DE69010732T2

DE69010732T2 - Oberes Lager für einen Stossdämpfer in einem Aufhängungssystem.

Info

Publication number: DE69010732T2
Application number: DE69010732T
Authority: DE
Inventors: Katsuhiro Goto
Original assignee: Tokai Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 1989-04-14
Filing date: 1990-04-11
Publication date: 1994-12-01
Anticipated expiration: 2010-04-12
Also published as: US5064176A; DE69010732D1; JPH0747976B2; JPH02275130A; EP0392513A1; EP0392513B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein oberes Lager nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, das in einem Aufhängungssystem eines Kraftfahrzeugs verwendet wird, um einen Aufbau des Fahrzeugs und einen Stoßdämpfer des Fahrzeugs elastisch zu verbinden.
Ein typisches oberes Lager für ein Aufhängungssystem zum elastischen Verbinden eines Fahrzeugaufbaus und eines Stoßdämpfers ist aus der EP-A-255 434 bekannt.
Dieses bekannte typische obere Lager weist ein inneres starres Element auf, an dein ein Stoßdämpfer befestigt ist. Zwei elastische Körper sind um das innere starre Element herum angeordnet und verbinden das innere starre Element mit einem am Fahrzeugaufbau befestigten, äußeren starren Element, um dadurch eine Fluidkammer festzulegen. Die Fluidkammer ist mit einem Dämpfungsfluid gefüllt; ein Flügelabschnitt erstreckt sich in der Fluidkammer, wodurch die Fluidkammer in zwei Teile unterteilt ist, die einen schmalen Kanal aufweisen, der diese verbindet. Beim Zusammenbau des oberen Lagers ist die Fluidkammer nur ausgebildet, wenn der Zusammenbauvorgang beendet ist. Daher ist der Zusammenbauvorgang möglicherweise schwierig auszuführen.
Desweiteren ist ein im allgemeinen zylindrische oberes Lager in einem herkömmlichen Aufhängungssystem eines Kraftfahrzeugs gewöhnlich zwischen einen Aufbau des Fahrzeugs und eine Kolbenstange eines Stoßdämpfers zwischengefügt, der mit einer Achse oder einem Arm zum Stutzen der Fahrzeugräder verbunden ist. Ein solches oberes Lager ist zum Beispiel dazu geeignet, von den Rädern über den Stoßdämpfer aufgenommene Eingangsvibrationen daran zu hindern, zum Fahrzeugaufbau übertragen zu werden. Das obere Lager weist im allgemeinen ein zylindrisches inneres starres Element, an dem die Kolbenstange des Stoßdämpfers befestigt ist, ein zylindrisches äußeres starres Element, das vom inneren starren Element radial auswärts angeordnet ist und am Fahrzeugaufbau befestigt ist, und einen elastischen Körper auf, der zwischen das innere und das äußere starre Element zwischengefügt ist, um die zwei Elemente elastisch zu verbinden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein oberes Lager entsprechend dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 in einer solchen Weise weiterzubilden, daß der Zusammenbauvorgang einfach ausgeführt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die im charakterisierenden Abschnitt von Patentanspruch 1 angezeigten Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen dargelegt.
Das obere Lager soll eine weiche dynamische Federkennlinie erhalten, ohne daß es eine weiche statische Federkennlinie aufweist. Da es beim oberen Lager ferner insbesondere wahrscheinlich ist, daß eine relativ große statische Last während der Anwendung aufgenommen wird, muß der elastische Körper aus einem Gummimaterial gefertigt sein, daß eine relativ hohe statische Federkonstante hat, was unausweichlich eine Versteifung der dynamischen Federkennlinie des oberen Lagers verursacht. Es ist ebenfalls festzuhalten, daß die dynamische Federkonstante des elastischen Körpers dazu neigt, mit einem Ansteigen der Frequenz der dynamischen Eingangsvibrationen zu wachsen, während das obere Lager gleichzeitig arbeiten soll, um Vibrationen mit relativ hohen Frequenzen um 100-300Hz, wie z.B. straßenbedingte Geräusche, zu isolieren. Demzufolge macht sich beim bekannten oberen Lager eine äußerst hohe dynamische Federkonstante negativ bemerkbar, wenn dieses hochfrequenten Vibrationen ausgesetzt wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist demzufolge eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein oberes Lager für ein Aufhängungssystem eines Kraftfahrzeugs vorzusehen, das in der Lage ist, eine vortreffliche vibrationsisolierende Eigenschaft aufzuweisen, während eine gute Lenkstabilität des Fahrzeugs abgesichert ist.
Die vorstehende Aufgabe kann entsprechend dem Prinzip der vorliegenden Erfindung gelöst werden, das ein oberes Lager führ ein Aufhängungssystem vorsieht, das zwischen einen Aufbau eines Fahrzeugs und einen Stoßdämpfer zwischengefügt ist.
Wenn die dynamischen Vibrationen im oberen Lager der vorliegenden Erfindung zwischen das innere und das äußere starre Element angelegt werden, verursacht die elastische Verformung der elastischen Körper, daß das inkompressible Fluid in jeder Fluidkammer durch den Resonanzabschnitt strömt, der um das entsprechende Resonanzelement ausgebildet ist.
Das vorliegende obere Lager mit der vorstehenden Anordnung kann eine wirksam verringerte dynamische Federkonstante in bezug auf relativ hochfrequente Vibrationen vorsehen, die auf Strömungen des Fluids durch den Resonanzabschnitt der Fluidkammer basiert, ohne daß seine statische Federkonstante merklich verringert wird. Somit weist das obere Lager der Erfindung eine vortreffliche vibrationsisolierende Eigenschaft auf, während ein ausreichender Grad an Lenkstabilität des Fahrzeugs abgesichert ist.
Bei einer Form der vorliegenden Erfindung weist die vorstehend angezeigte zumindest eine Fluidkammer eine einzige ringförmige Fluidkammer auf, die über den gesamten Umfang des vorstehend aufgezeigten zumindest einen im allgemeinen ringförmigen elastischen Körpers zwischen dem inneren und dem äußeren starren Element ausgebildet ist; das vorstehend angezeigte zumindest eine Resonanzelement weist ein einziges ringförmiges Element auf, das in der einzigen ringförmigen Fluidkammer untergebracht ist. Diese Anordnung ermöglicht die Herstellung des oberen Lagers, das eine vortreffliche vibrationsisolierende Eigenschaft hat, mit verbesserter Genauigkeit und Wirtschaftlichkeit.
Entsprechend einem Merkmal der vorstehenden Form der Erfindung weist der vorstehend angezeigte zumindest eine im allgemeinen ringförmige elastische Körper einen ersten elastischen Körper und einen zweiten elastischen Körper auf. Einer der ersten und zweiten elastischen Körper hat eine ringförmige Aussparung, die sich in Axialrichtung des oberen Lagers zum elastischen Körper hin öffnet und die durch den anderen elastischen Körper im wesentlichen geschlossen wird, um eine einzige ringförmige Fluidkammer vorzusehen. Das obere Lager kann in diesem Fall ferner ein inneres Stützelement und ein äußeres Stützelement zum Stützen des anderen elastischen Körper aufweisen, so daß das innere und das äußere Stützelement jeweils am inneren und am äußeren starren Element befestigt sind, um den anderen elastischen Körper mit dem inneren und dem äußeren starren Element zu verbinden.
Das die Fluidkammer füllende inkompressible Fluid hat im allgemeinen eine kinematische Viskosität, die nicht größer als 0,01m²/s oder 1000 Zentistokes, günstiger nicht größer als 0,005m²/s oder 500 Zentistokes und am günstigsten nicht größer als 0,001m²/s oder 100 Zentistokes ist.
Die vorbestimmten Abmessungen des Resonanzabschnitts sind vorzugsweise so bestimmt, daß das obere Lager in bezug auf eine dynamische Vibrationslast, die Frequenzen bis zu 500Hz hat, einen Absolutwert der komplexen Federkonstante aufweist, der niedriger als 1960kN/m oder 200kgf/m ist.
Die Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch das Lesen der folgenden Beschreibung eines zur Zeit bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung besser verständlich, wenn diese in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen betrachtet wird, in denen:
Fig. 1 ein Aufriß in axialem Querschnitt eines Ausführungsbeispiels eines oberen Lagers ist, das entsprechend der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist,
Fig. 2 eine Querschnittsansicht an der Linie 2-2 von Fig. 1 ist,
Fig. 3 ein Aufriß in axialem Querschnitt des oberen Lagers von Fig. 1 ist, wenn das obere Lager an einem Kraftfahrzeug montiert ist, und
Fig. 4 eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen Frequenzen von angelegten Vibrationen und dem Absolutwert der komplexen Federkonstante des oberen Lagers von Fig. 1 zusammen mit der Beziehung zeigt, die mit einem bekannten oberen Lager verbunden ist.
In den Fig. 1 und 2, auf die sich zuerst bezogen wird, ist das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung in Form eines zylindrischen oberen Lagers 18 dargestellt, das bei einem Vorderachsen-Aufhängungssystem eines Kraftfahrzeugs verwendet wird. In diesen Fig. bezeichnet Bezugszeichen 10 ein im allgemeinen zylindrisches inneres starres Element in Form einer inneren Metallbaugruppe, während das Bezugszeichen 12 ein im allgemeinen zylindrisches äußeres starres Element in Form einer äußeren Metallbaugruppe bezeichnet, die im wesentlichen koaxial mit der inneren Metallbaugruppe 10 und radial auswärts von dieser, mit einem geeigneten Zwischenraum zwischen diesen angeordnet ist. Zwischen die innere Metallbaugruppe 10 und die äußere Metallbaugruppe 12 sind zwei elastische Körper in Form von aus einem geeigneten Gummimaterial hergestellten, im allgemeinen zylindrischen und ringförmigen Gummikörpern 14, 16 zwischengefügt, die geeignet sind, die innere Metallbaugruppe 10 und die äußere Metallbaugruppe 12 elastisch zu verbinden. Bei der vorliegenden Erfindung ist die innere Metallbaugruppe 10 an einem Stoßdämpfer (nicht gezeigt) des Aufhängungssystems befestigt, während die äußere Metallbaugruppe 12 am Fahrzeugaufbau befestigt ist. Somit ist das vorliegende obere Lager 18 zwischen den Stoßdämpfer und den Fahrzeugaufbau zwischengefügt, um diese Elemente in einer Vibrationen dämpfenden oder isolierenden Weise elastisch zu verbinden.
Bei genauerer Beschreibung weist die zylindrische innere Metallbaugruppe 10 ein gestuftes inneres Element 24 mit einer im allgemeinen zylindrischen Gestalt und ein konisches äußeres Element 26 auf. Das gestufte innere Element 24 weist einen Abschnitt 20 mit geringem Durchmesser, einen Abschnitt 22 mit großem Durchmesser und einen Vorsprungsabschnitt 23 auf, der diese Abschnitte 20, 22 verbindet. Das konische äußere Element 26 ist radial auswärts vom Abschnitt 22 mit großem Durchmesser des gestuften inneren Elements 24 angeordnet, so daß das konische äußere Element 26 an seinem einen axialen Ende, das den geringen Durchmesser hat, an die Außenumfangsfläche des Vorsprungsabschnitts 23 des gestuften inneren Elements 24 geschweißt ist.
Das obere Lager 18 weist ferner ein Lager 28 auf, das in den Abschnitt 22 mit großem Durchmesser des gestuften inneren Elements 24 der inneren Metallbaugruppe 10 eingepaßt ist. Der offene Endabschnitt des Abschnitts 22 mit großem Durchmesser ist gegen einen Außenring 30 des Lagers 28 gekröpft so daß das Lager 28 an der Innenumfangsfläche des Abschnitts 22 mit großem Durchmesser des gestuften inneren Elements 24 stationär befestigt ist. Eine Kolbenstange (nicht gezeigt) des Stoßdämpfers ist durch einen Innenring 32 des Lagers 28 eingefügt und wird durch diesen stationär gehalten, wodurch die Kolbenstange an der inneren Metallbaugruppe 10 (gestuftes inneres Element 24) befestigt ist, so daß die Kolbenstange um ihre eigene Achse in bezug auf die innere Metallbaugruppe 10 drehbar ist.
Andererseits weist die äußere Metallbaugruppe 12 ein oberes zylindrisches Element 38 und ein unteres zylindrisches Element 40 auf, die in Axialrichtung des oberen Lagers 18 übereinander angeordnet sind. Das obere zylindrische Element 38 hat einen radial äußeren Flansch 34, der an seinem einen axialen Ende benachbart zum unteren zylindrischen Element 40 einstückig ausgebildet ist, während das untere zylindrische Element 40 einen radial äußeren Flansch 36 hat, der an seinem einen axialen Ende benachbart zum oberen zylindrischen Element 38 einstückig ausgebildet ist. Diese äußeren Flansche 34, 36 sind, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, übereinander angeordnet, so daß das obere zylindrische Element 38 und das untere zylindrische Element 40 in einem im wesentlichen koaxialen Verhältnis zueinander zur äußeren zylindrischen Baugruppe 12 zusammengebaut sind. Die übereinander angeordneten Flansche 34, 36 haben drei durch diese hindurch ausgebildete Löcher 42, die, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, in Umfangsrichtung des oberen Lagers 18 im wesentlichen den gleichen Abstand zueinander haben. Die äußere Metallbaugruppe 12 ist am Fahrzeugaufbau mittels Montagebolzen 44 befestigt, die sich durch die durch die äußere Metallbaugruppe 12 hindurch ausgebildeten Löcher 42 erstrecken.
Die vorstehend beschriebene äußere Metallbaugruppe 12 ist im wesentlichen koaxial mit der inneren Metallbaugruppe 10 und radial auswärts von dieser mit einem geeigneten Zwischenraum zwischen diesen angeordnet. Zwischen diese innere Metallbaugruppe 10 und diese äußere Metallbaugruppe 12 sind im allgemeinen zylindrische oder ringförmige Gummikörper 14, 16 zwischengefügt, die in Axialrichtung des oberen Lagers 18 angeordnet sind und die geeignet sind, die innere Metallbaugruppe 10 und die äußere Metallbaugruppe 12 einstückig und elastisch zu verbinden.
Genauer gesagt ist einer der Gummikörper 14 in Axialrichtung des oberen Lagers 18 gesehen an der Seite des Abschnitts 22 mit großem Durchmesser des gestuften inneren Elements 24 angeordnet. Die Innenumfangsfläche des Gummikörpers 14 ist durch Vulkanisierung an den Außenumfangsflächen des gestuften inneren Elements 24 und des konischen äußeren Elements 26 der inneren Metallbaugruppe 10 befestigt, während die Außenumfangsfläche des Gummikörpers 14 durch Vulkanisierung an den Innenumfangsflächen des oberen zylindrischen Elements 38 und des unteren zylindrischen Elements 40 der äußeren Metallbaugruppe 12 befestigt ist. Somit wird ein einstückiges Zwischenprodukt erhalten, das die innere Metallbaugruppe 10, die äußere Metallbaugruppe 12 und den Gummikörper 14 veieinigt. Der Gummikörper 14 hat einen ringförmigen Vorsprung 46, der zu einem seiner axialen Enden, das vom Abschnitt 22 mit großem Durchmesser entfernt liegt, offen ist und der sich über seinen gesamten Umfang erstreckt.
Der andere Gummikörper 16 ist in Axialrichtung des oberen Lagers 18 gesehen an der Seite des Abschnitts 20 mit geringem Durchmesser des gestuften inneren Elements 24 angeordnet. Die Innenumfangsfläche und die Außenumfangsfläche des Gummikörpers 16 sind jeweils durch Vulkanisierung an einem inneren Stützelement 48 und einem äußeren Stützelement 50 befestigt, von denen jedes eine gestufte zylindrische Form hat. Das innere Stützelement 48 ist auf den axialen Endabschnitt des gestuften inneren Elements 24 aufgepaßt, der vom Abschnitt 22 mit großem Durchmesser entfernt liegt, während das äußere Stützelement 50 in den axialen Endabschnitt des oberen zylindrischen Elements 38 eingepaßt ist, der vom äußeren Flansch 34 entfernt liegt. Somit ist der Gummikörper 16 zwischen das gestufte innere Element 20 und das obere zylindrische Element 38 zwischengefügt, d.h. zwischen die innere Metallbaugruppe 10 und die äußere Metallbaugruppe 12.
Das gestufte innere Element 24 hat genauer gesagt einen in der Außenumfangsfläche seines axialen Endabschnitts ausgebildeten eingelassenen Abschnitt 52, auf den das innere Stützelement 48 aufgepaßt ist, so daß der axial innere Abschnitt des inneren Stützelements 48 durch eine innere axiale Endfläche des eingelassenen Abschnitts 52 und einen gekröpften Abschnitt 56, der am äußersten Ende des vorstehend angezeigten axialen Endabschnitts des gestuften inneren Elements 24 ausgebildet ist, und zwischen diesen axial gehalten wird. Und zwar legt der gekröpfte Abschnitt 56 den eingelassenen Abschnitt 52 teilweise fest. Andererseits hat das obere zylindrische Element 38 einen in der Innenumfangsfläche seines axialen Endabschnitts ausgebildeten eingelassenen Abschnitt 54, in den das äußere Stützelement 50 eingepaßt ist, so daß der axial innere Abschnitt des äußeren Stützelements 50 durch eine axiale Endfläche eines befestigten Endabschnitt 64 eines Resonanzblocks 62 (der beschrieben werden wird) und einen gekröpften Abschnitt 58, der am äußersten Ende des vorstehend angezeigten Endabschnitts des oberen zylindrischen Elements 38 ausgebildet ist, und zwischen diesen axial gehalten wird. Der gekröpfte Abschnitt 58 legt den eingelassenen Abschnitt 54 teilweise fest.
Der Gummikörper 16 wird in der vorstehend beschriebene Weise mit der inneren Metallbaugruppe 10 und der äußeren Metallbaugruppe 12 zusammengebaut und zwischen diese zwischen gefügt. Folglich ist die Öffnung der im Gummikörper 14 ausgebildeten ringförmigen Aussparung 46 durch den Gummikörper 16 geschlossen, wodurch zwischen der Innenwandfläche der ringförmigen Aussparung 46 und der unteren Fläche des Gummikörpers 16 eine fluiddichte eingeschlossene ringförmige Fluidkammer 60 festgelegt ist.
Die Fluidkammer 60 wird mit einem geeigneten inkompressiblen Fluid gefüllt, indem zum Beispiel das Zusammenbauen der zwei Gummikörper 14, 16 und der inneren Metallbaugruppe 10 und der äußeren Metallbaugruppe 12 in einer Masse des inkompressiblen Fluids vorgenommen wird. Es ist vorzuziehen, daß das inkompressible Fluid eine kinematische Viskosität hat, die nicht größer als 0,01m²/s oder 1000 Zentistokes, günstiger nicht größer als 0,005m²/s oder 500 Zentistokes und am günstigsten nicht größer als 0,001m²/s oder 100 Zentistokes ist, um einen ausreichenden Grad an Fluidität des Fluids abzusichern. Zum Beispiel wird ein inkompressibles Fluid, wie z.B. Wasser, Ethylenglykol, Propylenglykol oder ein anderes Alkylenglykol, Polyalkylenglykol oder Silikonöl mit niedriger kinematischer Viskosität oder eine Mischung von diesen vorzugsweise verwendet.
Beim Zusammenbau des Gummikörpers 16 mit der inneren Metallbaugruppe 10 und der äußeren Metallbaugruppe 12 wird ein ringförmiges Resonanzelement in Form des Resonanzblocks 62 in der Fluidkammer 60 untergebracht. Der Resonanzblock 62 hat eine äußere Form, die der inneren Form der Fluidkammer 60 im wesentlichen entspricht oder ähnelt; die Abmessungen der Außenfläche des Resonanzblocks 62 sind um einen geeigneten Wert kleiner als die der Fluidkammer 60. Der Resonanzblock 62 ist an seinem Außenumfang mit dem ringförmigen befestigten Abschnitt 64 versehen, der sich über den gesamten Umfang des Blocks 62 erstreckt. Dieser befestigte Abschnitt 64 des Resonanzblocks 62 ist im vorstehend angezeigten, im oberen zylindrischen Element 38 ausgebildeten, eingelassenen Abschnitt 54 befestigt, so daß der befestigte Abschnitt 64 durch einen innere axiale Endfläche des eingelassenen Abschnitts 54 und eine innere axiale Endfläche des äußeren Stützelements 50 und zwischen diesen axial gehalten wird. Somit ist der Resonanzblock 62 am Ort in der Fluidkammer 60 angeordnet, so daß sein befestigter Abschnitt 64 durch das obere zylindrische Element, d.h. durch die äußere Metallbaugruppe 12, stationär gehalten wird. Der Resonanzblock 62 kann aus beliebigem Material gefertigt sein, vorausgesetzt, daß eine Verformung unwahrscheinlich ist und daß es gegenüber dem Fluid in der Fluidkammer 60 ausreichend korrosionsbeständig ist. Zum Beispiel können Materialien, wie z.B. Metall, Harz und hochelastisches Gummi vorzugsweise für den Resonanzblock 62 verwendet werden.
Wenn das obere Lager 18 am Fahrzeugaufbau installiert ist, verursacht eine zwischen die innere Metallbaugruppe 10 und die äußere Metallbaugruppe 12 angelegte statische Last des Fahrzeugaufbaus eine Verformung der Gummikörper 14, 16, wodurch zwischen der inneren Metallbaugruppe 10 und der äußeren Metallbaugruppe 12 eine relative Verschiebung um einen vorbestimmten Abstand in ihrer Axialrichtung stattfindet. Folglich wird der Resonanzblock 62 in einem axialen Zwischenabschnitt der Fluidkammer 60, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, angeordnet. In diesem Zustand ist zwischen der Außenfläche des Resonanzblocks 62 und der inneren Wandfläche der Fluidkammer 60, d.h. den Flächen der Gummikörper 14, 16, die die Fluidkammer 60 festlegen, ein Resonanzabschnitt 7 festgelegt, der einen geeigneten Zwischenraum hat.
Bei dem somit aufgebauten oberen Lager 18 wird eine dynamische Vibrationslast vom Stoßdämpfer zwischen die innere Metallbaugruppe 10 und die äußere Metallbaugruppe 12 argelegt, während das obere Lager 18 am Kraftfahrzeug installiert ist. In diesem Fall weist das obere Lager 18 beträchtlich unterschiedliche Eigenschaften zum Isolieren der Eingangsvibrationen in einem vorbestimmten Frequenzbereich auf, wie es in der graphischen Darstellung von Fig. 4 gezeigt ist. Die dynamische Federkonstante des oberen Lagers 18 wird insbesondere auf einem im wesentlichen konstanten niedrigen Wert gehalten oder wird sogar mit dem Anstieg der Frequenz der Eingangsvibrationen verringert. In der graphischen Darstellung von Fig. 4 stellt die Vollinie die Beziehung zwischen dem Absolutwert der komplexen Federkonstante oder -steifigkeit des momentanen oberen Lagers 18 und den Frequenzen der angelegten Vibrationen dar, während die Strichlinie die gleiche Beziehung darstellt, die mit einem herkömmlichen vergleichenden oberen Lager verbunden ist, das keine Fluidkammer hat. Aus der graphischen Darstellung ist ersichtlich, daß die dynamische Federkonstante dieses vergleichenden oberen Lagers mit dem Anstieg der Frequenz der Eingangsvibrationen sicher erhöht wird. Aus der vorstehenden Beschreibung folgt, daß das momentane obere Lager 18 im Vergleich mit dem herkömmlichen Gegenstück wesentlich bessere vibrationsisolierende Eigenschaften über einen breiten Vibrations-Frequenzbereich aufweisen kann.
Obwohl die Funktion und das Prinzip des momentanen oberen Lagers 18 mit der vorstehenden vibrationsisolierenden Wirkung nicht vollständig erläutert wurden, wird angenommen, daß, wenn ein Vibrationslast zwischen der inneren Metallbaugruppe 10 und der äußeren Metallbaugruppe 12 angelegt ist, die elastische Verformung der Gummikörper 14, 16 eine vorbestimmten Größe eines Druckgradienten im Resonanzabschnitt 7 hervorruft, der um den Resonanzblock 62 ausgebildet ist, wodurch das Fluid in der Fluidkammer 60 gezwungen wird, durch den Resonanzabschnitt 7 zu strömen. Diese Fluidströme erzeugen aufgrund der Trägheitskraft der Fluidmasse im Resonanzabschnitt 7 einen Strömungswiderstand; der Strömungswiderstand bewirkt aufgrund einer Phasendifferenz zwischen den Resonanzvibrationen der Fluidmasse und den Eingangsvibrationen im vor stehend angezeigten vorbestimmten Frequenzbereich eine Verringerung der Menge der Übertragung von Eingangsvibrationen durch die Gummikörper 14, 16.
Der vorbestimmte Frequenzbereich der Vibrationen, für den das momentane obere Lager 18 die niedrige dynamische Federkonstante aufweist, kann in geeigneter Weise bestimmt werden, indem die Abmessungen des Resonanzabschnitts 7, der um den Resonanzblock 62 ausgebildet ist, in Abhängigkeit vom Elastizitätsmodul der Gummikörper 14, 16, vom Gewicht (der relativen Dichte) des Resonanzblocks 62 und der kinematischen Viskosität des Fluids in der Fluidkammer 60 eingestellt werden. Somit weist das obere Lager 18 in bezug auf Vibrationen mit Frequenzen bis zu 500Hz eine ausreichend niedrige dynamische Federkonstante auf, die vorzugsweise niedriger als 1960kN/m oder 200kgf/mm (Absolutwert der komplexen Federkonstante) ist.
Aus der vorstehenden Beschreibung folgt, daß das momentane obere Lager 18 in der Lage ist, eine ausreichend erniedrigte dynamische Federkonstante über einen beträchtlich breiten Vibrations-Frequenzbereich vorzusehen, wodurch Vibrationen und Geräusche, wie z.B. straßenbedingte Geräusche, während des Fahrens des Fahrzeugs wirksam isoliert oder gedämpft werden und ein verbesserter Fahrkomfort des Fahrzeugs abgesichert wird.
Das momentane obere Lager 18 kann einen niedrige dynamische Federkonstante wie vorstehend beschrieben aufweisen, die auf den Fluidströmen basiert, die beim Anlegen von Vibrationen auftreten. Da die dynamische Federkonstante bezüglich nur den Eingangsvibrationen eines Bereiches relativ hoher Frequenz erniedrigt ist, ist es möglich, die Gummikörper 14, 16 zu entwerfen, so daß diese einen ausreichenden Grad an statischer Federsteifigkeit haben, so daß das obere Lager 18 eine vom Stoßdämpfer aufgenommene, statische Last stabil aushält. Somit sichert das momentane obere Lager 18 ebenfalls eine vortreffliche Lenkstabilität des Fahrzeugs.
Eines oberen Lagers 66, das bei einem Hinterachsen-Aufhängungssystem eines Kraftfahrzeugs verwendet wird.
In Fig. 5 bezeichnet Bezugszeichen 68 ein zylindrisches inneres starres Element in Form eines inneren Metallelements 68. Das innere Metallelement 68 ist an einem Stoßdämpfer des Aufhängungssystems befestigt, so daß eine Kolbenstange (nicht gezeigt) des Stoßdämpfers durch eine durch das innere Metallelement 68 hindurch ausgebildete Mittelbohrung 74 eingeführt ist und stationär in dieser aufgenommen ist.
Radial auswärts vom inneren Metallelement 68 ist ein im allgemeinen zylindrisches äußeres starres Element in Form eines äußeren Metallelements 76 angeordnet, das sich mit dem inneren Metallelement 68 mit einem geeigneten Zwischenraum zwischen diesen im wesentlichen koaxial befindet. Das äußere Metallelement 76 weist eine im allgemeinen ringförmige Metallplatte 80 und ein zylindrisches Element 82 auf. Das zylindrische Element 82 hat an einem seiner axial entgegengesetzten Enden benachbart zur ringförmigen Metallplatte 80 einen äußeren Flansch 78 und am anderen axialen Ende einen gekröpften Abschnitt 84. Die ringförmige Metallplatte 80 und das zylindrische Element 82 sind zum äußeren Metallelement 76 zusammengebaut, so daß der äußere Flansch 78 und die ringförmige Metallplatte 80 übereinander angeordnet sind und aneinander befestigt sind, wie es in Fig. 5 gezeigt ist. Ein Stützelement 87, mit dem ein Ende einer im Aufhängungssystem verwendeten Feder verbunden ist, ist durch einen Gummikörper 86 mit der Außenumfangsfläche des äußeren Metallelements 76 elastisch verbunden. Die Bezugszeichen 88 bezeichnen in Fig. 5 Montagebolzen zum Fixieren des äußeren Metallelements 76 am Fahrzeugaufbau.
Zwischen das innere Metallelement 68 und das äußere Metallelement 76 ist ein Paar von elastischen Körpern in Form von im allgemeinen ringförmigen Gummikörpern 90, 90 zwischengefügt, die geeignet sind, das innere Metallelement 68 und das äußere Metallelement 76 elastisch zu verbinden. Jeder der Gummikörper 90, 90 ist mittels Vulkanisierung an seinen Innen- und Außenumfangsflächen an einem im allgemeinen zylindrischen inneren Stützelement 92 bzw. einen im allgemeinen zylindrischen außeren Stützelement 94 befestigt. Die inneren Stützelemente 92, 92 sind auf die axial entgegengesetzten Endabschnitte des inneren Metallelements 68 aufgepaßt, während die äußeren Stützelemente 94, 94 in das äußere Metallelement 76 eingepaßt sind, so daß das Paar von Gummikörpern 90, 90 an den axial entgegengesetzten Seiten des oberen Lagers 66 angeordnet ist, während diese zwischen das innere Metallelement 68 und das äußere Metallelement 76 zwischengefügt sind.
Das innere Metallelement 68 hat insbesondere zwei in den Außenumfangsflächen seiner axial entgegengesetzten Abschnitte ausgebildete, eingelassene Abschnitte 96, auf die die inneren Stützelemente 92 aufgepaßt sind. Jedes der inneren Stützelemente 92 wird mit einer inneren axialen Endfläche des entsprechenden eingelassenen Abschnitts 96 und einem gekröpften Abschnitt 98 in Druckkontakt gehalten, der am äußersten Ende des entsprechenden axialen Endabschnitts des inneren Metallelements 68 ausgebildet ist, um den eingelassenen Abschnitt 96 teilweise festzulegen. Somit werden die inneren Stützelemente 92 durch das innere Metallelement 68 stationär gestützt. Andererseits sind die äußeren Stützelemente 94, 94 axial übereinander angeordnet und werden durch einen radial inneren Abschnitt der ringförmigen Metallplatte 80 und den gekröpften Abschnitt 84 des zylindrischen Elements 82 und zwischen diesen gehalten. Somit werden die axial übereinander angeordneten äußeren Stützelemente 94, 94 durch das äußere Metallelement 76 stationär gestützt.
Jeder der Gummikörper 90, 90 hat eine ringförmige Aussparung 100, die sich in Axialrichtung des oberen Lagers 18 zum anderen Gummikörper 90 öffnet und die sich über den gesamten Umfang des Gummikörpers 90 erstreckt. Wenn die Gunmikörper 90, 90 mit dem inneren Metallelement 68 und dem äußeren Metallelement 76 wie vorstehend beschrieben zusammengebaut sind, ist durch die axial gegenüberliegenden Flächen der ringförmigen Aussparungen 100 der Gummikörper 90, 90 und die Außenumfangsfläche eines axialen Zwischenabschnitts des inneren Metallelements 68 eine fluiddichte eingeschlossene ringförmige Fluidkammer 102 festgelegt.
Die Fluidkammer 102 ist wie im vorhergehenden Ausführungsbeispiel von Fig. 1 mit einem geeigneten inkompressiblen Fluid gefüllt, das eine relativ niedrige kinematische Viskosität hat; ein ringförmiger Resonanzblock 104 ist in der Fluidkammer 102 untergebracht. Der Resonanzblock 104 hat wie der Resonanzblock 62 eine äußere Form, die im wesentlichen gleich der inneren Form der Fluidkammer 102 ist. Der Resonanzblock 102 hat ferner einen befestigten Abschnitt 106, der an seinem Außenumfang ausgebildet ist, so daß der befestigte Abschnitt.
Während das obere Lager 18 des dargestellten Ausführungsbeispiels die jeweilige Fluidkammer 60 hat, die übei seinen gesamten Umfang ausgebildet ist, erstreckt sich die im oberen Lager der vorliegenden Erfindung ausgebildete Fluidkammer nicht notwendigerweise über den gesamten Umfang des oberen Lagers. Die Fluidkammer kann desweiteren durch eine geeignete Trennwandstruktur in eine Vielzahl von voneinander unabhängige Fluidkammern unterteilt sein.
Die spezifische Form der Resonanzblöcke 62, die in der Fluidkammer 60 untergebracht sind, kann entsprechend der Form der Fluidkammer 60 in geeigneter Weise verändert sein. Der Resonanzblock 62 kann ferner eine Vielzahl unterteilter Abschnitte aufweisen, zum Beispiel zwei Halbring-Hälften, die in Umfangsrichtung angeordnet sind.
Der Resonanzblock 62 kann anstatt durch das äußere Metallelement 12 durch das innere Metallelement 10 gestutzt sein.

Claims

1. Oberes Lager für ein Aufhängungssystem, um einen Fahrzeugaufbau und einen Stoßdämpfer elastisch zu verbinden, das aufweist:

ein im allgemeinen zylindrisches inneres starres Element (10), an dem der Stoßdämpfer befestigt ist,

einen im allgemeinen zylindrisches äußeres staries Element (12), das vom inneren starren Element (10) radial auswärts angeordnet ist und am Fahrzeugaufbau befestigt ist,

einen im allgemeinen ringförmigen ersten elastischen Körper (14), der am äußeren starren Element (12) befestigt ist,

einen im allgemeinen ringförmigen zweiten elastischen Körper (16), der an einem inneren Stützelement (48) befestigt ist, das am inneren starren Element (10) angebracht ist,

wobei der erste und der zweite elastische Körper (14, 16) zwischen das innere starre Element (10) und das äußere starre Element (12) zwischengefügt sind, um diese elastisch zu verbinden und um eine Fluidkammer (60) festzulegen, die mit einem inkompressiblen Fluid gefüllt ist,

wobei jedes des zumindest einen Resonanzelements (62) in der Fluidkammer (60) untergebracht ist und durch das äußere starre Element (12) gestützt wird, wobei das Resonanzelement (62) mit einer inneren Wand der Fluidkammer (60) zusammenwirkt, um einen Resonanzabschnitt (7) festzulegen, der vorbestimmte Abmessungen hat und durch den das inkompressible Fluid gezwungen wird, beim Anlegen einer dynamischen Vibrationslast zu strömen,

dadurch gekennzeichnet, daß

der erste elastische Körper (14) eine ringförmige Aussparung (46) hat und am inneren starren Element (10) direkt befestigt ist und eine erste Raugruppe (10, 12, 14) zusammen mit dem äußeren starren Element (12) vorsieht,

der zweite elastische Körper (16) an einem äußeren Stützelement (50) befestigt ist und eine zweite Baugruppe (16, 48, 50) zusammen mit dem inneren Stutzelement (48) vorsieht, wobei

die erste und die zweite Baugruppe (10, 12, 14; 16, 48, 50) dazu geeignet sind, in einer solchen Weise zusammengebaut zu sein, daß das äußere Stützelement (50) am äußeren starren Element (12) angebracht ist, wodurch die Öffnung der ringförmigen Aussparung (46) in eines solchen Weise geschlossen ist, daß eine Fluidkammer (60) geschaffen ist, wobei

das äußere starre Element (12) einen gekröpften Abschnitt (58) hat, der gegen das äußere Stützelement (50) gekröpft ist, um die zweite Baugruppe an der ersten Baugruppe zu befestigen, so daß das Resonanzelement (62) an seinem radial äußeren Abschnitt (64) durch das äußere Stützelement (50) und das äußere starre Element (12) gestützt ist.

2. Oberes Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

das inneres starre Element (10) einen gekröpften Abschnitt (56) hat, der gegen das innere Stützelement 48) gekröpft ist, um die zweite Baugruppe an der ersten Baugruppe zusätzlich zu befestigen.

3. Oberes Lager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

das äußere starre Element (12) ein oberes zylindrisches Element (38) und ein unteres zylindrisches Element (40) aufweist, die in Axialrichtung des oberen Lagers übereinander angeordnet sind, wobei der gekröpfte Abschnitt (58) des äußeren starren Elements (12) an einem ausgelassenen Abschnitt (54) des oberen zylindrischen Elements (38) vorgesehen ist.

4. Oberes Lager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß

das obere und das untere zylindrische Element (38, 40) jeweilige einstückige radial äußere Flansche (34, 36) aufweisen, die übereinander angeordnet sein sollen, um die erste Baugruppe (10, 12, 14) mittels Montagebolzen (44) zusammenzubauen, die ebenfalls dazu dienen, die erste Baugruppe (10, 12, 14) am Fahrzeugaufbau zu befestigen.

5. Oberes Lager nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß

das innere starre Element (10) ein gestuftes inneres Element (24) mit einer im allgemeinen zylindrischen Form und ein konisches äußeres Element (26) aufweist, wobei der gekröpfte Abschnitt (56) des inneren starren Elements (10) an einem eingelassenen Abschnitt (52) des gestuften inneren Elements (24) vorgesehen ist.

6. Oberes Lager nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß

das Resonanzelement (62) am eingelassenen Abschnitt (54) des oberen zylindrischen Elements (38) befestigt ist und beim Zusammenbau der radial äußere Abschnitt (64) durch eine innere axiale Endfläche des eingelassenen Abschnitts (54) und eine innere axiale Endfläche des äußeren Stützelements (50) und zwischen diesen gehalten wird.

7. Oberes Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß

das inkompressible Fluid eine kinematische Viskosität hat, die 0,01m²/s nicht übersteigt.

8. Oberes Lager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß

das inkompressible Fluid eine kinematische Viskosität hat, die 0,005m²/s nicht übersteigt.

9. Oberes Lager nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß

das inkompressible Fluid eine kinematische Viskosität hat, die 0,001m²/s nicht übersteigt.

10. Oberes Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß

die vorbestimmten Abmessungen des Resonanzabschnitts (7) in einer solchen Weise bestimmt sind, daß das obere Lager in bezug auf die dynamische Vibrationslast, die Frequenzen bis zu 500Hz hat, einen Absolutwert der komplexen Federkonstante aufweist, der niedriger als 1960kN/m ist.