DE69502027T2

DE69502027T2 - Schwingungsdämpfende, hydraulische stütze

Info

Publication number: DE69502027T2
Application number: DE69502027T
Authority: DE
Inventors: Alain Bellamy; Pascal Petit; Denis Reh
Original assignee: Hutchinson SA
Current assignee: Hutchinson SA
Priority date: 1994-10-27
Filing date: 1995-10-27
Publication date: 1998-08-13
Anticipated expiration: 2015-10-28
Also published as: US5549283A; EP0787266B1; EP0787266A1; JP3604213B2; EP0709593B1; US5741001A; DE69502682D1; FR2726339A1; EP0709593A1; JPH08210427A; ES2116052T3; FR2726339B1; DE69503737T2; EP0709594B1; JPH08210426A; DE69503737D1; WO1996013675A1; ES2119336T3; DE69502027D1; US5855352A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft schwingungsdämpfende hydraulische Stützvorrichtungen, welche als Dämpfungsund als Verbindungsmittel derart zwischen zwei steifen Elementen, beispielsweise dem Fahrgestell und dem Motor eines Fahrzeugs, angebracht werden, daß sie Schwingungsbewegungen zwischen diesen beiden steifen Elementen im wesentlichen in einer Hauptschwingungsrichtung dämpfen.
Insbesondere betrifft die Erfindung eine schwingungsdämpfende Stützvorrichtung der genannten Art, enthaltend eine erste steife Abdeckung und eine zweite steife Abdeckung, welche jeweils an einem der beiden steifen, miteinander zu verbindenden Elemente befestigt werden können, sowie einen Elastomerkörper mit einer dickeren Wand, welche die beiden steifen Abdeckungen miteinander verbindet und teilweise eine Arbeitskammer begrenzt, wobei diese dickere Wand im wesentlichen in Form einer Glocke ausgebildet ist, die sich entlang der Hauptschwingungsrichtung zwischen einer mit der zweiten Abdeckung verbundenen Umfangsgrundplatte auf der einen Seite und einer mit der ersten Abdeckung verbundenen Spitze auf der anderen Seite erstreckt, wobei der Elastomerkörper weiterhin eine dünnere, leicht verformbare Wand umfaßt, die einstückig mit der genannten dickeren Wand ausgebildet ist und teilweise eine mit der Arbeitskammer über einen engen Durchlaß verbundene Kompensationskammer begrenzt, und wobei die beiden Kammern und der enge Durchlaß mit einer Flüssigkeit gefüllt sind und die zweite Abdeckung aus einer Grundplatte besteht, die sich entlang einer im wesentlichen senkrecht zur Hauptschwingungsrichtung verlaufenden Ebene erstreckt und eine Stützfläche aufweist, welche in abgedichteter Weise mit dem Elastomerkörper verbunden ist und zusammen mit diesem zur Begrenzung der beiden Kammern und des engen Durchlasses dient.
Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise in der EP-A-0 236 199 beschrieben.
Allerdings umfaßt die in diesem Dokument beschriebene Vorrichtung keine Entkopplungsklappe, die ein Herausfiltern von Schwingungen mit geringer Amplitude und relativ hoher Frequenz zwischen den beiden steifen Abdekkungen ermöglicht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es insbesondere, eine schwingungsdämpfende hydraulische Stützvorrichtung des oben genannten Typs zu beschreiben, die eine Entkopplungsklappe aufweist und trotzdem einfach und kostengünstig bleibt.
Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß eine schwingungsdämpfende hydraulische Stützvorrichtung des genannten Typs im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß eine Öffnung von der Arbeitskamrrter nach außen durch die Grundplatte führt und daß diese Öffnung mittels einer biegsamen, an ihrem Außenumfang am Rand der Öffnung sicher befestigten Elastomermembran dicht verschlossen ist und die Membran einen zur Begrenzung ihrer Dämpfungsamplitude dienenden Einsatz aue nicht verformbarem Material aufweist.
Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung weist die jeweilige Vorrichtung u.a. eines oder mehrere der folgenden Merkmale auf:
- die Membran ist derart versteift ausgestaltet, daß sie sich nicht über eine bestimmte Grenze hinaus verformen läßt;
- der Rand der Öffnung wird insbesondere durch Abschrägung so ausgeformt, daß ein nicht vollständig zylindrischer Aufnahmesitz für die Membrane entsteht;
- der Umfang der Membran wird durch wenigstens einen Vorsprung verlängert, welcher den Rand der Öffnung überdeckt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. In der Zeichnung zeigen
Fig.1 eine Schnittansicht entlang Linie I-I in Fig.2 eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
Fig.2 eine Schnittansicht entlang Linie II-II in Fig.1;
Fig.3 eine Unteransicht der Vorrichtung gemäß Fig.1 und 2;
Fig.4 und 5 Ansichten entsprechend Fig.2 zweier vergrößert dargestellter Ausführungsvarianten eines Details von Fig.2.
Die in den Fig.1 bis 3 dargestellte schwingungsdämpfende Stützvorrichtung umfaßt zwei steife metallische Abdeckungen 1 und 2, die durch einen Elastomerkörper 3 miteinander verbunden sind.
Die erste Abdeckung 1 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel röhrenförmig ausgebildet und weist eine Längsachse X auf. Allgemein besitzt die erste Abdeckung 1 die Form eines länglichen, massiven oder hohlen Elements, das ggf. einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.
Die zweite Abdeckung 2 ist ihrerseits eine im folgenden als Grundplatte bezeichnete Platte, die eine im wesentlichen ebene oder wenigstens teilweise ebene Form besitzt und sich parallel zur Achse X der ersten Abdekkung erstreckt.
Der Elastomerkörper 3 ist mit der ersten Abdeckung 1 durch Vulkanisierung verbunden. Er umfaßt eine dickere Wand 4, welche im wesentlichen glockenförmig ausgebildet ist und sich entlang einer Richtung Z, in der die Schwingungsbewegungen zwischen den beiden Abdeckungen gedämpft werden sollen, zwischen einer mit der ersten Abdeckung 1 verbundenen Spitze und einer mit der zweiten Abdeckung 2 verbundenen Umfangsgrundplatte erstreckt. Die Richtung Z ist senkrecht zur Achse X und zur Hauptebene der Grundplatte 2 ausgerichtet und kann beispielsweise vertikal verlaufen.
Die dickere Wand 4 bietet einen ausreichenden Druckwiderstand, um eine auf die erste Abdeckung 1 parallel zur Achse Z in Richtung auf die Grundplatte einwirkende Last abzustützen Diese Last kann beispielsweise mehr als 15 kg betragen und ist im Regelfall noch erheblich höher.
Die Umfangsgrundplatte 4&sub1; der dickeren Wand 4 ist in abgedichteter Weise mit der Grundplatte 2 verbunden und begrenzt dabei eine Arbeitskammer A. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Kammer A einen rechtwinkligen horizontalen Querschnitt auf. Sie kann jedoch auch eine andere Form besitzen und insbesondere einen kreisförmigen oder ovalen horizontalen Querschnitt aufweisen.
Außerdem umfaßt der Elastomerkörper 3 noch eine dünnere, verformbare Wand 5, die neben der dickeren Wand 4 angeordnet ist und eine Glockenform besitzt, eine ebenfalls in abgedichteter Weise mit der Grundplatte 2 verbundene Umfangsgrundplatte 5&sub1; enthält und eine Kompensationskammer B begrenzt.
Diese Kammer B hat beim vorliegenden Ausführungsbeispiel einen rechtwinkligen horizontalen Querschnitt; sie könnte aber auch eine andere Form aufweisen.
Die beiden Kammern A und B stehen über einen engen Durchlaß C miteinander in Verbindung, der in der an der Grundplatte 2 anliegenden Oberfläche des Elastomerkörpers 3 als Hohlrinne ausgebildet ist, wobei die Ränder der Rinne in abgedichteter Weise mit der Grundplatte 2 in Kontakt stehen.
Die Wände 4 und 5 weisen außer der Verbindung zwischen ihren Grundplatte 4&sub1; und 5&sub1; zwischen den Kammer A und B keinen gemeinsamen Bereich auf.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Elastomerkörper 3 auf eine durchbrochene Metallplatte 6 aufgegossen, welche auf der mit der Grundplatte 2 in Kontakt stehenden Fläche des Elastomerkörpers ausgerichtet ist. Dadurch kann die Grundplatte 2 mit dem Elastomerkörper durch Aufdrücken dieser Grundplatte 2 auf die durchbrochene Platte 6 verbunden werden.
Darüber hinaus umfaßt die durchbrochene Platte 6 eine Rinne bzw. eine Rille 7, welche die Form des engen Durchgangs C sehr präzise festlegt.
Die in den Fig.1 bis 3 dargestellte schwingungsdämpfende Stützvorrichtung enthält unter anderem einen Metallbogen 8, der steif an der Grundplatte 2 befestigt ist. Der Bogen 8 umgibt die erste Abdeckung 1 und den Elastomerkörper 3 und erstreckt sich parallel zur Achse
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich beim Bogen 8 um eine gebogene Platte, die den gesamten Elastomerkörper überdeckt und ihn so gegen Stöße von außen schützt. Dies ist insofern von Vorteil, als die dünnere Wand 5 zerbrechlich und seitlich der dickeren Wand 4 ungeschützt ist.
Der Bogen 8 umfaßt zu beiden Seiten des Elastomerkörpers 3 je eine seitliche Verlängerungen 8&sub1;. Diese seitlichen Verlängerungen bedecken jeweils einen Teil der durchbrochenen Platte 6, die ihrerseits die zweite Abdeckung bedeckt. Außerdem weisen diese drei Elemente noch auf Höhe jeder Verlängerung 8&sub1; eine Durchgangsbohrung 16 auf.
Diese Bohrungen 16 ermöglichen es, die schwingungsdämpfende Stützvorrichtung auf einem steifen Element mit Hilfe von (nicht dargestellten) Schrauben oder Bolzen zu befestigen, wobei die Verbindung der verschiedenen Teile der schwingungsdämpfenden Stützvorrichtung dadurch ergänzt wird, daß die Verlängerungen 8&sub1; einen Druck auf die Platte 6 und die zweiten Abdeckung 2 ausüben.
Der Elastomerkörper 3 umfaßt einen ersten Vorsprung 9, der sich von der ersten Abdeckung 1 parallel zur Achse Z von der Grundplatte 2 weg erstreckt. Dieser Vorsprung kann gegen den oberen Abschnitt des Bogens 8 anliegen und dabei die Verschiebung der ersten Abdeckung in eine Richtung entgegengesetzt zur Grundplatte 2 begrenzen.
Außerdem umfaßt der Elastomerkörper 3 einen zweiten Vorsprung 10, der sich von der ersten Abdeckung 1 parallel zur Achse Z auf die Grundplatte 2 zu erstreckt und in die Arbeitskammer A hineinreicht. Dieser zweite Vorsprung 10 ist so geformt, daß er gegen die Grundplatte 2 anliegen kann und so die Verschiebung der ersten Abdeckung in Richtung auf die Grundplatte zu beschränkt.
Schließlich umfaßt der Elastomerkörper seitliche Vorsprünge 11, 12, die einander im wesentlichen in bezug zur ersten Abdeckung diametral gegenüberliegen und am Bogen 8 anliegen können, wenn die erste Abdeckung im wesentlichen senkrecht zur Achse X und zur Richtung Z verschoben wird.
Die Kammern A und B sind ebenso wie der enge Durchlaß C mit einer Flüssigkeit gefüllt. Wenn die beiden Abdekkungen 1 und 2 relativ zueinander Schwingungsbewegungen ausführen, so verformt sich die dickere Wand 4 des Elastomerkörpers, was Volumenänderungen der Arbeitskammer A hervorruft. Diese Volumenänderungen führen dazu, daß Flüssigkeit über den engen Durchlaß C zwischen den Kammern A und B fließt, wobei die Volumenänderungen der Arbeitskammer A durch komplementäre Änderungen der Kompensationskammer B aufgefangen werden, deren dünnere Wand 5 sich leicht verformen läßt.
Nahe einer bestimmten Frequenz, die üblicherweise bei unter 20 Hertz liegt und im wesentlichen von den Abmessungen des engen Durchlasses C und der Volumenmasse der sich in diesem engen Durchlaß bewegenden Flüssigkeit abhängt, kommt es im verengten Durchlaß C zu einer Resonanz, die zusammen mit der Druckverringerung in diesem engen Durchlaß eine starke Dämpfung der Schwingungen zwischen den beiden Abdeckungen 1 und 2 bewirkt.
Die schwingungsdämpfende Stützvorrichtung umfaßt unter anderem eine Entkopplungsklappe, die zum Dämpfen von Schwingungen dient, deren Amplitude relativ gering ist, also beispielsweise weniger als 0,5 mm beträgt, und die eine vergleichsweise hohe Frequenz von beispielsweise über 20 Hertz aufweisen.
Zu diesem Zweck ist die Grundplatte 2 mit einer Öffnung 13 zur Arbeitskammer A hin versehen und diese Öffnung 13 ist in abgedichteter Weise durch eine verformbare Membran 14 verschlossen, welche die Arbeitskammer A von der Atmosphäre trennt.
Diese verformbare Membran 14 besteht aus einem Elastomer und ihr Außenumfang ist fest mit dem Rand der Öffnung 14 verklebt.
Dieses Verkleben erfolgt vorzugsweise unter Hitze- und Druckeinwirkung durch Vulkanisation eines aus einem unbearbeiteten Elastomer bestehenden Membran-Rohstücks.
Hierdurch ist sichergestellt, daß eine mechanisch extrem belastbare und äußerst dichte Verbindung zwischen der Membran und der Platte entsteht, wie sie nötig ist, um jedes Entweichen von im Stützelement befindlicher Flüssigkeit nach außen zu verhindern.
Zur Befestigung der Membran wären nämlich die einfachen bisher bekannten Quetsch- und Druckverbindungen nicht sicher genug.
Um die Amplitude der Membranverformung zu begrenzen, wird die Membran vorzugsweise mit einem nicht dehnbaren Einsatz 15 versehen, dessen Abmessungen so gewählt sind, daß der Einsatz im entspannten Zustand keine ganz ebene Form aufweist, so daß ihm ein geringer Verformungsspielraum bleibt, ehe er seinen nicht weiter dehnbaren Zustand erreicht.
Zum selben Zweck der Amplitudenbegrenzung bei der Membranverformung kann man die Membran auch derart ausgestalten, daß sie sich nicht über eine bestimmte Grenze hinaus verformen läßt.
Um die Haftfestigkeit des Außenumfangs der Membran 14 auf dem Rand der Öffnung 13 zu erhöhen, kann man vorzugsweise eine oder mehrere der folgenden Maßnahmen durchführen:
- Man gibt dem Profil des Randes der Öffnung 13 eine nicht ganz zylindrische Form, beispielsweise indem man ihn abgeschrägt und nach innen konvergierend ausformt, so daß dieser Rand einen Aufnahmesitz 17 für die Membran bildet, wobei schon die Form des Sitzes einem durch den von innen wirkenden Druck der Flüssigkeit hervorgerufenen Ablösen der Membran nach außen entgegenwirkt.
- Man verlängert den Außenumfang der Membran durch wenigstens eine vorstehende Lasche 18, 19, die einen kleinen Streifen der Grundplatte 2 entlang des Randes der Öffnung 13 überlappt.
Wie die Erfahrung zeigt, erlaubt es das Vorsehen einer Membran 14 der genannten Art, Schwingungen mit relativ geringer Amplitude und relativ hohen Frequenzen sehr wirkungsvoll zu dämpfen.
Außerdem wird es durch das Anordnen dieser Membran innerhalb der Grundplatte 2 möglich, der Membran relativ große Abmessungen zu geben, wobei ihre Oberfläche leicht 50 cm² erreichen oder sogar überschreiten kann. Ihre Befestigung durch sicheres Ankleben führt zu einer bemerkenswerten Festigkeit und Dichtheit, ohne daß es dabei notwendig wäre, zusätzliche Elemente, wie etwa starre Begrenzungsgitter oder Bördelklappen vorzusehen, wie sie in früheren Vorrichtungen zum Einsatz kamen.

Claims

1. Schwingungsdämpfende hydraulische Stützvorrichtung, welche zur Dämpfung von im wesentlichen in einer Hauptschwingungsrichtung (Z) zwischen zwei steifen Elementen wirkenden Schwingungsbewegungen zwischen diesen beiden steifen Elementen angebracht wird, enthaltend eine erste steife Abdeckung (1) und eine zweite steife Abdeckung (2), welche jeweils an einem der beiden steifen, miteinander zu verbindenden Elemente befestigt sind, sowie einen Elastomerkörper (3) mit einer dickeren Wand (4), welche die beiden steifen Abdeckungen miteinander verbindet und teilweise eine Arbeitskammer (A) begrenzt, wobei diese dickere Wand im wesentlichen in Form einer Glocke ausgebildet ist, die sich entlang der Hauptschwingungsrichtung zwischen einer mit der zweiten Abdeckung (2) verbundenen Umfangsgrundplatte (4&sub1;) auf der einen Seite und einer mit der ersten Abdeckung (1) verbundenen Spitze auf der anderen Seite erstreckt, wobei der Elastomerkörper weiterhin eine dünnere, leicht verformbare Wand (5) umfaßt, die einstückig mit der genannten dickeren Wand ausgebildet ist und teilweise eine mit der Arbeitskammer über einen engen Durchlaß (C) verbundene Kompensationskammer (B) begrenzt, und wobei die beiden Kammern und der enge Durchlaß mit einer Flüssigkeit gefüllt sind und die zweite Abdeckung (2) aus einer Grundplatte besteht, die sich entlang einer im wesentlichen senkrecht zur Hauptschwingungsrichtung verlaufenden Ebene erstreckt und eine Stützfläche aufweist, welche in abgedichteter Weise mit dem Elastomerkörper verbunden ist und zusammen mit diesem zur Begrenzung der beiden Kammern und des engen Durchlasses dient, dadurch gekennzeichnet, daß eine Öffnung (13) von der Arbeitskammer nach außen durch die als Grundplatte ausgebildete Abdeckung (2) führt und daß diese Öffnung mittels einer biegsamen, an ihrem Außenumfang am Rand der Öffnung sicher befestigten Elastomermembran (14) dicht verschlossen ist und die Membran einen zur Begrenzung ihrer Dämpfungsamplitude dienenden Einsatz (15) aus nicht verformbarem Material aufweist.

2. Stützvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (14) derart versteift ausgestaltet ist, daß sie sich nicht über eine bestimmte Grenze hinaus verformen läßt.

3. Stützvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand der Öffnung (13) insbesondere durch Abschrägung so ausgeformt wird, daß ein nicht vollständig zylindrischer Aufnahmesitz (17) für die Membrane entsteht.

4. Stützvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfang der Membran durch wenigstens einen Vorsprung (18, 19) verlängert wird, welcher den Rand der Öffnung (13) überdeckt.