DE3343392A1

DE3343392A1 - Fluidgefuellte federnde buchse

Info

Publication number: DE3343392A1
Application number: DE19833343392
Authority: DE
Inventors: Keizo Komaki Aichi Konishi
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd; Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd; Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1983-03-09
Filing date: 1983-11-30
Publication date: 1984-09-13
Also published as: FR2542404B1; JPH0226098B2; JPS59164428A; FR2582067A1; US4588174A; FR2582067B1; DE3343392C2; FR2542404A1

Description

-βίο Die Erfindung betrifft allgemein eine verbesserte fluidgefüllte Buchsenausbildung zur Vibrationsdämpfung oder -isolation und insbesondere eine äußerst haltbare Buchsenkonstruktion, die ein federndes Element umfaßt und ein nichtkompressibles Fluid enthält, um wirksam einen hydraulischen Dämpfungseffekt des Fluids zu nutzen und um die Vibrationsabsorberfähigkeit mittels des federnden Elements zu liefern.

Auf dem Gebiet eines Aufhängesystems wie es beispielsweise aⁿ einem selbstangetriebenen Fahrzeug verwendet wird, sind verschiedene Arten von Suspensionselementen in Form von Armen, Stangen, Gelenken etc. mit dem Fahrzeugchassis verbunden, um ein Differentialgetriebe, Räder und ähnliche Teile des Kraftfahrzeugs aufzuhängen, so daß die Suspensionselemente in verschiedenen Richtungen verschwenkbar werden. Um Vibrationen zu dämpfen oder zu absorbieren, sind Suspensionsdämpfer oder -isolatoren in Form von Buchsen im allgemeinen als Schwenkverbindungen an beiden Enden jedes Suspensionselements in Verwendung. Es ist auch bekannt, ähnliche Buchsen als Motorlagerungen zu verwenden, die zwischen einem Motor und einem Kraftfahrzeugchassis zwischengeschaltet sind, um die Vibrationsübertragung vom Motor zu vermindern.

Im allgemeinen umfaßt eine Buchsenkonstruktion, die als Vibrationsdämpfer oder Stoßdämpfer, wie z.B. diese Suspen-

-Ί-

sionsbuchse oder die Motoraufhängung der obengenannten Art dient, umfaßt eine innere metallische Hülse, durch welche eine geeignete Gelenk- oder Drehwelle für Suspensionszwecke des Fahrzeugs eingeführt ist; weiter vorgesehen sind: Eine äußere metallische Hülse, die konzentrisch zur inneren metallischen Hülse angeordnet ist, sowie ein ringförmiges federndes oder elastomeres Element, welches radial zwischen den inneren und äußeren metallischen Elementen zusammengepreßt ist, um Vibrationen durch Verformung oder Kompression hiervon zu dämpfen. In den letzten Jahren jedoch wurde die Verwendung einer Verbundbuchsenkonstruktion vorgeschlagen, d.h. eine fluidgefüllte Buchse, die in der Lage ist, die gewünschte Vibrationsdämpfung auszuführen, ohne daß Rückgriff auf ein Gummi- oder Federmaterial mit besonders hohem Dämpfungskoeffizient für das federnde Element genommen werden mußte.

Wie besonders beschrieben und in den US-PS 3 642 268 und 3 6 98 70 3 sowie in der japanischen Patentanmeldung TOKU-KAI-SHO 56-164242 (offengelegt) offenbart, wird ein federndes Element zwischen die inneren und äußeren metallischen Hülsen einer solchen Verbundbuchse der obengenannten Art zwischengeschaltet und hat eine Vielzahl von Nuten, die mit der Innenwandfläche der äußeren metallischen Hülse unter Bildung von Taschen oder Hohlräumen zusammenwirken, die mit einem geeigneten Fluid gefüllt und so angeordnet sind, daß sie in Fluidverbindung miteinander über einer öffnung stehen. Das Fluid strömt durch die Öffnung aus einer der Taschen in die andere bei Übertragung von Schwingungen auf die Buchse; so bietet die Öffnung einen Widerstand gegen die Fluidströmung, die einen guten Dämpfungseffekt gewährleistet.

Während eine solche auf dem Fachgebiet bekannte Buchsenkonstruktion in der Lage ist, eine gewünschte Fluiddämpfungskraft mittels eines Widerstands (Viskositätswiderstand)

-δι gegen die Fluidströmung durch die öffnung zu bieten, werden keinerlei Vorkehrungen zu einem Schutz gegen übermäßige Verformung oder Abbiegung der Buchsenkonstruktion, das ist des federnden Elements oder des Gummieinsatzes_; getroffen, der zwischen inneren und äußeren zylindrischen Elementen eingeführt ist. Unter diesen Bedingungen wird das federnde Element entsprechend der Größe einer hierauf durch das äußere zylindrische Element aufgebrachten Last verformt. Bei Anlegen einer extrem hohen Last kann das federnde EIement eine übermäßige Verformung (Dehnungsverformung) erleiden und so leicht aufgrund wiederholter Verformung in übermäßiger Weise beschädigt werden. Somit leidet die bekannte Verbundbuchsenkonstruktion an dem Problem der geringen Haltbarkeit oder kurzer Lebensdauer. Zusätzlich hat die bekannte Verbundkonstruktion ein weiteres potentielles Problem im Falle der Aufbringung hoher Last auf einen Teil der Buchse; ein anderer Teil hiervon, der diametral gegenüber diesem einen Teil ist, kann sich nicht in einem solchen Grad verformen, daß er der Größe der aufgebrachten übermässigen Last folgt und hierdurch eine Verminderung in der Dichtfunktion bezüglich der Innenfläche der äußeren metallischen Hülse hervorruft und somit zu Störungen beim Lecken des in den Taschen enthaltenen Fluids nach außen führt..

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, fluidgefüllte Buchsenausbildungen mit hohen Vibrationsdämpfungscharakteristiken durch Verwendung eines Fluidmediums zu schaffen.

Auch soll eine fluidgefüllte Buchse für Kraftfahrzeuge entwickelt werden, die Einrichtungen zur Verhinderung übermäßiger Verformungen hiervon aufgrund des Aufbringens einer hohen Last angegeben werden, wobei die Haltbarkeit und die Fluiddichtungsfähigkeit gesteigert wird.

— ΟΙ um dies zu erreichen, ist erfindungsgemäß eine fluidgefüllte Buchse vorgesehen, wobei ein ringförmiges federndes Element unter radialer Kompression zwischen einer Innenbuchse und einer Außenbuchse zwischengeschaltet ist, welche konzentrisch bezüglich der Innenbuchse angeordnet ist: Dieses federnde Element verfügt über eine Vielzahl untereinander unabhängiger Ausnehmungen, die über eine öffnung verbunden sind. Diese Ausnehmungen !wirken mit dieser äußeren Hülse oder sowohl der äußeren wie der inneren Hülse zusammen und bilden eine Vielzahl von Taschen, die mit einem bestimmten nicht-kompressiblen Fluid gefüllt sind. Diese öffnung, durch welche das Fluid aus der einen dieser Taschen in die andere strömt, bietet einen Widerstand gegen Fluidströmung, der zu einem gewünschten Dämpfungseffekt führt.

Die obengenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch radiale Anschlagseinrichtungen bestimmter Höhe, die an der Innenhülse befestigt sind und sich in die Taschen von dieser Innenhülse zur Außenhülse erstrecken, wobei die Außenhülse in Anschlag auf diese Anschlagseinrichtungen bei Aufbringen einer hohen Last auf die Buchse gebracht wird, wodurch die Verformung des ringförmigen federnden Elements begrenzt wird.

Bei der fluidgefüllten Buchse, bei der die Anschlagseinrichtungen geeigneter Höhe in jeder der Nuten (Taschen) vorgesehen sind und sich von der Innenhülse zur Außenhülse erstrecken, wird die äußere Hülse in Anlage auf die Stoppeinrichtungen bei Verformungen oder Ablenkung des federnden Elementes in einen bestimmten Grad gebracht, wenn eine auf die äußere Hülse aufgebrachte Last eine bestimmte Größe erreicht hat, wodurch das federnde Element gegen übermäßige Verformung geschützt ist. Anders ausgedrückt: Die Stoppeinrichtung hindert das federnde Element daran, einer Verformung über eine bestimmte Grenze

-ιοί ausgesetzt zu werden und schützt so wirksam diese gegen Beschädigung, die aufgrund sonst möglicher Verformung über die bestimmte Grenze auftreten könnte. Als Ergebnis wird die Haltbarkeit oder die Lebensdauer der Konstruktion merklich erhöht. Weiter ermöglicht die Begrenzung im Verformungsgrad des federnden Elementes durch die Stoppeinrichtungen es der Buchsenkonstruktion, eine wirksame Abdichtung zwischen dem federnden Element und der äußeren Hülse selbst an einem Teil des federnden Elementes auf-XO rechtzuerhalten, welches diametral entgegengesetzt zu einem Teil hiervon ist, auf das eine Last aufgebracht wird. Das Problem des Leckens des Fluids aus den Taschen wird so praktisch vermindert.

Bei der Buchse nach der Erfindung ist ein besonderes Augenmerk auf eine Öffnung gerichtet, die um den Umfang der Innenbuchse in wirksamer Zuordnung zu den Anschlagseinrichtungen vorgesehen ist, so daß eine Verbindung zwischen der Vielzahl von Taschen gegeben ist, in welcher die Anschlagseinrichtung vorstehend angeordnet ist. Diese Anordnung führt zu verschiedenen Vorteilen erheblicher Bedeutung. Die einzelnen gesonderten Nuten (Taschen) werden in Fluidverbindung miteinander durch Löcher gesetzt, welche durch Stoppeinrichtungen und eine in der Außen- oder Umfangsflache der Innenhülse gebildet sind. Anders ausgedrückt: Verengte oder eingeschnürte Fluiddurchlässe werden durch die Stoppeinrichtungen und die Innenhülse gebildet, die steif sind; es gibt also keine Möglichkeit einer Verformung dieser Fluidkanäle

QQ aufgrund einer äußeren auf die Buchse ausgeübten Kraft, wodurch die Konfiguration der Kanäle konstant gehalten werden kann und der Buchse ein stabiles Dämpfungsvermögen verliehen werden kann. Zusätzlich zu diesen Vorteilen führt die obengenannte Anordnung dazu, daß das Problem

g₅ einer verminderten Vibrationsdämpfungsfähigkeit der

Öffnung fortfällt, die auftreten würde für den Fall, daß

Luftblasen in die Nuten während der Herstellung der Buchse oder während des Durchleckens von Fluid auftreten würden.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nunmehr mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Diese zeigen in:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Ausführungsform Q einer Suspensionsbuchsenausbildung nach der

Erfindung;

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt durch eine Buchseneinheit,

die einen größeren Teil der Suspensionsbuchsenkonstruktion der Fig. 1 bildet;

Fig. 4 ist ein Querschnitt längs der Linie 4-4 in ^Fig· ^3;

Fig. 5 ist eine Darstellung, die die Buchseneinheit

der Fig. 4 zeigt, nachdem diese vorkomprimiert wurde;

Fig. 6 ist ein Längsschnitt durch eine äußere Hülse

der Suspensionsbuchsenkonstruktion in der Fig. 1;

_ Fig. 7 ist ein Querschnitt entsprechend Fig. 2 durch

eine andere Ausführungsform einer Suspensionsbuchsenkonstruktion nach der Erfindung;

Fig. 8 ist eine Darstellung und zeigt eine weitere Ausführungsform einer Suspensionsbuchsenkonstruktion in Richtung A in Fig. 5 gesehen;

Ausführungsform einer Suspensionsbuchsen-

-12-Fig. 9 ist eine Ansicht einer Buchseneinheit na^-h

einer anderen Ausfuhrungsform einer Suspensionsbuchsenkonstruktion nach der Erfindung;

Fig. 10 ist ein Querschnitt längs der Linie 10-10

der Fig. 9, entsprechend Fig. 3;

Fig. 11 ist ein Schnitt längs der Linie 11-11 der Fig.

10, entsprechend Fig. 4; und

Fig. 12 ist ein Längsschnitt durch die äußere Hülse, die sich-bei der Buchseneinheit der Fig. bis 11 verwenden läßt.

In den Fig. 1 und 2 ist eine bevorzugte Ausführungsform einer fluidgefüllten federnden Suspensionsbuchsenkonstruktion der Erfindung allgemein mit dem Bezugszeichen bezeichnet; vorgesehen ist am Kern oder dem am weitesten innen gelegenen Teil eine vergleichsweise dickwandige innere Metallhülse 4, durch welche eine Kegelstumpfwelle eingeführt ist, die von einem Paar von am Fahrzeugchassis festen Konsolen, dem Achsgehäuse oder ähnlichen Teilen des Fahrzeugs getragen wird. Die innere Metallhülse 4 ist mit Preßsitz an ihrem axial mittigen Teil in einem hohlen radialen Anschlagselement (radialen Anschlagseinrichtungen) 6 aus einem Metall vorgesehen und verfügt über eine zylindrische Bohrung und einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt mit leicht abgerundetem Profil. Die Buchsenkonstruktion 2 umfaßt weiterhin ein federndes oder elastomeres Element 8 sowie zwei Metallringe (steife Elemente) 10, die radial außerhalb und konzentrisch zu der inneren Metallhülse 4 angeordnet sind, derart, daß das federnde Element 8 in Kontakt mit der metallischen Hülse 4, dem radialen Anschlagselement 6 und den Metallringen 10 gehalten wird. Diese Teile 4,

6,8 und 10 bilden eine Buchseneinheit 12, die einen größeren Teil der Buchsenkonstruktion 2 darstellt, d.h. mit einer äußeren Metallhülse 16 (in Fig. 6 gezeigt) zusammenwirkt, um die gesamte Anordnung der Suspensionsbuchsenkonstruktion 2 zu bilden. Die äußere Metallhülse 16, die radial außerhalb der Buchseineinheit 12 angeordnet ist, verfügt über eine Gummxschicht 14 auf der Innenfläche.

Während die Hülsen 4, 16, das Anschlagselement 6 sowie die Ringe 10 im allgemeinen aus Metall hergestellt werden, sind andere steife Materialien auch möglich. Das Material für das federnde Element 8 kann synthetischer Kautschuk, ein elastomeres Material oder natürlicher Kautschuk sein.

Genauer gesagt, das federnde Element 8 ist von in den Fig. 3 und 4 gezeigter Ringgestalt und verfügt über zwei Nuten 18, in diametral sich gegenüberstehenden Umfangsteilen hiervon ausgebildet sind, so daß die Nuten 18 sich längs des ümfangs der Hülse 8 symmetrisch zueinander erstrecken. Das Paar von Metallringen 10, bei denen es sich um relativ dünnwandige Metallhülsen handelt, sind unter axial sich gegenüberstehenden Stirnteilen des federnden Elementes 8 derart angeordnet, daß die Ringe 10 sich auf gegenüberstehenden Seiten der öffnungen der Ausnehmungen 18 befinden. Das radiale Anschlagselement 6, das unter Preßsitz gegen die innere Metallhülse 4 befestigt ist, umfaßt diametral sich gegenüberstehende radial dickwandige Teile 20 und ähnlich diametral sich gegenüberstehende radial dickwandige Teile 22. Diese beiden Paare von sich gegenüberstehenden radialen Bauteilen 20 und 22 sind unter gleichem Winkelabstand in Umfangsrichtung angeordnet, so daß sie ein im wesentliehen rechteckiges Querschnittsprofil mit geringfügig abgerundeten oder verjüngten Segmentkonturen aufweisen.

Das radiale Anschlagselement 6 ist derart angeordnet, daß die dickwandigen Teile 20 in die jeweiligen Nuten 18 gegen die äußere metallische Hülse 16 reichen und einen Anschlag bestimmter vorstehender Höhe in jeder Nut 18 bilden. Das radiale Anschlagselement 6 verfügt über ein radiales Loch 24, welches durch jedes der beiden dickwandigen Teile 20 hindurch ausgebildet ist und an der äußeren Anschlagsfläche offen ist. Die innere metallische Hülse 4 verfügt in ihrer äußeren Umfangsflache über eine Ringnut

IQ 26, welche die beiden Löcher 24 an ihren radial innen gelegenen Enden verbindet, wodurch die diametral sich gegenüberstehenden Nuten 18 in Verbindung miteinander gehalten werden. Die Auflagerflächen der dickwandigen Teile 20 sind über den gesamten Bereich, ausgenommen die

I^ Öffnung des Lochs 24₍ mit den jeweiligen Gummischichten 28 überdeckt. Das federnde Element 8 verfügt über Reliefnuten (Verbindungsnuten) 30, die axial hierzu benachbart den sich gegenüberstehenden Enden jedes dickwandigen Teils 20 des radialen Anschlagselements 6 in Umfangsrichtung zur Konstruktion 2 angeordnet sind, so daß auf axial sich gegenüberstehenden Seiten des dickwandigen Teils gebildete Räume in Verbindung miteinander durch die Reliefnuten 30 gesetzt werden.

Die äußere metallische Hülse 16, in welcher die in der vorbeschriebenen Weise hergestellte Buchseineinheit 12 eingeführt ist, ist über im wesentlichen den gesamten Bereich der Innenfläche mit einer Gummischicht 14 geeigneter Dicke überzogen, die aus Gummi geformt ist und

go als federndes Material dient.

Die Buchseneinheit 12, die, wie in'Fig. 5 gezeigt, vörkomprimiert wurde, wird in die äußere Metallhülse 16 eingeführt, die mit der inneren Gummischicht 14, wie qc Fig. 6 zeigt, versehen ist. Mit diesem Aufbau von Einheit 12 und äußerer Metallhülse 16 werden die voneinander

unabhängigen oder getrennten Taschen 32 durch die innere Umfangsflache der äußeren metallischen Hülse 16, die Nuten 18 in der Gummihülse 8 und die Außenumfangsfläche der inneren metallischen Hülse 4 gebildet. Jede der so gebildeten Taschen 32 ist mit einem geeigneten nichtkompressiblen Fluid 34 gefüllt. Die Gummischicht 14 auf der Innenfläche der äußeren Metallhülse 16 bietet eine

fluiddichte Abdichtung zwischen der äußeren metallischen Hülse 16 und den Metallringen 10 auf der Außenfläche des federnden Elementes 8, wodurch verhindert wird, daß Fluid 34 aus den Taschen 26 heraustritt.

Die Suspensionsbuchsenkonstruktion 2 ist nach der vorstehenden Anordnung in einem unten beschriebenen Verfahren hergestellt.

Zum Herstellen der in den Fig. 3 und 4 gezeigten Buchseneinheit 12 wird die innere Metallhülse 4 zunächst an dem hohlen radialen Anschlagselement 6 durch Preßsitz in der mittigen zylindrischen Bohrung des radialen Anschlagselements 6 befestigt. Die Anordnung aus innerer metallischer Hülse 4 und radialem Anschlagselement 6 sowie die beiden Metallringe 10 kleiner axialer Breite sind innerhalb einer Form konzentrisch bezüglich einander derart angeordnet, daß die beiden Metallringe 10 unter vorbestimmtem Axialabstand zueinander stehen. Ein fluidisiertes Kautschukmaterial, vermischt mit einem Vulkanisiermittel, wird in die Form eingeführt und füllt die Hohlräume oder Ausnehmungen hierin mit dem eingespritzten Material, so daß das federnde Element 8 geformt wird, während gleichzeitig die metallische Hülse 4 sowie die Ringe 10 gegen das federnde Element 8 durch Vulkanisieren des Kautschukmaterials verschweißt werden. Die in den dickwandigen Teilen 20 des radialen Anschlagselements 6 ausgebildeten Löcher sind mit einer Kappe 36, wie in Fig. 3 gezeigt, verschlossen, um den Eintritt von Kautschuk-

material in die Löcher 24 zu verhindern. Weiterhin wird das obengenannte Formen der Buchseneinheit 12 so durchgeführt, daß die Vielzahl von Ausnehmungen 18 (zwei Ausnehmungen in dieser spezifischen Ausführungsform) um die jeweiligen dickwandigen Teile 20 zur gleichen Zeit geformt werden, derart, daß sie an der Außenfläche des federnden Elementes 8 zwischen den beiden Metallringen 20 offen sind und derart, daß der Boden jeder Ausnehmung 18 durch die Außenfläche der inneren metallischen Hülse 4 gebildet wird. Beim Zusammenbau des radialen Anschlagselements 6 ist auch darauf hinzuweisen, daß beim Zusammenbau des radialen Anschlagselements 6 und der inneren metallischen Hülse 4 diese so positioniert werden, daß die Löcher 24 durch die dickwandigen Teile 20 ausgerichtet bezüglich der Ringnut 26 sind, die in der Umfangsflache der inneren metallischen Hülse 4 ausgebildet ist.

Die so gebildete Buchseneinheit 12 wird dann einem üblicherweise durchgeführten Schrumpfziehen oder einem Reduziervorgang mittels einer oder mehrerer Zieheisen in Form beispielsweise einer einzigen Ringziehdüse oder von 8 über den Umfang unter Abstand angeordneten Ziehdüsen ausgesetzt. Der Ziehvorgang wird durch die metallischen Ringe 10 auf dem Umfang der Einheit 12 vorgenommen, um radial nach innen das federnde Element 8 zusammenzudrücken, d.h. eine gewünschte Durchmesserverminderung der Buchse 12 zu erhalten. Die Vorkompression des fehlenden Elements 8 wird daher von außen erreicht, um die Haltbarkeit der Hülse 8 zu verbessern.

Ein ähnliches Vulkanisierverfahren wird auf der äußeren

metallischen Hülse 16 durchgeführt, um die Gummiüberzugsschicht 14 der vorbestimmten Dicke integral im we-. sentlichen auf dem gesamten Bereich der Innenfläche aufgg zubringen.

Hernach wird die Buchseneinheit 12 in die äußere metallische Hülse 16 innerhalb eines Bades eingeführt, welches das nicht-kompressible Fluid 34 wie! Wasser, Polyalkylen, Glykole, Silikonöl, niedrigmolekulare Polymere sowie ein Gemisch hiervon enthält. Während dieses Zusammenbaus werden die durch die Ausnehmungen 18 in der Buchseneinheit 12 gebildeten Taschen sowie die Innenumfangsfläche der Innenmetallhülse 4 mit dem Fluid 34 einfach und wirksam gefüllt. Dann erfolgt ein Ziehvorgang an der äußeren metallischen Hülse 16, während die so erhaltene Buchseneinheit im Fluidbad 34 verbleibt oder nachdem sie aus dem Bad, um der Atmosphäre ausgesetzt 2u werden, herausgenommen wird, um der Gummischicht 14 die gewünschte radiale Kompression zwischen der äußeren metallischen Hülse 16 und den Ringen 14 zu verleihen und hierdurch eine vollständige Abdichtung hier zwischen herbeizuführen. Wie oben beschrieben, werden die einzelnen Taschen 32 sorgfältig mit dem nicht-kompressiblen Fluid 34 gefüllt; die Herstellung der gewünschten Buchsenkonstruktion 2 entsprechend Fig. 1 und 2 wird abgeschlossen.

In der obenbeschriebenen und hergestellten Buchsenkonstruktion 2 nimmt jede der Nuten 18 ein Anschlags- oder Stopperstück geeigneter Höhe auf,welches auf dem jeweiligen dickwandigen Teil 20 des radialen Anschlagselementes 6 geformt ist. Die in den Nuten vorhandenen Anschlagsstücke verhindern, daß das federnde Element 8 über das vorbestimmte Limit verformt wird, selbst wenn eine übermäßige Last auf die äußere metallische Hülse 16 aufgebracht wird. Wie insbesondere dargelegt, kommt der dickwandige Teil 20 des radialen Anschlagselements 6 in An= schlagskontakt mit der äußeren metallischen Hülse 16, bevor die Hülse 8 übermäßig verformt wurde; somit wirdeine weitere Verformung der Hülse 8 über diese Grenze hinaus verhindert. Hierzu wird eine übermäßige Verformung des federnden Elements verhindert; somit wird Halt-

barkeit oder Lebensdauer um ein beträchtliches Stück erhöht. Zusätzlich trägt die Freiheit gegen übermäßiger Verformung der Hülse 8 bei Anwendung einer hohen Last dazu bei, daß eine übermäßige Verformung hiervon auf der Seite verhindert wird, die diametral der Seite gegenüberliegt, auf die die hohe Last aufgebracht wird. Somit kann eine ausreichende Abdichtung zwischen federndem Element 8 und äußerer metallischer Hülse 16 ausreichend erhalten werden, was bedeutet, daß ein sonst mögliches Austreten des Fluids aus den Taschen 32 wirksam unterbunden werden kann.

Weiterhin wird die öffnung (verengter Fluiddurchgang), die dazu dient, die Verbindung zwischen den beiden Taschen 32 in der Buchsenkonstruktion 2 herzustellen, durch die durch die Ringnut 24 und die Innenumfangsflache des radialen Anschlagsteils 6 gebildete Buchsenkonstruktion 2 geformt, sowie durch die das radiale Anschlagselement 6 ausgebildeten Löcher 24 zur Verbindung mit dem Kanal. Mit dieser Konstruktion kann die öffnung in ihrer Konfiguration stabil gehalten werden, d.h. die Fluidkanäle halten eine konstante Querschnittsfläche aufrecht; somit kann ein Fluidwiderstand gegen eine äußere Kraft, die auf die Buchsenkonstruktion 2 ausgeübt wird, konstant gehalten werden, wodurch die Vibrationsdämpfungsfähigkeit oder die entsprechenden Charakteristiken der Konstruktion stabilisiert werden, und zwar unter einem gewünschten Leistungsniveau über einen längeren Zeitraum. Ein weiterer Vorteil der obengenannten Konstruktion liegt in der Benutzung des radialen Anschlagselementes 6, welches dazu dient, einen Teil der Öffnungen zu bilden und als Anschlag oder sonstiges Mittel zu dienen, was zu einer extremen Vereinfachung der Buchsenkonstruktion als solcher beiträgt.

Somit kann mit der obengenannten Konstruktion ein Schlag des radialen Anschlagselements 6 auf die äußere Metallhülse 16 bei Anliegen des ersteren auf der letzteren wirk-

Ι sam durch die Gummischicht 28 begegnet werden, die auf der Aufschlagsfläche des radialen Anschlagselements 6 vorgesehen ist; weiter kann dem durbh die Gummischicht 24 auf der Innenfläche der äußeren Metallhülse 16 begegnet werden, wobei die Gummischicht 14 die Chance einer Beschädigung des Überzugs des Gummimaterials 28 auf der Anschlagsfläche des radialen Anschljagselements 6 aufgrund wiederholter Anwendung einer hohen Last auf die Konstruktion auf ein Minimum herabgesetzt wird. Die Gummischicht 14 auf der äußeren metallischen Hülse 16 dient auch als Antikorrosionsuberzug für die Innenfläche der metallischen Hülse 16. Die Reliefnuten 30 sind dafür da zu verhindern, daß die Tasche 32 in zwei gesonderte geschlossene Hohlräume während des Auflaufkontaktes zwischen der äußeren metallischen Hülse 4 und dem dickwandigen Teil 20 unterteilt wird und hierdurch ein Druckanstieg innerhalb der Tasche 32 aufgehalten wird und die Anfangsqualität der Buchse über einen längeren Zeitraum aufrechterhalten wird.

Di^e fluidgefüllte federnde Buchsensuspensionskonstruktion 2 ist weiterhin vorteilhaft aufgrund ihrer Anordnung, wobei die verengten Fluiddurchlässe 24, 26, welche die beiden Nuten 18 verbinden, benachbart der inneren metallischen Hülse 4 vorgesehen sind; d.h. sie sind in einem radial innen gelegenen Teil der Fluidmasse 34 untergebracht. Diese Anordnung führt im wesentlichen zur vollständigen Eliminierung der Möglichkeit, daß Luftblasen in die Löcher 24 und die Nut, welche die öffnung bildet, sich bewegen können; dies ist ein wesentliches Merkmal der Buchsenkonstruktion, selbst wenn eine Gasströmung in die Buchsenkonstruktion während der Herstellung oder beim Lecken des Fluids während des Betriebs oder im Falle der Erzeugung von Gas innerhalb der Struktur während des Betriebs auftritt. Die Luftblasen, wenn sie innerhalb der Konstruktion vorhanden sind, verbleiben in radial aussenliegenden Abschnitten der Nuten 18 benachbart der aus-

seren metallischen Hülse 16. So bietet die vorliegende Buchsenkonstruktion eine günstige Lösung für das Problem, das bei bekannten Buchsen auftrat, daß nämlich Luftblasen zusammen mit der Flüssigkeit in den die Taschen verbindenden Kanal eintraten, wodurch eine plötzliche Veränderung in der Dämpfungsfähigkeit einer öffnung und einer hieraus resultierenden Instabilität der Vibrationsabsorptionscharakteristiken hervorgerufen wurde. Selbst wenn Luft in die Tasche 32 eintritt, die hinter der öffnung sich befindet, so bewegen sich die Luftblasen durch die Nut 26 in die obere Tasche 32 und verbleiben dort. Das Ergebnis ist, daß bei Eintritt der Luftblasen in die untere Tasche 32 ein Problem nicht auftritt.

Weiterhin hat die Konstruktion nach der vorstehenden Ausführungsform den Vorteil, daß eine wirksame Vorkompression des federnden Elementes 8 möglich wird und hierdurch eine beachtliche Verbesserung in der Haltbarkeit erreicht wird. Die Anordnung der Gummischicht 14 zwischen der äusseren metallischen Hülse 16 und den metallischen Ringen 10 ist wirksam, um einen Leckfluß des Fluids 34 aus den Taschen 32 durch die sonst möglichen Spalte zwischen der äußeren metallischen Hülse 16 und den Ringen 10 zu verhindern. Dadurch, daß eine Gummischicht 14 vorgesehen ist, ergibt sich auch eine einfache, und leichte Füllung der Taschen 32 mit Fluid 34; hierdurch wird der Zusammenbau an der Buchsenkonstruktion erleichtert; deren Herstellung in Abmessungen für erhebliche Stückzahlen wird erleichtert. Die Buchsenkonstruktion nach der Erfindung kann die gewünschte Dämpfungsfähigkeit oder Feder

rate (spring rate

) haben, welche abhängig von der Quer

schnittsfläche der Ringnut 26, die in der inneren metallischen Hülse 4 ausgebildet ist, variiert.

Während die Buchsenkonstruktion nach der Erfindung hinsichtlich ihrer bevorzugten Ausführungsform beschrieben

wurde, sind die Buchseneinheit sowie eine äußere Hülse der Konstruktion auf keinen Fall auf die genauen bei 2 und 12 dargestellten Formen begrenzt; andere Ausführungsformen sind selbstverständlich möglich.
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So ist es beispielsweise möglich, die axialen Endteile der äußeren metallischen Hülse 16 radial nach innen flanschartig oder klemmartig zu verbinden¹, so daß die in Fig. 7 gezeigten Ringe 10 umfaßt werden. Auch können Verbindungsdurchlässe oder Nuten (Verbindungsmittel) 38 in der Kautschukschicht 28, wie in Fig. 8 dargestellt, auf der Fläche des dickwandigen Teils 20 des radialen Anschlagelementes 6 gegenüber der äußeren metallischen Hülse 16 vorgesehen sein, so daß die Tasche 32 in Verbindung mit dem Loch 24 selbst dann gehalten werden kann, wenn der dickwandige Teil 20 in Anschlagskontakt mit der äußeren metallischen Hülse 16 steht. Diese Verbindungsdurchlässe 38 sind wirksam, um einen Druckanstieg innerhalb der Tasche 32 bei Aufbringen einer großen Last auf die Buchsenkonstruktion zu vermeiden. Weiterhin ist es möglich, einen solchen Verbindungsdurchlaß direkt im radialen Anschlagselement 6 anstelle der Durchlässe 38 vorzusehen, um Verbindungseinrichtungen zum Verbinden der Tasche 32 mit dem Loch 24 zu schaffen.

Auch ist bei der obengenannten Ausführungsform die Buchsenkonstruktion mit metallischen Ringen 10 auf der Außenfläche des federnden Elementes 8 versehen, um wirksam den Außendurchmesser der Hülse 8 zu vermindern und um diese leicht in die äußere metallische Hülse 16 einzuführen; die Buchsenkonstruktion braucht nicht mit den äußeren metallischen Ringen 10 versehen zu sein. Während die Verwendung der beiden metallischen Ringe 10 in der vorhergehenden Ausführungsform als äußeres steifes Element für die Buchse dient, ist es sehr vorteilhaft, bei der Herstellung eines solchen äußeren steifen Elementes, v/eil

keinerlei Notwendigkeit besteht, das steife Element mit Öffnungen zu versehen, welche den Nuten 28 im federnden Element 8 entsprechen; es ist natürlich möglich und zulässig, daß die beiden äußeren steifen Ringe 10 durch ein einziges integrales metallisches zylindrisches Element ersetzt werden, welches in seiner Wandung Fenster oder Ausschnitte entsprechend den Nuten 18 aufweist.

Ein Beispiel solch eines integral zylindrischen steifen Elementes ist bei 40 in den Fig. 9-11 gezeigt, welche eine modifizierte Form der Buchseneinheit darstellen. Dieses zylindrische steife Element 40 verfügt über eine Länge, die ausreicht, um das ringförmige federnde Element 8 über im wesentlichen die gesamte Länge zu überdecken, ist jedoch mit zwei im wesentlichen rechteckigen Ausschnitten versehen, welche es den jeweiligen Ausnehmungen 18 ermöglichen, sich durch die Wand des steifen Elementes 40 hindurch zu öffnen. Jeder der Ausschnitte 42 umfaßt vier halbkreisförmige Verlängerungen 4 4 in Teile des steifen EIementes 40, benachbart den vier Ecken des Ausschnittes.

Diese Verlängerungen 44 des Ausschnittes dienen dazu, eine Spannungskonzentration auf den vier Eckteilen des federnden Elementes 8 zu verhindern.

Während die äußere metallische Hülse 16 der vorgenannten beispielsweisen Ausführungsformen auf ihrer Innenfläche mit der Gummischicht 14 für eine verbesserte Abdichtung zwischen der äußeren metallischen Hülse 16 und den metallischen Ringen 10 als äußeren steifen Einrichtungen zu sorgen, lassen die Ziele nach der Erfindung sich ohne solch eine Gummischicht 14 erreichen. Es ist möglich, andere geeignete Dichtungseinrichtungen statt der Gummischicht 14 vorzusehen.

Man kann auch die Gummischicht 14 mit einer geeigneten Anzahl ringförmiger Rippen oder Erhebungen an axial

sich gegenüberliegenden Enden, wie bei 46 in Fig. 12 zu sehen, versehen, wo eine äußere Hülse 16 und eine Gummischicht 14 zu sehen ist, die für die Buchseneinheit der Fig. 9-11 verwendet wird. Diese ringförmigen Rippen 46 sind unter gegenseitigem Abstand vorgesehen, um die Dichtungsfähigkeit der Gummischicht 14 bezüglich der äußeren metallischen Hülse 16 zu steigern.

Nach den dargestellten Ausführungsformen ist die Ringnut 26 in der Außenumfangsflache der inneren metallischen Hülse 4 ausgebildet; ein mit der Ringnut 26 in Verbindung stehender Durchlaß ist durch das radiale Anschlagselement 6 hindurch gebildet; diese Nut in der inneren Metallhülse 4 kann durch eine teilweise ringförmige Nut ersetzt sein, die in einem Teil der gesamten Außenumfangsflache des Elements 4 gebildet ist, vorausgesetzt, daß die Taschen 32 so ausgebildet sind, daß sie in Verbindung miteinander durch die genannten Verbindungsmittel gehalten werden können. Es ist ebenfalls möglich, daß diese Verbindungseinrichtungen in oder benachbart der inneren Metallhülse 4 durch eine bekannte Anordnung ersetzt werden, wobei die Verbindungseinrichtungen in oder benachbart der äußeren metallischen Hülse 16 oder im federnden Element 8 vorgesehen sind.

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Claims

Patentanwälte · European Patent Attorneys Dr. MüUer-Boro und Partner · POB 280247 ■ D -8000 München 28

Dr. W. Müller-Bore f

Dr. Faul Deufel

Dipl.-Chem., Dipl.-Wirtsdi.-Ing.

Dr. Alfred Schön

Dipl.-Chem.

Werner Hertel

Dipl.-Phys.

Dietrich Lewald

Dipl.-Ing.

Dr.-Ing. Dieter Otto

Dipl.-Ing.

Lw/se

T 1570

TOKAI RUBBER INDUSTRIES, LTD. / Japan

und
NISSAN MOTOR COMPANY, LIMITED, JAPAN

Fluidgefüllte federnde Buchse Patentansprüche

Fluidgefüllte federnde Buchse, wobei ein ringörmiges federndes Element unter radialer Zusainmendruckung zwischen eine innere Hülse und eine"äußere zur inneren Hülse konzentrische Hülse zwischengeschaltet wird, wobei dieses federnde Element eine Vielzahl von gegeneinander unabhängigen, über eine Öffnung verbundenen Nuten aufweist und diese Nuten mit der äußeren Hülse oder beiden äußeren und inneren Hülsen unter Bildung einer Vielzahl von Taschen

D-8000 München 2 POB 26 02 47

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zusammenwirken, die mit einem bestimmten nicht-kompressiblen Fluid gefüllt sind, wobei die Öffnung, durch welche dieses Fluid aus einer dieser Taschen in die andere strömt, einen Widerstand gegen Fluidströmung zeitigt, der zu einem gewünschten Dämpfungseffekt führt, dadurch gekennzeichnet , daß die Buchse (2) aufweist: Radiale Anschlagseinrichtungen (6) bestimmer Höhe, die an dieser inneren Hülse fest sind und sich in diese Taschen von dieser inneren Hülse (4) gegen diese äußere Hülse (16) erstrecken; und daß diese äußere Hülse in Anschlag auf diesen radialen Anschlagseinrichtungen bei Aufbringen einer hohen Last auf die Buchse bringbar ist, derart, daß die Verformung dieses ringförmigen federnden Elementes begrenzt ist.
2. Buchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Anschlagseinrichtung durch ein hohles Element aus einem steifen Material gebildet ist und über eine mittige Bohrung verfügt; und daß dieses Element radial dickwandige Teile aufweist und diese Innenbuchse unter Preßsitz in diese mittige Bohrung derart eingebracht wird, daß diese dickwandigen Teile sich in diese Taschen hinein erstrecken.
3. Buchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung einen Durchlaß umfaßt, der durch eine Nut in der Außenumfangsfläche der inneren Hülse und durch eine Innenumfangsfläche dieses hohlen Elementes gebildet ist und weiterhin radial bezüglich des hohlen Elementes durch diese dickwandigen Teile hindurchgebildete Löcher aufweist, die an ihren Umfangsflachen der dickwandigen Teile offen sind, wobei diese Verbindungslöcher "eine Verbindung zwischen Durchlaß und Taschen herstellen.
4. Buchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein äußeres steifes Element zylindrischer Gestalt in

Kontakt mit einer Außenumfangsflache dieses ringförmigen federnden Elements angeordnet ist, derart, daß das steife Element eine Öffnung jeder dieser jNuten nicht überdeckt, die an der Außenumfangsfläche dieses federnden Elementes offen sind, wobei diese äußere Hülse auf das federnde Element durch dieses äußere steife Element paßt.

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5. Buchse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dieses äußere steife Element aus einem Paar von Ringen geringer Breite besteht, die auf axial gegenüberliegenden Enden dieses ringförmigen federnden Elements derart angeordnet sind, daß die Ringe auf ax^al sich gegenüberliegenden Seiten der Öffnung dieser Nuten vorgesehen sind.
6. Buchse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dieses äußere steife Element aus einem einteiligen zylindrischen Element einer Länge besteht, die ausreicht, um dieses ringförmige federnde Element über im wesentlichen die gesamte Länge des letzteren zu überdecken und daß dieses einteilige zylindrische Element Ausschnitte aufweist, die es den Nuten ermöglichen, die Öffnung durch die Wand des zylindrischen Elements zu bilden.
7. Buchse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß axial sich gegenüberstehende Stirnteile dieser äußeren Hülse gegen dieses äußere steife Element geflanscht sind.
8. Buchse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenumfangsfläche dieser der äußeren Hülse gegenüberstehenden Anschlagseinrichtung mit einer federnden Schicht geeigneter Dicke aus einem federnden Material überdeckt ist, wobei die Anschlagseinrichtungen gegen, diese äußere Hülse durch eine federnde Schicht anliegen.
9. Buchse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß diese äußere Hülse an ihrer Innenumfangsfläche eine

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federnde Schicht geeigneter Dicke aus einem federnden Material aufweist, wobei die äußere Hülse gegen diese Anschlagseinrichtung über diese federnde Schicht anliegt.
10. Buchse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein durchgehender Raum den Umfang eines Teiles der Anschlagseinrichtung, der in jeder dieser Taschen vorsteht, umgibt.
11· Buchse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagseinrichtungen über ein Verbindungsmittel verfügen,welches die Verbindung zwischen dem durchgehenden Raum und dieser Öffnung selbst dann herstellt, wenn dieses Anschlagselement auf der äußeren Hülse anliegt.
12. Fluidgefüllte federnde Buchse, gekennzeichnet durch:

eine innere metallische Hülse;

eine äußere metallische Hülse, die konzentrisch zu dieser inneren metallischen Hülse ist;

ein ringförmiges federndes Element, welches radial zwischen diesen inneren und äußeren metallischen Hülsen zusammengepreßt ist, wobei dieses ringförmige federnde Element über zwei getrennte Nuten verfügt, die diametral einander gegenüber bezüglich der inneren metallischen Hülse angeordnet sind und diese Nuten mit dieser äußeren metallischen Hülse zusammenwirken und zwei mit einem nicht-kompressiblen Fluid gefüllte Taschen bilden;
Einrichtungen zur Bildung eines verengten Fluiddurchlasses, der diese Taschen verbindet und einen Widerstand gegen die Strömung des Fluids hierdurch aus einer dieser Taschen in die andere bei Aufbringen einer Last auf die Buchse bietet, derart, daß ein Fluiddämpfungseffekt erzeugt wird _; und

durch ein radiales Anschlagselement die im wesentlichen rechteckiger Querschnittsgestalt aus einem steifen Material

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und mit einer mittigen Bohrung, in welcher ein Zwischenteil ': dieser inneren metallischen Hülse unter Preßsitz vorgesehen ! ist, wobei das radiale Anschlagselenient ein Paar diametral einander gegenüberstehender radial dickwandiger Teile umfaßt, die in diese Taschen gegen diese äußere metallische Hülse sich erstrecken und wobei jeder dieser dickwandigen ! Teile an seinem Ende eine Anschlagsfjläche aufweist, die einer Innenfläche dieser äußeren metallischen Hülse gegenübersteht, wobei die äußere metallische Hülse in Anschlagskontakt mit dieser Auflagerfläche des dickwandigen Teils

bei Aufbringen einer hohen Last auf die Buchse gebracht ; ist, wodurch die Verformung des ringförmigen federnden Elements begrenzt ist.
13. Buchse nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß diese innere metallische Hülse über eine Ringnut in ihrer Außenfläche verfügt;

daß dieses radiale Anschlagselement ein durch jedes der gegenüberstehenden dickwandigen Teile hindurchgebildetes Loch aufweist, wobei eine Innenfläche des radialen Anschlagselements mit dieser Ringnut zusammenwirkt und einen Durchlaß bildet, der mit diesem Loch unter Bildung der Einrichtungen zur Bestimmung eines verengten Fluiddurchlasses zusammenwirkt.