DE2611299C2

DE2611299C2 - Baueinheit zur elastischen Abstützung eines Aufhängearmes an einem Bauteil

Info

Publication number: DE2611299C2
Application number: DE2611299A
Authority: DE
Inventors: Masaru Toyota Aichi Ishikawa; Akihiko Nagoya Kumazawa
Original assignee: Toyota Jidosha Kogyo KK
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1975-03-19
Filing date: 1976-03-17
Publication date: 1983-12-22
Also published as: JPS5539866Y2; GB1545843A; JPS51117987U; DE2611299A1; US4032202A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Baueinheit zur elastischen Abstützung eines Aufhängearmes an einem Bauteil gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1, wie sie durch die GB-PS 5 17 292 bekannt ist. Bei dieser bekannten Baueinheit sind die beiden Dämpfungsglieder axial zusammengepreßt. Die Baueinheit ist daher sowohl gegen Beanspruchungen in Radialrichtung als auch insbesondere gegen Beanspruchungen in Axialrichtung verhältnismäßig steif. Zweckmäßig ist es dagegen, wenn die Baueinheit bei kleinen Auslenkungen sowohl in Radialrichtung als auch in Axialrichtung zunächst verhältnismäßig weich ist und erst bei stärkeren Auslenkungen, d. h. stärkeren Stößen, steifer ist, d. h. eine nichtlineare Kennlinie hat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Baueinheit derart auszubilden, daß sie sowohl in Axialrichtung als auch in Radialrichtung eine nichtlineare Kennlinie hat und daß diese Kennlinie auf möglichst einfache Weise dem Anwendungsfall angepaßt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil von Patentanspruch 1 gelöst

Die erfindungsgemäße Ausbildung hat zur Folge, daß bei der Dämpfung von Stößen, die nur eine geringe radiale Auslenkung zur Folge haben, nur die beiden Dämpfungsglieder beteiligt sind, wogegen bei stärkeren Stößen auch das Zusatzdämpfungsglied mitträgt, so daß sich dadurch das Elastizitätsmodul der Baueinheit erhöht und die Baueinheit insgesamt bei radialer Belastung eine nichtlinerare Kennlinie hat Aufgrund der besonderen Ausbildung der Dämpfongsglieder verformen sich bei axialer Belastung zunächst hauptsächlich der radial äußere Bereich und erst bei zunehmender Belastung auch der radia! innere Bereich. Dadurch hat die anmeldungsgemäße Baueinheit auch in Axialrichtung eine nichtlineare Kennlinie.

Von Bedeutung für die Erfindung ist auch die mittige Teilung der Buchsen und auch die Tatsache, daß das Zusatzdämpfungsglied auf die innere Buchse bzw. die äußere Buchse geschoben ist Dies ermöglicht es auf sehr einfache Weise, durch Zusammensetzen von zwei gegebenen Baueinheitshälften mit beliebig verschiedenen Zusatzdämpfungsgliedern der Baueinheit die gewünschte Kennlinie zu geben. Zudem ermöglicht die beschriebene Ausbildung im Bedarfsfall die Erneuerung einzelner Teile, ohne daß die gesamte Baueinheit erneuert werden muß.

Durch die DE-AS 11 51 269 ist zwar eine Baueinheit zur elastischen Abstützung eines Aufhängearmes an einem Bauteil mit einer inneren Buchse, einer äußeren Buchse und einem dazwischen angeordneten Dämpfungsglied aus elastischem Material bekannt, die jedoch nicht nur keine progressive Kennlinie aufweist, sondern darüber hinaus auch kein geteiltes Dämpfungsglied besitzt.

Aus der GB-PS 9 21 720 ist ein Wellenlager bekannt, das außer zwei elastischen Dämpfungsgliedern auch einen axial zwischen diesen angeordneten elastischen Ring aufweist, der auf einer inneren Buchse sitzt und erst bei größerer Auslenkung mitträgt. Dieses bekannte Wellenlager hat zwar eine nichtlineare Kennlinie bei radialer Beanspruchung, jedoch keinerlei axiale stoßdämpfende Funktion, geschweige denn eine axiale nichtlineare Kennlinie. Ein Wellenlager mit nichtlinearer Kennlinie bei radialer Beanspruchung, jedoch ohne axial stoßdämpfende Funktion ist auch aus der GB-PS 8 30 957 bekannt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig.2 eine ausschnittsweise schematische Darstellung eines hinteren Aufhängungssystems eines Kraftfahrzeuges, bei dem die Baueinheit gemäß Fig. 1 verwendet ist;

F i g. 3 eine fragmentarische vergrößerte Ansicht der F i g. 2, in der die an das eine Ende eines Aufhängearmes angebrachte Baueinheit veranschaulicht ist;

Fig.4 einen vergrößerten Schnitt längs der' Linie Ar-A-derFig.3,

Fig.5 eine graphische Darstellung, in der ein typisches Beispiel einer durch die Baueinheit der F i g. 1 erzielten Federkonstanten gezeigt ist, und ■

F i g. 6 einen Längsschnitt einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform.

In der F i g. 1 ist eine im Aufbau doppelzylindrische Baueinheit 1 gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung gezeigt Die Baueinheit t umfaßt ein Paar zylindrischer Teile \A und 15, die sich an ihren Enden symmetrisch bezüglich einer Mittelebene F berühren, welche quer zur Längsachse der Baueinheit t verläuft. Der eine der zylindrischen Teile \A umfaßt einen aus Metall hergestellten Innenzylinder 3 A mit einer durchgehenden Axialbohrung 2 und einen aus Metall hergestellten Außenzylinder 4.4, der den Innenzylinder 3A koaxial umschließt Der Außenzylinder 4A ist im Durchmesser wesentlich größer als der Innenzylinder 3A und bestimmt einen den Innenzylinder 3A umschließenden, zylindrischen Zwischenraum mit einer relativ großen Radialbreite m. Sowohl r;ir Innenais auch der Außenzylinder 3Λ und 4Λ endigen an dem einen Ende in der Mittelebene F. Der Außenzylinder AA ist in der Länge geringfügig kleiner als der Innenzylinder 3/4, wobei dessen anderes, von der Mittelebene F entferntes Ende das andere Ende des Innenzylinders 3A unterschreitet bzw. hinter diesem zurückbleibt

Der zylindrische Zwischenraum zwischen dem Innen- und dem Außenzylinder 3/4 und 4Λ ist teilweise mit einem im allgemeinen zylindrischen Dämpfungsglied 6 gefüllt, das aus einem elastischen Material wie beispielsweise Gummi hergestellt und durch Vulkanisieren oder auf andere Weise mit dem Innen- und dem Außenzylinder 3A und 4/4 an den inneren bzw. äußeren Umfangsflächen verbunden ist Das Dämpfungsglied 6 weist an den einen Ende eine im allgemeinen flache Stirnfläche auf, die sich im allgemeinen parallel zur Mittelebene F erstreckt und von dieser beträchtlich abgesetzt ist Das andere, von der Mittelebene F entfernte und in der Nähe der anderen Enden des Innen- und des Außenzylinders 3/4 und 4/4 angeordnete Ende des Dämpfungsgliedes 6 bestimmt eine sich verjüngende Fläche, die winklig bezüglich der Mittelebene F gelegen ist und sich von dem anderen Ende des Außenzylinders 4/4 zu demjenigen des Innenzylinders 3Λ verjüngt.

Der andere zylindrische Teil Iß oder die andere Hälfte der Baueinheit 1 weist den gleichen Aufbau auf wie der erste zylindrische: Teil 1/4. wie dies aus der "> <> Fig. 1 ersichtlich ist. Der zylindrische Teil Iß umfaßt einen Inneraylinder 3ß, dessen Ende an das Ende des Innenzylinders 3/4 anstößt, einen Außenzylinder 45, dessen Ende mit dem Ende des Außenzylinders 4/4 zusammentrifft, uno ein Dämpfungsglied 6, das symmetrisch zum Dämpfungsglied 6 des ersten zylindrischen Teils 1/4 bezüglich der Mittelebene Fangeordnet ist. Die Beiden Dämpfungsglieder 6 bestimmen eine dazwischenliegende zylindrische Kammer 7, die von der Mittelebene F geteilt ist und die beiden Innenzylinder &o 3/4 und 35 einschließt. Die Kammer 7 nimmt ein zy'indrisches, aus einem elastischen Material bestehendes Zusatzdämpfungsglied 5 auf, das um die Innenzylinder 3/4 und 3ß in der Mittelebene F gepaßt ist. Das Zusatzdämpfungsgl'ed 5 ist von den Dämpfungsgliedern &5 6 im wesentlichen gleich beabbtandet, wobei die Innenflächen der Außerzylinder 4/4 und 40 einen zylindrischen Zwischenraum K bestimmen, der das Zusatzdämpfungsglied 5 einschließt Die beiden Innenzylinder 3A und 35 bilden eine innere zylindrische Buchse, und die beiden Außenzylinder 4Λ und 4ß bilden eine äußere zylindrische Buchse.

Das Zusatzdämpfungsglied 5 wird durch eine innere zylindrische Schicht 5/4, welche über die zusammentreffenden bzw. -passenden Enden der Innenzylinder 3A und 3ß eingeführt wird, und eine äußere zylindrische Schicht 5ß gebildet, die die innere Schicht 5A einschließt und mit dieser befestigt ist Die innere Schicht 5/4 weist eine wesentlich größere Wandstärke auf als die äußere Schicht 5ß auf und ist aus einem Material ausgebildet, das weniger elastisch oder härter als das Material ist, aus dem die äußere Schicht 5ß besteht Demzufolge besitzen die innere und die äußere Schicht 5/4 und 55 einen zusammengesetzten Elastizitätsmodul, der größer als derjenige des Dämpfungsgliedes 6 ist. Die innere Schicht 5Λ kann aus Hartgummi, Kunststoff, wie er vorteilhafterweise zur Herstellung von Lagern verwendet wird, oder aus Metall hergestellt _sej_n rj;_e äußere Schicht 55 kann aus weichem ci:immi, weichem Kunststoff oder einem ähnlichen Material bestehen. Die innere und die äußere Schicht 5A und 55 können miteinander durch Verschmelzen oder Verkleben verbunden sein.

In der Fig.2 ist ein Anwendungsbeispiel der vorstehend beschriebenen Baueinheit veranschaulicht. Die Fig.2 zeigt fragmentarisch ein hinteres Aufhängungssystem 10 eines Kraftfahrzeuges, das einen unteren, an dem einen Ende 15 an einem Rahmen Ii gehaltenen Aufhängearm 14, dessen anderes Ende 16 durch einen Träger 13 auf einem Achs-Gehäuse 12 abgestützt ist, und einen oberen Aufhängearm 18 mit entgegengesetzten Enden 19 und 20 enthält, die durch den Rahmen 11 bzw. einen anderen Träger 17 auf dem Achs-Gehäuse 12 gehaltert sind. Die Fig.2 bis 4 veranschaulichen eine Baueinheit l.die an das eine Ende 20 des oberen Aufhängearms 18 angebracht ist, während eine gleiche oder ähnliche Baueinheit in gleicher Weise an dem anderen Ende 19 sowie an jedem der entgegengesetzten Enden 15 und 16 des unteren Aufhängearms 14 verwendet werden kann.

Zwecks Befestigung der Baueinheit 1 an ihrem Ort an dem Ende 20 des oberen Aufhängearms 18 wird mit einer nicht zusammengebauten Baueinheit 1 begonnen. Das Zusatzdämpfungsglied 5 wird über das eine Ende des Innenzylinders 3/4 des ersten Teils \A eingeführt. Der zylindrische Teil \A wird in das eine Ende einer öffnung eingebracht, die an dem Ende 20 des oberen Aufhängearms'ie ausgebildet ist und eine Längsachse aufweist, welche im allgemeinen senkrecht zur Längsachse des Arms 18 verläuft. Der zweite zylindrische Teii 15 wird in die Endöffnung des Arms 18 durch dessen anderes Ende eingeführt, um den Innenzylinder 35 in das Zusatzdämpfun^sglied 5 einzubringen, bis der Innen- und der Außenzylinder 35 und 45 gegen den Innenzylinder 3A bzw. den Außenzylinder 4/4 des ersten Teils 1/4 anstoßen, wie dies in den Fig. 1 und 4 veranschaulicht ist. \nschli«ßend wird zwecks Verbinden des Endes 20 des oberen Aufhängearms 18 mit dem Träger 17 des Achs-Gehäuses derart, daß es durch diesen wie in Fig.4 gezeigt eingeschlossen werden kann, eine zylindrische Muffe 26 in die in Längsrichtung ausgerichteten Axialbohrungen 2 der Innenzylinder 3/4 und 35 eingeführt, ,«obei eine durch die Muffe 26 verlaufende Schraube 22 und eine die Schraube 22 gegen den Träger 17 befestigende Mutter 23 eine sichere Abstützung für das Armende 20 <ind die

26 Π 299

Hülsenanordnung 1 schaffen die an diesem relativ zum Träger 17 befestigt ist.

Wird ein großer Stoß durch Straßenunebenheiten oder auf andere Weise auf ein Hinterrad 24 (Fig.2) ausgeübt und zum oberen Aufhängearm 18 übertragen, bewegt sich beispielsweise der obere Aufhängearm 18 relativ zum Träger 17 in Richtung des Pfeiles /'gemäß Fig.4. Der Arm 18 verschiebt die Außenzylinder 4A und 4ß in Querrichtung oder nach rechts gernäß F i g. 4 und drückt gegen die Innenzylinder 3/V und 35 diejenigen Teile der Dämpfungsglieder 6 zusammen, die gemäß Fig. 4 links gelegen sind, so daß zumindest ein Teil des Stoßes gedämpft wird Ist der zum Arm 18 übertragene Stoß größer als derjenige, der durch die Dämpfungsglieder 6 wirkungsvoll absorbiert werden kann, werden die Außenzylinder 4A und 4ß weiter in Richtung des Pfeiles P verschoben, und es werden die Dämpfungsglieder 6 weiter elastisch verformt, bis die AuBenzyiinder 4 A und 45 gegen das Zusatzdämptungsglied 5 stoßen und den links gelegenen Teil des Zusatzdämpfungsgliedes 5 gegen die Innenzylinder 3A und 3ß drücken. Das Zusatzdämpfungsglied 5 bewirkt infolge seines größeren Elastizitätsmoduls eine stärkere Dämpfung als die Dämpfungsglieder 6. Beim Anschlagen der Außenzylinder 4A und 4ß gegen das Zusatzdämpfungsglied 5 wirken das Zusatzdämpfungsglied 5 und die Dämpfungsglieder 6 derart zusammen, daß der Stoß durch die elastische Verformung oder die Zusammendrückung von diesen proportional zu deren kombinierten Elastizitätsmodulen abgedämpft wird. In der graphischen Darstellung der Fig.5 ist für das beschriebene Ausführungsbeispiel eine typische Abhängigkeit zwischen dem Stoß oder der Belastung und der Zusammendrückung dargestellt, die üblicherweise als Kennlinie bezeichnet ist. Der untere Abschnitt der Kurve veranschaulicht die Beziehung zwischen der auf die Dämpfu.igsgüeder 6 ausgeübte Belastung und der resultierenden Zusammendrückung während der Anfangsphase einer Belastung der Baueinheit, während der obere Abschnitt eine kombinierte Belastungs-Zusammendrückungs-Beziehung für das Zusatzdämpfungsglied 5 und die Dämpfungsglieder 6 während der Endphase einer Belastung wiedergibt. Die äußere, aus einem elastischeren Material als die innere Schicht 5A bestehende Schicht 5ß schafft ein wirkungsvolles Zusatzdämpfungsglied gegenüber Stoßen, die bei einem Auftreffen der Außenzylinder 4A auf das Zusatzdämpfungsglied 5 hervorgerufen werden können.

Die Dämpfungsglieder 6 allein oder zusammen mit dem Zusatzdämpfungsglied 5 nehmen ihre ursprüngliehe Form wieder ein, wenn kein Stoß auf das Hinterrad 24 mehr vorhanden ist.

Die zwischen der Baueinheit I und der Schraube 22 angeordnete Muffe 26 dient dazu, eine punktförmige Belastung der Schraube 22 zu verhindern, was zu einer Verringerung von deren Festigkeit führen würde.

In der Fig. 6, in der gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, ist eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Baueinheit dargestellt. Der einzige Unterschied zwischen tier Baueinheit der F i g. 1 und derjenigen der F i g. 6 besteht in der Anordnung und im Aufbau des Zusatzdämpfungsgliedes 5. Bei der Anordnung nach F i g. 6 ist das Zusatzdämpfungsglied 5 an den Innenflächen der Außenzylinder 4A und 4ß angebracht und radial von den Innenzylindern 3A und 3ß beabstandet, um einen zylindrischen Zwischenraum K zu schaffen, der die Innenzylinder 3A und 3ß in der Mittelebene F zwischen den beiden symnV:t.nsch angeordneten zylindrischen Teilen \A und Iß umschließt. Das Zusatzdämpfungsglied S ist im Aufbau ebenfalls zylindrisch und doppelschichtig, unterscheidet sich jedoch von seinem Gegenstück gemäß Fig. 1 dadurch, daß dessen innere Schicht 5A eine wesentlich dünnere Wandstärke als seine äußere Schicht 5ß aufweist und aus einem Material gebildet ist,

J5 das weniger hart jnd elastischer als das Material ist, aus dem die äußere Schicht 5ß hergestellt ist. Unabhängig von diesen Unterschieden ist die Baueinheit nach F i g. 6 im Betrieb ebenso zufriedenstellend wie diejenige der F i g. 1 und arbeitet sie in gleicher Weise wie vorstehend

«o im Zusammenhang mit derjenigen der F i g. 1 beschrieben.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Baueinheit zur elastischen Abstützung eines Aufhsngearmes an einem Bauteil, mit einer inneren zylindrischen Buchse und zwei diese umschließenden, im wesentlichen zylindrischen Dämpfungsgliedern aus elastischem Material, die symmetrisch zu einer senkrecht zur Buchsenachse verlaufenden radialen Mittelebene angeordnet und ausgebildet sind und an ihren axial inneren Stirnflächen im ι ο wesentlichen radial eben sind, dadurch gekennzeichnet, daß konzentrisch zur inneren zylindrischen Buchse (3/4, 3B) eine äußere zylindrische Buchse (4/4, 4B) angeordnet ist, wobei die Enden der inneren Buchse axial über die Enden der äußeren Buchse vorstehen, daß die Dämpfungsglieder (6) fest mit der Außenseite der inneren und der Innenseite der äußeren Buchse verbunden sind, daß die Dämpfungsglieder an ihren axial äußeren Stirnflächen im wesentlichen konisch sind, daß die innere und die äußere Buchse in der radialen Mittelebene (T=J geteilt sind, und daß in einer von der inneren Buchse; der äußeren Buchse und den axial inneren Stirnflächen der Dämpfungsglieder begrenzten Kammer (7) ein ringförmiges Zusatzdämpfungsglied (5) aus elastischem Material konzentrisch sitzt, das axialen Abstand zu den Dämpfungsgliedern und radialen Abstand entweder zur inneren oder zur äußeren Buchse hat.

2. Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzdämpfungsglied (5) zumindest zwei zylindrische Schichten (5A, SB) aufweist, die radial übereinander angeordnet sind und aus Materialien unterschiedlicher Elastizität bestehen.

3. Baueinheit nach Anspruc.i 2, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Abstand zwischen der elastisch weicheren Schicht (5B, Fig. 1; SA, Fig.6) des Zusatzdämpfungsgüedes (5) einerseits und der inneren Buchse (3/4, 3B) bzw. der äußeren Buchse (4/4,4B) andererseits besteht.

4. Baueinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der elastisch weicheren Schicht (SB, F i g. 1; SA, F i g. 6) des Zusatzdämpfungsgliedes (5) gleich dem Material der Dämpfungsglieder(6)ist.

5. Baueinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elastisch weichere Schicht (5B, F i g. 1; 5/4, F i g. 6) des Zusatzdämpfungsgliedes (5) eine geringere radiale Wandstärke als die andere Schicht (5/4, F i g. 1; SB, F i g. 6) hat.