CN105408657A - 液压减震橡胶轴承 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液压减震橡胶轴承(1)，包括基本上空心圆柱形的内部件(2)和以与之预设间距布置的外部件(3)，其中，内部件(2)和外部件(3)通过布置在所述内部件(2)和所述外部件(3)之间的弹性连接件(4)连接，其中，橡胶轴承(1)具有第一液压减震回路，第一液压减震回路具有至少两个通过第一流体连接装置(14ˊ)流体连通的第一流体腔(14)并且第一流体腔在预设方向上具有减震作用，并且其中，橡胶轴承(1)具有第二液压减震回路，第二液压减震回路具有在与第一液压减震回路相同方向上的减震作用。

Description

液压减震橡胶轴承

本发明涉及一种按权利要求前序部分所述的液压减震橡胶轴承。

液压减震橡胶轴承在现有技术中用于汽车部件，例如汽车前桥的导向杆的减震的轴承装置。

随着日益增长的舒适性需求，给汽车内产生的振动或例如从路面传递到车辆上的外部振动减震也也越来越重要。这尤其由于在内部空间需要降低噪声响度并且减小让人不舒服的振动是很重要的。因为弹性体材料的有益的弹力特性和减震特性越来越多地使用在此称作橡胶轴承的弹性体轴承，以便将例如驱动机组或可移动的部件支承在汽车中。对质量和减震特性重要的影响因素是弹性体的具体成分。通过改变弹性体的材料成分可以决定性地影响轴承的硬度和弹性。但是对于这种变化性的边界在于，必须减小振幅。例如当驱动机组处于空转时或当周期性和冲击性运动作用在不平坦地面上的底盘上时形成这种振幅。通过传统的弹性体轴承只能有限地减轻这种所述的共振。但因为正是共振令人非常讨厌并且在车辆中非常不舒服，此外还引起高成本部件的损伤，所以在当前的汽车中增多采用液压减震的弹性体轴承。该液压减震的弹性体轴承具有至少两个相互分离的腔，在该腔中含有减震液体(流体)。所述腔通过流动通道相互连接并且在外部力作用到弹性体轴承上时变形，从而减震液体可以从一个腔进入另一个腔。腔壁相对形状变化产生导致在腔中发生压力变化的阻力。一种用于衡量通过因此出现的体积挤压而造成的压力变化的标准称作“屈曲弹簧刚度”。为了补偿在这两个腔之间的压力差，这两个腔通过已述的流动通道相互连接。当以低频率压缩时，仅通过所述流动通道进行在这两个腔之间的压力补偿。由此结果是，在此弹性体决定性地贡献于弹性体轴承的伸缩和减震。但随着越来越高的频率，由弹性腔壁和位于流动通道中的减震液体的质量组成的振动式减震系统变得重要。若在共振频率的范围内触发具有液压减震装置的弹性体轴承作用，则减震装置变化并因此弹性体轴承的弹性特性整体上变化。最后，在共振频率之上时，在流动通道中的液体量的惯性和摩擦力阻碍其在两个腔之间的压力补偿。由此，腔壁的刚性有助于支架刚性并致使相比低频率的负载情况总刚性的提高。

因此，这种类型的橡胶轴承的减震作用基于粘性摩擦减震原理，该粘性摩擦减震通过在至少两个在流体技术上连接的流体腔之间并且在相关的用作流体连接装置的连接通道的内部的流体交换实现。在此根据橡胶轴承在至少两个流体腔之间的负载交换流体体积，由此实现轴承的减震，因为在这两个流体腔之间可移动的流体体积由于其惯性和由于在为流体交换所需的流动通道中的流体阻力施加减震作用。减震最大值的(频率)情况在此取决于两个流体腔之间的连接装置或流动通道的通道横截面或节流横截面或者通道长度或节流长度和屈曲弹簧(作用面和体积弹性)的结构方案。

为了满足确定的要求，例如从DE10213627A1中已知，在两个流体腔之间设置流体连接装置，该流体连接装置由至少两个单连接装置组成，其中的至少一个单连接装置可接通或断开。

因此，这种可切换的橡胶轴承能够中断在流体腔之间的流体交换，由此提高该装置的刚性。然后，体积弹性仅仍通过轴承的橡胶材料本身，亦即，通过流体腔的腔壁实现。

此外，对于在先已知的可切换的橡胶轴承的构造中，可切换的液压连接仅在车辆横向方向上提供，而附加的在车辆纵向上的减震作用以不可切换的液压连接的形式提供。在主减震方向(车辆纵向)上的可选择变化的刚性在以前已知的橡胶轴承中不可实现。

因此，本发明所要解决的技术问题是，提供一种橡胶轴承，借助该橡胶轴承实现在主减震方向上可选择的不同的刚性。

该技术问题通过一种具有权利要求1的特征的橡胶轴承解决。本发明优选的实施形式在各从属权利要求中定义。

根据本发明提供一种液压减震橡胶轴承，该液压减震橡胶轴承包括基本上空心圆柱形的内部件和以与之预设距离布置的外部件，其中，内部件和外部件通过布置在内部件和外部件之间的弹性连接件(橡胶连接件)连接，其中，橡胶轴承具有第一液压减震回路，该第一液压减震回路具有至少两个通过第一流体连接装置流体连通的第一流体腔并且第一流体腔在预设方向上具有减震作用，并且其中，橡胶轴承具有第二液压减震回路，该第二液压减震回路提供在与第一液压减震回路相同的方向上的减震作用。因此，在按本发明的构造中，提供与第一流体腔完全分离的第二流体腔，该第二流体腔在可以是优选主减震方向的预设减震方向上与第一流体腔共同地发挥减震作用。通过提供第一和第二液压减震回路(因此其减震作用位于相同的方向上)，可以在保持共振位置和损耗角情况下实现刚性切换(Steifschaltung)，该刚性切换可选择地能够实现在所述预设减震方向，尤其是主减震方向上不同的刚性。相关的腔体积和体积弹性或作用面优选选择为，使得共振位置和阻尼最大值都不会明显改变。

作为备选，第一和第二减震回路也可以无限制地称作液压轴承通道或刚性切换的通道(工作通道)。

按优选的实施形式，第一液压减震回路在橡胶轴承的周面中，尤其是在外部件的周面中，和/或在其中容纳有橡胶轴承的壳体中构造或通过壳体和在此设置的流动通道闭合。第二液压减震回路也可以在橡胶轴承的周面中，尤其是在外部件的周面中，和/或在该壳体中构造或通过该壳体闭合。以这种方式获得多种对两个减震回路的几何结构和布置设计的可能性。尤其是以这种方式可容易实现，根据本发明的扩展设计的液压减震橡胶轴承，就两个减震回路而言设计分别具有最大减震作用的不同频率(频率位置)和/或减震作用的不同频率相关性。此外可以规定，第一减震回路和第二减震回路具有不同的流体阻力。这可以例如通过不同的流动位移长度和/或不同的横截面值或几何尺寸实现。例如两个减震回路之一或相应的流动通道可以设计成相对较长并且具有相对较小的横截面，亦即，相应较大的流体阻力，而另一个减震回路或流动通道相对较短并且具有相对较大的流动横截面，亦即，相应小的流体阻力。

根据另一个优选的实施形式，第一和第二液压减震回路中的一个，尤其是第二液压减震回路可切换，其中，第一和第二液压减震回路中的另一个在此其减震作用基本上保持不受影响，尤其是在减震作用的频率相关性，亦即，尤其是阻尼最大值位置方面不受影响。这可以通过尤其是至少部分地构造在弹性材料(橡胶)中的在两个液压减震回路的流体腔之间的分离壁相应的尺寸设计和/或几何形状和通过外部件的笼架的在流体腔的区域中存在的轴承的尺寸设计而实现，使得例如即使在第二液压减震回路被刚性接通时并且其通过位于之间的(部分)弹性分离壁反作用到第一液压减震回路上时，减震作用的频率相关性基本上不改变。因此，根据该实施形式的橡胶轴承能够，虽然至少一个减震回路在预设方向上的刚性可切换，但保证确定的期望的在相同方向上的减震作用，即，通过另一个减震回路实现的减震作用，尤其是在频率相关性方面不明显改变。

优选，第一液压减震回路和第二液压减震回路具有不同的减震频率，由此提高减震频谱。

此外优选的是，第二液压减震回路具有至少两个第二流体腔(切换腔)，此至少两个第二流体腔通过第二流体连接装置(连接通道)流体连通。该单独的第二流体连接装置例如借助可开关的阀锁定或阻断，其中，通过按刚性切换的方式阻塞相应流体腔之间的液体运动实现橡胶轴承的总刚性的提高。因此，通过可开关的阀可以在流体技术上分离第二减震回路的切换腔，以便有针对性地影响轴承刚性。

优选，第二流体腔设计具有U-形的横截面；第一流体腔也可以具有基本上U-形的横截面。根据本发明的一种特别的实施形式，尤其是第二减震回路的流体腔可以至少局部区段具有几乎完美的U-形横截面和凹形倒圆的中间连接臂。在此优选所谓分配的(abgeordnete)连接臂完全构造在连接件的弹性材料(橡胶)中。而第一减震回路的流体腔可以至少局部区段具有变形的U-形状(V-形状)，其中，中间连接臂具有部分地凸形倒圆的，亦即，向U形中拱曲的轮廓。在此，优选中间连接臂也基本上完全地构造在连接件的弹性材料中。所述连接臂的成型和/或壁厚可以选择为，使得即使在一个减震回路在刚性切换时基本上如期望那样也不会造成对另一个减震回路的减震作用的影响。

根据另一个优选的实施形式，至少两个第二流体腔在橡胶轴承的周面上设置在至少两个，尤其是四个第一流体腔之间并且。因此，就整个橡胶轴承装置而言，第二流体腔相当于内部流体腔，而第一流体腔相当于外部流体腔。

优选，内部件具有空心圆柱形的金属芯，该金属芯被橡胶层包围，该橡胶层与所述的连接件一起形成。该芯本身用于将橡胶轴承与汽车的有待减震的部件，例如底盘或车身构件连接，该车上构件可以固定在空心圆柱的内部。优选，内部件用螺丝拧紧在车身上，而外部件压入转向器中。

外部件优选具有所述的由金属构成的笼架或由塑料构成的笼架或由其他适合材料构成的笼架，该笼架被橡胶层包围，该橡胶层同样与连接件一起形成。所述的由金属构成的笼架用于由连接件的弹性材料构成的流体腔壁的稳定性、防止流体腔壁在流体压力作用时折叠并且由此能够实现减震回路的流体腔相互间可靠的密封。

按另一个优选的实施形式，笼架的单独元件区段式形成用于第一和第二流体腔的加固装置，这首先带来已述的在稳定性方面的优点。

还按另一个优选的实施形式，笼架整体式或单件式构造，这简化了制造过程并因此降低了制造成本。但笼架也可以分开地构造，例如在DE102012213440中记载的那样。

因此，根据按本发明的橡胶轴承的优选的结构方案，产生下面的工作方式：在第二减震回路的流体腔在流体技术上连接时(“软的”切换状态)，在第一减震回路中，流体在轴承径向运动时通过相关的流体连接装置(工作通道)从轴承一侧的流体腔被挤压到轴承另一侧的流体腔内，从而引起减震作用。在第二减震回路中，同时同样流体通过自由流体连接装置从一侧(切换腔)被挤压到对置侧上的相应切换腔内。第二减震回路中的流体体积(有时也称作“切换盒(Schaltpaket)”)，优选在比“工作盒”(第一减震回路中的流体体积)在更高的频率时才进入共振。由此，保持在第一减震回路和第二减震回路之间的分离壁是“柔软”。分离壁相应的“橡胶盒”也具有弹性并且构成可振动的整个系统的一部分。

在“硬”切换状态中，亦即，在第二减震回路中的分离的切换腔内，阻断第二减震回路中的流体。所述的橡胶盒由于闭锁的切换腔中的流体的反压力没有或几乎没有弹性并因此不构成可振动系统的一部分。

如开头所述，在橡胶轴承的工作中，亦即，在橡胶轴承运动时(尤其是在“软的”状态)通过流体在流体腔中的流体连接装置(通道)的内部运动时的摩擦效果出现一种“流体堵塞”，主要在共振频率之外。这提高了流体腔中的压力，然后，该压力促使柔性的腔壁弯曲。弯曲的量与通道尺寸和以这种方式实现的“屈曲弹簧”的面积共同地确定共振频率的位置和最大损耗角。

在此，(在相应的结构方案中)切换腔的闭合状态，亦即，第二减震回路的流体腔通过所属的流体压力可以影响或阻碍屈曲弹簧的“标准”运动，如该运动在“软的”切换状态中获得。这相当于减小体积弹性，由此也改变屈曲弹簧的面积。该系统在本发明相应的结构方案中优选设计成，使得两个前述的效果共同-与保持不变的通道(流体连接装置)共同地-引起橡胶轴承相似的动力性能/基本上不变的动力(减震-)性能。

下面参照附图进一步阐述本发明的各实施形式。附图中：

图1是按一种实施形式的橡胶轴承的等轴视图；

图2是图1中所示的橡胶轴承的侧视图；

图3A-3E是按一种实施形式的橡胶轴承的外部件的不同的其他视图。

图1示出按一种实施形式的用于汽车的前桥的导向杆的液压减震橡胶轴承1的等轴视图。橡胶轴承1包括基本上空心圆柱形的内部件2和以与之预设距离布置的外部件3，其中，内部件2和外部件3通过布置在之间的弹性连接件4连接。连接件4借助多个橡胶接片桥接在内部件2和外部件3之间的间隙5，以便建立在内部件2和外部件3之间的连接。在内部件2的内部的自由区域6用于容纳通过橡胶轴承1有待连接的车辆构件，尤其是底盘或车身部件。此外，橡胶轴承1可以被此处未示出的壳体包围。如可见，在外部件3中或在其外周面7中构造多个腔和通道，即，第一和第二流体腔14，15以及对应的连接通道(流体连接装置)，所述连接通道相互间通过-根据壁厚度或多或少的-柔性的腔壁8相互分离，并且还要结合图2进一步描述。该腔和/或通道的部分也可以构造在所述壳体的壁中或在减震回路的内部相互连接。在周面7上和在形成柔性的腔壁8的接片9上，端侧分别设有用于相对此处未示出的壳体壁密封橡胶轴承1或减震回路的密封装置10-尤其是用于将单独的回路相互分离。

图2是图1中所示的橡胶轴承1的剖面图。如此处清楚可见，在基本上空心圆柱形的内部件2中设有具有六角形横截面11的区段，该区段位于就橡胶轴承1的纵向轴线L而言的大致中心。此外，在此处所示的剖面图中可见，内部件2具有空心圆柱形的金属芯12，该金属芯完全被橡胶层包围。外部件3具有以由金属构成的笼架13形式的单件式的复杂结构用于稳定腔壁8，该笼架同样被橡胶层包围。两个所述的橡胶层在空隙5的区域内相互过渡并因此形成弹性连接件4。

橡胶轴承1具有带有多个通过第一流体连接装置流体连通的第一流体腔14的第一液压减震回路，该第一液压减震回路提供在预设方向，即优选相当于汽车纵向的主减震方向上的减震作用。所述的第一流体腔14既就橡胶轴承1的一侧而言，亦即，在纵向轴线L的左边和右边，又就橡胶轴承1的不同侧而言相互流体连接，如尤其也从下面描述的图3A至3E中可知。所述流体连接装置的部分也是图2中以附图标记14'标记的、在橡胶轴承1的轴向末端区域中的通道。在第一流体腔14和所述的通道14'之间的流体连接至少部分地也可以通过橡胶轴承1的(未示出的)壳体实现。

此外，橡胶轴承1具有与第一液压减震回路分离的第二液压减震回路，该第二液压减震回路具有在与第一液压减震回路相同的方向上的减震作用。第二液压减震回路借助在两个第二流体腔15(切换腔)之间的流体连接装置中的此处未示出的阀可切换。该阀可以设置在已述壳体的壁中。但在将第二液压减震回路切换到“硬”，亦即，阀阻断流体腔15之间的流体连接并且使之在流体技术上分离的状态时，第一液压减震回路的减震作用很大程度上不受影响。为了实现第一和第二液压减震回路的减震作用为此所需的脱耦，还通过第二流体腔15分别设计具有特殊的近似U-形的横截面(参见图2)和相对较厚的腔壁，相应地适配在橡胶轴承1的纵向L上相邻的第一和第二流体腔14，15的尺寸和几何形状，如已指出的那样。而第一流体腔14可以，如此处已示出的，更确切的说设有V-形的横断面。

在这种背景下本申请人大量的试验表明，第一和第二流体腔14，15的特别在图2中所示的几何形状促使或支持两个液压减震回路的期望的独立性。另据上述已指出的是，沿纵向L外部布置的第一流体腔14在按图2的剖面图中具有修改的U-形或大致V-形的结构方案。这尤其在于，第一流体腔14的在纵向上看各外部的橡胶壁就实际的流体腔而言设计为凸形的，而第一流体腔14的各对置的橡胶壁凹形成型。与之相比，在第二流体腔15的区域内，相应的壁在两侧凹形设计。此外，在第二流体腔15的区域内的橡胶限制壁设计成相对厚壁的并因此更确切的说较硬，使得当橡胶轴承刚性连接时在第二减震回路(包括第二流体腔15)的区域内仅引起对第一减震回路(包括流体腔14)比较小的影响。此外可以通过第一流体腔14的凸形的外部限制壁增大的挠度至少部分地补偿在第二和第一减震回路之间的分离壁增大的刚性。

第一液压减震回路具有与第二液压减震回路不同的减震频率。具有第一流体腔14和相对长且细的用于流体连接第一流体腔14的通道14'的第一液压减震回路例如可以覆盖16至17Hz的频率范围，而具有更宽的流体腔15和更短且宽的用于流体连接第二流体腔15的通道的第二液压减震回路覆盖大约110Hz左右的频率范围，其中，所述的频率值并不意味着限制。与之相关地也参见外部件3在图3A至3E中的图示。在此，图3A，3B和3E尤其明显示出第一流体腔14和对应回形的通道14'彼此上下重叠的连接装置，由此，获得已述的相对长的第一液压减震回路。

图3A至3E示出按一种实施形式的橡胶轴承的外部件3的其他不同视图。图3A示出外部件3的等轴视图，图3B和3C分别示出外部件围绕轴线L旋转90°的剖面图，图3D和3E分别示出外部件3在就轴线L而言不同位置中的其他侧视图。如在图3C中可见，外部件3具有两个由金属构成的纵向接片16，该纵向接片16为了密封的目的相对壳体外部涂橡胶层。错开180°布置的两个纵向接片16将外部件3的周面7分成两个半体，这两个半体基本上镜面对称设计。在两个半体中的每个上分别设有两个外部第一流体腔14，在两个外部第一流体腔的中间分别设有内部第二流体腔15。因此，在外部件3的周面7上提供总共两个第二内部流体腔15和四个第一外部流体腔14，它们分别通过分离的通道，尤其是通道14'相互连接。这尤其是很清楚地从图3A，3B和3E的图示中得知。第二流体腔15通过例如也很清楚地从图1中得知的环绕的腔壁8，在流体技术上相互分离并且与第一流体腔14分离。此处完全通过橡胶轴承的(未示出的)壳体进行流体连接。就第一减震回路而言，使用情况更复杂。此处，第一流体腔14在每一侧例如按图3A或图3E相互流体连接。按例如在图3E中还存在这两个腔通过附图上方示出的通道14'与在该装置另一侧上相应的流体腔的流体连接。图3D示出外部件3的两个半体借助连续的纵向接片16的已述的在流体技术上的分离。

而按图3E的另一个纵向接片16不完全连续，使得借助已述的通道14'，位于第一减震回路中的流体可以到达该装置的另一侧上(参照图3A和图3C)。按图3D中的图示，在该侧面，仅第一减震回路的通道14'相互流体连接。第一流体腔14相互分离并且与所述的通道14'分离(腔壁8)。这相当于从图3A中的图示(未示出的)的背面看到的。根据从图3A中正面看到的图3E，存在已多次提到的在第一流体腔14和下部通道14'之间的流体连接装置。位于第一减震回路中的流体即通过通道14'从该装置的一侧到达该装置的另一侧并且在此分散到已多次阐述的第一流体腔14上。以这种方式获得具有相对较高的流体阻力的相对长的回形减震回路-区分于具有比较大体积的且直接地相互连接的第二流体腔15的第二减震回路。在相应彼此适配单独的流体腔和通道的尺寸时，可以适配橡胶轴承的共振位置和损耗角。

附图标记

1.橡胶轴承

2.内部件

3.外部件

4.连接件

5.空隙

6.自由区域

7.周面

8.腔壁

9.接片

10.密封装置

11.横截面

12.金属芯

13.笼架

14.第一流体腔

14`.通道

15.第二流体腔

16.纵向接片

Claims (15)

1.一种液压减震橡胶轴承(1)，所述液压减震橡胶轴承(1)具有基本上空心圆柱形的内部件(2)和以与所述内部件(2)预设间距布置的外部件(3)，所述外部件(3)与所述内部件(2)通过布置在所述内部件(2)和所述外部件(3)之间的弹性连接件(4)连接，所述液压减震橡胶轴承(1)还具有第一液压减震回路，所述第一液压减震回路具有至少两个通过第一流体连接装置流体连通的第一流体腔(14)并且第一流体腔在预设方向上具有减震作用，其特征在于，所述橡胶轴承(1)具有第二液压减震回路，所述第二液压减震回路具有在与第一液压减震回路相同方向上的减震作用。

2.根据权利要求1所述的液压减震橡胶轴承(1)，其特征在于，所述第一液压减震回路在所述橡胶轴承(1)的周面中，尤其是在所述外部件(3)的周面(7)中，和/或在其中容纳有所述橡胶轴承(1)的壳体中构造和/或在流体技术上闭合。

3.根据权利要求1或2所述的液压减震橡胶轴承(1)，其特征在于，所述第二液压减震回路在所述橡胶轴承(1)的周面中，尤其是在所述外部件(3)的周面(7)中，和/或在其中容纳有所述橡胶轴承(1)的壳体中构造和/或在流体技术上闭合。

4.根据权利要求1至3之一所述的液压减震橡胶轴承(1)，其特征在于，第一和第二液压减震回路中的至少一个，尤其是所述第二液压减震回路，可切换，其中，所述第一和第二液压减震回路中的另一个保持其减震作用，尤其是在减震作用的频率相关性方面基本上不受影响。

5.根据权利要求1至4之一所述的液压减震橡胶轴承(1)，其特征在于，所述第一液压减震回路和所述第二液压减震回路具有所述减震作用不同的频率相关性，尤其是具有最大减震作用的不同频率。

6.根据权利要求1至5之一所述的液压减震橡胶轴承(1)，其特征在于，所述第二液压减震回路具有至少两个第二流体腔(15)，所述至少两个第二流体腔(15)通过第二流体连接装置流体连通。

7.根据权利要求1至6之一所述的液压减震橡胶轴承(1)，其特征在于，在所述第二减震回路中设有可切换的阀，所述阀尤其是隔断根据权利要求6所述的第二流体连接装置，以便选择性地提高所述橡胶轴承(1)的总刚性。

8.根据权利要求6或7所述的液压减震橡胶轴承(1)，其特征在于，所述至少两个第二流体腔(15)之一在橡胶轴承(1)的周面(7)上分别布置在两个第一流体腔(14)之间。

9.根据权利要求6至8之一所述的液压减震橡胶轴承，其特征在于，所述至少两个第二流体腔(15)和所述至少两个第一，尤其是四个第一，流体腔(14)分别设计具有U-形的横截面。

10.根据权利要求1至9之一所述的液压减震橡胶轴承，其特征在于，所述第一减震回路和所述第二减震回路具有不同的流体阻力，优选不同的长度和/或横截面值和/或横截面形状。

11.根据权利要求1至10之一所述的液压减震橡胶轴承(1)，其特征在于，所述内部件(2)具有空心圆柱形的金属芯(12)，所述金属芯被橡胶层包围。

12.根据权利要求1至11之一所述的液压减震橡胶轴承(1)，其特征在于，所述外部件(3)具有由金属构成的笼架(13)，所述由金属构成的笼架(13)被橡胶层包围。

13.根据权利要求11和12所述的液压减震橡胶轴承(1)，其特征在于，所述橡胶层形成所述连接件(4)。

14.根据权利要求12或13所述的液压减震橡胶轴承(1)，其特征在于，笼架(13)的单独元件形成用于所述第一和第二流体腔(14，15)的金属加固装置。

15.根据权利要求12至14之一所述的液压减震橡胶轴承(1)，其特征在于，所述笼架(13)设计成单件式。