DE3841054C2 - Fluidgefüllte elastische Buchse zum Dämpfen oder Isolieren einer Vibrationsbelastung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine fluidge­ füllte elastische Buchse, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, die in der Lage ist, Vibrationen zu isolieren oder zu dämpfen, und zwar in erster Linie die Vibrationen, die in Radialrichtung hierauf einwirken. Im besonderen soll sie wirkungsvoll niedrigfrequente Vibrationen dämpfen und mittlere und hochfrequente Vibrationen isolieren.

Es ist bereits eine im wesentlichen zylindrische fluidgefüllte, elastische Buchse zur elastischen Verbindung zweier Elemente eines Vibrationssystems bekannt, bei welchem die in radialer Richtung auf die Buchse einwirkenden Vibrationen besonders wirkungsvoll gedämpft oder isoliert werden. Beispiele derartiger Buchsen umfassen beispielsweise die Aufhängungsbuchsen für Kraftfahrzeuge, sowie zylindrische Motoraufhängungen zur Montage eines Motors an der Karosserie eines Frontmotor­ fahrzeuges mit Vorderradantrieb.

So ist z. B. durch die ältere Anmeldung DE 37 21 444 A1 eine fluidgefüllte elastische Buchse bekannt geworden, mit (a) einer inneren Hülse, (b) einer äußeren Hülse, die radial außen von der inneren Hülse angeordnet ist, sowie (c) einem elastischen Element, das zwischen der inneren und der äußeren Hülse ausgebildet ist und diese elastisch mit­ einander verbindet, um somit eine Anordnung zu schaffen, mit einer Mehrzahl von Fluidkammern, die in Umfangsrichtung der Hülsen in einem Abstand voneinander angeordnet und mit einem inkompressiblen Fluid gefüllt sind, wobei die Anordnung Durch­ lässe aufweist für eine Fluidverbindung zwischen den Fluid­ kammern, während (d) ein Flügelelement in mindestens einer der Mehrzahl von Fluidkammern vorgesehen ist, woran eine Vibra­ tionsbelastung angreift. Das Flügelelement wird von der inneren Hülse, der äußeren Hülse, oder dem elastischen Element abgestützt und wirkt mit der Anordnung derart zusammen, daß ein begrenzter Bereich gebildet wird, zumindest in einer der vorerwähnten Fluidkammern (nachfolgend als "Druckaufnahme­ kammer" bezeichnet).

Bei der vorstehend beschriebenen fluidgefüllten elastischen Buchse werden niedrigfrequente Vibrationen, mit welchen die innere und die äußere Hülse beaufschlagt werden, ausgezeichnet gedämpft, aufgrund eines Widerstandes, der Durchlässe, durch welche das Fluid hindurchströmt, oder eine Resonanz von Fluid­ massen in den Fluidkammern, wenn das Fluid durch die Durchlässe zwischen den Kammern hindurchgedrückt wird, aufgrund von Änderungen des. Fluiddrucks in den Kammern, die durch Änderungen des Volumens der Fluidkammern hervorgerufen werden, aufgrund einer elastischen Deformation des elastischen Elementes infolge der Verschiebung der inneren Hülse, relativ zu der äußeren Hülse. Bei einer Beaufschlagung mit mittleren oder hoch­ frequenten Vibrationen werden andererseits die Durchlässe in einen im wesentlichen geschlossenen Status überführt, und die Vibrationen werden wirkungsvoll isoliert, aufgrund des Wider­ standes der begrenzten Bereiche der Druckaufnahmekammer gegen­ über dem hindurchströmenden Fluid, oder der Resonanz der Fluid­ massen in zwei Abschnitten der Druckaufnahmekammer, die mit­ einander durch den begrenzten Bereich in Verbindung stehen. Das heißt, der begrenzte Bereich der Druckaufnahmekammer trägt zur Absenkung der Federkonstanten oder der Vibrationsübertrag barkeit der Buchse als ganzes bei, wenn an der Buchse die mittleren oder hochfrequenten Vibrationen angreifen.

Die axialen Endbereiche des elastischen Elementes, die die ein­ ander gegenüberliegenden Enden der Druckaufnahmekammer begrenzen, gesehen in Axialrichtung der Buchse, neigen jedoch dazu, leicht elastisch in Axialrichtung deformiert zu werden, bei Anlage von Vibrationen an die Anordnung, da es allgemein schwierig ist, die Anordnung so aufzubauen, daß die axialen Endbereiche des elastischen Elementes eine hinreichend große Wandstärke besitzen.

Normalerweise wird die fluidgefüllte elastische Buchse, die zuvor beschrieben wurde, in der Weise installiert, daß die Druckaufnahmekammer, die in dem elastischen Element zwischen der inneren und der äußeren Hülse ausgebildet ist, sich in einer Richtung senkrecht zur Lastaufnahmerichtung, in welcher die Vibrationsbelastung angelegt wird, erstreckt. Mit anderen Worten, wird, wenn die elastische Buchse zur Motoraufhängung in einem Fahrzeug eingesetzt wird, die Buchse derart installiert, daß das Gewicht des Motors auf die Buchse in der Lastaufnahme­ richtung als statische oder Ausgangsbelastung wirkt. Diese statische Belastung verursacht eine gewisse elastische De­ formation der axialen Endbereiche des elastischen Elementes auch dann, wenn keine Vibrationsbelastungen oder dynamische Belastungen auf die Buchse einwirken.

Die elastische Deformation der axialen Endbereiche des elastischen Elementes, die die einander gegenüberliegenden Enden der Druckaufnahmekammer begrenzen, wie dies zuvor erläutert wurde, führt zu einer Änderung der Größe der begrenzten Bereiche der Druckaufnahmekammer, die teilweise durch das hierin angeordnete Flügelelement abgegrenzt wird. Der begrenzte Bereich wird auf einen vorbestimmten Frequenz­ bereich der Vibrationen abgestimmt, die gedämpft werden sollen. Das bedeutet, daß die Größe und Ausgestaltung des begrenzten Bereiches so eingestellt werden, daß sie wirkungs­ voll einen mittleren und hochfrequenten Vibrationsbereich isolieren. Die Deformation der axialen Endbereiche des elasti­ schen Elementes bewirken jedoch eine Änderung in dem abge­ stimmten Frequenzbereich der Vibrationen, was dazu führt, daß die Fähigkeit der elastischen Buchse, die mittleren und hochfrequenten Vibrationen zu isolieren, reduziert wird.

Darüber hinaus ist aus der JP 62261731 A eine Buchse bekannt, die aus jeweils einer Innen- und einer Außenhülse besteht, die über ein dazwischenliegendes elastisches Element miteinander verbunden sind. Das elastische Element weist mehrere Kammern auf, wobei in zwei Kammern davon, die zudem mit einem Fluid gefüllt sind, ein Flügelelement vorgesehen ist. Diese zwei Fluidkammern erstrecken sich seitlich von der Innenhülse, rechtwinklig zu einer Belastungsaufnahmerichtung. Desweiteren sind in einer Lastaufnahmerichtung weitere Kammern vorgesehen, die nicht mit einem Fluid gefüllt sind.

Ferner wird in der DE 28 41 505 C2 ein Gegenstand offenbart, der eine fluidgefüllte elastische Buchse zum Dämpfen oder Isolieren einer Vibrationsbelastung betrifft. Diese Buchse weist eine Innen-, sowie eine radial auswärts davon beabstandete Außenhülse auf, sowie ein diese Teile elastisch miteinander verbindendes im wesentlichen ringförmiges elastisches Element dazwischen. In dem elastischen Element sind jeweils in Umfangsrichtung der Hülsen beabstandet voneinander Fluidkammern angeordnet, die mit einem inkompressiblen Fluid gefüllt sind, von denen eine eine Druckaufnahmekammer bildet, die durch axiale Endbereiche des elastischen Elements begrenzt ist. Die einzelnen Fluidkammern stehen über Durchlässe miteinander in Verbindung.

Diese elastischen Buchse sollte verbesserte hydraulische Verbindungen zwischen den einzelnen Fluidkammern aufweisen und zudem Belastungen aus den verschiedensten Richtungen wirksam dämpfen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Lager zu schaffen, das Vibrationen, die vor allem in Radialrichtung auf das Lager wirken, vorzugsweise aus einer bestimmten Richtung, über einen weiten Frequenzbereich wirksam zu dämpfen bzw. zu isolieren.

Diese Aufgabe wird mit einer fluidgefüllten elastischen Buchse mit den Merkmalen gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei der fluidgefüllten elastischen Buchse gemäß der Erfindung mit dem oben beschriebenen Aufbau, dient das Begrenzungselement, das innerhalb des elastischen Elementes angeordnet ist, zur wirkungsvollen Begrenzung oder Drosselung der elastischen De­ formation der axialen Endbereiche des elastischen Elementes in Axialrichtung bei Anlegen einer statischen und dynamischen Belastung auf die innere und die äußere Hülse. Wenn dement­ sprechend die statische Belastung und die dynamische Vibrations­ belastung an die elastische Buchse angelegt werden, reduziert das Begrenzungselement das Ausmaß der Änderung der Größe und Ausgestaltung des begrenzten Bereiches der Druckaufnahmekammer, die durch die Peripherie des Flügelelementes abgegrenzt ist und die gegenüberliegenden Oberflächen der Anordnung, die die Druckaufnahmekammer bilden.

Wenn die vorliegende elastische Buchse als Motoraufhängung für ein Kraftfahrzeug eingesetzt wird, bewirkt die statische oder anfängliche Belastung, d. h., das Gewicht des Motors auf die Motoraufhängung, keine merkliche Änderung in der Größe und Ausgestaltung des Begrenzungsbereiches der Druckaufnahmekammer, d. h., es entsteht kein bemerkenswerter nachteiliger Einfluß auf die Vibrationsisolierierungseigenschaften oder -fähigkeiten der Buchse, die auf den Fluidströmungen in der Druckaufnahmekammer durch den begrenzten Bereich beruht. Somit bietet die vor­ liegende elastische Buchse einen hochstabilen Vibrationsiso­ lierungseffekt in bezug auf die Eingangsvibrationen in einem vorbestimmten Frequenzbereich.

Darüber hinaus schützt das Begrenzungselement wirkungsvoll die axialen Endbereiche des elastischen Elementes gegen überhöhte Deformation oder Überlastung aufgrund einer Vibrationsbelastung mit einer großen Amplitude, wodurch die Dauerhaftigkeit des elastischen Elementes und die Lebenserwartung der elastischen Buchse als ganzes wesentlich verbessert werden kann.

Das Begrenzungselement kann aus einem geeigneten elastischen Material hergestellt werden, das eine größere Härte besitzt als das elastische Element.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung trägt das Begrenzungselement radial nach außen gerichtete Flansche an den einander gegenüberliegenden axialen Enden und erstreckt sich durch das elastische Element derart hindurch, daß die äußeren Flansche in Kontakt mit den äußeren Oberflächen der axialen Endbereiche des elastischen Elementes gehalten sind.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Mehr­ zahl von Fluidkammern eine Ausgleichskammer zusätzlich zu der Druckaufnahmekammer, in welcher das Flügelelement angeordnet ist. Die Ausgleichskammer ist teilweise durch eine flexible Membran abgegrenzt, so daß das Volumen der Ausgleichskammer variabel ist, wenn das Fluid zwischen der Druckaufnahmekammer und der Ausgleichskammer strömt. In diesem Fall ist die Ausgleichskammer vorzugsweise der Druckaufnahmekammer gegenüber liegend diametral zur inneren Hülse angeordnet. Darüber hinaus kann das elastische Element einen Hohlraum aufweisen, der zwischen der Druckaufnahme­ kammer und der äußeren Hülse ausgebildet ist, gesehen in der Richtung, in welcher die Vibrationsbelastung auf die Druckauf­ nahmekammer aufgebracht wird. Hierbei kann das Begrenzungs­ element in einem Teil des elastischen Elementes angeordnet sein, der sich zwischen der Druckaufnahmekammer und dem Hohlraum befindet.

Weitere Vorteile und Einzelheiten und ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. Dabei zeigen im einzelnen:

Fig. 1 einen vertikalen Querschnitt durch eine Aus­ führungsform der fluidgefüllten elastischen Buchse gemäß der Erfindung, in der Form einer Motorauf­ hängung für ein Kraftfahrzeug,

Fig. 2 einen Schnitt durch die Buchse gemäß Fig. 1, entlang der Schnittlinie II-II dieser Figur,

Fig. 3 einen Querschnitt, der demjenigen der Fig. 1 entspricht, als Zwischenstufe bei der Herstellung, wobei das elastische Element in einem Vulkanisier­ verfahren im Laufe der Herstellung der Motorauf­ hängung ausgebildet wird,

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Schnittlinie IV-IV der Fig. 3,

Fig. 5 einen Querschnitt durch eines der beiden Elemente, die bei der Motoraufhängung eine Öffnung be­ grenzen, und

Fig. 6 einen Querschnitt entlang der Schnittlinie VI-VI der Fig. 5.

In den Fig. 1 und 2 ist eine fluidgefüllte, zylindrische, elastische Buchse dargestellt, in der Form einer zylindrischen Motoraufhängung für ein Frontmotorfahrzeug mit Vorderradantrieb. In diesen Figuren bezeichnen die Bezugsziffern 10 und 12 eine innere Metallhülse bzw. eine äußere Metallhülse, die radial außen zu der inneren Hülse angeordnet ist, und zwar derart, daß die beiden Hülsen exzentrisch zueinander angeordnet sind, in einem vorbestimmten Ausmaß in einer diametralen Richtung der Motoraufhängung, bevor der Motor an seinem Platz installiert ist. Diese beiden Hülsen 10 und 12 sind elastisch miteinander durch ein im wesentlichen ringförmiges elastisches Element 14 aus einem Gummimaterial verbunden, das hierzwischen ausge­ bildet ist.

Die vorliegende Motoraufhängung wird derart installiert, daß entweder die innere oder die äußere Hülse 10, 12 an der Antriebs­ einheit bzw. dem Fahrzeugkörper befestigt ist, während die jeweils andere Hülse 10, 12 an dem jeweils anderen Bauteil, nämlich der Antriebseinheit bzw. dem Fahrzeugkörper befestigt wird, so daß die Antriebseinheit, die den Motor des Fahrzeuges umfaßt, elastisch oder flexibel an dem Fahrzeugkörper gehalten ist. Wenn das Gewicht der Antriebseinheit auf das elastische Element 14 einwirkt, sind die beiden Hülsen 10, 12 im wesentlichen konzentrisch oder koaxial zueinander angeordnet. Die vorliegende Motoraufhängig ist in der Lage, primär die Vibrationen, die hierauf in eine Richtung (Vertikalrichtung gemäß Fig. 1) ein­ wirken, in welcher die Achsen der beiden Hülsen 10, 12 ver­ setzt zueinander sind (bevor die Maschinenaufhängung an ihrem Platz installiert ist), zu dämpfen und zu isolieren. Diese Richtung soll nachfolgend als Lastaufnahmerichtung in dem entsprechenden Fall bezeichnet werden. Nach dem Aufbringen der Vibrationsbelastung wird das elastische Element 14 elastisch in der Lastaufnahmerichtung deformiert.

Die innere Hülse 10 mit einer relativ großen Wandstärke ein Zwischenprodukt, wie dies in den Fig. 3 und 4 wiedergegeben ist, wobei die Herstellung über die Vulkani­ sierung einer unvulkanisierten Gummimasse in einer entsprechen­ den Vulkanisierungsform zu dem elastischen Element 14 erfolgt. Mehr ins einzelne gehend wird die innere Hülse 10 um eine im wesentlichen zylindrische, relativ dünnwandige metallische Abdichtungshülse 16, relativ zueinander, in einer Vulkani­ sierungsform derart angeordnet, daß die Achsen der inneren Hülse 10 und der weiter außen angeordneten Abdichtungshülse 16 zueinander versetzt sind, und zwar in der Lastaufnahme­ richtung, wie dies in den Fig. 3 und 4 wiedergegeben ist. Während die unvulkanisierte Gummimasse in die Form injiziert und vulkanisiert wird, entsteht das Zwischenprodukt, wobei das elastische Element 14 an der äußeren Umfangsfläche der inneren Hülse 10 und der inneren Umfangsfläche der Abdichtungshülse 16 haftet.

Das elastische Element 14 besitzt einen ersten und einen zweiten im wesentlichen gekrümmten Hohlraum 18 bzw. 20, die in Axial­ richtung durch den jeweiligen äußeren Umfangsbereich des Elementes ausgebildet sind und einander diametral in Lastaufnahmerichtung der Buchse gegenüberliegen.

Der erste gekrümmte Hohlraum 18 befindet sich auf einer der diametral einander gegenüberliegenden Seiten der inneren Hülse 10, auf welcher der Abstand zwischen der Mitte der inneren Hülse und dem Umfang der Abdichtungshülse 16 größer ist als auf der anderen Seite. Diese gekrümmten Hohlräume 18 und 20 sind vorge­ sehen, um die Elastizität des elastischen Elementes 14 einzu­ stellen. Darüber hinaus ist eine Aussparung 22 durch einen Be­ reich des elastischen Elementes 14 auf der oben erwähnten einen Seite der inneren Hülse 10 vorgesehen, d. h., zwischen der inneren Hülse 10 und dem ersten gekrümmten Hohlraum 18. Die Aussparung 22 erstreckt sich durch das elastische Element 14 in einer Richtung, die senkrecht sowohl zur Axialrichtung der inneren Hülse 10 als auch der Lastaufnahmerichtung verläuft, d. h., senkrecht zu der vertikalen und horizontalen Richtung, entsprechend der Darstellung in Fig. 2.

Die Abdichtungshülse 16 besitzt einen axialen Zwischenbereich 24 reduzierten Durchmessers, der auf einem Umfangsteil eine Vertiefung 26 aufweist, und zwar auf der Seite der inneren Hülse 10, die dem zweiten gebogenen Hohlraum 20 entspricht, und eine geringe Vertiefung 28 auf einem Umfangsteil auf der anderen Seite der inneren Hülse 10, entsprechend dem ersten gekrümmten Hohlraum 18. Die starke Vertiefung 26 ist durch einen entsprechenden Tiefziehvorgang in dem verjüngten Durch­ messerbereich ausgeführt, so daß die umfangsseitigen Be­ grenzungen der starken Vertiefung 26 in dem Bereich mit der geringen Tiefe 28 aus laufen. Die Abdichtungshülse 16 trägt außerdem ein Paar von Fenstern 30, 30, die in entsprechenden Teilen des Bereiches 24 reduzierten Durchmessers ausgebildet sind, welche teilweise den Bereich geringer Tiefe 28 begrenzen. Die Fenster 30, 30 sind auf die offenen Enden der Aussparung 22 ausgerichtet, wodurch die Aussparung 22 durch die Fenster 30 zur Außenseite des Zwischenproduktes gemäß den Fig. 3 und 4 geöffnet ist.

An dem Zwischenprodukt gemäß den Fig. 3 und 4, das aus der inneren Hülse 10, dem elastischen Element 14 und der Abdichtungs­ hülse 16 besteht, werden ein erstes und ein zweites halb­ zylindrisches, eine Öffnung definierendes Element 32 und 34 sowie die äußere Hülse 12 angeordnet, entsprechend der Dar­ stellung in den Fig. 3 und 4, und zwar derart, daß die eine Öffnung definierenden Elemente 32 und 34 an der geringen und der großen Vertiefung 28 bzw. 26 befestigt werden, so daß sie miteinander zusammenwirken, um damit ein zylindrisches, eine Öffnung definierendes Element zu bilden, wobei die äußere Hülse 12 auf der äußeren Umfangsfläche der die zylindrische Öffnung definierenden Elemente 32 und 34 über eine Umfangsgummi­ dichtungsschicht 48 befestigt wird.

Die offenen Enden der Aussparung 22, die durch das elastische Element 14 gebildet ist und die entsprechenden Fenster 30, 30, die durch die Dichtungshülse 16 geformt sind, werden fluid­ dicht durch das erste eine Öffnung definierende Element 32 abgedichtet, wobei eine erste Fluidkammer in der Form einer Druckaufnahmekammer 36 in der vorliegenden elastischen Buchse ausgebildet wird. Auf der anderen Seite wird die große Ver­ tiefung 26 der Abdichtungshülse 16 durch das zweite, die Öffnung definierende Element 34 verschlossen, wodurch eine zweite Fluidkammer in der Form einer Ausgleichskammer 38 innerhalb der elastischen Buchse gebildet wird. Die Druckauf­ nahmekammer 36 und die Ausgleichskammer 38 werden mit einem entsprechenden nicht-kompressiblen Fluid, wie Wasser, oder Polyalkylenglycol in einer nachfolgend noch zu be­ schreibenden Weise gefüllt.

Nach dem Aufbringen einer Vibrationsbelastung auf die vor­ liegende elastische Buchse in der Lastaufnahmerichtung (in welcher die innere und die äußere Hülse 10, 12 exzentrisch zueinander angeordnet sind) werden die innere Hülse 10 und die Abdichtungshülse 16 (äußere Hülse 12) relativ zueinander unter einer elastischen Deformation des elastischen Elementes 14 in Lastaufnahmerichtung zueinander verschoben, wobei der Druck in der Druckaufnahmekammer 36 geändert wird.

Das zweite, eine Öffnung definierende Element 34, das in der großen Vertiefung 26 der Abdichtungshülse 16 aufgenommen ist, besitzt einen Ausschnitt 40, der durch eine flexible Membran 42 verschlossen ist, welche durch Vulkanisierung an dem äußeren Umfang des Ausschnittes 40 gehalten ist, wie die Fig. 5 und 6 zeigen. Das bedeutet, daß die flexible Membran 42 teilweise die Ausgleichskammer 38 begrenzt, so daß das Volumen der Kammer 38 variabel ist, aufgrund der elastischen Deformation, oder der Auslenkung der Membran 42. Die äußere Hülse 12 und die flexible Membran 42 schließen hierzwischen eine Luftkammer 52 ein, die eine Auslenkung der Membran 42 gestattet.

Das zylindrische Element, das aus den eine Öffnung definierenden Elementen 32 und 34 besteht, besitzt zwei parallele Nuten 44, 44 über einen Teil des Umfangs, die in der äußeren Umfangs­ oberfläche ausgebildet sind. Diese Nuten 44, 44 stehen mit der Druckaufnahmekammer 36 und, der Ausgleichskammer 38 über Durch­ gangslöcher 50, 50 in Verbindung, die in den die Öffnung de­ finierenden Elementen 32 und 34 ausgebildet sind. Die Nuten 44, 44 werden durch die innere Umfangsfläche der Abdichtungs­ gummischicht 48 verschlossen, die an der inneren Umfangsober­ fläche der äußeren Hülse 12 ausgebildet ist, wodurch zwei Durchlässe 46, 46 gebildet werden für eine Fluidverbindung zwischen der Druckaufnahmekammer 36 und der Ausgleichskammer 38.

Die Anordnung der die Öffnung definierenden Elemente 32 und 34 und der äußeren Hülse 12 auf dem in den Fig. 3 und 4 wieder­ gegebenen Zwischenprodukt, das das elastische Element 14 umfaßt, wird innerhalb einer Masse eines ausgewählten, nicht kompressib­ len Fluids ausgeführt, so daß die Fluidkammern 36 und 38 sowie die Durchlässe 46, 46 mit dem nicht kompressiblen Fluid während der Montage ausgefüllt werden. Die äußere Hülse 12 wird dann einer entsprechenden Zugbehandlung unterworfen, um dem elastischen Element 14 ein vorbestimmtes Ausmaß an radial nach innen ge­ richteter Vorspannung zu vermitteln.

Wenn die vorliegende elastische Buchse oder die Motoraufhängung einer Vibrationsbelastung ausgesetzt wird, werden die innere und die äußere Hülse 10, 12 relativ zueinander in der Lastaufnahme­ richtung verschoben, und der Fluiddruck in der Druckaufnahme­ kammer 36 wird entsprechend geändert, wodurch das Fluid zwischen der Druckaufnahmekammer 36 und der Ausgleichskammer 38 zwangs­ geführt wird durch die Durchlässe 46. Als Ergebnis können die Eingangsvibrationen in einem Frequenzbereich, auf welchem die Querschnittsfläche und die Länge der Durchlässe 46 abgestimmte ist, gedämpft oder isoliert werden, wobei der Dämpfungskoeffi­ zient der Motoraufhängung entsprechend reduziert ist, be­ ruhend auf dem Widerstand der Durchlässe 46, gegenüber dem durchströmenden Fluid oder auf der Resonanz der Fluidmassen in den Kammern 36 und 38 sowie den Durchlässen 46. Normaler­ weise sind die Durchlässe 46 derart abgestimmt, daß die Vibra­ tionen relativ niedriger Frequenzen, wie etwa das Motor­ schütteln, wirkungsvoll gedämpft werden.

Wie oben angegeben, wird die Dichtungsgummischicht 48, die an der gesamten inneren Umfangsfläche der äußeren Hülse 12 ausgebildet ist, in Kontakt mit der äußeren Umfangsfläche der die Öffnung definierenden Elemente 32 und 34 sowie der Abdichtungshülse 16 gepreßt, so daß eine Fluidabdichtung der Fluidaufnahmekammer 36, der Ausgleichskammer 38 sowie den Durchlässen 46 sichergestellt ist.

Bei der vorliegenden Motoraufhängung ist das elastische Element 14 einstückig mit einer Gummistütze 54 ausgebildet, die sich von der inneren Hülse 10 radial nach, außen um einen vorbestimmten Abstand in die Druckaufnahmekammer 36 hineinerstreckt, wie dies in den Fig. 1 und 2 wiedergegeben ist. An dieser Gummistütze 54 ist eine rechteckförmige Flügelplatte 56 befestigt, die so ausgebildet und angeordnet ist, daß sie im wesentlichen das Volumen der Druckaufnahmekammer 36 in zwei Abschnitte unter­ teilt, die einen Abstand voneinander in Lastaufnahmerichtung der Motoraufhängung besitzen. Die beiden Abschnitte der Kammer 36 stehen jedoch miteinander über einen rechteckförmigen, ringförmig begrenzten Überströmbereich 58 in Verbindung, der zwischen der Peripherie der Flügelplatte 56 und der Innenoberfläche des ersten eine Öffnung definierenden Elementes 32 sowie dem, elastischen Element 14 ausgebildet ist. Die Flügelplatte 56 ist durch einen dünnen Gummiüberzug abgedeckt, der material­ einheitlich mit dem elastischen Element 14 ausgebildet ist.

Wenn die innere und die äußere Hülse 10, 11 relativ zu­ einander in Lastaufnahmerichtung (in welcher die Achsen der beiden Hülsen zueinander versetzt sind) verschoben werden, wird das nicht kompressible Fluid von einem der beiden Abschnitte der Druckaufnahmekammer 36 in den anderen Abschnitt durch den begrenzten Überströmbereich 58 in Lastaufnahme­ richtung gedrückt. Dementsprechend können die Eingangs­ vibrationen in einem mittleren und hohen Frequenzbereich wirkungsvoll isoliert werden, wobei die Federkonstante der Motoraufhängung entsprechend reduziert ist, basierend auf dem Widerstand des begrenzten Überströmbereiches 58 gegenüber dem Fluidstrom hierdurch, oder basierend auf der Resonanz der Fluidmassen in den zwei geteilten Abschnitten der Druckaufnahmekammer 36. Normalerweise sind die Dimensionen und die Ausgestaltung des begrenzten Überströmbereiches 58 so einge­ stellt oder abgestimmt, daß Vibrationen, wie etwa ein Dröhn­ geräusch und übergeleitete Motorgeräusche in einem mittleren und hohen Frequenzbereich wirkungsvoll isoliert werden. Somit wird die Vibrationsübertragbarkeit der Motoraufhängung durch den begrenzten Überströmbereich 58 Druckaufnahmekammer 36 abgesenkt.

Die vorliegende Motoraufhängung umfaßt als Begrenzungselement einen Begrenzungsstab 60 zur Begrenzung des Ausmaßes der elastischen Deformation der axialen Endbereiche 14a und 14b des elastischen Elementes 14, die die einander gegenüberliegenden Enden der Druckaufnahme­ kammer 36 bilden, gesehen in Axialrichtung der Buchse. Mehr ins einzelne gehend, ist der Begrenzungsstab 60, der eine im wesentliche zylindrische Form besitzt, so angeordnet, daß er sich durch einen Teil des elastischen Elementes 14 zwischen dem ersten gekrümmten Hohlraum 18 und der Druckaufnahmekammer 36 in axialer Richtung der Motoraufhängung erstreckt, wie ebenfalls in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist. Der Begrenzungs­ stab 60 ist fest in der Masse des elastischen Elementen 14 durch den Vulkanisierungsprozeß des elastischen Elementes 14 gehalten. Der Stab 60 ist mit axialen Bohrungen 62 in den einander gegenüberliegenden Endbereichen versehen. Diese Bohrungen 62 dienen der Positionierung und Halterung des Begrenzungsstabes 60 innerhalb der Vulkanisierungsform, relativ zu der inneren Hülse 10 und der Abdichtungshülse 16.

Wie die Fig. 2 und 4 zeigen, trägt der Begrenzungsstab 60 radial nach außen gerichtete Flansche 64 an seinen äußeren Enden, die freiliegen und über die axialen Endflächen des elastischen Elementes 14 hinausragen. Diese Flansche 64 sind mit ihrer inneren Oberfläche an der axialen Endfläche des elastischen Elementes 14 gehalten, um die Haltekraft des Begrenzungsstabes 60 an dem elastischen Element 14 zu erhöhen und eine Verschiebung des Stabes 60 relativ zu dem elastischen Element 14 aufgrund von Scherbelastungen zu verhindern. Die axialen Endflächen des elastischen Elementes 14 tragen Aus­ sparungen 63, die um den halben Umfang des jeweiligen Flansches 64 des Begrenzungsstabes 60 ausgebildet sind, so daß Scher­ belastungen, die auf die axialen Endbereiche des elastischen Elementes 14 ausgeübt werden, freigesetzt werden können.

Der Begrenzungsstab 60 ist aus einem Material hergestellt, das einen höheren Härtegrad besitzt als das Material des elastischen Elementes 14, so daß der Stab 60 wirkungsvoll die elastische Deformation der axialen Endbereiche des elastischen Elementes 14 einschränken oder begrenzen kann und zwar im besonderen in Axialrichtung, wobei die Deformation durch die statischen und dynamischen Belastungen auf die Motoraufhängung verursacht wird. Obwohl der Begrenzungsstab aus einem relativ steifen Material hergestellt sein kann, zieht man es vor, ein elastisches Material, wie etwa Hartgummimaterial,zu verwenden, das einen gewissen Grad an Elastizität besitzt, um zu verhindern, daß der Begrenzungsstab 60 sich von der verbindenden Oberfläche mit dem elastischen Element 14 löst und um ein Reißen des elastischen Elementes 14 an der Zwischenfläche zum Begrenzungs­ stab 60 zu verhindern.

Bei der vorliegenden zylindrischen Motoraufhängung schränkt der Begrenzungsstab 60 die axiale elastische Deformation des elastischen Elementes 14 ein oder begrenzt sie, im be­ sonderen eines Bereiches des elastischen Elementes 14, welches die Druckaufnahmekammer 36 begrenzt, wobei die Deformation auf der Übertragung der statischen Ausgangsbelastung auf die Motoraufhängung beruht, d. h., auf dem Gewicht der Antriebs­ einheit auf die Motoraufhängung, nachdem die Motoraufhängung zwischen der Antriebseinheit und dem Fahrzeugkörper installiert ist. Somit vermindert der Begrenzungsstab 60 den Einfluß des Gewichtes der Antriebseinheit auf das Ausmaß der axial nach außen gerichteten Ausdehnung der axialen Endbereiche des elastischen Elementes 14, welche die einander gegenüberliegenden Enden der Druckaufnahmekammer 36 begrenzt, gesehen in Axial­ richtung der Buchse. Dementsprechend dient der Begrenzungsstab 60 zur Reduzierung und Begrenzung der Änderung der Dimensionen und der Ausbildung des begrenzten Bereiches 58 der Druckaufnahme­ kammer 36, die aufgrund des Gewichtes der Antriebseinheit ein­ tritt.

Mit anderen Worten, bewirkt der Begrenzungsstab 60 wirkungsvoll eine Minimierung des Ausmaßes der Änderung des Frequenzbereiches der Vibrationen,zu deren Isolierung der begrenzte Bereich 58 ab­ gestimmt ist, wenn das Gewicht der Antriebseinheit auf die Motoraufhängung wirkt, nach der Montage der Antriebseinheit an dem Fahrzeugkörper mit Hilfe der vorliegenden Motoraufhängung. Somit behält der begrenzte Überströmbereich 58 seine beabsichtigte Vibrationsisolierungsfunktion bei hinsichtlich der Vibrationen in dem vorbestimmten Medium und dem hohen Frequenzbereich, basierend auf der Resonanz der Fluidmassen, die durch den begrenzten Überströmbereich 58 gedrückt werden, auch wenn das Gewicht der Antriebseinheit auf das elastische Element 14 einwirkt.

Der Begrenzungsstab 60 vermag auch wirkungsvoll das Ausmaß der elastischen Deformation oder einer Belastung des elastischen Elementes 14 zu begrenzen, wenn die Motoraufhängung einer überhöhten dynamischen Belastung ausgesetzt wird, d. h., wenn die Vibrationsbelastung eine große Amplitude besitzt. Somit dient der Stab 60 auch einer Verbesserung der Haltbarkeit des elastischen Elementes 14 sowie einer Erhöhung der Lebensdauer der Motoraufhängung.

Bei der vorliegenden Motoraufhängung begrenzt die flexible Membran 42 zum Teil die Ausgleichskammer 38 und besitzt auch eine verbesserte Haltbarkeit, da das Ausmaß der Deformation oder der Verschiebung der Membran 42 begrenzt ist durch die äußere Hülse 12 und die Abdichtungshülse 16. Auch in dieser Hinsicht wird die Lebensdauer der Motoraufhängung verlängert.

Die Motoraufhängung gemäß der beschriebenen Ausführungsform besitzt zwei Fluidkammern, d. h., die Druckaufnahmekammer 36 und die Ausgleichskammer 38, die auf einander diametral gegen­ überliegenden Seiten der inneren Hülse 10 in Lastaufnahme­ richtung angeordnet sind. Das, Prinzip der Erfindung ist jedoch in gleicher Weise auf eine fluidgefüllte elastische Buchse anwendbar, die eine Mehrzahl von Fluidkammern, die nicht auf die dargestellten beiden Kammern 36 und 38 beschränkt sein müssen.

Obwohl, bei der dargestellten Ausführungsform der Begrenzungsstab 60 als Element zur Begrenzung der elastischen Deformation des elastischen Elementes 14 beschrieben worden ist, sind die Details des Begrenzungselementes hinsichtlich der Größe und Ausge­ staltung sowie der Anordnung und der Art und Weise der Be­ festigung an dem elastischen Element 14 nicht auf die be­ schriebene Ausführungsform beschränkt. So kann beispielsweise das Begrenzungselement zur Gewichtsverringerung hohl ausge­ bildet sein, oder an seiner äußeren Oberfläche Vorsprünge und/oder Aussparungen aufweisen, um die Haftungsfestigkeit an dem elastischen Element 14 erhöhen. Das Begrenzungselement kann so angeordnet sein, daß es sich durch die Druckaufnahme­ kammer 14 hindurcherstreckt, oder auch vollständig in die Masse des elastischen Elementes 14 eingebettet ist, ohne daß die axialen Enden freiliegen.

Weiterhin lassen sich die Details der Fluidkammern 36 und 38, der Durchlässe 46, der Flügelplatte 56 und andere Be­ standteile entsprechend modifizieren, vorausgesetzt daß das Begrenzungselement vorgesehen ist, um die elastische De­ formation des elastischen Elementes 14 aus den oben genannten Gründen zu begrenzen.

Obwohl die Ausführungsform anhand einer Motoraufhängung für ein Kraftfahrzeug beschrieben wurde, läßt sich das erfindungs­ gemäße Konzept auch auf andere Typen fluidgefüllter elastischer Buchsen oder Halterungen für die elastische Verbindung zweier Elemente eines Vibrationssystems anwenden.

Claims (7)

1. Fluidgefüllte elastische Buchse zum Dämpfen oder Isolieren einer Vibrationsbelastung, mit
einer Innenhülse (10) sowie einer radial auswärts davon beabstandeten Außenhülse (12), sowie einem im wesentlichen ringförmigen elastischen Element (14), das zwischen der Innen- und Außenhülse ausgebildet ist und diese elastisch miteinander verbindet,
mit in dem elastischen Element (14) in einem Abstand in Umfangsrichtung der Hülsen (10, 12) voneinander angeordneten, mit einem inkompressiblen Fluid gefüllte Fluidkammern, von denen eine eine Druckaufnahmekammer (36) bildet, die durch axiale Endbereiche (14a, 14b) des elastischen Elements (14) begrenzt ist,
wobei die Fluidkammern über Durchlässe (46) miteinander in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest in der Druckaufnahmekammer (36) ein Flügelelement (56) angeordnet ist, das von der Innen- oder der Außenhülse (10, 12) oder dem elastischen Element (14) abgestützt ist,
daß das Flügelelement (56) die Druckaufnahmekammer (36) in zwei Teilräume unterteilt, die in Lastaufnahmerichtung einen Abstand voneinander besitzen und über einen ringförmig begrenzten Überströmbereich (58) am Außenumfang des Flügelelements (56) miteinander in Verbindung stehen,
wobei der ringförmig begrenzte Überströmbereich (58) so dimensioniert ist, daß mittlere und hohe Frequenzen wirkungsvoll isoliert werden, und
daß zur Begrenzung der axialen elastischen Deformation der axialen Endbereiche (14a, 14b) des elastischen Elementes (14) ein Begrenzungselement (60) vorgesehen ist, das die axialen Endbereiche (14a, 14b) der Druckaufnahmekammer (36) in Axialrichtung miteinander verbindet und sich innerhalb eines Abschnittes des elastischen Elementes (14) erstreckt, der die Druckaufnahmekammer (36) in Lastaufnahmerichtung radial nach außen begrenzt.

2. Buchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Begrenzungselement (60) aus einem elastischen Material gebildet ist, dessen Härte größer ist als diejenige des elastischen Elements (14).

3. Buchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Begrenzungselement (60) sich durch das elastische Element (14) hindurcherstreckt und an seinen einander gegenüberliegenden axialen Enden radial nach außen gerichtete Flansche (64, 64) aufweist, die in Kontakt mit den äußeren Oberflächen der axialen Endbereiche (14a, 14b) des elastischen Elementes (14) gehalten sind.

4. Buchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidkammern eine Ausgleichskammer (38) umfassen, die teilweise durch eine flexible Membran (42) begrenzt ist.

5. Buchse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichskammer (38) der Druckaufnahmekammer (36) bezogen auf die innere Hülse (10) diametral gegenüberliegt.

6. Buchse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element (14) einen Hohlraum (18) aufweist, der zwischen der Druckaufnahmekammer (36) und der äußeren Hülse (12) ausgebildet ist, gesehen in der Richtung, in welcher die Vibrationsbelastung auf die Druckaufnahmekammer (36) aufgebracht wird.

7. Buchse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Begrenzungselement (60) in einem Teil des elastischen Elements (14) angeordnet ist, welcher sich zwischen der Druckaufnahmekammer (36) und dem Hohlraum (18) befindet.