DE69008838T2

DE69008838T2 - Hydraulisch gedämpfte Lagerbuchsen.

Info

Publication number: DE69008838T2
Application number: DE69008838T
Authority: DE
Inventors: Paul Schwartz; Jean Thelamon
Original assignee: Hutchinson SA
Current assignee: Hutchinson SA
Priority date: 1990-01-09
Filing date: 1990-12-20
Publication date: 1994-12-08
Anticipated expiration: 2010-12-21
Also published as: JP2599506B2; ES2052221T3; EP0437137A1; FR2656907A1; DE69008838D1; US5169130A; EP0437137B1; JPH06213269A; FR2656907B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf hydraulisch gedämpfte Lagerbuchsen, die aus zwei starren, rohrförmigen Armaturen bestehen, von denen die eine die andere umgibt und die vorzugsweise wenigstens teilweise zylindrisch, koaxial und wenigstens unter Belastung konzentrisch zueinander angeordnet und wobei sich zwischen den Armaturen eine Garnitur oder ein Einsatz aus elastomerem Material befindet, der ein- oder mehrstückig sein kann und so gestaltet ist, daß er mit den Armaturen wenigstens zwei dichte Taschen bildet, die sich diametral in einer Richtung D gegenüberliegen und miteinander über einen engen Kanal verbunden sind und wobei die aus den Taschen und dem Kanal bestehende Anordnung mit einer Dämpfungsflüssigkeit gefüllt ist.
Derartige Lagerbuchsen werden zwischen zwei starren Werkstücken befestigt, die an jeweils einer der beiden Armaturen anbringbar sind und gegenseitigen Schwingungen in der diametralen Richtung D unterliegen können, wobei die Anordnung so ausgebildet ist, daß die Flüssigkeit wenigstens bei bestimmten Schwingungen durch den engen Kanal abwechselnd aus einer der Taschen in die andere gedrückt wird und umgekehrt, wodurch in der Flüssigkeit bei einer gegebenen Frequenz der Schwingungen, deren Wert F direkt von den Abmessungen des Kanals abhängt, ein Resonanzeffekt auftritt, der die übertragung dieser Schwingungen von einer der Armaturen auf die andere dämpfen kann.
Die starren Werkstücke können beispielsweise einerseits das Chassis eines Kraftfahrzeuges und andererseits der Verbrennungsmotor oder die vordere oder hintere Radaufhängung dieses Fahrzeuges sein.
Die Erfindung betrifft insbesondere solche Lagerbuchsen, bei denen der Abschnitt des Einsatzes aus elastomerem Material, der wenigstens eine der Taschen begrenzt, aus einem Balg oder einer dichten, flexiblen Membran besteht, die sich im wesentlichen in Längsrichtung der starren, rohrförmigen Armaturen erstreckt und deren Ränder dicht an der äußeren, rohrförmigen Armatur angebracht sind (siehe die auf den Figuren 3 und 4 der EP-O 248 714 dargestellte Abstützung). Die betreffende als "Ausgleichstasche" bezeichnete Tasche dient auch dazu, mit einer großen Nachgiebigkeit die unterschiedlichen Flüssigkeitsvolumina aufzunehmen, die über den engen Kanal aus der anderen, als "Arbeitstasche" bezeichneten Tasche, in diese gedrückt werden und der erwähnte Balg nimmt praktisch auch nicht an der Übertragung der Belastung und anderer Kräfte von einem der starren Werkstücke auf das andere teil, wobei die Übertragung bei Belastung durch einen dicken und gegenüber Druckbelastung widerstandsfähigen Abschnitt übernommen wird, der Teil des Einsatzes aus elastomerem Material ist und die Arbeitstasche begrenzt.
Infolge seiner relativ dünnen Ausbildung ist der Balg verhältnismäßig brüchig und seine Lebensdauer kann, wenn die Buchse zyklischen Belastungen mit großer Amplitude unterworfen ist, begrenzt sein, insbesondere, wenn sie erhöhten Ausdehnungsbelastungen unterworfen ist.
Die Lebensdauer der Lagerbuchsen, die derartige Balge enthalten, ist daher verringert.
Der Erfindung liegt vor allem die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu vermeiden und auf diese Weise die Lebensdauer solcher Lagerbuchsen zu erhöhen.
Zu diesem Zweck sieht die Erfindung vor, daß die Lagerbuchse, in radialem Abstand von dem erwähnten Balg und mit diesem die Ausgleichstasche bildend, einen zweiten dichten Balg enthält, der sich im wesentlichen in Längsrichtung der starren, rohrförmigen Armaturen ersteckt und, wie der erste Balg, dicht an die äußere, rohrförmige Armatur angestückt ist.
Bevorzugte Ausführungen der Erfindung sehen die eine und/oder andere der folgenden Anordnungen vor:
- Der Innenraum des zweiten Balges steht über eine Öffnung, die in der äußeren, rohrförmigen Armatur vorgesehen ist, mit der Atmosphäre in Verbindung.
- Der Balg, der die Ausgleichstasche außen begrenzt, hat die Form eines Bandes, das sich in Querrichtung erstreckt und zur Achse der Buchse hin ausgebeult ist, was auch bei dem zweiten Balg der Fall ist, der im Inneren der Tasche angeordnet ist.
- Der Querschnitt des Bandes, das den zweiten Balg bildet, hat die Form eines U oder V, insbesondere mit abgeflachtem Boden, wobei beide Schenkel und/oder der Boden ihrerseits mit Falten versehen sein können.
Die Erfindung umfaßt außer diesen Hauptmerkmalen weitere bestimmte Merkmale, die vorzugsweise gleichzeitig benutzt werden und nachstehend ausführlicher beschrieben sind.
Anhand der Zeichnung wird im folgenden eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben, auf die diese selbstverständlich nicht beschränkt ist.
Die Figuren 1 und 2 der Zeichnung zeigen eine hydraulische Antischwingungsbuchse gemäß vorliegender Erfindung in einem axialen Schnitt gemäß der Linie I-I der Figur 2 bzw. in einem Querschnitt gemäß der Linie II-II der Figur 1.
Figur 3 ist ein axialer Teilschnitt der Lagerbuchse gemäß der Linie III der Figur 2.
Die Lagerbuchse besteht aus folgenden Teilen:
- einer inneren, metallischen, rohrförmigen, zylindrischen Armatur 1,
- einer äußeren, rohrförmigen, ebenfalls zylindrischen, metallischen Armatur 2, die die Armatur 1 umgibt und die im montierten und belasteten Zustand der Buchse koaxial zu der Armatur 1 angeordnet sein kann, wobei die Achsen der beiden Armaturen im Ruhezustand der Buchse auf alle Fälle parallel zueinander verlaufen und
- einem Körper 3 aus elastomerem Material, der die beiden Armaturen 1 und 2 miteinander verbindet, wobei zwischen diesen zwei dichte Taschen A und B gebildet werden, die sich in einer Richtung D diametral gegenüberliegen.
Die innere Armatur 1 wird mit einer (nicht dargestellten) Welle, die sie durchquert, dicht verbunden, während die äußere Armatur 2 mit einem (nicht dargestellten) Lager verbunden wird. Die Welle und das Lager sind jeweils fest mit zwei starren Elementen verbunden, zwischen denen eine Antischwingungsbuchse befestigt werden soll, wobei es sich bei diesen Elementen um einen Motor oder einen Arm der Aufhängung des Fahrzeuges oder das Chassis dieses Fahrzeuges handeln kann.
Ein Teil des Körpers 3, von dem hier lediglich aus Gründen der Verdeutlichung angenommen wird, daß es sich um seine obere Hälfte handelt, hat bei Belastung teilweise die Form eines Zylinders mit der den beiden Armaturen 1 und 2 gemeinsamen Achse, mit einem axialen Halbquerschnitt in Form eines U oder V, wobei zwei Rinnen 4, die axial zum Äußeren der Buchse offen sind, in den zwei Stirnflächen 5 des Abschnittes ausgenommen sind.
Dieser Teil enthält auch zwei radiale Arme 6, die sich gegenüberliegen oder sich gemäß einem weit geöffneten V, wie es auf Figur 2 sichtbar ist, erstrecken, wobei die Arme mit ihren Flächen 5 und der äußeren Armatur 2 die Kammer A begrenzen.
Der Abschnitt des Körpers 3 der die Kammer B begrenzt, besteht aus einem Balg oder einer dünnen und dichten, biegsamen Membran 7.
Dieser Balg hat die Form eines Bandes, das sich gemäß einem Kreisbogen erstreckt und in Querrichtung zu der Achse hin ausgebeult ist. Das Band hat zwei halbkreisförmige Ränder, die dicht mit der äußeren Armatur 2 verbunden sind; die beiden Enden des Bandes sind in Umfangsrichtung gesehen mit den radialen Armen 6 verbunden, wobei auf diese Weise eine axial mit der Atmosphäre in Verbindung stehende Tasche C zwischen den Armen und dem Balg 7 ausgespart wird.
Mit den beiden axialen Enden der äußeren Armatur 2 sind im Inneren dieser Armatur zwei runde Profile 8 derart verbunden, daß mit der Armatur zwei kreisförmige, enge Kanäle 9 gebildet werden.
Bei der dargestellten Ausführungsform hat jedes Profil 8 im axialen Halbquerschnitt die Form eines radial nach außen offenen U und enthält eine Scheibe 8&sub1;, die leicht nach außen vorsteht und zwischen einem Rand 2&sub1;, der zum Inneren eines axialen Endes der äußeren Armatur 2 umgebogen ist, und dem gegenüberliegenden Ende eines zylindrischen, durchbrochenen Futters 10 eingespannt ist, das eine Querstrebe bildet und dicht in die Armatur eingesetzt ist.
Das Futter 10 umgibt die Abschnitte der beiden Profile 8, die zwischen den Rändern der beiden Scheiben 8&sub1; angeordnet sind, dicht, derart, daß die Profile radial nach außen dicht geschlossen werden.
Das Futter läuft nicht über seine gesamte Umfangslänge durch, sondern ist aus zwei kurvenförmigen Abschnitten oder Platten zusammengesetzt, zwischen denen die Enden der Arme 6 angeordnet sind, wie sich aus Figur 2 ergibt. Figur 2 zeigt ebenfalls, daß jeder der beiden Kanäle 9 seitlich über Öffnungen 11 in jeweils eine der beiden Kammern A und B mündet.
Während des Betriebs der Lagerbuchse werden Schwingungen in der Richtung D auf eine der beiden rohrförmigen Armaturen 1 und 2 in bezug auf die andere aufgebracht, so daß abwechselnd ein bestimmtes Volumen der Flüssigkeit über den engen Kanal 8 aus einer der Taschen A und B in die andere Tasche gedrückt wird und umgekehrt.
Wenn die Frequenz dieser Schwingungen einem vorgegebenen Wert entspricht, führt die Flüssigkeitssäule Hin- und Herbewegungen in dem Kanal 3 aus und gerät in Resonanz, was zur Folge hat, daß die Schwingungen gedämpft oder wirksam gefiltert werden.
Die dünne, flexible Wandung, die den Balg 7 bildet, ist einer dauernden Ausdehnung, infolge der Vorbelastung, unterworfen, was zu einer gegenseitigen Zentrierung der beiden Armaturen 1 und 2 führt, wobei infolge der Vorbelastung die Flüssigkeit aus der Tasche A in die Tasche B gedrückt wird.
Die erwähnten Schwingungen führen zu Änderungen des Grades der dauernden Ausdehnung, wobei die Änderungen eine große Amplitude erreichen können, wenn die vorstehend erwähnte Resonanz auftritt. Die Wandung 7 kann schnell ermüden, wodurch ihre Lebensdauer verringert wird.
Um diesen Nachteil zu vermeiden ist im Inneren der Tasche B, zwischen dem Balg 7 und dem Abschnitt der äußeren, rohrförmigen Armatur 2, der diesen Balg innen bedeckt, ein zweiter Balg oder eine zweite flexible, dünne und dichte, flexible Membran 12 vorgesehen, deren Rand dicht an der inneren Fläche der äußeren, rohrförmigen Armatur 2 anliegt, wobei die Kammer E, die zwischen diesem zweiten Balg 12 und der Armatur liegt, über eine öffnung 13, die in der Armatur ausgenommen ist, mit der Atmosphäre in Verbindung steht.
Der zweite Balg 12 hat bei der dargestellten Ausführungsform eine dem ersten Balg 7 entsprechende Gestalt, d. h. die eines stark gewölbten Bandes, dessen Mittellinie ebenso wie die beiden Längsränder sich gemäß Kreisbögen mit der Achse der äußeren, rohrförmigen Armatur erstrecken.
Der Querschnitt dieses Bandes ist so gestaltet, daß es unter der Einwirkung des Druckes der Flüssikeit, die in der Tasche B enthalten ist, gegen die innere Öberfläche der äußeren, rohrförmigen Armatur 2 gedrückt werden kann.
Der Querschnitt kann auch die Form eines umgekehrten U annehmen, dessen Füße durch eine abgeknickte, insbesondere V- oder W-förmige Gestalt leicht faltbar sind.
überdies kann der Querschnitt die Form eines umgekehrten V, insbesondere mit einem Boden oder einer
Spitze 14 erhalten, die relativ flach oder eher zylindrisch mit parallel zur Achse der Armatur verlaufenden Erzeugenden ist, wie es auf Figur 1 dargestellt ist, wobei der Boden zur Armatur 2 hin vertieft sein kann. Bei dieser Ausführungsform ist der Boden 14 durch zwei Rinnen 15 vertieft, die sich parallel zur Mittellinie des Bandes erstrecken; die Rinnen können unter Bildung eines geschlossenen Ringes durch Einfügen von zwei Rinnen 16, die sich parallel zur Achse der Buchse erstrecken, miteinander verbunden sein.
Die Steifigkeit oder Flexibilität des zweiten Balges 12 wird in bezug auf die des ersten Balges 7 so gewählt, daß sich die Druckbeaufschlagung der Tasche B durch die Flüssigkeit anfänglich in eine steigende Stauchung des zweiten Balges 12 auswirkt, wobei die in der Kammer E enthaltende Luft über die Öffnung 13 herausgedrückt wird und die Ausdehnung des Balges 7 nur in den Augenblicken stattfindet, in denen der Druck einen relativ erhöhten Schwellenwert überschreitet.
Insbesondere wird der wesentliche Teil des dauernden überdruckes infolge der Vorbelastung der Buchse durch diese Deformation des zweiten Balges absorbiert.
Dieser Umstand erlaubt es insbesondere aus den folgenden Gründen die Lebensdauer der Buchse beträchtlich zu steigern:
- Die Lebensdauer einer Wandung aus elastomerem Material ist erheblich größer, wenn sie auf Druck anstatt auf Dehnung beansprucht wird.
- Die Abmessungen, die Form und die Zusammensetzung des zweiten Balges können in weiten Bereichen gewählt werden und insbesondere weiter als die des Balges 7, der aus einem Stück mit dem Rest des Körpers 3 aus elastomerem Material geformt wird, wodurch insbesondere zusätzliche Maßnahmen erforderlich sind, um die Entformung zu ermöglichen.
Selbstverständlich führt die Reduktion des Druckes der Flüssigkeit in der Tasche B automatisch zu einem Wiederaufblähen des zweiten Balges 12, der seine anfängliche Form wieder einnimmt, wobei neue Luft in die Kammer E gelangt.
Unabhängig von der gewählten Ausführungsform, erhält man schließlich eine hydraulisch gedämpfte Lagerbuchse, deren Aufbau, Funktion und Vorteile vorstehend ausreichend beschrieben sind.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt; sie ersteckt sich im Gegensatz auf alle Varianten, insbesondere auf solche Abänderungen,
- bei denen der erste Balg 7 aus elastomerem Material, unabhängig von dem Abschnitt des Körpers 3 hergestellt ist, der die Arbeitskammer A begrenzt, wobei der erste Balg aus einem einzigen Block mit dem zweiten Balg 12 hergestellt werden kann oder mit diesem durch eine Vorfertigung vor der gemeinsamen Montage in der Armatur 2 verbunden werden kann, sowie
- Ausführungsformen bei denen das innere Volumen des zweiten Balges 12 nicht mit der Atmosphäre in Verbindung gebracht wird, was der Fall sein kann, wenn die Buchse in einem kontinuierlichen Lager angeordnet ist.

Claims

1. Hydraulisch gedämpfte Lagerbuchse, die aus zwei starren, rohrförmigen Armaturen (1, 2) besteht, von denen die eine die andere umgibt und zwischen denen sich ein Einsatz (3) aus elastomerem Material befindet, der ein- oder mehrteilig sein kann und so gestaltet ist, daß er mit den rohrförmigen Armaturen wenigstens zwei dichte Taschen (A, B) bildet, die sich diametral gegenüberliegen und miteinander über einen engen Kanal (9) verbunden sind, wobei die aus den Taschen und dem Kanal bestehende Anordnung mit einer Dämpfungsflüssigkeit gefüllt ist, und der Abschnitt des elastomeren Einsatzes, der wenigstens eine der Taschen (B) begrenzt, aus einem Balg oder einer dichten, flexiblen Membran (7) besteht, die sich im wesentlichen in Längsrichtung der starren, rohrförmigen Armaturen (1, 2) erstreckt und deren Ränder dicht an der äußeren, rohrförmigen Armatur (2) angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerbuchse in radialem Abstand von dem erwähnten Balg und mit diesem die Tasche (B) bildend einen zweiten dichten Balg (12) enthält, der sich im wesentlichen in Längsrichtung der starren, rohrförmigen Armaturen (1, 2) erstreckt und wie der erste Balg dicht an der äußeren, rohrförmigen Armatur angebracht ist.

2. Lagerbuchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum (E) des zweiten Balges (12) über eine Öffnung (13), die in der äußeren, rohrförmigen Armatur (2) vorgesehen ist, mit der Atmosphäre in Verbindung steht.

3. Lagerbuchse nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Balg (7) die Form eines Bandes hat, das sich in Querrichtung erstreckt und gegenüber der Achse der Buchse ausgebeult ist, und daß dies auch bei dem zweiten Balg (12) der Fall ist.

4. Lagerbuchse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Bandes, das den zweiten Balg (12) bildet, die Form eines U oder V hat, deren beide Schenkel selbst mit Falten versehen sind.

5. Lagerbuchse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Bandes, das den zweiten Balg (12) bildet, die Form eines U oder V mit abgeflachtem Boden (14) hat.

6. Lagerbuchse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der abgeflachte Boden (14) in Richtung der äußeren, rohrförmigen Armatur (2) Vertiefungen enthält.

7. Lagerbuchse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der abgeflachte Boden (14) durch zwei Rinnen (15) vertieft ist, die sich parallel zur Mittellinie des Bandes erstrecken.

8. Lagerbuchse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Rinnen (15) über zwei weitere Rinnen (16) miteinander verbunden sind, die sich parallel zur Achse der Buchse erstrecken, und die Rinnen gemeinsam einen geschlossenen Ring bilden.