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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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Aus der JP S59- 231 236 A und JP H05- 52 396 U sind Hydrolager bei dem die Flüssigkeitskammer von einem elastischen Element in zwei Kammern unterteilt wird. Zur Vermeidung von Kavitäten ist ein Kanal vorgesehen, der diese beiden Kammern verbindet.
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Schließlich zeigt die
US 4 953 833 A 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. Dabei ist es der Erfindungsgedanke, dass der wenigstens eine Kanal zwischen seinen axialen Enden, insbesondere etwa mittig, eine Querschnittsverengung aufweist. 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 der Erfindung weist der wenigstens eine Kanal zwischen seinen axialen Enden eine Querschnittsverengung auf. 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,
- 1 einen Längsmittelschnitt durch ein Lager entsprechend Schnittlinien I in 2,
- 2 einen mittigen Querschnitt des Lagers entsprechend Schnittlinien II in 1,
- 3 einen exzentrischen Längsschnitt durch das Lager entsprechend Schnittlinien III in 2,
- 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. 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.