-
Die
vorliegende Erfindung betrifft schwingungsdämpfende hydraulische Lager,
die z.B. vorgesehen sind für
die Montage von Kraftfahrzeugmotoren an den Rahmen dieser Fahrzeuge.
-
Genauer
gesagt betrifft die vorliegende Erfindung ein schwingungsdämpfendes
hydraulisches Lager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, das vorgesehen
ist, um erste und zweite steife Elemente untereinander zu verbinden,
um Schwingungen zwischen diesen Elementen wenigstens entlang einer Hauptschwingungsachse
zu dämpfen
und zu filtern.
-
Das
Dokument
US 5 833 219 beschreibt
ein Bespiel eines solchen schwingungsdämpfenden Lagers.
-
Ziel
der Erfindung ist, ein anderes schwingungsdämpfendes Lager dieser Art vorzuschlagen.
-
Zu
diesem Zweck schlägt
die Erfindung ein schwingungsdämpfendes
Lager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 vor.
-
Durch
diese Maßnahmen
erlaubt es das schwingungsdämpfende
hydraulische Lager nach dieser Erfindung, das Klappergeräusch der
Membran an den Gittern der Entkopplungsvorrichtung beträchtlich
zu verringern. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben nämlich festgestellt,
dass die obige Maßnahme
es erlaubt, die Klappergeräusche
erheblich zu verringern, die beim Fahren des Fahrzeugs, insbesondere
wenn die Arbeitskammer dazu neigt, abrupt komprimiert zu werden,
weil das Fahrzeug eine erhebliche Unregelmäßigkeit der Fahrbahn überfährt, beobachtet
werden.
-
Bei
den bevorzugten Ausgestaltungen des schwingungsdämpfenden hydraulischen Lagers
gemäß der Erfindung
können
ggf. das eine und/oder andere der folgenden Merkmale vorgesehen
werden:
- – das
Entkopplungsventil hat einen zwischen den Gittern eingeklemmten
Umfang;
- – das
Entkopplungsventil hat eine zwischen den Gittern eingeklemmte zentrale
Zone;
- – das
Entkopplungsventil hat mehrere verschiedene verformbare Membranen;
- – die
verformbare Membran ist in Ruheposition von dem ersten und dem zweiten
Gitter jeweils durch einen ersten bzw. einen zweiten Abstand getrennt,
wobei der erste Abstand zwischen dem Eineinhalbfachen und dem Zweieinhalbfachen des
zweiten Abstands beträgt;
- – die
Membran(en) belegt/belegen zwischen 40% und 60% der Gesamtoberfläche des
Entkopplungsventils.
-
Andere
Besonderheiten und Vorteile der Erfindung werden deutlich aus der
nachfolgenden Beschreibung von nicht einschränkenden Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
Es zeigen:
-
1 einen
vertikalen Schnitt durch ein schwingungsdämpfendes hydraulisches Lager
gem. einer Ausgestaltung der Erfindung;
-
2 eine
Detailansicht, die das Entkopplungsventil des schwingungsdämpfenden
Lagers aus 1 zeigt;
-
3 eine
Draufsicht auf das Entkopplungsventil der 1;
-
4 einen
vertikalen Schnitt durch ein schwingungsdämpfendes hydraulisches Lager
gemäß einer
zweiten Ausgestaltung der Erfindung.
-
In
den verschiedenen Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen identische
oder ähnliche
Elemente.
-
1 zeigt
ein schwingungsdämpfendes
Lager 1, welches umfasst:
- – eine erste
steife metallische Bewehrung 2, die in dem dargestellten
Beispiel sich longitudinal entlang einer horizontalen Achse Y erstrecken
kann und vorgesehen ist, um beispielweise am Motorantriebsblock
eines Fahrzeugs befestigt zu werden;
- – eine
zweite steife metallische Bewehrung 3, die vorgesehen ist,
um z.B. am Rahmen des Fahrzeugs befestigt zu werden, wobei diese
zweite Bewehrung 3 im betrachteten Beispiel in Form einer
horizontalen Blechplatte vorliegt, die mit einer zentralen Öffnung 4 versehen
ist, die einen sich nach oben erstreckenden erhabenen Ringrand 5 aufweist,
- – einen
Elastomerkörper 6 in
Glockenform, der sich entlang einer vertikalen Hauptschwingungsachse
Z zwischen einerseits einem an die erste Bewehrung 2 angeformten
und angehefteten Scheitel 7 und andererseits einer mit
der zweiten Bewehrung 3 fest verbundenen ringförmigen Basis 8 erstreckt,
wobei der Elastomerkörper 6 fest genug
ist, um die durch das Gewicht des Motorantriebsblocks verursachten
Kompressionskräfte aufzunehmen.
-
Vorteilhafterweise
ist die ringförmige
Basis 8 des Elastomerkörpers
durch einen Kranz 9 aus Blech verstärkt, der in die Basis eingelassen
ist und der vorzugsweise einen parallel zur vertikalen Achse Z zur zweiten
Bewehrung, d.h. nach unten, offenen U-förmigen
Querschnitt hat. Der Kranz 9 begrenzt so einen Innenraum,
der teilweise mit einer Elastomermasse ausgefüllt ist, die eine kreisbogenförmige Nut 10 begrenzt,
die parallel zur Achse Z zu der zweiten Bewehrung 3 hin
offen ist.
-
Außerdem umfasst
das schwingungsdämpfende
Lager 1 eine steife Trennwand 11, die sich senkrecht
zur Achse Z erstreckt und dicht gegen die ringförmige Basis 8 des
Elastomerkörpers
gedrückt ist
und so mit diesem eine mit Flüssigkeit
gefüllte
Arbeitskammer A begrenzt.
-
Die
Trennwand 11 ist gebildet durch zwei zugeschnittene und
tiefgezogene Blechstücke 12,
die aneinander gefügt
sind und dabei zwischen einander eine Ventilaussparung 13 begrenzen,
in welcher ein Entkopplungsventil 14 aus Elastomer angeordnet
ist. Jedes der zwei Blechstücke 12 umfasst
ein Gitter 15, 16. Das obere Gitter 15 und
das untere Gitter 16 setzen die Ventilaussparung 13 jeweils
mit der Arbeitskammer A bzw. einer ebenfalls mit Flüssigkeit
gefüllten
Kompensationskammer B über
Flüssigkeits-Durchgangslöcher in
Verbindung.
-
Die
Kompensationskammer B ist ihrerseits von der Arbeitskammer A durch
die Trennwand 11 getrennt und von der Trennwand 11 und
einer flexiblen Wand aus Elastomer 17 begrenzt, die z.B.
eine Blasebalgform hat.
-
Die
ringförmige
Basis 8 des Elastomerkörpers,
die Trennwand 11 und der umlaufende Rand der flexiblen
Wand 17 können
durch Bördeln
der zweiten Bewehrung 3 zusammengefügt sein.
-
So
sind der Kranz 9 und die Basis 8 des Elastomerkörpers stark
gegen den Rand des oberen Blechstücks 12 gedrückt, der
seinerseits gegen den Rand des unteren Blechstücks drückt, welches den Rand der flexiblen
Wand 17 an einer Schulter 18 der zweiten Bewehrung 3 klemmt.
-
Die
Hydraulikkammern A und B sind untereinander durch einen flüssigkeitsgefüllten Engpass
C verbunden, der zwischen der oben erwähnten Nut 10 und dem
oberen Blechstück 12 begrenzt
ist.
-
Wie
genauer in 3 dargestellt, hat das Entkopplungsventil 14 aus
Elastomer vorteilhafterweise die Form einer Scheibe mit Radius R1,
die auf die Achse Z zentriert ist.
-
Das
Entkopplungsventil 14 umfasst wenigstens eine verformbare
Membran 19, die in der Ruheposition des Ventils, d.h. wenn
das Fahrzeug nicht fährt
und sein Motor steht, sich in einem Abstand D1 von dem oberen Gitter 15 und
einem Abstand D2 von dem unteren Gitter 16 befindet, wobei
der Abstand D1 größer als
der Abstand D2 ist. Vorteilhafterweise kann das Verhältnis D1/D2
zwischen beispielsweise 1,5 und 2,5 liegen.
-
Bei
dem in den 2 und 3 dargestellten
speziellen Beispiel umfasst das Entkopplungsventil 14 zwei
Membranen 19, die einen vergleichsweise kleinen Anteil
der Gesamtoberfläche
des Entkopplungsventils 14 von z.B. zwischen 40% und 60% der
Gesamtoberfläche
bilden.
-
In
diesem Beispiel sind die dicken Bereiche des Entkopplungsventils 14 einteilig
mit den Membranen 19 geformt, und die dicken Bereiche haben eine
im wesentlichen dem Abstand zwischen den zwei Gittern 15, 16 entsprechende
Dicke, so dass sie zwischen den zwei Gittern eingeklemmt sind, was
es erlaubt, die Membranen 19 im Ruhezustand in der gewünschten
Anordnung zu positionieren.
-
Die
dicken Bereiche des Entkopplungsventils 14 können z.B.
einen Umfang 20, einen zentralen Bereich 21, der
z.B. mit einem Zapfen 22 ausgebildet ist, der z.B. in eine
zentrale Öffnung 15a des
Gitters 15 eingerastet ist, und zwei Zwischenbereichen 23 ausgebildet
sein, die die zwei Membranen 19 um die Achse Z herum voneinander
trennen, wobei die Membranen 19 symmetrisch im Bezug zu
der Achse Z angeordnet sind.
-
Wie
in 3 dargestellt, kann jede der Membranen 19 beispielsweise
durch einen im wesentlichen kreisrunden, auf die Achse Z zentrierten äußeren Rand
mit Radius R2, der kleiner ist als R1, und einen im wesentlichen
kreisrunden, auf die Achse Z zentrierten inneren Rand mit Radius
R3, der kleiner ist als R2, begrenzt sein, wobei die Membran winkelmäßig von
zwei im Wesentlichen radialen Rändern begrenzt
ist, die untereinander im Bezug auf die Achse Z einen Winkel θ von beispielsweise
zwischen 40 und 60 Grad aufspannen.
-
In
Gegenwart von vom Motor und/oder dem Rahmen des Fahrzeugs herrührenden
Schwingungen werden die Membranen 19 zwischen dem ersten und
zweiten Gitter 15, 16 elastisch ausgelenkt. Wenn es
sich um Schwingungsbewegungen von hoher Frequenz (z.B. von mehr
als 20 Hz) und geringer Amplitude (z.B. weniger als 1 mm) handelt,
werden diese Schwingungsbewegungen von den Entkopplungsmembranen 19 gefiltert,
die frei zwischen den zwei Gittern 15, 16 schwingen.
-
Wenn
es sich um Schwingungsbewegungen von relativ niedriger Frequenz
(z.B. weniger als 20 Hz) und relativ großer Amplitude (z.B. mehr als
1 mm) handelt, führen
diese zur Übertragung
von Flüssigkeit
zwischen den Kammern A und B über
den Engpass C, was eine Dämpfung
dieser Schwingungsbewegungen hervorruft.
-
Insbesondere
im Fall von abrupten Bewegungen großer Amplitude zwischen dem
Motor und dem Fahrzeugrahmen (insbesondere, weil das Fahrzeug eine
erhebliche Unregelmäßigkeit
der Fahrbahn überfährt), werden
die Klappererscheinungen des Entkopplungsventils an den Gittern
bei einem Übergang
von Flüssigkeit
zur Kompensationskammer B durch die Maßnahmen der Erfindung beträchtlich
reduziert, und dennoch wird eine befriedigende Entkopplung (garantiert
durch die Gesamtbewegungsfreiheit D1 bis D2 des Ventils 14)
bei hoher Frequenz und geringer Amplitude aufrecht erhalten.
-
4 zeigt
einen vertikalen Schnitt durch ein schwingungsdämpfendes Lager 100 nach
einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung.
-
Das
hydraulische schwingungsdämpfende Lager 100 umfasst
erste und zweite Bewehrungen 25, 30, die z.B.
vorgesehen sind, um am Motorantriebsblock und am Rahmen eines Fahrzeugs
befestigt zu werden.
-
In
dem betrachteten Beispiel hat die erste Bewehrung 25 die
Form eines metallischen Zapfens, z.B. aus Leichtmetalllegierung,
der auf eine vertikale Achse Z zentriert ist und mit einem Gewindebolzen 40 fest
verbunden ist, der z.B. die Befestigung des Zapfens am Motorantriebsblock
ermöglicht.
-
Die
zweite Bewehrung 30 ist ihrerseits gebildet durch einen
aus Blech zugeschnittenen und tiefgezogenen Kranz, der ebenfalls
um die Achse Z zentriert ist. Im dargestellten Beispiel weist die
zweite Bewehrung 30 einen äußeren Bereich 50,
der sich in einer radialen Ebene im Bezug zur Achse Z erstreckt und
vorgesehen ist, um z.B. am Rahmen des Fahrzeugs befestigt zu werden,
sowie einen hohlen inneren Bereich 90 mit einem Querschnitt
im wesentlichen in Form eines umgekehrten U auf, der eine entgegengesetzt
zur ersten Bewehrung 25 axial offene Ringnut 33 bildet.
Der innere Bereich 90 bildet außerdem eine axiale innere Schürze 90a,
die sich über den äußeren Bereich 50 hinaus
nach unten erstreckt.
-
Die
zwei Bewehrungen 25, 30 sind untereinander durch
einen relativ dicken Elastomerkörper 60 verbunden,
der eine ausreichende Kompressionsfestigkeit aufweist, um die durch
das Gewicht des Motorantriebsblocks verursachten statischen Kräfte aufzunehmen.
Dieser Elastomerkörper 60 hat
eine glockenförmige
Seitenwand, die sich zwischen einem an die erste Bewehrung 25 angeformten
Scheitel 70 und einer ringförmigen Basis 80 erstreckt,
die an den inneren Bereich 90 der zweiten Bewehrung angeformt
ist.
-
Außerdem ist
die zweite Bewehrung 30 fest mit einer Begrenzungskappe 101 aus
Blech verbunden, die eine Ringform aufweist und spielhaltig den Elastomerkörper 60 überdeckt,
wobei sie den Zapfen 4 durchtreten lässt. Die Kappe 101 begrenzt
so die Relativbewegungen zwischen der ersten und der zweiten Bewehrung 25, 30.
-
Die
zweite Bewehrung 30 ist ferner mit einer steifen Trennwand 110 fest
verbunden, die zusammen mit dem Elastomerkörper 60 eine mit Flüssigkeit gefüllte erste
Kammer A, als Arbeitskammer bezeichnet, begrenzt.
-
Bei
dem betrachteten Beispiel ist die steife Trennwand 110 aus
ersten und zweiten tiefgezogenen und übereinander gelegten Blechstücken 120, 120' in Form von
Schalen gebildet, die jeweils in ihren zentralen Bereichen ein flaches
unteres Gitter 160 und ein flaches oberes Gitter 150 bilden,
die sich senkrecht zu der zentralen Achse Z erstrecken und zwischen
einander eine Ventilaussparung 130 begrenzen, in der ein
Entkopplungsventil 140 aus Elastomer angeordnet ist. Das
obere Gitter 150 und das untere Gitter 160 setzen
die Ventilaussparung 130 mit der Arbeitskammer A und einer
ebenfalls mit Flüssigkeit
gefüllten
Kompensationskammer B über Flüssigkeits-Durchgangslöcher in
Verbindung.
-
Das
erste Blechstück 120 umfasst
z.B.:
- – eine
ringförmige
Krempe 290, die sich parallel zur Achse Z erstreckt, wobei
diese ringförmige Krempe
einen oberen freien Ringrand 180 aufweist, der dicht gegen
eine Elastomerschicht 190 drückt, die zu dem Elastomerkörper 60 gehört und unter
dem äußeren Bereich 50 der
zweiten Bewehrung angeformt ist,
- – einen
ringförmigen
Bereich 200, der sich vom unteren Ende der Krempe 170 aus
radial nach innen erstreckt, wobei die innere Schürze 90a der unteren
Bewehrung dicht gegen diesen ringförmigen Bereich 200 drückt,
- – einen
Vorsprung 210, der sich vom radial inneren Rand des ringförmigen Bereichs 120 aus
zur Arbeitskammer A hin erstreckt,
- – und
das obere Gitter 150, das den Vorsprung 210 radial
nach innen verlängert.
-
Außerdem umfasst
bei dem betrachteten Beispiel das zweite Blechstück 120':
- – einen
ringförmigen äußeren Andrückrand 220, der
sich radial im Bezug zur zentralen Achse Z erstreckt,
- – einen
ringförmigen
Vorsprung 230, der sich parallel zur Achse Z zu dem ersten
Blechstück 120 hin
erstreckt,
- – und
das untere Gitter 160, das einen unter den ringförmigen Bereich 200 des
ersten Blechstücks 120 drückenden äußeren Rand
aufweist.
-
Das
schwingungsdämpfende
Lager 100 umfasst ferner ein aus zugeschnittenem und tiefgezogenem
Blech geformtes Fußstück 240,
welches umfasst:
- – einen ringförmigen Andrückrand 250,
der am äußeren Bereich 50 der
zweiten Bewehrung, z.B. durch Bördeln,
befestigt ist und der dicht an der Elastomerschicht 190 unter
dem äußeren Bereich 50 der
zweiten Bewehrung anliegt,
- – eine
ringförmige
axiale Seitenwand 260, die sich von dem inneren Umfang
des Andrückrandes 250 parallel
zur Achse Z und fort von der zweiten Bewehrung 30 erstreckt,
- – einen
unteren Andrückrand 270,
der das untere Ende der Seitenwand 260 radial nach innen
verlängert,
- – und
eine axiale Rippe 280, die sich axial entgegengesetzt zum
Elastomerkörper 60 von
dem radial inneren Bereich des Andrückrandes 270 aus erstreckt.
-
An
den Andrückrand 270 und
die Rippe 280 des Fußstücks 240 ist
ein weicher Balg 170 aus Elastomer angeformt, der außerdem eine
Elastomerschicht 300 bildet, die den Andrückrand 270 des
Fußstücks überdeckt
und an die der Andrückrand 220 des
zweiten Blechstücks 120' dicht andrückt.
-
So
begrenzt der Balg 170 zusammen mit der Trennwand 110 die
zweite Kammer B.
-
Diese
Kompensationskammer B kommuniziert mit der Arbeitskammer A über einen
ringförmigen
Engpass C.
-
Das
Entkopplungsventil 140 hat die gleichen Merkmale, insbesondere
in Bezug auf die Gitter 150 bzw. 160, wie das
in den 1 und 2 dargestellte und weiter oben
beschriebene Ventil 14, insbesondere in Bezug auf die Gitter 15 bzw. 16.
-
Wie
das schwingungsdämpfende
Lager der 1 bis 3 erlaubt
es das in 4 dargestellte schwingungsdämpfende
Lager 100 durch die Merkmale der vorliegenden Erfindung,
Klappergeräusche des
Entkopplungsventils an den Gittern, insbesondere im Fall von abrupten
Bewegungen zwischen dem Motorantriebsblock und dem Rahmen des Fahrzeugs,
deutlich zu verringern.