DE3721175C2 - Hülsenfeder mit einer Flüssigkeitsfüllung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hülsenfeder gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Es ist eine Hülsenfeder zur elastischen Verbindung von zwei Bauteilen in einem Schwingungssystem, durch das Vibrationen übertragen werden, zur Dämpfung und/oder Isolierung bzw. Abtrennung von Vibrationen, die auf die Hülsenfeder in einer zu dieser vorgegebenen diametralen Richtung aufgebracht wer­ den, bekannt. Die Hülsenfeder hat ein Innenrohr (innere Hülse), in das eine Stange oder ein Bolzen eingesetzt wird, eine Außenhülse, an dem ein zylindrisches Bauteil fest ange­ bracht wird, und ein elastisches, zwischen das Innenrohr sowie die Außenhülse eingefügtes Bauteil. Beispielsweise wird eine derartige Hülsenfeder in einem Aufhängesystem für ein Kraftfahrzeug oder als eine Befestigungseinrichtung zur Halterung einer Antriebseinheit am Aufbau eines Fahrzeugs mit Frontmotor und Frontantrieb verwendet.

Üblicherweise wird für eine Hülsenfeder der oben angegebe­ nen Bauart gefordert, daß sie hohe Kennwerte für eine Isolie­ rung von hochfrequenten Vibrationen mit einer kleinen Ampli­ tude und hohe Dämpfungskennwerte für niederfrequente Vibra­ tionen mit einer großen Amplitude aufweist. Die herkömmli­ che Hülsenfeder baut lediglich auf die elastische Eigen­ schaft (elastische Verformung) eines nachgiebigen Bauteils, um sowohl die Fähigkeit zur Abtrennung der Schwingung wie auch die Fähigkeit zur Schwingungsdämpfung zu bieten. Deshalb bestehen Schwierigkeiten, daß diese Hülsenfeder die beiden unterschiedlichen Erfordernisse erfüllt. Insbesondere ist die herkömmliche Hülsenfeder in ihrer Fähigkeit zur Dämpfung von niederfrequenten Vibrationen großer Amplituden nicht zufriedenstellend.

Im Hinblick auf die obigen Nachteile und Forderungen wurde in jüngerer Zeit eine Hülsenfeder mit einer Flüssigkeitsfüllung vorgeschlagen. Ein Beispiel hierfür wird in der US- PS 3 642 268 sowie in der US-PS 3 698 703 offenbart. Diese Hülsenfedern mit Flüssigkeitsfüllung weisen ein Paar von Flüssigkeitskammern auf, die in einem ringförmigen, elasti­ schen Bauteil derart ausgebildet sind, daß die Flüssigkeits­ kammern in einer diametralen Richtung der Hülsenfeder, in der Vibrationen aufgebracht werden, einander gegenüberlie­ gend angeordnet sind. Die Flüssigkeitskammern sind mit einem geeigneten inkompressiblen Fluid gefüllt und stehen mitein­ ander durch eine Drossel in Verbindung, so daß bei Aufbrin­ gen von niederfrequenten Schwingungen mit großer Amplitude in der diametralen Richtung die Flüssigkeit durch die Dros­ sel zwischen den zwei Kammern fließen kann.

Bei der Hülsenfeder mit Flüssigkeitsfüllung, wie die oben skizziert wurde, können eingebrachte niederfrequente Vibra­ tionen auf Grund der Trägheit und der Resonanz der Flüssig­ keitsmasse in der Drossel wirksam gedämpft werden, wenn die Flüssigkeit unter Zwang durch die Drossel geführt wird. Der Frequenzbereich der zu dämpfenden Vibrationen kann durch geeignete Bemessung der Drossel ausgewählt werden.

Wenn die Drossel dieser Art einer Hülsenfeder mit Flüssig­ keitsfüllung in bezug auf ihre Länge und ihre Querschnitts­ fläche oder ihren Durchmesser bemessen wird, um ausgezeich­ nete Dämpfungskennwerte für Vibrationen in einem niedrigen Frequenzbereich zu liefern, dann wird die Fähigkeit der Hül­ senfeder zur Schwingungsisolierung demzufolge für die hoch­ frequenten Vibrationen mit einer kleinen Amplitude verrin­ gert. Insofern besteht eine Notwendigkeit für die Entwick­ lung einer Hülsenfeder mit Flüssigkeitsfüllung, die in ihrer gesamten Fähigkeit oder Charakteristik zur Dämpfung und Iso­ lierung von Schwingungen zufriedenstellend ist.

Ferner ist aus der JP 60-139 940 A sowie aus der DE 30 43 392 C2 eine Hülsenfeder bekannt, die aus einem Innenrohr, einer dazu radial auswärts beabstandeten Außenhülse und einem dazwischen eingesetzten allgemein ringförmigen elastischen Bauteil besteht, dessen Außenumfangsfläche ein Paar im wesentlichen diametral zueinander und parallel zu einer eine Vibrationsbelastung aufnehmenden Richtung angeordnete offene Taschen aufweist, die zusammen mit der Außenhülse ein Paar mit inkompressibler Flüssigkeit gefüllte fluiddichte Flüssigkeitskammern definieren und über eine erste Drosseleinrichtung miteinander in Verbindung stehen, die so bemessen ist, daß sie Vibrationen mit niedrigen Frequenzen und großen Amplituden dämpfen kann. Ein am Innenrohr abgestützter Begrenzerblock hat ein Paar Begrenzungsteile, die sich innerhalb des Paars Flüssigkeitskammern jeweils vom Boden der beiden Taschen zur Außenhülse hin segmentförmig erstrecken und in einer Stirnfläche enden. Dadurch wird zusammen mit der Außenhülse ein Überströmspalt definiert, der ebenfalls zur Dämpfung dient.

Darüber hinaus ist aus der DE 30 23 544 C2 eine stoßdämpfende Hülsenfeder bekannt, die eine sich quer zur Achsrichtung erstreckende scheibenförmiges Element im Inneren einer flüssigkeitsgefüllten Kammer aufweist. Dadurch wird zwischen der Außenhülse und dem scheibenförmigen Element ein Überströmspalt definiert, der eine dämpfende Strömung in Axialrichtung der Hülsenfeder bildet.

Es ist demzufolge die Aufgabe der Erfindung, eine verbesser­ te Hülsenfeder mit einer Flüssigkeitsfüllung zu schaffen, die nicht nur ausgezeichnete Dämpfungskennwerte für nieder­ frequente Vibrationen mit großen Amplituden, sondern auch ausgezeichnete Kennwerte in bezug auf die Dämpfung von hochfrequenten Vibrationen mit kleinen Amplituden zu liefern imstande ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.

Die Drossel- oder Dämpfungseinrichtung ragt vom Umfang des zugeordneten Begrenzungsteils im wesent­ lichen in der zweiten, zur Belastungsrichtung senkrechten Richtung vor, so daß die Dämpfungsein­ richtung mit dem Umfang der zugeordneten Flüssigkeitskammer zusammenwirkt, um in dieser Ebene einen Ring­ spalt abzugrenzen, der kleiner ist als der zwischen der Um­ fangskante der radialen Stirnfläche des Begrenzungsteils und dem Umfang der Flüssigkeitskammer gebildete ringförmige Zwischenraum.

Bei der Hülsenfeder mit Flüssigkeitsfüllung mit dem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Aufbau können eingeführte Vibrationen mit vergleichsweise niedrigen Frequenzen und vergleichsweise großen Amplituden auf Grund der Trägheit und der Resonanz des Fluids in der Drossel, wenn das Fluid zu einem Fließen durch die Drossel zwischen den beiden Flüs­ sigkeitskammern bei Aufbringen der Vibrationen auf die Hül­ senfeder in der Richtung, in der die Flüssigkeitskammern in diametral einander gegenüberliegender Beziehung angeord­ net sind, gezwungen wird, wirksam gedämpft werden. Die Dros­ sel, die einen begrenzten Durchfluß des Fluids ermöglicht, wird nämlich so bemessen, daß eine ausgezeichnete Dämpfung von niederfrequenten Vibrationen mit großen Amplituden er­ langt wird.

Da die Drossel so bemessen ist, wie es oben angegeben wurde, erlaubt sie keine ausreichende Durchströmung von Flüssigkeit, wenn die Hülsenfeder hochfrequente Schwingungen mit einer kleinen Amplitude empfängt, d. h., die Hülsenfeder stützt sich nicht auf die Flüssigkeitsströmungen durch die Drossel, um eine ausreichend niedrige dynamische Federkonstante zur Abtrennung dieser hochfrequenten Vibrationen zu bieten. Je­ doch ist die in Rede stehende Hülsenfeder in der Lage, die hochfrequenten Vibrationen auf Grund der Trägheit und der Resonanz der Flüssigkeitsmassen, die durch den Ringspalt zwischen dem Umfang der Flüssigkeitskammer und der vom Um­ fang der radialen Stirnfläche des Begrenzungsteils des Be­ grenzerblocks innerhalb der Flüssigkeitskammer vorragenden dämpfenden Drosseleinrichtung fließen, abzusondern. Insbeson­ dere bewirken die auf die Hülsenfeder in der diametralen Rich­ tung aufgebrachten hochfrequenten Schwingungen eine Flüssig­ keitsströmung durch den Ringspalt in der radialen Richtung der Hülsenfeder zwischen dem radial innen- sowie außenlie­ genden Abschnitt der Flüssigkeitskammer, die durch die Dämp­ fungseinrichtung im wesentlichen voneinander getrennt sind.

Die Dämpfungseinrichtung ist also mit Bezug zum Umfang der Flüssigkeitskammer so bemessen und positioniert, daß Schwin­ gungen, die höhere Frequenzen und kleinere Amplituden haben als jene der Schwingungen, die durch den begrenzten Fluid­ fluß durch die Drossel gedämpft werden können, isoliert werden.

Somit können auf Grund der Trägheit und Resonanz der Flüssig­ keitsmassen, die zu einem Fließen durch die Drossel gebracht werden, niederfrequente Vibrationen mit großen Amplituden wie bei der herkömmlichen Hülsenfeder mit Flüssigkeitsfül­ lung gedämpft werden, während hochfrequente Schwingungen mit kleinen Amplituden durch die Trägheit und Resonanz der Flüssigkeitsmasse oder -massen, die zu einem Fließen durch den Ringspalt oder die Ringspalte, welche zwischen der Dämp­ fungseinrichtung und dem Umfang der jeweils zugeordneten Flüssigkeitskammer gebildet sind, gebracht werden, wirksam isoliert oder blockiert werden. Insofern zeigt die erfin­ dungsgemäße Hülsenfeder mit Flüssigkeitsfüllung im Vergleich zur herkömmlichen Hülsenfeder bessere Kennwerte in bezug auf eine Vibrationsisolation, weshalb sie eine verbesserte Fähigkeit zur Dämpfung und Abtrennung von in der diametralen Richtung, in welcher die beiden Flüssigkeitskammern in ein­ ander gegenüberliegenden Beziehung angeordnet sind, aufge­ brachten Schwingungen insgesamt bietet.

Ferner sind die innerhalb der Flüssigkeitskammern angeordne­ ten Begrenzungsteile in der Lage, an ihren Stirnflächen ge­ gen die Innenfläche der Außenhülse in dem Fall anzustoßen, da das Innenrohr und die Außenhülse relativ zueinander in der radialen Richtung übermäßig verlagert werden. Demzufol­ ge schützt der Begrenzerblock das ringförmige, elastische Bauteil zwischen dem Innenrohr und der Außenhülse gegen eine übermäßige elastische Verformung bei Auftreten einer sehr großen Relativverlagerung zwischen dem Innenrohr sowie der Außenhülse.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung ist die dämpfende Drossel­ einrichtung an der radialen Stirnfläche eines jeden der bei­ den Begrenzungsteile des Begrenzungsblocks vorgesehen. Je­ doch besteht die Möglichkeit, die Dämpfungseinrichtung an nur einem der beiden Begrenzungsteile anzubringen. Auch in diesem Fall kann die Isolierwirkung der erfindungsgemäßen Hülsenfeder gegenüber Vibrationen im Vergleich zur herkömm­ lichen Hülsenfeder gesteigert werden.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung bildet die dämp­ fende Drosseleinrichtung einen Umfangsabschnitt einer an der radialen Stirnfläche des zugeordneten einen der Begren­ zungsteile befestigten Drossel. In einer Ausführungsform dieses Merkmals gemäß der Erfindung umfaßt die Drossel ein Paar von axialen Vorsprüngen, die von der Umfangskante der radialen Stirnfläche des zugeordneten Begrenzungsteils in der Achsrichtung des allgemein ringförmigen, elastischen Bauteils vorragen, und ein Paar von peripheren Vorsprüngen, die vom entsprechenden Begrenzungsteil im wesentlichen in einer Umfangsrichtung des allgemein ringförmigen, elasti­ schen Bauteils derart vorragen, daß die peripheren Vorsprün­ ge von der Innenumfangsfläche der Außenhülse um eine vorbe­ stimmte Strecke in der zweiten Richtung beabstandet sind. In einer weiteren Ausführungsform dieses Merkmals der Erfin­ dung umfaßt das Drosselelement ein radial innenliegendes, an der radialen Stirnfläche des zugeordneten Begrenzungs­ teils befestigtes Metallstück sowie eine an diesem Metall­ stück befestigte, radial außenliegende elastische Auflage.

In einer noch anderen Ausführungsform des obigen Merkmals der Erfindung hat das Drosselelement in einer zur Achse der Hülsenfederrechtwinkligen Ebene eine allgemein bogenförmige Querschnittsgestalt. In weiterer Ausgestaltung desselben Merkmals ist das Drosselelement an der radialen Stirnflä­ che des zugeordneten Begrenzerteils durch eine Schraubver­ bindung befestigt.

Ferner sind in Weiterbildung des oben herausgestellten Merk­ mals der Erfindung eine Abmessung des Umfangsteils des Drosselelements, gemessen in der ersten Richtung, und eine Fläche des Ringspalts, gemessen in der zur zweiten Richtung und zur Achse der Hülsenfeder parallelen Ebene, derart be­ stimmt, daß in der Flüssigkeitskammer, in der das Drossel­ element angeordnet ist, die hochfrequenten Vibrationen abgetrennt werden.

Des weiteren ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Begren­ zerblock die erste Drosseleinrichtung bildet. Beispielsweise hat der Begrenzerblock ein Paar von ihn durchsetzenden, mit den beiden Flüssigkeitskammern in Ver­ bindung stehenden Kanälen, die einen vorbestimmten Strö­ mungswiderstand gegenüber der durchfließenden inkompressib­ len Flüssigkeit haben und insofern die Funktion der Dros­ sel erfüllen.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das Paar von Taschen in einem axial mittigen Abschnitt des allgemein ringförmigen, elastischen Bauteils ausgebildet.

Die Hülsenfeder kann ferner eine starre, zwischen der Außenhülse und dem allgemein ringförmigen, elastischen Bau­ teil angeordnete Vorkompressionsmuffe aufweisen, die auf dem elastischen Bauteil angebracht werden kann, um diesem einen vorbestimmten Wert einer radialen Vorkom­ pression zu vermitteln. Die Vorkompressionsmuffe hat ein Paar von Aussparungen, welche mit dem Paar von Begrenzungs­ teilen des Begrenzerblocks ausgerichtet sind, um ein Anschla­ gen der Begrenzungsteile an der Außenhülse zu ermöglichen. Des weiteren kann die Hülsenfeder eine zwischen der Außen­ hülse und der starren Vorkompressionsmuffe angeordnete ab­ dichtende Gummischicht aufweisen, die die Fluiddichtheit der beiden Flüssigkeitskammern aufrechterhält.

Die Erfindung wird anhand der folgenden, auf die Zeichnun­ gen Bezug nehmenden Beschreibung der bevorzugten Ausfüh­ rungsform deutlich. Es zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt einer erfindungsgemäßen Hülsenfeder für eine Kraftfahrzeugaufhängung nach der Linie I-I in der Fig. 2;

Fig. 2 den Querschnitt nach der Linie II-II in der Fig. 1;

Fig. 3 einen Axialschnitt nach der Linie III-III von Fig. 4 zur Darstellung eines Federbauteils, das an das Innenrohr der Hülsenfeder vulkanisiert ist;

Fig. 4 den Schnitt nach der Linie IV-IV in der Fig. 3;

Fig. 5 einen zu Fig. 1 ähnlichen Schnitt einer Außenhülse vor dem Zusammenbau der Hülsenfeder.

Das in den Fig. 1 und 2 gezeigte Innenrohr 10 besteht aus einem Metallmaterial und hat eine vergleichsweise große Wandstärke. An der Außenoberfläche eines axial mittleren Teils des Innenrohres 10 ist durch Preßsitz ein Begrenzer­ block 12 derart gehalten, daß die diesen durchsetzende Zen­ trumsbohrung 14 an der Außenfläche des Innenrohres anliegt. Ein Federbauteil in Form eines allgemein ringförmigen Gummi­ blocks 16 ist an der Außenfläche des Innenrohres 10 durch einen Vulkanisiervorgang so befestigt, daß der Gummiblock 16 den Begrenzerblock 12 umgibt, wobei diametral einander gegenüberliegende Teile des Begrenzerblocks 12 mit dem Gum­ miblock 16, wie Fig. 2 zeigt, in Berührung gehalten sind. Eine Außenhülse 18 aus einem Metallmaterial ist über eine starre Vorkompressionsmuffe 26 und eine abdichtende Gummi­ schicht 32, worauf noch eingegangen werden wird, auf den Gummiblock 16 gepaßt. Die in Rede stehende Hülsenfeder ist imstande, zwei Bauteile eines Aufhängesystems eines Kraft­ fahrzeugs flexibel miteinander zu verbinden, wobei eine an dem einen der beiden Bauteile befestigte Stange in den Durchgang 20 des Innenrohres 10 eingesetzt wird, während ein an dem anderen der Bauteile befestigtes zylindrisches Montageteil an der Außenoberfläche der Außenhülse 18 fest angebracht wird. Der Gummiblock 16 ist konzentrisch zu dem Innenrohr 10 und der Außenhülse 18, die konzentrisch zuein­ ander liegen, ausgebildet.

In einem axial mittigen Teil des Gummiblocks 16 sind zwei Taschen 22 ausgestaltet, die an der Außenumfangsfläche des Gummiblocks 16 offen sind. Wie den Fig. 2 und 4 am besten zu entnehmen ist, sind diese Taschen 22 in der diametralen Richtung des Innenrohrs 10, die zu einer Richtung, in welcher die Hülsenfeder zur Aufnahme einer Vibrationsbelastung im­ stande ist, parallel liegt, einander gegenüberliegend ange­ ordnet. Im einzelnen ist der Gummiblock 16 mit zwei axial gegenüberliegenden Flächen 21 versehen, die eine axiale Abmessung einer jeden der Taschen 22 bestimmen, welche um einen geeigneten Wert größer ist als die axiale Abmessung des Begrenzerblocks 12. Die Böden der Taschen 22 werden durch die Außenumfangsfläche des Innenrohres 10 bestimmt. Wie den Fig. 2 und 4 zu entnehmen ist, sind die Taschen 22 so ausgestaltet, daß sie wesentliche Teile der jeweili­ gen Hälften des Außenumfangs des Innenrohres 10 und der Außenhülse 18 abdecken.

Die oben erwähnte starre, zylindrische Vorkompressionsmuffe 26 besteht ebenfalls aus einem Metallmaterial und ist an die Außenfläche des Gummiblocks 16 fest anvulkanisiert. Diese Muffe 26 hat ein Paar von Aussparungen 24, welche mit den Öffnungen der Taschen 22 ausgerichtet sind, wie die Fig. 3 und 4 zeigen. Die Außenhülse 18, die auf die Vorkompressionsmuffe 28 gepaßt ist, ist mit der abdichten­ den Gummischicht 32, die an der Innenfläche der Muffe 26 fest ist, wie die Fig. 5 zeigt, versehen. Auf diese Weise werden die Taschen 22 von der Außenhülse 18 flüssigkeits­ dicht abgeschlossen, während die abdichtende Gummischicht flüssigkeitsdicht zwischen die Außenhülse 18 und die Vor­ kompressionsmuffe 26 eingesetzt ist, so daß ein Paar von abgedichteten Flüssigkeitskammern 28 gebildet wird, wie die Fig. 1 und 2 zeigen. Bei der in Rede stehenden Ausfüh­ rungsform wird der Arbeitsvorgang, um die Außenhülse 18 mit der Gummischicht 32 auf die Vorkompressionsmuffe 26 zu passen, mit einem geeigneten inkompressiblen Fluid durch­ geführt, wie z. B. Wasser, Alkylenglykol, Polyalkylenglykol, Silikonöl, Polymere niedriger relativer Molekülmasse oder einer Mischung aus diesen. Bei diesem Vorgang des Zusammen­ passens werden die Flüssigkeitskammern 28 mit dem inkompres­ siblen Fluid gefüllt.

Die abdichtende Gummischicht 32 ist durch Vulkanisieren an der Innenfläche der Außenhülse 18 befestigt. Wie die Fig. 5 zeigt, ist die Gummischicht 32 an ihren einander gegenüberliegenden axialen Enden mit Dichtungslippen 30 versehen, die eine erhöhte Flüssigkeitsabdichtung zwischen der Außenhülse 18 und der Vorkompressionsmuffe 26 gewährlei­ sten, so daß die Dichtigkeit der Flüssigkeitskammern 28 aufrechterhalten wird. Zum Zusammenbau der Hülsenfeder wird die auf den Gummiblock 16 gepaßte starre Vorkompressions­ muffe 26 einem geeigneten Ziehvorgang unterworfen, um den Gummiblock 16 in der radial einwärtigen Richtung zusammen­ zudrücken, d. h., um dem Gummiblock 16 einen geeigneten Grad einer radialen Vorkompression zu vermitteln. Der Ziehvor­ gang kann beispielsweise unter Verwendung von acht Zieh­ werkzeugen, die rund um die Muffe 26 angeordnet werden, ausgeführt werden. Auch die auf die Vorkompressionsmuffe 26 gepaßte Außenhülse 18 wird einem gleichartigen Ziehvor­ gang unterworfen. Dann werden die einander gegenüberlie­ genden axialen Enden der Außenhülse 18 gegen die entspre­ chenden Enden der Vorkompressionsmuffe 26 durch einen Roll­ vorgang verstemmt oder abgedichtet.

Der Begrenzerblock 12 hat ein Basisteil, durch das sich die Zentrumsbohrung 14 erstreckt. Dieses Basisteil hat im Querschnitt eine allgemein rechteckige Gestalt, wie die Fig. 2 und 4 zeigen. Der Begrenzerblock 12 umfaßt ein Paar von Begrenzungsteilen 34 mit einem kegelstumpfförmigen Querschnitt, die sich in der radialen Richtung der Hülsen­ feder von den entgegengesetzten Seiten des Rechtecks des Basisteils, die zu den Flüssigkeitskammern 28 hin frei lie­ gen, erstrecken. Der Begrenzerblock 12 ist im Preßsitz auf die Außenoberfläche des Innenrohres 10 aufgebracht derart, daß sich die Begrenzungsteile 34 in der Mitte der jeweili­ gen Flüssigkeitskammer 28 in der Umfangsrichtung der Hül­ senfeder befinden. Die Begrenzungsteile 34 sind folglich einander entgegengesetzt in der diametralen Richtung der Hülsenfeder parallel zu der Richtung, in der auf diese eine Vibrationsbelastung aufgebracht wird, angeordnet. Diese Richtung wird im folgenden als "Vibrationseingangsrichtung" bezeichnet. Jedes der Begrenzungsteile 34 hat eine radiale Stirnfläche 34a, die mit einem geeigneten radialen Abstand, wie die Fig. 2 zeigt, zur Außenhülse 18 beabstandet ist. Die Umfangskante der radialen Stirnfläche 34a arbeitet mit der Außenhülse 18 (abdichtende Gummischicht 32) und den axial entgegengesetzten Flächen 21 des Gummiblocks 16 zusam­ men, um einen rechtwinkligen, ringförmigen Zwischenraum in einer Ebene abzugrenzen, die parallel zur Achse der Hül­ senfeder und rechtwinklig zur Vibrationseingangsrichtung (in welcher die Flüssigkeitskammern 28 in einander gegen­ überliegender Beziehung angeordnet sind) verläuft. Jedes Begrenzungsteil 34 hat ein Paar von Seitenflächen 34b, die den axial entgegengesetzten Flächen 21 des Gummiblocks 16, welche die axiale Abmessung der zugeordneten Flüssigkeitskam­ mer 28 (Tasche 22) begrenzen, zugewandt sind. Die Begren­ zungsteile 34 sind so bemessen und angeordnet, daß die Sei­ tenflächen 34b von den jeweiligen axial einander gegenüber­ liegenden Flächen 21 des Gummiblocks 21 einen geeigneten axialen Abstand haben.

Der Begrenzerblock 12 hat ein Paar von durch sein Basisteil sich erstreckenden Verbindungs- oder Drosselkanälen 36 längs der einander gegenüberliegenden Seiten des Rechtecks des Basisteils, die mit dem Gummiblock 16 in Berührung gehalten sind. Diese Kanäle 36 sind an ihren gegenüberliegenden En­ den zu den Flüssigkeitskammern 28 hin offen, so daß diese über die Kanäle 36 miteinander in Verbindung stehen. Die Länge und die Querschnittsfläche dieser Kanäle 36 werden so bestimmt, daß niederfrequente Vibrationen von großer Amplitude auf Grund der Massenträgheit der inkompressiblen Flüssigkeit, die in den Kanälen 36 vorhanden ist, und/oder der Resonanz dieser Flüssigkeitsmassen innerhalb der Kanäle wirksam gedämpft werden. Somit bilden die Flüssigkeitskanä­ le 36 eine Drossel, die die beiden Flüssigkeitskammern 28 primär für eine Dämpfung der niederfrequenten Vibrationen verbindet.

Gemäß den Fig. 1 und 2 ist ein Paar von Drosselelementen 42 fest an den radialen Stirnflächen 34a des zugeordneten Begrenzungsteils 34 des Begrenzerblocks 12 angeordnet. Die Drosselelemente 42 haben im Querschnitt der Hülsenfeder, wie die Fig. 2 zeigt, allgemein eine Bogenform und im Axial­ schnitt der Hülsenfeder, wie die Fig. 1 zeigt, eine recht­ winklige Gestalt. Jedes Drosselelement 42 hat einen Umfangs­ abschnitt, der aus einem Paar von axialen Vorsprüngen 42a und einem Paar von peripheren Vorsprüngen 42b besteht. Die axialen Vorsprünge 42a ragen von den Seitenflächen 34b des jeweiligen Begrenzungsteils 34 des Begrenzerblocks 12, genau­ er von den axialen Enden der radialen Stirnfläche 34a (Fig. 2), um eine geeignete axiale Strecke vor, so daß die Enden der axialen Vorsprünge 42 von den zugeordneten, axial ein an der gegenüberliegenden Flächen 21 des Gummiblocks 16 einen geeigneten Abstand haben, wie die Fig. 1 zeigt. Die peripheren Vorsprünge 42b ragen von der Umfangskante der radialen Stirnfläche 34a im wesentlichen in der Umfangs­ richtung der Hülsenfeder vor, so daß die Enden der periphe­ ren Vorsprünge 42b vom Umfang der Flüssigkeitskammer 28, genauer von der Innenfläche der Außenhülse 18 (abdichtende Gummischicht 32), in der Richtung rechtwinklig zur Vibra­ tionseingangsrichtung beabstandet sind.

Auf diese Weise wirken die axialen und peripheren Vorsprün­ ge 42a, 42b der Drosselelemente 42 mit den axial entgegen­ gesetzten Flächen 21 und mit der Außenhülse 18 (Gummischicht 32) zusammen, um einen rechtwinkligen Ringspalt 43 in der Ebene, in der der bereits erwähnte rechtwinklige, ringförmi­ ge Zwischenraum um den Umfang der radialen Stirnfläche 34a des Begrenzungsteils 34 mit Bezug zum Umfang der Flüssig­ keitskammer 18 ausgebildet ist, zu begrenzen. Dieser Ring­ spalt 43, der rund um den Außenumfang der axialen und peri­ pheren Vorsprünge 42a, 42b des Drosselelements 42 ausgebil­ det ist, ist ersichtlich geringer als der oben erwähnte ringförmige Zwischenraum, da die Vorsprünge 42a, 42b vom Umfang der radialen Stirnfläche 34a des Begrenzungsteils 34 vorragen. Somit teilen die axialen und peripheren Vor­ sprünge 42a, 42b die Flüssigkeitskammer 28 im wesentlichen in einen radial inneren sowie einen radial äußeren Ab­ schnitt, die miteinander durch den vergleichsweise engen Ringspalt 43 in Verbindung stehen. Wenn eine Vibrationsbe­ lastung auf die Hülsenfeder in der Richtung (Vibrationsein­ gangsrichtung), in der die Flüssigkeitskammern 28 angeord­ net sind, aufgebracht wird, so wird die inkompressible Flüssigkeit zu einem Fließen zwischen den radialen inneren und äußeren Abschnitten einer jeden Flüssigkeitskammer 28 in der radialen Richtung der Hülsenfeder durch den Ring­ spalt 43 gebracht.

Die axialen Vorsprünge 42a sowie die peripheren Vorsprünge 42b eines jeden Drosselelements 42 dienen als eine Dämpfer­ einrichtung, die innerhalb der zugeordneten Flüssigkeits­ kammer 28 angeordnet ist, und zwar primär zur Abtrennung von hochfrequenten Vibrationen mit einer kleinen Amplitude. Im einzelnen sind eine Abmessung l der Vorsprünge 42a und 42b, gemessen in der Vibrationseingangsrichtung, und eine Fläche des Ringspalts 43, gemessen in der zur Vibrationsein­ gangsrichtung senkrechten und zur axialen Richtung der Hül­ senfeder parallelen Richtung, so bestimmt, daß Vibrationen mit einem Frequenzbereich, der höher ist als die durch die Drossel (Kanäle 36) zu dämpfenden Vibrationen, wirksam auf Grund der Massenträgheit der im Ringspalt 43 vorhandenen inkompressiblen Flüssigkeit und auf Grund der Resonanz der Flüssigkeitsmasse nahe den Vorsprüngen 42a und 42b, wenn die Flüssigkeit unter Zwang durch den Ringspalt 43 in der radialen Richtung der Hülsenfeder bei Aufbringen derarti­ ger Vibrationen mit vergleichsweise hohen Frequenzen fließt, abgetrennt werden.

Jedes der bogenförmigen Drosselelemente 42 besteht aus einem inneren Metallstück 44 und einer äußeren Gummiauflage 46, die an die Außenfläche des inneren Metallstücks 44 fest vulkanisiert ist. Wie der Fig. 2 am besten zu entnehmen ist, ist das Drosselelement 42 an der radialen Stirnfläche 34a des zugehörigen Begrenzungsteils 34 durch eine Schrau­ be 48 befestigt, die in eine im Begrenzungsteil 34 ausge­ bildete Gewindebohrung 50 eingeschraubt wird. Ein Durch­ gangsloch 52 in der Gummiauflage 46 dient dem Eindrehen der Schraube 48 in die Gewindebohrung 50.

Bei der Hülsenfeder mit Flüssigkeitsfüllung gemäß dem oben beschriebenen Aufbau wird die inkompressible Flüssigkeit zu einem Fließen durch die Drossel, d. h., die Kanäle 36, von der einen der beiden Kammern 28 zur anderen hin ge­ bracht, wenn die Hülsenfeder niederfrequente Vibrationen von großer Amplitude in der Richtung der Anordnung der beiden Flüssigkeitskammern 28, die eine Relativverlagerung zwischen dem Innenrohr 10 und der Außenhülse 18 bewirken, empfängt. In diesem Fall können die eingeführten nieder­ frequenten Vibrationen wirksam mittels der Drosselkanäle 36 gedämpft werden, die auf Grund der Trägheit und der Re­ sonanz der Flüssigkeitsmassen in den beiden Flüssigkeitskam­ mern 28 dem Fließen der Flüssigkeit einen Widerstand entge­ gensetzen, wenn die Flüssigkeit unter Zwang durch die Ka­ näle 36 fließt. Somit zeigt die in Rede stehende Hülsenfe­ der wie eine herkömmliche Hülsenfeder mit Flüssigkeits­ füllung ausgezeichnete Dämpfungskennwerte für niederfre­ quente Vibrationen.

Wenn die auf die Hülsenfeder in der Richtung der Anordnung der Flüssigkeitskammern 28 aufgebrachten Vibrationen eine relativ hohe Frequenz und relativ kleine Amplitude haben, so ist ein Fließen der Flüssigkeit durch die Kanäle 36 schwierig oder weniger wahrscheinlich und kann die dynami­ sche Federkonstante der Hülsenfeder nicht in einem Ausmaß vermindert werden, das zur Abtrennung solcher hochfrequen­ ter Vibrationen ausreichend ist. In diesem Fall bewirken jedoch die hochfrequenten, auf die Hülsenfeder aufgebrach­ ten Vibrationen begrenzte radiale Strömungen der Flüssigkeit durch die zwischen den einzelnen Flüssigkeitskammern 28 gebildeten Ringspalte 43, so daß die hochfrequenten Schwin­ gungen auf Grund der Trägheit und der Resonanz der in den Ringspalten 43 und nahe den Vorsprüngen 42a sowie 42b vorhan­ denen Flüssigkeitsmassen wirksam abgetrennt werden, während die Flüssigkeit zu einem Fließen zwischen den radial inne­ ren und äußeren Abschnitten einer jeden Flüssigkeitskammer 28 gebracht wird. Deshalb ist die Hülsenfeder mit Flüssig­ keitsfüllung gemäß der Erfindung imstande, eine gesteigerte Isolationscharakteristik für eine hochfrequente Schwingung zu bieten, die den Hülsenfedern nach dem Stand der Technik ohne diese Ringspalte überlegen ist.

Aus der obigen Beschreibung wird klar, daß die in Rede ste­ hende Hülsenfeder in bezug auf die Dämpfungscharakteristik von niederfrequenten Vibrationen mit großer Amplitude einer herkömmlichen Hülsenfeder im wesentlichen gleichartig ist, daß sie aber gegenüber einer herkömmlichen Hülsenfeder in bezug auf die Abtrenncharakteristik für hochfrequente Vi­ brationen mit einer kleinen Amplitude ganz erheblich ver­ bessert ist. Das bedeutet eine insgesamt verbesserte Fähig­ keit der gemäß der Erfindung aufgebauten Hülsenfeder mit Flüssigkeitsfüllung in bezug auf die Dämpfung und Abtren­ nung von Vibrationen.

Wenn das Innenrohr 10 und die Außenhülse 18 relativ zuein­ ander in der radialen Richtung übermäßig verlagert werden, so wird die radiale Stirnfläche 34a des betroffenen Begren­ zungsteils 34 des Begrenzerblocks 12 (genauer die äußere Gummiauflage 46 des bogenförmigen Drosselelements) gegen die Innenfläche der Außenhülse 18 (genauer die abdichtende Gummischicht 32) anstoßen. Das bedeutet, daß die radialen Stirnflächen 34a der Begrenzungsteile 34 innerhalb der je­ weiligen Flüssigkeitskammern 28 mit einem geeigneten radia­ len Abstand zu der Innenfläche der Außenhülse 18 angeord­ net werden, um eine übermäßige relative Radialverlagerung zwischen dem Innenrohr 10 und der Außenhülse 18 durch die Anlage der radialen Stirnflächen 34a an der Außenhülse 18 zu verhindern und dadurch den Gummiblock 16 gegen eine über­ mäßige elastische Verformung bei Aufbringen einer äußerst hohen Vibrationsbelastung auf die Hülsenfeder zu schützen.

Es ist zu bemerken, daß die Länge und die Querschnitts­ fläche der Verbindungskanäle 36 für eine begrenzte Flüssig­ keitsverbindung zwischen den diametral einander gegenüber­ liegenden Flüssigkeitskammern 28 in Abhängigkeit von einem gewünschten, relativ niedrigen Frequenzbereich von zu dämp­ fenden Schwingungen nach dem jeweiligen Erfordernis bestimmt werden.

Ferner werden die Abmessung l der Vorsprünge 42a sowie 42b und die Fläche der Ringspalte 43 in Abhängigkeit von einem gewünschten, relativ hohen Frequenzbereich von abzutrennen­ den Schwingungen entsprechend dem jeweiligen Erfordernis gewählt.

Da die Erfindung in ihrer bevorzugten Ausführungsform mit einem gewissen Grad von Ausführlichkeit lediglich zu Erläu­ terungszwecken beschrieben worden ist, so ist klar, daß die Erfindung keinesfalls auf die genauen Einzelheiten der gezeigten und beschriebenen Ausführungsform begrenzt ist, sondern andersartig verwirklicht werden kann.

Wenn beispielsweise die Drosselelemente 42 mit den Vorsprün­ gen 42a und 42b, die bei der gezeigten Ausführungsform als Dämpfungseinrichtungen dienen, getrennt vom Begrenzerblock 12 ausgebildet sind, so können die Drosselelemente 42 oder ihre inneren Metallstücke 44 auch einstückig mit dem Be­ grenzerblock 12 ausgestaltet werden.

Bei den gezeigten Beispielen sind die Drosselelemente 42, die teilweise die Ringspalte 43 begrenzen, an beiden Be­ grenzungsteilen 34 des Begrenzerblocks 12 vorgesehen. Es ist jedoch möglich, lediglich eines der Begrenzungsteile 34 mit dem Drosselelement 42 zu versehen.

Obwohl die Kanäle 36, die die erste Drosseleinrichtung bilden, durch das rechteckige Basisteil des Begrenzerblocks 12 hindurch ausge­ bildet sind, so können diese Kanäle 36 oder andere Arten einer Drossel in den anderen Teilen des Begrenzerblocks 12 oder in einem anderen Bauteil, z. B. dem Innenrohr 10, ausgebildet sein.

Wenngleich die beispielhaft gezeigte Ausführungsform der Hülsenfeder mit Flüssigkeitsfüllung als eine solche beschrie­ ben worden ist, die im Aufhängesystem eines Kraftfahrzeugs Verwendung findet, so kann diese Hülsenfeder auch für andere Zwecke verwendet werden, beispielsweise als eine Lagerung zur Befestigung einer Antriebseinheit an einem Fahrzeug mit Frontmotor und Frontantrieb. In diesem Fall ist es üb­ lich, daß das Innenrohr 10 und die Außenhülse 18 exzentrisch zueinander (in der Richtung der Anordnung der Flüssigkeits­ kammern 28) in einem nicht belasteten Zustand, wobei also die Hülsenfeder nicht in das Fahrzeug eingebaut ist, ange­ ordnet sind, so daß diese beiden Bauteile 10 und 18 nach dem Einbau, wenn sie das Gewicht der Antriebseinheit aufneh­ men, in ihre konzentrische Lage gebracht werden.

Eine Hülsenfeder mit einer Flüssigkeitsfüllung umfaßt - kurz gesagt - ein ringförmiges zwischen ein Innenrohr sowie eine Außenhülse eingesetztes elastisches Bauteil und einen Begrenzerblock mit einem Paar von Begrenzungsteilen, die jeweils in von der Außenhülse und dem elastischen Bau­ teil begrenzten Flüssigkeitskammern liegen, welche in Gegen­ überlage zueinander in einer ersten Richtung, in der die Hülsenfeder Vibrationen aufnimmt, angeordnet sind. Die bei­ den, mit einem inkompressiblen Fluid gefüllten Kammern sind untereinander durch eine Drossel verbunden. Die Begrenzungs­ teile erstrecken sich vom Innenrohr zur Außenhülse hin. Jedes Begrenzungsteil hat eine radiale Stirnfläche mit einer zum Umfang der zugehörigen Flüssigkeitskammer in einer zwei­ ten, zur ersten Richtung rechtwinkligen Richtung beabstande­ ten Kante, um einen ringförmigen Zwischenraum zu begrenzen. An der radialen Stirnfläche wenigstens eines der Begren­ zungsteile ist ein Drosselelement angeordnet, das von der Kante der Stirnfläche im wesentlichen in der zweiten Rich­ tung vorragt, so daß das Drossel- oder Dämpfungselement mit dem Umfang der zugehörigen Flüssigkeitskammer zusammen­ arbeitet, um einen Ringspalt zu begrenzen, der kleiner ist als der ringförmige Zwischenraum.

Claims (14)

1. Hülsenfeder aus einem Innenrohr (10), einer dazu radial auswärts beabstandeten Außenhülse (18) und einem dazwischen eingesetzten allgemein ringförmigen elastischen Bauteil (16), dessen Außenumfangsfläche ein Paar im wesentlichen diametral zueinander und parallel zu einer eine Vibrationsbelastung aufnehmenden Richtung angeordnete offene Taschen (22) aufweist, die zusammen mit der Außenhülse (18) ein Paar mit inkompressibler Flüssigkeit gefüllte fluiddichte Flüssigkeitskammern (28) definieren und über eine erste Drosseleinrichtung (Kanäle 36), die so bemessen ist, daß sie Vibrationen mit niedrigen Frequenzen und großen Amplituden dämpfen kann, miteinander in Verbindung stehen, sowie einem am Innenrohr (10) abgestützten Begrenzerblock (12) mit einem Paar Begrenzungsteilen (34), die sich innerhalb des Paars Flüssigkeitskammern (28) jeweils vom Boden der beiden Taschen (22) zur Außenhülse (18) hin segmentförmig erstrecken und in einer Stirnfläche (34a) enden, wobei an wenigstens einer davon eine zweite dämpfende Drosseleinrichtung angeordnet ist, die mit der Außenhülse (18) einen Ringspalt (43) definiert, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite dämpfende Drosseleinrichtung durch einen im wesentlichen in Umfangsrichtung über die Stirnfläche (34a) des Begren­ zungsteils (34) vorstehenden Vorsprung (42a, 42b) gebildet ist, der die Flüssigkeitskammer (28) in einen radial inneren und einen radial äußeren Abschnitt unterteilt, welche durch den Ringspalt (43) miteinander in Verbindung stehen, der so bemessen ist, daß er Vibrationen mit vergleichsweise hohen Frequenzen und niedrigen Amplituden dämpfen kann.

2. Hülsenfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite dämpfende Drosseleinrichtung an der radialen Stirnfläche (34a) eines jeden der beiden Begrenzungsteile (34) des Begrenzerblocks (12) vorgesehen ist.

3. Hülsenfeder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite dämpfende Drosseleinrichtung durch einen Umfangsabschnitt eines an der radialen Stirnfläche (34a) des zugeordneten Begrenzungsteils (34) befestigten Drosselelements (42) gebildet ist.

4. Hülsenfeder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselelement (42) ein Paar von axialen Vorsprüngen (42a), die von der Umfangskante der radialen Stirnfläche (34a) des zugeordneten Begrenzungsteils (34) in der Achsrichtung des elastischen Bauteils (16) vorragen, und ein Paar von peripheren Vorsprüngen (42b), die von der Umfangskante der radialen Stirnfläche des zugeordneten Begrenzungsteils im wesentlichen in Umfangsrichtung des allgemein ringförmigen, elastischen Bauteils (16) vorragen, umfaßt.

5. Hülsenfeder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselelement (42) ein radial innenliegendes, an der radialen Stirnfläche (34a) des zugeordneten Begrenzungsteils (34) befestigtes Metallstück (44) sowie eine an diesem Metallstück befestigte, radial außenliegende elastische Auflage (46) aufweist.

6. Hülsenfeder nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselelement (42) in einer zur Achse der Hülsenfeder rechtwinkligen Ebene eine allgemein bogenförmige Querschnittsgestalt hat.

7. Hülsenfeder nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselelement (42) an der radialen Stirnfläche (34a) des zugeordneten Begrenzerteils (34) durch eine Schraubverbindung (48, 50) befestigt ist.

8. Hülsenfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessung (l) des Umfangsabschnitts des Drosselelements (42), gemessen in der Belastungsrichtung, und die Fläche des Ringspalts (43), gemessen in einer zur Achse der Hülsenfeder parallelen Ebene, derart bestimmt sind, daß in der jeweils zugeordneten Flüssigkeitskammer (28) hochfrequente Vibrationen isoliert werden.

9. Hülsenfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Drosseleinrichtung durch den Begrenzerblock (12) verläuft.

10. Hülsenfeder nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Drosseleinrichtung durch ein Paar von Kanälen (36) gebildet ist.

11. Hülsenfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Paar von Taschen (22) in einem axial mittigen Abschnitt des allgemein ringförmigen, elastischen Bauteils (16) ausgebildet ist.

12. Hülsenfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch eine zwischen der Außenhülse (18) sowie dem allgemein ringförmigen, elastischen Bauteil (16) angeordnete starre Vorkompressionsmuffe (26), die dem elastischen Bauteil (16) einen vorbestimmten Grad an radialer Vorkompression vermittelt sowie ein Paar von mit den beiden Begrenzungsteilen (34) des Begrenzerblocks (12) fluchtende Aussparungen (24) hat, die ein Anlegen der Begrenzungsteile (34) gegen die Außenhülse (18) ermöglichen.

13. Hülsenfeder nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine die Flüssigkeitsabdichtung der beiden Flüssigkeitskammern (28) gewährleistende abdichtende Gummischicht (32) zwischen der Außenhülse (18) und der starren Vorkompressionsmuffe (26).

14. Hülsenfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (10) sowie die Außenhülse (18) in der Belastungsrichtung im Vormontagezustand exzentrisch und im eingebauten Zustand konzentrisch zueinander angeordnet sind.