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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilarmierungsanordnung für ein hydroelastisches
Lager, das dafür
bestimmt ist, zwischen einem aufzuhängenden Element und einem voneinander
zu isolierenden Element angeordnet zu werden, insbesondere für die Aufhängung, eines
Antriebssystems in einem Kraftfahrzeuggehäuse, und das allgemein für die Aufhängung der
gesamten vibrierenden Anordnung bestimmt ist.
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Die
Erfindung hat ebenfalls ein mit einem solchen Ventil versehenes
hydroelastisches Lager zum Gegenstand.
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Hydroelastische
Lager haben die Funktion, die Vibrationen, die aus dem Betrieb des
Antriebssystems herrühren,
zu filtern und die aus dem Kraftfahrzeuggehäuse während seiner Benutzung stammenden
Schwankungen abzuschwächen.
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Allgemein
umfassen hydroelastische Lager einen Körper, der aus einer Masse aus
Elastomermaterial gebildet ist, und der eine obere Armierung und eine
untere Armierung verbindet, welche jeweils auf den beiden Elementen
befestigt sind, und eine Arbeitskammer, die zumindest zum Teil von
der Masse aus Elastomermaterial begrenzt ist.
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Zudem
umfasst diese Art Lager eine Ausdehnungskammer, die zumindest zum
Teil von einer biegsamen unteren Membran begrenzt ist.
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Diese
Ausdehnungskammer ist mit der Arbeitskammer über einen Verbindungskanal
verbunden, und diese Kammern sind mit Flüssigkeit, wie beispielsweise
Frostschutzmittel, gefüllt.
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Die
Zirkulation der Flüssigkeit
von einer Kammer in die andere, wenn das Lager wechselnden Beanspruchungen
ausgesetzt ist, ermöglicht,
eine Dämpfung
bei einer gegebenen Frequenz zu erhalten.
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Bei
höheren
Frequenzen als dieser bestimmten Frequenz zirkuliert die Flüssigkeit
nicht mehr in dem Verbindungskanal zwischen den beiden Kammern,
was einen Anstieg der Federhärte
bewirkt, die wiederum eine Verschlechterung der Filterung mit sich
bringt.
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Um
diese Verschlechterung zu vermeiden, weisen die hydroelastischen
Lager ein Ventil auf, das auch hydraulisches Trennventil genannt
wird, und das zwischen den beiden Kammern angeordnet ist, und das
bei kleinen Verformungen ermöglicht,
das Fehlen der Zirkulation der Flüssigkeit in dem Verbindungskanal
auszugleichen, um so den Anstieg der Federhärte zu vermeiden, der damit
zusammenhängt,
dass diese Flüssigkeit
nicht zusammendrückbar
ist.
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Dahingegen
ist das Ventil ausreichend steif, um bei größeren Stoßstärken nicht der Zirkulation
der Flüssigkeit
durch den Verbindungskanal entgegen zu wirken, und diese Steifheit
wird durch Anschläge
erreicht, welche die Verformung des Ventils begrenzen.
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Der
Kompromiss zwischen der Weichheit bei kleineren Bewegungen und der
Härte bei
größeren Bewegungen
wird dank einer Anordnung aus Armierung und Ventil erhalten, wobei
das Ventil in einer Aufnahme angeordnet ist, die in der Armierung
ausgebildet ist, welche selbst sehr häufig aus zwei unabhängigen und
zusammengebauten Teilen besteht.
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In
allen Fällen
ermöglicht
das Spiel zwischen dem Ventil und der Armierung, die Ausfederung
des Ventils bei geringen Stärken
zu absorbieren und diese Ausfederung bei niedrigen Frequenzen und
großen
Stärken
zu begrenzen, um dem Verbindungskanal zwischen den beiden Kammern
zu ermöglichen, seine
Rolle zu spielen.
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Das
Ventil und die Armierung sind somit von mehreren unabhängigen Teilen
gebildet, welche vor ihrer Anbringung in dem hydroelastischen Lager mehrere
Zusammenbauschritte erfordern, die so die Kosten eines solchen hydroelastischen
Lagers erhöhen.
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Aus
der Schrift US-A-4 641 817 ist ebenfalls eine Ventilarmierungsanordnung
für ein
hydroelastisches Lager bekannt, das dafür bestimmt ist, zwischen einem aufzuhängenden
Element und einem voneinander zu isolierenden Element angeordnet
zu werden, und das insbesondere eine Arbeitskammer und eine Ausdehnungskammer
umfasst, die durch eine Ventilarmierungsanordnung voneinander getrennt
sind, die auf einem mit der unteren Armierung verbundenen Träger angeordnet
ist. Die Ventilarmierungsanordnung ist aus einem einzigen Stück gebildet,
welches einen Mittelbereich aufweist, der aus einem steifen Material
besteht, und einen Ringbereich, der aus einem weichen Material besteht,
und der den Mittelbereich elastisch mit der Armierung verbindet, die
aus einem steifen Material besteht und die auf ihrem Umfang einen
Verbindungskanal zwischen den beiden Kammern aufweist.
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Die
Erfindung hat zum Ziel, eine Ventilarmierungsanordnung für ein hydroelastisches
Lager von vereinfachter Bauweise vorzuschlagen, welche ermöglicht,
wirksam die fehlende Zirkulation der Flüssigkeit in dem Verbindungskanal
zwischen der Arbeitskammer und der Ausdehnungskammer auszugleichen
und den Anstieg der Federhärte
und die Verschlechterung der Filterung des hydroelastischen Lagers
zu verhindern.
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Die
Erfindung hat somit eine Ventilarmierungsanordnung für ein hydroelastisches
Lager zum Gegenstand, das dafür
bestimmt ist, zwischen einem aufzuhängenden Element und einem voneinander
zu isolierenden Element angeordnet zu werden, insbesondere für die Aufhängung eines
Antriebssystems in einem Kraftfahrzeuggehäuse, der Art mit einem Körper, der
von einer Masse aus Elastomermaterial gebildet ist, die eine obere
Armierung und eine untere Armierung verbindet, und mit einer Arbeitskammer, die
zumindest zum Teil von der Masse aus Elastomermaterial begrenzt
ist und einer Ausdehnungskammer, die zumindest zum Teil von einer
biegsamen Membran begrenzt ist, wobei diese beiden Kammern mit Flüssigkeit
gefüllt
und miteinander über
einen Verbindungskanal verbunden sind, und der Art, bei welcher
die Arbeitskammer und die Ausdehnungskammer durch die Ventilarmierungsanordnung voneinander
getrennt sind, die auf einem mit der unteren Armierung verbundenen
Träger
angeordnet ist, wobei die Ventilarmierungsanordnung aus einem einzigen
Stück gebildet
ist und das Ventil einen scheibenförmigen Mittelbereich aufweist,
der aus einem steifen Material besteht, und einen Ringbereich in Form
einer konzentrischen Krone für
die Scheibe, der aus einem weichen Material besteht, und der den
Mittelbereich elastisch mit der Armierung verbindet, die aus einem
steifen Material besteht, und die auf ihrem Umfang den Verbindungskanal
zwischen den beiden Kammern aufweist, wobei die Armierung die Form
eines Ringes hat, der einerseits einen Außenbereich aufweist, der aus
zwei parallelen Armen gebildet ist, die miteinander durch einen
zentralen Arm verbunden sind, um den Verbindungskanal auszubilden, und
andererseits einen ebenen Innenbereich, der sich senkrecht zu dem
zentralen Arm zu dem Mittelpunkt des Ringes hin erstreckt, und der
dafür bestimmt
ist, mit dem ringförmigen
Bereich des Ventils verbunden zu werden, und wobei der Mittelbereich des
Ventils Begrenzungsorgane für
die Niedrigfrequenzausdehnung des Ventils aufweist, dadurch gekennzeichnet,
dass die Ausdehnungsbegrenzungsorgane von zwei diametral einander
gegenüberliegenden,
oberen Klemmen gebildet sind, die einstückig mit dem Mittelbereich
des Ventils ausgebildet sind, und die sich radial oberhalb des Ringbereiches erstrecken,
und von zwei diametral einander gegenüberliegenden, unteren Klemmen,
die einstückig
mit dem Mittelbereich des Ventils ausgebildet sind, und die sich
radial unterhalb des Ringbereiches erstrecken, wobei die oberen
und unteren Klemmen um 90° zueinander
derart versetzt angeordnet sind, dass der Ringbereich zwischen dem
Innenbereich der Armierung und den oberen Klemmen angeordnet ist, um
die axiale Bewegung des Mittelbereiches bezüglich der Armierung in einer
Richtung zu begrenzen, und derart, dass zugleich der Ringbereich
zwischen dem Innenbereich der Armierung und den unteren Klemmen
angeordnet ist, um die axiale Bewegung des Mittelbereiches bezüglich der
Armierung in einer entgegen gesetzten Richtung zu begrenzen.
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Gemäß einer
weiteren Eigenschaft der Erfindung wird der Ringbereich des Ventils
mit dem Mittelbereich des Ventils und dem ebenen Innenbereich der
Armierung durch Verkleben, Verschweißen oder eine chemische Bindung
verbunden.
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Die
Erfindung hat ebenfalls ein hydroelastisches Lager zum Gegenstand,
das dafür
bestimmt ist, zwischen einem aufzuhängenden Element und einem voneinander
zu isolierenden Element angeordnet zu werden, insbesondere für die Aufhängung eines
Antriebssystems in einem Kraftfahrzeuggehäuse, dadurch gekennzeichnet,
dass es eine Ventilarmierungsanordnung, wie hier oben dargelegt,
aufweist.
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Die
Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden im Verlauf der nachfolgenden,
nur beispielhaft gegebenen Beschreibung deutlich werden, die unter
Bezugnahme auf die angefügten
Zeichnungen gemacht ist, bei welchen:
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1 eine Ansicht im axialen
Schnitt eines hydroelastischen Lagers ist, das mit einer erfindungsgemäßen Ventilarmierungsanordnung
versehen ist,
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2 eine schematische Perspektivansicht
der erfindungsgemäßen Ventilarmierungsanordnung
ist;
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3 eine schematische Perspektivansicht
des Mittelbereichs des Ventils ist;
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4 eine schematische Perspektivansicht
des Ringbereichs des Ventils ist;
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5 eine schematische Perspektivansicht
der erfindungsgemäßen Ventilarmierungsanordnung
ist;
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6 eine schematische Ansicht
im Querschnitt entlang der Linie 6–6 aus 2 ist;
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7 eine schematische Ansicht
im Querschnitt entlang der Linie 7–7 aus 2 ist.
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Das
in 1 dargestellte hydroelastische Lager
ist dafür
eingerichtet, zwischen einem aufzuhängenden Element und einem voneinander
zu isolierenden Element angeordnet zu werden, und genauer zwischen
einem Antriebssystem und dem Rest des Aufbaus oder Chassis dieses
Kraftfahrzeugs angeordnet zu werden.
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Das
hydroelastische Lager umfasst einen Körper 10, der aus einer
Masse aus Elastomermaterial 11 besteht, welche einerseits
eine obere Armierung 12 und andererseits eine untere Armierung 13 verbindet.
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Die
obere Armierung 12 ist in dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel von einem rohrförmigen Organ
mit einer axialen Bohrung 14 für den Durchgang eines nicht
dargestellten Verbindungsorgans mit dem zu tragenden Element gebildet,
wie beispielsweise dem Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs.
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Die
untere Armierung 13 umfasst eine nach außen umgeklappte
untere Leiste 15 und eine obere Leiste 16, die
mit Klemmen 17 zur Befestigung an dem zu isolierenden Element
versehen ist, d.h. an dem Kraftfahrzeuggehäuse.
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Der
Körper 10 wird
durch Pressformen und Anhaften des Elastomers an den Armierungen 12 und 13 hergestellt.
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Das
hydroelastische Lager umfasst ebenfalls ein Gehäuse 20, welches den
Körper 10 bedeckt, und
welches auf den Klemmen 17 der unteren Armierung 13 mittels
Klemmen 20a befestigt ist.
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Dieses
Gehäuse 20 umfasst
zwei gegenüberliegende Öffnungen
für den
Durchgang des Verbindungsorgans zwischen der oberen Armierung 12 und
dem Antriebssystem des Kraftfahrzeugs.
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Außerdem umfasst
die Masse 11 aus Elastomermaterial des Körpers 10 Anschlagsorgane 18,
die mit den Wänden
des Gehäuses 20 zusammenwirken,
um das Abfangen der Kräfte
in allen Belastungsrichtungen des Lagers sicherzustellen, d.h. um
das Filtern des Stampfens und Dröhnens
sicherzustellen, die Durchschläge
beim Anfahren und Verlangsamen zu begrenzen und die Kräfte beim
Beschleunigen und Bremsen abzufangen.
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Das
hydroelastische Lager umfasst auch eine Arbeitskammer 25,
die zum Teil von der Masse aus Elastomermaterial 11 begrenzt
ist, und eine Ausdehnungskammer 26, die unterhalb der Arbeitskammer 25 angeordnet
und im unteren Teil von einer biegsamen Membran 27 begrenzt
ist.
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Die
Arbeitskammer 25 und Ausdehnungskammer 26 sind
jeweils im unteren Bereich für
die Arbeitskammer 25 und im oberen Bereich für die Ausdehnungskammer 26 von
einer Ventilarmierungsanordnung begrenzt, die mit der allgemeinen
Bezugszahl 30 bezeichnet ist.
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Die
biegsame Membran 27 umfasst einen Umfangsrand 27a,
der auf einem Träger 28 für die Ventilarmierungsanordnung 30 verklebt
ist. Dieser Träger
ist in seinem oberen Bereich mit einem Rand 28a zum Aufpressen
auf den Rand 15 der unteren Armierung 13 des Körpers 10 versehen.
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Nunmehr
wird unter Bezugnahme auf die 2 bis 5 die Ventilarmierungsanordnung 30 beschrieben.
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Diese
Anordnung besteht aus einem einzigen Stück und umfasst ein Ventil,
das mit der allgemeinen Bezugszahl 31 bezeichnet ist, und
eine mit der allgemeinen Bezugszahl 51 bezeichnete Armierung.
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Das
Ventil 31 setzt sich einerseits aus einem Mittelbereich 32 mit
der Form einer Scheibe und aus einem steifen Material und andererseits
aus einem Ringbereich 33 mit der Form einer konzentrischen Krone
für den
Mittelbereich 32 und aus einem biegsamen Material zusammen.
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Der
Ringbereich 33 verbindet elastisch den Mittelbereich 32 mit
der Armierung 51.
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Der
Mittelbereich 32 des Ventils 31 weist Ausdehnungsbegrenzungsorgane
bei Niedrigfrequenzen des Ventils 31 auf.
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Wie
in 3 dargestellt, sind
die Ausdehnungsbegrenzungsorgane von zwei einander gegenüberliegenden,
oberen Klemmen 34 gebildet, die einstückig mit dem Mittelbereich 32 des
Ventils 31 ausgebildet sind, und die sich radial oberhalb
des Ringbereiches 33 erstrecken, und von zwei einander
gegenüberliegenden,
unteren Klemmen 35, die einstückig mit dem Mittelbereich 32 des
Ventils 31 ausgebildet sind, und die sich radial unterhalb
des Ringbereiches 33 erstrecken.
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Die
Klemmen 34 und 35 sind verschachtelt und um 90° zueinander
versetzt angeordnet.
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Der
Ringbereich 33 aus biegsamem Material weist an seiner Oberseite
und an seiner Unterseite senkrecht zu jeder Klemme 34 und 35 eine Überdicke 36 auf.
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Die
insbesondere in den 5 bis 7 dargestellte Armierung 51 weist
die allgemeine Form eines Ringes auf, der einen Außenbereich
aufweist, welcher von zwei parallelen Armen, jeweils 52 und 53, gebildet
ist, die miteinander durch einen zentralen Arm 54 verbunden
sind.
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Die
Arme 52, 53 und 54 begrenzen mit der Innenwand
des Trägers 28 einen
Verbindungskanal 55 zwischen der Arbeitskammer 25 und
der Ausdehnungskammer 26, um die Zirkulation der Flüssigkeit zwischen
diesen Kammern zu ermöglichen.
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Hierzu
umfasst der Verbindungskanal 55 eine Öffnung 55a, die mit
der Arbeitskammer 25 in Verbindung steht, und eine Öffnung 55b,
die mit der Ausdehnungskammer 26 in Verbindung steht, wobei die
beiden Öffnungen 55a und 55b voneinander
in einem Abstand getrennt sind, der praktisch der Länge des
Verbindungskanals 55 entspricht.
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Die
Armierung 51 umfasst ebenfalls einen ebenen Innenbereich 56,
der sich senkrecht zu dem zentralen Arm 54 zum Mittelpunkt
des Ringes hin erstreckt, und der dafür bestimmt ist, mit dem Ringbereich 33 aus
biegsamem Material des Ventils 31 verbunden zu werden.
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Der
Ringbereich 33 aus biegsamem Material stellt zugleich die
Verbindung zwischen dem Mittelbereich 32 des Ventils 31 und
der Armierung 51 und die Dichtheit zwischen der Arbeitskammer 25 und
der Ausdehnungskammer 26 sicher.
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Dieser
Ringbereich 33 haftet überall
an dem Mittelbereich 32 und an dem Innenbereich der Armierung 51,
beispielsweise durch Verklebung, durch chemische Bindung oder durch
Verschweißung
an.
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In
Betrieb ist das Ventil 31 Vibrationsbewegungen ausgesetzt,
die es zu beiden Seiten aus seiner Gleichgewichtsposition schwingen
lassen.
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Das
Ventil 31 wird von den Bewegungen der Flüssigkeit
in der Arbeitskammer 25 und der Ausdehnungskammer 26 beansprucht,
was eine abwechselnde Bewegung dieses Ventils entlang seiner Achse
bewirkt, und zwar entweder in die Richtung S1 oder in die Richtung
S2, wie in den 6 und 7 dargestellt.
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Wenn
sich das Ventil 31 in die Richtung S7 bewegt, wird der
weiche Ringbereich 33 in Durchbiegung über den Umfang des Ventils 31 und über den Innendurchmesser
der Armierung 51 gespannt.
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Auf
der Höhe
der Klemmen 34 und 35 wird dieser weiche Ringbereich 33 unterhalb
der Klemmen 34 zusammengedrückt und auf der Höhe der Klemmen 35 unter
Zug gesetzt. Diese Bewegung wird durch die Eigenschaften des weichen
Ringbereichs 33 begrenzt, der als nicht zusammendrückbar gilt,
und dessen Steifheit der Bewegung entgegenwirkt.
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Das
Ventil 31 wird blockiert, wenn die Reaktion des weichen
Ringbereiches 33 gleich dem auf dieses Ventil ausgeübten Druck
ist, was der Sättigung
dieses weichen Ringbereiches 33 entspricht.
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Wenn
sich das Ventil 31 in die Richtung S2 bewegt, arbeitet
der weiche Ringbereich 33 in Durchbiegung auf seinem Innen-
und Außendurchmesser und
zusammengedrückt
unter den Klemmen 35 und unter Zug auf der Höhe der Klemmen 34.
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Die
Begrenzung der Bewegung wird durch die Festigkeit des Ringbereiches 33 des
Ventils 31 sichergestellt.
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Gemäß den gewünschten
Eigenschaften können
die Dicke und die Härte
des Materials, das den Ringbereich 33 des Ventils 31 bildet,
sowie die Überdicken 36 unterhalb
der Klemmen 34 und 35 verändert werden.
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Bei
niedriger Frequenz und großer
Stärke werden
die Ausfederungen des Ventils 31 durch die Sättigung
des Ringbereiches 33 aus weichem Material auf der Höhe der Klemmen 34 und 35 begrenzt.
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Bei
hoher Frequenz und geringer Stärke
ermöglicht
die Weichheit dieses Ringbereiches 33 dem Ventil 31,
die kleinen Verformungen auszuhalten, die daraus resultieren, und
die fehlende Bewegung der Flüssigkeit
in dem Verbindungskanal 55 zwischen der Arbeitskammer 25 und
der Ausdehnungskammer 26 auszugleichen.
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Die
verschiedenen Elemente, welche die Ventilarmierungsanordnung bilden,
können
aus unterschiedlichen Materialien bestehen.
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Beispielhaft
können
der Mittelbereich 32 des Ventils 31 und die Armierung 51 aus
einer Leichtmetalllegierung oder aus einem steifen oder halbsteifen Kunststoffmaterial
hergestellt sein, und der Ringbereich 33 aus weichem Material
kann von einem vulkanisierten oder nicht vulkanisierten Elastomer
oder von einem thermoplastischen Elastomer gebildet sein.
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Gemäß einem
weiteren Beispiel kann der Mittelbereich 32 des Ventils 31 aus
einem steifen oder halbsteifen Kunststoffmaterial oder aus einem halbsteifen
thermoplastischen Elastomer bestehen, der Ringbereich 33 kann
aus einem thermoplastischen Elastomer oder einem vulkanisierten
oder nicht vulkanisierten Elastomer hergestellt sein, und die Armierung 51 kann
aus einem steifen oder halbsteifen Kunststoffmaterial ausgebildet
sein.
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Die
Ventilarmierungsanordnung 30 kann in einem Schritt mit
dem Mehrfachmaterialeinspritzverfahren hergestellt werden.
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Die
erfindungsgemäße Ventilarmierungsanordnung
weist den Vorteil auf, in einem gleichen Stück die beiden durch das Ventil
und die Armierung erfüllten
Funktionen zu integrieren.
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Außerdem wird
das Phänomen
des „Ventilgeräusches" dank der Arbeit
unter Zug-Komprimierung
des Ringbereiches aus weichem Material des Ventils vermieden.
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Die
Herstellung der erfindungsgemäßen Ventilarmierungsanordnung
mit dem Mehrfachmaterialeinspritzverfahren weist die Vorteile auf
kostengünstiger
zu sein aufgrund der Verringerung der Zykluszeit, geringe Materialkosten
aufzuweisen und die Handhabungsvorgänge zu verringern.
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Außerdem wird
gemäß der Materialart,
aus welcher die Bauteile dieser Anordnung bestehen, ein mehr oder
weniger großer
Massegewinn erzielt.