DE102013105326B4 - Hydraulic bush - Google Patents
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Abstract
Hydraulische Buchse mit einer Außenbuchse (12), einem Lagerkern (14) und einem Elastomerkörper (42), der zwischen der Außenbuchse (12) und dem Lagerkern (14) angeordnet ist und wenigstens zwei mit einem Fluid gefüllte Kammern (44, 46) begrenzt, wobei die Kammern (44, 46) über einen Durchgang (48, 50) miteinander verbunden sind, dem ein Ventil (52, 54) zugeordnet ist, wobei der Elastomerkörper (42) eine Entkopplungsmembran (56) aufweist, die zwischen dem Durchgang (48, 50) und einem in dem Elastomerkörper (42) eingebrachten Hohlraum (58) angeordnet ist, und wobei in dem Elastomerkörper (42) ein Käfig (20) einvulkanisiert ist, der ein Membranfenster (32) aufweist, an dem eine Entkopplungsmembran (56) angeordnet ist.Hydraulic bush having an outer bushing (12), a bearing core (14) and an elastomeric body (42) disposed between the outer bushing (12) and the bearing core (14) and defining at least two fluid-filled chambers (44, 46) wherein the chambers (44, 46) are interconnected via a passage (48, 50) to which is associated a valve (52, 54), the elastomeric body (42) having a decoupling membrane (56) between the passageway (48). 48, 50) and a cavity (58) introduced into the elastomeric body (42), and wherein a cage (20) is vulcanised into the elastomeric body (42), which has a membrane window (32) on which a decoupling membrane (56 ) is arranged.
Description
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Buchse mit einer Außenbuchse, einem Lagerkern und einem Elastomerkörper, der zwischen der Außenbuchse und dem Lagerkern angeordnet ist und wenigstens zwei mit einem Fluid gefüllte Kammern begrenzt, wobei die Kammern über einen Durchgang miteinander verbunden sind, dem ein Ventil zugeordnet ist.The invention relates to a hydraulic bush having an outer bushing, a bearing core and an elastomeric body which is arranged between the outer bushing and the bearing core and delimits at least two chambers filled with a fluid, wherein the chambers are connected to one another via a passage to which a valve is assigned ,
Derartige hydraulische Buchsen werden insbesondere im Fahrwerksbereich zur Dämpfung von Schwingungen in Folge von Unwuchterregungen an der in Fahrtrichtung vorderen Achse von Personenkraftwagen eingesetzt. Hierbei führen die eingeleiteten Schwingungen zu einer Relativbewegung von Kern und Außenhülse, wobei das Volumen einer Kammer vergrößert und gleichzeitig das Volumen der anderen Kammer verkleinert wird. Dadurch erfährt das Fluid einen Differenzdruck, so dass das Fluid von der Kammer mit dem verringerten Volumen zu der Kammer mit dem vergrößerten Volumen über den Dämpfungskanal fließt. Infolge des geringen Durchmessers des Dämpfungskanals und damit verbundener Reibung durch die Viskosität des Fluids oder durch Tilgereffekte des Fluids im Kanal werden die eingeleiteten Schwingungen bedämpft.Such hydraulic bushes are used in particular in the chassis area for damping vibrations as a result of unbalance excitations on the front axle in the direction of travel of passenger cars. Here, the vibrations introduced lead to a relative movement of the core and outer sleeve, whereby the volume of a chamber increases and at the same time the volume of the other chamber is reduced. Thereby, the fluid experiences a differential pressure so that the fluid flows from the chamber of reduced volume to the chamber of increased volume via the damping passage. Due to the small diameter of the damping channel and associated friction by the viscosity of the fluid or by Tilgereffekte the fluid in the channel, the induced vibrations are damped.
Insbesondere im akustisch relevanten Bereich, das heißt bei hochfrequenten Schwingungen kleiner Amplituden, kommt es bei herkömmlichen Hydrobuchsen zu einem Anstieg der dynamischen Steifigkeit. Aufgrund von Trägheitseffekten kann die Flüssigkeit nicht mehr den anregenden Schwingungen folgend den Dämpfungskanal durchströmen. Schwingungsbedingte Volumenänderungen führen dazu, dass sich die Membranen des Elastomerkörpers dehnen müssen, der Innendruck in den Kammern nimmt zu. Da zur statischen Steifigkeit nun die Membransteifigkeit hinzu addiert werden muss, ist die resultierende Steifigkeit gegenüber der Ausgangssteifigkeit deutlich erhöht. Hinzu kommt der Effekt der dynamischen Verhärtung von Gummimischungen bei kleinen Amplituden, der auch unter dem Namen Payne-Effekt bekannt ist. Beide Effekte führen zu einer hohen dynamischen Steifigkeit des Lagers, die zu schlechten akustischen Eigenschaften, das heißt zu einer geringen Isolation durch das Lager führt. Dies ist für den Fahrzeuginsassen akustisch wahrnehmbar.Particularly in the acoustically relevant area, that is to say in the case of high-frequency oscillations of small amplitudes, conventional hydraulic bushings increase the dynamic rigidity. Due to inertial effects, the liquid can no longer flow through the damping channel following the exciting vibrations. Vibration-induced volume changes cause the diaphragms of the elastomeric body to stretch, the internal pressure in the chambers increases. Since the static stiffness now has to be added to the membrane stiffness, the resulting stiffness compared to the initial stiffness is significantly increased. In addition, there is the effect of dynamic hardening of rubber compounds at low amplitudes, which is also known under the name Payne effect. Both effects lead to a high dynamic rigidity of the bearing, which leads to poor acoustic properties, that is, to a low isolation through the bearing. This is acoustically perceptible to the vehicle occupant.
Werden die Fluidkammern durch dicke seitliche Membranen begrenzt, so sind diese naturgemäß robuster als dünne seitliche Membranen. Lokale Dehnungen bei Belastungen können sinken, altersbedingte Oberflächenrisse benötigen länger, bis sie durch die Membranen fortgeschritten sind und zu Leckage führen. Auch können dickere Membranen einen signifikanten Beitrag zur statischen Steifigkeit des Lagers leisten. Allerdings führen dicke Membranen zu einer höheren dynamischen Steifigkeit des Lagers, wenn die Summe der Blähsteifigkeiten aller die Kammer umgebenden Membranen hoch ist. Hohe dynamische Steifigkeiten bei hohen Frequenzen wiederum führen zu schlechten akustischen Eigenschaften der Buchsen und sind somit unerwünscht.If the fluid chambers are limited by thick lateral membranes, they are naturally more robust than thin lateral membranes. Local stress strains may decrease, age-related surface cracks take longer to progress through the membranes and lead to leakage. Also, thicker membranes can make a significant contribution to the static stiffness of the bearing. However, thick membranes result in higher dynamic stiffness of the bearing when the sum of the swelling stiffnesses of all the membranes surrounding the chamber is high. High dynamic stiffnesses at high frequencies in turn lead to poor acoustic properties of the jacks and are therefore undesirable.
Dünne Membranen hingegen führen zu niedrigen dynamischen Steifigkeiten und sind akustisch vorteilhaft. Allerdings tragen sie kaum zur statischen Steifigkeit des Lagers bei, weisen sehr schnell hohe Dehnungen auf und können im Einzelfall sogar bis zur Leckage durchscheuern.By contrast, thin membranes lead to low dynamic stiffnesses and are acoustically advantageous. However, they scarcely contribute to the static rigidity of the bearing, show high strains very quickly and, in individual cases, can even chafe through to leakage.
Aus der
Aus der
Bei den bekannten Hydrobuchsen werden die Entkopplungsmembranen bei jeder Auslenkung des Lagers belastet, auch wenn diese Auslenkung quasistatisch ist, das heißt so langsam durchgeführt wird, dass sich ein Druckausgleich zwischen den Fluidkammern über die Kanäle einstellen kann. Hierdurch werden die Membranen sowohl durch die hydraulischen Drücke, als auch durch die statische Auslenkung belastet. Eine geringere Lebensdauer im Vergleich zu Membranen, die nicht durch die Relativbewegung von Kern und Außenrohr belastet werden, ist die Folge.In the known hydraulic bushings, the decoupling membranes are loaded at each deflection of the bearing, even if this deflection is quasi-static, that is, carried out so slowly that a pressure equalization between the fluid chambers can be established via the channels. As a result, the membranes are loaded by both the hydraulic pressures, as well as by the static deflection. A shorter life compared to membranes that are not burdened by the relative movement of core and outer tube is the result.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine hydraulisch dämpfende Buchse vorzuschlagen, bei der die Wirksamkeit der Entkopplung bei allen Betriebszuständen gewährleistet ist und die gleichzeitig eine hohe Lebensdauer der Membranen aufweist.The object of the invention is to propose a hydraulic damping socket, in which the effectiveness of the decoupling in all Operating conditions is ensured and at the same time has a long service life of the membranes.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die hydraulische Buchse nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by the hydraulic bush according to claim 1. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Die erfindungsgemäße Buchse ist dadurch gekennzeichnet, dass der Elastomerkörper eine zusätzliche Entkopplungsmembran aufweist, die zwischen dem Durchgang und einem in dem Elastomerkörper eingebrachten Hohlraum angeordnet ist. In dem Elastomerkörper ist ein Käfig einvulkanisiert, der ein Membranfenster aufweist, an dem die Entkopplungsmembran angeordnet ist. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Entkopplungsmembran wird erreicht, dass diese außerhalb des Lastpfades liegt und durch statische Auslenkungen nicht beansprucht wird. Hierdurch ist eine wirksame Entkopplung bei allen Betriebszuständen gewährleistet. Insbesondere wird die Entkopplungsmembran nicht durch statische Auslenkungen der Buchse beansprucht.The bush according to the invention is characterized in that the elastomeric body has an additional decoupling membrane which is arranged between the passage and a cavity introduced into the elastomeric body. In the elastomeric body, a cage is vulcanized, which has a membrane window on which the decoupling membrane is arranged. The inventive arrangement of the decoupling membrane is achieved that it lies outside the load path and is not stressed by static deflections. This ensures effective decoupling in all operating conditions. In particular, the decoupling membrane is not stressed by static deflections of the socket.
Vorteilhaft sind die Kammern durch zwei Durchgänge miteinander verbunden, denen jeweils ein Ventil und eine Entkopplungsmembran zugeordnet sind. Dabei sind die Ventile so ausgebildet, dass sie den Durchgang nur in einer Strömungsrichtung freigeben.Advantageously, the chambers are interconnected by two passages, which are each associated with a valve and a decoupling membrane. The valves are designed so that they release the passage only in a flow direction.
Um die Herstellung zu vereinfachen, ist die Entkopplungsmembran vorteilhaft einstückig mit dem Elastomerkörper ausgebildet, wobei auf der fluidabgewandten Seite der Entkopplungsmembran ein Hohlraum untergebracht ist, der mit der Umgebungsluft verbunden sein kann.In order to simplify the production, the decoupling membrane is advantageously formed integrally with the elastomer body, wherein on the fluid side facing away from the decoupling membrane, a cavity is housed, which may be connected to the ambient air.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist in dem Elastomerkörper ein Käfig einvulkanisiert, der ein Membranfenster aufweist, an dem die Entkopplungsmembran angeordnet ist.In an advantageous embodiment, a cage is vulcanized into the elastomer body, which has a membrane window on which the decoupling membrane is arranged.
Die Entkopplungsmembran kann sich über das gesamte Membranfenster erstrecken oder nur über Teile das Membranfensters. Die gewünschte Entkopplungswirkung lässt sich über die Wahl der Größe der Entkopplungsmembran, das heißt, die Ausdehnung im Membranfenster, einstellen.The decoupling membrane can extend over the entire membrane window or only over parts of the membrane window. The desired decoupling effect can be adjusted by selecting the size of the decoupling membrane, that is to say the extent in the membrane window.
Vorteilhaft weist der Käfig beabstandete Stege auf, die sich in Axialrichtung des Käfigs erstrecken und das Membranfenster begrenzen.Advantageously, the cage has spaced webs extending in the axial direction of the cage and defining the membrane window.
Vorteilhaft weist der Steg zwei in Axialrichtung beabstandete ringförmige Endstücke auf, die über die in Umfangsrichtung beabstandeten Stege miteinander verbunden sind.Advantageously, the web has two axially spaced annular end pieces, which are interconnected via the circumferentially spaced webs.
Das Ventil ist vorteilhaft ein Rampenventil, wobei das Rampenventil vorzugsweise aus einem Elastomer hergestellt ist und weiter vorzugsweise an dem Elastomerkörper anvulkanisiert ist.The valve is advantageously a ramp valve, wherein the ramp valve is preferably made of an elastomer and more preferably vulcanized to the elastomeric body.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Ventil im Bereich der Entkopplungsmembran angeordnet. Diese nahe der entkoppelten Entkopplungsmembran platzierten Überdruckventile schützen die sehr blähweiche Entkopplungsmembran vor zu hohen Belastungen aufgrund von Druckspitzen etwa durch starke Bremsmanöver.In an advantageous embodiment, the valve is arranged in the region of the decoupling membrane. These pressure relief valves placed near the decoupled decoupling membrane protect the very dull decoupling membrane from excessive loads due to pressure peaks, such as strong braking maneuvers.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist in jedem Durchgang ein Ventil angeordnet, wobei das Ventil den zugeordneten Durchgang nur in einer festgelegten Strömungsrichtung freigibt.In an advantageous embodiment, a valve is arranged in each passage, wherein the valve releases the associated passage only in a fixed flow direction.
Vorteilhaft ist ein mit dem Lagerkern zusammenwirkender Anschlag vorgesehen, um Beschädigungen der Buchse aufgrund von hohen Kräften und Momenten zu vermeiden.A cooperating with the bearing core stop is advantageously provided to prevent damage to the socket due to high forces and moments.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Anschlag als separates Anschlagteil ausgebildet, das in einer Aussparung des Käfigs eingesetzt ist.In an advantageous embodiment of the stop is designed as a separate stop member, which is inserted in a recess of the cage.
Vorteilhaft ist ein erster Anschlag einem zweiten Anschlag gegenüberliegend angeordnet, wobei der Kern zwischen dem ersten Anschlag und dem zweiten Anschlag angeordnet ist.Advantageously, a first stop is arranged opposite a second stop, wherein the core is arranged between the first stop and the second stop.
Bei einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist dem Durchgang ein die Kammern verbindender Kanal parallel geschaltet.In a further advantageous development of the passage connecting the chambers channel is connected in parallel.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierin zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to embodiments shown schematically in the drawing. Herein show:
Die in
In dem Elastomerkörper
Wie aus
Die zweite Kammer
Die Ventile
An den Durchgängen
Die Ventile
Weiterhin weist die Buchse
Nachfolgend wird die Funktionsweise der hydraulischen Buchse
Wird der Lagerkern
Dies tritt insbesondere bei statischen Belastungen und Schwingungen mit großer Amplitude auf. Durch das Überströmen des Fluids und die in dem Durchgang
Bei hochfrequenten Schwingungen mit kleiner Amplitude tragen die dünnen Entkopplungsmembranen
Da die in den Durchgängen
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Hydraulische BuchseHydraulic bush
- 1212
- Außenbuchseouter bush
- 1414
- Lagerkernbearing core
- 1616
- SeitenwandSide wall
- 1717
- SeitenwandSide wall
- 1818
- Innenrauminner space
- 2020
- KäfigCage
- 2222
- Endstücktail
- 2424
- Endstücktail
- 2828
- Stegweb
- 3030
- Stegweb
- 3232
- Fensterwindow
- 3636
- Anschlagattack
- 3838
- Anschlagattack
- 4242
- Elastomerkörperelastomer body
- 4444
- Erste KammerFirst chamber
- 4646
- Zweite KammerSecond Chamber
- 4848
- Erster DurchgangFirst try
- 5050
- Zweiter DurchgangSecond round
- 5252
- Erstes VentilFirst valve
- 5454
- Zweites VentilSecond valve
- 5656
- Entkopplungsmembrandecoupling membrane
- 5858
- Hohlraumcavity
Claims (11)
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