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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Klappe eines hydroelastischen Lagers, welches dazu bestimmt
ist, zwischen ein aufzuhängendes
Element und ein in Bezug auf das andere zu trennendes Element eingesetzt
zu werden, insbesondere für
die Aufhängung
eines Antriebsaggregates in der Karosserie eines Kraftfahrzeuges.
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Die Erfindung betrifft gleichermaßen ein
hydroelastisches Lager, welches mit einer derartigen Klappe ausgestattet
ist.
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Die hydroelastischen Lager haben
die Funktion, die durch den Betrieb des Antriebsaggregates entstehenden
Vibrationen auszufiltrieren und die von der Karosserie beim Gebrauch
des Kraftfahrzeuges stammenden Schwingungen zu dämpfen.
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Im Allgemeinen umfassen die hydroelastischen
Lager einen Körper,
welcher aus einer Masse aus elastomerem Material gebildet ist und
eine obere Bewehrung und eine untere Bewehrung verbindet, die jeweils
an den beiden Elementen befestigt sind, und eine Arbeitskammer,
welche mindestens teilweise durch die Masse aus elastomerem Material
begrenzt wird.
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Außerdem umfasst diese Art von
Lager eine Ausdehnungskammer, welche mindestens teilweise durch
eine untere nachgiebige Membran begrenzt ist.
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Diese Ausdehnungskammer ist mit der
Arbeitskammer durch einen Verbindungsdurchgang verbunden und diese
Kammern sind mit Flüssigkeit gefüllt, beispielsweise
Frostschutzmittel.
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Wenn das Lager abwechselnden Beanspruchungen
unterliegt, ermöglicht
die Zirkulation der Flüssigkeit
von einer Kammer zu der anderen, eine Dämpfung bei einer gegebenen
Frequenz zu erreichen.
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Bei höheren Frequenzen als dieser
gegebenen Frequenz zirkuliert die Flüssigkeit nicht mehr in dem
Verbindungsdurchgang zwischen den beiden Kammern, wodurch eine Erhöhung der
dynamischen Steifigkeit bewirkt wird, die ihrerseits eine Verschlechterung
des Ausfilterns nach sich zieht.
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Um diese Verschlechterung zu verhindern, umfassen
die hydroelastischen Lager eine Klappe, auch hydraulische Entkopplungsklappe
genannt, welche zwischen die beiden Kammern eingesetzt ist und welche
es bei kleinen Verformungen ermöglicht, die
fehlende Zirkulation der Flüssigkeit
in dem Verbindungsdurchgang auszugleichen, um dadurch die Erhöhung der
offensichtlichen Steifigkeit zu verhindern, welche damit zusammenhängt, dass
sich diese Flüssigkeit
nicht komprimieren lässt.
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Andererseits ist die Klappe ausreichend starr,
um bei großen
Erregungsamplituden die Zirkulation der Flüssigkeit durch den Verbindungsdurchgang
hindurch nicht einzuschränken,
und diese Steifigkeit wird durch Anschläge erzielt, welche die Verformung
der Klappe begrenzen.
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Bis heute wurde der Kompromiss zwischen der
Elastizität
bei kleinen Verlagerungen und der Steifigkeit bei großen Verlagerungen
mittels einer Einheit erzielt, welche durch die Klappe und eine
Lagerbewehrung gebildet ist, deren Geometrie in Abhängigkeit
von der gewählten
Lösung
variiert.
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Tatsächlich ist die Klappe innerhalb
der Bewehrung, die Öffnungen
aufweist, welche im Verhältnis
zu den Abmessungen der Klappe von kleiner Größe sind und welche die Zirkulation
der Flüssigkeit
ermöglichen,
wobei sie gleichzeitig die Abstützung
der Klappe sicher stellen, indem sie die Verformung einschränken, entweder
vollkommen nachgiebig, oder die Klappe ist durch das Vorhandensein
von beispielsweise einem Gewebe geringer Elastizität versteift
und die Bewehrung weist eine groß bemessene Öffnung auf.
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Auf jeden Fall ermöglicht das
Spiel zwischen der Klappe und den in die Bewehrung integrierten Anschlägen, den
Federungsweg dieser Klappe bei kleinen Amplituden zu absorbieren,
aber dieses Spiel ist derart eingestellt, dass ihre Verlagerung
bei großen
Amplituden eingeschränkt
ist.
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Das Spiel zwischen der Klappe und
den Anschlägen
der Bewehrung muss ausreichend sein, um die Verlagerung der Flüssigkeit
vollkommen zu absorbieren, die in der Arbeitskammer durch die Vibrationen
des Antriebsaggregates in Bewegung gesetzt wurde.
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Im Gegensatz dazu muss die Klappe,
bei großen
Amplituden in Bezug auf dieses in seiner Aufhängung in Schwingung versetzten
Antriebsaggregates, nicht mehr durch ihre Verlagerung und ihre Verformung
die Gesamtheit des veränderten
Volumens der Arbeitskammer absorbieren, weil der größte Teil der
Flüssigkeit
in dem Verbindungsdurchgang zwischen der Arbeitskammer und der Ausdehnungskammer
zwingend zirkuliert, um die gewünschte Dämpfung bei
niedrigen Frequenzen zu erzielen.
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Die Erfindung hat zur Aufgabe, eine
Klappe eines hydroelastischen Lagers vorzuschlagen, welche eine
vereinfachte Konstruktion aufweist und welche ermöglicht,
die fehlende Zirkulation der Flüssigkeit
in dem Verbindungsdurchgang zwischen der Arbeitskammer und der Ausdehnungskammer
wirkungsvoll auszugleichen und die erhöhte Steifigkeit und die Verschlechterung
des Ausfilterns des hydroelastischen Lagers zu verhindern.
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Die Erfindung betrifft eine Klappe
eines hydroelastischen Lagers, das dazu bestimmt ist, zwischen ein
aufzuhängendes
Element und ein in Bezug auf das andere zu trennendes Element eingesetzt
zu werden, insbesondere für
die Aufhängung
eines Antriebsaggregates in einer Karosserie eines Kraftfahrzeuges,
eines Typs, der einen Körper
umfasst, welcher aus einer Masse aus elastomerem Material ausgestaltet
ist und eine obere Bewehrung und eine untere Bewehrung verbindet,
eine Arbeitskammer, welche mindestens teilweise durch die Masse
aus elastomeren Material begrenzt ist, und eine Ausdehnungskammer,
welche mindestens teilweise durch eine nachgiebige Membran begrenzt
ist, wobei diese beiden Kammern mit Flüssigkeit gefüllt sind
und untereinander durch einen Verbindungsdurchgang verbunden sind,
und eines Typs, bei dem die Arbeitskammer und die Ausdehnungskammer
voneinander durch die Klappe getrennt sind, deren äußerer Rand in
einer Lagerbewehrung eingebaut ist, dadurch gekennzeichnet, dass
die Klappe einen zentralen Abschnitt umfasst, welcher aus einem
steifen Material hergestellt ist, und einen ringförmigen,
umfangsseitigen Abschnitt, welcher aus einem nachgiebigen Material
hergestellt ist, und in einem Arbeitsschritt durch Einspritzung
dieser beiden Materialien erzielt worden ist.
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Nach anderen Merkmalen der Erfindung:
- – ist
der zentrale, starre Abschnitt aus einer Scheibe gebildet,
- – ist
der zentrale, starre Abschnitt einerseits durch eine Scheibe gebildet
und andererseits durch eine Einfassung, welche konzentrisch zu der
Scheibe angeordnet ist, wobei die Scheibe und die Einfassung voneinander
durch einen flexiblen Bereich getrennt sind,
- – ist
das Material des zentralen Abschnittes aus einem starren oder halbstarren
Polymer gebildet und das Material des ringförmigen, umfangsseitigen Abschnittes
ist aus einem nachgiebigen Polymer gebildet,
- – ist
der flexible Bereich aus einem nachgiebigen Polymer und aus einem
Stück zusammen
mit dem umfangsseitigen Abschnitt gebildet,
- – sind
der zentrale Abschnitt und der ringförmige, umfangsseitige Abschnitt
miteinander durch anhaftende Verbindung oder durch eine mechanische
Verbindung verbunden.
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Die Erfindung betrifft außerdem ein
hydroelastisches Lager, welches dazu bestimmt ist, zwischen ein
aufzuhängendes
Element und ein in Bezug auf das andere zu trennendes Element eingesetzt
zu werden, insbesondere für
die Aufhängung
eines Antriebsaggregates in einer Karosserie eines Kraftfahrzeuges,
dadurch gekennzeichnet, dass es so eine Klappe wie die vorstehend
genannte umfasst.
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Die Merkmale und Vorteile der Erfindung werden
im Verlaufe der folgenden Beschreibung verdeutlicht, die als Beispiel
und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen aufgeführt wird,
in denen:
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1 eine
Ansicht im axialen Schnitt eines hydroelastischen Lagers ist, welches
mit einer Klappe gemäß der Erfindung
ausgestattet ist,
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2 eine
schematische Ansicht im axialen Schnitt einer ersten Ausführungsform
einer Klappe eines hydroelastischen Lagers gemäß der Erfindung ist,
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3 eine
perspektivische, teilweise weggebrochene Ansicht der Klappe von 2 ist,
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4 eine
schematische Ansicht im axialen Schnitt einer zweiten Ausführungsform
einer Klappe eines hydroelastischen Lagers gemäß der Erfindung ist,
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5 eine
perspektivische, schematische Ansicht des zentralen Abschnittes
der Klappe von 4 ist,
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6 eine
perspektivische, schematische und teilweise weggebrochene Ansicht
der Klappe von 4 ist.
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Das in 1 dargestellte
hydroelastische Lager ist ausgestaltet, um zwischen ein aufzuhängendes
Element und ein in Bezug auf das andere zu trennendes Element eingesetzt
zu werden, und insbesondere, um zwischen ein Antriebsaggregat und den
Rest der Konstruktion oder das Chassis dieses Fahrzeuges eingesetzt
zu werden.
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Das hydroelastische Lager umfasst
einen Körper 10,
welcher durch eine Masse aus elastomerem Material 11 gebildet
ist, der einerseits eine obere Bewehrung 12 und andererseits
eine untere Bewehrung 13 verbindet.
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Die obere Bewehrung 12 ist
in der Ausführungsform
des Beispiels, welches in 1 dargestellt
ist, durch ein röhrenförmiges Element
gebildet, welches eine axiale Bohrung 14 für den Durchgang eines
nicht dargestellten Elementes zur Verbindung mit dem zu lagernden
Element umfasst, wie beispielsweise dem Antriebsaggregat eines Kraftfahrzeuges.
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Die untere Bewehrung 13 umfasst
einen unteren, nach außen
umgebogenen Rand 15 und einen oberen Rand 16,
welcher mit Laschen 17 zur Befestigung an dem zu trennenden
Element ausgestattet ist, das heißt der Karosserie des Kraftfahrzeuges.
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Der Körper 10 wird durch
Aufformung und anhaftende Verbindung des Elastomers an den Bewehrungen 12 und 13 hergestellt.
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Das hydroelastische Lager umfasst
außerdem
ein Gehäuse
20, welches auf den Körper 10 aufgesetzt
ist, und welches an der unteren Bewehrung 13 mittels der
Laschen 20a befestigt ist.
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Dieses Gehäuse umfasst zwei gegenüberliegende Öffnungen
für den
Durchgang des Verbindungselementes zwischen der oberen Bewehrung 12 und
dem Antriebsaggregat des Kraftfahrzeuges.
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Außerdem umfasst die Masse 11 aus
elastomerem Material des Körpers 10 Anschlagselemente 18,
welche mit den Wänden
des Gehäuses 20 zusammenarbeiten,
um die Aufnahme der Kräfte
in allen Beanspruchungsrichtungen des Lagers sicher zustellen, die
Federungswege beim Anspannen und beim Entspannen zu begrenzen, und
die Kräfte
beim Beschleunigen und beim Bremsen aufzunehmen.
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Das hydroelastische Lager umfasst
außerdem
eine Arbeitskammer 25, welche im oberen Abschnitt durch
die Masse aus elastomerem Material 11 begrenzt ist, und
eine Ausdehnungskammer 26, welche unter der Arbeitskammer 25 angeordnet
ist und im unteren Abschnitt durch eine nachgiebige Membran 27 begrenzt
ist.
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Die Arbeitskammer 25 und
die Ausdehnungskammer 26 werden entsprechend im unteren Abschnitt
in Bezug auf die Arbeitskammer 25, und im oberen Abschnitt
in Bezug auf die Ausdehnungskammer 26 durch eine transversale
Wand begrenzt, welche in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 30 gekennzeichnet
ist.
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Die nachgiebige Membran 27 umfasst
einen umfangsseitigen Rand 27a, welcher an einer externen
Bewehrung 28 anhaftend verbunden ist, die eine Abstützung für die transversale
Wand 30 bildet und an ihrem oberen Abschnitt mit einem
Quetschrand 28a an dem Rand 15 der unteren Bewehrung 13 des Körpers 10 ausgestattet
ist.
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Die transversale Wand 30 setzt
sich aus einer Bewehrung 31 zusammen, welche aus einem ersten
Abschnitt 31a und einem zweiten Abschnitt 31b gebildet
ist, die symmetrisch zueinander angeordnet sind.
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Zwischen den beiden Abschnitten 31a und 31b der
Bewehrung 31 ist eine Klappe 32 eingesetzt, hydraulische
Entkopplungsklappe genannt.
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Der erste Abschnitt 31a ist
mit einem axialen Durchgang 33 ausgestattet, welcher es
der Klappe 32 ermöglicht,
den Druck der in die Arbeitskammer 25 induzierten Flüssigkeit
aufzunehmen, und der zweite Abschnitt 31b umfasst ebenfalls
einen axialen Durchgang 34, welcher es der Klappe 32 ermöglicht, den
Druck der in die Ausdehnungskammer 26 induzierten Flüssigkeit
aufzunehmen.
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Weiterhin umfassen die gegenüberliegenden Flächen der
beiden Abschnitte 31a und 31b jede eine Nut, welche
einen Verbindungsdurchgang 35 von beachtlicher Länge im Verhältnis zu
seinem Durchmesser bestimmt, und welche mit der Arbeitskammer 25 durch
eine Öffnung 36,
welche in dem ersten Abschnitt 31a ausgebildet ist, und
mit der Ausdehnungskammer 26 durch eine Öffnung 37 verbunden ist,
welche in dem zweiten Abschnitt 31b der Bewehrung 31 ausgebildet
ist.
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Im Allgemeinen und wie in den 2 bis 6 dargestellt, umfasst die Klappe 32 gemäß der Erfindung
einen zentralen Abschnitt 40, welcher aus einem starren
Material hergestellt ist, und einen ringförmigen, umfangsseitigen Abschnitt 50,
welcher aus einem nachgiebigen Material hergestellt ist.
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Der umfangsseitige Abschnitt 50 umfasst
an seinem äußeren Rand
eine Wulst 51, um die Klappe 32 zwischen den beiden
Abschnitten 31a und 31b der Bewehrung 31 zu
halten, welche die Abstützung für die Klappe 32 bildet.
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Nach einer ersten Ausführungsform,
welche in den 2 und 3 dargestellt ist, ist der
zentrale Abschnitt 40 durch eine Scheibe 41 gebildet,
und das Material dieser Scheibe 41 besteht aus einem starren oder
halbstarren Polymer, wie beispielsweise ein Thermoplast oder ein
halbstarres thermoplastisches Elastomer oder ein Duroplast.
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Das Material des ringförmigen,
umfangsseitigen Abschnittes 50 besteht aus einem nachgiebigen Polymer,
welches elastische Eigenschaften aufweist, wie beispielsweise ein
Elastomer, das vulkanisiert ist oder nicht, oder ein thermoplastisches
Elastomer.
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Der zentrale Abschnitt 40 und
der umfangsseitige Abschnitt 50, welche die Klappe 32 bilden, sind
in einem einzigen Arbeitsschritt durch Einspritzung der beiden Polymere
hergestellt worden, und dieser flexible, umfangsseitige Abschnitt 50 ist
auf den zentralen Abschnitt 40 auf geformt.
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Zu diesem Zweck umfasst der umfangsseitige
Abschnitt 50 zwei parallel angeordnete Lippen 52 beziehungsweise 53,
welche zwischen sich einen Raum bilden, in welchem die Scheibe 41 angeordnet ist.
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Auf diese Weise ist der umfangsseitige
Abschnitt 50 auf die Scheibe 41 aufgeformt und
diese beiden Elemente sind miteinander durch anhaftende Verbindung
oder durch eine mechanische Verbindung verbunden worden.
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Der flexible, umfangsseitige Abschnitt 50 ermöglicht während des
Betriebes des hydroelastischen Lagers die Federungswege der Klappe 32, und
diese Federungswege sind durch starre Aussteifungen 30a und 30b begrenzt,
die jeweils in dem ersten Abschnitt 31a und dem zweiten
Abschnitt 31b der Bewehrung 31 ausgebildet sind.
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Die Spiele j1 und j2 auf beiden Seiten
der Klappe 32 in Bezug auf die Aussteifungen 30a und 30b sind
gleich oder unterschiedlich, je nachdem welches Ziel verfolgt wird.
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Die Klappe 32 ermöglicht,
die Vibrationen auszufiltern, welche durch die Verlagerungen mit kleinen
Erregungsamplituden erzeugt werden, und die Grenze ist erreicht,
wenn diese Klappe 32 an den Aussteifungen 30a und 30b der
Bewehrung 31 anschlägt.
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Nach einer zweiten Ausführungsform,
welche in den 4 bis 6 dargestellt ist, umfasst
die Klappe 32 einen starren, zentralen Abschnitt 40,
welcher einerseits durch eine Scheibe 45 und andererseits
durch eine Einfassung 46 gebildet ist, die konzentrisch
zu der Scheibe angeordnet ist, wie in den 5 und 6 dargestellt.
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Die Scheibe 45 und die Einfassung 46 werden
voneinander durch einen flexiblen Bereich 55 getrennt.
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Der zentrale Abschnitt 40,
welcher durch die Scheibe 45 und die Einfassung 46 gebildet
ist, ist aus einem starren oder halbstarren Polymer hergestellt, wie
beispielsweise ein Thermoplast oder ein halbstarres, thermoplastisches
Elastomer oder ein Duroplast, und der umfangsseitige Abschnitt 50 als
auch der flexible Zwischenbereich 55, der aus einem Stück zusammen
mit dem Abschnitt 50 hergestellt ist, sind aus einem nachgiebigen
Polymer hergestellt worden, welches elastische Eigenschaften aufweist,
wie beispielsweise ein Elastomer, das vulkanisiert ist oder nicht,
oder ein thermoplastisches Elastomer.
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Die Einheit, welche aus dem zentralen
Abschnitt 40 besteht, der durch die Scheibe 45 und
die Einfassung 46 als auch durch den umfangsseitigen Abschnitt 50 und
den Zwischenbereich 55 gebildet ist, ist in einem Arbeitsschritt
durch Einspritzung der beiden Polymeren hergestellt worden, und
dieser zentrale Abschnitt 40 und dieser umfangsseitige
Abschnitt 50 sind durch anhaftende Verbindung oder eine
mechanische Verbindung miteinander verbunden worden.
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Wie in 6 dargestellt,
ist das Polymer, aus welchem der umfangsseitige Abschnitt 50 und
der Zwischenbereich 55 bestehen, auf die Scheibe 45 und
die Einfassung 46 aufgeformt und überdeckt diese beiden Bauteile
vollständig.
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Während
des Betriebes des hydroelastischen Lagers wird die Begrenzung der
Hin- und Herbewegungen dieser Klappe 32 durch eine oder
mehrere starre Aussteifungen 30a und 30b begrenzt,
welche an den Abschnitten 31a und 31b der Bewehrung 31 ausgebildet
sind.
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Die Spiele j1 und j3 auf beiden Seiten
der Einfassung 46 der Klappe 32 sind gleich oder
nicht, je nachdem welches Ziel verfolgt wird, und die Spiele j2
und j4 auf beiden Seiten der Scheibe 45 des zentralen Abschnittes 42 sind
gleich oder nicht, je nachdem welches Ziel verfolgt wird, und auf
jeden Fall sind die Spiele zwischen der Scheibe 45 beziehungsweise
der Einfassung 46 und den entsprechenden Aussteifungen
der Bewehrung 31 unterschiedlich, um unterschiedliche Ausfilterungsstufen
zu erzielen.
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Wenn das hydroelastische Lager abwechselnden
Beanspruchungen unterliegt, ermöglicht
der Verbindungsdurchgang 35 die Zirkulation von der Arbeitskammer 25 zu
der Ausdehnungskammer 26 oder umgekehrt, wodurch eine gewünschte Dämpfung bei
einer vorbestimmten Frequenz ermöglicht wird.
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Bei Frequenzen, die höher als
diese zuvor definierte Frequenz sind, zirkuliert das Fluid nicht mehr
in dem Verbindungsdurchgang 35, wodurch eine Erhöhung der
Steifigkeit hervorgerufen wird, die dadurch eine Verschlechterung
des Ausfilterns nach sich zieht.
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Bei diesen Frequenzen, bei denen
die Erregungsamplituden schwächer
sind, ermöglicht
die Klappe 32, die fehlende Bewegung der Flüssigkeit
in dem Verbindungsdurchgang 35 auszugleichen und somit
die Erhöhung
der Steifigkeit zu verhindern, welche damit zusammenhängt, dass
sich die Flüssigkeit nicht
komprimieren lässt.
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Im Gegensatz dazu ist bei großen Erregungsamplituden
die Klappe 32 ausreichend starr, um die Zirkulation des
Fluids durch den Verbindungsdurchgang 35 hindurch nicht
zu behindern.
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Die Klappe gemäß der Erfindung, welche für hydroelastische
Lager bestimmt ist, ermöglicht
eine Klappe zu erhalten, die, dank der Tatsache, dass diese Klappe
in einem einzigen Arbeitsschritt gebildet worden ist, in ihrem Zentrum
starr und in ihrem Außenbereich
nachgiebig ist, und diese Klappe weist den Vorteil reduzierter Kosten
auf, aufgrund der Aufformung durch Einspritzung von Bi-Materialien
durch eine verringerte Zykluszeit, geringe Materialkosten und eine
Reduzierung der Wartungsarbeiten.
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Außerdem wird, je nach der Art
des Materials, aus welchem die Elemente der Klappe gebildet sind,
eine mehr oder weniger große
Gewichtseinsparung erzielt.