DE4123892C2 - Elastische Lagerung - Google Patents
Elastische LagerungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine elasti
sche Lagerung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, die
in geeigneter Weise zum Beispiel als eine Motorlagerung
zur flexiblen Befestigung eines eine Brennkraftmaschine
einschließenden Triebwerks an einem Kraftfahrzeug zu ver
wenden ist.
Eine elastische Lagerung der obengenannten Gattung ist aus der Druckschrift
US-PS 4 749 173 bekannt.
Eine solche elastische Lagerung mit
einer Fluidfüllung besitzt eine Druckaufnahme- sowie eine Aus
gleichkammer, die zwischen der Innen- und Außenhülse ausgebil
det und mit einem geeigneten inkompressiblen Fluid gefüllt
sind. Die Ausgleichkammer wird wenigstens teilweise von
einer flexiblen Membran begrenzt, so daß das Volumen der Aus
gleichkammer veränderbar ist. Beide Kammern werden untereinan
der durch einen Drosselkanal in Verbindung gehalten. Bei Auf
bringen einer dynamischen Schwingungsbelastung zwischen der
Innen- und Außenhülse der elastischen Lagerung ändert sich
der Fluiddruck innerhalb der Druckaufnahmekammer periodisch,
wodurch das Fluid zum Fließen durch den Drosselkanal zwischen
den beiden Kammern hindurch gezwungen wird. Auf der Grundlage
der Resonanz des durch den Drosselkanal fließenden Fluids er
zeugt die elastische Lagerung mit einer Fluidfüllung eine
ausgezeichnete Vibrationen dämpfende/isolierende Wirkung, die
durch eine zylindrische, elastische Lagerung, welche sich al
lein auf die Elastizität eines elastischen Körpers für die
Dämpfung der eingetragenen Schwingungen verläßt, nicht er
langt werden kann.
Bei der vor stehend beschriebenen elastischen Lagerung mit einer
Fluidfüllung tritt die Verformung des elastischen Körpers pri
mär als eine Druckverformung oder -belastung auf, wenn die
Lagerung eine in der radialen oder diametralen Richtung auf
gebrachte Schwingungsbelastung empfängt, und die Verformung
tritt primär als eine Scherverformung auf, wenn die Lagerung
die in der axialen Richtung aufgebrachte Schwingungsbelastung
aufnimmt. Das bedeutet, daß eine erheblich verminderte Feder
steifigkeit oder eine beträchtlich weiche Federkennlinie in
der axialen Richtung im Vergleich mit der Federsteifigkeit
in der diametralen Richtung vorhanden ist. Üblicherweise liegt
das Verhältnis der Federsteifigkeit in der axialen Richtung
zu derjenigen in der diametralen Richtung im Bereich von etwa
0,2-0,6 und kann nicht über die Obergrenze dieses Bereichs
hinaus vergrößert werden.
Wenn im Bestreben, die Federsteifigkeit in der axialen Richtung
zu erhöhen, der elastische Körper aus einem Gummimaterial von
vermehrter Härte gebildet wird, dann neigt die Federsteifig
keit in der diametralen Richtung dazu, übermäßig hoch zu wer
den, was folglich einen verringerten Wert in der Druckverfor
mung des elastischen Körpers bei Aufbringen der Schwingungen
auf die Lagerung hervorruft. Das hat eine Verminderung in der
Größe einer volumetrischen Änderung der Druckaufnahmekammer
und folglich einen verminderten Wert in der Änderung im Fluid
druck in der Druckaufnahmekammer zum Ergebnis, was zu einer
Verminderung in der durch den Drosselkanal zum Fließen gebrach
ten Fluidmasse führt. Somit resultiert die oben angedeutete
Lösung in einer unzureichenden Fähigkeit der elastischen La
gerung, Schwingungen zu dämpfen und/oder zu isolieren.
Die bekannte zylindrische, elastische Lagerung mit einer
Fluidfüllung weist also unvermeidbar den Nachteil einer un
erwünscht niedrigen Federsteifigkeit mit Bezug auf in der
axialen Richtung aufgebrachte Vibrationen auf, wenn die
elastische Lagerung so eingerichtet oder ausgestaltet wird,
daß sie eine ausreichend hohe Fähigkeit zur Dämpfung/Isolie
rung von Vibrationen mit Bezug auf solche, die in der diame
tralen Richtung einwirken, zeigt. Wenn diese bekannte elasti
sche Lagerung als eine Motoraufhängung für ein Kraftfahrzeug
verwendet wird, so neigt das Triebwerk des Fahrzeugs folglich
dazu, mit Bezug zum Fahrzeugaufbau in der axialen Richtung
der elastischen Lagerung in Schwingungen versetzt zu werden,
wodurch der Fahrkomfort des Fahrzeugs verschlechtert wird.
Aus der Druckschrift DE 37 24 432 A1 ist des weiteren eine
Lagerung bekannt, bei der der Raum zwischen der Innenhülse und
der Außenhülse durch Radialstege eines sich axial
erstreckenden elastischen Körpers in Kammern aufgeteilt ist,
die durch entsprechende Kanäle miteinander verbunden sind.
Zwischen den Kammern kann Flüssigkeit unter Erzielung einer
Dämpfungswirkung hin- und herbewegt werden, wenn sich eine
Relativverlagerung der inneren Hülse zu der äußeren Hülse und
eine damit einhergehende, stauchende Verformung der Stege
ergibt. Diese für eine überwiegend radiale Belastung der
Lagerung ausgelegte Konstruktion weist zum Zwecke einer guten
Isolierung hochfrequenter Schwingungen auch dünne Membranwände
auf, die durch Ausnehmungen im Gummikörper gebildet sind. Der
Zweck der Membranwände besteht darin, bereits kleine
Druckschwankungen in den Kammern aufzunehmen und somit
Schwingungen kleiner Amplituden wirksam zu dämpfen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elastische
Lagerung zu schaffen, bei der das Verhältnis der
Federsteifigkeit in der axialen Richtung zu derjenigen in der
diametralen Richtung optimal einstellbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1
gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen definiert.
Bei der elastischen Lagerung
mit dem erfindungsgemäßen Aufbau tritt die Verformung
des ersten und zweiten elastischen Körpers bei Aufbringen
einer dynamischen Schwingungsbelastung auf diese in
Radialrichtung der Lagerung primär
als Scherverformung oder -belastung der elastischen Querwän
de des zweiten elastischen Körpers auf. Als Ergebnis dessen
wirken die elastischen Querwände des zweiten elastischen Kör
pers mit dem Verbindungsteil wie ein hin- und hergehender Kol
ben zusammen, der in die und aus der Druckaufnahmekammer
schwingend oder oszillierend hin- und herbewegt wird, wenn
die Innenhülse radial mit Bezug zur Außenhülse bei Aufbrin
gen der Schwingungsbelastung in der Radialrichtung der Lagerung
Schwingungsbewegungen ausführt. Die Hin- und
Herbewegung des Verbindungsteils ruft eine periodische Ände
rung im Fluiddruck innerhalb der Druckaufnahmekammer hervor,
wodurch eine relativ große Menge des Fluids zum Fließen durch
den Drosselkanal gezwungen wird. Die erfindungsgemäße ela
stische Lagerung bringt insofern einen verbesserten, gesteiger
ten Vibrationsdämpfungs-/-isoliereffekt auf der Grundlage
der Resonanz der Fluidströmung durch den Drosselkanal hindurch
hervor.
Ferner werden die Federsteifigkeitswerte der erfindungsgemäßen
elastischen Lagerung mit einer Fluidfüllung in der diametra
len sowie axialen Richtung beide primär durch den ersten ela
stischen Körper bestimmt. Darüber hinaus macht der erste ela
stische Körper primär eine Scherverformung durch, wenn er
der Schwingungsbelastung unterworfen wird, und zwar ohne Rück
sicht auf die Richtung, in welcher die Belastung auf die ela
stische Lagerung aufgebracht wird, d. h., sowohl die Schwingun
gen, die in der diametralen Richtung aufgebracht werden, als
auch die in der axialen Richtung aufgebrachten Schwingungen
bewirken, daß die Verformung des ersten elastischen Körpers
primär in Form einer Scherverformung auftritt. Zufolge
dieser Anordnung kann das Verhältnis der Federsteifigkeit in
der axialen Richtung zu derjenigen in der diametralen Richtung
optimal eingestellt oder justiert werden, indem die Abmessun
gen, wie die Dicke und die axiale Breite, des ersten elasti
schen Körpers in geeigneter Weise bestimmt werden. Der erste
elastische Körper kann so abgestimmt werden, daß die Federstei
figkeit in der axialen Richtung höher ist als die Federsteifig
keit in der diametralen Richtung.
Die erfindungsgemäße elastische Lagerung
bringt folglich ausgezeichnete Dämpfungs-/Isoliereigen
schaften mit Bezug auf in der diametralen Richtung (Statik
last-Aufnahmerichtung) aufgebrachte Schwingungen auf der
Grundlage der Resonanz der Fluidströmungen durch den Dros
selkanal hervor, während sie gleichzeitig eine ausreichend
hohe Federsteifigkeit in der axialen Richtung gewährleistet,
um wirksam und leistungsfähig die axiale Schwing- oder
Oszillierbewegung des Triebwerks mit Bezug zum Fahrzeugauf
bau zu minimieren und dadurch einen verbesserten Fahrkomfort
für das Fahrzeug zu ermöglichen.
Im allgemeinen sind die Fluidströmungen durch den Drosselka
nal zwischen der Druckaufnahme- und der Ausgleichkammer wirk
sam, um die Schwingungen mit relativ niedrigen Frequenzen
zwischen ein paar Hz bis zu etwa 30 Hz, typischerweise in der
Nachbarschaft von 15 Hz zum Beispiel, zu dämpfen und/oder zu
isolieren. Um wirksam die Schwingungen mit relativ hohen Fre
quenzen von etwa 100 Hz bis etwa 250 Hz beispielsweise zu dämp
fen oder zu isolieren, ist es erwünscht, Mittel vorzusehen,
die sich von inneren Flächen der elastischen Radialwände des
zweiten elastischen Körpers aus erstrecken, um einen Strömungs
begrenzer oder eine Strömungsdrossel zu bestimmen, der bzw.
die die Druckaufnahmekammer in der Radialrichtung der Lagerung
im wesentlichen in ein radial inneres sowie ein radial
äußeres Abteil unterteilt. Gemäß dieser bevorzugten Ausfüh
rung nach der Erfindung werden die Querschnittsfläche und an
dere Abmessungen der Strömungsdrossel in geeigneter Weise
so justiert oder abgestimmt, daß die elastische Lagerung
eine ausreichend niedrige dynamische Federkonstante mit Bezug
auf die hochfrequenten Schwingungen auf der Grundlage der Re
sonanz der Fluidströmungen durch den Strömungsbegrenzer (die
Strömungsdrossel) innerhalb der Druckaufnahmekammer entfaltet.
Da diese Strömungsdrossel einfach dadurch gebildet wird, daß
die elastischen Radialwände mit geeigneten Einrichtungen oder
Mitteln versehen werden, die sich von ihren inneren Flächen
in die Druckaufnahmekammer hinein erstrecken, ist die die Strö
mungsdrossel bestimmende Konstruktion relativ simpel und wirt
schaftlich herzustellen.
Ferner kommen die die Strömungsdrossel bestimmenden Mittel
nicht in anstoßende Berührung mit den inneren Flächen der
Druckaufnahmekammer, und zwar auch dann nicht, wenn die elasti
sche Lagerung der dynamischen Schwingungsbelastung mit einer
großen Amplitude ausgesetzt wird. Das bedeutet, daß das Vor
sehen und diese Ausbildung der Strömungsdrossel nicht eine
solche Möglichkeit hervorruft, wonach die Vibrationsdämpfungs-
und/oder -isolierkennwerte vermindert und die betriebliche
Lebensdauer der elastischen Lagerung verschlechtert wird.
Beispielsweise bestehen die Mittel zur Bestimmung oder Begren
zung der Strömungsdrossel aus Ansätzen oder Vorsprüngen von
starren Platten, die in die beiden elastischen Radialwände
eingebettet werden, um eine Expansion dieser Radialwände in
der axialen Richtung der elastischen Lagerung zu verhindern,
wobei diese Expansion bei Aufbringen der dynamischen Schwin
gungsbelastung in der Radialrichtung der Lagerung auftreten
würde. Die Ansätze der starren Platten erstrecken sich in der
axialen Richtung von den axial entgegengesetzten Innenflächen
der beiden elastischen Radialwände in die Druckaufnahmekammer,
so daß die Strömungsdrossel durch einander gegenüberliegende
Stirnflächen der Ansätze bestimmt wird, welche von den axial
entgegengesetzten Innenflächen der beiden elastischen Radial
wände in der axialen Richtung entfernt sind.
Bei dieser Ausgestaltung gemäß der Erfindung erfüllen die star
ren Platten zwei Funktionen, d. h., sie verhindern die Expan
sion der elastischen Radialwände in der axialen Richtung und
sie grenzen zwischen ihren Ansätzen die Strömungsdrossel in
nerhalb der Druckaufnahmekammer ab. Insofern kann die Strö
mungsdrossel unter Verwendung der starren Platten oder ohne
den Einsatz von besonderen Bauteilen ausgebildet werden. Demzufolge
weist die erfindungsgemäße elastische Lagerung eine einfache
Konstruktion auf, und sie ist ohne
Schwierigkeiten sowie wirtschaftlich herzustellen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 einen Querschnitt einer elastischen
Lagerung
die als eine Motorlagerung oder -aufhängung ausgebil
det ist;
Fig. 2 den Axialschnitt nach der Linie 2-2 in der Fig. 1;
Fig. 3 den Querschnitt nach der Linie 3-3 in der Fig. 1;
Fig. 4 eine Stirnansicht der rechten Seite der Motorlagerung
bei Betrachtung von Fig. 2;
Fig. 5 den Schnitt nach der Linie 5-5 in der Fig. 1;
Fig. 6 einen Querschnitt eines inneren Bausatzes der Lagerung
von Fig. 1, welcher im Verlauf der Herstellung der
Motorlagerung mittels eines Vulkanisiervorgangs
gefertigt wird;
Fig. 7 den Schnitt nach der Linie 7-7 in der Fig. 6;
Fig. 8 eine Seitenansicht der rechten Seite des inneren Bau
satzes bei Betrachtung von Fig. 6;
Fig. 9 eine Ansicht eines halbzylindrischen Drosselelements
der Lagerung von Fig. 1 im abgewickelten Zustand;
Fig. 10 einen zu Fig. 2 entsprechenden Axialschnitt, der
die Motorlagerung im in ein Kraftfahrzeug einge
bauten Zustand zeigt;
Fig. 11-18 Darstellungen, die jeweils denen der Fig. 1, 2,
4, 6, 7, 8, 9 und 10 entsprechen und eine weitere
Ausführungsform der elastischen Lagerung betreffen;
Fig. 19 ein Diagramm, das gleichartige Betriebskennwerte der
Motorlagerung von Fig. 11 und eines Vergleichsbeispiels
darstellt, welche in einem Versuch erhalten wurden,
wobei die Motorlagerung Schwingungen in einem nie
derfrequenten Bereich ausgesetzt wurde;
Fig. 20 ein Diagramm, das unterschiedliche Betriebskennwerte
der Motorlagerung von Fig. 11 und des Vergleichsbei
spiels darstellt, welche in einem Versuch erhalten
wurden, wobei die Motorlagerung Schwingungen in
einem hochfrequenten Bereich ausgesetzt wurde.
Es wird zuerst auf die Fig. 1-5 Bezug genommen, in denen
eine Motorlagerung 10 für ein Kraftfahrzeug in einem Aufbau
gemäß einer ersten Ausführungsform der elastischen Lagerung gezeigt ist.
Diese Lagerung 10 besitzt eine Innenhülse 12 aus Metall und
eine radial auswärts der Innenhülse 12 derart angeordnete
Außenhülse 14 aus Metall, daß die Achse der Innenhülse 12
mit einem geeigneten Größenwert von der Achse der Außenhülse
14 in der radialen oder diametralen Richtung, in welcher auf
die Lagerung 10 eine dynamische Schwingungsbelastung aufge
bracht wird, versetzt ist. Die Innen- und Außenhülse 12, 14
sind untereinander federnd durch einen zwischen den beiden
Hülsen ausgestalteten ersten elastischen Körper 16 verbunden.
Die Motorlagerung 10 wird am Fahrzeug so eingebaut, daß die
Innenhülse 12 am Fahrzeugaufbau befestigt wird, während die
Außenhülse 14 an einem einen Motor enthaltenden Triebwerk des
Fahrzeugs fest angebracht wird, so daß das Triebwerk mittels
der Motorlagerung 10 flexibel am Fahrzeugaufbau gehalten ist.
In diesem Zustand wirken die Masse (das Gewicht) des Trieb
werks (d. h. eine statische Last) und eine dynamische Schwin
gungsbelastung auf die Motorlagerung 10 in der diametralen
Richtung, in welcher die Innen- und Außenhülse 12, 14 ex
zentrisch zueinander versetzt sind, d. h. bei Betrachtung von
Fig. 1 in der vertikalen Richtung. Diese Richtung wird im fol
genden der Einfachheit halber als "Radialrich
tung" der Lagerung be
zeichnet. Wenn die statische Last auf die Außenhülse 14 auf
gebracht wird, dann sind die Innen- und Außenhülse 12, 14 im
wesentlichen zueinander konzentrisch oder koaxial, wie in
Fig. 10 dargestellt ist, welche die Motorlagerung 10 im
in das Kraftfahrzeug eingebauten Zustand zeigt.
Im einzelnen ist die Innenhülse 12 ein allgemein zylindrisches
Bauteil mit einer relativ großen Wandstärke. Radial außerhalb
der Innenhülse 12 ist eine Zwischenhülse 18 aus Metall in ex
zentrischer Lagebeziehung mit der Innenhülse 12 und in konzen
trischer Lagebeziehung mit der Außenhülse 14 angeordnet. Diese
Zwischenhülse 18 ist ein zylindrisches Bauteil mit relativ
geringer Wandstärke und hat einen axial zwischenliegenden Ab
schnitt mit einem relativ kleinen Durchmesser, welcher eine
Ringnut 17 bestimmt. An der Außenfläche der Zwischenhülse 18
ist diese Ringnut 17 offen, und sie hat eine geeignete axiale
Länge, wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist. Der erste ela
stische Körper 16 wird zwischen der Innenhülse 12 sowie der
Zwischenhülse 18 ausgebildet. Die drei Elemente 12, 16 und
18 bilden einen inneren Bausatz 20 der Motorlagerung 10, wie
in den Fig. 6-8 gezeigt ist, wobei die Innen- und Zwischen
hülse 12, 18 untereinander nachgiebig oder federnd durch den
ersten elastischen Körper 16 verbunden sind.
Wie den Fig. 1, 3 und 6 zu entnehmen ist, hat der erste ela
stische Körper 16 eine solche Ausbildung, daß er sich von
diametral entgegengesetzten Umfangsabschnitten der Innenhülse
12 in den radialen Richtungen der Lagerung 10 erstreckt, wel
che nahezu rechtwinklig zu der Radialrichtung der Lagerung
liegen, in der die statischen und dynamischen Belastungen auf
die Motorlagerung aufgebracht werden. Das heißt mit anderen
Worten, daß die Umfangsabschnitte der Innenhülse, von welchen
sich der erste elastische Körper 16 zur Zwischenhülse 18 hin
erstreckt, einander in der diametralen Richtung gegenüberlie
gen, welche im wesentlichen zur Radialrichtung der Lagerung
senkrecht ist.
Bei der in Rede stehenden Ausführungsform sind zwei radiale
Teile 16a des ersten elastischen Körpers 16, die von den jewei
ligen Umfangsabschnitten der Innenhülse 12 ausgehen, aufwärts
(bei Betrachtung von Fig. 1 und 6) unter einem geeigneten
kleinen Winkel mit Bezug zu der zur Radialrichtung der Lagerung
rechtwinkligen diametralen Richtung so geneigt, daß die
radialen Enden der beiden radialen Teile 16a, mit welchen
der erste elastische Körper 16 die Zwischenhülse 18 berührt,
auf einer der diametral entgegengesetzten Seiten der Innen
hülse 12 angeordnet sind, auf welcher der radial versetzte
Abstand zwischen der Innen- und Zwischenhülse 12, 18 in der
Radialrichtung der Lagerung größer als auf der anderen Seite
ist. Wenn die Lagerung 10 im Fahrzeug eingebaut ist, wobei
die Masse oder statische Last des Triebwerks auf den ersten
elastischen Körper 16 über die Außen- und Zwischenhülse 14,
18 wirkt, wird der erste elastische Körper 16 so verformt,
daß die zwei radialen Teile 16a von diesem zwischen den zwei
Hülsen 12 und 18 parallel zu der zur Radialrichtung der Lagerung
rechtwinkligen Richtung gemacht werden.
Ein Verbindungsteil in Gestalt eines mittigen Ansatzes 22 ist
einstückig mit dem ersten elastischen Körper 16 so ausgestal
tet, daß dieser mittige Ansatz 22 von einem axial mittigen
Teil der Innenhülse 12 ausgeht, wie in Fig. 2 und 7 dargestellt
ist. Im einzelnen erstreckt sich der mittige Ansatz 22 von
einem Umfangsabschnitt der Innenhülse, welcher in Umfangsrich
tung zwischen den zwei diametral entgegengesetzten Umfangsab
schnitten liegt, von denen die zwei radialen Teile 16a des
ersten elastischen Körpers 16 ausgehen, zur Außenhülse 14
hin. Wie in Fig. 1 und 6 gezeigt ist, befindet sich der mitti
ge Ansatz oder Vorsprung 22 auf der einen der diametral ent
gegengesetzten Seiten der Innenhülse 12, auf welcher der ra
dial versetzte Abstand zwischen den zwei Hülsen 12 und 18 bei
Betrachtung in der Radialrichtung der Lagerung größer ist als
auf der anderen Seite, d. h. auf der diametralen Seite, auf
der der radiale Abstand zwischen den beiden Hülsen 12, 14
durch die Masse des Triebwerks vermindert wird. Der mittige,
das Verbindungsteil darstellende Ansatz 22 hat, gemessen von
der Umfangsfläche der Innenhülse 12 in der radialen Richtung,
eine geeignete Höhe. Die Funktion dieses mittigen Ansatzes
22 wird noch erläutert.
Einstückig mit dem mittigen Ansatz 22 ist ein Paar von elasti
schen Querwänden 24 ausgestaltet, die eine relativ geringe
Wandstärke oder Dicke haben und aus einem elastischen Gummima
terial gefertigt sind. Wie den Fig. 2 und 7 zu entnehmen ist,
erstrecken sich diese elastischen Querwände 24 von den axial
einander entgegengesetzten Stirnflächen des mittigen Ansatzes
22 im allgemeinen in entgegengesetzten axialen Richtungen der
Lagerung 10, jedoch unter einem relativ kleinen Neigungswin
kel in der radialen Auswärtsrichtung der Lagerung. Diese ela
stischen Querwände 24 wirken mit einem Paar von elastischen
Radialwänden 26 zusammen, um einen zweiten elastischen Körper
28 zu bilden. Die elastischen Radialwände 26, deren Dicke
größer als diejenige der elastischen Querwände 24 ist, sind
ebenfalls aus einem nachgiebigen Gummimaterial gefertigt,
wobei sich die Radialwände 26 von jeweiligen axialen Enden
der Querwände 24 aus erstrecken und die Innenfläche der Zwi
schenhülse 18 berühren. Wie in Fig. 7 gezeigt ist, sind die
beiden elastischen Radialwände 26 voneinander in der Achsrich
tung der Innenhülse 12 beabstandet und wirken mit dem mittigen
Ansatz 22 zur Abgrenzung einer ersten Tasche 30 zusammen. Die
Zwischenhülse 18 besitzt ein erstes Fenster 32, durch das die
erste Tasche 30 in der Außenumfangsfläche der Hülse 18 offen
ist, wie in Fig. 7 gezeigt ist.
Wenn über die Hülsen 12, 14 sowie 18, den mittigen Ansatz 22
und den ersten elastischen Körper 16 auf den zweiten elasti
schen Körper 28 statische und dynamische Belastungen aufge
bracht werden, so werden die Querwände 24 einer Scherkraft
oder -spannung unterworfen, und sie unterliegen einer Scherver
formung oder -belastung, während die beiden Radialwände 26
einer Kompressionskraft oder Druckspannung unterworfen wer
den und damit eine Druckverformung oder -belastung durchma
chen. In dieser Beziehung ist ersichtlich, daß der mittige
Ansatz 22 die Funktion hat, die Innenhülse 12 und den zwei
ten elastischen Körper 28 zu verbinden. Die radial innenlie
genden Endflächen der elastischen Radialwände 26 bilden jewei
lige Anschlagflächen 34, die normalerweise von der Außenum
fangsfläche der Innenhülse in der Radialrichtung der Lagerung
beabstandet sind. Die Anschlagflächen 34 können an der Außen
umfangsfläche der Innenhülse 12 bei Einwirken einer Schwin
gungsbelastung von übermäßiger Größe anstoßen, um dadurch
eine übermäßige Verformung des ersten sowie zweiten elasti
schen Körpers 16 bzw. 28 zu verhindern. Der Einfachheit halber
wird die radiale Richtung, in welcher die Anschlagflächen 34
an der Innenhülse 12 anstoßen, als die "Anprallrichtung" be
zeichnet, während die radiale Richtung, in welcher die An
schlagflächen 34 sich von der Innenhülse 12 wegbewegen, als
"Rückprallrichtung" bezeichnet wird.
An einem Umfangsbereich der Innenfläche der Zwischenhülse 18,
an welchem die radiale Versetzung zwischen den Hülsen 12 und
18 am kleinsten ist, ist ein Gummi-Anschlagblock 36 ausgestal
tet, d. h., dieser Block befindet sich an dem Umfangsabschnitt,
der demjenigen, von welchem der mittige Ansatz 22 ausgeht,
diametral gegenüberliegt. Der Gummi-Anschlagblock 36 ist
in der Radialrichtung der Lagerung zur Innenhülse 12 beabstan
det und für eine anstoßende Berührung mit der Innenhülse 12
bei Aufbringen einer übermäßigen Schwingungsbelastung ausge
staltet, um dadurch eine übermäßig große Verformung des er
sten sowie zweiten elastischen Körpers 16 und 28 in der Rück
prallrichtung zu verhindern.
Die Zwischenhülse 18 besitzt ein Paar von in zugeordneten Um
fangsabschnitten von dieser ausgebildeten zweiten Fenstern
38, die, bei Betrachtung in der Umfangsrichtung der Hülse 18,
auf entgegengesetzten Seiten des Anschlagblocks 36 angeordnet
sind, wie in Fig. 6 gezeigt ist. Diese beiden Fenster 38 wer
den durch zugehörige flexible Membranen 40 verschlossen, die
von einer an einem Teil der Außenumfangsfläche der Zwischen
hülse 18, welcher dem Anschlagblock 36 entspricht, ausgebil
deten Gummischicht ausgehen. Die Membranen 40 und die Gummi
schicht sind mit dem ersten sowie zweiten elastischen Körper
16, 28 und mit dem mittigen Ansatz 22 einstückig ausgestaltet
und durch Vulkanisieren an der Zwischenhülse 18 fest ange
bracht.
Die beiden Membranen 40 bestimmen ein Paar von zweiten Ta
schen 42, die durch die jeweiligen zweiten Fenster 38 der Zwi
schenhülse 18 hindurch offen sind, wie die Fig. 6 erkennen
läßt. Diese zweiten Taschen 42 stehen untereinander durch kehlförmige
Verbindungskanäle 44, welche innerhalb der Ringnut 17 der Zwi
schenhülse 18 abgegrenzt sind, wie in Fig. 6 und 7 gezeigt
ist, in Verbindung.
Diejenigen Teile der Zwischenhülse 18, die die Ringnut 17
abgrenzen, bilden zwei U-förmige Lagerteile 46, welche die
Umfangsenden des ersten Fensters 32 einschließen und den Um
fangsenden der ersten Tasche 30 benachbart sind. Eines der
beiden Lagerteile 46 besitzt eine Verbindungsrinne 48 für
eine Fluidverbindung mit der nähergelegenen Tasche der beiden
Taschen 42, wie in Fig. 6 und 8 dargestellt ist.
Der innere Bausatz 20 mit dem oben beschriebenen Aufbau wird
mit einem Drosselelement 50 und der Außenhülse 14 so zusammen
gebaut, daß das Drosselelement 50 die erste Tasche 30 ab
schließt und die Außenhülse 14 an der Zwischenhülse 18 an
gebracht ist, um die Außenfläche des Drosselelements 50
abzudecken.
Das Drosselelement 50 ist ein halbzylindrisches Bauteil, das
am inneren Bausatz 20 so angebracht ist, daß die in Umfangs
richtung entgegengesetzten Endstücke des Drosselelements 50
in die beiden U-förmigen Lagerteile 46 der Zwischenhülse 18
eingepaßt sind, wie in Fig. 1 gezeigt ist. In seiner Außenflä
che weist das Drosselelement 50 eine allgemein spiralförmige
Nut 52 auf, die in der Abwicklung des halbzylindrischen Bau
teils 50 von Fig. 9 dargestellt ist. Das Drosselelement 50
ist mit einem Durchgangsloch 54 versehen, das mit dem inneren
Ende der spiralförmigen Nut 52 Verbindung hat, deren äußeres
Ende in einem der in Umfangsrichtung entgegengesetzten End
stücke des Drosselelements 50 offen ist. Wenn das Drosselele
ment 50 an der Zwischenhülse 18 des inneren Bausatzes 20 ange
bracht ist, steht die spiralförmige Nut 52 über das Durchgangs
loch 54 mit der ersten Tasche 30 und über die Öffnung am äuße
ren Endstück der Nut 52 mit einer der zweiten Taschen 42 in
Verbindung.
Nach dem Anbringen des Drosselelements 50 am inneren Bausatz
20 wird die Außenhülse 14 auf diesen gesetzt. Dann wird die
Außenhülse 14 unter Verwendung von beispielweise acht Zieh
matrizen, die rund um den Umfang der Außenhülse 14 angeordnet
sind, radial einwärts gegen die Zwischenhülse 18 komprimiert.
Auf diese Weise wird die erste Tasche 30 durch das Drossel
element 50 abgeschlossen, wodurch eine Druckaufnahmekammer
56 gebildet wird. Ferner werden durch die Außenhülse 14 die
zweiten Taschen 42 verschlossen, womit zwei Ausgleichkammern
58 gebildet werden. Die Außenhülse 14 ist an ihrer Innenum
fangsfläche mit einer Abdicht-Gummilage bedeckt, die während
des Vulkanisiervorgangs ausgestaltet wird, wobei diese Gum
milage 62 zwischen der Zwischen- sowie Außenhülse 18 bzw. 14
eingequetscht wird und die Fluiddichtheit der Druckaufnahme-
sowie Ausgleichkammern 56 bzw. 58 gewährleistet.
Die Druckaufnahme- sowie Ausgleichkammer 56 und 58 werden
mit einem geeigneten inkompressiblen Fluid gefüllt, das so
gewählt wird, daß es der Motorlagerung 10 eine gewünschte
Dämpfungs-/Isoliereigenschaft auf der Grundlage der Fluidströ
mungen durch einen die Druckaufnahmekammer 56 und die Ausgleich
kammern 58 verbindenden Drosselkanal 60 hindurch verleiht.
Vorzugsweise wird als das inkompressible Fluid Wasser, Alkylen
glykol, Polyalkylenglykol, Silikonöl oder ein anderes Fluid
mit einem relativ niedrigen Viskositätswert verwendet. Das
Füllen der Kammern 56 und 58 wird dadurch bewirkt, daß das
Drosselelement 50 und die Außenhülse 40 am inneren Bausatz
20 innerhalb einer Masse des ausgewählten, in einem geeigne
ten Gefäß enthaltenen inkompressiblen Fluids angebracht wer
den.
Der erwähnte Drosselkanal 60 wird so ausgebildet, daß die
in der Außenfläche des Drosselelements 50 vorhandene spiral
förmige Nut 52 durch die Außenhülse 14 fluiddicht verschlos
sen wird. Das inkompressible Fluid hat die Möglichkeit, durch
den Drosselkanal 60 zwischen der Druckaufnahmekammer 56 und
den Ausgleichkammern 58 zu fließen. Wenn die Außenhülse 14
am inneren Bausatz 20 gehalten ist, werden auch die Verbin
dungskehlen 44 abgeschlossen, um dadurch Kanäle zu erzeugen,
durch die die beiden Ausgleichkammern 58 untereinander in Ver
bindung stehen. Bei der in Rede stehenden Ausführungsform,
wobei der Drosselkanal 60 eine spiralförmige Gestalt von aus
reichend großer Länge hat, können eingetragene Schwingungen
mit relativ niedrigen Frequenzen, wie ein Motorrütteln und
-springen, auf der Grundlage der Resonanz der durch den Drossel
kanal 60 fließenden Fluidmassen wirksam gedämpft werden. Das
bedeutet, daß die Abmessungen (Länge und Querschnittsfläche
für die Fluidströmung) des Drosselkanals 60 in geeigneter
Weise bestimmt oder abgestimmt werden, um einen wirksamen
Dämpfungseffekt mit Bezug auf die niederfrequenten Schwingun
gen zu erzeugen.
Die Motorlagerung 10 mit dem vorstehend beschriebenen Auf
bau wird am Kraftfahrzeug so angebaut, daß die Innenhülse 12
am Fahrzeugaufbau und die Außenhülse 14 am Triebwerk des Fahr
zeugs befestigt werden. In Umfangsrichtung wird die Motorla
gerung 10 so ausgerichtet, daß die Innen- und Außenhülse 12
bzw. 14 exzentrisch in der vertikalen Richtung mit Bezug zu
einander versetzt sind, d. h. die Lagerung 10 wird in der Um
fangsrichtung derart positioniert, daß die Masse des Trieb
werks auf die Lagerung 10 wirkt und eine dynamische Schwin
gungsbelastung auf die Motorlagerung primär in der Radialrichtung
der Lagerung aufgebracht wird, in welcher Richtung die
Innen- und Außenhülse 12, 14 exzentrisch zueinander versetzt
sind. Ist die Lagerung 10 derart in das Fahrzeug eingebaut,
so werden die Innen- und Außenhülse 12, 14 im wesentlichen
konzentrisch oder koaxial zueinander angeordnet, wobei die
statische Last des Triebwerks auf die Außenhülse 14 wirkt,
wie in Fig. 10 gezeigt ist.
Wird eine dynamische Schwingungsbelastung auf die Motorlage
rung 10 zur Einwirkung gebracht, so werden die Innen- und
Außenhülse 12, 14 mit Bezug zueinander in der Radialrichtung der Lagerung
auf Grund der elastischen Verfor
mung des ersten und zweiten elastischen Körpers 16, 18 in
Schwingungen versetzt, wodurch sich der Fluiddruck innerhalb
der Druckaufnahmekammer 56 periodisch ändert, was dazu führt,
daß das Fluid wegen eines Druckunterschiedes zwischen der
Druckaufnahmekammer 56 und den Ausgleichkammern 58 durch
den Drosselkanal 60 fließt. Auf diese Weise entfaltet die Mo
torlagerung 10 einen wirksamen Dämpfungseffekt mit Bezug auf
ein Motorrütteln und -springen oder andere Vibrationen mit
relativ niedrigen Frequenzen, was auf der Resonanz der Fluid
masse beruht, die zum Fließen durch den Drosselkanal 60 ge
zwungen wird.
Wenn die Schwingungsbelastung auf die Druckaufnahmekammer 56
aufgebracht wird, werden die radial auswärts geneigten ela
stischen Querwände 24, die den Bodenbereich der Druckaufnahme
kammer 56 bestimmen, einer Scherverformung unterworfen, wäh
rend die elastischen Radialwände 26, die die axial entgegenge
setzten Wände der Druckaufnahmekammer 56 bestimmen, eine Druckverformung
durchmachen. Da die elastischen Querwände 24 eine erheblich
geringere Dicke als die elastischen Radialwände 26 haben, fin
det darüber hinaus die Verformung der Druckaufnahmekammer 56
primär als die Scherverformung der elastischen Querwände 24
statt. Demzufolge unterliegt der mittige Ansatz, der zwi
schen der Innenhülse 12 und dem zweiten elastischen Körper
28 ausgebildet ist, einer Druckverformung von lediglich gerin
ger Größe. Als Ergebnis dessen wird der mittige Ansatz 22
radial wie ein hin- und hergehender Kolben zum Schwingen oder
Oszillieren in die und aus der Druckaufnahmekammer 56 ge
bracht, wobei eine Scherverformung der elastischen Quer
wände 24 mit einem relativ großen Wert auftritt, wenn die
Innenhülse 12 mit Bezug zur Außenhülse 14 schwingt. Die hin-
und hergehende Bewegung des mittigen Ansatzes 22 ist tatsäch
lich wirksam, um die periodische Druckänderung in der Druckauf
nahmekammer 56 herbeizuführen, wenn die Schwingungsbelastung
zwischen der Innen- und Außenhülse 12 bzw. 14 aufgebracht
wird.
Im Zusammenhang mit der hin- und hergehenden Bewegung des mitti
gen Ansatzes 22 ist festzuhalten, daß die elastischen Querwän
de 24 nahezu zur Achsrichtung der Innenhülse 12 parallel sind,
wenn die Masse des Triebwerks auf die Außenhülse 14 während
des Einsatzes der Lagerung 10 am Fahrzeug wirkt, wie in Fig.
10 dargestellt ist. In diesem Zustand wird eine relativ klei
ne Amplitude der eingetragenen Schwingung dazu führen, daß
der mittige Ansatz 22 die radiale Hin- und Herbewegung nach
Art eines Kolbens mit Bezug zur Druckaufnahmekammer 56 be
wirkt.
Bei der erfindungsgemäßen Motorlagerung 10, bei welcher die
Verformung des zweiten elastischen Körpers 28 bei Einwirken
einer dynamischen Schwingungsbelastung primär als die Scher
belastung der dünnwandigen elastischen Querwände 24 auftritt,
hat der zweite elastische Körper 28 keinen bedeutsamen Wert
an Federsteifigkeit in der Radialrichtung der Lagerung,
d. h., der größte Anteil der
Federsteifigkeit der Lagerung 10 in der Radialrichtung der Lagerung
wird durch den ersten elastischen Körper 16 gelie
fert.
Andererseits unterliegen die beiden radialen Teile 16a des
ersten elastischen Körpers 16 einer Scherverformung, wenn
dieser der in der diametralen Richtung aufgebrachten Schwin
gungsbelastung ausgesetzt wird, d. h. der Belastung in der
Radialrichtung der Lagerung. Die Verformung des ersten elasti
schen Körpers 16 tritt auch als die Scherverformung auf, wenn
der elastische Körper 16 eine in der Achsrichtung der Motorla
gerung 10 aufgebrachte Schwingungsbelastung empfängt. Das
bedeutet, daß das Verhältnis der Federsteifigkeit der Lage
rung 10 in der diametralen Richtung zu derjenigen in der axia
len Richtung ohne Schwierigkeiten auf einen gewünschten Wert
eingestellt werden kann, indem in geeigneter Weise die Abmes
sungen (z. B. Wandstärke und axiale Breite) des ersten ela
stischen Körpers 16 festgelegt oder abgestimmt werden.
Die in Rede stehende Ausbildung macht es somit möglich, die
Motorlagerung 10 so zu konstruieren, daß die Federsteifigkeit
in der axialen Richtung höher als diejenige in der diametra
len Richtung ist, was bei der bekannten elastischen Lagerung
mit einer Fluidfüllung nach der eingangs erwähnten US-PS
4 749 173 nicht möglich ist. Es besteht kein Zweifel und wurde
in der Praxis bestätigt, daß bei dem Erfindungsgegenstand die
Federsteifigkeit in der axialen Richtung etwa 1,2 mal größer
ist als diejenige in der diametralen Richtung.
Die erfindungsgemäße Motorlagerung 10 mit dem beschriebenen
Aufbau ist imstande, eine ausreichend hohe Federsteifigkeit
mit Bezug auf die in der axialen Richtung eingetragenen Schwin
gungen zu entfalten, ohne den auf der Resonanz der Fluidströ
mungen durch den Drosselkanal 60 beruhenden Dämpfungseffekt
zu opfern oder zu verlieren. Folglich minimiert die erfindungs
gemäße Lagerung 10 die Oszillierbewegungen des Triebwerks mit
Bezug zum Fahrzeugaufbau, weshalb der Fahrkomfort des Fahr
zeugs leistungsfähig und wirksam verbessert wird.
Ferner bilden die beiden elastischen Radialwände 26, die die
axial entgegengesetzten Wände der Druckaufnahmekammer 56 der
erfindungsgemäßen Motorlagerung 10 sind, jeweilige Anschläge
(Anschlagflächen 34) in der Anprallrichtung. Da eine übermä
ßige, zwischen den zwei Hülsen 12 und 14 zur Wirkung gebrach
te Schwingungsbelastung in gleicher Weise von den zwei ela
stischen Radialwänden 26 durch diese zwei Anschläge 34 aufge
nommen wird, wird folglich die Lebensdauer des zweiten elasti
schen Körpers 28 gesteigert.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 11-18 wird eine abgewandelte
Ausführungsform gemäß der Erfindung beschrieben, wobei für
gleichartige Bauteile wie in den Fig. 1-10 gleiche Bezugs
zeichen verwendet werden und deren Beschreibung unterbleibt.
Die Motorlagerung in der zweiten Ausführungsform verwendet
eine rechteckige, starre Platte 35, die teilweise in jede der
beiden elastischen Radialwände 26 des ersten elastischen Kör
pers 28 eingebettet ist, wie den Fig. 12 und 15 deutlich zu
entnehmen ist. Im einzelnen ist die starre Platte 35 in einen
radial zwischenliegenden Teil einer jeden elastischen Radial
wand 26 teilweise so eingebettet, daß die Platte 35 in der
Achsrichtung der Lagerung 10 und in der im wesentlichen zur
Radialrichtung der Lagerung rechtwinkligen Richtung verläuft.
Die starren Platten 35 werden an den zugeordneten Radialwän
den 26 bei dem der Ausbildung des zweiten elastischen Körpers
28 dienenden Vulkanisiervorgang befestigt, und sie haben die
Funktion, die Größe oder den Wert in der Expansion der ela
stischen Radialwände 26 in der axialen Richtung der Motorla
gerung 10 zu begrenzen.
Die beiden starren Platten 35 haben jeweils Ansätze oder Vor
sprünge 37, die von den in axialer Richtung entgegengesetz
ten Innenflächen der zugehörigen Radialwände 26 in die Druck
aufnahmekammer 56 so vorragen, daß die axial
gegenüberliegenden Stirnflächen der zwei Ansätze 37 zueinan
der mit einer geeigneten Distanz in der Achsrichtung der La
gerung 10 beabstandet sind, um innerhalb der Druckaufnahme
kammer 56 einen Strömungsbegrenzer oder eine Strömungsdrossel
64 zu bestimmen. Die Strömungsdrossel 64 ist im axial mittigen
Bereich der Druckaufnahmekammer 56 angeordnet.
Bei dieser zweiten Ausführungsform besitzt das Drosselelement
50 ein Durchgangsloch 55, das in einem in Umfangsrichtung
zwischenliegenden Bereich des Elements 50 im Gegensatz zum
Durchgangsloch 54 bei der ersten Ausführungsform ausgestal
tet ist, wobei dieses Durchgangsloch 54 am inneren Ende der
Nut 52 an einem Umfangsendstück des Elements 50 ausgebildet
ist. Bei der zweiten Ausführungsform ist dieses Durchgangs
loch 55 zu einem in Umfangsrichtung zwischenliegenden Teil
der Druckaufnahmekammer 56 offen, wie in Fig. 11 gezeigt ist.
Die die Strömungsdrossel 64 bestimmenden beiden starren Plat
ten 35 teilen die Druckaufnahmekammer 56 im wesentlichen in
zwei Abteile, d. h. ein radial inneres sowie ein radial äuße
res Abteil , die untereinander durch die Strömungsdrossel 64
in Verbindung stehen. Bei Aufbringen einer dynamischen Schwin
gungsbelastung in der Radialrichtung der Lagerung wird das
Fluid auf Grund der elastischen, durch die Schwingungsbela
stung hervorgerufenen Verformung des zweiten elastischen
Körpers 28 zum Fließen durch die Strömungsdrossel 64 ge
zwungen.
Da die Strömungsdrossel 64 eine ausreichend große Quer
schnittsfläche für die Fluidströmung durch diese hindurch
besitzt, zeigt die erfindungsgemäße Motorlagerung 10 eine
wirksam verminderte dynamische Federkonstante mit Bezug auf
Dröhngeräusche und gleichartige hochfrequente Schwingungen.
Der Frequenzbereich solcher hochfrequenter Schwingungen,
für welche die Lagerung 10 eine ausreichend niedrige dynami
sche Federkonstante entfaltet, kann in geeigneter Weise ju
stiert werden, indem die Querschnittsfläche und die radiale
Abmessung der Strömungsdrossel 64, d. h. die Querschnittsflä
che der entgegengesetzten Stirnseiten der Ansätze 37, der
Abstand zwischen diesen Stirnflächen und die Dicke der Ansätze
37 in zweckentsprechender Weise festgelegt oder abgestimmt
werden.
Die Motorlagerung 10 mit dem beschriebenen Aufbau in der zwei
ten Ausführungsform bietet einen ausgezeichneten Dämpfungsef
fekt mit Bezug auf die niederfrequenten Schwingungen auf der
Grundlage der Resonanz des durch den Drosselkanal 60 fließen
den Fluids und entfaltet eine ausreichend niedrige dynamische
Federkonstante auf der Grundlage der Resonanz des durch die
Strömungsdrossel 64 fließenden Fluids mit Bezug auf die hoch
frequenten Schwingungen, die ein Fließen des Fluids durch
den Drosselkanal 60 nicht hervorrufen. Demzufolge minimiert
oder verhindert die durch die Platten 35 geschaffene Strömungs
drossel 64 eine unangemessen hohe dynamische Federkonstante
bei einem Aufbringen der hochfrequenten Schwingungen, so daß
die Lagerung 10 ausgezeichnete Dämpfungs- und/oder Isolie
rungseigenschaften über einen weiten Frequenzbereich von ein
getragenen Schwingungen zur Verfügung stellt.
Da die Ansätze 37 der starren Platten 35, die die Strömungs
drossel 64 bestimmen, von den Innenflächen der elastischen
Radialwände 26, welche teilweise den Umfang der Druckaufnah
mekammer 56 bestimmen, vorstehen, werden die Ansätze 37 nicht
mit den anderen Bauteilen, z. B. dem zweiten elastischen Kör
per 28 der Lagerung 10, ungeachtet der Richtungen, in wel
chen die Lagerung 10 die Schwingungsbelastung empfängt, in
anstoßende Berührung kommen. Das heißt mit anderen Worten,
daß das Vorsehen der starren Platten 35 nicht die Möglichkeit
einer Verschlechterung oder Verminderung der schwingungsdämp
fenden und/oder -isolierenden Kennwerte sowie der Lebens
dauer der Motorlagerung 10 in sich schließt.
Es ist auch hervorzuheben, daß das Vorhandensein der teilwei
se in die elastischen Radialwände 26 des zweiten elastischen
Körpers 28 eingebetteten starren Platten 35 die Größe in der
Expansion der elastischen Radialwände 26 begrenzt oder ein
schränkt und dadurch eine leichte Verformung der elasti
schen Querwände 24 zuläßt, was zu einer wirksamen volumetri
schen Änderung der Druckaufnahmekammer 56 führt. Dadurch wird
eine vergrößerte Menge des Fluids zum Fließen durch den Dros
selkanal 60 bei Aufbringen von niederfrequenten Schwingungen
gezwungen, und zwangsläufig wird eine vergrößerte Menge des
Fluids zum Fließen durch die Strömungsdrossel 64 bei Aufbrin
gen von hochfrequenten Schwingungen gebracht.
Die starren Platten 35 erfüllen zwei Funktionen, d. h., sie
verhindern die Expansion der elastischen Radialwände 26 in
der axialen Richtung und bestimmen zwischen ihren Ansätzen
37 die Strömungsdrossel 64 innerhalb der Druckaufnahmekammer
56. Diese Strömungsdrossel 64 wird insofern allein durch Ver
wendung der starren Platten 35 und ohne die Verwendung von
besonderen Bauteilen gebildet. Folglich ist die erfindungsge
mäße Motorlagerung in der Ausführungsform nach den Fig. 11
-18 von relativ einfacher Konstruktion und wirtschaftlich
zu fertigen.
Die Motorlagerung 10 nach den Fig. 11-18 wurde geprüft, um
den Verlustfaktor zu messen, wenn sie den niederfrequenten
Schwingungen ausgesetzt wurde, und die dynamische Federkonstan
te zu messen, wenn sie den hochfrequenten Schwingungen ausge
setzt wurde. Die Messungen sind in den Diagrammen der Fig.
19 und 20 zusammen mit den Messungen dargestellt, welche an
einem Vergleichsbeispiel vorgenommen wurden, das eine bekann
te Motorlagerung ohne eine Strömungsdrossel innerhalb der
Druckaufnahmekammer ist: Die Untersuchung wurde mit einer Mas
se von 100 kg des Fahrzeug-Triebwerks, die auf die Außenhülse
14 in der Radialrichtung der Lagerung einwirkte, durchge
führt. Die niederfrequenten Schwingungen hatten eine Amplitu
de von ± 0,3 mm, während die hochfrequenten Schwingungen eine
Amplitude von ± 0,05 mm hatten.
Aus den Diagrammen der Fig. 19 und 20 wird deutlich, daß die
Lagerung 10 in der zweiten Ausführungsform (Fig. 11-18)
einen ausreichend hohen Dämpfungseffekt mit Bezug auf die
Schwingungen, wie ein Motorrütteln und -springen, deren Fre
quenz in der Nähe von 10 Hz liegt, bietet und gleichzeitig
eine ausreichend niedrige dynamische Federkonstante mit Bezug
auf die Schwingungen, wie Dröhngeräusche, deren Frequenz von
etwa 100 Hz bis etwa 250 Hz reicht, entfaltet.
Obwohl der erste und zweite elastische Körper 16 sowie 28 so
ausgestaltet sind, daß sie etwa eine Hälfte des Umfangs der
Innen- und Außenhülse 12 bzw. 14 bedecken, so können diese
elastischen Körper 16, 28 auch einen größeren Teil des Umfangs
der Lagerung 10 abdecken.
Bei den beschriebenen Ausführungsformen sind eine Druckaufnah
mekammer 56 und zwei Ausgleichkammern 58 so vorgesehen, daß
die eine Kammer 56 mit den Kammern 58 durch den Drosselkanal
60 in Verbindung steht. Diese Anordnung kann jedoch nach
Wunsch modifiziert werden. Beispielsweise kann die Motor
lagerung eine Druckaufnahmekammer und eine Ausgleichkammer
oder ein Paar von Druckaufnahmekammern oder drei oder mehr
Ausgleichkammern haben.
Es ist möglich, die zwei Ausgleichkammern durch eine zweite
Druckaufnahmekammer zu ersetzen, die diametral entgegengesetzt
zur ersten Druckaufnahmekammer 56 angeordnet ist. In diesem Fall kann eine geeigne
te Strömungsdrossel auch in der zweiten Druckaufnahmekammer
vorgesehen sein.
Wenngleich bei den erläuterten Ausführungsformen das Drossel
element 50 zur Anwendung gelangt, so können irgendwelche ande
re Arten eines Drosselelements vorgesehen sein, und der Dros
selkanal für eine Fluidverbindung der Fluidkammern kann
hinsichtlich seiner Ausgestaltung, seiner Länge und seiner
Querschnittsfläche in Abhängigkeit von den geforderten
schwingungsdämpfenden/-isolierenden Eigenschaften der Motorla
gerung entsprechend den Notwendigkeiten ausgelegt werden.
Obwohl der als Verbindungsteil dienende mittige Ansatz 22,
der den zweiten elastischen Körper 28 mit der Innenhülse 12
verbindet, als ein einstückiges Teil des ersten sowie zweiten
elastischen Körpers 16 und 20 ausgebildet ist, kann dieses
Verbindungsteil aus einem Kunstharz- oder Metallmaterial ge
fertigt sein unter der Voraussetzung, daß dieses Verbindungsteil
imstande ist, eine Schwingungsbelastung von der Innenhülse
12 auf den zweiten elastischen Körper 28 zu übertragen.
Bei der zweiten Ausführungsform werden die eine axiale Expan
sion der elastischen Radialwände 26 verhindernden starren
Platten 35 zur Abgrenzung der Strömungsdrossel 64 verwendet.
Jedoch kann diese Strömungsdrossel 64 durch irgendeine andere
geeignete Einrichtung, wie Teile aus Metall oder Kunstharz,
welche von starren Teilen getrennt sind, die dazu dienen,
die axiale Expansion der elastischen Radialwände 26 zu verhin
dern, begrenzt werden. Die elastischen Radialwände 26 müssen
nicht mit solchen starren Elementen versehen sein. Die Strö
mungsdrossel kann auch durch Ansätze an den elastischen Ra
dialwänden, die in die Druckaufnahmekammer 56 hineinragen,
bestimmt werden.
Wenn bei der dargestellten zweiten Ausführungsform zwei
Ansätze 37 zur Bestimmung der Strömungsdrossel 64 zur Anwen
dung kommen, so ist die Position und die vorspringende Rich
tung dieser Ansätze nicht auf diejenigen der dargestellten
Ausführungsform begrenzt, solange die Ansätze die Druckaufnah
mekammer 56 im wesentlichen in zwei Abteile auf den entgegen
gesetzten Seiten der Ansätze bei Betrachtung in der Radialrichtung
der Lagerung unterteilen. Ferner kann die Strömungsdrossel
64 durch ein einzelnes Teil oder drei oder mehr getrennte
Teile bestimmt werden. Beispielsweise kann eine einzelne Trenn
platte, die in ihrem mittigen Teil eine geeignete Drosselöff
nung besitzt, an der inneren Wandfläche der Druckaufnahmekam
mer 56 so befestigt werden, daß diese Kammer 56 durch die
Trennplatte im wesentliche in zwei Abteile geteilt wird.
Es ist auch möglich, die Druckaufnahmekammer 56 mit einem
Vorsprung zu versehen, der von der Bodenfläche der Kammer 56
in die Strömungsdrossel 64 sich erstreckt, so daß die Reso
nanzfrequenz des durch die Strömungsdrossel 64 fließenden
Fluids durch die Größe und Länge eines solchen Vorsprungs be
stimmt wird.
Durch die Erfindung wird somit eine Lagerung oder Aufhängung mit
einer Fluidfüllung offenbart, welche erste und zweite ela
stische Körper umfaßt, die eine Innen- und eine Außenhülse
nachgiebig verbinden und zum Teil eine Druckaufnahmekammer
abgrenzen, die über einen Drosselkanal mit einer Ausgleich
kammer von veränderlichem Volumen in Verbindung steht. Der
erste elastische Körper besitzt zwei radiale Teile, die sich
von diametral entgegengesetzten Umfangsabschnitten der Innen
hülse aus in jeweiligen radialen Richtungen erstrecken,
welche nahezu zu einer diametralen Richtung rechtwinklig
sind, in welcher eine statische Last auf die Lagerung ein
wirkt. Zwischen diesen beiden radialen Teilen geht von der
Innenhülse ein Verbindungsteil aus, das auf einer der dia
metral entgegengesetzten Seiten der Innenhülse, auf welcher
der radiale Abstand zwischen den beiden Hülsen durch die sta
tische Last vermindert wird, angeordnet ist. Der zweite ela
stische Körper enthält zwei dünnwandige Querwände, die von
jeweiligen axial entgegengesetzten Enden des Verbindungs
teils ausgehen und in einer radial auswärtigen Richtung der
Lagerung geneigt sind. Ferner umfaßt der zweite elastische
Körper zwei dickwandige Radialwände, die sich von den Enden
der Querwände in der besagten diametralen Richtung erstrecken.
Obgleich sich die dargestellten Ausführungsformen gemäß der
Erfindung auf ein Bauteil in Gestalt einer Motorlagerung oder
-aufhängung für ein Kraftfahrzeug beziehen, ist klar, daß
der Grundgedanke der Erfindung in gleicher Weise auf jegli
che anderen Lagerungs- oder Aufhängevorrichtungen, wie
Differentiallagerungen und Aufhängebuchsen für ein Kraftfahr
zeug, sowie Lagerungsvorrichtungen bei verschiedenen Appara
ten, Anlagen und Mechanismen außer einem Kraftfahrzeug an
wendbar ist.
Claims (9)
1. Elastische Lagerung mit einem ersten und einem
zweiten elastischen Körper, die eine Innen- und eine
Außenhülse nachgiebig miteinander verbinden, wobei
- - der erste elastische Körper durch zwei radiale Teile gebildet ist, die sich von diametral entgegenge setzten Umfangsabschnitten der Innenhülse aus im wesent lichen in diametraler Richtung erstrecken,
- - der zweite elastische Körper zwei stirnseitig an geordnete elastische Radialwände sowie zwei elastische Querwände umfaßt, die sich an die radial inneren Endbe reiche der Radialwände anschließen und sich im wesentli chen in axialer Richtung der Hülsen zum Inneren der La gerung hin erstrecken, und
axial zwischen den elastischen Querwänden sowie in
Umfangsrichtung mittig zwischen den beiden radialen Tei
len des ersten elastischen Körpers ein Verbindungsteil
angeordnet ist, das sich von der Innenhülse radial nach
außen erstreckt und zusammen mit dem zweiten elastischen
Körper und der Außenhülse eine mit einem Fluid gefüllte
Druckaufnahmekammer auf einer Umfangsseite der Innenhül
se abgrenzt, welche über einen Kanal mit einer auf einer
diametral entgegengesetzten Umfangsseite der Innenhülse
angeordneten Ausgleichskammer verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
die elastischen Querwände (24) von einem, von der
Innenhülse (12) ragenden Abschnitt des Verbindungsteils
(22) ausgehen, in einer radial auswärtigen Richtung der
Innenhülse (12) geneigt sind und eine geringere Dicke
als die Dicke der elastischen Radialwände (26) aufwei
sen.
2. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Verbindungsteil (22) einstückig mit dem ersten
und zweiten elastischen Körper (16, 28) ausgebildet ist.
3. Lagerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die zwei elastischen Radialwände (26) des
zweiten elastischen Körpers (28) jeweilige Anschlagflä
chen (34) besitzen, die im Normalzustand von der Innen
hülse (12) beabstandet sind und bei Aufbringen einer
übermäßigen dynamischen Schwingungsbelastung zwischen
der Innen- sowie der Außenhülse (12, 14) in Radialrich
tung der Lagerung mit der Innenhülse (12) in anstoßende Be
rührung kommen.
4. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß die Druckaufnahmekammer (56)
vom Verbindungsteil (22), dem zweiten elastischen Körper
(28) sowie von einer Außenfläche eines Drosselelements
(50) abgegrenzt ist, wobei zwischen der Außenfläche und
der Außenhülse (14) ein Drosselkanal (60) mittels einer
in der Außenfläche ausgebildeten und von der Außenhülse (14)
fluiddicht abgedeckten Nut (52) gebildet ist, die die
Druckaufnahmekammer (56) mit der Ausgleichskammer (58)
über ein die Außenfläche durchsetzendes Durchgangsloch
(54) verbindet.
5. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da
durch gekennzeichnet, daß auf einer Seite der Innenhülse
(12), die der Seite des Verbindungsteils (22) diametral
entgegengesetzt ist, ein Anschlagblock (36) angeordnet
ist, der im Normalzustand von der Innenhülse (12) beabstandet
ist und bei Aufbringen einer übermäßigen dynamischen
Schwingungsbelastung zwischen der Innen- sowie Außen
hülse (12, 14) in Radialrichtung der Lagerung mit der
Innenhülse (12) in anstoßende Berührung kommt.
6. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ge
kennzeichnet durch Einrichtungen (37), die sich von den
elastischen Radialwänden (26) in die Druckaufnahmekammer
(56) erstrecken und eine Strömungsdrossel (64) derart
bilden, daß die Strömungsdrossel (64) die Druckaufnahmekammer
in der Radialrichtung der Lagerung im wesentlichen in
ein radial inneres sowie radial äußeres Abteil unter
teilt.
7. Lagerung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die die Strömungsdrossel (64) bildenden Einrichtun
gen aus Ansätzen (37) von zwei in die elastischen Ra
dialwände (26) des zweiten elastischen Körpers (28) ein
gebetteten, eine Expansion der beiden elastischen Ra
dialwände (26) in der axialen Richtung der elastischen
Lagerung bei Aufbringen einer dynamischen
Schwingungsbelastung in der Radialrichtung der Lagerung
verhindernden starren Platten (35) bestehen.
8. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da
durch gekennzeichnet, daß die Innenhülse (12) am Aufbau
eines Kraftfahrzeugs und die Außenhülse (14) am einen
Motor enthaltenden Triebwerk des Kraftfahrzeugs be
festigt sind.
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