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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein hydraulisch dämpfendes
Lager, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, mit den Merkmalen des
Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Ein
derartiges hydraulisch dämpfendes Lager, das auch als Hydrolager
bezeichnet werden kann, ist beispielsweise aus der
DE 101 57 144 A1 bekannt
und umfasst eine Innenbuchse zur Anbindung an ein erstes Bauteil
sowie eine koaxial zur Innenbuchse angeordnete Außenbuchse
zur Anbindung an ein zweites Bauteil. Ferner umfasst das Lager einen
radial zwischen Innenbuchse und Außenbuchse koaxial angeordneten,
ringförmigen Stützkörper sowie einen
radial zwischen Innenbuchse und Außenbuchse koaxial angeordneten,
ringförmigen, elastischen Dämpferkörper.
Dabei stützen sich die Innenbuchse und die Außenbuchse über
den Stützkörper und den dazu koaxialen Dämpferkörper
radial aneinander ab. Ferner sind zwischen der Innenbuchse und der
Außenbuchse zwei Kammern axial voneinander getrennt, wobei
der Stützkörper zumindestens einen Kanal enthält,
der die beiden Kammern hydraulisch miteinander verbindet. Bei einer
axialen Belastung des Lagers können sich die beiden Buchsen
aufgrund des Dämpferkörpers axial zueinander verstellen,
wobei sich die Volumina der Kammern verändern. Hierdurch
wird eine Hydraulikflüssigkeit, welche die beiden Kammer
ausfüllt, über den wenigstens einen Kanal von
der einen Kammer in die andere Kammer verdrängt. Je nach
Ausgestaltung des wenigstens eines Kanals kann hierbei eine mehr
oder weniger starke Dämpfung der Axialbewegung erreicht
werden.
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Beim
bekannten Hydrolager ist der Verbindungskanal durch einen radial
außen in den Stützkörper eingearbeiteten,
nutartigen Ringkanal gebildet, der über wenigstens zwei
Verbindungsnuten einerseits mit der einen Kammer und andererseits
mit der anderen Kammer verbunden ist. Dabei ist die jeweilige Verbindungsnut
so ausgestaltet, dass sie den Stützkörper an einer
axialen Stirnseite radial durchsetzt, so dass sie zur jeweiligen
Kammer radial offen ist. Ferner ist beim bekannten Hydrolager der
Stützkörper direkt an der Außenbuchse
abgestützt, während der Dämpferkörper
direkt an der Innenbuchse abgestützt ist.
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Weitere
Hydrolager mit einem Stützkörper, in dem wenigstens
ein Kanal zur Verbindung von zwei Kammern ausgebildet ist, gehen
aus der
DE 102 22 217
A1 , aus der
DE
103 59 340 A1 , aus der
DE 38 23 238 C2 und aus der
EP 539 282 B1 hervor.
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Schließlich
zeigt die
US 4,953,833 ein
Hydrolager, bei dem die Kammern in Umfangsrichtung voneinander getrennt
sind. Zur hydraulischen Kopplung der Kammern sind mehrere Kanäle
vorgesehen, die sich im Dämpferkörper erstrecken.
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Die
vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem,
für ein hydraulisch dämpfendes Lager der eingangs
genannten Art eine verbessert oder zumindest eine andere Ausführungsform
anzugeben, die sich insbesondere durch eine vereinfachte Herstellbarkeit
auszeichnet.
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Erfindungsgemäß wird
dieses Problem durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs
gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand
der abhängigen Ansprüche.
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Die
Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, den wenigstens einen
Kanal so auszubilden, dass er zum einen den Stützkörper
im wesentlichen axial durchdringt und dass er zum anderen an seinen
axialen Enden zur jeweiligen Kammer hin axial offen ist. Der wenigstens
eine Kanal kann durch seine Längserstreckung im Stützkörper
vergleichsweise genau gefertigt werden. Da er außerdem
vollständig innerhalb des Stützkörpers
verläuft, ist er unabhängig von Fertigungstoleranzen
der anderen Bauteile. Somit lässt sich die mit Hilfe des
wenigstens einen Kanals erzielbare Dämpfungswirkung vergleichsweise
genau vorgeben. Desweiteren ermöglicht die axial offene
Anordnung der Kanalenden einerseits eine verkürzte Bauweise
für das Lager. Andererseits trägt auch diese Maßnahme
zur Verbesserung der Vorhersagbarkeit der erzielbaren hydraulischen
Dämpfung bei. Durch den insgesamt im wesentlichen geradlinig
verlaufenden Kanal können starke Strömungsumlenkungen,
die vergleichsweise schwer vorher bestimmbare Strömungswiderstände erzeugen,
reduziert oder vermieden werden. Die Auslegung des Hydrolagers auf
vorbestimmte Lastfälle wird durch die bessere Berechenbarkeit
der erzielbaren Dämpfungswirkung vereinfacht.
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Entsprechend
einer vorteilhaften Ausführungsform kann der wenigstens
eine Kanal zwischen seinen axialen Enden eine Querschnittsverengung aufweisen.
Mit Hilfe einer derartigen Querschnittsverengung kann innerhalb
des jeweiligen Kanals eine Drosselstelle gezielt realisiert werden.
Die Drosselwirkung einer derartigen Querschnittsverengung lässt
sich vergleichsweise gut berechnen, was die Dimensionierung des
Hydrolagers hinsichtlich seiner Dämpfungswirkung vereinfacht.
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Gemäß einer
besonders vorteilhaften Ausführungsform kann der wenigstens
eine Kanal zwei Axialabschnitte aufweisen, die jeweils eines der
axialen Kanalenden aufweisen und deren Längsmittelachsen
zueinander exzentrisch verlaufen. Durch diese Bauweise kann auf
besonders einfache Weise im Übergangsbereich zwischen den
beiden Axialabschnitten eine Drosselstelle ausgebildet werden, da durch
die zueinander versetzten Kanalabschnitte eine Strömungsumlenkung
erzwungen wird, die den Strömungswiderstand erhöht.
Desweiteren kann durch entsprechende Auswahl der Exzentrizität
im Übergangsbereich eine Querschnittsverengung realisiert
werden, die wie eine Drosselstelle wirkt. Durch die vorgeschlagene
Bauweise wird das Einbringen der Querschnittsverengung bzw. der
Drosselstelle innerhalb des jeweiligen Kanals, also zwischen dessen axialen
Enden vereinfacht, was die Herstellungskosten reduziert.
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Weitere
wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen
Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils
angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder
in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden
Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen
dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche
oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Es
zeigen, jeweils schematisch,
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1 einen
Längsmittelschnitt durch ein Lager entsprechend Schnittlinien
I in 2,
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2 einen
mittigen Querschnitt des Lagers entsprechend Schnittlinien II in 1,
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3 einen
exzentrischen Längsschnitt durch das Lager entsprechend
Schnittlinien III in 2,
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4 eine
nicht maßstäblich vergrößerte Darstellung
eines Kanals in einem Übergangsbereich.
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Entsprechend
den 1 und 2 umfasst ein hydraulisch dämpfendes
Lager 1 eine Innenbuchse 2 und eine Außenbuchse 3.
Das Lager 1, das auch als Hydrolager bezeichnet werden
kann, kommt bevorzugt in einem Kraftfahrzeug zur Anwendung.
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Beispielsweise
kann das Hydrolager 1 dazu genutzt werden, einen Lenker,
z. B. einen Querlenker, einer Radaufhänger zu lagern. Die
Innenbuchse 2 dient hierbei zur Anbindung an ein erstes
Bauteil, insbesondere des Kraftfahrzeugs, und besitzt hierzu eine
zentrale Durchgangsöffnung 4, die sich axial erstreckt,
also parallel zu einer Längsachse 5 des Lagers 1.
Die Außenbuchse 3 dient zur Anbindung an ein zweites
Bauteil, insbesondere des Fahrzeugs. Die Außenbuchse 3 ist
koaxial zur Innenbuchse 2 angeordnet und umschließt
diese ringförmig.
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Das
Hydrolager 1 umfasst außerdem einen ringförmigen
Stützkörper 6 sowie einen ebenfalls ringförmigen
Dämpferkörper 7. Stützkörper 6 und Dämpferkörper 7 sind
koaxial zueinander und koaxial zu den Buchsen 2, 3 angeordnet.
Desweiteren sind der Stützkörper 6 und
der Dämpferkörper 7 radial zwischen der
Innenbuchse 2 und der Außenbuchse 3 angeordnet,
derart, dass sich Innenbuchse 2 und Außenbuchse 3 über
den Stützkörper 6 und den Dämpferkörper 7 radial
aneinander abstützen. Der Dämpferkörper 7 ist
elastisch ausgebildet und besteht beispielsweise aus einem Elastomer.
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Durch
den Stützkörper 6 und den Dämpferkörper 7 sind
zwischen den beiden Buchsen 2, 3 zwei Kammern 8, 9 axial
voneinander getrennt. Die beiden Kammern 8, 9 erstrecken
sich insbesondere ringförmig koaxial zur Längsmittelachse 5.
Die Kammern 8, 9 sind mit einer Hydraulikflüssigkeit
gefüllt, insbesondere ein Öl. Zur hydraulischen
Kopplung der beiden Kammern 8, 9 enthält
der Stützkörper 6 zumindest einen Kanal 10.
Im gezeigten Beispiel besitzt der Stützkörper 6 mehrere
derartige Kanäle 10, beispielsweise 12.
Ebenso können mehr oder weniger als 12 Kanäle 10 vorgesehen
sein.
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Erfindungsgemäß erstrecken
sich die Kanäle 10 parallel zur Längsmittelachse 5 und
durchsetzen dabei den Stützkörper 6 in
axialer Richtung. Dabei sind die Kanäle 10 jeweils
vollständig innerhalb des Stützkörpers 6 ausgebildet.
Ferner ist der jeweilige Kanal 10 an seinen axialen Enden 11 und 12 zur
jeweiligen Kammer 8, 9 hin axial offen. Das Einströmen in
das jeweilige Kanalende 11, 12 bzw. das Ausströmen
aus dem jeweiligen Kanalende 11, 12 wird dadurch
für die Hydraulikflüssigkeit vereinfacht, da insbesondere
keine Strömungsumlenkung im Bereich des jeweiligen Kanalendes 11, 12 erforderlich
ist.
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Zusätzlich
weist das Hydrolager 1 zwei elastische Dämpferringe 13, 14 auf,
die jeweils im Bereich der axialen Stirnseiten des Lagers 1 angeordnet sind.
Die beiden Dämpferringe 13, 14 sind dabei
radial zwischen den Buchsen 2, 3 angeordnet und
bilden eine axiale Begrenzung je einer der Kammern 8, 9.
Im gezeigten Beispiel ist der jeweilige Dämpferring 13, 14 fest
mit der Außenbuchse 3 und an der Innenbuchse 2 über
eine Trägerhülse 15, 16 abgestützt. Die
jeweilige Trägerhülse 15, 16 ist
dabei koaxial zur Innenbuchse 2 angeordnet und an dieser
direkt radial abgestützt. Die beiden Trägerhülsen 15, 16 sind
dabei axial beiderseits des Stützkörpers 6 angeordnet. Dabei übergreift
der Stützkörper 6 hier an seinen axialen
Enden die jeweilige Trägerhülse 15 radial
außen in axialer Richtung.
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Bei
einer Axialbelastung der über das Lager 1 miteinander
verbundenen Bauteile werden die Axialkräfte über
das Lager 1 übertragen. Hierbei kann es zu einer
axialen Verschiebung zwischen den beiden Buchsen 2, 3 kommen.
Diese Axialverschiebung wird dabei durch die Elastizität
der Dämpferringe 13, 14 und des Dämpferkörpers 7 ermöglicht.
Die Relativverstellung bewirkt dabei eine Volumenänderung
in den beiden Kammern 8, 9. Während sich
das Volumen der einen Kammer vergrößert, nimmt
das Volumen der anderen Kammer entsprechend ab. Da die Kammern 8, 9 mit
einer quasi inkompressiblen Hydraulikflüssigkeit befüllt
sind, bewirkt die Volumenänderung eine Verdrängung
der Hydraulikflüssigkeit von der einen Kammer über
die Kanäle 10 in die andere Kammer. Da die Kanäle 10 vorbestimmte
Strömungsquerschnitte besitzen, kommt es beim Überströmen
der Hydraulikflüssigkeit aufgrund der gezielt ausgelegten
Strömungswiderstände zu einer erwünschten
Dämpfungswirkung. Bei zurückgehender axialer Belastung
kann die Elastizität der Dämpferringe 13 bzw.
des Dämpferkörpers 7 die beiden Buchsen 2, 3 in
ihre ursprüngliche Ausgangslage zurückverstellen.
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Entsprechend 2 sind
die Kanäle 10 symmetrisch in Umfangsrichtung verteilt
angeordnet. Insbesondere befinden sie sich bezüglich der
Längsmittelachse 5 auf einer Kreisbahn. Vorzugsweise
sind sämtliche Kanäle 10 identisch ausgestaltet.
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen,
welche insbesondere die Ausgestaltung der Kanäle 10 betreffen,
gelten zumindest für einen der Kanäle 10,
können jedoch für mehrere oder für alle
Kanäle 10 realisiert werden.
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Entsprechend
den 3 und 4 kann der jeweilige Kanal 10 gemäß der
hier vorgeschlagenen bevorzugten Bauweise zwischen seinen axialen
Enden 11, 12 eine Querschnittsverengung 17 aufweisen.
Diese kann vorzugsweise innerhalb des jeweiligen Kanals 10 bezüglich
dessen Längserstreckung mittig angeordnet sein. Die Querschnittsverengung 17 kann
dabei im jeweiligen Kanal 10 eine Drosselstelle bilden,
um die gewünschte Dämpfungswirkung bei der Durchströmung
des jeweiligen Kanals 10 einzustellen. Zur Realisierung
einer derartigen Querschnittsverengung 17 bzw. Drossel
kann der jeweilige Kanal 10 zweckmäßig
zwei Axialabschnitte 18 bzw. 19 aufweisen. Jeder
Axialabschnitt 18, 19 weist dabei eines der Kanalenden 11, 12 auf.
Ferner kommunizieren die beiden Axialabschnitte 18, 19 in
einem Übergangsbereich 20, in dem sie axial aufeinander
treffen bzw. aufeinander stoßen. Die zuvor genannte Querschnittsverengung 17 oder
Drossel 17 ist dabei in diesem Übergangsbereich 20 ausgebildet.
Dies kann durch eine gezielte Herstellung der Axialabschnitte 18, 19 realisiert
werden. Beispielsweise werden die einzelnen Axialabschnitte 18, 19 in Form
von Bohrungen in den Stützkörper 6 eingebracht,
wobei die einen Axialabschnitte 18 von der einen Axialseite
in den Stützkörper 6 eingebracht werden,
während die anderen Axialabschnitte 19 von der gegenüberliegenden
axialen Stirnseite her in den Stützkörper 6 eingebracht
werden. Die Axialabschnitte 18, 19 besitzen zumindest
im Übergangsbereich 20 einen Querschnitt 21 bzw. 22.
Diese Querschnitte 21, 22 können grundsätzlich
gleich groß sein und können insbesondere kreisförmig
sein.
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Entsprechend
der in den 3 und 4 gezeigten
bevorzugten Ausführungsform erstrecken sich die beiden
Axialabschnitte 18, 19 jeweils axial, also parallel
zur Längsmittelachse 5. Die Längsmittelachsen
der beiden Kanalabschnitte 18, 19 sind in 4 eingetragen
und mit 23 bzw. 24 bezeichnet. Erkennbar sind
die beiden Axialabschnitte 18, 19 so in den Stützkörper 6 eingebracht,
dass sich ihre Längsmittelachsen 23, 24 zueinander
exzentrisch erstrecken. Diese Exzentrizität bzw. der Abstand
zwischen den beiden Längsmittelachsen 23, 24 ist
in 4 mit 25 bezeichnet. Es ist klar, dass
die Exzentrizität 25 so gewählt ist,
dass sich im Übergangsbereich 20 eine gewisse Überschneidung
der Querschnitte 21, 22 der Axialabschnitte 18, 19 ergibt,
um die beiden Axialabschnitte 18, 19 hydraulisch
miteinander zu verbinden. Durch die Größe der Überschneidung
wird die Querschnittsverengung 17 bestimmt, also die Drossel 17. Bei
der in 4 gezeigten, bevorzugten Ausführungsform
ist die Exzentrizität 25 gerade so groß gewählt
wie ein Radius 26 der kreisförmigen Querschnitte 21 bzw. 22.
Durch die vorgeschlagene Bauweise kann der Übergangsbereich 20 bzw.
die Querschnittsverengung 17, also letztlich die Drosselstelle 17 relativ
genau gefertigt werden, wodurch sich die mit Hilfe des jeweiligen
Kanals 10 erzielbare hydraulische Dämpfungswirkung
vergleichsweise genau voraussagen lässt.
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Bei
den hier gezeigten Ausführungsformen sind die Kanäle 10 in
ihren axialen Endbereichen konisch ausgestaltet, derart, dass sich
der jeweilige Kanal 10 in seinem axialen Endbereich trichterförmig
bis zum jeweiligen axialen Ende 11 bzw. 12 aufweitet. Durch
diese Trichterform kann der Strömungswiderstand am Einlauf
bzw. am Auslauf des jeweiligen Kanals 10 reduziert werden.
Insbesondere kann die Drosselwirkung des jeweiligen Kanals 10 vorzugsweise
so ausgelegt werden, dass sie hauptsächlich durch die Drosselstelle 17 bestimmt
ist.
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Bei
der hier gezeigten bevorzugten Bauform stützt sich der
Stützkörper 6 radial direkt an der Innenbuchse 2 ab,
wobei er in axialer Richtung an den Trägerhülsen 15, 16 abgestützt
sein kann. Im Unterschied dazu stützt sich der Dämpferkörper 7 direkt
an der Außenbuchse 3 radial ab.
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Insbesondere
kann die Außenbuchse 3 gemäß den 1 und 3 dreiteilig
aufgebaut sein und vorzugsweise aus einem mittleren Hülsenkörper 27 und
zwei axial daran anschließenden Ringkörpern 28 zusammengebaut
sein. Die einzelnen Bauteile 27, 28 können
miteinander verschweißt sein, insbesondere durch Reibschweißen.
Die Herstellung des Lagers 1 kann hierdurch vereinfacht
werden, indem einzelne Baugruppen gebildet werden, die vereinfacht miteinander
verbaut werden können. Beispielsweise können baugleiche
erste Baugruppen jeweils eine Trägerhülse 15, 16,
einen Dämpferring 13, 14 und einen Ringkörper 28 umfassen.
Im Unterschied dazu kann eine zweite Baugruppe den Stützkörper 6,
den Dämpferkörper 7 und den Hülsenkörper 27 umfassen.
Die einzelnen Baugruppen lassen sich einfach auf die Innenbuchse 2 aufstecken
und miteinander sowie mit der Innenbuchse 2 verbinden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10157144
A1 [0002]
- - DE 10222217 A1 [0004]
- - DE 10359340 A1 [0004]
- - DE 3823238 C2 [0004]
- - EP 539282 B1 [0004]
- - DE 4117128 A1 [0005]
- - EP 1282788 B1 [0005]
- - US 4953833 [0006]