgefülltes zylindrisches elastisches Mittellager 10 gezeigt, das bei einem Kraftfahrzeug verwendet wird. In diesen Fig. bezeichnen Bezugszeichen 12, 14 eine Innenbuchse bzw. eine Außenbuchse, die aus einem metallischen Material gefertigt sind. Die Außenbuchse 14 ist radial auswärts von der Innenbuchse 12 mit einem geeigneten ringförmigen Zwischenraum zu dieser angeordnet. Ein im allgemeinen ringförmiger elastischer Körper in Form einer elastischen Baugruppe 16 ist zwischen der Innenbuchse 12 und der Außenbuchse 14 eingefügt, so daß die zwei Buchsen 12, 14 durch die elastische Baugruppe 16 elastisch miteinander verbunden sind. Das Mittellager 10 ist am Kraftfahrzeug so installiert, daß eine Gelenkwelle durch eine Innenbohrung 18 der Innenbuchse 12 über ein Mittellager eingeführt ist, während die Außenbuchse 14 mit der Fahrzeugkarosserie verbunden ist, so daß die Gelenkwelle über das Lager 10 elastisch oder flexibel am Fahrzeugkörper montiert ist. Im Betriebszustand wirkt eine Vibrationslast zwischen der Innenbuchse 12 und der Außenbuchse 14, hauptsächlich in Radialrichtungen, senkrecht zur Achse des Lagers 10.
Genauer gesagt ist die Innenbuchse 12 ein im allgemeinen zylindrisches Element, während die Außenbuchse 14 ein im allgemeinen zylindrisches Element ist, das einen um einen vorbestimmten Wert größeren Durchmesser als die Innenbuchse 12 hat. Die Außenbuchse 14 ist radial auswärts von der Innenbuchse 12 und konzentrisch zu dieser angeordnet, so daß die Buchsen 12, 14 um einen vorbestimmten Wert radial voneinander beabstandet sind, um einen ringförmigen Zwischenraum zwischen sich fest zulegen.
Die zwischen die Innenbuchse 12 und die Außenbuchse 14 eingefügte elastische Baugruppe 16 besteht aus einem ersten elastischen Element 20 und einem zweiten elastischen Element 22, die in axialer Richtung des Lagers einander gegenüberliegen, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Somit hat das elastische Baugruppe 16 als Ganzes eine im allgemeinen ringförmige Gestalt mit einer verhältnismäßig großen, radialen Wanddicke.
Das erste elastische Element 20 ist ein im allgemeinen ringförmiges, aus einem Gummimaterial gefertigtes Element und ist an einer der axial entgegengesetzten Endabschnitte des ringförmigen Zwischenraums zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen der Innenbuchse 12 und der Außenbuchse 14 angeordnet. Das erste elastische Element 20 ist durch Vulkanisierung an seiner inneren und äußeren Umfangsfläche an der äußeren Umfangsfläche der Innenbuchse 12 bzw. der inneren Umfangsfläche der Außenbuchse 14 befestigt. Somit wird während der Fertigung des Lagers 10 ein erstes Zwischenprodukt 23 vorbereitet, das aus dem ersten elastischen Element 20, einer Innenbuchse 12 und einer Außenbuchse 14 besteht. Beim ersten Zwischenprodukt 23 wird der ringförmige Zwischenraum zwischen der Innenbuchse 12 und der Außenbuchse 14 durch das erste elastische Element 20 an seinem vorstehend aufgezeigten einen axialen Endabschnitt geschlossen, wodurch eine ringförmige Tasche 24 zwischen der Innenbuchse 12 und der Außenbuchse 14 so ausgebildet wird, daß die Tasche 24 am anderen axialen Endabschnitt des ringförmigen Zwischenraums zwischen der Innenbuchse 12 und der Außenbuchse 14 offen ist.
Das erste elastische Element 20 hat einstückig ausgebildete Fortsätze in Form von relativ dünnen Schichten, die sich vom radial inneren und radial äußeren Abschnitt des elastischen Elements 20 über die einander gegenüberliegenden Flächen der Innenbuchse 12 und der Außenbuchse 14 zum anderen axialen Endabschnitt des vorstehend aufgezeigten, ringförmigen Zwischenraums erstrecken. Somit ist ein Paar von Pufferschichten 26, 26, die jede eine geeignete Dicke hat, vorgesehen, um jeweilige axiale Zwischenabschnitte der einander gegenüberliegenden Flächen der Innenbuchse 12 und der Außenbuchse 14 zu bedecken. Einer der einstückig ausgebildeten Fortsätze, der sich vom radial äußeren Abschnitt des ersten elastischen Elementes 20 erstreckt, weist eine relativ dünne Dichtschicht 28 und ebenso eine Pufferschicht 26 auf. Die Dichtschicht 28 bedeckt einen axialen Endabschnitt der inneren Umfangsfläche der Außenbuchse 12, der dem vorstehend aufgezeigten anderen axialen Endabschnitt des ringförmigen Zwischenraumes entspricht. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Dichtschicht 28 eine geringere Dicke als die Pufferschicht 26 hat.
Das zweite elastische Element 22 ist ein im allgemeinen ringförmiges, aus einem Gummimaterial gefertigtes Element und ist durch Vulkanisierung an seiner inneren und äußeren Umfangsfläche an einer inneren Stützbuchse 30 bzw. einer äußeren Stützbuchse 32 befestigt. Somit wird während der Fertigung des Lagers 10 ein zweites Zwischenprodukt 33 vorbereitet, das aus dem zweiten elastischen Element 22, der inneren Stützbuchse 30 und der äußeren Stützbuchse 32 besteht.
Das das zweite elastische Element 22 aufweisende zweite Zwischenprodukt 33 ist in den ringförmigen Zwischenraum zwischen der Innenbuchse 12 und der Außenbuchse 14 so eingepaßt, daß das elastische Element 22 am anderen axialen Endabschnitt des ringförmigen Zwischenraums zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen der Innenbuchse 12 und der Außenbuchse 14 angeordnet ist, an dem die Tasche 24 des ersten elastischen Elements 20 in axiale Richtung des Lagers 10 offen ist. Genauer gesagt ist die an der Innenfläche des zweiten elastischen Elements 22 befestigte innere Stützbuchse 30 auf die äußere Umfangsfläche der Innenbuchse 12 preßgepaßt. Da das Mittellager 10 radial nach innen an der Außenbuchse 14 zusammengedrückt wird, wird die an der Außenfläche des zweiten elastischen Elementes 22 befestigte äußere Stützbuchse 32 fest gegen die an der Außenbuchse 14 ausgebildete Dichtschicht 28 gedrückt. Einer der axial entgegengesetzten Endabschnitte der Außenbuchse 14, der vom ersten elastischen Element 20 entfernt liegt, ist gegen die entsprechende axiale Endfläche der äußeren Stützbuchse 32 so gekröpft, daß die Buchse 32 axial bezüglich der Außenbuchse 14 in Position gehalten wird. Auf diese Weise ist das zweite Zwischenprodukt 33 einstückig mit dem ersten Zwischenprodukt 23 einschließlich der Innenbuchse 12 und der Außenbuchse 14 so montiert, daß die Innenbuchse 12 und die Außenbuchse 14 durch das erste elastische Element 20 und das zweite elastische Element 22 der elastischen Baugruppe 16 elastisch miteinander verbunden sind.
Da das zweite Zwischenprodukt 33 mit dem ersten Zwischenprodukt 23 montiert ist, ist die Tasche 24 des ersten elastischen Elements 20 fluiddicht durch das zweite Zwischenprodukt 33 einschließlich des zweiten elastischen Elementes 22, wie in Fig. 2 gezeigt, geschlossen Die somit eingeschlossene Tasche 24 ist mit einem geeigneten inkompressiblen Fluid gefüllt, um auf diese Weise eine ringförmige Fluidkammer 34 vorzusehen, die zwischen der Innenbuchse 12 und der Außenbuchse 14 ausgebildet ist und die über ihren gesamten Umfang eine im wesentliche konstante Querschnittsfläche (wie in Fig. 2 gezeigt) hat.
Das in der Fluidkammer 34 enthaltene inkompressible Fluid hat zur Sicherstellung eines ausreichendes Maßes an Fluidität des Fluids eine relativ niedrige Viskosität, um auf diese Weise eine gewünschte vibrationsisolierende Wirkung, die auf der Resonanz des Fluids basiert, abzusichern. Das heißt, daß die kinematische Viskosität des Fluids nicht höher als 100 Zentistokes und vorzugsweise nicht höher als 30 Zentistokes ist. Zum Beispiel wird das inkompressible Fluid in geeigneter Weise aus der Gruppe ausgewählt, die Wasser, Alkylenglykol, Polyalkylenglykol, Silikonöl und Mischungen von diesen aufweist. Wenn die kinematische Viskosität des Fluids 100 Zentistokes übersteigt, macht sich beim erhaltenen elastischen Lager 10 ein übermäßig hoher Strömungswiderstand des Fluids in der Fluidkammer 34 und dementsprechend eine unzureichende vibrationsisolierende Fähigkeit negativ bemerkbar.
Das Füllen der Fluidkammer 34 mit dem Fluid gemäß Vorbeschreibung kann ausgeführt werden, indem der Zusammenbau der ersten Zwischenprodukts 23 und des zweiten Zwischenprodukts 33 in einer Masse des ausgewählten Fluids in einem geeigneten Behältnis vorgenommen wird. Alternativ dazu kann vor dem Zusammenbau des ersten Zwischenproduktes 23 und des zweiten Zwischenproduktes 33 eine vorbestimmte Menge des ausgewählten Fluids in die Tasche 24 des ersten elastischen Elementes 20 geschüttet werden.
Das Mittellager 10 weist ferner ein ringförmiges bewegliches Element in Form eines ringförmigen Blocks 36 auf, der in der Fluidkammer 34 untergebracht ist. Dieser ringförmige Block 36 wird in die Tasche 24 des ersten elastischen Elementes 20 eingeführt, wenn das erste Zwischenprodukt 23 und das zweite Zwischenprodukt 33 zusammengebaut werden. Der ringförmige Block 36 ist ein ringförmiges Element, das eine wie in Fig. 2 gezeigte rechteckige Querschnittgestalt hat, die im wesentlichen der entsprechenden Querschnittsgestalt der Fluidkammer 34 folgt. Der ringförmige Block 36 hat einen Innendurchmesser, der größer als der Durchmesser einer inneren Umfangswand der Fluidkammer 34 ist, und einen Außendurchmesser, der kleiner als der Durchmesser einer äußeren Umfangswand der Fluidkammer 34 ist. Die axiale Ausdehnung des ringförmigen Blocks 36 ist um einen geeigneten Wert kleiner als die der Fluidkammer 34. Der äußere Ausdehnungen gemäß Vorbeschreibung aufweisende, ringförmige Block 36 ist in einem axialen Zwischenabschnitt der Fluidkammer 34 so angeordnet, daß der ringförmige Block 36 um eine vorbestimmte radiale Entfernung in der Fluidkammer 34 in die Radialrichtungen des Lagers 10 frei beweglich ist.
Der ringförmige Block 36 kann aus einem beliebigen Material gefertigt sein, so lange dieses nicht einfach verformbar ist und einen ausreichenden Korrosionswiderstand gegenüber dem Fluid in der Fluidkammer 34 aufweist. Zum Beispiel kann ein Material, wie z.B. Harz, Metall oder Hartgummi, in geeigneter Weise unabhängig von der relativen Dichte des ausgewählten Materials relativ zu der des Fluids in der Fluidkammer 34 verwendet werden.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der ringförmige Block 36 so dimensioniert, daß die Differenz zwischen dem Innendurchmesser des ringförmigen Blocks 36 und dem Durchmesser der inneren Umfangswand der Fluidkammer 34 geringer als die Differenz zwischen dem Außendurchmesser des Blocks 36 und dem Durchmesser der äußeren Umfangswand der Fluidkammer 34 ist. Desweiteren ist der ringförmige Block 36 im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einem synthetischen Harz gefertigt, das eine relative Dichte aufweist, die größer als die des in der Fluidkammer 34 enthaltenen Fluids ist. Wenn keine dynamische Vibrationslast am in Position installierte Mittellager 10 wirkt, wird daher der ringförmige Block 36 durch die Innenbuchse 12 so gestützt, daß die Innenfläche des oberen Abschnitts des ringförmigen Blocks 36, wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, in Berührung mit dem entsprechenden Abschnitt der an der äußeren Umfangsfläche der Innenbuchse 12 ausgebildeten Pufferschicht 26 gehalten wird.
Durch das Vorhandensein des in der Fluidkammer 34 untergebrachten, ringförmigen Blocks 36 bedingt, ist die Fluidkammer 34 über den gesamten Umfang des ringförmigen Blocks 36 ringförmig um diesen ausgebildet. Die Fluidkammer 34 besteht, wie in Fig. 2 gezeigt, aus axial beabstandeten Abschnitten 38a, 38a und radial inneren und äußeren Abschnitten 38b, 38b'. Jeder dieser Abschnitte 38a, 38b, 38b' arbeitet als enger strömungseinschränkender Kanal, der der Fluidströmung einen Widerstand entgegensetzt. Somit wirken der ringförmige Block 36 und das Fluid in der Fluidkammer 34 zusammen, um das Lager 10 mit einem eingeschnürten Resonanzabschnitt 38 auszustatten, durch den der Fluidfluß beim Anlegen einer dynamischen Vibrationslast an das Lager 10 erzwungen wird. Der Resonanzabschnitt 38 hat über seinen gesamten Umfang eine im wesentlichen konstanten Querschnittsfläche (wie in Fig. 2 gezeigt).
In dem auf diese Weise konstruierten Mittellager 10 werden, wenn eine dynamische Vibrationslast zwischen der Innenbuchse 12 und der Außenbuchse 14 in einer gewissen lastaufnehmenden Radialrichtung, die senkrecht zur Achse des Lagers 10 läuft, wirkt, die Innenbuchse 12 und die Außenbuchse 14 radial relativ zueinander verschoben, wodurch relative volumetrische Veränderungen zwischen den diametral entgegengesetzten Abschnitten der Fluidkammer 34 auftreten, die in der vorstehend aufgezeigten, lastaufnehmenden Radialrichtung entgegengesetzt zueinander sind. Folglich wird das Fluid in der Fluidkammer 34 gezwungen, wiederholt durch den Resonanzabschnitt 38 zwischen den diametral entgegengesetzten Abschnitten der Fluidkammer 34 alternierend in die entgegengesetzten Umfangsrichtungen zu strömen. Die Querschnittsfläche der Fluidkammer 34 (d.h. des eingeschnürten Resonanzabschnitts 38) ist in geeigneter Weise so dimensioniert oder abgestimmt, daß das Mittellager 10 eine geeignete Wirkung zum Isolieren der Eingangsvibrationen schafft, die auf der Resonanz des in Umfangsrichtung der Fluidkammer 34 strömenden Fluids basiert. Bei diesem speziellem Ausführungsbeispiel wird die gesamte Querschnittsfläche des Resonanzabschnitts 38 so bestimmt, daß das Lager 10 eine ausreichend erniedrigte dynamische Federkonstante bezüglich den Frequenzen von ungefähr 200 Hz oder mehr aufweisenden Vibrationen aufweist, die auf der Resonanz der Fluidmassen basiert, die zwischen den diametral entgegengesetzten Abschnitten der Fluidkammer 34 in entgegengesetzte Umfangsrichtungen strömen.
Beim erfindungsgemäßen Mittellager 10 ist der ringförmige Block 36 in einer solche Weise in der Fluidkammer 34 angeordnet, daß sein oberer Abschnitt normalerweise in Berührung mit der Pufferschicht 26 gehalten wird und somit durch die Innenbuchse 12 gestützt wird. Wenn eine Vibrationslast zwischen der Innenbuchse 12 und der Außenbuchse 14 in einer gegebenen lastaufnehmenden Richtung wirkt, wird der ringförmige Block 36 in der Fluidkammer 34 relativ zur Innenbuchse 12 und zur Außenbuchse 14 in der vorstehend gezeigten lastaufnehmenden Radialrichtung zum Schwingen gebracht. Und zwar wird die Innenbuchse 12 durch die von der Gelenkwelle aufgenommenen Vibrationen zum Schwingen angeregt oder bezüglich der Außenbuchse 14 in die relativ zur Außenbuchse 14 entgegengesetzten Radialrichtungen verschoben, wodurch der ringförmige Block 36 mit einem gegebenen Zeitverzögerungsbetrag oder einer Phasendifferenz bezüglich der Innenbuchse 12 in die gleichen Radialrichtungen zum Schwingen angeregt wird. Als Ergebnis treten relative volumetrische Änderungen zwischen dem radial inneren und dem radial äußeren Abschnitt 38b, 38b' des Resonanzabschnitts 38 an jedem der diametral entgegengesetzten Abschnittte der Fluidkammer 34 auf, die in lastaufnehmender Richtung zueinander entgegengesetzt sind. Folglich wird das Fluid in der Fluidkammer 34 dazu veranlaßt, alternativ durch die entsprechenden axial beabstandeten Abschnitte 38a, 38a des Resonanzabschnitts 38 in die entgegengesetzten Radialrichtungen zwischen dem radial inneren und dem radial äußeren Abschnitt 38b, 38b' gemäß Vorbeschreibung zu strömen. Die Querschnittsgestalt der Fluidkammer 34 (des Resonanzabschnitts 38) ist in geeigneter Weise so dimensioniert, daß das Mittellager 10 die beabsichtigten vibrationsisolierenden Eigenschaften aufweist, die auf der Resonanz des in den Resonanzabschnitt 38 in ihre Radialrichtungen strömenden Fluids basieren. Bei diesem speziellen Ausführungsbeispiel ist die Querschnittsgestalt des Resonanzabschnitts 38 so bestimmt, daß das Lager 10 eine zufriedenstellend erniedrigte dynamische Federkonstante bezüglich den Vibrationen aufweist, deren Frequenzen im Bereich von ungefähr 50Hz bis 200Hz liegen, wobei die Federkonstante auf der Resonanz der Fluidmassen basiert, die in seinen Radial richtungen in der Fluidkammer 34 strömen.
Aus der vorhergehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß das vorliegende Mittellager 10 eine ausreichend niedrige dynamische Federkonstante bezüglich von zwei verschiedenen Frequenzbereichen der Eingangsvibrationen schaffen kann, wobei die eine auf der Resonanz des Fluidflusses des in Umfangsrichtung der Fluidkammer 34 fließenden Fluides und die andere auf der Resonanz des in Radialrichtung der Fluidkammer 34 fließenden Fluides basiert. Somit ist das Lager 10 in der Lage, eine wesentlich verbesserte isolierende Fähigkeit über einen breiten Vibrations-Frequenzbereich aufzuweisen.
Der Resonanzabschnitt 38 ist im Mittellager 10 durch das Vorhandensein des ringförmigen Blocks 36 über den gesamten Umfang der Fluidkammer 34 ausgebildet, wobei sich dieser in der Fluidkammer 34 befindet, die eine konstante Querschnittsgestalt in einer solchen Weise über ihren gesamten Umfang hat, daß sich der Block 36 ringförmig über den gesamten Umfang der Fluidkammer 34 erstreckt. Demzufolge wird, wenn die Vibrationen an das Lager 10 in jeder beliebigen Radialrichtung senkrecht zur Achse des Lagers 10 wirkt, das Fluid in der Fluidkammer 34 wirksam gezwungen, durch den eingeschnürten Resonanzabschnitt 38 in die Umfangs- und Radialrichtungen zu strömen. Somit kann das Mittellager 10 wirksam und stabil eine vortreffliche vibrationsisolierende Wirkung schaffen, die auf der Resonanz des Fluids basiert, das über den eingeschnürten Resonanzabschnitt 38 in Umfangs- und Radialrichtungen der Fluidkammer 34 strömt.
Da das Lager 10 eine vortreffliche isolierende Fähigkeit über einen breiten Frequenzbereich der Vibrationen aufweist, die in eine beliebige Radialrichtung senkrecht zur Achse des Lagers 10 wirken, erfolgt der Einsatz des gemäß Vorbeschreibung konstruierten Mittellagers 10, um die Übertragungsrate der Vibrationen von der Gelenkwelle auf den Fahrzeugkörper zu verringern. Außerdem werden die vibrationsisolierenden Eigenschaften des Lagers 10 nicht durch die Radialrichtung, in die das Lager 10 installiert ist, beeinflußt. Daher muß das Lager 10 nicht genau in seine Radialrichtung positioniert sein, wenn dieses am Kraftfahrzeug angebaut ist. Das bedeutet eine wesentlich verbesserte Effektivität beim Anbau des Lagers 10 an das Kraftfahrzeug.
Beim erfindungsgemäßen Mittellager 10 kann der eingeschnürte Resonanzabschnitt 38 um den Resonanzblock 36 herum allein dadurch ausgebildet werden, daß der ringförmige Block 36 in der Fluidkammer 34 angeordnet wird, wenn das vorstehende beschriebene erste und das vorstehende beschriebene zweite Zwischenprodukt 23, 33 zusammengebaut werden. Diese Anordnung erfordert keine komplizierte Öffnungsvorrichtung, die einen Öffnungskanal oder Strömungseinshänkungskanal für die Fluidverbindung in der Fluidkammer 34 festlegt. Somit ist das Mittellager 10, das eine vortreffliche vibrationsisolierende Fähigkeit hat, relativ einfach im Aufbau und kann daher einfach mit hoher Effektivität produziert werden.
Die elastische Baugruppe 16 der Mittellager 10 besteht aus dem ersten elastischen Element 20, das an einem der axial entgegengesetzte Enden des Lagers 10 angeordnet ist, um die Innenbuchse 12 und die Außenbuchse 14 elastisch zu verbinden und die Tasche 24 zwischen den Buchsen 12, 14 festzulegen, und aus dem zweiten elastischen Element 22, das am anderen axialen Ende des Lagers 10 angeordnet ist, um die Öffnung der Tasche 24 zu schließen. Bei dieser Anordnung kann die Fluidkammer 34 mit dem inkompressiblen Fluid allein dadurch gefüllt werden, daß eine vorbestimmte Fluidmenge in die Tasche 24 des ersten Zwischenproduktes 23 geschüttet wird, wenn das erste und das zweite Zwischenprodukt 23, 33 zusammengebaut werden. Somit erfordert das Füllen der Fluidkammer 34 bei der Erfindung keinen umständlichen Vorgangs, bei dem die Bauteile des Lagers in einer Fluidmasse zusammengesetzt werden.
Während die vorliegende Erfindung allein zum Zwecke der Veranschaulichung in ihrem bevorzugten Ausführungsbeispiel detailliert beschrieben wurde, ist ersichtlich, daß die Erfindung nicht auf die Details des dargestellten Ausführungsbeispiels beschränkt ist.
Zum Beispiel kann die aus dem ersten und dem zweiten elastischen Element 20, 22 bestehende, elastische Baugruppe 16 durch ein einstückig ausgeführtes elastisches Element mit einer dicken Wand und von ringförmiger Gestalt ersetzt werden, das an der äußeren Umfangsfläche der Innenbuchse 12 befestigt ist. Der elastische Körper hat einen in diesem ausgebildeten, eingelassenen Abschnitt, der zu seiner äußeren Umfangsfläche offen ist. Die Öffnung des eingelassenen Abschnitts ist durch die Außenbuchse 14 geschlossen, wodurch eine dem eingelassenen Abschnitt entsprechende Fluidkammer zwischen dem elastischen Körper und der Außenbuchse 14 festgelegt ist.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Differenz zwischen dem Innendurchmesser des ringförmigen Blocks 36 und dem Durchmesser der inneren Umfangswand der Fluidkammer 34 geringer gestaltet, als die Differenz zwischen dem Außendurchmesser des Blocks 36 und dem Durchmesser der äußeren Umfangswand der Fluidkammer 34. Wenn keine dynamische Vibrationslast am Lager 10 wirkt, wird daher der ringförmige Block 36 durch die Innenbuchse 12 gestützt, wobei ein Teil der inneren Umfangsfläche des Blockes 36 in Berührung mit dem entsprechenden Abschnitt der Pufferschicht 26 an der äußeren Umfangsfläche der Innenbuchse 12 gehalten wird. Der ringförmige Block 36 kann jedoch in einer solchen Weise aufgebaut sein, daß die Differenz zwischen dem Innendurchmesser des ringförmigen Blocks 36 und dem Durchmesser der inneren Umfangswand der Fluidkammer 34 größer als die Differenz zwischen dem Außendurchmesser des Blocks 36 und dem Durchmesser der äußeren Umfangswand der Fluidkammer 34 ist. In diesem Fall wird, wenn keine Vibrationslast am Lager 10 wirkt, der ringförmige Block 36 an seiner äußeren Umfangsfläche über die Pufferschicht 26 durch die Außenbuchse 14 gestützt.
Obwohl das dargestellte Ausführungsbeispiel als Mittellager für ein Kraftfahrzeug verwendet werden kann, kann das Konzept der Erfindung ein Motorlager oder eine Radaufhängungsbuchse für ein Kraftfahrzeug und andere fluidgefüllte elastische Lager verkörpern, deren Anwendung nicht auf Kraftfahrzeuge beschränkt ist.

Claims

1. Fluidgefülltes zylindrisches elastisches Lager (10), das zwei Elemente flexibel verbindet und aufweist:

eine Innenbuchse (12), die an einem der zwei Elemente befestigt ist,

eine Außenbuchse (14), die am anderen der zwei Elemente befestigt ist und radial auswärts von der Innenbuchse angeordnet ist, wobei ein vorbestimmter radialer Zwischenraum zwischen diesen ausgebildet ist, und

einen im allgemeinen ringförmigen elastischen Körper (16), der zwischen der Innenbuchse und der Außenbuchse eingefügt ist, um diese elastisch zu verbinden,

dadurch gekennzeichnet, daß

der elastische Körper zumindest teilweise eine ringförmige Fluidkammer (34) bildet, die zwischen der Innenbuchse und der Außenbuchse ausgebildet ist und sich über den gesamten Umfang des Lagers erstreckt, wobei die Fluidkammer über ihren gesamten Umfang eine im wesentlichen konstante Querschnittsfläche hat und mit einem inkompressiblen Fluid gefüllt ist, das eine kinematische Viskosität hat, die nicht höher als 100 Zentistokes ist, und daß

ein ringförmiges bewegliches Element (36) in der Fluidkammer in einer solchen Weise untergebracht ist, daß das bewegliche Element in der Fluidkammer relativ zur Innenbuchse und zur Außenbuchse radial verschoben werden kann, wobei das bewegliche Element und das Fluid in der Fluidkammer zusammenwirken, um einen eingeschnürten Resonanzabschnitt (38) zu schaffen, durch den das inkompressible Fluid gezwungen wird, mit einem Widerstand zu strömen, wenn eine Vibrationslast zwischen der Innenbuchse und der Außenbuchse wirkt.

2. Fluidgefülltes zylindrisches elastisches Lager nach Anspruch 1, wobei das inkompressible Fluid eine kinematische Viskosität hat, die nicht höher als 30 Zentistokes ist.

3. Fluidgefülltes zylindrisches elastisches Lager nach Anspruch 1 oder 2, wobei das bewegliche Element einen Innendurchmesser, der größer als der Durchmesser des inneren Umfangs der Fluidkammer ist, und einen Außendurchmesser hat, der kleiner als der Durchmesser des äußeren Umfangs der Fluidkammer ist, wobei das bewegliche Element ferner eine axiale Ausdehnung hat, die kleiner als die der Fluidkammer ist, wodurch es dem inkompressiblen Fluid ermöglicht ist, über den Resonanzabschnitt in Umfangs- und Radialrichtungen des Lagers zu strömen, wenn die Vibrationslast wirkt.

4. Fluidgefülltes zylindrisches elastisches Lager nach Anspruch 3, wobei die Differenz zwischen dem Innendurchmesser des beweglichen Elements und dem Durchmesser des inneren Umfangs der Fluidkammer kleiner als die Differenz zwischen dem Außendurchmesser des beweglichen Elements und dem Durchmesser des äußeren Umfangs der Fluidkammer ist.

5. Fluidgefülltes zylindrisches elastisches Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der elastische Körper aus einem ersten und einem zweiten ringförmigen elastischen Element (20, 22) besteht, die in axialer Richtung des Lagers einander gegenüberliegen, wobei das erste elastische Element eine Tasche (24) hat, die sich über seinen gesamten Umfang erstrekkend in einer solchen Weise ausgebildet ist, daß eine Öffnung der Tasche durch das zweite elastische Element geschlosssen ist, um dadurch die Fluidkammer zu schaffen, die zwischen dem ersten und dem zweiten elastischen Element gebildet ist.

6. Fluidgefülltes zylindrisches elastisches Lager nach Anspruch 5, das ferner ein inneres und ein äußeres Stützelement (30, 32) aufweist, die an einer inneren bzw. einer äußeren Umfangsfläche des zweiten elastischen Elements befestigt sind, um das zweite elastische Element mit der Innen- und der Außenbuchse zu verbinden.

7. Fluidgefülltes zylindrisches elastisches Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das bewegliche Element aus einem synthetischen Harz gefertigt ist, das eine relative Dichte hat, die größer als die des inkompressiblen Fluids ist.