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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein hydraulisch arbeitendes Lager,
insbesondere ein Fahrwerkslager, für ein Kraftfahrzeug, mit den
Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Aus
der
DE 39 30 644 C2 ist
ein derartiges Hydrolager bekannt, das einen Elastomerkörper aufweist,
der eine Innenbuchse radial an einer Außenbuchse abstützt. Ferner
umfasst das bekannte Hydrolager innerhalb der Außenbuchse einen von der Innenbuchse
durchsetzten und vom Elastomerkörper begrenzten
Hohlraum, der mit einer hydraulischen Flüssigkeit gefüllt ist.
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Beim
bekannten Hydrolager ist in der Außenbuchse außerdem ein
weiterer Hohlraum vorgesehen. Die beiden Hohlräume oder Hohlkammern kommunizieren über einen
permanent offenen Überströmkanal sowie über zwei
dazu parallele, je ein, unidirektional, entgegengesetzt öffnendes
Ventil aufweisende Hilfskanäle
miteinander. Beim bekannten Hydrolager nimmt der Elastomerkörper Relativbewegungen
zwischen Außenbuchse
und Innenbuchse federelastisch auf. Durch die Kammerbildung im Inneren
des Hydrolagers kann bei derartigen Relativbewegungen eine gedrosselte Überströmung der
hydraulischen Flüssigkeit
zwischen den Hohlräumen erzielt
werden, wodurch die Bewegung zwischen Innenbuchse und Außenbuchse
außerdem
gedämpft wird.
Beim bekannten Hydrolager ist der Elastomerkörper im gesamten Bewegungsbereich
zwischen Außenbuchse
und Innenbuchse relativ großen
Verformungskräften
ausgesetzt, wodurch der Elastomerköper hohem Verschleiß ausgesetzt
ist und insbesondere rasch ermüden
kann.
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Ferner
kann bei bestimmten Missbrauchslastfällen, z.B. sog. „Waschbrettbremsung", bei hydraulisch
gedämpften
Fahrwerkslagern das Auftreten hoher Kräfte in Zugstrebenrichtung beobachtet
werden, was einen erhöhten
Verschleiß bedeutet,
der außerdem
zu einem Geräuschproblem
führen
kann. Zusätzlich
kann im Betrieb des Fahrzeugs eine erhöhte Beweglichkeit des Hydrolagers
in Form eines Torsionswinkels von z.B. ± 15° und/oder eines überlagerten
Kardanikwinkels von z.B. ± 7° erforderlich sein.
Ferner ist ein „weicher" Anschlag, also ein
weicher Übergang
der Elastomerkennlinie in eine Anschlagprogression zur Geräuschminderung
erwünscht.
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Die
vorliegende Erfindung beschäftigt
sich mit dem Problem, für
ein hydraulisch arbeitendes Lager der eingangs genannten Art eine
verbesserte Ausführungsform
anzugeben, die sich insbesondere durch einen reduzierten Verschleiß bei extremer
Belastung auszeichnet.
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Dieses
Problem wird erfindungsgemäß 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, im Hohlraum zumindest
einen Anschlagkörper
aus Kunststoff anzuordnen, der über
einen elastischen Hohlkörper
an der Innenbuchse abgestützt
ist. Besagter Hohlkörper
weist dann einen Innenraum auf, der ebenfalls mit hydraulischer
Flüssigkeit
gefüllt
ist und der über
zumindest eine drosselnd wirkende Verbindungsöffnung mit dem Hohlraum kommuniziert.
Der Anschlagkörper
besteht dabei aus einem Werkstoff, der eine höhere Steifigkeit aufweist als
der Elastomerkörper.
Der zwischen Innenbuchse und Außenbuchse
angeordnete Anschlagkörper
bildet somit einen Bewegungsanschlag für Relativbewegungen zwischen
Innenbuchse und Außenbuchse und
nimmt bei Erreichen der Anschlagverstellung die auftretenden Kräfte auf,
wodurch der Elastomerkörper
diesbezüglich
entlastet ist. Der Verschleiß des Elastomerkörpers kann
dadurch erheblich reduziert werden. Darüber hinaus bewirkt die Abstützung des Anschlagkörpers über den
elastischen Hohlkörper eine
Deformation des Hohlkörpers
bei entsprechender Relativverstellung zwischen Innenbuchse und Außenbuchse.
Hierbei kann es zu einer Verformung des Hohlkörpers kommen, bei welcher das
Volumen seines Innenraums abnimmt. Über die wenigstens eine Verbindungsöffnung kann
die Hydraulikflüssigkeit
vom Innenraum in den Hohlraum überströmen, was
jedoch nur gedrosselt erfolgt. In der Folge kann die Verformung
des Hohlkörpers
und somit die Relativbewegung zwischen Innenbuchse und Außenbuchse
gedämpft
werden.
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Gemäß einer
besonders vorteilhaften Ausführungsform
kann der jeweilige Hohlkörper
mehrere drosselnd wirkende Verbindungsöffnungen aufweisen, deren Drosselwirkung
durch Verformung des jeweiligen Hohlkörpers variiert. Durch diese
Bauweise ist es insbesondere möglich,
die einzelnen Verbindungsöffnungen
bei unterschiedlichen Verformungszuständen des Hohlkörpers, und
somit bei unterschiedlichen Relativlagen zwischen Innenbuchse und
Außenbuchse
zu aktivieren bzw. zu deaktivieren oder in sonstiger Weise bezüglich ihrer
Drosselwirkung zu verändern.
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Beispielsweise
schließen
die Verbindungsöffnungen
mit zunehmender Verformung des Hohlkörpers, so dass bei zunehmender
Relativbewegungen zwischen Innenbuchse und Außenbuchse die für den Flüssigkeitsaustausch
bereitstehenden Querschnitte reduziert und die damit einhergehende
Drosselwirkung erhöht
wird. Dementsprechend nimmt auch die Dämpfung mit zunehmender Relativverstellung
progressiv zu.
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Weitere
wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen, aus
der Zeichnung und aus der zugehörigen
Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.
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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 der Zeichnung dargestellt und werden in der
nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert.
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Die
einzige 1 zeigt einen Längsschnitt durch
ein hydraulisch arbeitendes Lager.
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Entsprechend 1 weist
ein hydraulisch arbeitendes Lager 1, das im folgenden auch
als Hydrolager 1 bezeichnet wird, eine Außenbuchse 2 und eine
Innenbuchse 3 auf. Das Hydrolager 1 kommt bevorzugt
bei Kraftfahrzeugen zum Einsatz, insbesondere als Fahrwerkslager.
Dabei werden die beiden aneinander zu lagernden Komponenten des
Fahrzeugs über
wenigstens ein solches Hydrolager 1 aneinander abgestützt, wobei
das eine Bauteil mit der Außenbuchse 2 und
das andere Bauteil mit der Innenbuchse 3 verbunden wird.
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Das
Hydrolager 1 weist außerdem
einen Elastomerkörper 4 auf,
der eine radiale Abstützung der
Innenbuchse 3 an der Außenbuchse 2 bewirkt. Der
Elastomerkörper 4 weist
hier zwei ringförmige Abschnitte 5 auf,
die an axialen Stirnseiten der Außenbuchse 2 angeordnet
sind und im Inneren der Außenbuchse 2 einen
Hohlraum 6 axial begrenzen. Die beiden Ringabschnitte 5 sind
mit einem mittleren Abschnitt 7 des Elastomerkörpers 4 aus
einem Stück hergestellt,
insbesondere durch Spritzgießen.
Im gezeigten Beispiel weist das Hydrolager 1 somit nur
einen einzigen Elastomerkörper 4 auf.
Ebenso können die
Endabschnitte 5 und/oder der mittlere Abschnitt 7 als
separate Elastomerkörper 4 ausgestaltet
sein.
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Der
Hohlraum 6 ist in axialer Richtung von der Innenbuchse 3 durchsetzt
und ist mit einer hydraulischen Flüssigkeit gefüllt. Bevorzugt
ist dabei die Innenbuchse 3 koaxial zur Außenbuchse 2 angeordnet,
wodurch die Innenbuchse 3 den Hohlraum 6 zentrisch
durchsetzt.
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Das
Hydrolager 1 weist im Hohlraum 6 außerdem zumindest
einen Anschlagkörper 8 auf,
der über
einen Hohlkörper 9 an
der Innenbuchse 3 abgestützt ist. Im gezeigten bevorzugten
Beispiel sind zwei derartige Anschlagkörper 8 vorgesehen,
die jeweils über
einen solchen Hohlkörper 9 an
der Innenbuchse 3 abgestützt sind. Dabei sind die beiden
Anschlagkörper 8 mit
den beiden Hohlkörpern 9 bezüglich der
Innenbuchse 3 zueinander diametral gegenüberliegend
positioniert. Der jeweilige Anschlagkörper 8 besteht aus
einem Kunststoff, dessen Steifigkeit größer ist als die Steifigkeit
des Materials des Elastomerkörpers 4.
Der jeweilige Hohlkörper 9 ist aus
einem elastisch verformbaren Material hergestellt, z.B. aus einem
Elastomerwerkstoff. Der jeweilige Hohlkörper 9 besitzt einen
Innenraum 10. Dieser ist ebenfalls mit der hydraulischen
Flüssigkeit
gefüllt. Ferner
sind im Hohlkörper 9 bzw.
in seiner Wandung jeweils wenigstens eine Verbindungsöffnung 11 ausgebildet.
Im gezeigten, bevorzugten Ausführungsbeispiel
weist der jeweilige Hohlkörper 9 jeweils
mehrere derartige Verbindungsöffnungen 11 auf.
Die Verbindungsöffnungen 11 ermöglichen
eine kommunizierende Verbindung zwischen dem Innenraum 10 des jeweiligen
Hohlkörpers 9 und
dem Hohlraum 6. Die Verbindungsöffnungen 11 sind vergleichsweise
klein dimensioniert, so dass sich eine gewünschte Drosselwirkung beim Überströmen vom
Innenraum 10 zum Hohlraum 6 einstellt.
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Beim
hier gezeigten, bevorzugten Ausführungsbeispiel
sind die einzelnen Verbindungsöffnungen 11 am
jeweiligen Hohlkörper 9 so
angeordnet, dass sich ihre Drosselwirkung beim Verformen des Hohlkörpers 9,
insbesondere unterschiedlich verändert.
Erreicht wird dies beispielsweise mit Hilfe der hier gezeigten Ausführung des
Hohlkörpers 9 als
Faltenbalg. Der Faltenbalg wird im folgenden ebenfalls mit 9 bezeichnet.
Die Verbindungsöffnungen 11 sind im
Bereich der innen liegenden Falten des Faltenbalgs 9 angeordnet,
beispielsweise jeweils an diametral gegenüberliegenden Seiten. Desweiteren
ist in der hier gezeigten, bevorzugten Ausführungsform der jeweilige Faltenbalg 9 so
ausgestaltet, dass er bezüglich
seiner Faltrichtung, die sich bezüglich einer Längsmittelachse
der Innenbuchse 3 radial erstreckt, variierende Faltwinkel
aufweist. Beispielsweise nimmt der Faltwinkel von radial innen nach
radial außen
ab. Zusätzlich
oder alternativ kann der jeweilige Faltenbalg 9 bezüglich seiner
Faltrichtung auch eine variierende Wandstärke aufweisen. Beispielsweise
kann die Wandstärke
von radial innen nach radial außen
zunehmen.
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Durch
die Positionierung der Verbindungsöffnungen 11 in den
innen liegenden Falten des Faltenbalgs 9 wird erreicht,
dass mit zunehmender Verformung des Faltenbalgs 9 der durchströmbare Öffnungsquerschnitt
der jeweiligen Verbindungsöffnung 11 abnimmt.
In der Folge nimmt die Drosselwirkung und somit die Dämpfungswirkung
des Hydrolagers 1 zu. Durch unterschiedliche Faltwinkel
und/oder Wandstärken
kann beispielsweise die Querschnittsveränderung bei den radial innen
liegenden Verbindungsöffnungen 11 zuerst
oder stärker
auftreten als bei den radial weiter außen angeordneten Verbindungsöffnungen 11.
Hierdurch kann eine vom Grad der Verformung des Faltenbalgs 9 abhängige Drosselwirkung
erzielt werden. Darüber
hinaus besitzt das Hydrolager 1 bei der hier gezeigten
Ausführungsform
für den
jeweiligen Hohlkörper 9 eine
Aufnahme 12, die jeweils an der Innenbuchse 3 angeordnet
ist und die zumindest innen, also an einer dem jeweiligen Hohlkörper 9 zugewandten
Innenseite konisch ausgestaltet ist. Diese Konizität charakterisiert
sich durch einen Innenquerschnitt der Aufnahme 12, der mit
zunehmendem radialen Abstand zunimmt. Im gezeigten Beispiel ist
die jeweilige Aufnahme 12 vom mittleren Abschnitt 7 des
Elastomerkörpers 4 überzogen.
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Die
jeweilige Aufnahme 12 ist hinsichtlich ihrer Abmessungen
an den jeweiligen Hohlkörper 9 bzw.
an den jeweiligen Faltenbalg 9 angepasst. Die Aufnahme 12 kann
somit den Faltenbalg 9 beim Zusammenfalten aufnehmen. Dabei
kann die Aufnahme 12 so dimensioniert sein, dass sich eine
Längsführung der
außen
liegenden Falten des Faltenbalgs 9 entlang der Innenseite
der jeweiligen konischen Aufnahme 12 ausbildet. Durch die
Kontaktierung der außen
liegenden Falten mit der Innenseite der jeweiligen Aufnahme 12 werden
zwischen benachbarten Falten innerhalb der Aufnahme 12 mit
Hydraulikflüssigkeit
gefüllte
Ringkammern 13 ausgebildet, die über einen Radialspalt zwischen
den außen
liegenden Falten und der Innenseite der Aufnahme mit dem Hohlraum 6 kommunizieren,
wodurch sich eine weitere Drosselwirkung ergibt.
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An
der jeweiligen Aufnahme 12 ist an einem dem jeweiligen
Anschlagkörper 8 zugewandten
Ende ein Sitz 14 ausgebildet, der komplementär zu einem Randbereich 15 des
jeweiligen Anschlagkörpers 8 geformt
ist. Besagter Randbereich 15 ist dabei an einer der Innenbuchse 3 zugewandten
Innenseite des jeweiligen Anschlagkörpers 8 ausgebildet.
An seiner von der Innenbuchse 3 abgewandten Außenseite
ist der jeweilige Anschlagkörper 8 gegenüber der
Außenbuchse 2 konvex
gewölbt.
Bei hinreichender Relativverstellung des Anschlagkörpers 8 in
Richtung auf die Innenbuchse 3 kommt dieser mit seinem Randbereich 15 im
Sitz 14 zur Anlage. Die mit Hilfe des jeweiligen Hohlkörpers 9 bis
dahin realisierte Dämpfung
ist dann deaktiviert.
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Das
Hydrolager 1 arbeitet wie folgt: Bei der in 1 gezeigten
Ausgangsstellung sind die Hohlkörper 9 entspannt.
Vorzugsweise sind in dieser Ausgangslage die Anschlagkörper 8 von
der Außenbuchse 2 radial
beabstandet angeordnet.
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Kommt
es aufgrund einer Kraftübertragung zwischen
Außenbuchse 2 und
Innenbuchse 3 zu einer Verformung des Elastomerkörpers 4,
kann bei einer entsprechenden Orientierung zumindest einer der Anschlagkörper 8 mit
der Außenbuchse 2 in
Kontakt kommen. Bei weitergehender Deformation des Elastomerkörpers 4 beginnt
sich auch der zugehörige
Hohlkörper 9 zu
deformieren. Dabei wird das Volumen seines Innenraums 10 verkleinert.
Der Druck im Innenraum 10 steigt an und die Flüssigkeit
drängt durch
die Verbindungsöffnungen 11 aus
dem Innenraum 10 heraus und in den Hohlraum 6 hinein.
Durch die Drosselwirkung der Verbindungsöffnungen 11 ergibt
sich hierbei eine Dämpfung
der Verformungsbewegung des Hohlkörpers 9 und somit
eine Dämpfungswirkung
für die
Verformung des Elastomerkörpers 4 bzw.
eine Dämpfungswirkung
für die
Relativbewegung zwischen den Buchsen 2, 3. Bei
weitergehender Verformung des Elastomerkörpers 4 nehmen die
durchströmbaren
Querschnitte der Verbindungsöffnungen 11 ab,
wodurch die Drosselwirkung und somit die Dämpfungswirkung mit zunehmender
Relativverstellung zwischen den Buchsen 2, 3 zunimmt. Hinzu
kommt die Kammerbildung in der jeweiligen Aufnahme 12,
was die Dämpfung
verstärkt.
Schließlich
führt die
Relativbewegung zwischen den Buchsen 2, 3 dazu,
dass der jeweilige Anschlagkörper 8 stark
gedämpft
in den zugehörigen
Sitz 14 einfährt, wodurch
ein von der Elastizität
des Anschlagkörpers 8 abhängiger elastischer
Endanschlag realisiert wird. Der Anschlagkörper 8 bewirkt dann
eine Entlastung des Elastomerkörpers 4 im
Falle von weiter zunehmenden Kräften.
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Sobald
die Kräfte
zwischen den Buchsen 2, 3 wieder abnehmen, sorgen
die Elastizitätskräfte des Elastomerkörpers 4 und
des jeweiligen Hohlkörpers 9 dafür, dass
die in 1 gezeigte Ausgangslage selbsttätig wieder
eingenommen werden kann.