DE19807949B4

DE19807949B4 - Hydraulisch gedämpfte Lagereinrichtung

Info

Publication number: DE19807949B4
Application number: DE1998107949
Authority: DE
Inventors: Michael Peter Trewhella Bradford-on-Avon Furdson; John Philip Devizes West
Original assignee: Avon Vibration Management Systems Ltd
Current assignee: DTR VMS Ltd
Priority date: 1997-02-25
Filing date: 1998-02-25
Publication date: 2004-08-12
Anticipated expiration: 2018-02-26
Also published as: GB9703842D0; GB2322427B; DE19807949A1; GB2322427A; GB9803875D0

Abstract

Hydraulisch gedämpfte Lagereinrichtung, umfassend
ein erstes Verankerungsteil (10);
ein zweites Verankerungsteil in Form einer hohlen Hülse (11), die das erste Verankerungsteil (10) enthält, so daß sich das erste Verankerungsteil (10) in der Hülse (11) axial erstreckt;
erste und zweite elastische Wände (14, 15), die in Umfangsrichtung verlaufend die ersten und zweiten Verankerungsteile (10, 11) verbinden, wobei die ersten und zweiten elastischen Wände (14, 15) in axialem Abstand voneinander angeordnet sind, um in der Hülse (11) einen geschlossen Hohlraum (18) zu bilden, der sich in Umfangsrichtung um das erste Verankerungsteil (10) herum erstreckt und der von den ersten und zweiten elastischen Wänden (14, 15) axial begrenzt ist; und
erste und zweite verformbare Wände (20, 21), die die ersten und zweiten Verankerungsteile (10, 11) verbinden, wobei die ersten und zweiten verformbaren Wände (20, 21) jeweils in Umfangsrichtung versetzt axial zwischen den ersten und zweiten elastischen Wänden (14,...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulisch gedämpfte Lagereinrichtung. Eine solche Lagereinrichtung hat üblicherweise zwei Kammern für eine Hydraulikflüssigkeit, die durch einen geeigneten Durchlaß verbunden sind, und infolge der Strömung der Flüssigkeit durch diesen Durchlaß wird eine Dämpfung erzielt.

In der EP-A-0 172 700 ist eine hydraulisch gedämpfte Lagereinrichtung der "Buchsenbauart" offenbart, die Schwingungen zwischen zwei Teilen einer maschinellen Einrichtung, beispielsweise einem Fahrzeugmotor und einem Fahrgestell, dämpft. Bei einer hydraulisch gedämpften Lagereinrichtung der Buchsenbauart hat das Verankerungsteil für einen Teil der vibrierenden maschinellen Einrichtung die Form einer hohlen Hülse, das andere Verankerungsteil hat die Form einer Stange oder eines Rohres, das sich näherungsweise mittig und koaxial zu der Hülse erstreckt. Elastische Wände verbinden das zentrale Ankerteil mit der Hülse, um als elastische Feder für Belastungen zu dienen, die auf die Lagereinrichtung aufgebracht werden. In der EP-A-0 172 700 begrenzen die elastischen Wände auch eine der Kammern (die "Arbeitskammer") in der Hülse, wobei diese Kammer über den länglichen Durchlaß mit einer zweiten Kammer (die "Ausgleichskammer) verbunden ist, die zumindest teilweise von einem Faltenbalg begrenzt ist, der unbehindert verformbar ist, so daß er die Bewegung der Flüssigkeit durch den Durchlaß ausgleichen kann, ohne diese Bewegung wesentlich zu beeinträchtigen.

Gemäß der GB-A-2 291 691 ist die in der EP-A-0 172 700 offenbarte Anordnung abgewandelt, indem ein Umgehungskanal von der Arbeitskammer zur Ausgleichskammer vorgesehen ist. Unter normalen Betriebsbedingungen ist der Umgehungskanal durch einen Teil des die Ausgleichskammer begrenzenden Faltenbalgs geschlossen. Unter hohem Druck wird der Faltenbalg jedoch verformt, um den Umgehungskanal zu öffnen, so daß Flüssigkeit von der Arbeitskammer unmittelbar in die Ausgleichskammer strömen kann, ohne die gesamte Länge. des Durchlasses durchströmen zu müssen.

Sowohl in der EP-A-0 172 700 als auch in der GB-A-2 291 691 erstrecken sich die elastischen Wände im allgemeinen axial im Inneren des Lagers. Diese Wände bilden daher axiale längliche Blöcke, z. B. aus Gummi, die so geformt sind, daß sie die gewünschten statischen Federeigenschaften haben. Das Material des Blocks wird primär durch Querkräfte verformt, um eine maximale Dauerhaftigkeit zu erzielen. Da die elastischen Wände auch Wände der Arbeitskammer bilden, sind die axialen Enden der Arbeitskammer mit Materialien verschlossen, die mit den elastischen Wänden einstöckig sind. In der Praxis ist die Federwirkung dieser Endwände aber klein, so daß die Federeigenschaften des Lagers durch die axial verlaufenden elastischen Wände bestimmt sein können.

Aus der DE 43 32 367 C2 ist ferner eine hydraulisch gedämpfte Lagereinrichtung bekannt, umfassend ein erstes Verankerungsteil; ein zweites Verankerungsteil in Form einer hohlen Hülse, die das erste Verankerungsteil enthält, so daß sich das erste Verankerungsteil in der Hülse axial erstreckt; erste und zweite elastische Wände, die die ersten und zweiten Verankerungsteile verbinden, wobei die ersten und zweiten elastischen Wände im Abstand voneinander angeordnet sind, um in der Hülse einen geschlossenen Hohlraum zu bilden, der sich in Umfangsrichtung um das erste Verankerungsteil herum erstreckt und der von den ersten und zweiten elastischen Wänden axial begrenzt ist; und erste und zweite verformbare Wände, die die ersten und zweiten Verankerungsteile verbinden, wobei die ersten und zweiten verformbaren Wände jeweils in Umfangsrichtung versetzt axial zwischen den ersten und zweiten elastischen Wänden verlaufen, um den geschossenen Hohlraum in erste und zweite Kammern für eine Hydraulikflüssigkeit zu unterteilen; und einen die ersten und zweiten Kammern verbindenden Durchlaß, durch den die Hydraulikflüssigkeit strömen kann; wobei die ersten und zweiten verformbaren Wände jeweils einen Rand haben, der in einer befestigungslosen Anlageberührung mit der Hülse oder dem ersten Verankerungsteil steht. Bei dieser bekannten Lagereinrichtung haben die ersten und zweiten verformbaren Wände ein hakenförmiges Profil, das eine Hinterschneidung bildet, um eine Flexibilität zu bewirken. Ein Nachteil dieser Ausbildung besteht darin, daß die Flexibilität nur in einer Richtung gegeben ist. Es ist auch nicht möglich, die dynamische Steifigkeit der Lagerung unabhängig von der statischen Steifigkeit zu verändern bzw. anzupassen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulisch gedämpfte Lagereinrichtung zu schaffen, bei der die ersten und zweiten verformbaren Wände in beiden Richtungen flexibel sind, und bei der die dynamische Steifigkeit unabhängig, von der statischen Steifigkeit angepaßt werden kann.

Eine diesen Forderungen entsprechende Lagereinrichtung ist im Patentanspruch 1 angegeben.

Die elastischen Wände begrenzen in der Hülse einen geschlossenen Raum, der sich in Umfangsrichtung um das zentrale Verankerungsteil herum erstreckt, wobei dieser Hohlraum axial durch die elastischen Wände begrenzt ist.

Es ist erforderlich, diesen Hohlraum in zwei Kammern zu unterteilen und diese beiden Kammern mit einem Durchlaß zu verbinden, um eine hydraulische Lagereinrichtung der Buchsenbauart zu bilden. Zur Schaffung dieser Unterteilung ist vorgesehen, daß sich axial verlaufende verformbare Wände zwischen dem zentralen Verankerungsteil und der Hülse erstrecken. Anders als die axial verlaufenden Wände der herkömmlichen Anordnungen brauchen diese Wände keine Federwirkung zu haben, weil die Federwirkung auf den axial beabstandeten elastischen Wänden beruht. Demzufolge ist es nicht erforderlich, daß diese axial verlaufenden verformbaren Wände mit der Hülse und/oder dem zentralen Verankerungsteil verbunden sein müssen. Statt dessen haben sie eine befestigungslose Anlageberührung.

Dies ist wichtig, weil es die Ausbildung einer Umgehung zwischen den Kammern ermöglicht, ohne das Erfordernis eines getrennten Umgehungskanals wie in der GB-A-2 291 691 . Durch geeignete Auswahl der Anlagekraft der axialen verformbaren Wände an der Hülse und/oder dem zentralen Verankerungsteil wird eine druckabhängige Dichtung erreicht. Bei Drücken unter einer geeigneten Stärke wird die Abdichtung durch die Anlagekraft bewirkt. Bei höheren Drücken wird die Dichtung jedoch unwirksam, so daß ein Pfad zwischen den beiden Kammern um die axialen Wände herum geschaffen wird.

Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß in den axial verlaufenden Wänden weniger Zugspannungen auftreten. Bei bekannten hydraulisch gedämpften Lagereinrichtungen der Buchsenbauart besteht eine Gefahr, daß die elastischen Wände unter Zugspannung an ihrer Verbindung mit der Hülse beschädigt werden, wodurch die Dauerhaftigkeit der Lagereinrichtung verringert wird. Da die axial verlaufenden Wände bei der vorliegenden Erfindung nicht an der Hülse befestigt sind, können solche Zugspannungen nicht auftreten und demzufolge wird die Dauerhaftigkeit verbessert.

Es ist zu beachten, daß es bei der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich ist, einen Faltenbalg zur Begrenzung einer der Kammern vorzusehen. Statt dessen ist jede Kammer axial durch einen Teil der elastischen Wände begrenzt, und die beiden Kammern sind durch die axialen verformbaren Wände begrenzt. Es ist jedoch möglich, daß nur eine der Kammern (die Arbeitskammer) auf diese Weise begrenzt ist, und daß die andere Kammer von einem Faltenbalg begrenzt ist, wie in der EP-A-0 172 700 und in der GB-A-2 291 691 .

Die hohle Ausbildung der verformbaren axialen Wände ermöglicht die Anpassung der dynamischen Steifigkeit der Lagerung unabhängig von der statischen Steifigkeit.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von zwei in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:
1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform einer hydraulisch gedämpften Lagereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,
2 einen Querschnitt nach der Linie A-A in 1,
3 eine perspektivische Darstellung der hydraulisch gedämpften Lagereinrichtung nach 1, wobei die Hülse beseitigt ist,
4 einen Längsschnitt durch die hydraulisch gedämpfte Lagereinrichtung nach 1 in einer zu 1 rechtwinkligen Richtung,
5 einen Längschnitt durch eine zweite Ausführungsform einer hydraulisch gedämpften Lagereinrichung gemäß der vorliegenden Erfindung, und
6 eine Endansicht der hydraulisch gedämpften Lagereinrichtung nach 5.
Wie aus 1 hervorgeht, ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von der "Buchsenbauart", bei der ein zentrales Verankerungsteil 10 in einer ein zweites Verankerungsteil bildenden Hülse 11 angeordnet ist, an der ein Teil einer vibrierenden maschinellen Einrichtung befestigt werden kann. Das zentrale Verankerungsteil 10 hat eine Bohrung 12, an der der andere Teil der vibrierenden Maschine befestigt werden kann. Das zentrale Verankerungsteil 10 hat einen vorspringenden Steg 13, von dem elastische Wände 14, 15 ausgehen. Die elastischen Wände 14, 15 erstrecken sich in Umfangsrichtung um das zentrale Verankerungsteil 10 herum, und sie haben daher allgemein die Form eines hohlen Kegelstumpfes, wobei ihre abgestumpfte Spitze an dem Steg 13 des zentralen Verankerungsteils 10 und ihre Basis an Ringen 16, 17 anliegt, die an der Hülse 11 befestigt sind. Die geneigte Form der elastischen Wände 14, 15 begrenzt daher in der Hülse 11 einen geschlossenen Hohlraum 18. Der Hohlraum 18 wird axial von den elastischen Wänden 14, 15, radial außen von der Hülse 11 und radial innen von dem zentralen Verankerungsteil einschließlich Teilen der vorspringenden Stege 13 des zentralen Verankerungsteils 10 begrenzt.
Damit die hydraulisch gedämpfte Lagereinrichtung als solche wirkt, ist es erforderlich, daß der Hohlraum 18 in zwei Kammern für eine Hydraulikflüssigkeit unterteilt ist. Wenn diese beiden Kammern durch einen geeigneten Durchlaß verbunden sind, dann strömt die Hydraulikflüssigkeit durch. den Durchlaß von der einen Kammer in die andere Kammer, wenn die Lagerung vibriert, um dadurch die Vibrationen oder Schwingungen zu dämpfen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird diese Unterteilung, wie in 2 gezeigt, durch Flügel bewirkt, die axial verlaufende Wände 20, 21 bilden, die sich axial zwischen den elastischen Wänden 14, 15 an in Umfangsrichtung versetzten Orten (bei dieser Ausführungsform radial gegenüberliegend) erstrecken, und die demzufolge den Hohlraum 18 in zwei Kammern 22, 23 unterteilen. Dies Kammern 22, 23 sind durch einen Durchlaß 24 verbunden (siehe 1). Wenngleich dies aus 1 nicht ersichtlich ist, mündet der Durchlaß 24 in die beiden Kammern 22 und 23. Wenngleich dies nicht aus 2 ersichtlich ist, werden die Kammern 22 und 23 von den elastischen Wänden 14, 15 axial begrenzt , weil diese Wände den Hohlraum 18 axial begrenzen. Jede Wand 14, 15 begrenzt axial beide Kammern 22, 23. Die Kammern 22, 23 sind mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt.
Es wird jetzt angenommen, daß das zentrale Verankerungsteil 10 gegenüber der äußeren Hülse 11 in den 1 und 2 nach unten schwingt. Diese Bewegung verringert das Volumen der Kammer 22, so daß Hydraulikflüssigkeit von der Kammer 22 durch den Durchlaß 24 in die Kammer 23 verdrängt wird. Durch diese Bewegung der Hydraulikflüssigkeit durch den Durchlaß 24 wird die Schwingung gedämpft. Eine ähnlich Wirkung wird erreicht, wenn das zentrale Verankerungsteil 10 nach oben schwingt, wobei Hydraulikflüssigkeit von der Kammer 23 in die Kammer 22 strömt. In jedem Fall werden die elastischen Wände 14, 15 hauptsächlich unter Querkräften verformt, um als Feder für die Schwingung zu wirken. Dies ist ähnlich der Wirkung bei bekannten hydraulisch gedämpften Lagereinrichtungen der "Buchsenbauart" mit der Ausnahme, daß die elastischen Wände 14, 15 die Kammern 22, 23 axial begrenzen. Bei bekannten hydraulisch gedämpften Lagereinrichtungen verlaufen die elastischen Wände axial entlang der Hülse 11 und befinden sich daher allgemein am Ort der axialen Wände 20, 21 in 2.
Wenngleich bei dieser Ausführungsform die axialen Wände 20, 21 an den Stegen 13 des zentralen Verankerungsteils 10 befestigt sind, sind sie an der Hülse 11 nicht befestigt. Statt dessen sind sie so geformt, daß sie zur Anschlagberührung mit der Hülse belastet sind. Die Berührungskraft ist so gewählt, daß unter normalen Betriebsbedingungen die Berührungskraft jede Kraft übersteigt, die von den Flüssigkeitsdrücken in den Kammern 22, 23 auf die axialen Wände 20, 21 ausgeübt wird, so daß die Anlageberührung eine Dichtung an der Hülse 11 bildet. Unter solchen Bedingungen kann die Hydraulikflüssigkeit ausschließlich über den Durchlaß 24 zwischen den Kammern 22 und 23 überströmen.
Wenn jedoch die Drücke in den Kammern 22, 23 vorgegebene Werte übersteigen, was unter einer sehr großen Belastung eintreten kann, dann sind die von den Flüssigkeitsdrücken in den Kammern 22, 23 auf die axialen Wände 20, 21 ausgeübten Kräfte ausreichend, um die Kraft zu überwinden, die die Abdichtung zwischen den axialen Wänden 20, 21 und der Hülse 11 bewirkt. Die Ränder der axialen Wände 20, 21 werden von der Hülse 11 weggedrückt, wodurch zwischen dem Rand der axialen Wände 20, 21 und der Hülse 11 eine Kurzschlußverbindung zwischen den Kammern 22, 23 geschaffen wird. Übermäßige Drücke, die das Lager beschädigen könnten, werden daher vermieden.
Es ist zu beachten, daß bei dieser Ausführungsform die axialen Wände 20, 21 nicht mit der Hülse 11, sondern mit den Stegen 13 des zentralen Verankerungsteils 10 verbunden sind. Es ist aber auch eine Ausführungsform möglich, bei der die axialen Wände 20, 21 mit der Hülse 11, nicht aber mit den Stegen 13 verbunden sind, oder sogar weder mit den Stegen 13 noch mit der Hülse 11 verbunden sind, vorausgesetzt, daß die Anordnung der axialen Wände 20, 21 durch ihre Befestigung an den elastischen Wänden 14, 15 aufrechterhalten werden kann.
Diese Anbringung der elastischen Wände 14, 15 und der axialen Wände 20, 21 ist deutlicher aus 3 ersichtlich. Wie aus 3 hervorgeht, nimmt die axiale Erstreckung der axialen Wände 20, 21 (in 3 ist nur die Wand 21 sichtbar) mit dem Abstand von dem Steg 13 zu, so daß sie sich zwischen den elastischen Wänden 14, 15 erstrecken. Der in 3 mit 30 bezeichnete Außenrand der elastischen Wände 20, 21 befindet sich dann in Anschlagberührung mit der Hülse 11 (die aus Gründen der Klarheit in 3 nicht gezeigt ist).
Die 2 und 4 zeigen auch, daß die axialen Wände 20, 21 hohl sind und Hohlräume 40, 41 haben. Diese Hohlräume ermöglichen es, die dynamische Steifigkeit des Lagers unabhängig von der statischen Steifigkeit anzupassen. Da es vorteilhaft ist, die elastischen Wände 14, 15 und die axialen Wände 20, 21 einstöckig auszubilden, befinden sich in den elastischen Wänden 14, 15 Hohlräume 50, 51, die mit den Hohlräumen 40, 41 der axialen Wände 20, 21 fluchten, wie aus 3 hervorgeht. Wenn solche Hohlräume vorgesehen sind, dann bilden sie Lücken am Umfang der elastischen Wände 14, 15 um das zentrale Verankerungsteil 10 herum. Sie beeinflussen die Federeigenschaften des Lagers nicht wesentlich, da das Lager üblicherweise so angeordnet ist, daß die hauptsächliche Schwingungsrichtung zu dem die Hohlräume 50, 51 verbindenden Durchmesser rechtwinklig ist (d.h. vertikal in den 1 und 2).
5 zeigt eine zweite Ausführungsform einer hydraulisch gedämpften Lagereinrichtung, bei der das zentrale Verankerungsteil 110 gegen die Längsachse der Hülse 111 (in 5 nach unten) versetzt ist, so daß der vorspringende Steg 113 mit der Innenfläche der Hülse 111 in Berührung gelangt. Die elastischen Wände 114, 115 sind kegelstumpfförmige Bereiche, aber nicht eines kreisrunden Kegels, sondern eines Kegels, dessen Scheitel gegen die zentrale Längsachse der Hülse 111 (in 5 nach unten) versetzt ist.
Die Ausführungsform nach 5 hat den Vorteil, daß die Lagereinrichtung zur Aufnahme von Belastungen besonders geeig net ist, die das zentrale Verankerungsteil 110 zu der weiter entfernten Seite der Hülse (d.h. in 5 nach oben) verlagern. Bei der zweiten Ausführungsform ist der Steg 113 durch eine Rippe 119 verstärkt, die sich von dem zentralen Verankerungsteil 110 radial erstreckt. Ein Dämpfer 153 ist an einem axialen Ende der Hülse 111 angeordnet.
6 ist eine Endansicht der Ausführungsform nach 5 von rechts gesehen. Die Darstellung nach 5 ist ein Längsschnitt durch die Lagereinrichtung in der Ebene A-A in 6. 6 zeigt Lücken 150 in der elastischen Wand 115.

Claims

Hydraulisch gedämpfte Lagereinrichtung, umfassend ein erstes Verankerungsteil (10); ein zweites Verankerungsteil in Form einer hohlen Hülse (11), die das erste Verankerungsteil (10) enthält, so daß sich das erste Verankerungsteil (10) in der Hülse (11) axial erstreckt; erste und zweite elastische Wände (14, 15), die in Umfangsrichtung verlaufend die ersten und zweiten Verankerungsteile (10, 11) verbinden, wobei die ersten und zweiten elastischen Wände (14, 15) in axialem Abstand voneinander angeordnet sind, um in der Hülse (11) einen geschlossen Hohlraum (18) zu bilden, der sich in Umfangsrichtung um das erste Verankerungsteil (10) herum erstreckt und der von den ersten und zweiten elastischen Wänden (14, 15) axial begrenzt ist; und erste und zweite verformbare Wände (20, 21), die die ersten und zweiten Verankerungsteile (10, 11) verbinden, wobei die ersten und zweiten verformbaren Wände (20, 21) jeweils in Umfangsrichtung versetzt axial zwischen den ersten und zweiten elastischen Wänden (14, 15) verlaufen, um den geschlossenen Hohlraum (18) in erste und zweite Kammern (22, 23) für eine Hydraulikflüssigkeit zu unterteilen; und einen die ersten und zweiten Kammern (22, 23) verbindenden Durchlaß (24), durch den die Hydraulikflüssigkeit strömen kann; wobei die ersten und zweiten verformbaren Wände (20, 21) hohl sind und jeweils einen Rand (30) haben, der in einer befestigungslosen Anlageberührung mit der Hülse (11) oder dem ersten Verankerungsteil (10) steht und bei höheren Drücken eine direkte Fluidverbindung zwischen den Kammern (22, 23) schafft.
Hydraulisch gedämpfte Lagereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Wände (14, 15) die Form von hohlen Kegel stümpfen haben, wobei sich ihre abgestumpfte Kegelspitze an dem zentralen ersten Verankerungsteil (10) und ihre Basis an der Hülse (11) befindet.
Hydraulisch gedämpfte Lagereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kegelstümpfe in entgegengesetzte axiale Richtungen offen sind.
Hydraulisch gedämpfte Lagereinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die elastischen Wände (14, 15) im wesentlichen vollständig um das zentrale erste Verankerungsteil (10) herum erstrecken.
Hydraulisch gedämpfte Lagereinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich eine oder beide elastischen Wände (14, 15) nur um einen Teil des zentralen ersten Verankerungsteils (10) herum erstrecken, wobei eine der Kammern (22, 23) an einem axialen Ende von einer dritten verformbaren Wand begrenzt ist, die dünner ist als die ersten und zweiten elastischen Wände (14, 15).
Hydraulisch gedämpfte Lagereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Wände (14, 15) eine Lücke (50) haben, die mit dem hohlen Innenraum (40, 41) der ersten und zweiten verformbaren Wände (20, 21) fluchtet.
Hydraulisch gedämpfte Lagereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Verankerungsteil (110) gegenüber der zentralen Längsachse des zweiten Verankerungsteils (111) radial versetzt ist.
Hydraulisch gedämpfte Lagereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten verformbaren Wände (20, 21) einen V-förmigen Querschnitt haben, wobei die Basis des V die Hülse (11) berührt.