DE4446800C1 - Hydraulisch dämpfendes elastisches Lager - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein hydraulisch dämpfendes elastisches Lager gemäß dem Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1.

Derartige Lager sind in einer Vielzahl von Ausführungs­ formen bekannt (DE 33 42 300 C2, DE 36 24 361 A1). Insbesondere werden sie als Motorlager in Kraftfahrzeugen eingesetzt, zunehmend finden sie jedoch auch zur schwingungsgedämpften Abstützung von größeren Aggregaten bzw. schweren Lasten Verwendung, wobei ihre konstruktiven und funktionalen Bestandteile im Dauerbetrieb häufig bis an die Grenzen ihrer Belastbarkeit beansprucht werden, so daß die geforderten Lebensdauern nur durch optimale Ausbildung aller Komponenten erreichbar sind.

Ein Bauteil, das einer besonders hohen dynamischen Beanspruchung unterliegt, ist die balgartige Ausgleichs­ membran, mittels derer die sogenannte Ausgleichskammer des Lagers nach außen begrenzt wird und der durch jegliche das Lager beaufschlagende Be- und Entlastungsschwingungen entsprechende Verformungen aufgezwungen werden.

Es stellte sich daher die Aufgabe, ein hydraulisch dämpfendes elastisches Lager mit einer Ausgleichsmembran zu schaffen, die während der obligatorischen jahrelangen Lebensdauer des Lagers ermüdungs- und defektfrei bleibt und die volle Funktionsfähigkeit des Lagers dauerhaft gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Lager der eingangs genannten Art gelöst, das die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale aufweist. In den Unteransprüchen sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sowie vorteilhafte Verfahren zum Füllen erfindungsgemäßer Lager mit Hydraulikflüssigkeit angegeben.

Während herkömmliche Lager Ausgleichsmembranen enthalten, deren bei ihrer Herstellung erzeugte Querschnittskontur derjenigen entspricht, die sie im unbelasteten Lager einnehmen, entspricht die Querschnittskontur der Ausgleichs­ membran des erfindungsgemäßen Lagers derjenigen, die diese Membran dann einnimmt, wenn das Lager mit seiner Nennlast beaufschlagt ist. Dies hat zur Folge, daß die Ausgleichs­ membran im bestimmungsgemäßen Betrieb des Lagers nur in dem Maße aus ihrer spannungsfreien Mittellage ausgelenkt wird, wie die Belastung des Lagers um die Nennlast herum schwankt. Damit sind Materialermüdungen, die sich als Folge ständig wirkender hoher Verformungsspannungen in der Wandung der Ausgleichsmembran ergeben und die zu Rissen und irreversiblen Überdehnungen führen können, offensichtlich minimiert.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lagers ist die Ausgleichsmembran elastisch dehnbar ausgebildet und ihre der Herstellkontur entsprechende Nennlast-Kontur ist so weit in Axialrichtung des Lagers nach außen gewölbt, daß Vergrößerungen der Ausgleichskammer, die durch Lagerbelastungen oberhalb der Nennlast bewirkt werden, im wesentlichen durch elastische Dehnung der Membranwandung erfolgen und nicht, wie sonst üblich, nur durch Änderung der Membrankontur.

Vorzugsweise ist die Öffnung zum Füllen des erfindungs­ gemäßen Lagers mit Hydraulikflüssigkeit in der Ausgleichs­ membran, und zwar insbesondere in deren Zentrum, angeordnet. Dabei ist es vorteilhaft, die Füllöffnung in einer in die Wandung der Ausgleichsmembran eingefügten - insbesondere einvulkanisierten - formsteifen Scheibe vorzusehen, in der sie beispielsweise durch einen Blindniet einfach und wirksam verschließbar ist.

Die beigefügte Zeichnung veranschaulicht die Erfindung anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele im Querschnitt, und zwar zeigen

Fig. 1a und 2a je ein erfindungsgemäßes Lager unter seiner Nennlast,

Fig. 2a und 2b die zugehörigen Ausgleichsmembranen mit ihrer bei der Herstellung erzeugten Querschnittskontur und

Fig. 3 ein erfindungsgemäßes Lager im entlasteten Zustand.

Wie die Fig. 1a und 2a zeigen, weist ein erfindungsgemäßes Lager ein Federelement 1 auf, das einerseits mit einem Anschlußteil 11 und andererseits mit einem zylindrischen Gehäuse 3 fest verbunden - insbesondere zusammen­ vulkanisiert - ist. Auf das Gehäuse 3 ist das gegenseitige Anschlußteil 12 geschraubt, mit dem der becherförmige, Luftausgleichsbohrungen 13.1 aufweisende Lagerdeckel 13 einstückig verbunden ist. Das hydraulische Dämpfungssystem des Lagers besteht aus der Arbeitskammer 6 und der nach außen durch die hochflexible elastische Ausgleichsmembran 2 abgeschlossenen Ausgleichskammer 7 sowie einem in die Trennwand 5 eingeformten Verbindungskanal 4, durch den die eingeschlossene Hydraulikflüssigkeit gedrosselt zwischen den beiden Kammern hin und her strömen kann.

Die nach Art einer Rollmembran ausgebildete Ausgleichs­ membran 2 des erfindungsgemäßen Lagers nach Fig. 1a ist bei ihrer Herstellung von vornherein mit der Querschnittskontur nach Fig. 1b geformt, die genau der Querschnittskontur der Membran 2 des mit seiner Nennlast beaufschlagten Lagers nach Fig. 1a entspricht. Das gleiche gilt für die von vornherein konvex gewölbte Ausgleichsmembran 2 nach Fig. 2b, die in dem mit seiner Nennlast beaufschlagten Lager nach Fig. 2a dieselbe in Richtung des Pfeiles A nach außen gewölbte Querschnittskontur aufweist, in der sie bei ihrer Herstellung geformt wurde.

Aus Fig. 2a ist unmittelbar ersichtlich, daß bei Verwendung einer Ausgleichsmembran 2, die bei ihrer Herstellung ebenso wie im praktischen Betrieb unter Nennlast die dort wiedergegebene konvex gewölbte Querschnittskontur aufweist, Lagerbelastungen, die die Nennlast überschreiten, und die durch sie bewirkten Vergrößerungen der Ausgleichskammer 7 zwangsläufig zu einer flächigen elastischen Dehnung der Wandung der Ausgleichsmembran 2 führen. Befürchtungen, daß dieses Funktionsprinzip zu einem erhöhten Verschleiß führen könnte, erwiesen sich als unbegründet und es konnte sogar festgestellt werden, daß sich mit Membranen, die nach diesem Dehnungs-Prinzip arbeiten, höhere Standzeiten erzielen lassen als mit Ausgleichsmembranen, die nach dem üblichen Rollmembran-Prinzip funktionieren.

Grundsätzlich können erfindungsgemäße Lager in üblicher Weise durch im Gehäuse bzw. im Anschlußteil 11 angebrachte Bohrungen mit Hydraulikflüssigkeit befüllt werden. Es hat sich jedoch als vorteilhaft erwiesen, die Füllung durch eine in der Ausgleichsmembran 2 angebrachte Öffnung 8 vorzunehmen, die vorzugsweise in einer in die Wandung der Ausgleichsmembran 2 eingefügten - insbesondere einvulkanisierten - formsteifen Scheibe 2.1 angeordnet ist. Während des Füllvorganges hält man das Lager unter axialer Vorspannung, wobei die Vorspannung vorzugsweise der Nennlast des Lagers entspricht, und positioniert es so, daß sich die Ausgleichskammer 7 über der Arbeitskammer 6 befindet und die Ausgleichsmembran 2 eine nach oben gewölbte Querschnitts­ kontur aufweist, so daß sich die Öffnung 8 an der höchsten Stelle der Ausgleichskammer 7 befindet. Um dabei die Füllung der Arbeitskammer 6 zu beschleunigen, kann in der Trennwand 5 eine zusätzliche, beispielsweise durch einen Blindniet verschließbare Öffnung 10 vorgesehen sein. Sobald die beiden Hydraulikkammern 6 und 7 sowie der Verbindungs­ kanal 4 vollständig und blasenfrei mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt sind, wird die Öffnung 8 mit einem Verschluß­ element 9 - beispielsweise einem Blindniet - verschlossen und abgedichtet. Danach wird der Deckel 13 mit dem Stopfen 14 verschlossen.

Anschließend wird das Lager von der während des Füll­ vorganges aufrechterhaltenen Vorspannung entlastet, wobei es die in Fig. 3 dargestellte Querschnittsgestalt annimmt, in der das Federelement 1 entspannt und die Ausgleichsmembran 2 elastisch verformt ist. Das Lager ist damit einbaufertig.

Claims (5)

1. Hydraulisch dämpfendes elastisches Lager zur schwingungsgedämpften Abstützung von Motoren, Maschinen, Fahrwerksteilen und dergl., mit einem einerseits durch ein gummielastisches Federelement (1) und andererseits durch eine hochflexible, elastische Ausgleichsmembran (2) abgeschlossenen Gehäuse (3), das durch eine mindestens einen Verbindungskanal (4) aufweisende Trennwand (5) in zwei mit einer Hydraulikflüssigkeit vollständig gefüllte und wechselweise volumenveränderliche Kammern, nämlich eine dem Federelement (1) benachbarte Arbeitskammer (6) und eine der Ausgleichsmembran (2) benachbarte Ausgleichs­ kammer (7), unterteilt ist, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Ausgleichsmembran (2) enthält, die bei ihrer Herstellung mit einer Querschnittskontur geformt ist, die gleich derjenigen Querschnittskontur ist, die die Ausgleichsmembran im bestimmungsgemäßen Einbauzustand in dem mit seiner Nennlast beaufschlagten Lager einnimmt.

2. Elastisches Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsmembran (2) bei Belastung des Lagers mit seiner Nennlast so weit in Axialrichtung (A) nach außen gewölbt ist, daß Vergrößerungen der Ausgleichs­ kammer (7), die durch Lagerbelastungen oberhalb der Nennlast bewirkt werden, im wesentlichen durch elastische Dehnung der Membranwandung erfolgen.

3. Elastisches Lager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsmembran (2) eine - vorzugsweise in ihrem Zentrum angeordnete - mit einem Verschlußelement (9) abgedichtete Öffnung (8) zum Füllen der Kammern (6, 7) und des Verbindungskanals (4) mit Hydraulikflüssigkeit aufweist.

4. Elastisches Lager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (8) in einer in die Wandung der Ausgleichsmembran (2) eingefügten formsteifen Scheibe (2.1) angeordnet ist.

5. Verfahren zum Erzeugen der Querschnittskontur der Ausgleichsmembran im Einbauzustand unter Nennlast und zum Füllen des Lagers gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager während des Füllens mit seiner Nennlast axial vorgespannt und so positioniert wird, daß sich die Ausgleichskammer (7) über der Arbeitskammer (6) befindet und die Ausgleichsmembran (2) eine nach oben gewölbte Querschnittskontur aufweist, wobei sich die Öffnung (8) an der höchsten Stelle der Ausgleichs­ kammer (7) befindet, und daß die Öffnung (8) nach Abschluß des Füllvorganges mit einem Verschluß­ element (9) abgedichtet wird.