DE102007054902B4

DE102007054902B4 - Anschlagelement für Hydrolager und damit ausgestattete Hydrobuchse

Info

Publication number: DE102007054902B4
Application number: DE102007054902.6A
Authority: DE
Inventors: Hubert Siemer; Dr. Loheide Stefan
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: Boge Elastmetall GmbH
Priority date: 2007-11-15
Filing date: 2007-11-15
Publication date: 2014-03-06
Anticipated expiration: 2027-11-16
Also published as: FR2923881A1; DE102007054902A1; US20090140478A1; US7703753B2

Abstract

Anschlagelement (1) mit einem Anschlagkörper (2, 2'), welches in einem Elastomerlager (12) mit einem elastomeren Lagerkörper (14) in einer zur Aufnahme eines fluiden Dämpfungsmittels ausgebildeten Arbeitskammer (16, 16') angeordnet ist und einen Anschlag ausbildet, der den Verformungsweg des Lagerkörpers (14) in einer Hauptbelastungsrichtung (r) durch das Anschlagen eines dem Anschlagkörper (2, 2') gegenüberliegenden Flächenbereichs eines Elements des Elastomerlagers (12) begrenzt, wobei das Anschlagen des betreffenden Flächenbereichs an den Anschlagkörper (2, 2') mittels des Anschlagelements (1) hydraulisch gedämpft wird, wobei das Anschlagelement (1) als eine Kolben-Zylinder-Anordnung ausgebildet ist, mit – einem von einer metallischen Hülse gebildeten Zylinder (4), der in das seine Mantelfläche umgebende Vollmaterial eines die Arbeitskammer (16, 16') des Elastomerlagers (12) quer zu der Hauptbelastungsrichtung (r) begrenzenden und mit einer entsprechenden Ausnehmung (18) versehenen metallischen Elements des Elastomerlagers (12) eingefügt ist, – einem am Boden des Zylinders (4) angeordneten elastomeren Puffer (5), – einem den Anschlagkörper mit einer Anschlagfläche (3) ausbildenden Kolben (2, 2'), welcher in dem Zylinder (4) in der Hauptbelastungsrichtung (r) verschieblich ist und zumindest an seinen Kontaktflächen zum Zylinder (4) aus Metall besteht, wobei im unbelasteten Zustand des Anschlagelements (1) zwischen dem Boden (7) des Zylinders (4) und dem Kolben (2, 2') eine mit dem fluiden Dämpfungsmittel der Arbeitskammer (16, 16') des Elastomerlagers (12) gefüllte Zylinderkammer (8) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass – das Anschlagelement 1 mindestens einen die Seitenwand des Zylinders (4) durchragenden, strömungsleitend mit der Arbeitskammer (16, 16') des Elastomerlagers verbundenen Drosselkanal (6) aufweist und dass – der den Anschlagkörper ausbildende Kolben (2, 2') sich im Falle einer Belastung des Anschlagelements (1) in Richtung des Zylinderbodens (7) bewegt und dabei Dämpfungsmittel aus der sich verkleinernden Zylinderkammer (8) über den mindestens einen Drosselkanal (6) in die Arbeitskammer des Elastomerlagers verdrängt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Anschlagelement für Hydrolager, das heißt Elastomerlager mit hydraulischer Dämpfung. Sie betrifft ferner eine Hydrobuchse, beziehungsweise ein elastomeres Buchsenlager mit hydraulischer Dämpfung, welches mindestens einen Radialanschlag aufweist, der mittels des erfindungsgemäßen Anschlagelements realisiert ist. Elastomerlager unterschiedlicher Bauformen werden als Axial- und Radiallager (Buchsenlager) in großer Anzahl zur schwingungsgedämpften Lagerung konstruktiver Teile von Maschinen, Anlagen, Fahrzeugen und Bauwerken eingesetzt. Je nach Einsatzzweck sind die mit einem elastomeren Lagerkörper ausgebildeten Lager zur Verbesserung des Schwingungsverhaltens beziehungsweise zur Erhöhung des Komforts als Hydrolager ausgelegt, das heißt zusätzlich mit einer hydraulischen Dämpfung ausgestattet. Dazu weisen entsprechende Elastomerlager an oder in dem Lagerkörper mindestens zwei Arbeitskammern zu Aufnahme eines fluiden Dämpfungsmittels auf, welche strömungsleitend miteinander verbunden sind. Im Falle einer im Bereich einer Arbeitskammer auftretenden Belastung wird das Dämpfungsmittel in die jeweils andere Arbeitskammer verdrängt, wodurch in Abhängigkeit der Geometrie eines die Arbeitskammern strömungsleitend verbindenden Kanals eine Masse- oder eine Drosseldämpfung gegeben ist.
Vor allem im modernen Fahrzeugbau sind, insbesondere im Bereich der Fahrwerksaufhängung eingesetzte Buchsen- beziehungsweise Radiallager häufig als Hydrobuchsen ausgeführt. Die Hydrobuchsen bestehen im Allgemeinen aus einem vorzugsweise metallischen, zumeist zylinderförmigen Innenteil, einem dieses Innenteil umgebenden elastomeren Lagerkörper und einer das Innenteil mit dem Lagerkörper aufnehmenden Außenhülse. Innerhalb des Lagerkörpers beziehungsweise zwischen der Außenkontur des Lagerkörpers und der Außenhülse sind mindestens zwei Arbeitskammern zur Aufnahme des fluiden Dämpfungsmittels ausgebildet. Die Arbeitskammern sind bezogen auf die Lagerumfangsrichtung zueinander versetzt angeordnet und durch mindestens einen Kanal miteinander verbunden.
Im praktischen Einsatz sind insbesondere die Kammerwände einer derartigen Hydrobuchse hohen Belastungen ausgesetzt, da der Lagerkörper die einwirkenden Kräfte bei deren Dämpfung vor allem durch eine Verformung der Kammerwände aufnimmt.
Um das Lager bei hohen Belastungen vor einer Zerstörung durch einreibende Kammerwände und in der Folge austretendes Dämpfungsmittel zu schützen, ist es erforderlich, den Verformungsweg der Kammerwände zu begrenzen. Hierfür werden in dem oder an dem Lager beziehungsweise der Hydrobuchse Radialanschläge ausgebildet. Die Radialanschläge werden durch radiale Erhebungen auf der Außenseite des Innenteils oder auf der Innenseite der Außenhülse realisiert, durch welche ein Anschlagkörper gebildet ist, auf den bei entsprechend hohen radialen Lasten eine dem Anschlagkörper in der radialen Richtung gegenüberliegende Abstützfläche aufläuft. Die Kontaktflächen des Anschlagkörpers einerseits und der Abstützfläche andererseits sind vornehmlich in den Werkstoffpaarungen Gummi/Stahl, Gummi/Aluminium, Kunststoff/Stahl, Kunststoff/Aluminium realisiert. Eine entsprechende Hydrobuchse mit außerhalb des eigentlichen Lagers, das heißt außerhalb seiner Arbeitskammern mit dem fluiden Dämpfungsmittels angeordneten Radialanschlägen wird beispielsweise durch die DE 38 18 287 C2 beschrieben. Hingegen offenbart die DE 197 17 210 A1 eine Hydrobuchse mit in den Arbeitskammern der Buchse angeordneten Radialanschlägen.
Gehen auf elastomere Buchsenlager wirkende hohe radiale Lasten einher mit hohen Frequenzen der sie verursachenden Schwingungen, wie dies bei stoßartigen Belastungen auftritt, so ergeben sich hohe Verformungsgeschwindigkeiten des Lagerkörpers, insbesondere der Kammerwände. Die Radialanschläge dienen hauptsächlich dem Abfangen hoher radialer Lasten bei gleichzeitig auftretenden torsionalen und kardanischen Auslenkungen des Hydrolagers. Dabei gehen hohe Flächenpressungen mit Relativbewegungen zwischen den belasteten, aus den vorgenannten Materialien bestehenden Kontaktflächen einher. Sofern die Radialanschläge mit einer gummierten Oberfläche ausgestattet sind, entsteht bei hohen Auslenkungen durch die angesprochenen Relativbewegungen, aufgrund der starren Anbindung der Anschläge an den jeweiligen Grundkörper, ein starker Abrieb. Andererseits sind bei geringeren Auslenkungen teilweise unerwünschte Geräusche zu verzeichnen. Zudem gehen Lager gemäß den vorgenannten Druckschriften beim Anschlagen der entsprechenden Lagerteile an den Anschlagkörper hinsichtlich der Kraftaufnahme sehr abrupt in Progression.
Aus Komfortgründen ist es jedoch wünschenswert, auch den Anschlag so zu bedämpfen, dass die Bewegung der bei entsprechender Belastung auf die Anschlagkörper auflaufenden Flächenbereiche der Lagerelemente nicht abrupt, sondern allmählich und in Abhängigkeit der Verformungsgeschwindigkeit gestoppt wird. Es wird insoweit eine sofortige Dämpfung der auftretenden Kräfte und eine allmähliche Progression der durch diese Kräfte im Lager hervorgerufenen Gegenkräfte angestrebt. Daher sind bereits Elastomerlager, insbesondere Hydrobuchsen bekannt geworden, bei denen der oder die Anschläge ebenfalls hydraulisch bedämpft sind. Eine solche Hydrobuchse wird durch die DE 196 26 535 A1 beschrieben. Bei dem in der Schrift beschriebenen Buchsenlager weist das ansonsten zylinderförmige, an seiner Außenfläche gummierte Innenteil im Bereich der Arbeitskammern je eine Auswölbung auf. In jede der Auswölbungen ist eine V-förmige Senke eingearbeitet. In die Senke ist ein kegelstumpfförmiger Anschlagkörper eingefügt, welcher auf einer zwischen seinen Außenflächen und den Außenflächen der Senke gebildeten Flüssigkeitsschicht des Dämpfungsmittels aus der Arbeitskammer schwimmt. Für das Dämpfungsmittel ist demnach zwischen dem als Verdrängungskörper wirkenden Anschlagkörper und den Außenflächen der Senke ein schmaler Kanal gebildet. Hierdurch wird zunächst grundsätzlich eine gute Anschlagdämpfung erreicht. Als nachteilig haben sich jedoch die verhältnismäßig großen Gummiflächen auf den Schenkeln der V-förmigen Senke erwiesen. Es hat sich nämlich gezeigt, dass der die Senke bedeckende Gummi des Lagerkörpers einem hohen Verschleiß unterliegt. Zudem sind die Möglichkeiten der Einstellbarkeit des gewünschten Dämpfungsverhaltens aufgrund des nur schmalen Kanals unterhalb des Anschlagkörpers relativ gering.
Aus der JP 10331900 A ist ein in Richtung seiner axialen Erstreckung dämpfendes Hydrolager bekannt, das einen sich bei Krafteiwirkung verlagernden Axialanschlag aufweist. Die Bewegung des Axialanschlags wird dabei mittels eines Elastomerkörpers und zusätzlich durch Verdrängung eines Dämpfungsmittels aus einer dem Axialanschlag zugeordneten Dämpfungsmittelkammer gedämpft.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Anschlagelement für Hydrolager so auszubilden, dass mit diesem gedämpfte Axial- und/oder Radialanschläge zur Federwegbegrenzung der elastomeren Lagerkörper realisierbar sind, deren Anschlagverhalten sich an die bei hoher Belastung der Lager steigende Verformungsgeschwindigkeit anpasst und in weiten Grenzen variierbar ist. Außerdem soll das Anschlagelement eine verbesserte Dauerhaltbarkeit aufweisen. Dies soll durch eine Minimierung der Belastung dauerhaltbarkeitskritischer Teile von mit entsprechenden Anschlägen ausgestatteten Hydrolagern und eine Reduzierung der Relativbewegungen zwischen den Kontaktflächen der Anschläge unter Last erreicht werden. Die Aufgabe besteht ferner in der Bereitstellung einer Hydrobuchse mit einem Radialanschlag, welches eine verbesserte Dauerhaltbarkeit aufweist.
Die Aufgabe wird durch ein Anschlagelement mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Ein die Aufgabe lösendes Buchsenlager mit hydraulischer Dämpfung ist durch den ersten sich auf ein solches Buchsenlager beziehenden Anspruch charakterisiert. Vorteilhafte Aus- beziehungsweise Weiterbildungen der Erfindung sind durch die jeweiligen Unteransprüche gegeben.
Das zur Lösung der Aufgabe vorgeschlagene Anschlagelement, welches einen Anschlagkörper aufweist, ist in einem Elastomerlager mit einem elastomeren Lagerkörper in einer zur Aufnahme eines fluiden Dämpfungsmittels ausgebildeten Arbeitskammer angeordnet. Dort bildet es einen Anschlag aus, welcher den Verformungsweg des Lagerkörpers in einer Hauptbelastungsrichtung begrenzt. Der Verformungsweg wird dadurch begrenzt, dass ein dem Anschlagkörper gegenüberliegender Flächenbereich eines Elements des Elastomerlagers an den Anschlagkörper anschlägt. Aufgrund der speziellen Gestaltung des Anschlagelements wird das Anschlagen des betreffenden Flächenbereichs an den Anschlagkörper hydraulisch gedämpft. Erfindungsgemäß ist das Anschlagelement dazu in Form einer Kolben-Zylinder-Anordnung ausgebildet. Der Zylinder dieser Anordnung ist von einer metallischen Hülse gebildet und in das seine Mantelfläche umgebende Vollmaterial eines die Arbeitskammer des Elastomerlagers quer zu der Hauptbelastungsrichtung begrenzenden und mit einer entsprechenden Ausnehmung versehenen metallischen Elements des Elastomerlagers eingefügt. Am Boden des Zylinders der das Anschlagelement ausbildenden Kolben-Zylinder-Anordnung ist ein elastomerer Puffer angeordnet. Ferner wird die Seitenwand des Zylinders mindestens von einem strömungsleitend mit der Arbeitskammer des Elastomerlagers verbundenen Drosselkanal durchragt. Der Kolben der erfindungsgemäßen Anordnung zur Realisierung des Anschlagelements bildet den Anschlagkörper mit einer entsprechenden Anschlagfläche aus. Der Anschlagkörper beziehungsweise der Kolben ist in dem Zylinder in der Hauptbelastungsrichtung verschieblich. Zumindest an den Kontaktflächen zum Zylinder besteht der Kolben aus Metall. Die Ausbildung der zuvor beschriebenen Kolben-Zylinder-Anordnung ist derart, dass im unbelasteten Zustand des Anschlagelements zwischen dem Boden des Zylinders und dem Kolben eine mit dem fluiden Dämpfungsmittel der Arbeitskammer des Elastomerlagers gefüllte Zylinderkammer gebildet ist. Dabei füllt sich die betreffende Zylinderkammer über den schon erwähnten Drosselkanal in der Wandung des Zylinders mit dem fluiden Dämpfungsmittel aus der das Anschlagelement umgebenden Arbeitskammer. Die Anordnung ist ferner so ausgelegt, dass sich der Anschlagkörper im Falle einer Belastung des Anschlagelements in Richtung des Zylinderbodens bewegt. Hierbei wird dann Dämpfungsmittel aus der sich verkleinernden Zylinderkammer über den mindestens einen Drosselkanal in der Wand des Zylinders in die Arbeitskammer des Elastomerlagers verdrängt.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, die Dauerhaltbarkeit eines für Elastomerlager mit hydraulischer Dämpfung vorgesehenen Anschlagelements durch eine drastische Reduzierung des Anteils elastomerer Bereiche zu erhöhen. Daher besteht bei dem erfindungsgemäßen Anschlagelement lediglich noch der kleine auf dem Boden des Zylinders angeordnete Puffer aus einem elastomeren Werkstoff. Vorzugsweise besteht der Puffer dabei aus einem anderen, gegebenenfalls steiferen Elastomer als der Lagerkörper des das Anschlagelement aufnehmenden Elastomerlagers. Alle übrigen Bereiche des Anschlagelements sind demgegenüber unter Verwendung formbeständiger und sehr verschleißfester Materialien realisiert, wobei der Zylinder vorzugsweise aus Stahl besteht und seine äußere Oberfläche gehärtet ist. Insoweit wird davon ausgegangen, dass das Anschlagelement auch bei extrem hohen Belastungen, wie sie beispielsweise auf in der Fahrzeugtechnik verbaute Elastomerlager einwirken, formstabil bleibt und Probleme, wie sie beim Stand der Technik zu verzeichnen sind, nicht auftreten. Insoweit ist eine erhöhte Dauerhaltbarkeit von mit dem erfindungsgemäßen Anschlagelement ausgestatteten Elastomerlagern zu erwarten.
Zur Fixierung des Zylinders des Anschlagelements in der dafür in einem entsprechenden Element des Elastomerlagers vorzusehenden Ausnehmung kommen unterschiedliche Möglichkeiten in Betracht. Vorzugsweise wird der Zylinder in einer Presspassung in das Vollmaterial des betreffenden Elements eingefügt, da dies aus fertigungstechnischer Sicht im Hinblick auf gewünschte einfache technologische Abläufe vorteilhaft ist. Denkbar ist aber auch eine Fixierung durch Verschrauben oder Verstemmen. Eine besonders hohe Belastbarkeit des erfindungsgemäßen Anschlagelements ist gegeben, wenn der Zylinder, entsprechend einer bevorzugten Ausbildungsform, als ein geschlossener Topf ausgebildet ist. Dabei ist der Boden des Zylinders durch die auf dieser Seite verschlossene Hülse gebildet. Der elastomere Puffer ist an diesem Boden im Inneren der Hülse angeordnet.
Der vorzugsweise ebenfalls im Wesentlichen aus Metall ausgebildete Kolben weist gegenüber dem Zylinder ein geringes Untermaß auf, welches vorzugsweise so bemessen ist, dass der Kolben in dem Zylinder schwimmend gelagert ist. Hierbei ist zwischen der Außenwand des Kolbens und der Innenwand des Zylinders ein dünner Flüssigkeitsfilm aus dem fluiden Dämpfungsmittel gebildet, welcher als Gleitfilm und somit materialschonend für die aneinander entlang gleitenden Flächen des Kolbens und des Zylinders wirkt. Vorzugsweise ist zudem in den Außenumfang des Kolbens eine Nut eingearbeitet, in welche ein O-Ring eingelegt ist, um zu vermeiden, dass im Belastungsfalle größere Mengen Dämpfungsmittels seitlich zwischen dem Kolben und dem Zylinder austreten. Eine vorteilhafte Weiterbildung kann hierbei noch dadurch gegeben sein, dass in der Nähe der offenen Seite des Zylinders an dessen Innenwandung ebenfalls eine Nut ausgebildet ist, in welche der O-Ring bei wieder ausfederndem Anschlagkörper hineinläuft, so dass ein gegebenenfalls mögliches Auswandern des Anschlagkörpers aus dem Zylinder verhindert wird beziehungsweise eine weitere Einstellmöglichkeit für den das Dämpfungsverhalten mitbestimmenden Hub des Kolbens gegeben ist. Der Anschlagkörper des Anschlagelements, das reißt der Kolben, ist gemäß einer bevorzugten Ausbildungsform als ein Metallkörper ausgebildet, in welchen auf der in die Arbeitskammer eines mit dem Anschlagelement ausgestatteten Elastomerlagers hineinragenden Seite zur Ausbildung der Anschlagfläche ein Kunststoffeinsatz eingefügt ist. Durch eine Ausbildung der Anschlagfläche aus Kunststoff verringert sich die Geräuschentwicklung beim Anschlagen des dem Anschlagkörper gegenüberliegenden Flächenelements an den Anschlagkörper. Der den Kunststoffeinsatz aufnehmende Metallkörper kann dabei ebenfalls aus Stahl bestehen und an seiner Mantelfläche gehärtet sein.
Das Dämpfungsverhalten des erfindungsgemäßen Anschlagelements wird wesentlich durch die Länge und den Durchmesser des mindestens einen in die Wand des Zylinders eingefügten Drosselkanals bestimmt. Im Hinblick darauf ist eine Möglichkeit der Beeinflussung des Dämpfungsverhaltens auch dadurch gegeben, dass mehrere, die Zylinderwand durchragende Drosselkanäle ausgebildet werden. Ferner ist durch die Anordnung des oder der Drosselkanäle der das Dämpfungsverhalten ebenfalls beeinflussende Hub des Kolbens beziehungsweise des Anschlagkörpers bestimmt. Sofern der Anschlagkörper im Belastungsfalle des Anschlagelements um mehr als diesen Hub in Richtung des Zylinderbodens bewegt wird, wird der jeweilige Drosselkanal durch den Anschlagkörper verschlossen, so dass das Anschlagelement in die Progression und der Anschlag schließlich in die durch den elastomeren Puffer am Boden des Zylinders bestimmte Anschlagendstellung übergeht. Dabei kann das Übergangsverhalten beziehungsweise das Eintreten der Progression in vorteilhafter Weise dadurch gesteuert werden, dass in Bezug auf die Bewegungsrichtung des Kolbens mehrere Drosselkanäle nacheinander angeordnet werden. Der progressive Verlauf des Anschlagverhaltens wird dann durch die im Zuge der Bewegung des Kolbens nacheinander von der Außenwand des Kolbens verschlossenen Drosselkanäle bestimmt.
Im Hinblick auf eine vereinfachte Fertigung ist es vorgesehenen, dass der elastomere Puffer außerhalb des jeweiligen Lagers auf eine Metallplatte aufvulkanisiert wird und diese Metallplatte mit dem Gummipuffer im Zuge der Fertigung des Lagers in den dann schon in das Lagers eingefügten Zylinder eingeschoben und an dessen Boden befestigt wird. Hierdurch wird die Formgebung für den elastomeren Puffer erleichtert, da es andernfalls technologisch aufwendig wäre, den Puffer innerhalb des Zylinders auszuformen und dabei zu verhindern, dass das Elastomer bei der Formgebung in den oder die Drosselkanäle des Zylinders fließt. Die Befestigung der Metallplatte und des mit ihr durch Vulkanisation verbundenen Puffers am Boden des Zylinders kann beispielsweise durch Kleben oder Verstemmen erfolgen.
Bei dem zur Lösung der Aufgabe vorgeschlagenen Buchsenlager handelt es sich um ein Buchsenlager mit hydraulischer Dämpfung und mit einem oder mehreren Radialanschlägen. Dieses Buchsenlager besteht, wie als solches bekannt, aus einem metallischen Innenteil, einem das Innenteil umgebenden elastomeren Lagerkörper und einer das Innenteil und den elastomeren Lagerkörper aufnehmenden Außenhülse. Ferner sind in oder an dem Lagerkörper mindestens zwei Arbeitskammer zur Aufnahme eines fluiden Dämpfungsmittels ausgebildet. Diese Arbeitskammern sind, bezogen auf die Umfangsrichtung des Lagers, gegeneinander versetzt angeordnet und durch mindestens einen Kanal miteinander verbunden. Erfindungsgemäß weist das insoweit gattungsgemäße Lager mindestens einen Radialanschlag auf, welcher als hydraulischer Anschlag mit Hilfe des zuvor erläuterten erfindungsgemäßen Anschlagelements ausgebildet ist. Dabei ist der Zylinder des betreffenden Anschlagelements in eine im Bereich mindestens einer Arbeitskammer an dem ansonsten zylinderförmigen Innenteil ausgebildete bauchige Auswölbung eingefügt, wobei hierzu in dieser Auswölbung eine Ausnehmung vorgesehen ist, in welcher der Zylinder des Anschlagelements fixiert ist. Das erfindungsgemäß gestaltete Anschlagelement ragt demnach hierbei vom Innenteil des Buchsenlagers auf und mit dem Anschlagkörper in der radialen Hauptbelastungsrichtung des Lagers in dessen betreffende Arbeitskammer hinein. In der zur Aufnahme des Anschlagelements an dem Innenteil ausgebildeten Auswölbung ist erfindungsgemäß eine den Drosselkanal des Anschlagelements mit der Arbeitskammer verbindende Durchtrittsöffnung ausgebildet. Der Zylinder des Anschlagelements ist in die schon erwähnte Ausnehmung im Bereich der Auswölbung des Innenteils vorzugsweise in einer Presspassung eingefügt.
Gemäß einer praxisgerechten Ausbildungsform besteht das Innenteil des Lagers aus Aluminium und zwischen dem elastomeren Lagerkörper und der Außenhülse sind zwei auf dem Umfang zueinander versetzt angeordnete Arbeitskammern ausgebildet. Dabei ist ferner in beiden Arbeitskammern jeweils ein Radialanschlag angeordnet, welcher in Form eines erfindungsgemäßen Anschlagelements mit einem Drosselkanal ausgebildet ist. Demgemäß weist das Innenteil im Bereich beider Arbeitskammern je eine Auswölbung auf. Zur strömungsleitenden Verbindung des Drosselkanals des jeweiligen Anschlagelements ist in beide Auswölbungen je eine sowohl zur Lagerachse als auch zur radialen Hauptbelastungsrichtung orthogonal verlaufende Bohrung eingebracht.
Details der Erfindung sollen nachfolgend nochmals anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:
1: eine Ausbildungsform des mit dem erfindungsgemäßen Anschlagelement ausgestatteten Buchsenlagers in einem Axialschnitt,
2: das Buchsenlager gemäß 1 in einem Radialschnitt entlang der Linie A-A,
3: die Einzelheit X in gegenüber der 2 vergrößerter Darstellung.
Die 1 zeigt eine Ausbildungsform des erfindungsgemäßen elastomeren Buchsenlagers 12 in einer Darstellung mit einem axial durch das Elastomerlager 12 geführten Schnitt. Das als Hydrolager ausgebildete Buchsenlager 12 ist mit einer Ausbildungsform des erfindungsgemäßen Anschlagelements 1 ausgestattet. Es besteht, wie grundsätzlich bekannt, aus dem im Wesentlichen zylinderförmigen metallischen Innenteil 13, dem das Innenteil 13 umgebenden und mit ihm durch Vulkanisation verbundenen elastomeren Lagerkörper 14 und der das Innenteil 13 mit dem Lagerkörper 14 aufnehmenden Außenhülse 15. In dem Lagerkörper 14, nämlich zwischen dessen äußerer Kontur und der Außenhülse 15, sind zwei Arbeitskammern 16, 16' zur Aufnahme eines fluiden Dämpfungsmittels ausgebildet. Diese sind über einen in der Figur nicht sichtbaren Kanal miteinander verbunden.
Das aus Aluminium bestehende Innenteil 13 weist, wie in der Abbildung zu erkennen, in einem mittleren Bereich, nämlich im Bereich der Arbeitskammern 16, 16', je eine bauchige Auswölbung 17, 17' auf. In den Auswölbungen 17, 17' ist jeweils eine Ausnehmung 18 ausgebildet, in die des erfindungsgemäße Anschlagelement 1 in einer Presspassung eingefügt ist. Im Falle einer entsprechend starken auf das elastomere Buchsenlager 12 einwirkenden radialen Kraft läuft einen Flächenbereich der Innenfläche der Außenhülse 15 auf dieses Anschlagelement 1 auf, so dass der Verformungsweg der entsprechenden Arbeitskammer beziehungsweise ihrer Kammerwände begrenzt wird.
Das Anschlagelement 1 besteht aus dem, im Beispiel topfförmigen Zylinder 4, dem darin verschieblich angeordneten Kolben 2, 2' und dem auf dem Zylinderboden 7 angeordneten elastomeren Puffer 5. Die Seitenwände der Zylinder 4 beider Anschlagelemente 1 werden durch einen in den 2 und 3 erkennbaren Drosselkanal 6 durchragt. Der Kolben 2, 2' des jeweiligen Anschlagelements 1, respektive dessen Anschlagkörper, ist zweiteilig ausgebildet, wobei in einen mit seinen Außenseiten an den Innenwänden des Zylinders entlang gleitenden Metallkörper 2 des Anschlagkörpers 2, 2' ein Kunststoffelement 2' zur Ausbildung der Anschlagfläche 3 eingedrückt ist. Zwischen dem Anschlagkörper 2, 2' und dem Boden 7 des jeweiligen Zylinders 4 mit dem darauf angeordneten Puffer 5 ist in dem Zylinder 4 eine Zylinderkammer 11 ausgebildet, welche mit dem fluiden Dämpfungsmittel aus der jeweiligen Arbeitskammer 16, 16' gefüllt ist. Das Dämpfungsmittel tritt über den Drosselkanal 6 im Zylinder 4 und dessen strömungsleitende Verbindung 19 mit der Arbeitskammer 16, 16' (siehe hierzu 2 und 3) in die Zylinderkammer 11 ein.
Der Kolben 2, 2', respektive der Anschlagkörper, ist in dem Zylinder 4 schwimmend gelagert. Hierbei ist zwischen der Außenwand des Anschlagkörpers 2, 2' und der Innenwand des jeweiligen Zylinders 4 von dem fluiden Dämpfungsmittel ein Flüssigkeitsfilm ausgebildet. Um bei Belastung des Anschlagelementes 1 das Entweichen größerer Mengen des Dämpfungsmittels seitlich zwischen der Zylinderwand und der äußeren Kolbenwand zu verhindern, ist in eine in dem Kolben 2, 2' ausgebildete Nut 9 ein O-Ring 10 eingefügt. Bei dem dargestellten elastomeren Buchsenlager 12 sind die oberhalb und unterhalb der Arbeitskammern 16, 16' befindlichen Bereiche des elastomeren Lagerkörpers 14 durch ein Einlegeelement 20 aus Kunststoff oder Metall armiert.
Die 2 zeigt das elastomere Buchsenlager 12 gemäß der 1 nochmals in einer radial geschnittenen Darstellung. Der Schnitt ist dabei mittig der Arbeitskammern 16, 16' entlang der Linie A-A geführt. In der Darstellung sind der durch die Seitenwand des Zylinders 4 der beiden in gleicher Weise ausgebildeten Anschlagelemente 1 geführte Drosselkanal 6 und dessen strömungsleitende Verbindung 19 mit der jeweiligen Arbeitskammer 16, 16' zu erkennen.
Dies wird nochmals besser durch die in der 3 dargestellte Einzelheit X der 2 verdeutlicht. In der 3 ist das erfindungsgemäße Anschlagelement 1 nochmals im Detail zu erkennen. Grundsätzlich ist es denkbar, dass der Zylinder 4 durch eine beidseitig offene, in die Auswölbung 17 des Innenteils 13 eingepresste Hülse realisiert wird, wobei der Boden 7 des Zylinders 4 in diesem Falle durch das Material des Innenteils 13 gebildet wäre. Hierbei besteht jedoch die theoretische Möglichkeit, dass in Folge hoher Belastungen des Anschlagelements 1 und der damit verbundenen abrupten Bewegung des Kolbens 2, 2' unter den von der Ausnehmung 18 aufgenommenen Rand einer derartigen Hülse Teile des fluiden Dämpfungsmittels gedrückt werden könnten und hierdurch die Hülse aus der Ausnehmung 18 herausgedrückt werden könnte. Insoweit ist davon auszugehen, dass sich durch die gemäß dem Beispiel topfartige Ausbildung des Zylinders 4, welche dieses Problem vermeidet, eine noch höhere Belastbarkeit des Anschlagelements 1 ergibt.
Wie bereits ausgeführt, bewegt sich der Anschlagkörper 2, 2' bei entsprechender radialer Belastung des Anschlagelements 1 in Richtung des Zylinderbodens 7, wobei sich die Zylinderkammer 11 verkleinert und in ihr enthaltenes Dämpfungsmittel über den Drosselkanal 6 in die die Auswölbung 17 des Innenteils umgebende Arbeitskammer 16, 16' entweicht. Zur Realisierung einer strömungsleitenden Verbindung zwischen dem Drosselkanal 6 und der Arbeitskammer 16, 16' ist in die Auswölbung 17, 17' eine orthogonal zur Lagerachse a und zur radialen Hauptbelastungsrichtung r verlaufende Bohrung 19 eingebracht. Sobald der Anschlagkörper 2, 2' sich so weit in Richtung des Bodens 7 des Zylinders 4 bewegt hat, dass seine Außenwand den Drosselkanal 6 verschließt, geht der Anschlag stark in die Progression und schließlich wird durch den inkompressiblen Gummi des Puffers 5 ein absoluter Endanschlag gebildet. Bei Entlastung des Anschlagelements 1 bewegt sich der Kolben 2, 2' beziehungsweise der Anschlagkörper 2, 2' durch das Zurückfedern des Puffers 5 wieder aus dem Zylinder 4 heraus. Dadurch wird der Drosselkanal 6 wieder freigegeben und in die Zylinderkammer 11 strömt Dämpfungsmittel aus der Arbeitskammer 16, 16' der Hydrobuchse 12 in die Zylinderkammer 11 ein. Durch den geringen Abstand zwischen der Anschlagfläche 3 des Anschlagkörpers 2, 2' und der Außenhülse 15 des Buchsenlagers 12 ist dabei ein vollständiges Herausgleiten des Anschlagkörpers 2, 2' aus dem Zylinder 4 unmöglich. Gegebenenfalls kann aber an dem Zylinder 4 beziehungsweise der Innenfläche der diesen ausbildenden Hülse im Bereich ihres offenen Endes noch eine in dem Beispiel nicht vorhandene weitere Nut angeordnet sein, in welche der O-Ring 10 beim Ausfedern des Anschlagkörpers 2, 2' hineinläuft und somit ein weiteres Herausbewegen des Anschlagkörpers 2, 2' aus dem Zylinder 4 verhindert. Zudem ist hierdurch eine zusätzliche Einstellmöglichkeit für den Kolbenhub gegeben. Die Dämpfung des Anschlagelementes 1 wird neben dem Hub des Kolbens 2, 2' maßgeblich durch den Durchmesser des Drosselkanals 6, dessen Länge und seine Anordnung (Abstand zum Puffer 5) bestimmt und ist folglich sehr flexibel einstellbar.
Das zuvor im Zusammenhang mit seiner Verwendung zur Realisierung eines Radialanschlags bei einer erfindungsgemäßen Hydrobuchse 12 beschriebene erfindungsgemäße Anschlagelement 1 ist auch zur Realisierung von Axialanschlägen bei Axiallagern, beispielsweise Motorlagern des Fahrzeugbaus verwendbar. Hierbei wird dann der Zylinder 4 beispielsweise in das Vollmaterial einer sich radial in einem solchen Hydrolager erstreckenden Kanalplatte oder in eines der Stahlteile zur Verbindung des domartigen elastomeren Tragkörpers mit beispielsweise einem zu lagernden Aggregat eingefügt.
Bezugszeichenliste

1: Anschlagelement
2, 2': Kolben = Anschlagkörper mit 2 Metallkörper 2' Kunststoffeinsatz
3: Anschlagfläche
4: Zylinder
5: Puffer
6: Drosselkanal
7: (Zylinder-)Boden
8: Zylinderkammer
9: Nut
10: O-Ring
11: Metallplatte
12: Elastomerlager
13: Innenteil
14: Lagerkörper
15: Außenhülse
16, 16': Arbeitskammer
17, 17': Auswölbung
18: Ausnehmung
19: strömungsleitende Verbindung, Bohrung
20: Einlegeelement
a: Lagerachse
r: Hauptbelastungsrichtung
u: Umfangsrichtung

Claims

Anschlagelement (1) mit einem Anschlagkörper (2, 2'), welches in einem Elastomerlager (12) mit einem elastomeren Lagerkörper (14) in einer zur Aufnahme eines fluiden Dämpfungsmittels ausgebildeten Arbeitskammer (16, 16') angeordnet ist und einen Anschlag ausbildet, der den Verformungsweg des Lagerkörpers (14) in einer Hauptbelastungsrichtung (r) durch das Anschlagen eines dem Anschlagkörper (2, 2') gegenüberliegenden Flächenbereichs eines Elements des Elastomerlagers (12) begrenzt, wobei das Anschlagen des betreffenden Flächenbereichs an den Anschlagkörper (2, 2') mittels des Anschlagelements (1) hydraulisch gedämpft wird, wobei das Anschlagelement (1) als eine Kolben-Zylinder-Anordnung ausgebildet ist, mit – einem von einer metallischen Hülse gebildeten Zylinder (4), der in das seine Mantelfläche umgebende Vollmaterial eines die Arbeitskammer (16, 16') des Elastomerlagers (12) quer zu der Hauptbelastungsrichtung (r) begrenzenden und mit einer entsprechenden Ausnehmung (18) versehenen metallischen Elements des Elastomerlagers (12) eingefügt ist, – einem am Boden des Zylinders (4) angeordneten elastomeren Puffer (5), – einem den Anschlagkörper mit einer Anschlagfläche (3) ausbildenden Kolben (2, 2'), welcher in dem Zylinder (4) in der Hauptbelastungsrichtung (r) verschieblich ist und zumindest an seinen Kontaktflächen zum Zylinder (4) aus Metall besteht, wobei im unbelasteten Zustand des Anschlagelements (1) zwischen dem Boden (7) des Zylinders (4) und dem Kolben (2, 2') eine mit dem fluiden Dämpfungsmittel der Arbeitskammer (16, 16') des Elastomerlagers (12) gefüllte Zylinderkammer (8) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass – das Anschlagelement 1 mindestens einen die Seitenwand des Zylinders (4) durchragenden, strömungsleitend mit der Arbeitskammer (16, 16') des Elastomerlagers verbundenen Drosselkanal (6) aufweist und dass – der den Anschlagkörper ausbildende Kolben (2, 2') sich im Falle einer Belastung des Anschlagelements (1) in Richtung des Zylinderbodens (7) bewegt und dabei Dämpfungsmittel aus der sich verkleinernden Zylinderkammer (8) über den mindestens einen Drosselkanal (6) in die Arbeitskammer des Elastomerlagers verdrängt.
Anschlagelement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieses kraft- oder formschlüssig in der Ausnehmung (18) fixiert ist.
Anschlagelement (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass dieses in einer Presspassung in die Ausnehmung (18) eingefügt ist.
Anschlagelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (4) als ein geschlossener Topf mit einer auf der dem Anschlagkörper (2, 2') gegenüberliegenden Seite geschlossenen Hülse ausgebildet ist, wobei der elastomere Puffer (5) am Boden (7) des topfförmigen Zylinders (4) angeordnet ist.
Anschlagelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (2, 2') in dem Zylinder (4) schwimmend gelagert und durch das fluide Dämpfungsmittel zwischen den Kontaktflächen des Kolbens (2, 2') und des Zylinders (4) ein Flüssigkeitsfilm ausgebildet ist.
Anschlagelement (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in den Außenmantel des Kolbens (2, 2') eine Nut (9) eingearbeitet und in diese ein O-Ring (10) eingefügt ist.
Anschlagelement (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des offenen Endes des Zylinders (4) in dessen Innenwandung eine Nut eingearbeitet ist, in welche der O-Ring (10) des Kolbens (2, 2') bei einer Entlastung des Anschlagelements (1) und bei dem infolge dessen erfolgenden Rückfedern des Kolbens (2, 2'), dessen Bewegung aus dem Zylinder (4) heraus begrenzend, hinein läuft.
Anschlagelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlagkörper (2, 2') als ein Metallkörper (2) mit einem in diesen zur Ausbildung der Anschlagfläche (3) eingefügten Kunststoffeinsatz (2') ausgebildet ist.
Anschlagelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenwand des Zylinders (4) von mehreren Drosselkanälen (6) durchragt wird, welche bezüglich der Hauptbelastungsrichtung (r) hintereinander angeordnet sind.
Anschlagelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der am Boden (7) des Zylinders (4) angeordnete elastomere Puffer (5) aus einem anderen, steiferen Elastomer besteht als der Lagerkörper (14) des Elastomerlagers (12).
Anschlagelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der elastomere Puffer (5) auf eine Metallplatte (11) aufvulkanisiert und mit dieser gemeinsam in den Zylinder (4) eingefügt sowie an dessen Boden (7) befestigt ist.
Anschlagelement (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (4) aus Stahl besteht und seine äußere Oberfläche gehärtet ist.
Elastomeres Buchsenlager (12) mit hydraulischer Dämpfung und einem oder mehreren Radialanschlägen, bestehend aus einem metallischen Innenteil (13), einem das Innenteil (13) umgebenden elastomeren Lagerkörper (14), einer das Innenteil (13) und den elastomeren Lagerkörper (14) aufnehmenden Außenhülse (15), mindestens zwei in dem oder an dem Lagerkörper (14), bezogen auf die Umfangsrichtung (u) des Buchsenlagers (12) zueinander versetzt angeordneten Arbeitskammern (16, 16') zur Aufnahme eines fluiden Dämpfungsmittels sowie mindestens einem die Arbeitskammern (16, 16') miteinander verbindenden Kanal, wobei im Bereich mindestens einer Arbeitskammer (16, 16') an dem ansonsten zylinderförmigen Innenteil (13) eine bauchige Auswölbung (17) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Radialanschlag durch ein in einer Arbeitskammer (16, 16') angeordnetes Anschlagelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgebildet ist, wobei der sich in radialer Richtung erstreckende Zylinder (4) des Anschlagelements (1) in einer Ausnehmung (18) in der bauchigen Auswölbung (17) fixiert ist und der den Anschlagkörper ausbildende Kolben (2, 2') des Anschlagelements (1) in der radialen Hauptbelastungsrichtung (r) des Buchsenlagers (12) in die betreffende Arbeitskammer (16, 16') hineinragt und wobei in der Auswölbung (17) eine den Drosselkanal (6) des Anschlagelements (1) mit der betreffenden Arbeitskammer (16, 16') verbindende Durchtrittsöffnung ausgebildet ist.
Elastomeres Buchsenlager (12) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (4) des Anschlagelements (1) in einer Presspassung in die Ausnehmung (18) eingefügt ist.
Elastomeres Buchsenlager (12) nach Anspruch 13 oder 14 mit einem Innenteil (13) aus Aluminium, dadurch gekennzeichnet, dass in beiden Arbeitskammern (16, 16') jeweils ein durch ein Anschlagelement (1) mit einem Drosselkanal (6) ausgebildeter Radialanschlag angeordnet ist, wobei das Innenteil (13) im Bereich beider Arbeitskammern (16, 16') je eine Auswölbung (17, 17') aufweist und in beide Auswölbungen (17, 17') je eine sowohl zur Lagerachse (a), als auch zur radialen Hauptbelastungsrichtung (r) orthogonal verlaufende Bohrung (19) eingebracht ist.