DE3641006A1 - Ungedaempftes elastisches lager mit endanschlaegen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein ungedämpftes elastisches Lager gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Lager, die insbesondere zur elastischen Abstützung von Kraftfahrzeugmotoren verwendet werden, weisen zur Begrenzung der auftretenden Schwingungsamplitu­ den Anschläge auf. Wie beispielsweise die DE-PS 25 12 727 zeigt, können solche Anschläge aus symmetrisch zur Lagerachse angeordneten elastischen Anschlagringen und diesen axial gegenüberliegenden starren Anschlägen gebildet sein.

Ein wesentlicher Mangel solcher bekannten Anschläge besteht darin, daß sie immer nur für eine ganz bestimmte statische Grundbelastung des Lagers und die sich damit ergebende statische Einfederung so optimal eingestellt sein können, daß - ausgehend von ihrer damit vorgegebenen Grund- oder Mittelposition - die sich ergebenden Freiwege bis zum Wirksamwerden der Anschläge in beiden Auslenkungsrichtungen genau das jeweils geforderte Maß besitzen. Eine Änderung der verfügbaren Freiwege tritt aber nicht nur bei Erhöhung oder Verringerung der Grundbelastung des Lagers ein, sondern ebenso dann, wenn sich die elastischen Eigenschaften des Lagers infolge Materialalterung im Laufe der Zeit ändern. Eine Nachjustierung oder gar eine automatische Nachführung zur Konstanthaltung der Freiwege ist bei dem beschriebenen bisher bekannten Funktionsprinzip der Endanschläge, wenn überhaupt, dann nur mit erheblichem konstruktiven Aufwand möglich und deshalb in der Praxis schon aus Kostengründen kaum realisierbar.

Es stellte sich daher die Aufgabe, ein elastisches Lager mit integrierten Endanschlägen zu schaffen, das sowohl bei unterschiedlicher Grundbelastung als auch bei alterungsbedingt veränderter Einfederung immer dieselben konstanten Freiwege für langhubige Auslenkungen gewährleistet.

Diese Aufgabe wird nach der vorliegenden Erfindung durch ein gattungsgemäßes Lager gelöst, das die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale aufweist. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen des vorgeschlagenen Lagers angegeben.

Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Lagers in vereinfachter, nicht maßstäblicher Darstellung, und in Fig. 2 ist in einem Kraft(F)-Weg(S)-Diagramm der qualitative Verlauf der Federkennlinie eines solchen Lagers wiedergegeben.

Wie das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt, weist das erfindungsgemäße Lager in üblicher Weise zwei Anschlußteile 1 und 2 auf, die sich über ein gummielastisches Federelement 3 gegeneinander abstützen. Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist eine hydraulisch betätigte Anschlageinheit in Form einer Trennwand 5 vorgesehen, die in eine mit Hydraulikflüssigkeit gefüllte Kammer so eingesetzt ist, daß sie diese in zwei Teilräume 4.1 und 4.2 unterteilt, wobei eine beispielsweise durch die Einwirkung von Motorschwingungen erzeugte dynamische Verlagerung von Hydraulikflüssigkeit in den Teilräumen 4.1 und 4.2 im wesentlichen auf das Maß beschränkt ist, das dem Freiweg eines in die Trennwand 5 eingesetzten Verschlußteils 5.3 in Richtung der Lagerachse A entspricht. Da dies Verschlußteil 5.3 den auftretenden Schwingungen aufgrund seiner geringen Masse praktisch verzögerungsfrei zu folgen vermag und da die Rückwand des zweiten Teilraumes 4.2 von einer praktisch drucklos verformbaren Membran 6 gebildet ist, die zum elastischen Verhalten des Lagers nichts beiträgt, werden demnach Schwingungen, die dieses Maß nicht überschreiten, nur in Abhängigkeit von der Federkennlinie des gummielastischen Federelementes 3 aufgenommen. Während solcher Schwingungsvorgänge erfolgt - wie unmittelbar erkennbar ist - infolge der synchronen Verschiebung des Verschlußteils 5.3 lediglich eine Verlagerung der Hydraulikflüssigkeit innerhalb der einzelnen Teilräume 4.1 und 4.2; dagegen findet ein Überströmen von Hydraulikflüssigkeit von einem der Teilräume 4.1 und 4.2 in den anderen trotz des dabei offenen Überströmweges 5.4 praktisch nicht statt.

Überschreiten nun die Amplituden der auf das Lager einwirkenden Schwingungen das besagte Maß, so kommt das Verschlußteil 5.3 nach Durchlaufen seines Freiweges an den Anschlußelementen 5.1 bzw. 5.2 zur Anlage, wobei der Überströmweg 5.4 bis auf eine geringe Undichtigkeit verschlossen wird. Danach ist eine weitere Verlagerung von Hydraulikflüssigkeit praktisch nur noch nach Maßgabe der Volumensteifigkeit der Wandungen des Teilraumes 4.1, also der Aufblähbarkeit des Federelementes 3 sowie der Verformbarkeit der Trennwand 5 möglich, so daß sich eine erheblich härtere Charakterikstik als die des Federelementes 3 ergibt. Dabei ist die Verformbarkeit der Trennwand, von der demnach die Härte der Endanschläge des erfindungsgemäßen Lagers zu einem wesentlichen Teil abhängt, vorzugsweise durch die elastischen Eigenschaften des Verschlußteils 5.3 bestimmt. Sie kann jedoch auch durch die Form bzw. den Werkstoff ihres Rahmenteils 5.5 mit den Anschlagelementen 5.1 und 5.2 beeinflußt werden.

Das erfindungsgemäße Lager weist demnach in den vorstehend beschriebenen Betriebszuständen ein Federverhalten auf, wie es in dem Kraft(F)-Weg(S)-Diagramm in Fig. 2 wiedergegeben ist, und das der Charakteristik eines herkömmlichen elastischen Lagers mit äquidistant zu seiner Mittellage angeordneten - beispielsweise als Gummipuffer ausgebildeten - Endanschlägen entspricht.

Im Gegensatz zu herkömmlichen elastischen Lagern bleibt dies durch seinen zur Mittellage symmetrischen Verlauf gekennzeichnete Federverhalten gemäß Fig. 2 bei dem Lager gemäß der vorliegenden Erfindung aber auch dann erhalten, wenn sich der mittlere Abstand seiner Anschlußteile 1 und 2 zueinander infolge geänderter Grundlast oder Ermüdung bzw. Verhärtung des Federelementes 3 erheblich verschiebt. Während eine solche Verschiebung bei einem herkömmlichen Lager bewirkt, daß den Schwingungen in der Belastungsrichtung ein anderer Freiweg bis zum Anschlag an dem betreffenden Gummipuffer zur Verfügung steht als in der Entlastungsrichtung, bleibt bei dem erfindungsgemäßen Lager unter allen Umständen eine konstante, symmetrische Freiwegverteilung erhalten.

Dies rührt daher, daß bei einem Lager nach der vorliegenden Erfindung eine derartige Verschiebung - die einer Veränderung der statischen Grundlast entspricht - eine bleibende Verdrängungen von Hydraulikflüssigkeit durch den auch in den Anschlagpositionen des Verschlußteils 5.3 an den Anschlagelementen 5.1 bzw. 5.2 nicht vollständig abgedichteten Überströmweg 5.4 aus dem einen Teilraum 4.1 in den anderen 4.2 - oder umgekehrt - bis zum Druckausgleich zur Folge hat und daß das Verschlußteil 5.3 hiernach im dynamischen Betrieb wieder eine Mittellage zwischen den Anschlagelementen 5.1 und 5.2 einnimmt, aus der seine Freiwege in Belastungs- und Entlastungsrichtung gleich sind, was einem symmetrischen Einsetzen des Anschlageffektes in beiden Auslenkungsrichtungen entspricht.

Dies bedeutet, daß das erfindungsgemäße Lager dank seiner hydraulisch gesteuerten und betätigten Anschlageinheit über integrierte Endanschläge verfügt, die sich vollautomatisch sowohl unterschiedlichen Lagerbelastungen als auch Veränderungen der elastischen Eigenschaften seines tragenden Federelementes so anpassen, daß sie immer mit demselben, zur Mittelstellung des Lagers symmetrischen Freiweg wirksam werden. Damit wird die in vielen Fällen vorteilhafte Möglichkeit geschaffen, auf schwingungsdämpfende Lager zu verzichten und stattdessen in einfacher aufgebauten, ungedämpften und daher insbesondere zur Abkopplung von sogenannten akustischen Schwingungen hervorragend geeigneten amplitudenbegrenzenden Lager nach der vorliegenden Erfindung zu verwenden.

Claims (7)

1. Ungedämpftes elastisches Lager zur Abstützung eines schwingenden Körpers, insbesondere eines Kraftfahrzeugmotors, das ein erstes und ein zweites Anschlußteil aufweist, wobei diese Anschlußteile sich über mindestens ein gummielastisches Federelement gegeneinander abstützen, und das elastische Anschläge zur Begrenzung der Schwingungsamplituden enthält, dadurch gekennzeichnet, daß es eine durch eine Trennwand (5) in einen ersten und einen zweiten Teilraum (4.1, 4.2) unterteilte und mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllte Kammer aufweist, wobei die Wandung des ersten Teilraumes (4.1) zumindest teilweise durch das gummielastische Federelement (3) gebildet und die Wandung (6) des zweiten Teilraumes (4.2) zumindest teilweise elastisch verformbar ist, und daß die Trennwand (5) aus einem in Richtung der Lagerachse (A) auslenkbaren Verschlußteil (5.3) sowie einem das Verschlußteil umgebenden Rahmenteil (5.5) besteht, das zwei die Auslenkungen des Verschlußteiles auf einen Freiweg begrenzende Anschlagelemente (5.1, 5.2) aufweist, wobei zwischen dem Verschlußteil (5.3) und den Anschlagelementen (5.1, 5.2) ein die Teilräume (4.1, 4.2) miteinander verbindender Überströmweg (5.4) vorgesehen ist, der jeweils bei Anlage des Verschlußteils (5.3) an einem der Anschlagelemente (5.1, 5.2) verschlossen ist.

2. Elastisches Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rahmenteil (5.5) der Trennwand (5) ringförmig ausgebildet und mit seiner Außenseite einerseits mit der Wandung des ersten Teilraumes (4.1) und andererseits mit der Wandung des zweiten Teilraumes (4.2) ringsum dichtend verbunden ist, während es an seiner der Lagerlängsachse (A) zugewandten Innenseite zwei zueinander parallele, in axialem Abstand angeordnete, radial nach innen ragende, ringartig umlaufende Vorsprünge aufweist, deren einander zugewandte Ringflächen eine umlaufende, radial zur Lagerachse (A) offene Ringnut begrenzen und die Anschlagelemente (5.1, 5.2) bilden, zwischen denen der umlaufende Rand des scheibenförmig ausgebildeten Verschlußteils (5.3) mit axialem Spiel gelagert und somit das gesamte Verschlußteil axial verschiebbar ist, wobei der Ringspalt zwischen diesem Rand und den Anschlagelementen (5.1, 5.2) den die Teilräume (4.1, 4.2) verbindenden Überströmweg (5.4) bildet, der jeweils durch axiale Verschiebung des scheibenförmigen Verschlußteils (5.3) bis zum Anlegen dessen Randes an eines der Anschlagelemente (5.1, 5.2) verschließbar ist.

3. Elastisches Lager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußteil (5.3) in der Richtung der Lagerachse (A) elastisch verformbar ist.

4. Elastisches Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das die Anschlagelemente (5.1, 5.2) enthaltende Rahmenteil (5.5) zumindest teilweise parallel zur Lagerachse (A) elastisch verformbar ist.

5. Elastisches Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung des ersten Teilraumes (4.1) zum einen von der Trennwand (5) und im übrigen von dem gummielastischen Federelement (3) gebildet ist.

6. Elastisches Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der elastisch verformbare Wandungsteil des zweiten Teilraumes (4.2) durch eine weichelastische Membran (6) gebildet ist.

7. Elastisches Lager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung des zweiten Teilraumes (4.2) zum einen von der Trennwand (5) und im übrigen von der weichelastischen Membran (6) gebildet ist.