DE4015213C2 - Schwingungsdämpfungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schwingungsdämpfungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruch 1.

Derartige Schwingungsdämpfungsvorrichtungen werden bspw. bei der Aufhängung von Motoren, des Fahrgestells, der Karosserie von Kraftfahrzeugen oder dgl. zur Dämpfung von Schwingungen verwendet.

Eine derartige Schwingungsdämpfungsvorrichtung ist aus der DE 37 24 432 A1 bekannt. Bei dieser Vorrichtung ist das elastische Element mittels stirnseitiger Ringscheiben in dem Außenrohr gehalten. Innerhalb des elastischen Körpers erstreckt sich das Innenrohr in axialer Richtung; weitere Stützelemente sind nicht vorgesehen, so daß statische Lasten sowie durch Schwingungen hervorgerufene Druckkräfte nur durch Verformungen des elastischen Körpers und Flüssigkeitsverlagerungen zwischen den Kammern aufgenommen werden können. Es kann dabei zu erheblichen Auslenkungen und damit verbundener mechanischer Beanspruchung des gummielastischen Materials kommen.

Eine weitere Schwingungsdämpfungsvorrichtung 100 bisheriger Art ist in den Fig. 7, 8 und 9 dargestellt, bei der ein Gummikörper 106 zwischen einem Innenrohr 102 und einem Außenrohr 104 angeordnet und mit diesen durch Vulkanisieren verbunden ist, ohne daß Vertiefungen zwischen dem Gummikörper 106 und dem Innenrohr 102 Art vorhanden sind, wobei eine Hilfsflüssigkeitskammer 108 und eine Hauptflüssigkeitskammer 110 auf einander abgewandten Seiten des Innenrohres 102 gebildet sind.

Bei einer solchen Schwingungsdämpfungsvorrichtung 100 wird, wenn das Innenrohr 102 sich bei einer auf das Innenrohr 102 wirkenden großen Last weit nach unten gemäß den Fig. 11 und 12 bewegt, jedoch ein Bein 106A des Gummikörpers 106, das eine Seitenwand der Hauptflüssigkeitskammer 110 bildet, aufgrund der hohen Belastung zusammengedrückt.

Deshalb wird, wie in Fig. 9 dargestellt ist, das Bein 106A erheblich verformt, indem es sich in axialer Richtung der Schwingungsdämpfungsvorrichtung 100 nach außen wölbt. Daraus folgt der Nachteil, daß sich im Bein 106A des Gummikörpers 106 ein Riß 112 entwickelt und die Haltbarkeit bzw. Lebensdauer der Schwingungsdämpfungsvorrichtung 100 deshalb verschlechtert wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schwingungsdämpfungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der eine große anormale Verformung eines elastischen Elementes bei sehr starken radialen Druck- und Stoßkräften verhindert ist und die eine demzufolge längere Lebensdauer aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einer Schwingungsdämpfungsvorrichtung der genannten Art die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale vorgesehen.

Gemäß vorliegender Erfindung wird durch das Zwischenrohr eine das elastische Element stützende Funktion ausgeübt. Es wird zwar, wenn eine große Belastung auf das Innenrohr ausgeübt wird, bspw. dann, wenn die Schwingungsdämpfungsvorrichtung an einem Befestigungskörper gehalten ist, das elastische Element zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr zusammengedrückt, jedoch wird die daraus sich ergebende Druckkraft durch den dünnwandigen Biegebereich absorbiert. Mit der Absorption der Druckkraft durch den dünnwandigen Biegebereich ist verhindert, daß das elastische Element sich anormal biegt oder gar faltet. Infolgedessen können sich im elastischen Element keine Risse entwickeln, so daß die Lebensdauer der Schwingungsdämpfungsvorrichtung erhöht werden kann.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert ist. Es zeigt

Fig. 1 bis 5 eine Schwingungsdämpfungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung, wobei

Fig. 1 ein Schnitt längs der Linie I-I der Fig. 2,

Fig. 2 eine rechtsseitig geschnittene linke Seitenansicht,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Zwischenrohres, eines Außenrohres und eines Mündungselementes,

Fig. 4 eine teilweise geschnittene Ansicht zur Erläuterung der Wirkungsweise und

Fig. 5 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung zur Erläuterung der Wirkungsweise ist;

Fig. 6 eine Schwingungsdämpfungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung; und

Fig. 7 bis 9 eine herkömmliche Schwingungsdämpfungsvorrichtung, wobei

Fig. 7 eine rechtsseitig geschnittene Vorderansicht,

Fig. 8 eine rechtsseitig geschnittene linke Seitenansicht der herkömmlichen Schwingungsdämpfungsvorrichtung und

Fig. 9 eine der Fig. 4 entsprechende Ansicht zur Darstellung der Wirkungsweise ist.

Bei dem in den Fig. 1 bis 5 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfungsvorrichtung 10 ist ein Innenrohr 12 in Form eines Zylinders in der axialen Mitte der Schwingungsdämpfungsvorrichtung 10 vorgesehen, während ein Zwischenrohr 14 und ein Außenrohr 16 außen um das Innenrohr 12 angeordnet sind, wobei ihre Achsen im wesentlichen parallel zum Innenrohr 12 sind. Ein Dichtungsgummi 17 ist zwischen dem Zwischenrohr 14 und dem Außenrohr 16 derart angeordnet, daß es an der Innenumfangsfläche des Außenrohrs 16 anliegt. Das Dichtungsgummi 17 ist durch Vulkanisierung an der Innenumfangsfläche des Außenrohres 16 befestigt. Die einander abgewandten Endbereiche des Außenrohres 16 sind in radialer Richtung nach innen gebogen und liegen so an gegenüberliegenden Endflächen des Zwischenrohres 14 an, so daß das Zwischenrohr 14 daran gehindert ist, vom Innenbereich des Außenrohres 16 wegzurutschen.

Ein Gummikörper 18, der als elastisches Element dient, ist zwischen der Außenumfangsfläche des Innenrohrs 12 und einer Innenumfangsfläche des Zwischenrohrs 14 angeordnet. Der Gummikörper ist durch Vulkanisierung sowohl am Innenrohr 12 als auch am Zwischenrohr 14 befestigt. Somit ist, da das Zwischenrohr 14 durch Verstemmen mit dem Außenrohr 16 fest verbunden ist, der Gummikörper zwischen dem Innenrohr 12 und über das Zwischenrohr 14 mit dem Außenrohr 16 angeordnet bzw. überbrückt diese.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, besitzt das Zwischenrohr 14 an seinen axial auseinanderliegenden Enden Bereiche 14A größeren Durchmessers und an seinem axial mittigen Bereich einen Bereich 14B kleineren Durchmessers. Ein Ausschnitt 14C, der von oben gesehen im wesentlichen rechteckförmig ist, ist sowohl in der oberen als auch in der unteren Seite (den vertikal gegenüberliegenden Seiten gemäß Fig. 3) des Bereichs 14B kleineren Durchmessers gebildet.

Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, besitzt der Gummikörper 18 Einschnitte, die in den abgewandten Teilen gebildet sind, die sich von dessen Außenumfang zum Innenrohr 12 hin erstrecken. Eine Flüssigkeit 44 ist in diese Einschnitte eingefüllt, die eine Hilfsflüssigkeitskammer 38 an der gemäß den Fig. 1 und 2 oberen Seite des Innenrohres 12 und eine Hauptflüssigkeitskammer 40 an der gemäß den Fig. 1 und 2 unteren Seite des Innenrohres 12 bilden.

Wie in Fig. 1 dargestellt ist, sind gegenüberliegende Seitenwände bzw. stirnseitige Stützwände der Hauptflüssigkeitskammer 40 in axialer Richtung der Schwingungsdämpfungsvorrichtung 10 durch ein Paar Beine bzw. Stützwände 18A des Gummikörpers 18 gebildet. Diese Stützwände 18A dienen dazu, die auf das Innenrohr einwirkende Belastung abzustützen, und sind deshalb relativ dick ausgebildet.

Wie sich aus den Fig. 1 und 2 ergibt, sind Vertiefungen 20 in dem Gummikörper 18 an Stellen nahe und unmittelbar unterhalb des Innenrohres 12 gebildet, wodurch sich ein Paar dünnwandiger Biegebereiche 18B ergibt.

Wie in Fig. 1 dargestellt ist, sind die Vertiefungen 20 jeweils im wesentlichen U-förmig gebildet, wobei sie sich von der Außenseite zur Innenseite hin in axialer Richtung der Schwingungsdämpfungsvorrichtung 10 erstrecken. Der Boden der Vertiefung 20 reicht bis zu einer Stelle oberhalb der Hauptflüssigkeitskammer 40 derart, daß das Bein bzw. die Stützwand 18A über den dünnwandigen Biegebereich 18B mit einem dickwandigen Bereich oder Steg 12A nahe dem Innenrohr 12 verbunden ist. Wie ferner in Fig. 2 dargestellt ist, besitzt die Vertiefung 20 eine elliptische Öffnung, von der lediglich die eine Hälfte in Fig. 2 dargestellt ist und die in Querrichtung (gemäß Fig. 2 in rechter und linker Richtung) langgestreckt ist.

Zwischen der Hilfsflüssigkeitskammer 38 und dem Innenrohr 12 ist gemäß Fig. 1 ein Hohlraum (hohler Bereich) 13 gebildet, der sich in axialer Richtung des Innenrohrs 12 erstreckt. Mit anderen Worten, der Gummikörper 18 ist in seinem Teil zwischen dem Hohlraum 13 und der Hilfsflüssigkeitskammer 38 dünn, so daß er einen Membranabschnitt 34 bildet, der als Trennwand für die Hilfsflüssigkeitskammer 38 dient. Eine elastische Deformation des Membranabschnitts 34 ermöglicht es, daß die Hilfsflüssigkeitskammer 38 sich ausdehnt und zusammenzieht. Ferner ist der Membranabschnitt 34 durch den Ausschnitt 14C des Zwischenrohres 14 zum Innenrohr 12 hin gewölbt.

Wie in Fig. 3 dargestellt ist, ist ein Mündungselement 36 derart ausgebildet, daß es um den durchmesserkleineren Bereich 14B des Zwischenrohres 14 angeordnet ist. Das Mündungselement 36 besitzt eine Bogenform, die nach unten konkav ist (zur unteren Seite in Fig. 3 hin). Eine Nut 42 ist in der Außenumfangsfläche des Mündungselementes 36 umfangsseitig gebildet und dient als ein Kanal. Ferner ist gemäß Fig. 1 die Außenumfangsfläche des Mündungselementes 36 in flüssigkeitsdichter Anlage zum Dichtungsgummi 17 gebracht. Die Mündung steht in Richtung ihrer Länge gesehen am einen Ende mit der Hilfsflüssigkeitskammer 38 und am anderen Ende mit der Hauptflüssigkeitskammer 40 in Verbindung, wodurch die Hilfsflüssigkeitskammer 38 und die Hauptflüssigkeitskammer 40 über die Mündung 42 miteinander verbunden sind.

Wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, ragt ein Schwingungsdämpfungsmechanismus 50 in die Hauptflüssigkeitskammer 40. Wenn die Mündung bzw. die Nut 42 sich unter hochfrequenten Schwingungen zusetzt, kann der Mechanismus 50 eine Flüssigkeitssäulenresonanz erzeugen, um solche hochfrequenten Schwingungen zu absorbieren.

Die Wirkungsweise des ersten Ausführungsbeispieles sei nun erläutert.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Innenrohr 12 mit einem nicht dargestellten Motor eines Kraftfahrzeugs verbunden, während das Außenrohr 16 mit einem nicht dargestellten Fahrgestell dieses Kraftfahrzeugs verbunden ist. Ist die Schwingungsdämpfungsvorrichtung 10 am Kraftfahrzeug angeordnet, bewegt sich das Innenrohr 12 unter dem Eigengewicht des Motors nach unten (zur gemäß den Fig. 4 und 5 unteren Seite hin).

Die Motorschwingungen, die während des Laufs des Kraftfahrzeuges erzeugt werden, werden über das Innenrohr 12 auf den Gummikörper 18 übertragen. Sie werden jedoch durch die innere Reibung des Gummikörpers 18 gedämpft. Gleichzeitig werden jedoch, da die Hilfsflüssigkeitskammer 38 und die Hauptflüssigkeitskammer 40 bei der Schwingung des Motors einer Druckkraft unterworfen sind, die Schwingungen durch den Widerstand, der sich aufbaut, wenn die Flüssigkeit 44 durch die Nut 42 hindurchtritt, gedämpft.

Bei dieser Schwingungsdämpfungsvorrichtung 10 nehmen, wenn das Innenrohr 12 einer großen Belastung ausgesetzt ist, die Beine oder stirnseitigen Stützwände 18A eine Druckkraft in radialer Richtung (in vertikaler Richtung gemäß den Fig. 4 und 5) auf und das Innenrohr 12 bewegt sich somit in erheblichem Maße nach unten (zur unteren Seite gemäß den Fig. 4 und 5 hin). Da die Vertiefungen 20 in den Stützwänden 18A an Stellen nahe des Innenrohres gebildet sind, verformen sich die Stützwände 18A an ihren dünnwandigen Biegebereichen 18B und die Vertiefungen 20 brechen bei Aufnahme einer großen Belastung ein bzw. werden zusammengedrückt, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist.

Demgemäß sind die Stützwände 18A daran gehindert, sich in anormaler Weise zu biegen oder gar zu falten. Dies verhindert Brüche bzw. Risse in den Stützwänden 18A und verbessert bzw. erhöht die Lebensdauer der Schwingungsdämpfungsvorrichtung 10.

Bei einem in Fig. 6 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfungsvorrichtung 10 sind die Vertiefungen 20 an einer Stelle rechts unterhalb des Innenrohres 12 gebildet, wo der Gummikörper 18 mit dem Steg 12A am Innenrohr 12 anliegt. Somit ist bei diesem Ausführungsbeispiel der Gummikörper 18 nicht an Bereichen unmittelbar oberhalb der Vertiefungen 20 durch Vulkanisierung an der Außenumfangsfläche des Innenrohres befestigt. Die Schwingungsdämpfungsvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist zu der des ersten Ausführungsbeispieles in dem genannten Punkt unterschiedlich. Die Vertiefungen 20 sind im Querschnitt im wesentlichen U-förmig ausgebildet und durch das Innenrohr 12, den Steg 12A und die stirnseitigen Stützwände 18A definiert.

Auch bei diesem Ausführungsbeispiel werden, wenn sich das Innenrohr 12 bei Aufnahme einer großen Belastung nach unten bewegt und die Beine bzw. stirnseitigen Stützwände 18A in radialer Richtung zusammendrückt, die Vertiefungen 20 einbrechen, so daß die Stützwände 18A an einem anormalen Biegen oder gar Falten gehindert sind.

Infolgedessen ist es möglich, das Auftreten von Brüchen bzw. Rissen in den Stützwänden 18A zu verhindern und die Lebensdauer der Schwingungsdämpfungsvorrichtung 10 zu erhöhen.

Obwohl die Vertiefungen 20 schachtartig derart ausgebildet sind, daß sie sich in axialer Richtung von der Außenseite zur Innenseite der Schwingungsdämpfungsvorrichtung 10 bei den Ausführungsbeispielen erstrecken, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Anordnung beschränkt. Stattdessen können schachtartige Vertiefungen 20 derart ausgebildet sein, daß sie sich von der Innenseite zur Außenseite in axialer Richtung der Schwingungsdämpfungsvorrichtung 10 erstrecken, wodurch dünnwandige Biegebereiche 18B in den Stützwänden 18A gebildet sind.

Da ein dünnwandiger Biegebereich in einer Schwingungsdämpfungsvorrichtung gebildet ist, die mit einem elastischen Element versehen ist, welches ein Innenrohr und ein Außenrohr zum Dämpfen von Schwingungen, die von dem Innenrohr auf das Außenrohr übertragen werden, überbrückt, kann erfindungsgemäß der dünnwandige Biegebereich große Belastungen bzw. Kräfte absorbieren, wann immer diese große Belastung auf das elastische Element wirkt, was die vorteilhafte Wirkung zur Folge hat, daß das Auftreten von Brüchen bzw. Rissen im elastischen Element verhindert ist und daß die Lebensdauer der erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfungsvorrichtung erhöht ist.

Claims (6)

1. Schwingungsdämpfungsvorrichtung (10), mit einem Innenrohr (12), das an einer Schwingungen erzeugenden oder an einer Schwingungen aufnehmenden Einheit anbringbar ist, und mit einem zum Innenrohr im wesentlichen achsparallen Außenrohr (16), das an der jeweils anderen der beiden Einheiten anbringbar ist, mit einem elastischen Element (18) zwischen dem Innenrohr (12) und dem Außenrohr (16), durch das eine in Belastungsrichtung untere Hauptflüssigkeitskammer (40) zumindest teilweise begrenzt ist, die über einen Kanal mit einer diametral gegenüberliegenden oberen Hilfsflüssigkeitskammer (38) strömungsverbunden ist, wobei in dem elastischen Element (18) Vertiefungen (20) vorgesehen sind, die sich zwischen dem Innenrohr (12) und stirnseitigen Stützwänden (18A) in Achsrichtung des Innenrohrs (12) derart von außen nach innen erstrecken, daß zwischen ihnen ein tragender Steg (12A) verbleibt und dünnwandige Biegebereiche (18B) zwischen den stirnseitigen Stützwänden (18A) und dem Steg (12A) gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zwischenrohr vorgesehen ist (14), das das elastische Element (18) umfaßt und an seinen Enden Bereiche (14A) größeren Durchmessers und dazwischen einen Bereich (14B) kleineren Durchmessers aufweist, daß das elastische Element (18) im Bereich (14B) des kleineren Durchmessers des Zwischenrohrs (14) einen Membranabschnitt (34) bildet, der zusammen mit dem Außenrohr (16) die Hilfsflüssigkeitskammer (38) teilweise begrenzt, daß zwischen dem Membranabschnitt (34) und dem Innenrohr (12) ein Hohlraum (13) vorgesehen ist, der sich in Achsrichtung entlang der gesamten Schwingungsdämpfungsvorrichtung (10) erstreckt und in den hinein die Hilfsflüssigkeitskammer (38) über den Membranabschnitt (34) deformierbar ist und daß die dünnwandigen Biegebereiche (18B) und die stirnseitigen Stützwände (18A) des elastischen Elements (18) so gestaltet und bemessen sind, daß eine übermäßige Verformung der Stirnwände durch deren Radialverlagerung in die Vertiefungen (20) hinein bei großen Radialbelastungen verhindert wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein bogenförmiges Mündungselement (36) auf den Bereich 114B) kleineren Durchmessers des Zwischenrohrs (14) aufgesetzt ist, dessen Außennut (42) zusammen mit dem Außenrohr (16) den bogenförmigen Kanal bildet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr (16) innen mit einem Dichtungsgummi (17) ausgekleidet, insbesondere daran anvulkanisiert ist.

4. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (20) teilweise durch die Außenfläche des Innenrohrs (12) und zum anderen Teil durch das elastische Element (18) gebildet sind.

5. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (20) im Querschnitt gesehen im wesentlichen etwa U- oder keilförmig sind.

6. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Hauptflüssigkeitskammer (40) ein Schwingungsdämpfungsmechanismus (50) vorgesehen ist.