DE3804123A1 - Hydraulisch gedaempfte lagerbuchse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulisch gedämpfte Lagerbuchse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Lagerbuchsen sind beispielsweise aus der US-PS 36 42 268 bekannt. Sie stellen eine Verbesserung der reinen Gummi-Lagerbuchsen dar, da an ihnen auftretende Schwingungen nicht nur durch die innere Dämpfung ihres gummielastischen Federelementes, sondern zusätzlich durch die Drosselung einer zwischen zwei oder mehr volumen­ veränderlichen Hydraulikkammern erzeugten Flüssigkeits­ strömung gedämpft werden. Derartige hydraulisch gedämpfte Lagerbuchsen hatten bisher den Nachteil, daß an ihnen bei hohen Frequenzen und kleinen Anregungsamplituden eine dynamische Verhärtung eintrat, die z. B. bei Verwendung solcher Buchsen in Kraftfahrzeugen eine stark verschlechterte Geräuschisolation und damit sehr störende Komforteinbußen bewirkte.

Es stellte sich daher die Aufgabe, eine Lagerbuchse zu schaffen, die einerseits bezüglich langhubiger nieder­ frequenter Schwingungen die guten Dämpfungseigenschaften der bekannten hydraulisch gedämpften Buchsen aufwies, andererseits jedoch hochfrequente, mit geringer Amplitude auftretende Schwingungen (akustische Schwingungen) praktisch ungedämpft aufnahm und nicht weiterleitete.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine hydraulisch gedämpfte Lagerbuchse der eingangs genannten Art gelöst, die gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 weitergebildet ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Lösung sind durch die in den Unteransprüchen angegebenen Merkmale gekennzeichnet.

Durch die bereichsweise membranartige Ausbildung der Hydraulikkammerwandungen und dadurch, daß diese Wandungsbereiche in Richtung ihrer Flächennormalen innerhalb eines vorgegebenen Freiweges leicht verformbar sind, führen hochfrequente, kurzhubige Schwingungen - also sogenannte akustische Schwingungen, wie sie beispielsweise in Kraftfahrzeugen häufig auftreten - in einem erfindungsgemäßen Lager lediglich zu quasi stationären Verlagerungen der Hydraulikflüssigkeit innerhalb der Hydraulikkammern, ohne daß es zu einer Flüssigkeitsströmung zwischen den Kammern und zur Drosselung einer solchen Strömung kommt. Das heißt, akustische Schwingungen werden von einer erfindungsgemäßen Lagerbuchse nicht gedämpft, und es kommt infolgedessen beim Auftreten solcher Schwingungen nicht zu der oben angesprochenen unerwünschten dynamischen Verhärtung der Buchse. Dagegen kommt die hydraulische Dämpfung ebenso wie in den vorbekannten hydraulisch gedämpften Lagerbuchsen bei niederfrequenten Anregungen größerer Amplitude in vollem Umfang zur Wirkung.

Zur Begrenzung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Freiweges der Hydraulikkammer-Wandungsteile enthalten die Buchsen vorzugsweise Anschlagflächen, die den besagten Wandungsteilen in entsprechendem Abstand gegenüberliegen.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Konzept dadurch realisiert, daß das Innenrohr und das Außenrohr der Lagerbuchse sich über einen - vorzugsweise mit ihnen zusammenvulkanisierten - Federkörper gegeneinander abstützen, wobei in diesen Federkörper mindestens zwei in Richtung der einen Stirnseite der Lagerbuchse offene und in der anderen Richtung geschlossene Hydraulikkammern parallel zur Lagerachse taschenartig eingeformt sind. Die stirnseitigen Öffnungen der Hydraulikkammern sind durch einen Deckel verschlossen, und im Bereich der Anlagefläche des Deckels sind in diesen und/oder in den Federkörper kanalartige Ausnehmungen eingeformt, die die Hydraulikkammern miteinander verbinden und die so dimensioniert sind, daß sie die bei Belastung der Lagerbuchse in ihnen auftretende Flüssigkeitsströmung wirksam drosseln und somit die durch die Belastung bewirkten Auslenkungsbewegungen dämpfen.

Eine besonders vorteilhafte Möglichkeit zur Schaffung der Freiwegräume für die Verformung der leicht verformbaren Hydraulikkammer-Wandungsteile besteht darin, die Wandung des Außenrohres der Lagerbuchse in den Bereichen der Hydraulikkammern mit fensterartigen Ausnehmungen zu versehen und das Außenrohr dann mit einer zylindrischen Hülse eng zu umschließen, so daß zwischen den Außenwandungen der Hydraulikkammern und der besagten Hülse ein leerer Raum entsteht, dessen radiale lichte Weite gleich der Wandstärke des Außenrohres ist und den Freiweg für die verformbaren Wandungsteile bildet.

In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform wird der besagte Freiweg dadurch geschaffen, daß in den Federkörper zwischen den Hydraulikkammern und dem Außenrohr oder/und zwischen den Hydraulikkammern und dem Innenrohr jeweils Ausnehmungen eingeformt sind, deren radiale lichte Weite den Freiweg der verformbaren Wandungsteile der Hydraulikkammern bildet.

Die Zahl der in die erfindungsgemäße Lagerbuchse integrierten schwingungsdämpfenden Hydraulikkammern sowie ihre räumliche Gestaltung, Anordnung und Verteilung richtet sich nach der Art und Richtung der Kraft­ einwirkungen, denen die Lagerbuchse an ihrem bestimmungsgemäßen Einbauort ausgesetzt ist. Soll die Buchse beispielsweise so eingebaut werden, daß ihre Mittelachse horizontal verläuft und ist im wesentlichen mit vertikaler Krafteinwirkung zu rechnen, so wird man eine Lagerbuchse verwenden, die zwei miteinander kommunizierende Hydraulikkammern enthält, und zwar je eine Kammer oberhalb und unterhalb der Mittelachse bzw. des Innenrohres der Buchse. Ist die betreffende Lagerbuchse dagegen für einen Einbauort bestimmt, an dem die Krafteinwirkungen überwiegend allseitig konzentrisch zur Buchsenachse erfolgen, so wird man eine Buchsen­ konstruktion wählen, bei der die Hydraulikkammern entsprechend symmetrisch zur Buchsenachse gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet sind, beispielsweise so, daß vier Hydraulikkammern, je zwei und zwei einander gegenüberliegend, auf die vier Quadranten des Buchsenquerschnitts verteilt sind. Bei Lagerbuchsen mit drei oder mehr Hydraulikkammern sind die die Kammern verbindenden Drosselkanäle erfindungsgemäß entweder so ausgeführt, daß sämtliche Kammern miteinander in Strömungsverbindung stehen oder aber so, daß nur bestimmte Kammern - insbesondere solche, die einander diametral gegenüber liegen - durch Drosselkanäle miteinander verbunden sind.

Die beigefügte Zeichnung erläutert die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen, und zwar zeigen

Fig. 1a und 1b einen Querschnitt und einen Längsschnitt einer für vertikale Belastung ausgelegten Lagerbuchse (Fig. 1a zeigt den Schnitt Ia-Ia aus Fig. 1b, während Fig. 1b den Schnitt Ib-Ib aus Fig. 1a wiedergibt),

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine allseitig konzentrisch belastbare Lagerbuchse und

Fig. 3 und 4 Querschnitte weiterer für vertikale Belastungen ausgelegter Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Lagerbuchse.

Bei der in den Fig. 1a und 1b wiedergegebenen erfindungsgemäßen Lagerbuchse sind das Außenrohr 1 und das Innenrohr 2 über einen gummielastischen Federkörper 3 gegeneinander abgestützt. Die Anordnung der Konstruktionselemente ist hier konzentrisch zur Mittelachse A gewählt, es ist jedoch auch eine exzentrische Anordnung möglich. In den Federkörper 3, der vorzugsweise durch Zusammenvulkanisieren mit dem Außenrohr 1 und dem Innenrohr 2 verbunden ist, sind oberhalb und unterhalb des Innenrohres Hydraulikkammern 4 taschenartig eingeformt, die in Richtung der einen Stirnseite der Lagerbuchse offen und in der anderen Richtung geschlossen sind und die sich parallel zur Lagerachse A erstrecken.

An der in Fig. 1b linken Stirnseite der Lagerbuchse sind die hier offenen Hydraulikkammern 4 mit einem ringförmigen Deckel 6 verschlossen, der aus einem dem Innendurchmesser des Außenrohres 1 angepaßten Außenring 6.1, einem dem Außendurchmesser des Innenrohres 2 angepaßten Innenring 6.2 und einem mit Außen- und Innenring zusammenvulkanisierten gummielastischen Zwischenring 6.3 besteht. Im Bereich der Anlagefläche des Deckels 6 ist in den Zwischenring 6.3 mindestens eine kanalartige, der Kreisform des Zwischenringes folgende Ausnehmung eingeformt, die den Drosselkanal 4.2 bildet, durch den die beiden Hydraulikkammern 4 miteinander in Strömungsverbindung stehen.

Die Wandung des Außenrohres 1 weist in den Bereichen der Hydraulikkammern 4 fensterartige Ausnehmungen 1.1 auf, die nicht vom Federkörper 3 ausgefüllt sind und die durch eine das Außenrohr 1 umschließende Hülse 5 überdeckt sind. Durch die fensterartigen Ausnehmungen 1.1 ist den membranartigen Außenwandungen der Hydraulikkammern 4 die Möglichkeit gegeben, sich innerhalb des Freiweges a in Richtung ihrer Außenflächen-Normalen zu verformen. Dies hat zur Folge, daß eine Verdrängung von Hydraulik­ flüssigkeit aus der einen Hydraulikkammer in die andere und damit eine Strömung durch den Drosselkanal 4.2 (bzw. die Drosselkanäle) erst dann einsetzt, wenn sich die membranartige Außenwand 4.1 der betreffenden Hydraulikkammer nach Durchlaufen des Freiweges a an die ihr gegenüberliegende als Anschlagfläche 5.1 wirkende Innenwandung der Hülse 5 angelegt hat, und dementsprechend setzt auch eine wirksame Dämpfung in der erfindungsgemäßen Lagerbuchse erst dann ein, wenn dieser Zustand erreicht ist.

Die Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung gemäß Fig. 2 weist ein in allen radialen Belastungsrichtungen etwa gleiches Dämpfungsverhalten auf. Da für entsprechende Bauelemente dieselben Bezugsziffern verwendet wurden wie in den Fig. 1a und 1b, ist ihre Wirkungsweise unmittelbar aus dem vorstehend Gesagten verständlich.

Letzteres gilt auch für die Ausführungsformen gemäß Fig. 3 und Fig. 4, in denen der die Verformung der membranartigen Hydraulikkammer-Wandungsteile 4.1 ermöglichende Freiweg nicht durch Ausnehmungen des Außenrohres 1, sondern durch entsprechende in den Federkörper 3 eingeformte taschenartige Ausnehmungen 3.1 bzw. 3.2 realisiert ist, die sich an der Außenseite bzw. an der Innenseite der Hydraulikkammern 4 erstrecken.

Claims (7)

1. Hydraulisch gedämpfte Lagerbuchse, die ein Innenrohr und ein dieses umfassendes Außenrohr sowie mindestens einen zwischen Innen- und Außenrohr angeordneten, die beiden Rohre radial gegeneinander abstützenden gummielastischen Federkörper aufweist, durch den zwischen Innen- und Außenrohr mindestens zwei mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllte und durch mindestens einen Drosselkanal miteinander verbundene Hydraulikkammern gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikkammern (4) membranartige, in Richtung ihrer Flächennormalen innerhalb eines vorgegebenen Freiweges (a) verformbare Wandungsteile (4.1) aufweisen.

2. Lagerbuchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Außenflächen der leicht verformbaren Wandungsteile (4.1) in einem deren Freiweg (a) begrenzenden Abstand Anschlagflächen (5.1) gegenüberliegen.

3. Lagerbuchse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (2) und das Außenrohr (1) sich über einen gummielastischen Federkörper (3) gegeneinander abstützen, der eine insbesondere zentrische das Innenrohr (2) form- und/oder kraftschlüssig aufnehmende Ausnehmung aufweist und in den mindestens zwei in Richtung der einen Stirnseite der Lagerbuchse offene und in der anderen Richtung geschlossene Hydraulikkammern (4) im wesentlichen parallel zur Lagerachse (A) taschenförmig eingeformt sind, deren stirnseitige Öffnungen durch einen Deckel (6) verschlossen sind, wobei im Bereich der Anlagefläche des Deckels (6) in diesen und/oder in den Federkörper (3) kanalartige, die Hydraulikkammern (4) miteinander verbindende Ausnehmungen eingeformt sind, die den Drosselkanal (4.2) (bzw. die Drosselkanäle) bilden.

4. Lagerbuchse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung des Außenrohres (1) in den Bereichen der Hydraulikkammern (4) fensterartige Ausnehmungen (1.1) aufweist und daß das Außenrohr (1) von einer zylindrischen Hülse (5) umschlossen ist, deren die Ausnehmungen (1.1) überdeckende Wandungsbereiche die den Freiweg (a) der flexiblen Wandungsteile (4.1) der Hydraulikkammern (4) begrenzenden Anschlagflächen (5.1) bilden.

5. Lagerbuchse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Federkörper (3) zwischen den Hydraulikkammern (4) und dem Außenrohr (1) oder/und dem Innenrohr (2) jeweils Ausnehmungen (3.1, 3.2) eingeformt sind, deren radiale lichte Weite den Freiweg (a) der verformbaren Wandungsteile (4.1) der Hydraulikkammern (4) bildet.

6. Lagerbuchse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Hydraulikkammern (4) durch Drosselkanäle (4.2) miteinander verbunden sind.

7. Lagerbuchse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die beiderseits der Lagerachse (A) einander diametral gegenüberliegenden Hydraulikkammern (4) durch Drosselkanäle (4.2) miteinander verbunden sind.