DE19952638A1 - Gedämpftes Federelement - Google Patents

Abstract

Das integrierte luftgedämpfte Federelement weist eine großflächige und flache Arbeitskammer auf, die über eine Düse zur Umgebungsatmosphäre offen ist. Das über Kammerdurchmesser, Kammerhöhe und Düsendurchmesser leichtabstimmbare Trockendämpfer-Federelement ist durch einen einzigen Bördelvorgang aus zwei vorgefertigten Verbundteilen und einem Metallteil zusammenbaubar und durch zwei Flanschschrauben montierbar.

Description

Die Erfindung betrifft ein gedämpftes Federelement der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.

Federelemente dieser Art, die überwiegend im Kraftfahrzeugbau als Motorlager eingesetzt werden, sind üblicherweise als Hydrolager ausgebildet.

Übliche Hydrolager sind Massedämpfer, bei denen die Dämpfungsflüssigkeit in einem Kanal zwischen einer Arbeitskammer und einer Ausgleichskammer nach Maßgabe der Frequenzbeaufschlagung verschoben wird. Die in dem Dämpfungskanal eingeschlossene Flüssigkeitsmasse wirkt dabei als Tilgermasse.

Hydrolager dieser Art sind gut abstimmbar und insbesondere für größere und schwerere Aggregate flexibel anpassbar.

Hydrolager weisen jedoch den Nachteil auf, teuer und aufwendig in der Herstellung zu sein, ein vergleichsweise großes Bauvolumen zu beanspruchen und nur begrenzt oder unter zusätzlichem Kostenaufwand recyclebar zu sein. Sie sind dementsprechend nur für Kraftfahrzeuge mit größeren Antriebsaggregaten technisch und wirtschaftlich einsetzbar.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung das technische Problem zugrunde, ein nicht nur als Motorlager, sondern als ganz allgemein einsetzbares gedämpftes Federelement zu schaffen, das abstimmbar wie ein Hydrolager, insbesondere also mit einstellbaren Verlustmaxima, ausgebildet ist, dabei jedoch sowohl in der Herstellung als auch beim Recyclen kostengünstig ist, ein deutlich kleineres Bauvolumen als die Hydrolager erfordert und vor allem wesentlich vielseitiger als ein Hydrolager einsetzbar ist.

Die Erfindung löst dieses technische Problem durch ein gedämpftes Federelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Im wesentlichen ist das gedämpfte Federelement mit den Merkmalen der Erfindung also durch eine Arbeitskammer mit großer Fläche und geringer Höhe gekennzeichnet, in die eine Schaumstoffschicht mit insbesondere geschlossenen Poren als Luftfederkörper unter gleichzeitiger Verminderung des freien Volumens der Arbeitskammer des gedämpften Federelements vorgesehen ist.

Die arbeitskammerseitige Oberfläche des Tragfederkörpers ist ebenso wie die arbeitskammerseitige Oberfläche der Dämpferplatte plan konfiguriert und weist bei vorzugsweise kongruenter Konfiguration größenordnungsmäßig den gleichen Flächeninhalt wie die arbeitskammerseitige Oberfläche der Dämpferplatte auf.

Der Tragfederkörper selbst ist vorzugsweise so ausgelegt, daß seine Blähsteifigkeit so gering wie möglich, gleichzeitig jedoch auch ausreichend hoch ist, um die für den Tragfederkörper erforderlichen Federkenndaten zur Verfügung stellen zu können. Dabei läßt sich die Blähsteifigkeit der Tragfeder nicht nur durch Einstellen der Elastomerqualität, sondern auch durch das Einfügen von Formblechen und/oder die Konfiguration und Dimension des in an sich bekannter Weise in den Tragfederkörper integrierten Lastanschlussstücks einstellen.

Als Arbeitsfluid dient in dem hier beschriebenen gedämpften Federelement bestimmungsgemäß vor allem ein pneumatisches Fluid, also insbesondere Luft.

In dem so aufgebauten luftgedämpften Federelement werden Entkopplungen von Störfrequenzen mit kleinen Amplituden über parallelwirkende Seitenkammern erzielt, die ebenfalls mit dem Arbeitsfluid gefüllt und mit der Düse oder der Arbeitskammer oder mit beiden kommunizierend ausgebildet sind.

Vorzugsweise sind solche Entkopplungskammern als offene Poren oder zum Arbeitsfluid hin offene Blasen ausgebildet und in der Schaumstoffschicht integriert.

Weitere Merkmale in Ausgestaltung der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung ist im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert und in Verbindung mit der Zeichnung dargestellt. Dabei zeigt die einzige Figur, nämlich die Fig. 1 im axialen Querschnitt ein luftgedämpftes Auflager mit den Merkmalen der Erfindung.

Das in der Fig. 1 gezeigte luftgedämpfte Federelement besteht aus einem Lastanschlussstück 1, das mit einem Tragfederkörper 2 verbunden ist, einem zumindest im wesentlichen zylindrischen Gehäuse 3, einer flächenparallel zum Lastanschlussstück 1 ausgerichteten Dämpferplatte 4 und einem Widerlageranschlussstück 5, das als Montageflansch gestaltet ist.

Zwischen dem Tragfederkörper 2 und der Dämpferplatte 4 ist eine Arbeitskammer 6 ausgespart. Der radiale Durchmesser der Arbeitskammer 6 ist rund um den Faktor 10 grösser als die lichte axiale Höhe des Freiraumes der Arbeitskammer über einer Schaumstoffschicht 7, die auf der der Arbeitskammer zugewandten inneren Oberfläche der Dämpferplatte 4 vollflächig aufgebracht und mit dieser fest verbunden ist, hier durch verkleben.

Die Schaumstoffschicht 7 besteht aus einer Kunststoffmatrix, in der homogen verteilt geschlossene Poren dispergiert sind. Zusätzlich weist die Schaumstoffschicht 7 eine kontrollierte Anzahl grösserer Blasen 8 auf, die zur Arbeitskammer 6 hin offen sind und nicht notwendigerweise homogen verteilt zu sein brauchen. Diese offenen Blasen dienen der Entkopplung von Störschwingungen mit kleinen Amplituden.

Alternativ oder auch additiv können solche Entkopplungskammern beispielsweise auch als kommunizierende Seitenkammern 8' in einem Düsenkanal 9 vorgesehen sein, der die Dämpferplatte 4 ebenso wie die Schaumstoffschicht 7 durchsetzt und die Arbeitskammer 6 mit der Umgebungsatmosphäre verbindet.

Die arbeitskammerseitige Oberfläche 10 des Tragfederkörpers 2 ist eben ausgebildet und flächenparallel arbeitskammerseitigen Oberfläche der Dämpferplatte 4, beziehungsweise der Schaumstoffschicht 7 ausgerichtet. Die Oberfläche 10 des Tragfederkörpers 2 weist die gleiche Konfiguration wie die Dämpferplatte 4 auf, ist hier also wie diese kreisrund, und konzentrisch zu dieser Dämpferplatte 4 angeordnet. Der Flächeninhalt der Oberfläche 10 beträgt rund 60% des Flächeninhaltes der arbeitskammerseitigen Oberfläche der Dämpferplatte 4. Die Blähsteifigkeit des Tragfederkörpers 2 ist im Bereich der Oberfläche 10 durch einvulkanisierte Formbleche 11 so weit vergrössert, dass der Tragfederkörper in diesem Bereich praktisch nicht mehr blähfähig ist. Das Gehäuse 3 des luftgedämpften Federelementes, an das der Tragfederkörper 2 anvulkanisiert ist, stützt diesen widerlagerseitig ab, positioniert und fixiert die Dämpferplatte 4 mit der Schaumstoffschicht 7, dichtet die Arbeitskammer 6 pneumatisch ab und fixiert nach dem in der Fig. 1 nicht dargestellten Umbördeln seines widerlagerseitigen Randes 12 nach radial innen um einen Flansch 13 des Widerlageranschlussstücks 5 herum auf diesem Widerlageranschlussstück ab.

Die Kenndaten und Kennlinien des luftgedämpften Federelementes können primär durch eine koordinierte Abstimmung des Düsendurchmessers, des Dämpferplattendurchmessers und der freien Höhe der Arbeitskammer 6 konfiguriert werden. Je grösser der Dämpferplattendurchmesser und je kleiner die freie Höhe der Arbeitskammer werden, desto grösser wird die erzielbare Dämpfungsverlustarbeit. Je kleiner der Düsendurchmesser wird, um so schmaler und prägnanter ausgeprägt und gleichzeitig um so weiter zu niedrigen Frequenzen hin verschoben tritt das Maximum des Verlustwinkels der Dämpfung als Funktion der gedämpften und dämpfbaren Frequenzen auf.

Demgegenüber haben die axiale Länge des Düsenkanals 9 oder die Dicke der Schaumstoffschicht 7 nur geringere sekundäre Auswirkungen auf das Kennfelddesign des luftgedämpften Federelementes und brauchen bestenfalls für ein Feintuning berücksichtigt zu werden.

Das luftgedämpfte Federelemt mit den Merkmalen der Erfindung ist universell einsetzbar, so beispielsweise als Auflager, hier insbesondere als Motorlager für leichte und verbrauchsarme Kraftfahrzeugaggrgate, als Koppelfeder, so insbesondere zum Anschliessen von Koppelstangen und Streben, oder zur preiswerten Beruhigung von Kraftfahrzeugfahrwerken.

Das integrierte luftgedämpfte Federelement weist eine grossflächige und flache Arbeitskammer auf, die über eine Düse zur Umgebungsatmospäre offen ist. Das über Kammerdurchmesser, Kammerhöhe und Düsendurchmesser leicht abstimmbare Trockendämpfer-Federelement ist durch einen einzigen Bördelvorgang aus zwei vorgefertigten Metall-Gummi- beziehungsweise Metall-Kunststoff-Verbundteilen und einem Metallteil zusammenbaubar und durch zwei Flanschschrauben montierbar.

Claims (10)

1. Gedämpftes Federelement mit einem Lastanschlussstück, das mit einem Tragfederkörper verbunden ist, sowie mit einer Dämpferplatte, die flächenparallel zum Lastanschlussstück ausgerichtet ist, und einem im wesentlichen zylindrischen Gehäuse, die ihrerseits beide, mittelbar oder unmittelbar, mit einem Widerlager­ anschlussstück verbunden sind, wobei zwischen dem Tragfederkörper und der Dämpferplatte eine Arbeitskammer ausgespart ist, in die hinein sich eine durch die Dämpferplatte hindurchgehende Bohrung öffnet, gekennzeichnet durch eine plane Konfiguration der arbeitskammerseitigen Ober­ fläche (10) des Tragfederkörpers (2), durch eine Schaumstoffschicht (7) auf der arbeitskammerseitigen Oberfläche der Dämpferplatte (4) und durch eine axiale Höhe des Freiraumes in der Arbeitskammer (6), die grössenordnungsmässig um den Faktor Zehn kleiner als die grösste Querausdehnung des Freiraumes in der Arbeitskammer ist.

2. Gedämpftes Federelement nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Flächeninhalt der arbeitskammerseitigen Oberfläche (10) des Tragfederkörpers (2), der das 0,5-fache bis 1,5-fache des Flächeninhaltes der arbeitskammerseitigen Oberfläche der Dämpferplatte (4) beträgt.

3. Gedämpftes Federelement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch Luft als Arbeitsfluid und eine Mensurierung der Bohrung (9) als Düse.

4. Gedämpftes Federelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Schaumstoffschicht (7) mit geschlossenen Poren auf der arbeitskammerseitigen Oberfläche der Dämpferplatte (4).

5. Gedämpftes Federelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch in den Tragfederkörper (2) integrierte konfigurative oder konstruktive Mittel(1; 11) zur Erhöhung der Blähsteifigkeit der Tragfeder.

6. Gedämpftes Federelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch Formbleche (11) oder ein grossflächig konfiguriertes Last­ anschlussstück (1) als Mittel zur Erhöhung der Blähsteifigkeit des Tragfederkörpers (2).

7. 1 Gedämpftes Federelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch mindestens eine mit der Arbeitskammer (6) kommunizierende Entkopplungskammer (8; 8') für Störschwingungen und Stör­ geräusche mit höheren Frequenzen und kleinen Amplituden.

8. Gedämpftes Federelement nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Integration der Entkopplungsfunktion in die Schaum­ stoffschicht (7) in Form offener Poren oder Blasen (8) in der Schaumstoffschicht (7).

9. Gedämpftes Federelement nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch mindestens eine Düsennebenkammer (8') als Entkopplungs­ kammer.

10. Verwendung des gedämpften Federelementes mit den Merkmalen nach einem der Ansprüche 1 bis 9 als Motor­ lager für Personenkraftfahrzeuge mit insbesondere kleinen und leichten Antriebsaggregaten.