DE4438932C2 - Hydrolager - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Hydrolager in Form eines hydrau­ lisch gedämpften Elastomerlagers mit einem inneren und einem dazu konzentrischen äußeren Tragteil und einem zwischen die­ sen Tragteilen als Feder angeordneten ringförmigen Elastomer­ körper, in welchem miteinander über hydraulische Drossel­ strecken kommunizierende Hydraulikkammern ausgebildet sind, zwischen denen Hydraulikmedium ausgetauscht wird, wenn sich die Tragteile relativ zueinander in Axial- oder Radialrich­ tung bewegen, mit einer im Elastomerkörper nahe seines Außen­ umfanges einvulkanisierten Versteifungshülse, die vom äußeren Tragteil, welches unter Pressung auf einer Elastomerschicht außenseitig der Versteifungshülse aufliegt, dicht umschlossen wird, wobei für die Kammern in der Versteifungshülse Fenster und im Elastomerkörper zu den Fenstern offene Aussparungen angeordnet sind.

Ein derartiges Hydrolager ist aus der DE 28 31 505 C2 be­ kannt. Die Drosselstrecken zwischen den miteinander verbunde­ nen Kammern sind an der Innenseite des äußeren Tragteiles an­ geordnet und als Aussparungen in der Versteifungshülse sowie im Elastomermaterial bzw. als sickenartige Verformungen der Versteifungshülse ausgebildet.

Aus der DE 41 17 128 A1 ist ein Hydrolager bekannt, bei dem der Elastomerkörper zwischen dem äußeren Tragteil und einer Zwischenhülse angeordnet ist, die unmittelbar auf den inneren Tragteil abgedichtet und axial gesichert gehaltert ist. Die Drosselstrecken zwischen den miteinander verbundenen Kammern sind als Kanäle im Elastomerkörper und/oder zwischen der Zwi­ schenhülse und dem inneren Tragteil angeordnet, welches dazu auf seinem Außenumfang mit entsprechenden Nuten od. dgl. ver­ sehen ist, die über Öffnungen in der Zwischenhülse mit den im Elastomerkörper ausgesparten Hydraulikkammern kommunizieren. Die Hydraulikkammern bilden zwei in Umfangsrichtung des Hy­ drolagers einander diametral gegenüberliegende Gruppen mit je zwei in Axialrichtung benachbarten Kammern, wobei die Kammern jeder Gruppe untereinander sowie mit der entsprechenden Kam­ mer der jeweils entsprechenden Kammer des jeweils anderen Gruppe direkt über Drosselkanäle verbunden sind.

Ein funktional ähnliches Hydrolager ist Gegenstand der EP 04 52 169 A1. Hier sind die Tragteile als zueinander kon­ zentrische Hülsenteile ausgebildet, deren eine Enden jeweils mit einem Flansch versehen sind. Innerhalb des den Abstands­ raum zwischen den Flanschen und den Hülsenteilen ausfüllenden Elastomerkörpers ist zwischen den Flanschen eine erste Ring­ kammer und im Bereich der von den Flanschen abgewandten Hül­ senenden eine zweite Ringkammer angeordnet, die mit der er­ sten Ringkammer über einen im inneren Tragteil ausgebildeten Axialkanal kommuniziert. Axial zwischen den beiden Ringkam­ mern sind zwischen den Hülsenteil zwei einander diametral ge­ genüberliegende Kammern angeordnet, die miteinander über ei­ nen weiteren, im inneren Tragteil ausgebildeten Kanal verbun­ den sind. Darüber hinaus können die beiden letzteren Kammern über zusätzlich Kanäle mit den Ringkammern verbunden sein.

Die DE 37 22 132 A1 zeigt ein weiteres Hydrolager, dessen Elastomerkörper zwischen dem äußeren Tragteil und einer auf dem inneren Tragteil dichtend gehalterten Innenhülse angeord­ net ist. Dieses Hydrolager besitzt lediglich zwei Hydraulik­ kammern, die in Aussparungen im Außenumfang des inneren Trag­ teiles untergebracht sind und nach radial außen unmittelbar an den Elastomerkörper angrenzen, da die Innenhülse im Be­ reich der vorgenannten Vertiefungen Fenster aufweist. Eine die beiden Kammern verbindende Drosselstrecke kann als Quer­ bohrung im inneren Tragteil oder zwischen der Innenhülse und dem inneren Tragteil ausgebildet sein, welches im Bereich des Drosselkanals eine Vertiefung in Umfangsrichtung aufweist.

Bei einem aus der DE 41 06 451 A1 bekannten Hydrolager sind zwischen einem als Zylinderhülse ausgebildeten äußeren Trag­ teil und einem ebenfalls als zylindrische Hülse ausgebildeten inneren Tragteil innerhalb eines dazwischen angeordneten Ela­ stomerkörpers Hydraulikkammern angeordnet, von denen zwei ra­ dial außerhalb und eine innerhalb eines im Elastomerkörper eingebetteten Ringteiles vorgesehen sind, wobei die beiden außerhalb des Ringteiles angeordneten Kammern voneinander durch eine dünne Membran abgetrennt sind. Von diesen beiden Kammern ist eine über eine den Elastomerkörper durchsetzende Drosselstrecke mit der innerhalb des Ringteiles angeordneten Kammer verbunden, während die andere außerhalb des Ringteiles angeordnete Kammer mit einem Ringkanal kommuniziert, der als ringförmige Sicke im äußeren Tragteil ausgebildet ist und mit der Atmosphäre durch eine Öffnung verbunden sein kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, für ein Hydrolager der eingangs angegebenen Art eine bezüglich der hydraulischen Verbindungen und Dämpfungswirkungen neue Konstruktion aufzuzeigen, die mit geringem Herstellungsaufwand verwirklicht werden kann und vielfältige Möglichkeiten zur schwingungsmäßigen Abstimmung des Hydrolagers bietet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zumin­ dest zwei in Umfangsrichtung der Tragteile voneinander beab­ standete Kammergruppen vorhanden sind, die jeweils zumindest zwei in Axialrichtung nebeneinander liegende Kammern aufwei­ sen, und daß lediglich eine Kammer jeder Gruppe mit der ent­ sprechenden, radial benachbarten Kammer der anderen Gruppe über eine als Drosselstrecke ausgebildete Querbohrung im in­ neren Tragteil verbunden ist und die Kammern jeder Gruppe un­ tereinander über eine einen Drosselkanal zwischen dem äußeren Tragteil und der Versteifungshülse bildende Sicke im äußeren Tragteil kommunizieren.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Hy­ draulikkammern so miteinander zu verbinden, daß bei Axial­ schwingungen zueinander parallel geschaltete Kammergruppen gebildet werden, deren Kammern bei Radialschwingungen eine einzige Reihenschaltung bilden.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, daß das innere Tragteil einen Bereich mit im wesentlichen zylindrischem - oder schwach konischem - Außenumfang und einen Bereich mit ausgeprägt kegelförmigem Außenumfang aufweist und das äußere Tragteil davon durch die Elastomerfederanordnung beabstandete Bereiche mit zylindrischem - bzw. schwach konischem - sowie kegelförmigem Innenumfang besitzt, wobei jede Kammergruppe eine Kammer zwischen den kegelförmigen Umfangswänden und eine Kammer zwischen den zylindrischen bzw. schwach konischen Umfangs­ wänden aufweist.

Im übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfindung auf die Ansprüche sowie die nachfolgende Beschrei­ bung einer bevorzugten Ausführungsform verwiesen, die anhand der Zeichnung erläutert wird.

Dabei zeigt

Fig. 1 einen Axialschnitt des erfindungsgemäßen Hydrolagers,

Fig. 2 einen Radialschnitt dieses Lagers gemäß der Schnitt­ linie II-II in Fig. 1, wobei die Schnittlinie I-I in Fig. 2 die Schnittebene der Fig. 1 wiedergibt,

Fig. 3 einen Radialschnitt entsprechend der Schnittlinie III-III in Fig. 1,

Fig. 4 einen Radialschnitt entsprechend der Schnittlinie IV-IV in Fig. 1,

Fig. 5 einen Axialschnitt entsprechend der Schnittlinie V-V in Fig. 2,

Fig. 6 eine Stirnansicht entsprechend dem Pfeil VI in Fig. 5,

Fig. 7 einen Axialschnitt eines in die Elastomerfederan­ ordnung einvulkanisierten Versteifungsteiles,

Fig. 8 eine Stirnansicht dieses Versteifungsteiles ent­ sprechend dem Pfeil VIII in Fig. 7,

Fig. 9 einen Axialschnitt des äußeren Tragteiles entsprechend der Schnittlinie IX-IX in Fig. 1 und

Fig. 10 einen Axialschnitt einer Doppelanordnung der Hydrolager.

Das dargestellte Hydrolager besitzt ein inneres Tragteil 1, welches nach Art einer stabilen und kompakten Metallhülse mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet ist und zur Auf­ nahme eines Befestigungsbolzens od. dgl. eines mit dem Trag­ teil 1 zu verbindenden Maschinenteiles od. dgl. eine Axial­ bohrung 2 aufweist. Die in Fig. 1 untere Hälfte des inneren Tragteiles 1 besitzt einen im wesentlichen zylindrischen Außenumfang, während die obere Hälfte an die zylindrische Umfangsfläche mit einem ausgeprägt kegelförmigen Außen­ umfang anschließt, wobei sich der Querschnitt des inneren Tragteiles 1 in Fig. 1 nach oben hin erweitert. Im Bereich des kegelförmigen Außenumfanges ist exzentrisch zur Axial­ bohrung 2 im inneren Tragteil 1 eine Querbohrung 3 ange­ ordnet, deren Mündungen innerhalb von Vertiefungen 4 in der kegelförmigen Außenumfangsfläche des inneren Trag­ teiles 1 liegen. Auf der in Fig. 1 oberen Stirnseite des inneren Tragteiles 1 ist eine Ringstufe ausgebildet, derart, daß der radial äußere Bereich 5 dieser Stirnfläche gegenüber dem radial inneren Bereich, der an die obere Mündung der Axialbohrung 2 anschließt, in Fig. 1 nach unten zurück­ versetzt ist.

Das innere Tragteil 1 wird umfangsseitig von dem Elasto­ merkörper 6 einer Elastomerfederanordnung umschlossen. Dieser Elastomerkörper 6 ist mit seiner Innenumfangsseite an die Außenumfangsseite des inneren Tragteiles 1 anvulkanisiert.

Im übrigen überlappt der Elastomerkörper 6 auch den radial äußeren Bereich 5 der in den Fig. 1 und 5 oberen Stirnseite des inneren Tragteiles 1, wobei das Elastomer­ material auch an den Bereich 5 des Tragteiles 1 anvulkani­ siert ist. In den Elastomerkörper ist nahe seines Außen­ umfanges eine metallische Versteifungshülse 7 einvulkani­ siert, deren Durchmesser überall deutlich größer als der Durchmesser des inneren Tragteiles 1 ist und deren Form weitestgehend der Form der Außenumfangsfläche des inneren Tragteiles 1 ähnelt. Dementsprechend besitzt die Verstei­ fungshülse 7 gemäß den Fig. 1 und 5 einen unteren zylin­ drischen Bereich, einen daran nach oben anschließenden, sich nach oben erweiternden trichterförmigen Bereich sowie einen daran nach oben anschließenden kurzen zylindrischen Bereich mit großem Durchmesser.

Im trichterförmigen Bereich besitzt die Versteifungshülse 7 zwei große, sich in Umfangsrichtung erstreckende Fenster 8' und 8'', welche so in Umfangsrichtung angeordnet sind, daß jeweils eine der Mündungen der Querbohrung 3 des inneren Tragteiles 1 einem der Fenster 8' und 8'' zugeordnet ist. Im Bereich der Fenster 8' und 8'' ist der Elastomerkörper 6 ausgespart, derart, daß zwei über die Querbohrung 3 des Tragteiles 1 miteinander kommunizierende Kammern 9' und 9'' gebildet werden. Im Bereich dieser Kammern 9' und 9'' besitzt der Elastomerkörper 6 an seinem in Fig. 1 oberen Stirnende zwei tiefe stirnseitige Taschen 10' und 10'', vgl. Fig. 1 und 6, so daß dort die Wandungen der Kammern 9' und 9'' entsprechend dünn und nachgiebig sind.

Innerhalb des den kleineren Durchmesser aufweisenden zylindrischen Bereiches besitzt die Versteifungshülse 7 zwei weitere Fenster 11' und 11'', welche in Achsansicht der Versteifungshülse 7 jeweils in den gleichen Sektoren wie die vorgenannten Fenster 8' und 8'' liegen. Unterhalb dieser Fenster 11' und 11'' ist der Elastomerkörper 6 wiederum zur Bildung zweier weiterer Kammern 12' und 12'' ausgespart. Im Bereich dieser Kammern 12' und 12'' besitzt der Elastomerkörper 6 an seinem in Fig. 1 unteren Stirn­ bereich zwei tiefe stirnseitige Taschen 13' und 13'', so daß die entsprechenden Wände der Kammern 12' und 12'' entsprechend dünn und nachgiebig sind.

Die Versteifungshülse 7 wird auf ihrem Außenumfang von einem hülsenförmigen äußeren Tragteil 14 dicht umschlossen, welches unter Pressung auf einer außenseitig der Verstei­ fungshülse 7 angeordneten Elastomerschicht, welche als Teil des Elastomerkörpers 6 ausgebildet sein kann, auf­ liegt. An ihrem in den Fig. 1 und 5 oberen Stirnrand ist das äußere Tragteil 14 umgerollt, so daß es den benach­ barten Stirnrand der Versteifungshülse 7 dicht umschließt.

Durch das äußere Tragteil 14 werden die Kammern 9' und 9'' sowie 12' und 12'' nach radial außen abgeschlossen.

Zwischen den Fenster 8' und 11' einerseits und den Fenstern 8'' und 11'' andererseits sind im äußeren Tragteil 14 axiale Sicken 15' und 15'' ausgebildet, so daß zwischen dem äußeren Tragteil 14 und der Versteifungshülse 7 zwei Kanäle 16' und 16'' vorhanden sind, über die die Kammern 9' und 12' einerseits und die Kammern 9'' und 12'' anderer­ seits miteinander kommunizieren.

Die Kammern 9' und 9'' sowie die Kammern 12' und 12'' sowie die Querbohrung 3 und die Kanäle 16' und 16'' sind mit Hydraulikmedium gefüllt.

Das dargestellte Hydrolager funktioniert wie folgt:
Die Tragteile 1 und 14 sind jeweils in grundsätzlich bekannter Weise mit gegeneinander abzustützenden Maschinen­ teilen od. dgl. verbunden, die aufgrund der Nachgiebigkeit des Elastomerkörpers 6 in gleicher Weise wie die Tragteile 1 und 14 relativ zueinander Bewegungen bzw. Schwingungen ausführen können.

Soweit dabei die Tragteile 1 und 14 in Axialrichtung relativ zueinander bewegt werden, wird einerseits Hydraulikmedium zwischen den Kammern 9' und 12' über den Kanal 16' und andererseits zwischen den Kammern 9'' und 12'' über den Kanal 16'' ausgetauscht. Bei Radialbewegungen zwischen den Tragteilen 1 und 14 kann Hydraulikmedium über die Querbohrung 3 zwischen den Kammern 9' und 9'' und/oder in gleicher Weise wie bei Axialbewegungen zwischen den Kammern 9' und 12' sowie 9'' und 12'' ausge­ tauscht werden. Der Austausch von Hydraulikmedium zwischen den Kammern 9' und 12' bzw. 9'' und 12'', insbe­ sondere bei Axialbewegungen der Tragteile 1 und 14 relativ zueinander, wird gefördert, wenn die Kammern 9' und 9'' im Vergleich zu den Kammern 12' und 12'' eine deutlich ab­ weichende Volumensteifigkeit aufweisen, d. h. wenn Ände­ rungen des Hydraulikdruckes zu unterschiedlichen Volumen­ änderungen der Kammern führen würden, weil z. B. die Lage der Kammern oder die Anordnung oder Dicke der die Kammern abschließenden Wandungen aus Elastomermaterial unterschiedlich sind.

Die Längen und Querschnitte der Querbohrung 3 sowie der Kanäle 16' und 16'' sind bevorzugt unterschiedlich bemessen, so daß bei unterschiedlichen Frequenzen von Schwingungs­ bewegungen zwischen den Tragteilen 1 und 14 Dämpfungs­ maxima auftreten.

Beispielsweise können Länge und Querschnitt der Querboh­ rung 3 so bemessen sein, daß bei Radialschwingungen zwischen den Tragteilen 1 und 14 ein Dämpfungsmaximum bei ca. 12 Hz auftritt. Die Kanäle 16' und 16'' können so ausgelegt sein, daß bei Axialschwingungen zwischen den Tragteilen 1 und 14 ein Dämpfungsmaximum bei etwa 33 Hz auftritt. Sollten nun Radialschwingungen mit einer Frequenz deutlich oberhalb von 12 Hz angeregt werden, kann zwar die Querbohrung 3 als "hydraulisch geschlossen" angesehen werden. Jedoch findet auch bei Radialschwingungen ein Austausch von Hydraulik­ medium zwischen den Kammern 9' und 12' einerseits und den Kammern 9'' und 12'' andererseits statt, so daß auch bei Radialschwingungen ein weiteres Dämpfungsmaximum (Neben­ maximum) bei etwa 33 Hz vorhanden ist.

Gemäß Fig. 10 kann auch eine Doppelanordnung der zuvor erläuterten Hydrolager vorgesehen sein, wobei die inneren Tragteile 1 zweier Hydrolager miteinander durch einen Bolzen od. dgl., welcher gleichzeitig zur Halterung von Maschinen­ teilen od. dgl. dienen kann, miteinander verbunden sind, derart, daß die den geringeren Durchmesser aufweisenden Enden der beiden inneren Tragteile 1 gegeneinander ver­ spannt werden. Die beiden Tragteile 14 der beiden Hydro­ lager sind formschlüssig in einer Manschette 140 aufge­ nommen, die ebenfalls mit Maschinenteilen od. dgl. ver­ bindbar ist.

Claims (7)

1. Hydrolager in Form eines hydraulisch gedämpften Elastomer­ lagers mit einem inneren und einem dazu konzentrischen äußeren Tragteil und einem zwischen diesen Tragteilen als Feder ange­ ordneten ringförmigen Elastomerkörper, in welchem miteinander über hydraulische Drosselstrecken kommunizierende Hydraulik­ kammern ausgebildet sind, zwischen denen Hydraulikmedium aus­ getauscht wird, wenn sich die Tragteile relativ zueinander in Axial- oder Radialrichtung bewegen, mit einer im Elastomer­ körper nahe seines Außenumfanges einvulkanisierten Verstei­ fungshülse, die vom äußeren Tragteil, welches unter Pressung auf einer Elastomerschicht außenseitig der Versteifungshülse aufliegt, dicht umschlossen wird, wobei für die Kammern in der Versteifungshülse Fenster und im Elastomerkörper zu den Fenstern offene Aussparungen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei in Umfangsrichtung der Tragteile (1, 14) voneinander beabstandete Kammergruppen (9', 12'; 9'', 12'') vorhan­ den sind, die jeweils zumindest zwei in Axialrichtung neben­ einander liegende Kammern aufweisen, und daß lediglich eine Kammer (9') jeder Gruppe mit der entsprechenden radial benach­ barten Kammer (9'') der anderen Gruppe über eine als Drossel­ strecke ausgebildete Querbohrung (3) im inneren Tragteil (1) verbunden ist und die Kammern jeder Gruppe untereinander über eine einen Drosselkanal (16', 16'') zwischen dem äußeren Trag­ teil (14) und der Versteifungshülse (7) bildende Sicke (15', 15'') im äußeren Tragteil (14) kommunizieren.

2. Hydrolager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Tragteil (1) einen Bereich mit im wesentlichen zylindrischem Außenumfang und einen Bereich mit ausgeprägt kegelförmigem Außenumfang aufweist und das äußere Tragteil (14) davon durch den Elastomerkörper (6) beabstandete Berei­ che mit entsprechendem zylindrischen bzw. kegelförmigen In­ nenumfang besitzt.

3. Hydrolager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kammergruppe (9', 12'; 9'', 12'') Kammern mit unterschied­ licher Größe aufweist.

4. Hydrolager nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kammergruppe (9', 12'; 9'', 12'') zumindest eine Kammer zwischen den kegelförmigen und eine Kammer zwischen den zy­ lindrischen Umfangsflächen besitzt.

5. Hydrolager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kammern (9', 9'') unterschiedlicher Kammergruppen verbindenden Drosselstrecken (3) derart bemessen sind, daß Schwingungen zwischen den Tragteilen (1, 14) in Radialrichtung bei einer ersten Frequenz verstärkt gedämpft werden, die un­ terhalb einer zweiten Frequenz liegt, bei der Schwingungen in Axialrichtung verstärkt gedämpft werden.

6. Hydrolager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kammergruppe (9', 12'; 9'', 12'') Kammern mit unterschied­ lichen Volumensteifigkeiten aufweist.

7. Hydrolager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Doppelanordnung, bei der zwei Hydrolager gleichachsig zueinander so angeordnet sind, daß zwei gleichartige Stirn­ seiten der Hydrolager einander zugewandt sind.