DE2905091A1

DE2905091A1 - Gummilager mit hydraulischer daempfung

Info

Publication number: DE2905091A1
Application number: DE19792905091
Authority: DE
Inventors: Gerd-Heinz Dipl Ing Ticks
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 1979-02-10
Filing date: 1979-02-10
Publication date: 1980-08-14
Also published as: IT7949085A0; IT1116468B; JPS55107142A; SE436917B; GB2041486B; JPS626138B2; FR2448663B1; GB2041486A; DE2905091C2; FR2448663A1; US4277056A; SE7903692L

Description

PATENTANWÄLTIN 2 9 Q 5 QB1

DR. HELGA WEISSENFELD 6940 Weinheim/Bergstr.

"· J/ ' Hohnervveg 2

Telefon 06201 - 80-4494 + 8618 Telex 0465 531

6. Februar 1979 Mo/Hi M 211

Anmelderin: Firma Carl Freudenberg, Weinheim/Bergstraße

Gummilager mit hydraulischer Dämpfung

Die Erfindung betrifft ein Gummilager mit hydraulischer Dämpfung, bei dem eine Lagerplatte, ein Tragflansch und eine Bodenplatte untereinander jeweils durch ein ringförmig ausgebildetes Federelement aus einem gummielastischen Werkstoff verbunden sind, und wobei jedes Federelement zusätzlich einen oberen und einen unteren Arbeitsraum begrenzt, die jeweils mit einer Flüssigkeit gefüllt sind, und die untereinander durch eine Düse verbunden sind.

Ein Gummilager dieser Art ist z.B. aus DE-PS 945 899 bekannt. Es zeichnet sich dadurch aus, daß die dynamische Dämpfung bzw. der Verlustfaktor bei einer Schwingung mit gleichbleibender Amplitude und zunehmender Frequenz zunächst bis zu einem Maximalwert ansteigt. Dabei besteht ein direkter Zusammenhang zu der Geschwindigkeit, mit der die Dämpfungsflüssigkeit durch

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die Düse gepreßt wird. Wird anschließend die Frequenz jedoch noch weiter erhöht, dann vermindert sich die Menge und damit die Geschwindigkeit der durch die Düse strömenden Dämpfungsflüssigkeit, und es kommt zu einem Abfall der erzielten Dämpfung bis in eine nicht mehr nutzbare Größenordnung. Dieser Abfall der Dämpfung mit weiter steigender Frequenz wird dadurch verursacht j daß der Strömungswiderstand der Düse größer wird als der Widerstand der elastischen Begrenzungswände der Arbeitsräume, was sich dadurch äußert, daß diese in sich nachgeben, und einen Teil der verdrängten Flüssigkeit aufnehmen. Es strömt deshalb immer weniger Flüssigkeit durch die Düse, und oberhalb einer bestimmten Frequenz wird die gesamte verdrängte Flüssigkeit von den nachgiebigen Begrenzungswänden aufgenommen. In Bezug auf das dynamische Verhalten resultiert daraus oberhalb der genannten Grenzfrequenz allerdings der Nachteil einer dynamischen Druckerhöhung in dem Hauptarbeitsraum mit der Folge einer erheblichen dynamischen Versteifung des Lagers. Bei diesen hohen Frequenzen wird deshalb unter Verwendung eines solchen Gummi lagers keine gute Isolierung der eingeleiteten Schwingungen erreicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde_s nunmehr ein Gummilager der geschilderten Konstruktion weiter zu entwickeln derart, daß die an einem Verbrennungsmotor auftretenden Schwingungen niedriger Frequenz in besonders guter Weise gedämpft werden, und daß die vom Motor erzeugten Schwingungen einer hohen Frequenz in besonders guter Weise isoliert werden.

Unter niedrigen Frequenzen werden in diesem Sinne Schwingungen bis 12 Hz verstanden j unter hohen Frequenzen solche mit einer Frequenz oberhalb von 30 Hz.

Diese Aufgabe wird bei dem Gummilager der eingangs genannten Art dadurch

gelöst, daß die Düse 9 eine Länge aufweist, die wenigstens 50mal so groß

ist wie der zugehörige Durchmesser. Nach einer besonderen Ausgestaltung

ist es vorgesehen, daß die Düse eine Länge aufweist, die wenigstens

lOOmal so groß ist wie der zugehörige Durchmesser.

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überraschenderweise ergibt sich durch diese relativ einfach erscheinende Modifizierung der Düse eine Überwindung der bisher für unumstößlich gehaltenen Gesetzmäßigkeit, wonach der maximal erzielte Verlustfaktor und damit die maximal erzielte Dämpfung eines solchen Gummilagers in einem direktproportionalen Zusammenhang steht zu der maximal gegebenen dynamischen Federsteifigkeit. Diese unmittelbare gegenseitige Abhängigkeit ist bei Gummilagern der eingangs genannten Art nachweisbar. Sie sagt nichts anderes aus, als daß die im Bereich niedriger Frequenzen erwünschte große Dämpfung zwangsläufig bei höheren Frequenzen eine große dynamische Federsteifigkeit zur Folge hat, die zu einer erhöhten übertragung der eingeleiteten Schwingungen auf die anschließenden Maschinenteile führen. In einem Kraftfahrzeug tritt die übertragung dieser Schwingungen in Form von Dröhngeräuschen in Erscheinung, was außerordentlich unerwünscht ist.

Es ist noch nicht voll geklärt, durch welche Tatsachen im Einzelnen der überraschende Effekt der erfindungsgemäß verwendeten Düse erzielt wird. Nachweisbar ist jedoch, daß der sich mit zunehmender Frequenz verändernde Druck in dem Hauptarbeitsraum eines solchen Gummi lagers aus mehreren Komponenten zusammengesetzt ist, die unterschiedliche Ursachen haben. Einer dieser Druckanteile verläuft phasengleich zu der Geschwindigkeit, mit der die Dämpfungsflüssigkeit mit zunehmender Frequenz durch die Düse hindurch gepreßt wird. Dieser Druckanteil hat bei einer bestimmten unteren Grenzfrequenz ein Maximum, jenseits dessen die tatsächlich durch die Düse strömende Menge wieder abnimmt.

Ein weiterer Anteil der Druckänderungen in dem Hauptarbeitsraum resultiert aus der elastischen Nachgiebigkeit der den Arbeitsraum begrenzenden Federelemente aus einem gummielastischen Werkstoff. Diese Druckänderungen streben asymptotisch mit zunehmender Frequenz einem bestimmten oberen Grenzwert entgegen, auf dem sie verharren. Es kommt somit oberhalb einer bestimmten Grenzfrequenz inbezug auf diese Druckänderungen

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zu keinen wesentlichen Veränderungen mehr.

Ein dritter Anteil der Druckänderungen in dem Hauptarbeitsraum ergibt sich offenbar aus dem Flüssigkeitsvolumen, das in Abhängigkeit von der jeweiligen Frequenz innerhalb der Düse verschoben wird. Durch die erfindungsgemäße Verlängerung der zwischen den beiden Arbeitsräumen angeordneten Düse wird dieses Volumen vergrößert. Es ist offenbar eine unmittelbare Folge dieser Veränderung, daß das erfindungsgemäß ausgebildete Gummilager ohne eine Beeinträchtigung der Dämpfungseigenschaften bei niedrigen Frequenzen bei hohen Frequenzen eine verbesserte Isolierwirkung aufweist.

Nach einer besonderen Ausgestaltung ist es vorgesehen, daß die angewendete Düse durch ein Rohr gebildet wird, das als eine spiralige Wicklung in eine Aussparung des Tragflansches eingesetzt ist. Das Rohr kann aus Metall oder aus Kunststoff bestehen, und es kann in jeder beliebigen Anordnung in das Gummilager eingebaut werden. Wesentlich ist lediglich, daß die beiden Enden des Rohres die beiden Arbeitsräume hydraulisch untereinander verbinden. Eine Anordnung auch außerhalb der unmittelbar aneinander angrenzenden Wände zwischen den beiden Arbeitsräumen ist ohne weiteres denkbar.

Die beiden Arbeitsräume können daher auch in zwei räumlich voneinander getrennt eingebauten Einheiten enthalten sein, die durch eine Rohrleitung oder durch eine Schlauchleitung verbunden sind. Da der untere Arbeitsraum insbesondere dazu dient einen bestimmten statischen Innendruck in dem oberen Arbeitsraum zu erzeugen, ist es auch denkbar, gegebenenfalls mehrere obere Arbeitsräume mit einem einzigen unteren Arbeitsraum hydraulisch zu verbinden. Die grundsätzliche Funktionsweise die abhängig ist von dem Verhältnis der Durchmesser zu der Länge der jeweils verwendeten Verbindungsleitungen wird dadurch nicht beeinträchtigt.

In Hinblick auf eine kostengünstige Fertigung kann die Düse auch von der Durchlaßöffnung eines Formteiles gebildet werden, das in eine Aussparung des Tragflansches eingesetzt ist. Ein solches Formteil könnte bei-

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spielsweise ein Gewindebolzen sein, wobei die Gewinderillen zweckmäßigerweise ein Profil haben, bei dem scharfkantige Vorsprünge oder Ausparungen vermieden werden. Auch das Formteil kann aus jedem beliebigen Werkstoff hergestellt sein. In Hinblick auf eine einfache Anbringung hat sich die Verwendung von elastischen Werkstoffen als vorteilhaft erwiesen, vorzugsweise die Verwendung von Gummiteilen.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist es vorgesehen, daß die Düse eine mit wenigstens einer Windung umlaufende, kreisförmige Aussparung des Tragflansches ist. Eine solche Aussparung kann dadurch gebildet werden, daß in den Oberteil des Tragflansches eine umlaufende, konzentrische Nut eingeformt wird, die durchgehend durch eine Scheibe gegenüber den unteren Arbeitsraum abgedeckt ist, wobei Ein- bzw. Auslaßöffnungen vorgesehen sind, die die beiden Arbeitsräume untereinander verbinden.

Zwei beispielhafte Ausführungen des erfindungsgemäßen Gummilagers sind in der in der Anlage beigefügten Zeichnung dargestellt. Sie werden nachfolgend näher erläutert.

Figur 1 zeigt ein Gummilager, dessen Düse eine umlaufende Nut in einem Formteil ist.

Figur 2 zeigt ein Gummilager, dessen Düse als eine in dem Tragflansch angeordnete, umlaufende Nut ausgebildet ist, die gegenüber dem unteren Arbeitsraum durch eine Scheibe abgedeckt ist.

Das Gummilager gemäß Figur 1 besteht aus einem Tragflansch 4, der durch zwei Gewindelöcher mit einem Kfz.-Rahmen verschraubt werden kann. Der Tragflansch weist einen kegeligen Vorsprung auf.

Die Lagerplatte 3 weist einen nach unten geöffneten, kegeligen Vorsprung auf, der durch ein ringförmig ausgebildetes Federelement 6 aus einem gummielastischen Werkstoff mit dem Vorsprung des Tragflansches zusammen-

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vulkanisiert ist. Zwischen der Lagerplatte, dem Federelement und dem Tragflansch wird ein oberer Arbeitsraum 1 eingeschlossen.

Auf der Unterseite ist an den Tragflansch eine Bodenplatte 5 unter Zwischenschaltung eines ringförmig ausgebildeten Federelementes 7 aus einem gummi el astischen Werkstoff anvulkanisiert. Die Bodenplatte 5, das Federelement 7 und die Unterseite des Tragflansches begrenzen einen unteren Arbeitsraum 2.

Der kegelige Vorsprung des Tragflansches enthält einen Hohlraum, in den ein Formteil 8 eingesetzt ist, mit einer umlaufenden Nut 9, die die erfindungswesentliche Düse bildet. Die Länge dieser Düse ist wenigstens 50mal s,o groß wie der zugehörige Durchmesser. Um eine anschauliche Darstellung zu erhalten, wurde in der Figur 1 auf eine maßstäbliche Wiedergabe der Proportionen verzichtet.

Das Gummilager nach Figur 2 entspricht in seiner Funktion vollständig dem vorstehend Geschilderten. Die Düse wird bei dieser Ausführung durch eine umlaufende Nut 9 gebildet, die gegenüber dem unteren Arbeitsraum 2 abgedeckt ist durch eine relativ eben ausgebildete Scheibe 8 aus Metall. Die Scheibe weist eine öffnung 11 auf, durch die der untere Arbeitsraum 2 eine Verbindung zu dem einen Ende der Düse hat. Auf der gegenüberliegenden Seite ist die Nut 9 an dem anderen Ende der Nut in radialer Richtung zu dem oberen Arbeitsraum 1 hin geöffnet. Es besteht somit eine durchgehende Verbindung zwischen den beiden Arbeitsräumen, deren maßliche Relationen durch den Querschnitt der Nut 9 und deren Länge bestimmt werden.

Anstelle einer einzigen Nut 9 können selbstverständlich auch mehrere Nuten radial ineinander angeordnet werden, die fortlaufend ineinander übergehen, bzw. eine spiralig ausgebildete Nut. Die diesbezügliche Festlegung bleibt jedoch den konstruktiven Erfordernissen des Einzelfalles vorbehalten. Sie bereitet dem Konstrukteur unter Berücksichtigung der in den Patentansprüchen gekennzeichneten Merkmale keine wesentlichen Schwierigkeiten.

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Claims

Patentansprüche

ί 1.JGummilager mit hydraulischer Dämpfung, bei dem eine Lagerplatte ein Tragflansch und eine Bodenplatte untereinander jeweils durch ein ringförmig ausgebildetes Federelement aus einem gummielastischen Werkstoff verbunden sind, und wobei jedes Federelement zusätzlich einen oberen (1) und einen unteren (2) Arbeitsraum begrenzt, die jeweils mit einer Flüssigkeit gefüllt sind, und die untereinander durch eine Düse verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (9) eine Länge aufweist, die wenigstens 50mal so groß ist wie der zugehörige Durchmesser.
2. Gummilager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse eine Länge aufweist, die wenigstens lOOmal so groß ist wie der zugehörige Durchmesser.
3. Gummilager nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse durch ein Rohr gebildet wird, das als spiralige Wicklung in eine Aussparung des Tragflansches (4) eingesetzt ist.
4. Gummilager nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse von der Durchlaßöffnung eines Foraiteiles (8) gebildet wird, das in eine Aussparung des Tragflansches eingesetzt ist.
5. Gummilager nach Anspruch 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr- bzw. das Formteil aus einem Werkstoff mit elastischen Eigenschaften hergestellt ist, vorzugsweise aus Gummi.
6. Gummilager nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse eine mit wenigstens einer Windung umlaufende, kreisförmige Aussparung des Tragflansches ist.

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