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Die Erfindung bezieht sich auf hydraulische
Antischwingungsvorrichtungen die zum Zwecke der
Dämpfung und Verbindung und sogar der Abstützung
zwischen zwei starren Elementen, z. B. dem Chassis
eines Fahrzeuges und dessen Motor eingebaut werden
sollen.
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Es betrifft insbesondere Vorrichtungen, die aus
folgenden Teilen bestehen:
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- zwei starren Armaturen, die an jeweils einem der
beiden starren, miteinander zu verbindenden Elemente
anbringbar sind
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- einer Struktur aus elastomerem Material, die die
beiden Armaturen miteinander verbindet und
wenigstens teilweise mit diesen zwei deformierbare
dichte Kammern bildet,
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- einem verengten Durchgang, der die beiden Kammern
dauernd miteinander verbindet,
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- einer flüssigen Masse, die die beiden Kammern und
den verengten Durchgang ausfüllt,
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- einer deformierbaren Membran, die im wesentlichen
aus einem verformbaren Material besteht und deren
Umfang dicht an dem starren Rand einer Öffnung
befestigt ist, die eine der beiden Kammern oder die
"erste Kammer" mit einer dritten verformbaren Kammer
verbindet, die insbesondere durch die "zweite" der
beiden oben erwähnten Kammern oder durch die
Atmosphäre gebildet wird und
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- Einrichtungen, um die Amplitude der Deformationen
der Membran auf einen geringen Wert zu begrenzen,
der im allgemeinen in der Größenordnung von einem
Millimeter liegt, wobei die Einrichtungen
vorzugsweise aus einem wenig dehnbaren Tuch
bestehen, das in die Membran eingebettet ist und die
Membran auf wenigstens einer ihrer beiden
Oberflächen eine mittlere Einbuchtung enthält.
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Es ist bekannt, daß bei einer derartigen Vorrichtung
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- die Schwingungen mit relativ großer Amplitude und
relativ niedriger Frequenz, wie Schwingungen, die
auf Erschütterungen zurückzuführen sind, die an dem
Fahrzeug durch Unebenheiten der Fahrbahn
hervorgerufen werden, sich in der Weise auswirken,
daß die Flüssigkeit aus einer der beiden ersten
Kammern über den verengten Durchgang in die andere
Kammer gedrückt wird und umgekehrt, wobei die so
verdrängte flüssige Masse in Resonanz gerät, wenn
die Frequenz der Schwingungen einen vorgegebenen
Wert erreicht, der von dem Verhältnis zwischen der
axialen Länge und dem Querschnitt des verengten
Durchgangs abhängt und die Resonanz eine
ausgezeichnete Dämpfung dieser Schwingungen
sicherstellt,
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- und daß die Vibrationen mit verhältnismäßig kleiner
Amplitude und relativ hoher Frequenz, wie
Schwingungen, die von der Funktion des Motors
herrühren, zu Schwingungen der Membran führen, die
in der Lage sind, die übertragung der in Rede
stehenden Schwingungen zu dämpfen.
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Aus diesem Grund wird die Membran häufig als
"Amplitudenentkopplungsmembran" bezeichnet.
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Bei bekannten Ausführungen von
Antischwingungsvorrichtungen dieser Art besteht die
Membran im allgemeinen aus einer Scheibe aus Kautschuk,
die wenigstens über ihren größeren Teil, der die
mittlere Zone der Membran bildet, durch zwei parallele
ebene Flächen begrenzt wird.
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Die Erfahrung hat gezeigt, daß bei einer solchen
geometrischen Ausbildung der Membran ihre Schwingungen
oder Vibrationen zu bestimmten Unregelmäßigkeiten oder
Sprüngen der Deformationen führen, die im Laufe jedes
Zyklus im allgemeinen kurz nach einer Umkehrung der
Deformation auftreten, wobei die Unregelmäßigkeiten ein
Klappern oder andere unerwünschte Geräusche
hervorrufen.
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Um diesen Nachteil zu vermeiden, wurde bereits
vorgeschlagen, wenigstens eine der beiden Oberflächen
der Membran mit einer mittleren Einbuchtung oder einem
Krater zu versehen.
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Jedoch ist bei diesen Ausführungsformen
(DE-A-3 325 805) das Profil der Einbuchtung abgerundet
und die erhaltene Geräuschabschwächung ist nicht
vollständig.
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Der Erfindung liegt vor allem die Aufgabe zugrunde, den
erwähnten Nachteil vollständig zu vermeiden.
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Für diesen Zweck sieht die Erfindung vor, daß die
mittlere Einbuchtung der Membran eine konische Form hat
und von wenigstens einer ringförmigen Rippe umgeben
ist, deren Kamm einen ebenen Grat bildet, längs dem
sich zwei kegelstumpfartige Oberflächen anschließen,
und daß die Membran darüber hinaus auf wenigstens einer
ihrer beiden Oberflächen wenigstens eine ringförmige
Rinne aufweist, deren Boden eine geschlossene, ebene
Kurve bildet, längs der sich zwei kegelstumpfartige
Oberflächen anschließen.
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Bevorzugte Ausführungen sehen die eine und/oder andere
der folgenden Anordnungen vor, bei denen
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- die mittlere Zonen der beiden Oberflächen der
Membran derart als Krater ausgebildet sind, daß die
Membran in ihrem mittleren Bereich stark verdünnt
ist,
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- die Membran auf beiden Oberflächen wenigstens eine
ringförmige Rippe enthält, und die Durchmesser der
Kämme der Rippen auf jeweils einer der beiden
Oberflächen der Membran verschieden sind,
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- die Membran auf beiden Oberflächen wenigstens eine
ringförmige Rippe enthält, und die Durchmesser der
Kämme der Rippen auf jeweils einer der beiden
Oberflächen der Membran verschieden sind,
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- eine der Oberflächen der Membran eine kreisförmige
Rippe enthält, deren Kamm sich gemäß einem Kreis mit
dem Durchmesser D&sub1; erstreckt, und ihre andere
Oberfläche eine kreisförmige Rippe enthält, deren
Kamm sich längs eines Kreises mit dem Durchmesser D&sub3;
erstreckt, der kleiner ist als D&sub1;, wobei die Rippe
von einer kreisförmigen Rinne umgeben ist, deren
Boden sich längs eines Kreises mit dem
Durchmesser D&sub4; erstreckt, der größer als D&sub1; ist,
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- der äußere Rand der Membran die innere starre
Randleiste der Öffnung, die die erste Kammer von der
dritten Kammer trennt, dicht abdeckt,
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- an einem Bereich des Umfanges der Membran, der frei
in die erste Kammer vorsteht, eine starre Scheibe
angebracht ist, und
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- die starre Scheibe im axialen Halbschnitt die Form
eines L hat.
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Außer diesen Hauptvorrichtungen betrifft die Erfindung
bestimmte andere Anordnungen, die vorzugsweise
gleichzeitig benutzt und nachstehend anhand der
Zeichnung, auf die die Erfindung selbstverständlich
nicht beschränkt ist, ausführlicher erörtert werden.
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Es zeigen:
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Fig. 1 einen axialen Schnitt durch eine
erfindungsgemäße hydraulische
Antischwingungsvorrichtung,
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die Fig. 2 und 3 Draufsichten auf die Membran, die die
Vorrichtung enthält, gemäß den Pfeilen II
und III der Fig. 1 und
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Fig. 4 in einem axialen Halbschnitt mit vergrößertem
Maßstab eine Variante dieser Membran.
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In an sich bekannter Weise hat die
Antischwingungsvorrichtung die allgemeine Form eines
Umdrehungskörpers um die senkrechte Achse X und besteht
aus folgenden Teilen:
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- einem starren Befestigungsteil 1, das aus einem
mittleren Block 1&sub1; besteht, der nach oben durch
einen Befestigungsbolzen 1&sub2; verlängert ist,
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- einem starren Ring 2, der aus zwei ringförmigen
Platten besteht, die miteinander verschweißt sind,
wobei beide Platten innen durch einen umgebogenen
Rand 2&sub1; begrenzt und nach außen durch zwei
Laschen 2&sub2; verlängert sind, die ihrerseits mit
Befestigungsbohrungen 2&sub3; versehen sind,
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- einer konischen oder kegelstumpfartigen dicken
Wandung 3 aus Kautschuk, die eine hohe
Druckfestigkeit in axialer Richtung besitzt, um die
Rolle einer "Abstützung" zu spielen und die das
Befestigungsteil 1 dicht mit dem Ring 2 verbindet,
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- einem dünnen und biegsamen Balg 4, der dicht mit dem
Ring 2 verbunden ist und mit diesem Ring, der
Wandung 3 und dem Befestigungsteil 1 einen
geschlossenen Behälter begrenzt,
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- einer starren Abdeckung 5 zum Schutz des Balges,
deren Umfang an dem Ring 2 befestigt ist und deren
Wandung an der mit 5&sub1; bezeichneten Stelle mit einer
Öffnung versehen ist,
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- einer starren Zwischenwandung 6, die den Behälter in
zwei Kammer unterteilt, nämlich eine Arbeitskammer A
auf der Seite der Wandung 3 und eine
Ausgleichskammer B auf der Seite des Balges 4,
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- einem verengten Durchgang 7, der die beiden
Kammern A und B miteinander verbindet und
vorzugsweise in dem starren Umfang der
Zwischenwandung 6 ausgenommen ist, wobei die
Zwischenwand mit einer mittleren Bohrung 6&sub1; versehen
ist, über die die beiden Kammern miteinander in
Verbindung stehen,
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- einer flüssigen Masse L, die die beiden Kammer und
den verengten Durchgang ausfüllt,
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- einer dichten und deformierbaren Membran 8, die aus
einem elastomeren oder plastischem Material besteht,
und deren Rand dicht an dem Rand der Bohrung 6&sub1;
angebracht ist und
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- einer Tucheinlage 9, die widerstandsfähig gegenüber
Zugbelastung ist und in die Membran 8 eingelegt ist,
und die die Amplitude der axialen Schwingungen in
der Mitte dieser Membran auf einen kleinen Wert, im
allgemeinen in der Größenordnung von 1 mm, begrenzen
kann.
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Die Umfangsbereiche des biegsamen Balges 4 sowie die
der Abdeckung 5 und der Zwischenwandung 6 sind
gegeneinander gebördelt durch Umbiegen des Randes 2&sub1;
einer der beiden Platten, aus denen der Ring 2 besteht,
gegen die andere Platte, wobei der Rand 2&sub1; dieser
anderen Platte in die große Base der dicken konischen
Wandung 3 eingebettet ist.
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Die Erfindung betrifft insbesondere die Membran 8.
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Statt diese Membran durch zwei ebene Flächen zu
begrenzen, wie es beim Stand der Technik der Fall ist,
sieht die Erfindung an wenigsten einer Fläche zwischen
dieser; eine mittlere Einbuchtung vor, die von
wenigstens einer ringförmigen Rippe umgeben ist, derart
daß sich vorzugsweise die Stärke der Membran dauernd
längs jedes Radius der Membran ändert.
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Bei der auf den Fig. 1 bis 3 dargestellten
Ausführungsform enthalten die beiden Oberflächen
konzentrische Rippen und/oder Rinnen, deren
Querschnitte und Durchmesser bei den beiden Oberflächen
unterschiedlich sind.
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Genauer gesagt, enthält die Oberfläche der Membran 8,
die gegen die Kammer A gerichtet ist, eine konusförmige
mittlere Einbuchtung T&sub1; mit der Achse X und der Kamm C&sub1;
dieser Einbuchtung ist nach außen durch eine
konusförmige oder kegelstumpfartige Fläche T&sub2;
verlängert, die mit der Einbuchtung T&sub1; eine ringförmige
Rippe mit dreieckförmigen Querschnitt begrenzt; die
große äußere Basis C&sub2; dieser konischen Oberfläche T&sub2;
ist nach außen zu durch eine ebene Umfangsfläche P&sub1;
verlängert.
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Die Oberfläche der Membran 8, die zur Kammer B
gerichtet ist, besteht aus einer konusförmigen
mittleren Einbuchtung T&sub3; mit der Achse X, deren
ringförmiger Kamm C&sub3; einen Durchmesser D&sub3; aufweist, der
kleiner ist als der Durchmesser D&sub1; des Kammes C&sub1;; der
Kamm C&sub3; ist nach außen durch eine ringförmige Rinne
verlängert, die aufeinanderfolgend eine konische
Oberfläche T&sub4; enthält, die längs eines kreisförmigen
Bodens C&sub4;, dessen Durchmesser D&sub4; etwas größer ist
als D&sub1;, mit einer konusförmigen Fläche T&sub5; verbunden
ist, wobei der Kamm C&sub5; dieser Fläche nach außen zu
durch einen ebenen Umfangsbereich P&sub2; verlängert ist.
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Die ebenen Umfangsbereiche P&sub1; und P&sub2; begrenzen axial
einen ringförmigen Rand R der Membran 8, der radial von
außen mit einem ringförmigen Schlitz versehen ist, der
den starren Rand der Öffnung 6&sub1; dicht übergreifen kann,
wobei er fest und dicht an diesem Rand angebracht ist.
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Allgemein kann man davon ausgehen, daß die axialen
Abschnitte der beiden Oberflächen der Membran die Form
von abgekanteten Linien haben, die symmetrisch in bezug
auf die Achse X verlaufen, die jedoch im allgemeinen
weder zueinander identisch sind, noch zueinander
symmetrisch in bezug auf eine waagerechte Ebene
verlaufen.
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Man könnte an wenigstens einer der beiden Oberflächen
um einen mittleren Krater mehrere kreisförmige,
konzentrische Rinnen vorsehen, die miteinander
kreisförmige Rippen begrenzen, die vorzugsweise einen
dreieckförmigen Querschnitt haben.
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Die Kämme dieser Rippen, ebenso wie die Böden der
betreffenden Rinnen haben nicht zwangsläufig ein
scharfkantiges Profil; dieses Profil könnte auch völlig
abgerundet sein.
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Wichtig ist, daß die zwischen den verschiedenen
überdicken vorgesehenen Mulden relativ tief sind, ohne
den mechanischen Widerstand der Membran zu gefährden.
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Die Erfahrung hat gezeigt, daß mit einem solchen
vorstehend beschriebenen Membran die Deformationen
dieser Membran entsprechend ihrer Schwingungen oder
Vibrationen kontinuierlich und ohne Verzerrung
durchgeführt werden, insbesondere während der
Umkehrungen dieser Deformationen. Auf diese Weise
werden ein Klappern oder andere unerwünschte Geräusche
unterdrückt, die bei Membranen beobachtet werden, die
durch zwei ebene parallele Flächen begrenzt werden.
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Unabhängig von der Ausführungsform erhält man
schließlich ein hydraulisches Antischwingungslager,
dessen Aufbau, Funktion und Vorteile vorstehend
ausreichend beschrieben wurden.
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Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die
beschriebenen Ausführungsformen beschränkt; sie umfaßt
vielmehr alle Varianten, insbesondere diejenigen
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- bei denen eine der beiden Oberflächen der Membran
eben ist,
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- bei denen die ringförmigen Rippen eine geschlossene
nicht kreisförmige Kontur, insbesondere eine ovale
oder ellyptische Kontur haben,
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- bei denen die Membran nicht an der Zwischenwandung 6
liegt, sondern an einer anderen Stelle der inneren
Oberfläche der Arbeitskammer A und insbesondere in
der Nähe des Befestigungsteil 1, wobei diese
Membran dann eine geeignete Bohrung verschließt,
über die die Kammer A mit der Atmosphäre oder mit
einer dritten (nicht dargestellten) Kammer
verbunden werden kann, die ebenfalls deformierbar,
dicht und mit Flüssigkeit gefüllt ist, wobei die
Kammer zu diesem Zweck durch eine weitere biegsame,
dichte Membran begrenzt wird, deren äußere
Oberfläche an der betrachteten Kammer eine
Luftkammer begrenzen würde, die gegebenenfalls mit
einem Schaumstoff ausgestattet oder mit der
Atmosphäre verbunden ist,
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- bei denen die Antischwingungsvorrichtung ein Lager
ist, das im wesentlichen in einer diametralen
Richtung arbeitet und bei dem die beiden starren
Armaturen Rohre sind, die sich umgeben, vorzugsweise
Umdrehungszylinder und wenigstens unter Belastung
koaxial zueinander angeordnet sind,
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- bei denen der verengte Durchgang in anderen
Abschnitten der Vorrichtung als dem Umfang
der Zwischenwandung ausgenommen ist und insbesondere
quer durch die mittlere Zone der Membran selbst
verläuft und
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- bei denen ein Umfangsbereich der Membran, der
direkt der Flüssigkeit ausgesetzt ist, die in der
Kammer A enthalten ist, mit einem starren Ring 10
(Fig. 4) bedeckt ist, der an diesem befestigt ist
und sich frei in der Flüssigkeit bewegen kann: die
Anwesenheit einer solchen "schwimmenden" Scheibe 10,
die vorteilhafterweise nach innen durch einen
Rand 101 verlängert ist, der axial in dem Sinne
umgebogen ist, daß er sich von der Membran
entfernt, wie sich aus Fig. 4 ergibt, wobei der
Rand selbst sich längs einer ringförmigen Lippe 8&sub1;
erstreckt, die aus einem Stück mit der Membran 8
geformt ist, ermöglicht es, auch noch die
unerwünschten akustischen Erscheinungen, die auf
Klappern oder andere Geräusche zurückzuführen sind,
zu reduzieren, deren Ursache Deformationen der
Membran sind, wie es in dem französischen Patent
2 522 759 der Anmelderin beschrieben ist.