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Die Erfindung betrifft eine verbesserte hydraulische
Dämpfungsvorrichtung insbesondere für die Aufhängung der
Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs.
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In der Patentschrift FR-A-2.356.847 wird eine Vorrichtung
vorgeschlagen, die eine äußere zylindrische Armatur und eine
innere rohrförmige Armatur umfaßt, die in der äußeren Armatur
durch einen elastischen ringförmigen Verbindungsblock koaxial
gehalten ist, der über seine zylindrische Innenfläche und
seine zylindrische Außenfläche an der inneren Armatur bzw. an
der äußeren Armatur befestigt ist und den von der äußeren
Armatur abgegrenzten Innenraum in einen ersten Teil trennt, der
eine erste hydraulische Arbeitskammer abgrenzt, die an ihrem
dein Verbindungsblock entgegengesetzten axialen Ende
geschlossen ist.
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Ziel der Erfindung ist es insbesondere, eine
Dämpfungsvorrichtung der oben beschriebenen Art für die Aufhängung einer
Antriebseinheit zu schaf fen, deren Hauptaufgabe die
Filtrierung der durch Unvollkommenheiten der Auswuchtung des Motors
verursachten Schwingungen und insbesondere die
Niederfreguenzfiltrierungen ist und die verbesserte Dämpfungsmerkmale
insbesondere bei niedriger Frequenz besitzt.
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Zu diesem Zweck schlägt die Erfindung eine Vorrichtung vor,
die dadurch gekennzeichnet ist, daß die erste Arbeitskammer
durch eine im wesentlichen sphärische Verschlußschale
verschlossen ist, die auf das Innere der ersten Kammer zu konkav
ist und in der ein offenes Ende der inneren rohrförmigen
Armatur ausmündet, und daß der Innenraum einen zweiten Teil
umfaßt, der an seinem dem Verbindungsblock entgegengesetzten
axialen Ende offen ist, um den Durchgang der inneren
rohrförmigen Armatur zu gestatten, deren über die äußere Armatur
axial hinausragendes freies Ende geschlossen ist, wobei eine
zweite Kammer in der äußeren Armatur auf der anderen Seite
der Schale angeordnet und durch eine mit der äußeren Armatur
verbundene dichte Membran abgegrenzt ist, wenigstens eine
Öffnung in der Schale zur Verbindung der ersten und der
zweiten Kammer vorgesehen ist, ein erster elastischer axialer
Anschlag mit einer im wesentlichen sphärischen konvexen
Auflagefläche an der inneren rohrförmigen Armatur befestigt
und in der ersten Kammer so angeordnet ist, daß er mit der
gegenüberliegenden konkaven Fläche der Schale zusammenwirken
kann, und ein zweiter elastischer axialer Anschlag mit einer
im wesentlichen sphärischen konvexen Auflagefläche an der
inneren rohrförmigen Armatur befestigt und in dem zweiten
Teil so angeordnet ist, daß er mit einer im wesentlichen
sphärischen konkaven Anschlagsfläche zusaminenwirken kann, die
ihm gegenüber in Nähe des offenen Endes der äußeren
zylindrischen Armatur gebildet ist.
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Durch diesen Aufbau besitzt die Dämpfungsvorrichtung dank der
in der inneren rohrförmigen Armatur enthaltenen
Flüssigkeitssäule sehr gute Dämpfungsmerkmale insbesondere bei niedrigen
Frequenzen.
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Um die Länge der Flüssigkeitssäule noch zu vergrößern, kann
diese Öffnung in der Mitte der Schale vorgesehen sein und
durch ein inneres Rohr verlängert werden, dessen
entgegengesetztes Ende offen ist und das sich koaxial in der inneren
rohrf örinigen Armatur erstreckt.
Gemäß anderer Merkmale der Erfindung:
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- besitzt die äußere Armatur einen radialen äußeren Rand, an
dem der kreisförmige äußere Uinfangsrand der Schale zum
Anliegen kommt, wobei diese beiden Ränder durch eine Buchse und
den gebördelten Rand axial gegeneinander gepreßt gehalten
sind;
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- besitzt die Membran einen äußeren Verstärkungsring, der an
der Innenwand eines Teils der gebördelten Buchse befestigt
ist;
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- besitzt der Ring einen radialen Außenrand, der auf dem
kreisförmigen Außenrand der Schale aufliegt, an den er durch
die gebördelte Buchse axial angepreßt gehalten wird.
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- ist der Ring an der Innenwand durch Einpressen befestigt;
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- sind die beiden axialen Anschläge und der ringförmige
elastische Verbindungsblock auf eine auf der Außenfläche der
inneren rohrförmigen Armatur befestigte Zwischenmuffe
aufgeformt;
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- sind die beiden axialen Anschläge und der elastische
Verbindungsblock auf die innere rohrf örmige Armatur aufgeformt;
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- besitzt die äußere zylindrische Armatur sowie das freie
geschlossene Ende der inneren rohrförmigen Armatur
Einrichtungen zur Verbindung der Dämpfungsvorrichtung.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
der folgenden Beschreibung, zu deren Verständnis auf die
beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird. In diesen zeigen:
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Fig. 1 einen axialen Schnitt durch eine erste Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Dämpfungsvorrichtung;
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Fig. 2 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 1, die eine Abwandlung
der erfindungsgemäßen Däinpfungsvorrichtung zeigt;
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Fig. 3 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung
der wichtigsten Bestandteile der in Fig. 2 gezeigten
Vorrichtung;
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Fig. 4 eine vereinfachte schematische Darstellung einer
erfindungsgemäßen Dämpfungsvorrichtung, die die
Winkelausschlagsmöglichkeiten um den elastischen
Mittelpunkt der Vorrichtung herum zeigt; und
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Fig. 5 einen axialen Schnitt durch eine Form, in der die
axialen Anschlagsblöcke und der Verbindungsblock auf
die innere rohrförmige Armatur aufgeformt werden.
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Fig. 1 zeigt eine hydraulische Däinpfungsvorrichtung 10, auch
hydroelastisches Lager oder Gegendrehinomentanschlag genannt.
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Das Lager 10 besteht im wesentlichen aus einer äußeren
zylindrischen Armatur 12 und einer inneren rohrförmigen Armatur
15 14.
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Die innere Armatur 14 ist ein zylindrisches hohles
Metallrohr, dessen unteres Ende 16 durch einen Stopfen 18
geschlossen ist und mit einem elastischen Verbindungslager 20
verbunden ist.
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Die äußere Armatur ist ein Metallteil aus tiefgezogenem
Blech, dessen mittlerer Abschnitt 22 mit kreisförmigem
Querschnitt größeren Durchmessers einen ringförmigen elastischen
Verbindungsblock 24 aufnimmt.
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Der Verbindungsblock 24 aus Elastomermaterial besitzt einen
Außenring 26, der aus Metall oder einem thermoplastischen
Material besteht und in die zylindrische Innenfläche 28 des
Abschnitts 22 der äußeren Armatur 12 eingepreßt ist.
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Der Ring 26 ist auf die zylindrische Außenfläche 30 des
Blocks 24 aufgeforint und an ihr durch Haftung befestigt.
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Die zylindrische Innenfläche 32 des Blocks 24 ist mit der
inneren rohrförmigen Armatur 14 über eine Zwischenmuffe 34
verbunden, die auf den mittleren Abschnitt 36 der rohrförmigen
Armatur aufgeguetscht ist. Der Block 24 aus Elastomermaterial
ist auf der zylindrischen Außenfläche der Zwischenmuffe 34
durch Aufformen und Haftung befestigt.
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Der Block 24 teilt den von der äußeren Armatur 12
abgegrenzten Innenraum in zwei Teile, in dessen oberem (in der Figur)
eine erste hydraulische Arbeitskammer 38 abgegrenzt ist, die
an ihrem dem Block 24 entgegengesetzten axialen oberen Ende
durch eine Verschlußschale 40 aus Metall mit einem im
wesentlichen kugelförmigen Profil geschlossen ist, die auf den
Block 24 zu konkav ist.
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Das offene Ende 42 der inneren rohrförmigen Armatur 14 mündet
in die erste Arbeitskammer 38.
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Eine Arbeitskammer 44 ist über der ersten Arbeitskammer 38
auf der anderen, dem Verbindungsblock 24 entgegengesetzten
Seite der Schale 40 angeordnet.
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Die zweite Arbeitskammer 44 ist durch die im wesentlichen
konvexe kugelförmige Fläche der Schale 40 und durch eine
Meinbran 46 aus Elastomermaterial mit einem im wesentlichen
kugelförmigen, zur Schale 40 parallelen Profil abgegrenzt.
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Die Verschlußmembran 46 ist axial nach unten durch einen
zylindrischen Teil 48 verlängert, der durch einen äußeren
Verstärkungsring 50 verstärkt ist, der an ihm durch Haftung und
Aufformung befestigt ist.
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Die Verbindung zwischen der äußeren zylindrischen Armatur 12,
der Schale 40 und der Membran 46 wird folgendermaßen
hergestellt:
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Die äußere Armatur 12 besitzt einen radialen Außenrand 52,
auf dem ein kreisföriniger äußerer Umfangsrand 54 der Schale
40 sowie ein radialer Außenrand 56 des Rings 50 zur
Verstärkung der Membran 46 aufliegt.
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Die drei Ränder 52, 54 und 56 sind durch eine Einfaßbuchse 58
gegeneinander gepreßt gehalten, deren Ende 59 beim Einfassen
uingeschlagen wird.
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Die Einfaßbuchse 58 ist axial nach oben durch einen
zylindrischen Teil 60 verlängert, an dessen Ende ein zur
Achse des Lagers senkrechter Flansch 62 vorgesehen ist, der
dessen Befestigung beispielsweise durch Schrauben (nicht
dargestellt) gestattet, die in Löcher 64 eingeführt werden.
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Die beiden Arbeitskammern 38 und 44 sind durch eine zentrale
Öffnung 66 miteinander verbunden, die in der Mitte der Schale
40 vorgesehen ist.
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Die Öffnung 66 wird durch ein inneres zylindrisches Rohr 68
verlängert, das sich in der inneren rohrförmigen Armatur 14
koaxial zu dieser erstreckt.
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Das untere Ende 70 des Rohrs 68 ist offen, um den Durchtritt
der Flüssigkeit ins Innere der inneren rohrförinigen
Armatur 14 in Richtung auf die erste Arbeitskammer 38 zu
gestatten, in die das obere offene Ende 42 der Armatur 14 mündet.
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Im ersten oberen Teil der zylindrischen äußeren Armatur 12
trägt die innere rohrförmige Armatur 14 einen ersten axialen
Anschlagsblock 72 aus Elastomermaterial.
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Der axiale Anschlagsblock 72 ist auf einen kuppelförmigen
Endteil 74 der Zwischenmuffe 34 aufgeformt. Die Oberseite 76
des ersten Anschlagsblock 72 besitzt ein iin wesentlichen
kugelförmiges konvexes Auflageprofil, das parallel zur inneren
konkaven Fläche 78 der Schale 40 und dieser gegenüber
angeordnet ist.
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Die Kugelflächen sind im wesentlichen auf den elastischen
Mittelpunkt 0 des Anschlags zentriert, der der Schnittstelle
der Längsachse X-X des Anschlags mit der Mittelebene P des
elastischen Verbindungsblocks 24 entspricht.
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Der Verbindungsblock 24 grenzt in der äußeren zylindrischen
Armatur 12 einen zweiten Teil des Innenraums ab, der den
Arbeitskammern 38 und 44 entgegengesetzt ist.
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Dieser zweite Teil ist ein offener Raum 80, der sich vertikal
nach unten (in der Figur) bis zum offenen axialen Ende 82
kleineren Durchmessers der äußeren Armatur 12 erstreckt.
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Das offene Ende 82 gestattet den Durchgang des freien unteren
Endes 16 des Rohrs 14, das axial aus der Armatur 12
herausragt. Das offene Ende 82 ist mit dem mittleren Abschnitt 22
der Armatur 12 durch einen unteren Abschnitt 84 mit im
wesentlichen sphärischem Profil verbunden.
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Die konkave sphärische Innenfläche 86 des Abschnitts 84
bildet eine Auflagefläche für einen zweiten elastischen axialen
Anschlagsblock 88.
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Der zweite Anschlagsblock 88 ist symmetrisch zum Block 72
ausgebildet, so daß er eine im wesentlichen kugelförmige
konvexe Auflagefläche 90 besitzt, die mit der konkaven Fläche 86
zusammenwirken kann.
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Der beschriebene Anschlag arbeitet nach dem Prinzip der
sogenannten hydroelastischen Lager mit Säulen, d.h. die
Arbeitskammer 38 und die Arbeitskammer 44, die eine
Expansionskammer bildet, sind miteinander so verbunden, daß die in
ihnen enthaltene Flüssigkeit über das die innere rohrförmige
Armatur 14 bildende Metallrohr und über das innere Rohr 68
aus biegsamen Material (Elastomer oder Thermoplast)
abwechselnd von der einen Kammer in die andere fließt.
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Die vorgeschlagene Lösung mit zwei konzentrischen und
koaxialen Rohren gestattet eine Verdoppelung der Länge der
Flüssigkeitssäule und führt zu sehr guten Dämpfungsleistungen in
einem sehr großen Schwingungsfrequenzbereich und zwar
insbesondere, wenn man sie mit denen von Lagerblöcken bekannter Art
vergleicht, bei denen die Säulen radial sind.
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Fig. 4 zeigt die Ausschlagsmöglichkeiten bezüglich Drehung
des inneren Teils des Anschlags um den elastischen
Mittelpunkt 0, und zwar in Form von zwei Darstellungen in
unterbrochenen Linien zu beiden Seiten der axialen
Ruhemittelstellung. Zum Erleichtern dieser Schwenkbewegungen kann das
innere Rohr 68 aus biegsamen Material bestehen, beispielsweise
aus verstärktem oder nicht verstärktem Elastomermaterial oder
Thermoplastmaterial.
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Nun wird die in Fig. 2 gezeigte abgewandelte Ausführungsform
beschrieben.
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Das in Fig. 2 gezeigte Lager 10 unterscheidet sich von dein
von Fig. 1 insbesondere dadurch, daß keine Zwischenmuffe 34
vorgesehen ist und daß somit die axialen Anschlagsblöcke 72
und 88 sowie der elastische Verbindungsblock 24 direkt auf
die innere rohrförmige Armatur 14 aufgeformt sind.
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Zur Verstärkung der axialen Anschlagsblöcke 72 und 88 besitzt
die innere Armatur 14 zwei radiale Schultern 92 und 94 mit
einem sphärischen Außenprofil.
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Diese zweite Ausführungsform unterscheidet sich ferner durch
die Art der Befestigung der Dichtungsmembran 46.
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Die Membran 46 ist durch einen zylindrischen Teil 48
verlängert, der in diesem Fall vertikal nach oben gewandt ist, d.h.
der Schale 40 entgegengesetzt, und ebenfalls durch einen Ring
50 verstärkt ist. In seinem unteren Teil besitzt der Ring 50
einen radialen inneren Verstärkungsrand 96, der in das die
Membran 46 bildende Elastomerinaterial eingebettet ist, wobei
dieses Material sich axial nach unten in Form einer Buchse 98
verlängert, die die Abdichtung mit der Oberseite der Schale
40 und der zylindrischen Innenfläche des Teils 60 der
Einfaßbuchse 58 herstellt.
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Die Membran 46 ist in den Teil 60 mit Hilfe eines Rings 50
eingepreßt.
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Man stellt schließlich fest, daß das untere Ende 16 des die
innere Armatur 14 bildenden Rohrs ein Sackloch ist und
deshalb keinen Verschlußstopfen erfordert.
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Fig. 5 zeigt eine Form 100, die das Aufformen der axialen
Anschlagsblöcke 72 und 88 sowie des elastischen
Verbindungsblocks 24 mit seinem Außenring 26 in einem einzigen
Arbeitsgang gestattet.
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Die Formung geht folgendermaßen vor sich: wenn die Form offen
ist und der Armaturträgerdorn 102 herausgezogen ist, setzt
man nacheinander den Verstärkungsring 46 in den unteren Teil
der Form und dann die innere rohrförmige Armatur 14 auf den
Formungsdorn 102 auf. Man führt diese Einheit in den unteren
Teil der Form ein, schließt die Form und spritzt das
Elastomermaterial ein.
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Die oben beschriebene Dämpfungsvorrichtung eignet sich
insbesondere für die Aufnahme des von der Antriebseinheit
eines Kraftfahrzeugs bei ihrem Betrieb erzeugten Moments.
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Zu diesem Zweck wird die Vorrichtung mit Hilfe der Platte 62
an einen Teil der Struktur der Kraftfahrzeugkarosserie
anliegend montiert, wobei diese die Kräfte aufnimmt, die durch das
am anderen Ende der Vorrichtung befindliche und mit der
Antriebseinheit verbundene Gelenklager 20 ausgeübt werden.