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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein hydroelastisches Lager, das dazu
bestimmt ist, zwischen einem aufzuhängenden Element und einem gegenüber dem
anderen Element zu isolierenden Element untergebracht zu werden,
insbesondere für
die Aufhängung
eines Antriebsaggregats oder Motors in einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs.
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Die
hydroelastischen Lager umfassen im Allgemeinen einen Körper, der
aus einer Masse aus Elastomermaterial gebildet ist, der eine obere
Verankerung mit einer unteren Verankerung verbindet, die jeweils
an den beiden Elementen befestigt sind, und eine Arbeitskammer,
die durch die Masse aus Elastomermaterial und eine Quertrennwand
begrenzt ist.
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Überdies
umfasst diese Art von Lager eine Ausdehnungskammer, die von der
Quertrennwand und einer unteren nachgiebigen Membran begrenzt ist.
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Diese
Art von hydroelastischem Lager schränkt den Spielraum des Antriebsaggregats
entlang der Längsrichtung
und der vertikalen Richtung mit Hilfe von Anschlageinrichtungen
aus Elastomermaterial ein, die an der oberen Verankerung und in Anlage
an der Innenfläche
eines Gehäuses
anhaftend befestigt sind, in das die untere Verankerung eingeschoben
ist.
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Im
Allgemeinen befindet sich die Ausdehnungskammer unterhalb der Arbeitskammer
und ist von dieser durch eine starre Trennwand getrennt, in der
ein Kanal und gegebenenfalls eine nachgiebige Membran mit begrenztem
Spielraum angeordnet ist.
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Die
beiden Kammern sind mit Flüssigkeit
wie beispielsweise einem Frostschutzmittel gefüllt, und der Kanal zwischen
den Kammern weist eine derartige Länge und einen derartigen Querschnitt
auf, dass die Resonanzfrequenz der in diesem Kanal in Wechselwirkung
mit der Elastizität
der Wände
der Arbeits- und Ausdehnungskammer verdrängten Flüssigkeitsmasse im Wesentlichen
gleich der Resonanzfrequenz des Motors an seiner Aufhängung ist,
was bei dieser Frequenz zu einer Verstärkung der Dämpfung des Lagers führt.
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Die
nachgiebige Membran zwischen den beiden Kammern verhindert durch
ihre Elastizität
unter schwacher Verformung aufgrund des Einschlusses der Flüssigkeit
in der Arbeitskammer eine Versteifung des Lagers im mittleren und
hohen Frequenzbereich, in dem keine Flüssigkeitszirkulation mehr zwischen
den Kammern stattfindet.
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Da
die Ausdehnungskammer durch eine sehr nachgiebige Membran begrenzt
ist, werden die Volumenschwankungen in der Arbeitskammer durch die
Verformung dieser Membran nämlich
direkt an die Ausdehnungskammer zurück übertragen.
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Ein
solcher Typ von Lager ist komplex und hat angesichts seiner Auslegung
erhebliche Abmessungen, und seine Herstellungskosten sind aufgrund der
großen
Anzahl an Teilen, aus denen es besteht, hoch.
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Die
Erfindung hat es zur Aufgabe, diese Nachteile zu umgehen, indem
sie ein kompaktes hydroelastisches Lager vorschlägt, das auf wirkungsvolle Weise
die unterschiedlichen Funktionen sicherstellt, insbesondere die
Halterung des Antriebsaggregats, das Herausfiltern von Vibrationen
und das Begrenzen des Spielraums.
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Die
Erfindung hat somit ein hydroelastisches Lager zur Aufgabe, das
dazu bestimmt ist, zwischen einem aufzuhängenden Element und einem gegenüber dem
anderen Element zu isolierenden Element untergebracht zu werden,
insbesondere für
die Aufhängung
eines Antriebsaggregats in einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs,
von der Art, die Folgendes umfasst:
- – einen
Körper,
der aus einer Masse aus Elastomermaterial gebildet ist, der eine
obere Verankerung mit einer unteren Verankerung verbindet, wobei
die obere Verankerung mit dem aufzuhängenden Element verbunden ist
und sich senkrecht zur Hauptachse des Lagers erstreckt,
- – ein
Gehäuse,
das mit dem zu isolierenden Element verbunden, an der unteren Verankerung
angebracht ist und den Körper
bedeckt, wobei das Gehäuse
an zwei entgegengesetzten Seiten eine Öffnung umfasst, im Bereich
jeder von diesen ein Ende der oberen Verankerung mündet,
- – Anschlageinrichtungen,
die auf der Masse aus Elastomermaterial des Körpers gebildet sind und mit
den Wänden
des Gehäuses
zusammenwirken, um die Kräfteaufnahme
sicherzustellen,
- – und
eine Arbeitskammer und eine Ausdehnungskammer, die miteinander verbunden
und mit Flüssigkeit
gefüllt
sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitskammer unter dem Körper aus
Elastomermaterial angeordnet und im oberen Teil durch den Körper und
im unteren Teil durch eine starre Quertrennwand begrenzt ist, die
unter dem Gehäuse
befestigt ist, und die Ausdehnungskammer über dem Gehäuse angeordnet und im unteren
Teil durch das Gehäuse
und im oberen Teil durch eine nachgiebige Membran begrenzt ist,
die am Gehäuse
befestigt ist, wobei die Kammern durch einen Verbindungsdurchgang
miteinander verbunden sind, der im Gehäuse ausgebildet ist.
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Nach
weiteren Merkmalen der Erfindung:
- – ist der
Verbindungsdurchgang durch einen Kanal gebildet, dessen Länge und
Querschnitt so eingestellt sind, dass durch die hin/zurück wechselnde
Zirkulation der Flüssigkeit
zwischen den beiden Kammern bei einer bestimmten Frequenz eine maximale
Dämpfung
erzielt wird,
- – umfasst
der Körper
aus Elastomermaterial an seinem unteren Teil eine seitliche Verlängerung, die
eine Membran zur hydraulischen Entkopplung bildet, die in einer
in der unteren Verankerung ausgebildeten Öffnung angeordnet ist, wobei
die Unterseite der Membran mit der Flüssigkeit der Arbeitskammer
und die Oberseite mit der Umgebungsluft in Kontakt ist,
- – umfasst
die Membran einen dünnen
Umfangsabschnitt und einen Zentralabschnitt, der dicker ist als
der Umfangsabschnitt,
- – ist
der Spielraum der Membran auf der einen Seite durch mindestens eine
Punktabstützung eingeschränkt, die
an der Quertrennwand ausgebildet ist, und auf der anderen Seite
durch mindestens eine Punktabstützung,
die am Gehäuse ausgebildet
ist.
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Die
Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung
hervor, die beispielhaft wiedergegeben ist und mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
erfolgt. Darin zeigen:
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1 eine perspektivische Schemaansicht eines
erfindungsgemäßen hydroelastischen
Lagers,
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2 eine schematische Querschnittsansicht
des erfindungsgemäßen hydroelastischen
Lagers,
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3 eine schematische Detailquerschnittsansicht,
die die Membran zur hydraulischen Entkopplung des erfindungsgemäßen hydroelastischen
Lagers in größerem Maßstab zeigt,
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4 eine perspektivische Schemaansicht der
unteren Verankerung des Körpers
aus Elastomermaterial,
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5 eine perspektivische Schemaansicht des
Körpers
aus Elastomermaterial des erfindungsgemäßen hydroelastischen Lagers.
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Das
in den 1 und 2 dargestellte hydroelastische
Lager ist dazu ausgelegt, zwischen einem aufzuhängendem Element und einem gegenüber dem
anderen Element zu isolierenden Element untergebracht zu werden,
und insbesondere, um zwischen einem Antriebsaggregat und der restlichen Struktur
oder Karosserie eines Kraftfahrzeugs untergebracht zu werden.
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Dieses
hydroelastische Lager hat zum Ziel, den Spielraum des Antriebsaggregats
entlang der Längsrichtung
und der vertikalen Richtung einzuschränken.
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Das
hydroelastische Lager, das insgesamt mit der Bezugszahl 1 bezeichnet
ist, umfasst einen Körper 10,
der aus einer Masse 11 aus Elastomermaterial gebildet ist,
der einerseits eine obere Verankerung 12 und andererseits
eine untere Verankerung 13 miteinander verbindet.
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Die
obere Verankerung 12 ist in dem in den Figuren gezeigten
Ausführungsbeispiel
durch ein rohrförmiges
Teil gebildet, das sich senkrecht zur Hauptachse des Lagers erstreckt
und eine axiale Bohrung 14 für den Durchgang eines nicht
dargestellten Verbindungsteils zu einem zu halternden Element, wie
beispielsweise das Antriebsaggregat eines Kraftfahrzeugs, umfasst.
Die rohrförmige
Verankerung 12 hat vorzugsweise einen parallelflachen Querschnitt.
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Nach
einer Variante kann die obere Verankerung 12 des Körpers 10 auch
aus einem massiven Element bestehen, das direkt mit dem aufzuhängenden
Element verbunden ist.
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Der
Körper 10 ist
durch Konfektionieren und anhaftende Befestigung des Elastomers
an den Verankerungen 12 und 13 ausgebildet.
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Das
hydroelastische Lager 1 umfasst auch ein Gehäuse 15,
das an der unteren Verankerung 13 angebracht ist und den
Körper 10 aus
Elastomermaterial überdeckt.
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Wie
in 1 dargestellt ist,
umfasst das Gehäuse 15 an
zwei entgegengesetzten Seiten eine Öffnung 16, im Bereich
jeder von diesen ein Ende der oberen Verankerung 12 mündet, um
die Befestigung dieser oberen Verankerung 12 mit dem aufzuhängenden
Element, wie beispielsweise einem Antriebsaggregat, zu ermöglichen.
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Das
Gehäuse 15 ist
mit dem zu isolierenden Element, wie beispielsweise der Struktur
oder Karosserie dieses Fahrzeugs verbunden.
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Zu
diesem Zweck umfasst das Gehäuse 15 jeweils
an seinen Seitenrändern
zwei Öffnungen 17 für den Durchgang
eines nicht dargestellten Teils zur Befestigung am entsprechenden
zu isolierenden Element.
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Wie
in 2 dargestellt ist,
umfasst die Klasse 11 aus Elastomermaterial des Körpers 10 Anschlageinrichtungen 11a,
die mit den Wänden
des Gehäuses 15 zusammenwirken,
um die Kräfteaufnahme
in allen Beaufschlagungsrichtungen des Lagers sicherzustellen, d.h.,
um das Herausfiltern unter Last oder Motordrehmoment sicherzustellen,
den Spielraum beim Be- oder Entlasten einzuschränken und die Kräfte beim
Beschleunigen oder Bremsen aufzunehmen.
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Das
hydroelastische Lager 1 umfasst auch eine Arbeitskammer 20,
die unter dem Körper 10 aus Elastomermaterial
angeordnet ist und einerseits im oberen Teil durch diesen Körper 10,
und andererseits im unteren Teil durch eine starre Quertrennwand 21 begrenzt
ist, die unter dem Gehäuse 15 befestigt
ist.
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Darüber hinaus
umfasst das hydroelastische Lager 1 eine Ausdehnungskammer 25,
die einerseits im unteren Teil durch dieses Gehäuse 15, und andererseits
im oberen Teil durch eine nachgiebige Membran 26 begrenzt
ist, die an dem Gehäuse 15 befestigt
ist.
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Der
Umfangsrand der Membran 26 ist durch Ankleben an einer
starren Verankerung 27 befestigt, die die Verbindung mit
dem Gehäuse 15 sicherstellt.
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Die
Kammern 20 und 25 sind über einen Verbindungsdurchgang 28,
wie beispielsweise einem im Gehäuse 15 ausgebildeten
Kanal, der sich über
die ganze Höhe
des Gehäuses 15 erstreckt,
untereinander verbunden.
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Der
Verbindungsdurchgang 28 kann unterschiedlich lang sein,
um eine Fließwegbildung
zu bieten, die es ermöglicht,
Beaufschlagungen in gewünschten
Frequenzbereichen zu dämpfen.
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Schließlich sind
die Kammer 20 und 25 noch mit Flüssigkeit
wie beispielsweise einem Frostschutzmittel gefüllt und stehen untereinander über den
Durchgang 28 in Verbindung.
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Wie
in 4 dargestellt ist,
setzt sich die untere Verankerung 13 aus einer Basis 40 zusammen, die
von einer Zentralöffnung 41 durchbrochen
ist, in deren Inneren der untere Teil der Masse 11 aus
Elastomermaterial des Körpers 10 durch
Ankleben befestigt ist.
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Darüber hinaus
ist die untere Verankerung 13 an einem ihrer Seitenränder mit
einem horizontalen, ringförmigen
Angussteil 42 ausgestattet, das eine Öffnung 43 bildet,
die einen beliebigen, wie beispielsweise runden oder rechteckigen
Querschnitt aufweist.
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Wie
in 5 dargestellt ist,
umfasst der Körper 10 aus
Elastomermaterial an seinem unteren Teil eine seitliche Verlängerung,
die eine Membran 30 zur hydraulischen Entkopplung bildet.
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Diese
Membran 30 ist an der in der unteren Verankerung 13 ausgebildeten Öffnung 43 angeordnet,
und der Umfangsrand der Membran 30 ist an dem ringförmigen Angussteil 42 durch
Ankleben befestigt.
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Der
Umfangsabschnitt 31 der Membran 30 ist dünn und ihr
Zentralabschnitt 32 ist dicker, was die Steifigkeit dieser
Membran 30 sicherstellt. Diese Dickenveränderung
ermöglicht
eine etwaige Einstellung der Steifigkeit der Membran.
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Die
Unterseite der Membran 30 ist mit der Flüssigkeit
der Arbeitskammer 20 in Kontakt, und die Oberseite der
Membran 30 ist mit der Umgebungsluft in Kontakt.
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Der
Spielraum der Membran 30 ist auf der einen Seite durch
mindestens eine Punktabstützung 23 eingeschränkt, die
an der Quertrennwand 21 ausgebildet ist, und auf der anderen
Seite durch mindestens eine Punktabstützung 24, die am Gehäuse 15 ausgebildet
ist. Das Spiel zwischen dem Zentralabschnitt 32 der Membran 30 und
den Punktabstützungen 23 bzw. 24 bestimmt
den Höchstwert
der Anregungen des Antriebsaggregats entlang der Achse des hydroelastischen
Lagers 1, bei denen der Arbeitsweg der Arbeitskammer 20 stattfindet.
Das Spiel zwischen der Membran 30 und ihrem/ihren Auflager/n
ist in Abhängigkeit
von der Vibrationsamplitude des aufzuhängenden Elements einzustellen.
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Im übrigen sind
die Länge
und der Querschnitt des Kanals 28 so eingestellt, dass
durch eine zwischen den Kammern 20 und 25 hin
und zurück wechselnde
Zirkulation des Mediums bei einer bestimmten Frequenz ein maximale
Dämpfung
erzielt wird.
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Wie
in 3 dargestellt ist,
ist am oberen Rand der Trennwand 21 eine dünne Folie 45 durch Ankleben
befestigt, um die Dichtigkeit zwischen der Trennwand und dem Gehäuse 15 sicherzustellen.
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Das
Zusammenfügen
von Gehäuse 15,
unterer Verankerung 12, Quertrennwand 21 und Verankerung 27 wird
durch jedes geeignete Mittel je nach der Beschaffenheit des Materials
bewerkstelligt, aus dem diese Elemente bestehen, und das Zusammenfügen kann
beispielsweise durch Verkleben, Verschweißen, Versicken, Vernieten oder
Verschrauben erfolgen.
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Aufgrund
der Anordnung der Ausdehnungskammer 25 über dem Gehäuse 15 ist die Arbeitsweise
der Membran 30, die das hydraulische Entkopplungsventil
bildet, somit unabhängig
von der Elastizität
der die Ausdehnungskammer 25 begrenzen den Membran 26,
wodurch die Arbeitsweise dieses hydraulischen Entkopplungsventils
optimiert werden kann.
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Das
Ausformen des Körpers 10,
der Anschlageinrichtungen 11a und der Membran 30 findet in
einem einzigen Arbeitsgang statt, wodurch die Anzahl an Teilen,
aus denen das hydroelastische Lager besteht, verringert werden kann.
Das Gehäuse 15, die
Verankerungen 12 und 13 und die Quertrennwand 21 können aus
Leichtmetall-Legierung oder aus einem thermoplastischen Material
hergestellt werden, um das Gewicht des hydroelastischen Lagers zu
senken.
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Schließlich weist
das erfindungsgemäße hydroelastische
Lager noch den Vorteil auf, kompakt zu sein, wodurch der Achsabstand
zwischen den Befestigungspunkten an der Fahrzeugkarosserie und am Antriebsaggregat
verringert werden und somit durch Absenken des Elastizitätszentrums
des Lagers die Entkopplung der Aufhängungsarten dieses Antriebsaggregats
erleichtert werden kann.