-
Die Erfindung betrifft ein Federfunktionsbauteil für ein hydroelastisches Lager, insbesondere zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug. Das hydroelastische Lager kann beispielsweise zur Lagerung eines Achsträgers oder eines Radlenkers, insbesondere eines Querlenkers, eingesetzt werden. Im Falle eines Einsatzes als Achsträgerlager ist eine Anordnung mehrerer hydroelastischer Lager, insbesondere von vier hydroelastischen Lagern, vorgesehen, die an vier festgelegten Montagepositionen am Kraftfahrzeug zu montieren sind. Im montierten Zustand sind die hydroelastischen Lager der Anordnung derart ausgerichtet, dass deren Axialrichtung mit einer Vertikalen zusammenfällt.
-
Das hydroelastische Lager wird im Allgemeinen dann eingesetzt, wenn eine Relativbewegung eines schwingungsbelasteten Bauteils, wie eines Kraftfahrzeugbauteils, zur Karosserie zugelassen und gedämpft werden soll. Das hydroelastische Lager stellt aufgrund des Einsatzes von Elastomermaterial rückstellende Federkräfte sowie aktiv mittels Dissipationsverluste in dem Lager erzeugte Dämpfungskräfte bereit.
-
Im Allgemeinen hat das Federfunktionsbauteil einen Montageinnenanschluss, über den das Lager an einem eine Schwingungsbelastung ausgesetzten Bauteil, wie der Karosserie eines Kraftfahrzeugs, zu montieren ist. Ein anderes Bauteil, wie ein an die Kraftfahrzeugkarosserie anzubindendes Kraftfahrzeugteil, ist üblicherweise über einen Montageaußenanschluss an das Federfunktionsbauteil befestigt. Auch ein umgekehrter Anschluss des Federfunktionsbauteils an die Kraftfahrzeugkarosserie und das Kraftfahrzeugbauteil kann in Betracht kommen. Ein Federkörper koppelt die Montageanschlüsse aneinander, um eine Relativbeweglichkeit zwischen den Montageanschlüssen zuzulassen. Der Federkörper begrenzt zumindest teilweise zwei Arbeitskammern zum Aufnehmen eines Dämpfungsfluids. Die Arbeitskammern können fluidisch miteinander über einen Verbindungskanal kommunizieren, um bei einer definierten Querschnittsverengung einen Fluidaustausch zwischen den Arbeitskammern noch zuzulassen und Dissipationsverluste durch die Strömung zwischen den Arbeitskammern zu erzeugen. Es ist bekannt, die Dämpfungseigenschaften durch Einstellungen der Strömungsresonanz der Arbeitskammeranordnung festzulegen.
-
Bei einem hydroelastischen Lager ist es notwendig, die maximale Bewegungsamplitude der Montageanschlüsse relativ zueinander in Grenzen zu halten, um ein Überschwingen und damit eine strukturelle Verletzung des Federkörpers zu vermeiden. Hierzu ist ein radialer Elastomeranschlag eingesetzt, der montageinnenanschlussseitig angebracht ist. Es zeigte sich, dass am Montageinnenanschluss liegende Radialanschläge entweder nicht ausreichend dauerfest sind oder nur dann eine ausreichende Festigkeit besitzen, wenn deren flächige Ausdehnung groß genug ist. Solche montageinnenanschlussseitige Radialanschläge benötigen einen erhöhten Bauraum für das hydroelastische Lager in Axialrichtung. Alternativ kann vorgesehen sein, an einer Innenseite einer Außenhülse einen Elastomerradialanschlag separat in die jeweilige Arbeitskammer einzulegen. Hierzu ist es für die Montage der separaten Radialanschläge notwendig, den Tragrahmen mehrteilig auszubilden, um einen Zugang zum Inneren der Arbeitskammer zu schaffen.
-
Es ist Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden, insbesondere ein hydroelastisches Lager bereitzustellen, das in der Herstellung einfach ist und eine ausreichende Dauerfestigkeit aufweist.
-
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
-
Danach ist ein Federfunktionsbauteil für ein hydroelastisches Lager insbesondere zum Anbinden eines Kraftfahrzeugbauteils an eine Kraftfahrzeugkarosserie vorgesehen. Das Federfunktionsbauteil hat einen Montageinnenanschluss zum Montieren des Lagers insbesondere an einer Fahrzeugkarosserie und einen Montageaußenanschluss zum Montieren des Funktionsfederbauteils insbesondere an einem Kraftfahrzeugbauteil oder an ein mit dem Kraftfahrzeugbauteil zu verbindenden Buchse, die beispielsweise einstückig als Teil des Kraftfahrzeugbauteils ausgeführt sein kann. Der Montageinnenanschluss kann durch eine Innenarmatur aus einem starren Material, wie Kunststoff oder Metall, vorzugsweise Aluminium ausgebildet sein. Alternativ ist es möglich, den Montageinnenanschluss ausschließlich durch eine Aussparung in einem Federkörper des hydroelastischen Lagers zu realisieren, ohne eine starre Innenarmatur zu verwenden. Der Montageaußenanschluss kann vorzugsweise die umlaufende Außenseite des Federfunktionsbauteils sein, die vorzugsweise derart ausgeführt ist, dass sie in ein Anschlussteil, wie eine Buchse des Kraftfahrzeugbauteils, fest eingepresst werden kann. Ist die Buchse als Außenarmatur des hydroelastischen Lagers separat zum Kraftfahrzeugbauteil ausgeführt, ist ein funktionsfähiges hydroelastisches Lager durch den Zusammenbau des erfindungsgemäßen Federfunktionsbauteils in der Buchse realisiert. Des Weiteren hat das erfindungsgemäße hydroelastische Lager einen den Montageinnenanschluss umgebenden hülsenförmigen Tragrahmen aus einem starren Material, wie Kunststoff oder Metall, vorzugsweise Aluminium. Der Tragrahmen kann je nach Bauform des Lagers zylindrisch, oval oder mehreckig gestaltet sein. Der Tragrahmen definiert eine Axialrichtung und ist als Versteifungshülse ringförmig geschlossen ausgeführt, um eine ausreichend steife Käfigstruktur zu bilden, die den Federkörper formstabilisieren oder versteifen soll. Der Tragrahmen kann den Montageaußenanschluss bilden oder mit diesem im Wesentlichen starr verbunden sein. Das Federfunktionsbauteil umfasst einen Federkörper insbesondere aus Elastomermaterial, der wenigstens zwei Arbeitskammern zum Aufnehmen eines Dämpfungsfluids teilweise begrenzt. Die Arbeitskammern können über einen Verbindungskanal miteinander kommunizieren, um einen Austausch des Arbeitsfluids zwischen den Arbeitskammern zuzulassen. Der Federkörper koppelt den Montageinnenanschluss an den Tragrahmen derart, dass eine Relativbeweglichkeit zwischen dem Montageinnenanschluss und dem Tragrahmen zugelassen wird. Aufgrund der elastischen Relativbeweglichkeit zwischen dem Montageinnenanschluss und dem Tragrahmen werden die Arbeitskammern lastabhängig deformiert, wodurch es zu einem dissipierenden Fluidströmungsaustausch zwischen den Arbeitskammern kommt. Das Federfunktionsbauteil hat für jede der wenigstens zwei Arbeitskammern wenigstens eine zu dessen radialen Außenseite offene Radialöffnung, in dem jeweils eine Arbeitskammer mündet. Zum Verschließen der Arbeitskammern an der Radialöffnung des Federfunktionsbauteils kann an einem Montageaußenanschluss den Tragrahmen radial umgebend ein Anschlussteil, wie eine Außenarmatur des hydroelastischen Lagers, beispielsweise eine Außenbuchse, vorgesehen sein, das die Radialöffnungen des Federfunktionsbauteils fluiddicht verschließt. Der Tragrahmen hat nicht diese Funktion, er dient zur Versteifung der Durchgangsöffnung des Federfunktionsteils und dazu, einen Zugang zum Formen des Innenraums der Arbeitskammer und des jeweils darin befindlichen Radialanschlags zuzulassen. Die Außenarmatur des hydroelastischen Lagers oder eine die Außenarmatur ersetzende Buchsenaufnahme des zu lagernden Kraftfahrzeugbauteils können auch dazu dienen, die Arbeitkammern an der Radialöffnung abzudichten. Erfindungsgemäß ist an der radialen Innenseite des Tragrahmens wenigstens ein sich radial nach innen erstreckender Radialanschlag befestigt, der die radiale Relativbeweglichkeit der Montageanschlüsse des Federfunktionsbauteils zumindest in einer Radialrichtung begrenzt. Vorzugsweise liegt wenigstens ein Radialanschlag in einer Arbeitskammer und ist im funktionsfähigen Zustand des hydroelastischen Lagers von dem Arbeitsfluid umgeben. Der in der Arbeitskammer liegende Radialanschlag beeinflusst die Dämpfungseigenschaft des hydroelastischen Lagers insofern, als bei Anschlagsdeformation des Radialanschlags die Federsteifigkeit des hydroelastischen Lagers zunimmt, wobei mit der Deformation des Zentralanschlags das Innenvolumen der Arbeitskammer verändert wird, was zu einer dämpfenden Fluidaustauschströmung zwischen den Arbeitskammern führt.
-
Mit der Erfindung ist es möglich, auf einfache Weise selbst für eine Massenherstellung ein hydroelastisches Lager mit einem einteiligen hülsenförmigen, den Federkörper versteifenden Tragrahmen bereitzustellen, wobei ein Radialanschlag mit geringer axialer Ausdehnung im radialen Außenbereich der Arbeitskammer positioniert ist. Trotz geringer axialer Ausdehnung des Radialanschlags ist eine ausreichende Festigkeit des Radialanschlags sicherstellbar. Über die Radialöffnung gelangt ein formgebendes Werkzeug in das Innere des Tragrahmens zwischen der Lage des Montageinnenanschluss und des Tragrahmens, wobei die Arbeitskammer samt anderer Elastomerteile des Radialanschlags gleichzeitig geformt wird. Vorzugsweise ist der Radialanschlag vollständig innerhalb der jeweiligen Arbeitskammer angeordnet. Der wenigstens eine Radialanschlag kann aus einem Elastomermaterial gebildet sein und ist an der Innenseite des Tragrahmens angespritzt. Vorzugsweise hat der wenigstens eine Radialanschlag ein freies Anschlagende, das je nach Belastung des hydroelastischen Lagers in einem Abstand zur Innenarmatur oder damit in Anschlag kommt. Vorzugweise ist der wenigstens eine Radialanschlag in der jeweiligen Arbeitskammer im wesentlichen in deren axialen und/oder radialen Mitte angeordnet.
-
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung hat der Federkörper wenigstens zwei Federarme zum kraftschlüssigen, elastischen Koppeln des Montageinnenanschlusses an dem Tragrahmen. Die Federarme können säulenförmig und durchgängig ausgebildet sein, so dass sich der Federarm unterbrechungsfrei in Kontakt mit dem Montageinnenanschluss hin zur Innenseite des Tragrahmens in Kontakt damit erstreckt. Die Federarme sind nicht vollumfänglich ausgebildet, sondern in Umfangsrichtung begrenzt, um eine bestimmte Federsteifigkeit in der Erstreckungsrichtung der Federarme bereitzustellen. In Umfangsrichtung versetzt zu den Federarmen liegt der wenigstens eine Radialanschlag. Die Federsteifigkeit des hydroelastischen Lagers in einer Hauptradialrichtung ist durch die Federarme steifer als in einer zur Hauptradialrichtung winkelversetzten Nebenradialrichtung ausgeführt, in der im Wesentlichen die Arbeitskammern liegen. Die beiden Federarme erstrecken sich im Wesentlichen in der Hauptradialrichtung von dem Montageinnenanschluss hin zur Innenseite des Tragrahmes diametral zueinander.
-
Die an der Innenseite des Tragrahmens befestigten Radialanschläge erstrecken sich vorzugsweise senkrecht zu der Erstreckungsrichtung (Hauptradialrichtung) der Federarme.
-
Um ein möglichst einfache Fertigung des erfindungsgemäßen hydroelastischen Lagers bereitzustellen, hat der Tragrahmen für jede Arbeitskammer ein Paar Radialdurchgänge, die sich insbesondere in Radialrichtung diametral gegenüberliegen und die im Wesentlichen mit der jeweiligen Radialöffnung des Federfunktionsbauteils deckungsgleich sind, wobei die Radialöffnung unter Umständen aufgrund eines Elastomerüberzugs der Randbereiche der Radialdurchgänge des Tragrahmens geringfügig kleiner im Durchschnittsquerschnitt als die Radialdurchgänge sind. Die paarweisen Radialdurchgänge sind an der Außenseite des Tragrahmens, insbesondere in deren Verlauf durch die Stärke der Versteifungshülse hindurch, spiegelsymmetrisch. Ein geradliniges, hinterschnittfreies Formwerkzeug kann längs einer geradlinigen Einschubrichtung durch beide Radialdurchgänge hindurch geschoben werden. Dann kann in einem einzigen Arbeitsschritt sowohl die Arbeitskammern als auch der jeweilige darin liegende Radialanschlag sich von der Außenseite des Tragrahmens erstreckend geformt werden. Zwischen den paarweisen Radialdurchgängen/Radialöffnung ist der jeweilige Radialanschlag angeordnet.
-
Die paarweisen Radialdurchgänge sind derart zueinander ausgerichtet, dass das sich geradlinige erstreckende, hinterschnittfreie Formwerkzeug durch beide Radialdurchgänge hindurch bei einer geradlinigen Einschubbewegung einschieben lässt. Nach dem Spritzvorgang des Elastomerfederkörpers kann das geradlinige Formwerkzeug entgegengesetzt zu der Einschubrichtung über die Radialdurchgänge herausgezogen werden, wodurch ein Großteil der Innenwandung der Arbeitskammer samt des darin befindlichen Radialanschlags sowie die jeweilige Radialöffnung geformt sind. Eine Zweiteiligkeit des Tragrahmens oder eine separate Anordnung eines getrennt hergestellten Radialanschlags ist nicht notwendig. Vielmehr ist der wenigstens eine Radialanschlag als mit dem Federkörper einstückiges Bauteil in dem erfindungsgemäßen Federfunktionsbauteil vereinheitlicht.
-
Die paarweisen Radialdurchgänge können jeweils einen sich in Einschubrichtung gegenüberliegenden, zur Axialachse des hülsenförmigen Tragrahmens nahe liegenden Axialrand aufweisen, der sich vorzugsweise parallel zur Axialachse gerade erstreckt. Beide sich gegenüberliegende Axialränder der Radialdurchgänge des Tragrahmens sind derart angeordnet, dass im Falle des Einsatzes einer Innenarmatur als Montageinnenanschluss die Axialränder in einer im wesentlichen tangentialen Sekantenebene liegen, die die insbesondere zylindrische Innenarmatur tangiert oder zumindest in einem geringen Radialabstand schnittfrei passiert. Dies bedeutet, dass im eingeschobenen Zustand des Formwerkzeugs noch ein Spalt zwischen dem Formwerkzeug und der Innenarmatur ausgebildet sein kann, um eine berührungsfreie Bewegung des Anschlagsendes auf den Montageinnenanschluss zu bereitzustellen.
-
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der Querschnitt der wenigstens zwei Arbeitskammern in Axialrichtung des Tragrahmens U-förmig. Der Radialanschlag wird von den U-Schenkeln des U-förmigen Hohlraums der Arbeitskammer umgeben.
-
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der Tragrahmen eine insbesondere im Wesentlichen zylindrische Buchse oder Hülse oder ein hülsenförmiger Käfig. Der Tragrahmen kann zwei geschlossene Ringrandabschnitte umfassen, die geschlossen ringförmig umlaufen. Die Ringrandabschnitte können jeweils das axiale Ende des Tragrahmens bilden. Die Ringrandabschnitte können kreisringförmig sein. Vorzugsweise liegen sich die Ringrandabschnitte im Wesentlichen abmessungsgleich in Axialrichtung diametral gegenüber.
-
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung hat der hülsenförmige Tragrahmen mehrere, vorzugsweise vier, Querstreben, welche die Ringrandabschnitte starr miteinander verbinden. Die Querstreben erstrecken sich im Wesentlichen in Axialrichtung und sind miteinander über die Ringrandabschnitte starr verbunden. Zwei benachbarte Querstreben können den wenigstens einen Radialdurchgang des Tragrahmens insbesondere in dessen Umfangsrichtung begrenzen und können den Axialrand des Radialdurchgangs bilden, der sich in Axialrichtung geradlinig erstreckt.
-
An einer Querstrebe, an der kein Radialanschlag angeordnet ist, ist ein den Tragrahmen mit dem Montageinnenanschluss koppelnder Federarm des Federkörpers befestigt. Ein Paar Stütz-Querstreben, an denen sich zwei Federarme abstützen, haben längs der Axialrichtung insbesondere im Wesentlichen die gleiche Umfangsbreite. Eine in Radialrichtung gesehen lichte Breite der Querstrebe entspricht vorzugsweise der in Radialrichtung lichten Breite einer den Montageinnenanschluss bildenden Innenhülse, insbesondere deren Außendurchmesser.
-
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist der Radialanschlag an einer insbesondere zylinderförmigen Innenseite einer Anschlag-Querstrebe des Tragrahmens befestigt. Vorzugsweise ist ein Paar Radialanschläge an einem Paar sich gegenüberliegende Anschlag-Querstreben gehalten. Ein Paar sich radial erstreckende Federarme des Federkörpers sind an einem Paar sich gegenüberliegende Stütz-Querstreben kraftschlüssig befestigt sind, um den Tragrahmen und den Montageinnenanschluss schwingfähig und kraftschlüssig aneinander zu koppeln. In Umfangsrichtung sind Anschlag-Querstrebe und Stütz-Querstrebe alternierend angeordnet. Eine gedachte axiale Mittellinie jeder Querstrebe ist in Axialrichtung zur axialen Mittellinie der benachbarten Querstrebe im Wesentlichen in einem 80°- bis 100°-Winkel, vorzugsweise 90°-Winkel, angeordnet. Wie oben beschrieben, kann die Umfangsbreite der gegenüberliegenden Stütz-Querstreben gleich groß sein, wobei deren in Radialrichtung betrachtet lichte Breite geringfügig größer als die lichte Breite einer gegebenenfalls verwendeten Innenhülse ist.
-
Vorzugsweise sind die Anschlag-Querstreben und/oder die Stütz-Querstreben paarweise sich diametral gegenüberliegend angeordnet. Die Anschlag-Querstreben sowie die Stütz-Querstreben können jeweils im Wesentlichen formgleich sein. Der wenigstens eine Radialdurchgang wird in Umfangsrichtung jeweils durch eine Stütz-Querstrebe und eine dazu in Umfangrichtung versetzt benachbarte Anschlag-Querstrebe und in Axialrichtung durch die Ringrandabschnitte begrenzt.
-
Bei einer Weiterbildung der Erfindung hat die Stütz-Querstrebe eine zylinderabschnittsförmige Innenseite. Der Radius der Innenseite kann einem Abstand zur Axialachse des Federfunktionsbauteils entsprechen. Eine Radialstärke der Anschlag-Querstrebe kann größer als die der Stütz-Querstrebe sein. Ein Radialabstand der Anschlags-Querstrebe hin zum Montageinnenanschluss kann kürzer als der der Stütz-Querstrebe sein.
-
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist an einer insbesondere im wesentlichen zylindrischen Außenseite des Tragrahmens, insbesondere der Stütz-Querstreben und/oder der Ringrandabschnitte, ein Rinnensystem zur Bildung der fluidalen Kommunikation zwischen den Arbeitskammern ausgebildet. Dabei kann es vorgesehen sein, dass die Anschlag-Querstrebe frei von Rinnen des Rinnensystems ist. Vorzugsweise haben die Ringrandabschnitte jeweils an deren Außenseite eine in Axialrichtung endseitig ausgebildete Ringnut, in der ein vorstehender umlaufender Dichtungswulst insbesondere aus Elastomermaterial angeordnet ist. Die Ringnut kann axial neben einen Rinnenverlauf des Rinnensystems in dem Ringrandabschnitt liegen. Der Dichtungswulst dient dazu, das Rinnensystem in Axialrichtung abzudichten. Die Anordnung des Dichtungswulstes in der umlaufenden Ringnut gewährleistet eine sichere umlaufende Dichtungsfläche, nachdem das Federfunktionsbauteil in eine Außenhülse oder -buchse eingepresst ist. Das überstehende Elastomermaterial des Dichtungswulstes kann in die Ringnut ausweichen. Dadurch wird erreicht, eine Verletzung des Dichtungswulstes beim Einpressen des Federfunktionsbauteils in eine Außenhülse zu vermeiden.
-
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind der Federkörper, der wenigstens eine Radialanschlag und gegebenenfalls der Dichtungswulst aus einem Elastomerstück gespritzt, insbesondere an dem Tragrahmen, wobei insbesondere die Federarme des Federkörpers auch an einer Innenarmatur angespritzt sein können. Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung kann sowohl der Tragrahmen als auch eine Innenarmatur vollständig in dem Federkörper eingebettet sein, wobei der Tragrahmen eine Versteifung des Elastomerkörpers insbesondere an dessen radialen Außenseite bereitstellt.
-
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung liegen die Arbeitskammern achsensymmetrisch zu einer Radialachse des Lagers. Wie oben angedeutet ist, können die Arbeitskammern am offenen Radialdurchgang des Tragrahmens sowie gegebenenfalls das an einer Außenseite des Tragrahmens ausgeführte Rinnensystem von einer separaten Außenarmatur fluiddicht abgeschlossen sein. Die Außenseite des Tragrahmens kann vollflächig von einem Elastomerüberzug bedeckt sein, um das dort ausgebildete Rinnensystem nach dem Einsatz mit einem Anschlussteil abzudichten. Der Montageaußenanschluss des Federfunktionsteils kann durch den Elastomerüberzug gebildet sein.
-
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist der Montageinnenanschluss durch eine Innenhülse gebildet. Die Innenhülse kann einen insbesondere im Wesentlichen in Axialrichtung mittig angeordneten Vorsprung aufweisen, der dem jeweiligen Radialanschlag diametral gegenüberliegt und/oder eine Anschlagseingriffsstelle bildet. Die Anschlagseingriffsstelle kann flach und im Wesentlichen ungekrümmt sein. Zudem kann die Anschlagseingriffsstelle einen seitlichen Hinterschnitt aufweisen, wodurch die Fläche der Anschlagseingriffsstelle vergrößert wird.
-
Vorzugsweise ist der Montageinnenanschluss vollständig in einem Federkörper eingebettet, der insbesondere radial innen eine Aufnahme für ein schwingungsbelastetes Bauteil, wie ein Kraftfahrzeugteil, aufweist.
-
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein hydroelastisches Lager mit dem erfindungsgemäßen Federfunktionsbauteil. Zur Realisierung des hydroelastischen Lagers ist das Federfunktionsbauteil in einer Außenarmatur eingesetzt, so dass die wenigstens zwei Arbeitskammern an deren Radialöffnung fluiddicht abgeschlossen sind. Die Außenarmatur kann eine separate Außenhülse oder -buchse sein oder eine entsprechende Aufnahme in einem Kraftfahrzeugbauteil, das komplementär zum Montageaußenanschluss des Federfunktionsbauteils geformt ist.
-
Weitere Eigenschaften und Merkmale sowie Vorteile der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
-
Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile sind durch die folgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen deutlich, in denen zeigen:
-
1 eine fiktive Explosionsdarstellung des erfindungsgemäßen hydroelastischen Lagers, in dem die Hauptbestandteile desselben perspektivisch dargestellt sind;
-
2 eine perspektivische Schnittansicht des erfindungsgemäßen hydroelastischen Lagers nach 1;
-
3 eine Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Federfunktionsbauteils für ein hydroelastisches Lager ohne eine Außenarmatur entlang einer Schnittlinie IV-IV nach 4;
-
4 eine Querschnittsansicht des erfindungsgemäßen Federfunktionsbauteils gemäß 3 entlang der Schnittlinie III-III;
-
5 eine perspektivische Ansicht eines hülsenförmigen Tragrahmen des Federfunktionsbauteils nach den 3 und 4;
-
6 eine Querschnittsansicht des Tragrahmens nach 5;
-
7 eine Querschnittsansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführung des hydroelastischen Lagers;
-
8 eine Querschnittsansicht des hydroelastischen Lagers gemäß 7 entlang der Schnittlinie VIII-VIII; und
-
9 eine Querschnittsansicht des erfindungsgemäßen hydraulischen Lagers entlang der Schnittlinie IX-IX nach 8.
-
In den 1 und 2 ist ein erfindungsgemäßes hydroelastisches Lager im allgemeinen mit der Bezugsziffer 1 versehen, das vier Hauptbestandteile aufweist: eine Innenhülse 3 aus Aluminium, einen Elastomerfederkörper 5, einen hülsenförmigen Tragrahmen 7 aus Aluminium, wie Silafont 36, der mittels eines Aluminiumdruckgußverfahrens hergestellt ist, und eine Außenhülse 11 aus Metall mit zwei Flanschplatten zum Anbringen des Lagers 1 an eine Kraftfahrzeugkarosserie (nicht dargestellt) wird. Die Innenhülse 3, der Elastomerfederkörper 5 und der Tragrahmen 7 bilden das erfindungsgemäße Federfunktionsbauteil des hydroelastischen Lagers 1, das dann fertig gestellt ist, wenn das Federfunktionsbauteil in die Außenhülse 11 eingepresst ist, was in 2 angedeutet ist. Die Innenhülse 3 dient als kraftschlüssige, kraftfahrzeugseitige Krafteintragsstelle in das Lager 1. Über die Innenhülse wird das Lager 1 an ein schwingungsbelastetes Bauteil eines Kraftfahrzeugs, wie ein Radlenker oder Achsträger, montiert.
-
Die Innenhülse 3 hat einen mehreckigen Umfang und ist, wie in 2 ersichtlich ist, vollständig in dem Elastomerfederkörper 5 eingebettet. An der Innenseite 13 der Innenhülse 3 sind mehrere Elastomerrippen 15 ausgebildet, um einen reibschlusskräftigen Eingriff des an das Lager 1 zu koppelnden Bauteils zu realisieren.
-
Der Elastomerfederkörper 5 ist hülsenförmig ausgebildet und liegt zwischen der Innenhülse 3 und der Außenhülse 11 konzentrisch zur Axialachse A. Der Elastomerfederkörper 5 ist zu einem Teil als Vollkörper ausgebildet, zum anderen Teil mit Hohlräumen versehen, welche Fluid-Arbeitskammern 21, 23 darstellen. Die Arbeitskammern 21, 23 sind in Richtung der Axialachse A jeweils von einer umlaufenden Axialseitenwand 17 begrenzt. In 3 ist der Verlauf der Arbeitskammern 21, 23 in einer Radialrichtung erkennbar. Ebenfalls in 3 ist erkennbar, dass der Elastomerfederkörper 5 im Vollkörperbereich Federarme oder Säulen 53 bildet, die ein kraftschlüssiges Abstützen des Tragrahmens 7 an der Innenhülse 3 sicherstellt.
-
In der jeweiligen Arbeitskammer 21, 23 ist eine Dämpfungsfluid gefüllt. Jede Arbeitskammer 21, 23 mündet an der radialen Außenseite des Elastomerfederkörpers 5 und damit des Federfunktionsbauteils in einer Radialöffnung 25, welche fluiddicht von der Außenhülse 11 abgeschlossen ist.
-
Um dem Elastomerfederkörper 5 eine ausreichende Steifheit vor allem an der Montageaußenseite des Federdämfungsbauteils zu verleihen, ist der Tragrahmen 7 im Wesentlichen vollständig in dem Elastomerfederkörper 5 eingebettet. Um die Radialöffnung 25 in dem Elastomerfederkörper 5 zu realisieren, hat der Tragrahmen 7 einen zur Radialöffnung 25 formkomplementären Radialdurchgang 27. Die durch den Radialdurchgang 27 verstärkte Radialöffnung 25 des Elastomerfederkörpers 5 hat im Querschnitt eine U-Form. Die U-förmige Querschnittsform haben auch die Arbeitskammern 21, 23 in deren linearen radialen Verlauf von einer Radialöffnung 25 zur diametral gegenüberliegenden.
-
In den jeweiligen Arbeitskammern 21, 23 sind jeweils ein Radialanschlag 31 ausgebildet, der unmittelbar an einer Innenseite des Tragrahmens 7 angespritzt ist. Wie in 2 erkennbar ist, ist der Radialanschlag 31 an einer sich radial nach innen erstreckenden Verdickung 29 des Tragrahmens 7 angeordnet, wobei der Radialanschlag 31 kontinuierlich an die Verdickung 29 anschließt. Das Rundende 30 des Radialanschlags 31 liegt der Innenhülse 3 gegenüber, wobei der Abstand zwischen der Innenhülse 3 und dem Rundende 30 eine von dem Radialanschlag 31 ungehinderte Bewegung der Innenhülse 3 relativ zum Tragrahmen 7 zulässt. Bei Anschlag des Radialanschlags 31 an der Innenhülse 3 ändert sich die Federsteifigkeit des Federfunktionsbauteils in der Radialrichtung, in der sich die Radialanschläge 31 erstrecken. Auch durch die Deformation und der damit einhergehenden Änderung des Innenvolumens der Arbeitskammern 21, 23 ändert sich die Dämpfungseigenschaft des hydroelastischen Lagers 1.
-
Um die Arbeitskammern 21, 23 sowie den Radialanschlag 31 zu formen, wird jeweils ein geradliniges Formwerkzeug (nicht dargestellt) durch die sich gegenüberliegenden Radialdurchgänge 27 eingeschoben. Anschließend wird Elastomermaterial um die Formwerkzeuge in einem Arbeitsschritt gespritzt, um die Innen- sowie die Außenkontur des Elastomerkörpers 5, der durch den Tragrahmen 7 versteift ist, zu bilden. Die Einschubrichtung der Formwerkzeuge und damit der Längsverlauf der Arbeitskammern 21, 23 liegt im Wesentlichen senkrecht zur Axialrichtung A. Die Arbeitskammern 21, 23 und die der Radialanschläge 31 werden in einem gemeinsamen Formschritt um bzw. an dem Tragrahmen 7 geformt, wobei im Verlauf der jeweiligen Arbeitskammer 21, 23 von einer Radialöffnung 25 zur Gegenüberliegenden ein gleichmäßiger Querschnitt ohne Hinterschnitt in der Einschubrichtung des Werkzeugs erreicht ist.
-
Mit der Anordnung der Radialanschläge 31 an der Außenseite des Tragrahmens 7 wird ein relativ großes Anschlagsmaterialvolumen und eine relativ große Anschlagsfläche realisiert, was sich zugunsten der Dauerfestigkeit des Radialanschlags 31 auswirkt.
-
Zum Verschließen der Radialöffnungen 25 und damit der Arbeitskammern 21, 23 wird der Elastomerfederkörper 5, der durch den Tragrahmen 7 versteift ist, in die zylindrische Innenaufnahme der Außenhülse 11 eingepresst.
-
Wie in den 1 und 2 ersichtlich ist, haben der Elastomerfederkörper 5 und der Tragrahmen 7 an deren radialen Umfangsaußenfläche ein Rinnensystem 35, das eine fluidale Kommunikation zwischen den Arbeitskammern 21, 23 an der Außenseite des Tragrahmens 7 zulässt.
-
Am axialen Endrand der Versteifungshülse 7 ist neben dem Rinnensystem 35 eine umlaufende Nut 37 vorgesehen, in dem ein Dichtungswulst 39 des Elastomerfederkörpers 5 angeordnet ist. Die Nut 37 verhindert eine Verletzung des Dichtungswulsts 39 beim Einpressen des Elastomerfederkörpers 5 in die Außenhülse 11. Der Dichtungswulst 39 stellt eine umlaufende Dichtfläche zwischen dem Elastomerfederkörper 5 und der Innenseite der Außenhülse 11 bereit, um das Rinnensystem 35 sowie auch die Arbeitskammern 21, 23 geschlossen abzudichten.
-
Bei einer Deformation des Elastomerfederkörpers 5 im Bereich der Arbeitskammer 21, 23 tritt über das Rinnensystem 35 ein Fluidaustausch zwischen diesen auf, welcher gewünschte Dämpfungsverluste erzeugt. Die Bewegungsamplitude der Innenhülse 3 relativ zur Versteifungshülse 7 wird in einer Radialrichtung begrenzt, in der die Radialanschläge 31 liegen.
-
In den 3 bis 4 ist ein erfindungsgemäßes Federfunktionsbauteil für ein hydroelastisches Lager 1 dargestellt, wobei für ähnliche oder identische Bauteile des Federfunktionsbauteils gemäß den 1 und 2 die gleichen Bezugszeichen verwendet sind. Das Federfunktionsbauteil gemäß den 3 und 4 unterscheidet sich von dem gemäß den 1 und 2 dadurch, dass die Innenhülse 3 einen kreiszylindrischen Querschnitt aufweist. Der Elastomerfederkörper 5 hat an der radialen Innenseite der Innenhülse 3 eine sechseckige Federkörperaufnahme.
-
Wie in 3 in Verbindung mit den 5 und 6 ersichtlich ist, ist der Tragrahmen 7 durch zwei kreisringförmige Randabschnitte 41 sowie die Randabschnitte 41 verbindende Paare Querstreben 43, 45 gebildet, die die Ringabschnitte 41 miteinander starr verbinden. Die Querstreben 43, 45 dienen einerseits als Anschlag-Querstrebe 45 und Stütz-Querstrebe 43.
-
Wie in 6 ersichtlich ist, sind nur in der Stütz-Querstrebe 43 Rinnen 44 vorgesehen, die Teil des Rinnensystems 35 sind. An der Anschlag-Querstrebe 45 sind keine Rinnen ausgebildet. Die Anschlag-Querstrebe 45 weist teilweise eine größere radiale Stärke als die Stütz-Querstrebe 43 auf, wobei die zylindrischen Außenflächen beider Querstreben 43, 45 auf einer gemeinsamen konzentrisch zur Axialachse A Zylinderebene liegt. Der Abstand der teilzylindrischen Innenseite der Anschlag-Querstrebe 45 zur Axialachse A ist kürzer als der Abstand der teilkreiszylindrischen Innenfläche der Stütz-Querstrebe 43.
-
Wie in 3 ersichtlich ist, hat die Stütz-Querstrebe 43 eine in eine Radialrichtung betrachtete lichte Breite b, die im Wesentlichen der lichten Radialbreite der Innenhülse 3 entspricht. Der Radialdurchgang 27 der Versteifungshülse 7 ist stützquerstrebenseitig durch einen in Längsrichtung A geradlinigen Axialrand 51 begrenzt, dessen Projektion im Wesentlichen tangential zur Außenseite der Innenarmatur 3 liegt.
-
Wie in den 3 und 4 ersichtlich ist, erstreckt sich der Radialanschlag 31 von der teilzylindrischen Innenseite der Anschlag-Querstrebe 45 radial nach innen auf die Innenarmatur 3 hin zu, wobei im unbelasteten Zustand ein Abstand zwischen dem Radialanschlag 31 und dem gegenüberliegenden Elastomerüberzug der Innenhülse 3 besteht.
-
Zur Realisierung der Arbeitskammern 21, 23 sowie der Form des Elastomerfederkörpers 5 wird ein Formwerkzeug (nicht dargestellt), das in einer Längsersteckungsrichtung hinterschnittfrei durch die Durchgänge 27 hindurch eingesteckt wird. Bei dieser Ausführung werden zwei sich gegenüberliegende Formwerkzeuge an dem jeweiligen Durchgang eingesteckt, die sich im Bereich des Radialdurchgangs treffen. Anschließend wird der Elastomerfederkörper 5 ausgespritzt, um danach die Formwerkzeuge in Steckrichtung geradlinig wieder herauszuziehen. Dabei werden die durchgehenden Federarme oder Säulen 53 gebildet, die sich von der Stütz-Querstrebe 43 hin zur Innenhülse 3 erstrecken.
-
In den 7, 8 und 9 ist eine weitere Ausführung des erfindungsgemäßen hydroelastischen Lagers 1 dargestellt, wobei zur besseren Lesbarkeit der Figurenbeschreibung für ähnliche oder identische Bauteile die gleichen Bezugsziffern verwendet werden.
-
Das hydroelastische Lager 1 gemäß den 7 bis 9 hat eine Innenarmatur, bei der mittig dem Radialanschlag 31 gegenüberliegend ein Radialvorsprung 61 vorgesehen ist, der mit dem Radialanschlag 31 schwingungsbegrenzend in Eingriff kommen kann.
-
Wie in 7 ersichtlich ist, hat die jeweilige Arbeitskammer einen H-förmigen Querschnitt, die in eine entsprechend geformte Radialöffnung mündet.
-
Wie in 7 ersichtlich ist, hat der mittige Vorsprung 61 axiale Hinterschnitte 63, welche dazu dienen, die Anschlagsfläche des Vorsprungs 61 zu erhöhen, ohne die axialen Abmessungen des Lagers 1 zu vergrößern. Zur Herstellung der Arbeitskammern 21, 23 wird ein entsprechend geformtes Formwerkzeug durch die Radialöffnungen 27 der Versteifungshülse 7 hindurch geschoben, um anschließend das Elastomermaterial einzuspritzen. Anschließend wird das Formwerkzeug aus beiden Radialdurchgängen herausgezogen, wodurch eine entsprechende Querschnittsform der Arbeitskammern 21, 23 realisiert ist.
-
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Figuren und den Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Realisierung der Erfindung in den verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- hydroelastisches Lager
- 3
- Innenhülse
- 5
- Elastomerfederkörper
- 7
- Tragrahmen
- 11
- Außenhülse
- 13
- Innenseite
- 15
- Elastomerrippen
- 17
- Axialseitenwand
- 21, 23
- Arbeitskammern
- 25
- Radialöffnung
- 27
- Radialdurchgang
- 29
- Verdickung
- 30
- Rundende
- 31
- Radialanschlag
- 35
- Rinnensystem
- 37
- Nut
- 39
- Dichtungswulst
- 41
- Randabschnitte
- 43
- Stütz-Querstrebe
- 45
- Anschlag-Querstrebe
- 51
- Axialrand
- 53
- Federarme
- 61
- Radialvorsprung
- 63
- axiale Hinterschnitte
- A
- Längsachse
- b
- lichte Breite
