DE4320643A1 - Hydraulisch dämpfendes Buchsenlager - Google Patents

Hydraulisch dämpfendes Buchsenlager

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Description

Die Erfindung betrifft ein hydraulisch dämpfendes Buchsenlager, wie es zur Aggregatelagerung in Fahrzeugen eingesetzt wird. Insbesondere bei Straßenfahrzeugen sind derartige Lager üblicherweise als frequenzselektiv dämpfende Lager ausgelegt.
Die bauartbedingte große Volumensteifigkeit solcher Lager führt im Zusammenhang mit den, im Fahrzeugbetrieb auftretenden großen Temperaturschwankungen von ca. -30°C bis +90°C zu großen Innendruckschwankungen innerhalb der Lager. In Verbindung mit dem statisch wirkenden Vordruck, der sich durch das Einpressen der Lager bei der Montage ergibt und durch die Innendruckänderung in Abhängigkeit von der Lagertemperatur kommt es zu einer Frequenzverschiebung des Dämpfungsmaximums.
Nach einem Vorschlag (DE-OS 37 23 986) wird die Anwendung einer elastomeren Dämpfungsvorrichtung beschrieben, die eine elastomere Scherfeder aufweist, innerhalb derer flüssigkeitsgefüllte Kammern ausgebildet sind, die durch einen Strömungspfad miteinander verbunden sind. Um auftretende Druckveränderungen innerhalb der Flüssigkeits­ kammern zu kompensieren sind diese Kammern mit Druckentlastungseinrichtungen in Form auslenkbarer Membrane verbunden. Nachteilig an dieser Lösung ist die offene Bauform, durch die eine rasche Versprödung der elastomeren Scherfeder infolge äußerer Einflüsse eintritt. Gleichzeitig wird dadurch das Federverhalten dieser Dämpfungsvorrichtung signifikant verändert.
Nach einem weiteren Vorschlag (DE-OS 38 41 193) wird ein hydraulisch dämpfendes Gummilager beschrieben, das neben einer Ausgleichsmembran auch eine separate Ausgleichskammer zur Kompensation auftretender Druckschwankungen vorsieht.
Nachteilig an dieser Lösung ist der komplizierte Aufbau der mehrteiligen Gummifeder und die daraus resultierenden höheren Fertigungs- und Montagekosten.
Ebenso ist die beschriebene Lösung nicht geeignet, um die Frequenzlage im Bereich des Dämpfungsmaximums konstant zu halten.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfaches, gekapseltes, hydraulisch dämpfendes Buchsenlager zu entwickeln, das unabhängig von Betriebstemperaturschwankungen eine frequenzstabile Dämpfung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens ein zusätzlicher Volumenausgleichsraum im Elastomerkörper des Buchsenlagers vorgesehen ist, durch den der Lagerinnendruck unabhängig vom jeweiligen Betriebs­ zustand konstant gehalten werden kann und ohne das dabei die frequenzselektive Dämpfungswirkung des Lagers beein­ trächtigt wird.
Wie bei an sich bekannten Lagern sind die Druckkammern (4) und (5) ständig über einen Dämpfungskanal (6) miteinander verbunden. Darüber hinaus ist mindestens eine der Kammern (4) oder (5) über einen oder mehrere Ausgleichskanäle (7), (7a), (7b) mit einem Druckausgleichsraum (8) verbunden. Der Druckausgleichsraum (8) wird gebildet von der Außenhülse (2) des Lagers und einer, im Elastomerkörper (3) ausgebildeten Membranwand (9). Durch diese Membranwand wird im wesentlichen ein Druckausgleich zwischen der Umgebung außerhalb des Lagers (atmosphärischer Druck) und dem Lagerinneren gewährleistet. Über einen oder mehrere Ausgleichskanäle (7), (7a), (7b), (7c) wird ein ständiger Druckausgleich des Mitteldrucks zwischen den Druckkammern (4), (5) und dem Druckausgleichsraum (8) hergestellt.
Um die frequenzselektive Dämpfungswirkung entsprechend der Grundabstimmung des jeweiligen Lagers konstant zu halten, ist der Ausgleichskanal (7), (7a), (7b), (7c) möglichst lang gestaltet und sein Querschnitt im Vergleich zu dem des eigentlichen Dämpfungskanals (6) um ein Vielfaches kleiner ausgeführt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Ausgleichs­ kanal (7), (7a), (7b), (7c) einen drei- oder viereckigen Kanalquerschnitt auf. Dadurch wird die Flüssigkeitsreibung zwischen der Dämpfungsflüssigkeit und der Innenwandung des Ausgleichskanals (7), (7a), (7b), (7c) wesentlich erhöht, so daß das Überströmen der Dämpfungsflüssigkeit bei geänderten Betriebsbedingungen oder auftretenden Temperaturdifferenzen gleichmäßig erfolgt und eine Selbstdämpfung des überströmenden Mediums bewirkt wird.
Diese Ausgleichswirkung, die letztlich ein Konstanthalten der optimalen Dämpfungsfrequenz (Grundeinstellung des Arbeitsbereiches des Lagers) zur Folge hat, wird durch die gestreckte Kanalführung wesentlich verbessert.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Membranwand (9a) wellenförmig gestaltet, um auf kleinem Raum eine möglichst große Oberfläche für den Druckausgleich zu realisieren.
In einer anderen vorteilhaften Ausführung sind die Druckkammern (4) und (5) durch getrennte Ausgleichskanäle (7a), (7b) mit dem mittig angeordneten Druckausgleichsraum (8) verbunden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist der Druckausgleichsraum (8) über einen Ausgleichskanal (7c) mit der geometrischen bzw. hydraulischen Mitte des Dämpfungs­ kanals (6) verbunden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird eine gezielte Vorspannung (Systemvordruck) dadurch erzeugt, daß über einen, an die Membranwand (9) angrenzenden gasdichten Raum (10) mittels eines Ventiles (11) ein entsprechender Gasdruck pgas beaufschlagt wird.
Das erfindungsgemäße Lager ermöglicht eine frequenz­ selektive Dämpfungswirkung entsprechend der vorgesehenen Grundabstimmung bei unterschiedlichsten Betriebs­ bedingungen, insbesondere bei großen Temperatur­ schwankungen.
Ein weiterer Vorteil besteht in der einteiligen Ausführung des elastomeren Vulkanisationskörpers. Damit ist ein derartiges Buchsenlager kostengünstig herstellbar. Durch die geringe Anzahl der notwendigen Bauelemente ist das erfindungsgemäße Lager zudem zuverlässig und störunanfällig im Betrieb.
Vorzugsweise Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt.
Es zeigen:
Fig. 1 ein hydraulisch dämpfendes Gummilager in einer aufgebrochenen Darstellung;
Fig. 2 ein hydraulisch dämpfendes Gummilager gemäß Fig. 1 im Schnitt A-A;
Fig. 3 ein hydraulisch dämpfendes Gummilager gemäß Fig. 2 im Schnitt B-B;
Fig. 4 ein hydraulisch dämpfendes Gummilager gemäß Fig. 1 mit getrennt geführten Ausgleichskanälen;
Fig. 5 ein hydraulisch dämpfendes Gummilager gemäß Fig. 2 mit wellenförmig profilierter Membran;
Fig. 6 ein hydraulisch dämpfendes Gummilager gemäß Fig. 3 im Schnitt C-C;
Fig. 7 ein hydraulisch dämpfendes Gummilager gemäß Fig. 1 mit mittig vom Dämpfkanal abgehendem Ausgleichskanal.
Das in Fig. 1 dargestellte hydraulisch dämpfende Gummilager besteht aus einem Innenrohr (1), einem konzentrisch dazu in einem Abstand angeordneten Außenrohr (2) und einer dazwischen eingesetzten Gummifeder (3). Die Stirnseiten des hydraulischen Lagers sind gegenüber Innen- und Außenrohr durch Kammerwände (12) staubdicht verschlossen. Durch die Gummifeder (3) und das Außenrohr (2) werden im Inneren des hydraulisch dämpfenden Gummilagers zwei Hohlräume (4) und (5) gebildet. Das gesamte Volumen zwischen Außenrohr (2) und Gummifeder (3) ist mit einem Dämpfungsmittel gefüllt. Die Druckkammern (4) und (5) sind durch einen Kanal (6) miteinander verbunden.
In der einteiligen Gummifeder (3) sind Hohlräume eingearbeitet, die den Ausgleichskanal (7) und den Druckausgleichsraum (8) beinhalten. Der Ausgleichskanal (7), dessen Verlauf mäanderförmig gestaltet ist, verbindet den Druckausgleichsraum (8) ständig mit den beiden Druckkammern (4) und (5) oder mit der Mitte des Dämpfkanals (6). Der Druckausgleich zwischen dem Lagerinneren und der umgebenen Atmosphäre erfolgt über eine dünnwandige Membran (9), die gleichfalls in die einteilige Gummifeder (3) eingearbeitet ist.
Bei Erwärmung des Lagers und der damit verbundenen Ausdehnung der Dämpfungsflüssigkeit fließt diese aus den, von Gummifeder (3) und Außenrohr (2) gebildeten Druckkammern (4) und (5) drucklos über den Ausgleichskanal (7) in den Druckausgleichsraum (8). Dabei wird die angrenzende, elastische Membran entsprechend ausgelenkt, somit das Flüssigkeitsvolumen vergrößert und dadurch der Lagerinnendruck konstant gehalten.
Durch den mäanderförmigen Verlauf des Ausgleichskanals (7) im Zusammenhang mit dem gewählten, dreieckigen Kanal­ querschnitt wird ein langsamer und kontinuierlicher Druckausgleich ermöglicht. Damit wird einer Frequenz­ verschiebung des Schwingungsdämpfers auch bei größeren Temperaturschwankungen entgegengewirkt.
In einer vorzugsweisen Ausgestaltung (Fig. 4) sind die Druckkammern (4) und (5) durch getrennte Ausgleichskanäle (7a) und (7b) mit der Druckausgleichskammer (8) permanent verbunden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform dieses Lagers (Fig. 5) ist die Membran (9a) wellenförmig profiliert, um auch bei ungünstigen Einbauverhältnissen und kleinen Räumen eine große Membranfläche zu realisieren und damit eine sensiblere Reaktion auf geänderte Umgebungsbedingungen zu ermöglichen.
In einer alternativen Ausführung (Fig. 6) ist die Möglich­ keit vorgesehen, durch einen an den Druckausgleichsraum (8) angrenzenden, gasdichten Raum (10) über ein Ventil (11) eine Druckbeaufschlagung und somit eine definierte Vorspannung des hydraulisch dämpfenden Lagers zu ermöglichen.
Fig. 7 zeigt eine vorzugsweise Weiterbildung des Lagers, bei der der Druckausgleichsraum (8) über einen Ausgleichs­ kanal (7c) mit der geometrischen bzw. hydraulischen Mitte des Dämpfungskanals (6) verbunden ist.

Claims (6)

1. Hydraulisch dämpfendes, frequenzselektives Buchsenlager zur Aggregatelagerung in Fahrzeugen, bestehend aus Innenrohr, Außenrohr, eingebetteter Gummifeder mit darin angeordneten, miteinander verbundenen Druckkammern, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Druckkammer (4), (5) des Lagers über einen oder mehrere Ausgleichskanäle (7), (7a), (7b), (7c) mit einem Druckausgleichsraum (8) verbunden ist, der von der Innenwandung der Außenhülse (2) des Lagers und einer, im Elastomerkörper der Gummifeder (3) ausgebildeten Membranwand (9), (9a) gebildet wird.
2. Buchsenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichskanal (7), (7a), (7b), (7c) langgestreckt ausgeführt und mäanderförmig angeordnet ist und sein Querschnitt im Vergleich zu dem des Dämpfungskanals (6) um ein Mehrfaches kleiner ist.
3. Buchsenlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichskanal (7), (7a), (7b), (7c) einen drei- oder viereckigen Kanalquerschnitt aufweist.
4. Buchsenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranwand (9), (9a) einen wellenförmigen Querschnitt aufweist.
5. Buchsenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein, an die Membranwand (9) angrenzender, gasdichter Raum (10) druckbeaufschlagbar ist.
6. Buchsenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummifeder (3) ein einteiliger elastomerer Vulkanisationskörper ist.
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