DE3931387A1 - Fluidgefuellte, elastische mittellagerhalterung einer propellerwelle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine fluidgefüllte, elastische Mittellager­ halterung der Propellerwelle eines Kraftfahrzeuges an dessen Aufbau.

Als Zwischenlager zur Abstützung der Propellerwelle eines Kraftfahrzeuges im mittleren Bereich der Längsachse an dem Aufbau des Kraftfahrzeuges wird eine sog. Mittellagerhalterung eingesetzt. Beispiele derartiger Mittellagerhalterungen sind in der JP-AS 54-29 402 sowie der JP-OS 59 54 316 japanischer Gebrauchsmuster beschrieben. Die Mittellager­ halterungen die in diesen Druchschriften beschrieben sind, umfassen eine metallische innere Muffe sowie eine metallische äußere Muffe, die mit einem entsprechenden Radialabstand gehalten sind, wobei ein aus Gummimaterial bestehender, elastischer Körper sich zwischen der inneren und der äußeren Muffe befindet. Die Propellerwelle wird durch die innere Muffe der Halterung über ein entsprechendes Lager, wie etwa ein Kugel­ lager, eingeführt, während die äußere Muffe der Halterung am Fahrzeug­ aufbau befestigt ist, so daß die Propellerwelle flexibel mit dem Kraft­ fahrzeugaufbau über die Mittellagerhalterung verbunden ist.

Die Mittellagerhalterung muß zwei unterschiedliche Funktionen erfüllen, nämlich, die Propellerwelle zu halten und die Vibrationen der Propeller­ welle zu isolieren oder zu dämpfen, die auf den Kraftfahrzeugaufbau übertragen werden. Die zweite Funktion umfaßt prinzipiell zwei Vibrationsdämpfungs- oder Isolationsfähigkeiten oder Character­ istika, d.h., es muß eine hinreichende Dämpfungsfähigkeit für Vibrationen hoher Amplituden mit einer relativ geringen Frequenz von etwa 5 bis 30 Hz zur Verfügung gestellt werden, die aufgrund der Sekundärkopplungen durch den gemeinsamen Winkel der Propeller­ welle beim Starten des Kraftfahrzeuges eintreten, sowie einer Charakteristik einer hinreichend geringen dynamischen Federkonstanten in bezug auf Vibrationen niedriger Amplitude mit einer relativ hohen Frequenz von etwa 50 bis 200 Hz, die aufgrund einer Se­ kundärkomponente einer Drehbewegung des Fahrzeugmotors auf die Propellerwelle übertragen werden.

Angesichts der vorgenannten Erfordernisse hat der Anmelder bereits eine fluidgefüllte, elastisch Mittellagerhalterung entwickelt, die in der japanischen Gebrauchsmusteranmeldung JP-OS 61-1 66 250 be­ schrieben ist, wonach ein elastischer Körper teilweise ein Paar von Fluidkammern zwischen der inneren und der äußeren Muffe de­ finiert, und zwar derart, daß sich die beiden Fluidkammern ein­ ander gegenüberliegen, in diametraler Richtung der Muffen, in welcher die Eingangsvibrationen primär von der Halterung aufge­ nommen werden. Die Fluidkammern sind mit einem nicht kompressiblen Fluid gefüllt und werden über eine entsprechende Öffnung mitein­ ander in Verbindung gehalten. Bei diesem fluidgefüllten, elasti­ schen Mittellagerhalterungstyp werden die Eingangsvibrationen, die auf die innere und die äußere Muffe einwirken, gedämpft oder iso­ liert, aufgrund der Resonanz des Fluids, das infolge der Druck­ änderungen in den Fluidkammern, die durch die Relativverschiebung der beiden Muffen erfolgt, die Öffnung durchströmt.

Der Bereich der Frequenz der Vibrationen, die wirkungsvoll ge­ dämpft oder isoliert werden können, aufgrund der Fluidmassenreso­ nanz in der Mittellagerhalterung, die den oben beschriebenen Auf­ bau besitzt, ist jedoch begrenzt oder wird bestimmt durch die spezielle Ausbildung und die Dimensionen der Öffnung. Wenn die Öffnung so ausgelegt wird, daß sie wirkungsvoll die Vibrationen niedrier Frequenzen dämpft wird die Öffnung in einen solchen Zustand versetzt als wenn sie geschlossen wäre, wenn die Eingangs­ vibrationen eine höhere Frequenz besitzen als die niedrigfre­ quenten Vibrationen, auf welche die Öffnung abgestimmt ist. Dem­ entsprechend zeigt die Mittellagerhalterung eine exzessiv hohe dynamische Federkonstante beim Anlegen hochfrequenter Vibrationen und leidet unter vergleichsweise geringen Vibrationsisolierungs­ fähigkeiten bei hochfrequenten Vibrationen.

Somit stellt die beschriebene fluidgefüllte, elastische Mittellager­ halterung nach wie vor eine unzufriedenstellende Lösung dar, oder bietet Raum für Verbesserungen, und zwar im besonderen im Hin­ blick auf den Frequenzbereich der Vibrationen, die in geeigneter und wirkungsvoller Weise gedämpft oder isoliert werden können, um einen verbesserten Fahrkomfort des Fahrzeugs sicherzustellen.

Der Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, eine fluidgefüllte, elastische Mittellagerhalterung zur Verfügung zu stellen, die in der Lage ist, in einer wirkungsvollen Weise Vibrationen über einen weiten Vibrationsfrequenzbereich zu dämpfen oder zu isolieren.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Kenn­ zeichen des Hauptanspruches angegebenen Merkmale, wobei hinsicht­ lich bevorzugter Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Halterung auf die Merkmale der Unteransprüche verwiesen wird.

Die fluidgefüllte, elastische Mittellagerhalterung der Propeller­ welle eines Kraftfahrzeuges am Fahrzeugaufbau umfaßt die folgenden Merkmale: Es ist eine innere Muffe vorgesehen, sowie eine äußere Muffe, die in einem radialen Abstand nach außen von der inneren Muffe angeordnet ist. Die Propellerwelle erstreckt sich durch die innere Muffe, und die äußere Muffe ist am Fahrzeugaufbau befestigt.

Ein elastischer Körper befindet sich zwischen der inneren und der äußeren Muffe, um die beiden Muffen elastisch miteinander zu ver­ binden, der teilweise eine Druckaufnahmekammer zwischen der inneren und der äußeren Muffe definiert, derart, daß die Druck­ aufnahmekammer sich über eine vorbestimmte Umfangslänge der Muffe erstreckt. Die Druckaufnahmekammer ist mit einem nichtkompressiblen Fluid gefüllt und nimmt eine Vibrationslast auf, die an die Muffen angelegt wird. Der elastische Körper besitzt einen im allgemeinen gekrümmten Freiraum, der sich in einer axialen Richtung zur inneren und äußeren Muffe erstreckt und der der Druckaufnahmekammer in diametraler Richtung gegenüberliegt, zur inneren Muffe, wobei die Vibrationslast primär von der Druckaufnahmekammer empfangen wird. Eine Einrichtung, die eine erste und eine zweite Ausgleichskammer mit variablem Volumen definiert ist, angrenzend an die auf dem Umfang einander gegenüberliegenden Enden der Druckaufnahmekammer vorgesehen. Die Einrichtung, die die Ausgleichskammern definiert, umfaßt eine erste sowie eine zweite flexible Membran. Weiterhin ist eine Einrichtung vorgesehen, die einer erste Öffnung für die Fluid­ verbindung zwischen der Druckaufnahmekammer und der ersten Aus­ gleichskammer definiert, sowie eine zweite Öffnung zur Fluidver­ bindung zwischen der Druckaufnahmekammer und der zweiten Aus­ gleichskammer. Ein elastischer Anschlag ist zwischen der Druckauf­ nahmekammer vorgesehen und erstreckt sich von der inneren oder der äußeren Muffe auf die jeweils andere in diametraler Richtung.

Bei der zuvor beschriebenen fluidgefüllten, elastischen Mittella­ gerhalterung gemäß der Erfindung können die erste und die zweite Öffnung auf unterschiedliche Vibrationsbereiche, die zu dämpfen oder zu isolieren sind, abgestimmt werden, so daß die Vibrationen mit einer relativ niedrigen Frequenz wirkungsvoll gedämpft werden können, basierend auf der Resonanz der Fluidmasse, die durch die erste Öffnung zwischen der Druckaufnahmekammer und der ersten Ausgleichskammer strömt, während die Mittellagerhalterung eine hinreichend geringe dynamische Federkonstante zeigt, aufgrund der Resonanz der Fluidmasse, die durch die zweite Öffnung strömt, zwischen der Druckaufnahmekammer und der zweiten Ausgleichskammer, wenn Vibrationen mit einer relativ hohen Frequenz auf die Halterung einwirken. Somit zeigt die vor­ liegende Mittellagerhalterung nicht nur eine hohe Vibrations­ dämpfungswirkung, wenn die Frequenz der Eingangsvibrationen relativ niedrig ist, sondern auch hohe Vibrationsisolierungs­ wirkungen, wenn die Frequenz der Eingangsvibrationen relativ hoch ist.

Darüber hinaus ist der im allgemeinen gekrümmte Freiraum in einem Teil des elastischen Körpers ausgebildet, der der Druck­ aufnahmekammer diametral gegenüberliegt und gestattet es, daß der elastische Körper leicht elastisch verformt werden kann, wodurch eine Änderung des Drucks in der Druckaufnahmekammer be­ wirkt wird, beim Anlegen einer Vibrationslast, wodurch das Fluid dazu neigt, leicht durch die erste und die zweite Öffnung zwischen der Druckaufnahmekammer und der ersten bzw. der zweiten Ausgleichskammer zu strömen. Dementsprechend trägt der gekrümmte Freiraum zu verbesserten Vibrationsdämpfungs- und -isolierungs­ charakteristika der Halterung bei.

Weiterhin dient der elastische Anschlag, der innerhalb der Druck­ aufnahmekammer angeordnet ist, der Begrenzung des Ausmaßes der Relativverschiebung der inneren und der äußeren Muffe und des Ausmaßes der elastischen Deformation des elastischen Körpers, auch wenn exzessiv große Vibrationslasten an die Halterung ange­ legt werden. Somit steigert der elastische Anschlag wirksam die Dauerhaftigkeit des elastischen Körpers.

Die erste und die zweite flexible Membran können den jeweiligen Boden der ersten und der zweiten Ausgleichskammer zwischen dem allgemein gekrümmten Leerraum und den Ausgleichskammern definieren. In diesem Fall sind die erste und die zweite flexible Membran als Teil des elastischen Körpers ausgebildet. Der elastische Anschlag kann als integraler Bestandteil des elastischen Körpers ausgebildet sein.

Die fluidgefüllte, elastische Mittelbohrungshalterung kann außerdem mit einem weiteren elastischen Anschlag versehen sein, der innerhalb des allgemein gekrümmten Freiraumes angeordnet ist.

Die erste flexible Membran kann aus dünnen Wandungen gebildet sein, die die einander gegenüberliegenden Enden der ersten Aus­ gleichskammer definiert, die in Axialrichtung der inneren und äußeren Muffe einander gegenüberliegen. Die zweite flexible Membran kann ebenfalls aus dünnen Wandungen gebildet sein, die die einander gegenüberliegenden Enden der zweiten Ausgleichs­ kammer definieren, die in Axialrichtung einander gegenüber­ liegen. In diesem Fall kann die Halterung weiterhin einen zweiten elastischen Anschlag umfassen, der innerhalb des allgemein ge­ krümmten Freiraumes angeordnet ist, zusätzlich zu dem elastischen Anschlag, der innerhalb der Druckaufnahmekammer angeordnet ist. Die Halterung kann darüber hinaus ein Paar eines dritten elasti­ schen Anschlages umfassen, die jeweils in der ersten und der zweiten Ausgleichskammer vorgesehen sind.

Die Einrichtung, die die Öffnung definiert, kann zumindest ein Öffnungselement umfassen, das sich zwischen dem elastischen Körper und der äußeren Muffe befindet, und eine erste sowie eine zweite Nut aufweist. Diese Nuten sind in einer äußeren Umfangsfläche des Öffnungselementes oder der -elemente ausgebildet und werden durch die äußere Muffe verschlossen. Die erste und die zweite Nut de­ finieren einen Teil der ersten bzw. der zweiten Öffnung. In diesem Fall kann die erste Nut länger als die zweite Nut sein, so daß die Vibrationen mit einer relativ geringen Frequenz ent­ sprechend gedämpft werden können, basierend auf der Resonanz der Fluidmasse, die durch die erste Öffnung strömt, während die Vibrationen mit einer relativ hohen Frequenz isoliert werden können, basierend auf der Resonanz der Fluidmasse, die die zweite Öffnung durchströmt.

Die Einrichtung die die Öffnung definiert, kann aus einem Öffnungselement bestehen, das zwischen der inneren Muffe und dem elastischen Körper ausgebildet ist. Das Öffnungselement umfaßt eine Nut, die an seiner inneren Umfangsfläche ausge­ bildet und durch die innere Muffe abgeschlossen ist, so daß damit ein Teil der ersten Öffnung definiert ist. In diesem Fall kann die Einrichtung, die die Öffnung bildet darüber hinaus eine Metallbuchse umfassen, die an einer äußeren Umfangsfläche des elastischen Körpers gehalten ist. Die Metallbuchse trägt eine Nut, die in ihrer äußeren Umfangsfläche ausgebildet und durch die äußere Muffe abgeschlossen ist, um somit einen Teil der zweiten Öffnung zu definieren. Die in dem öffnungsbildenden Element ausgebildete Nut kann länger sein als die Nut der Metall­ buchse.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und erfindungswesentliche Merk­ male ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung verschiede­ ner Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Halterung, unter Be­ bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. Dabei zeigen im einzelnen:

Fig. 1 einen vertikalen Querschnitt der fluidgefüllten, elastischen Mittellagerhalterung gemäß der Er­ findung,

Fig. 2 einen Vertikalschnitt entlang der Schnittlinie II-II der Fig. 1,

Fig. 3 einen Teilschnitt durch die Halterung entlang der Schnittlinie lII-III der Fig. 1,

Fig. 4 einen Teilschnitt entlang der Schnittlinie IV-IV der Fig. 1,

Fig. 5 einen Vertikalschnitt durch den inneren Aufbau der Halterung, hergestellt durch einen Vulkanisations­ herstellungsschritt der Halterung,

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

Fig. 7 einen Querschnitt, der der Darstellung der Fig. 1 entspricht, einer anderen Ausführungsform der Er­ findung,

Fig. 8 einen Querschnitt entlang der Schnittlinie VIII-VIII der Fig. 7,

Fig. 9 einen Querschnitt entlang der Schnittlinie IX-IX der Fig. 7,

Fig. 10 einen der Fig. 1 entsprechenden Schnitt einer anderen Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 11 einen Querschnitt entlang der Schnittlinie XI-XI der Fig. 10, und

Fig. 12 einen Querschnitt entlang der Schnittlinie XII-XII der Fig. 10.

In den Fig. 1 bis 4 ist mit der Bezugsziffer 10 allgemein eine fluidgefüllte, elastische Mittellagerhalterung bezeichnet, die eine innere Muffe 12 sowie eine äußere Muffe 14 umfaßt, die beide aus einem metallischen Material bestehen. Die äußere Muffe 14 be­ findet sich radial außen von der inneren Muffe 12, derart, daß die beiden Muffen 12 und 14 koaxial zueinander angeordnet sind, mit einem entsprechend Radialabstand hierzwischen. Zwischen der inneren und der äußeren Muffe 12 und 14 ist ein im allgemeinen zylindrischer, elastischer Körper 16 angeordnet, der die beiden Muffen elastisch verbindet und materialeinheitlich ausgeführt ist.

Die Mittellagerhalterung 10 wird eingesetzt, um die Propeller­ welle eines Kraftfahrzeuges an dem Fahrzeugaufbau zu halten, dergestalt, daß sich die Propellerwelle durch eine Bohrung 18 der inneren Muffe 12 erstreckt, während ein Mittellager zwischen der Propellerwelle und der inneren Muffe 12 angeordnet ist, wobei die äußere Muffe 14 an dem Fahrzeugaufbau gehalten ist. Die Mittellagerhalterung befindet sich zwischen dem Fahrzeugaufbau und der Propellerwelle in der gleichen vertikalen Ausrichtung, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, so daß eine Vibrationslast, die auf die Lagerung 10 einwirkt, primär in Vertikalrichtung der Fig. 1 angelegt wird, d.h., die Halterung 10 nimmt primär Vibrationen auf, die in Vertikalrichtung des Fahrzeuges wirken.

Der elastische Körper 16 ist über eine Vulkanisation mit der äußeren Umfangsfläche der inneren Muffe 12 verbunden, während eine dünnwandige, metallische Buchse 20 durch Vulkanisation mit dem Außenumfang des elastischen Körpers 16 verbunden ist. Diese innere Buchse 12, der elastische Körper 16 und die metallische Buchse 20 bilden eine innere Anordnung 22 der Halterung 10, wie sie in den Fig. 5 und 6 wiedergegeben ist. Das bedeutet, daß die innere Anordnung 22 ein Zwischenprodukt darstellt, das während der Herstellung der Halterung gebildet wird, wobei die innere Buchse und die metallische Buchse 12 bzw. 20 mit ihren inneren und äußeren Umfangsflächen an dem elastischen Körper 16 gehalten sind durch die Vulkanisation eines unvulkanisierten Materials an dem elastischen Körper 16 innerhalb einer entsprechenden Form.

Die metallische Muffe 20 der inneren Anordnung 22 besitzt eine umlaufende Einbuchtung 30 in ihrem axialen Zwischenbereich, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Mit anderen Worten, besitzt der axiale Zwischenbereich der metallischen Buchse 20 einen ver­ ringerten Durchmesser, so daß die Umfangseinbuchtung 30 gebildet wird. Der axiale Zwischenbereich der metallischen Buchse 20 trägt drei Fenster 38, die jweils in Umfangsrichtung einen Ab­ stand voneinander besitzen, wobei die Fenster 38 jeweils auf eine erste, zweite und dritte Tasche 24, 26 und 28 ausgerichtet sind, die in einem axialen Zwischenbereich des im wesentlichen zy­ lindrischen elastischen Körpers 16 ausgebildet sind. Die erste Tasche 24 erstreckt sich im wesentlichen über eine Hälfte seines äußeren Umfanges. Die zweite und die dritte Tasche 26 und 28 sind angrenzend an die einander gegenüberliegenden Enden der ersten Tasche 24 angeordnet, in der Umfangsrichtung des elasti­ schen Körpers 16, d.h., der Umfangsrichtung der inneren und der äußeren Buchse 12 und 14, entsprechend der Wiedergabe in Fig. 1. Jede der zweiten und dritten Taschen 16 und 28 besitzt eine Umfangslänge, die etwa 1/4 des Umfangs des elastischen Körpers 16 entspricht (der inneren und der äußeren Buchse 12 und 14). Die Taschen 24, 26 und 28 sind offen durch die jeweiligen Fenster 38 der metallischen Buchse 20.

Wie aus Fig. 1 sehr deutlich wird, besitzt der elastische Körper 16 einen im wesentlichen gekrümmten Freiraum 32, der in einem relativ radial inneren Bereich ausgebildet ist, so daß er sich in axialer Richtung der Halterung 10 erstreckt. Der gekrümmte Freiraum 32 besitzt eine Umfangslänge, die etwa gleich der Hälfte des Umfangs des elastischen Körpers 16 ausmacht und befindet sich, der ersten Tasche 24 gegenüberliegend, in einer diametralen Richtung der inneren Muffe 12, in welcher die Halterung primär die Vibrationslast aufnimmt. Dieser gekrümmte Freiraum 32 trägt dazu bei, daß dem elastischen Körper 16 eine vergleichweise weiche Federcharakteristik übertragen wird, in bezug auf die Vibrationen, die in Vertikalrichtung (entsprechend der Darstellung in Fig. 5) des Fahrzeuges insbesondere auftreten. Die zweite und die dritte Tasche 24 und 26 werden teilweise definiert durch eine erste und eine zweite dünnwandige Bodenwandung 34 bzw. 36. Diese Bodenwandungen 34 und 36 der zweiten und der dritten Tasche 24 und 26 definieren auch teilweise den vorerwähnten gekrümmten Freiraum 32 und dienen als flexible Membranen, die elastisch nachgiebig oder deformierbar sind. Diese flexiblen Membranen 34 und 36 dienen als Unterteilungswände zwischen dem gekrümmten Freiraum 32 und den Taschen 26 und 28. Wie sich aus Fig. 1 er­ gibt, besitzt die erste Bodenwandung 34 der zweiten Tasche 26 eine geringere Dicke als die zweite Bodenwandung 36 der dritten Tasche 28 und ist dementsprechend flexibler oder elastischer deformierbar als die zweite Bodenwandung 36.

Der erlastische Körper 16 der inneren Anordnung 22 trägt einen materialeinheitlich ausgebildeten ersten Anschlagbereich 40, der sich innerhalb der ersten Tasche 24 befindet und sich radial nach außen von der äußeren Umfangsfläche der inneren Muffe 12 erstreckt. Der elastische Körper 16 trägt weiterhin einen zweiten An­ schlagsbereich 42, der sich radial nach innen,von der inneren Umfangsfläche der metallischen Muffe 20 ausgehend, in Richtung auf die innere Muffe 12 erstreckt. Der zweite Anschlagsbereich 42 befindet sich dem ersten Anschlagsbereich 40 gegenüber, in der diametralen Richtung der inneren Muffe 12. Das bedeutet, daß der zweite Anschlagsbereich 42 sich zwischen der zweiten und der dritten Tasche 26 und 28 befindet und teilweise den gekrümmten Leerraum 32 begrenzt. Die innere Anordnung 22 der Fig. 5 und 6, die in dieser Weise als Zwischenprodukt der Mittellagerhalterung 10 hergestellt wurden, wird radial nach innen zusammengepreßt an der metallischen Buchse 20, wie dies erforderlich ist. Dann wird ein Paar metallischer, teilzylinderförmiger, öffnungsbildender Elemente 44 und 46 in die Umfangseinbuchtung 30 der metallischen Buchse 20 eingepaßt, und die äußere Buchse 14 wird anschließend auf der inneren Anordnung 22 mit den Elmenten 44 und 46 montiert. Die beiden öffnungsbildenden Elemente 44 und 46 kooperieren mit­ einander und bilden ein zylindrisches Element.

Durch die öffnungsbildenden Elemente 44 und 46 sowie die äußere Muffe 14, die auf der inneren Anordnung 22 montiert ist, werden die erste, die zweite und die dritte Tasche 24, 26 und 28 des elastischen Körpers 16 fluiddicht abgeschlossen. Als Ergebnis wird eine Primärfluidkammer 48 durch die erste Tasche 24 zur Verfügung gestellt, während eine erste und eine zweite Sekundär­ fluidkammer 50 und 52 gebildet werden durch die zweite bzw. die dritte Tasche 26 bzw. 28. Die innere Umfangsfläche der äußeren Muffe 14 wird im wesentlichen ganz abgedeckt durch eine dichtende Gummischicht 54. Da die Gummischicht 54 zwischen der äußeren Muffe 14 und der metallischen Muffe sowie den öffnungsbildenden Ele­ menten 20, 44 und 46 eingeschlossen ist, werden die Fluidkammern 48, 50 und 52 flüssigkeitsdicht abgedichtet.

Die Primär- und Sekundärfluidkammern 48, 50 und 52 werden mit einem geeigneten, nicht-kompressiblen Fluid, wie Wasser, Alkylen­ glycol, Polyalkylenglycol und Siliconöl gefüllt. Das Füllen der Kammern 48, 50 und 52 kann wirksam bei der Montage der öffnungs­ bildenden Elemente 44 und 46 und der äußeren Muffe 14 auf der inneren Anordnung 22 erfolgen, innerhalb einer Masse des ausge­ wählten nichtkompressiblen Fluids.

Die Primärkammer 48 dient als Druckaufnahmekammer, deren Fluid­ druck sich verändert, wenn die innere und die äußere Buchse 12 und 14 relativ zueinander verschoben werden, aufgrund einer Vibrationslast, die zwischen den beiden Muffen angelegt wird. Andererseits dienen die Sekundärfluidkammern 50 und 52 als erste und zweite Ausgleichskammer mit variablem Volumen, deren Volumina geändert werden kann aufgrund der elastischen Deformation oder Verschiebung der Bodenwandungen oder flexiblen Membrane 34 und 36, wodurch verhindert wird, daß eine Druckänderung in den Ausgleichs­ kammern eintritt.

Die eine Öffnung definierenden Elemente 44 und 46 besitzen eine erste und eine zweite Umfangsnut 58 und 60, die auf den äußeren Umfangsoberflächen ausgebildet sind, und vier Verbindungslöcher 56 in Radialrichtung hierdurch tragen. Durch die eine Öffnung de­ finierenden Elemente 44 und 46, die an der inneren Anordnung 22 montiert sind, kommunizieren die beiden Löcher 56 mit der ersten Tasche 24, während die beiden anderen Löcher 56 mit der zweiten bzw. der dritten Tasche 24 bzw. 26 kommunizieren. Die erste Tasche 24 wird in Verbindung gehalten mit der zweiten Tasche 26 über die erste Umfangsnut 58 und die entsprechenden Verbindungs­ löcher 56, während die zweite Tasche 28 über die zweite Umfangs­ nut 60 und die entsprechenden Verbindungslöcher 56 angeschlossen ist.

Wenn die äußere Muffe 14 mit der Dichtungsgummischicht 54 auf der inneren Anordnung 22 mit den eine Öffnung definierenden Elementen 44 und 46 montiert wird, werden die Umfangsnuten 58 und 60 fluiddicht durch die Dichtungsgummischicht 54 abgedichtet, wodurch die erste und die zweite Öffnung 62 und 64 gebildet wer­ den. Die Druckaufnahmekammer 48 steht mit der ersten Ausgleichs­ kammer 50 über die erste Öffnung 58 in Verbindung, während mit der zweiten Ausgleichskammer 52 eine Verbindung über die zweite Öffnung 60 besteht.

Wenn eine Vibrationslast an die so aufgebaute fluidgefüllte, elastische Mittellagerhalterung 10 angelegt wird, werden die innere und die äußere Muffe 12 und 14 relativ zueinander verschoben, wodurch der Fluiddruck in der Druckaufnahmekammer 48 geändert wird. Dementsprechend strömt das nichtkompressible Fluid zwischen der Druckaufnahmekammer 48 und den ersten und zweiten Ausgleichs­ kammern mit variablen Volumen 50 und 52 durch die erste und die zweite Öffnung 62 und 64. Hieraus ergibt sich, daß die Eingangs­ vibrationen mit unterschiedlichen Frequenzbereichen in geeigneter Weise isoliert oder gedämpft werden können, basierend auf der Resonanz der Fluidmassen in den ersten und zweiten Öffnungen 62 und 64. Die Frequenzbereiche der Vibrationen, die isoliert oder gedämpft werden können, werden durch entsprechende Abstimmung der ersten und zweiten Öffnungen 62 und 64 bestimmt.

Zur näheren Erläuterung besitzt die erste Öffnung 52 für die Fluidverbindung zwischen der Druckaufnahmekammer 48 und der ersten Ausgleichskammer 50 eine relativ große Länge, die etwa der Hälfte des gesamten Umfanges der Halterung 10 entspricht und ist so abge­ stimmt oder dimensioniert, daß die Fluidmasse in der Öffnung 62 in Resonanz versetzt wird, wenn die Halterung 10 Eingangsvibrationen ausgesetzt wird, die relativ niedrige Frequenzen (5 bis 30 Hz) besitzen. Andererseits besitzt die zweite Öffnung 64 für die Fluidverbindung zwischen der Druckaufnahmekammer 48 und der zweiten Ausgleichskammer 52 eine relativ geringe Länge, die etwa 1/8 des gesamten Umfanges der Halterung 10 entspricht und ist so abgestimmt, daß die Fluidmasse in der Öffnung 64 in Resonanz versetzt wird, wenn die Frequenz der Eingangsvibra­ tionen relativ hoch ist (50 bis 200 Hz).

Somit zeigt die vorliegende Mittellagerhalterung 10 einen hohen Dämpfungseffekt, basierend auf der Resonanz der Fluidmasse in der ersten Öffnung 62 in bezug auf Vibrationen niedriger Fre­ quenzen, die eintreten aufgrund von Sekundärkopplungen, verur­ sacht durch einen gemeinsamen Winkel der Propellerwelle beim Starten des Fahrzeuges. Dementsprechend werden die Vibrationen im Fahrer- und Fahrgastraum des Fahrzeuges aufgrund solcher niedrigfrequenten Vibrationen wirksam reduziert. Darüber hinaus zeigt die Halterung 10 eine hinreichend niedrige dynamische Federkonstante, basierend auf der Resonanz der Fluidmasse in der zweiten Öffnung 64, in bezug auf hochfrequente Vibrationen, die eintreten aufgrund einer Sekundärkomponente der Rotationsbe­ wegung des Motors, die über die Propellerwelle während des Fahrens des Fahrzeuges übertragen wird. Dementsprechend kann das Ausmaß solcher hochfrequenten Vibrationen, die auf den Fahrer- und Fahrgastraum übertragen wird, und das sich hieraus ergebende Geräusch wirksam reduziert werden.

Es ist festzustellen, daß die erste Öffnung 62 länger ist als die zweite Öffnung 64 und dementsprechend einen größeren Strömungs­ widerstand gegenüber dem Fluid hierdurch besitzt als die zweite Öffnung 64. Wenn dementsprechend die anderen Bedingungen, die mit der ersten und der zweiten Öffnung 62 und 64 die gleichen sind, würde die Strömung des Fluids durch die erste Öffnung 64 beim Anlegen niedrigfrequenter Vibrationen durch die zweite Öffnung 64 gestört. Bei dieser Ausführungsform besitzt jedoch die erste Bodenwand oder flexible Membran 34, die zum Teil die erste Aus­ gleichskammer 50 definiert, und mit der Druckaufnahmekammer 48 über die erste Öffnung 62 in Verbindung steht, eine geringere Dicke und ist in einem stärkeren Maße elastisch nachgiebig als die zweite Bodenwandung oder flexible Membran 36, die teilweise die zweite Ausgleichskammer 52 definiert und mit der Druckauf­ nahmekammer 48 über die zweite Öffnung 64 in Verbindung steht. Dementsprechend ist das Volumen der ersten Ausgleichskammer 50 leichter variabel als dasjenige der zweiten Ausgleichskammer 52, und das Fluid kann durch die erste Öffnung 64 in einem hinreichen­ den Ausmaß strömen, wenn niedrigfrequente Vibrationen an die Halterung 10 angelegt werden.

Wenn die hochfrequenten Vibrationen an die Halterung angelegt werden, wirkt die erste Öffnung 62 als wenn sie geschlossen wäre, und dementsprechend ist die Strömung des Fluids durch die zweite Öffnung 64 nicht gestört durch die erste Öffnung 62.

Darüber hinaus besitzt die vorliegende Mittellagerhalterung 10 hinreichend weiche Federcharakteristika aufgrund einer vergleichs­ weise leichten Änderung des Fluiddruckes, beruhend auf der An­ ordnung des im allgemeinen gekrümmten Leerraumes 32, der in dem elastischen Körper 16 ausgebildet ist, entgegengesetzt zu der Druckaufnahmekammer 64 in Durchmesserrichtung der Halterung 10, in welcher die Vibrationen angelegt werden. Dies stellt ein hin­ reichendes Ausmaß an Fluidströmung durch die erste und die zweite Öffnung 62 und 64 sicher und verbessert die Vibrationsisolierungs­ fähigkeiten der Halterung 10, basierend auf der Resonanz der Fluidmassen in den Öffnungen 62 und 64.

Bei der vorliegenden fluidgefüllten, elastischen Mittellager­ halterung 10 ist die relative Verschiebung zwischen der inneren und der äußeren Muffe 12 und 14 in Vibrationseingangsrichtung be­ grenzt durch den ersten Anschlagbereich 40 des elastischen Körpers 16, der an der inneren Oberfläche des eine Öffnung de­ finierenden Elementes 44 anliegt und durch den zweiten Anschlags­ bereich 42, der sich gegen die innere Muffe 12 anzulegen vermag (über den radial inneren Teil des elastischen Körpers 16, der teilweise den gekrümmten Freiraum 32 definiert). Dementsprechend kann die Verschiebung der Propellerwelle relativ zum Fahrzeugauf­ bau durch die Anschlagsbereiche 40 und 42 entsprechend beschränkt werden, und der elastische Körper 16 wird vor einer überhöhten Deformation geschützt, wenn er einer übergroßen Vibrationsbe­ lastung ausgesetzt wird. Dementsprechend besitzt der elastische Körper 16 eine verbesserte Lebensdauer.

In den Fig. 7 bis 9 ist eine fluidgefüllte, elastische Mittellager­ halterung 68 gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Im Hinblick auf eine Abkürzung und Vereinfachung werden die Bestandteile dieser Ausführungsform, die denjenigen der vorangehend beschriebenen Ausführungsform ähnlich sind, hier nicht beschrieben und mit den gleichen Bezugsziffern versehen, um entsprechende Teile zu identifizieren.

Bei der modifizierten Ausführungsform nach den Fig. 7 bis 9 werden für die erste und die zweite Ausgleichskammer mit variab­ lem Volumen 50 und 52 flexible Membranen in der Form dünnwandiger, axialer Endwandungen 70 und 72 eingesetzt, entsprechend der Dar­ stellung in Fig. 9. Diese Endwandungen 70 und 72 sind leicht elastisch nachgebbar oder deformierbar, so daß eine Volumenver­ änderung der Kammern 50 und 52 möglich ist. Die Dicke der axialen Endwandungen 70 der ersten Ausgleichskammer 50 ist geringer als diejenige der axialen Endwandungen 72 der zweiten Ausgleichskammern 52, um eine hinreichende Strömungsmenge an Fluid durch die erste Öffnung 62 sicherzustellen, bei Anlage von niedrigfrequenten Vibra­ tionen.

Da die flexiblen Membranen für die Ausgleichskammern 50 und 52 durch die Endwandungen 70 und 72 gebildet werden, kann der elastische Körper 16 hergestellt werden mit einem Paar dritter Anschlagbereiche 74, die sich radial nach außen erstrecken von der inneren Muffe 12 in die entsprechenden Ausgleichskammern 50 und 52 hinein.

Die Mittellagerhalterung 68 gemäß dieser Ausführungsform zeigt auch ausgezeichnete Dämpfungs- und Isolierungscharakteristika für die Eingangsvibrationen über einen weiten Frequenzbereich, das bedeutet, daß ein hoher Dämpfungseffekt für niedrigfrequente Vibrationen erzielt wird basierend auf der Resonanz der Fluid­ masse in der ersten Öffnung und eine hinreichend niedrige dynamische Federkonstante für die hochfrequenten Vibrationen, basierend auf der Resonanz der Fluidmasse in der zweiten Öffnung 64.

Die vorliegende Halterung 68 besitzt einen zusätzlichen Vorteil, der auf der Anordnung der dritten Anschlagbereiche 74 beruht, die innerhalb der ersten und der zweiten Ausgleichskammer 50 und 52 angeordnet sind, zusätzlich zu den ersten Anschlagbe­ reichen 40 und 42. Die dritten Anschlagsbereiche 74 begrenzen die Relativverschiebungen der inneren und äußeren Muffen 12 und 14 in Radialrichtung (nach links und nach rechts) neben der Vertikalrichtung des Fahrzeuges (wonach die Eingangsvibrationen in erster Linie von der Halterung 68 aufgenommen werden).

Es soll nun Bezug auf die Fig. 10 bis 12 genommen werden, die eine weitere Ausführungsform der Erfindung wiedergeben, in der Form einer Mittellagerhalterung 78. In den Fig. 10 bis 12 werden die gleichen Bezugsziffern wie bei den Fig. 7 bis 9 der zweiten Ausführungsform eingesetzt, um entsprechende Bestandteile zu identifizieren.

Bei der Mittellagerhalterung 78 befindet sich ein metallisches, ringförmiges, eine Öffnung definierendes Element 80 zwischen der inneren Muffe und dem elastischen Körper 16. Das eine Öffnung definierende Element 80 besitzt eine Umfangsnut 82, die auf seiner inneren Umfangsoberfläche ausgebildet ist. Die erste Öffnung 62 für eine Fluidverbindung zwischen der Druckaufnahmekammer 48 und der ersten Ausgleichskammer 50 ist durch die Nut 82 vorge­ sehen, die durch die äußere Umfangsoberfläche der inneren Muffe 12 abgeschlossen wird.

Andererseits wird die zweite Öffnung 64 durch eine Umfangsnut 84 gebildet, in einem axialen Zwischenbereich der metallischen Muffe 20, die auf dem äußeren Umfang des elastischen Körpers 16 gehalten ist. Die Nut 84 erstreckt sich zwischen den Fenstern 38 der Muffe 20, die mit der ersten und der dritten Tasche 24 und 28 des elastischen Körpers 16 in Verbindung steht. Durch die Nut 84, die durch die Gummischicht 54 der äußeren Muffe 14 ge­ schlossen ist, wird die zweite Öffnung 62 definiert, so daß eine Fluidverbindung zwischen der Druckaufnahmekammer 48 und der zweiten Ausgleichskammer 52 gebildet wird.

Die Mittellagerhalterung 78 gemäß der dritten Ausführungsform, ent­ sprechend den Fig. 10 bis 12, besitzt die gleichen Vorteile wie die zweite Ausführungsform nach den Fig. 7 bis 9.

Obwohl die Erfindung anhand der bevorzugten Ausführungsformen in Einzelheiten beschrieben wurde, soll herausgestellt werden, daß sich die Erfindung nicht auf diese Einzelheiten der Ausführungs­ formen beschränkt, sondern daß verschiedene Änderungen und Modi­ fikationen wie auch Verbesserungen möglich sind, die dem Sach­ verständigen geläufig sind.

So können beispielsweise die Mittellagerhalterungen 10, 68 und 78 in einer vertikal umgekehrten Lage installiert werden, so daß ge­ genüber der Darstellung in den Fig. 1, 7 und 10 die Druckauf­ nahmekammern 48 in der tiefsten Umfangsposition der Halterung an­ geordnet ist. In diesem Fall können ebenfalls die gleichen, oben beschriebenen Vorteile durch die Halterung erzielt werden.

Darüber hinaus kann die Druckaufnahmekammer 48 in Verbindung mit der ersten und der zweiten Ausgleichskammer 50 und 52 durch ent­ sprechende erste und zweite Öffnungen verbunden sein, die sich von denjenigen der dargestellten Ausführungsformen unterscheiden. Die Öffnungen können ausgelegt werden in Abhängigkeit von den ange­ strebten Vibrationsdämpfungs- und -isolierungscharakteristika. Beispielsweise kann die Öffnung definiert werden durch eine Spiralnut, die auf der äußeren oder inneren Oberfläche der inneren oder äußeren Muffe 12 bzw. 14 ausgebildet ist, wobei die Nut eine oder mehrere Umdrehungen um die Muffe umfassen kann.

Bei den dargestellten Ausführungsformen sind die Kammern 48, 50 und 52 mit dem nichtkompressiblen Fluid gefüllt, während die eine Öffnung bildenden Elemente 44 und 46 sowie die äußere Muffe 14 auf der hergestellten inneren Anordnung 52 innerhalb einer Masse des Fluids montiert werden. Die Kammern können jedoch auch auf eine andere Weise gefüllt werden, und zwar beispielsweise indem man das Fluid in die Kammern injiziert, etwa durch ent­ sprechende Füllöffnungen, die in der äußeren Muffe 14 ausge­ bildet sind. In diesem Fall werden die Füllöffnungen durch ent­ sprechende Pfropfen, wie etwa Niete, verschlossen.

Es soll an dieser Stelle noch einmal ausdrücklich angegeben werden, daß es sich bei der vorangehenden Beschreibung lediglich um eine solche beispielhaften Charakters handelt und daß ver­ schiedene Abänderungen und Modifikationen möglich, ohne dabei den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims (13)

1. Fluidgefüllte, elastische Mittellagerhalterung, zur flexiblen Abstützung der Propellerwelle eines Motorfahrzeuges an dem Fahrzeugaufbau über ein Mittellager, gekennzeich­ net durch:
eine innere Muffe (12) sowie eine äußere Muffe (14), die radial außerhalb der inneren Muffe angeordnet ist, wobei sich die Propellerwelle durch die innere Muffe hindurcherstreckt und die äußere Muffe an den Fahrzeugaufbau gehalten ist,
einen elastischen Körper (16), der zwischen der inneren Muffe und der äußeren Muffe angeordnet ist, um die Muffen elastisch miteinander zu verbinden,
wobei der elastische Körper teilweise eine Druckaufnahmekammer (48) zwischen der äußeren und der inneren Muffe definiert und sich diese Druckaufnahmekammer über eine vorbestimmte Umfangs­ länge der Muffen erstreckt, während die Druckaufnahmekammer mit einem nichtkompressiblen Fluid gefüllt ist und eine Vi­ brationslast aufnimmt, die an die Muffen angelegt wird,
und der elastische Körper einen im allgemeinen gekrümmten Leerraum (32) umfaßt der sich in Axialrichtung der inneren und der äußeren Muffe erstreckt und sich, der Druckaufnahme­ kammer gegenüberliegend, befindet, in diametraler Richtung der inneren Muffe, wobei die Vibrationslast primär von der Druckaufnahmekammer aufgenommen wird,
eine Einrichtung, die eine erste und eine zweite Ausgleichs­ kammer mit variablen Volumen (50, 52) angrenzend an die auf dem Umfang einander gegenüberliegenden Enden der Druckaufnahme­ kammer bildet, wobei die Einrichtung, die die Ausgleichs­ kammern definiert, eine erste und eine zweite flexible Membran (34, 36, 70, 72) umfaßt,
eine eine Öffnung definierende Einrichtung (14, 44, 46, 20, 80) zur Bildung einer ersten Öffnung (62) für eine Fluidver­ bindung zwischen der Druckaufnahmekammer und der ersten Aus­ gleichskammer und einer zweiten Öffnung (64) zur Fluidver­ bindung zwischen der Druckaufnahmekammer und der zweiten Aus­ gleichskammer sowie
einen elastischen Anschlag (40), der innerhalb der Druckauf­ nahmekammer angeordnet ist und sich von der inneren oder äußeren Muffe in diametraler Richtung auf die jeweils andere hinerstreckt.

2. Mittellagerhalterung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die erste und die zweite flexible Membran (34, 36) jeweils den Boden der ersten und der zweiten Ausgleichskammer (50, 52) bildet und eine Unterteilungs­ wandung darstellt zwischen dem im allgemeinen gekrümmten Freiraum (32) und den Ausgleichskammern.

3. Mittellagerhalterung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der elastische Anschlag (40) aus einem Teil des elastischen Körpers (16) besteht.

4. Mittellagerhalterung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein weiterer elastischer An­ schlag (42) innerhalb des allgemein gekrümmten Freiraumes (32) angeordnet ist.

5. Mittellagerhalterung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die erste flexible Membran aus dünnen Wandungen (70, 70 ) besteht, die die einander gegen­ überliegenden Enden der ersten Ausgleichskammer (50) bilden und einander in Axialrichtung der inneren und äußeren Muffen einander gegenüberliegen, während die zweite flexible Membran aus dünnen Wandungen (72, 72) besteht, die die einander ge­ genüberliegenden Enden der zweiten Ausgleichskammer (52) bilden und in der Axialrichtung einander gegenüberliegen.

6. Mittellagerhalterung nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein zweiter elastischer An­ schlag (42) innerhalb des allgemein gekrümmten Freiraumes (32) vorgesehen ist, zusätzlich zu dem elastischen Anschlag (40), der innerhalb der Druckaufnahmekammer (48) angeordnet ist.

7. Mittellagerhalterung nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein Paar von dritten elastischen Anschlägen (74) innerhalb der ersten und der zweiten Aus­ gleichskammer (50, 52) angeordnet ist.

8. Mittellagerhalterung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die eine Öffnung bildende Ein­ richtung mindestens ein öffnungsbildendes Element (44, 46) umfaßt, das sich zwischen dem elastischen Körper (16) und der äußeren Muffe (14) befindet, wobei mindestens ein öffnungs­ bildendes Element eine erste und eine zweite Nut (58, 60) aufweist, die auf seiner äußeren Umfangsfläche ausgebildet und durch die äußere Muffe abgeschlossen sind, wobei die erste und die zweite Nut einen Teil der ersten bzw. der zweiten Öffnung (62, 64) bilden.

9. Mittellagerhalterung nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die erste Nut (58) länger ist als die zweite Nut (60).

10. Mittellagerhalterung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die eine Öffnung bildende Ein­ richtung ein öffnungsbildendes Element (80) umfaßt, das sich zwischen der inneren Muffe (12) und dem elastischen Körper (16) befindet, wobei das öffnungsbildende Element eine Nut (82) trägt, die auf seiner inneren Oberfläche ausgebildet und durch die innere Muffe abgeschlossen ist, wobei die Nut einen Teil der ersten Öffnung (62) bildet.

11. Mittellagerhalterung nach Anspruch 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die eine Öffnung bildende Ein­ richtung weiterhin eine metallische Muffe (20) umfaßt, die auf der äußeren Umfangsfläche des elastischen Körpers (16) montiert ist, wobei die metallische Muffe eine Nut (84) trägt, die auf ihrer äußeren Umfangsfläche ausgebildet und durch die äußere Muffe (14) abgeschlossen ist, wobei die Nut der metallischen Muffe einen Teil der zweiten Öffnung (64) bildet.

12. Mittellagerhalterung nach Anspruch 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Nut (82) des öffnungsbildende Elementes (80) länger ist als die Nut (84) der metallischen Muffe (20).

13. Mittellagerhalterung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die erste flexible Membran (34) eine geringere Dicke besitzt als die zweite flexible Membran (36).