DE4320643C2

DE4320643C2 - Hydraulisch dämpfendes Buchsenlager

Info

Publication number: DE4320643C2
Application number: DE19934320643
Authority: DE
Inventors: Hubert Dipl Ing Bruehl
Original assignee: Individual
Current assignee: ZF Lemfoerder GmbH
Priority date: 1993-06-22
Filing date: 1993-06-22
Publication date: 1997-02-06
Anticipated expiration: 2013-06-23
Also published as: DE4320643A1

Description

Die Erfindung betrifft ein hydraulisch dämpfendes frequenz selektives Buchsenlager zur Aggregatelagerung in Fahrzeugen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Insbesondere bei Straßenfahrzeugen sind derartige Lager üblicherweise eingesetzt.

Die bauartbedingte große Volumensteifigkeit solcher Lager führt im Zusammenhang mit den im Fahrzeugbetrieb auftretenden großen Temperaturschwankungen von ca. -30 Grad bis +90 Grad Celsius 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 37 23 986 A1) 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 Flüssigkeitskammern zu kompensieren, sind diese Kammern mit Druckentlastungseinrichtungen in Form auslenkbarer Membrane verbunden, um die dynamischen Eigenschaften für hochfrequente Schwingungen zu entkoppeln.

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 38 41 193 A1) 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, die Frequenzlage im Bereich des Dämpfungsmaximums konstant zu halten.

In der DE 41 37 977 A1 wird eine Hydrobuchse beschrieben, bei der eine fluidgefüllte Kammer mit einer Kompensationskammer verbunden ist. Nachteilig bei dieser Lösung ist, daß nur ein Kammerdruck, jedoch nicht der funktionsrelevante Lagermitteldruck ausgeglichen wird.

Aus der JP 2-46336 A ist ein Lager mit mehreren nebeneinander liegenden Flüssigkeitsräumen bekannt, die durch Dämpfungskanäle miteinander verbunden sind, und abhängig von der beaufschlagten Bewegungsrichtung des Lagers untereinander dämpfend kommunizieren. Nachteilig bei dieser Ausführung ist, daß Kammer- oder Lagerinnendruckschwankungen nicht durch Ausgleichsräume kompensiert werden und deshalb die Lagereigenschaften nicht konstantgehalten werden können.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfaches, hydraulisch dämpfendes Buchsenlager zu entwickeln, das unabhängig von Betriebstemperaturschwankungen eine frequenzstabile Dämpfung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Buchsenlager mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder 4 gelöst. Durch den in den Elastomerkörper des Buchsenlagers vorgesehenen Druckausgleichsraum kann der Lagerinnendruck unabhängig vom jeweiligen Betriebszustand konstant gehalten werden, ohne daß dabei die frequenzselektive Dämpfungswirkung des Lagers beeinträchtigt wird.

Wie bei an sich bekannten Lagern sind die Druckkammern ständig über einenDämpfkanal miteinander verbunden. Darüber hinaus sind die Kammern über einen oder mehrere Ausgleichskanäle mit einem Druckausgleichsraum verbunden.

Der Druckausgleichsraum wird gebildet von der Außenhülse des Lagers und einer im Elastomerkörper ausgebildeten Membranwand.

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 wird ein ständiger Druckausgleich des Mitteldrucks zwischen den Druckkammern und dem Druckausgleichsraum hergestellt.

Um die frequenzselektive Dämpfungswirkung entsprechend der Grundabstimmung des jeweiligen Lagers konstant zu halten, ist der Ausgleichskanal möglichst lang gestaltet und sein Querschnitt im Vergleich zu dem des eigentlichen Dämpfungskanals um ein Vielfaches kleiner ausgeführt.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Ausgleichskanal einen drei- oder viereckigen Kanalquerschnitt auf. Dadurch wird die Flüssigkeitsreibung zwischen der Dämpfungs flüssigkeit und der Innenwandung des Ausgleichskanals 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 Arbeits bereiches des Lagers) zur Folge hat, wird durch die gestreckte Kanalführung wesentlich verbessert. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Membranwand wellenförmig gestaltet, um auf kleinem Raum eine möglichst große Oberfläche für den Druckausgleich zu realisieren. In einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist der Druckausgleichsraum über einen Ausgleichskanal mit der geometrischen bzw. hydraulischen Mitte des Dämpfkanals verbunden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird eine gezielte Vorspannung (Systemvordruck) dadurch erzeugt, daß über einen an die Membranwand angrenzenden gasdichten Raum (10) mittels eines Ventils ein entsprechender Gasdruck beaufschlagt wird.

Das erfindungsgemäße Lager ermöglicht eine frequenzselektive Dämpfungswirkung entsprechend der vorgesehenen Grundabstimmung bei unterschiedlichsten Betriebsbedingungen, insbesondere bei großen Temperaturschwankungen.

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 zeigt:

Fig. 1 ein hydraulisch dämpfendes Buchsenlager in einer aufgebrochenen Darstellung;

Fig. 2 ein hydraulisch dämpfendes Buchsenlager gemäß Fig. 1 im Schnitt A-A;

Fig. 3 ein hydraulisch dämpfendes Buchsenlager gemäß Fig. 2 im Schnitt B-B;

Fig. 4 ein hydraulisch dämpfendes Buchsenlager gemäß Fig. 2 mit wellenförmig profilierter Membran;

Fig. 5 ein hydraulisch dämpfendes Buchsenlager gemäß Fig. 3 im Schnitt C-C;

Fig. 6 ein hydraulisch dämpfendes Buchsenlager gemäß Fig. 1 mit mittig vom Dämpfkanal abgehendem Ausgleichskanal.

Das in Fig. 1 dargestellte, hydraulisch dämpfende Buchsenlager 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 abgeschlossen. Durch die Gummifeder 3 und das Außenrohr 2 werden im Inneren des hydraulisch dämpfenden Gummilagers zwei Hohlräume begrenzt, die Druckkammern 4 und 5 bilden. Das gesamte Volumen zwischen Außenrohr 2 und Gummifeder 3 ist mit einem Dämpfungsmittel gefüllt.

Die Druckkammern 4 und 5 sind durch einen Dämpfkanal 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, 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 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, 5 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 Kanalquerschnitt wird ein langsamer und kontinuierlicher Druckausgleich ermöglicht. Damit wird einer Frequenzverschiebung des Schwingungsdämpfers auch bei größeren Temperaturschwankungen entgegengewirkt.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform dieses Lagers (Fig. 4) 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. 5) ist die Möglichkeit 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. 6 zeigt eine alternative Ausbildung des Lagers, bei der der Druckausgleichsraum 8 über einen Ausgleichskanal 7c mit der geometrischen bzw. hydraulischen Mitte des Dämpfungskanals 6 verbunden ist.

Claims

1. Hydraulisch dämpfendes, frequenzselektives Buchsenlager zur Aggregatelagerung in Fahrzeugen, bestehend aus Innenrohr (1), Außenrohr (2), eingebetteter Gummifeder (3) mit darin angeordneten, durch einen Dämpfkanal (6) miteinander verbundenen Druckkammern (4, 5) sowie aus einem Druckausgleichsraum (8), der mit den Druckkammern (4, 5) durch mindestens einen Ausgleichskanal (7c) im wesentlichen druckgleich verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichskanal (7c) mit dem Dämpfkanal (6) verbunden ist.

2. Buchsenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichskanal (7c) mit der hydraulischen Mitte des Dämpfkanals (6) verbunden ist.

3. Buchsenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichskanal (7c) mit der geometrischen Mitte des Dämpfkanals (6) verbunden ist.

4. Hydraulisch dämpfendes Buchsenlager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammern (4, 5) durch den Ausgleichskanal (7) unmittelbar miteinander verbunden sind und dieser Kanal durch einen weiteren Ausgleichskanal (7d) mit dem Druckausgleichsraum (8) in Verbindung steht.