DE8322231U1 - Mechanisch-hydraulisches Schwingungs-Dämpfungselement - Google Patents

Description

- 3 BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sieh auf ein meehanisehhydraulisehes Sehwingungs-Dämpfungselement mit einem Oummielement, das einerseits an einem Verbindungselement zum Abstützen eines zu lagernden Bauteiles und andererseits an einem Tragwerk befestigt ist und einem darunter angeordneten ,vorzugsweise in zwei Kaimern mit dazwischen angeordnetem Ventil unterteilten ölbehälter/ vorzugsweise für ein Kraftfahrzeug-Motorlager .

Dämpfungseiemente der genannten Art dienen im wesentlichen dazu, die von einem Bauteil herrührenden Schwingungen bzw. die auf ein bestimmtes Bauteil ausgeübten Schwingungen zu unterbinden öder zumindest erheblieh zu dämpfen, um Schäden am Bauteil oder an der Umgebung des Bauteils zu verhindern. So dienen beispielsweise Dämpfungselemente für die Lagerung von Kraftfahrzeugmotoren dazu, einerseits die von Straßenunebenheiten auf das Fahrgestell und damit auf den Kraftfahrzeugmotor wirkendien Schwingungen und andererseits die durch den Kolbenhub bzw. die Vibrationen des Motors herrührenden Schwingungen zu dämpfen. Die erstgenannte Aufgabe des Dämpfungselementes dient dazu, den Kraftfahrzeugmotor vor möglichen Schäden durch starke Erschütterungen zu schützen, während die zweite 'Aufgabe dazu dient, eine Übertragung der Motorvibrationen auf das Fahrgestell |

und damit auf den Fahrgastraum zu unterbinden/ um störende Frequenzen auszuschalten.

Eine wesentliche Aufgabe der bekannten Dämpfungselemente besteht darin/ mögliche Resonanzfrequenzen zu reduzieren/ so daß die bekannten Dämpfungselemente für die Lagerung von beispielsweise Kraftfahrzeugmotoren Gummi-Metallelemente verwenden/ die mit ausreichendem Volumen und ausreichender Steifigkeit versehen werden/ um das zu dämpfende Aggregat/ beispielsweise den Kraftfahrzeugmotor/ zu tragen. Die Anordnung großvolumlger Gummielemente erweist sieh für die Dämpfung niedrigerer Sehwingungsfrequenzen als durchaus zufriedenstellend/ während ihr Dämpfungsverhalten bei höheren Frequenzen im Bereich vom 50 bis 200 Hz unbefriedigend ist.

Zur Reduzierung des Volumens/ Reduzierung der Steifigkeit und daraus resultierender Verbesserung der Dämpfung im Bereich höherer Schwingungsfrequenzen sind Dämpfungselemente aus Gummi-Metal!verbindungen mit darunter angeordnetem Ölbehälter bekannt, wobei der Ölbehälter vorzugsweise in zwei Kammern unterteilt ist, die über beispielsweise bidirektionale Ventile miteinander verbunden sind. Bei Einwirkung äußerer Schwingkräfte, die beispielsweise durch den Kraftfahrzeugmotor

oder durch Fahrbahnunebenheiten verursacht werden können, fließt das in dem ölbehälter befindliche öl über die bidirektionalen Ventile hin und zurück, wodurch die Sehwingkräfte zusätzlich abgefangen werden« Diese bekannten mechanisch-hydraulischen Dämpfungselemente ergeben gegenüber den reinen Gummi-Metallelementen eine erhebliehe Reduzierung des Volumens und der Steifigkeit und eine Verbesserung des Dämpfungseffektes auch bei höheren Frequenzen.

Neuartige mechanisch-hydraulische Dämpfungselemente weisendarüber hinaus eine vorspannvorriehtung auf, die sowohl das Gummielement als auch den ölbehälter mit einer Vorspannung versehen und zusätzlich als Tragelement für das zu tragende und zu dämpfende Bauteil dienen. Ein derartiges meehaniseh^hydraulisehes Dämpfungselement ist in Figur 1 dargestellt und soll nachstehend kurz erläutert werden.

Das in Fig. 1 dargestellte, bekannte mechanischhydraulische Dämpfungselement weist ein mit dem zu tragenden und zu dämpfenden Bauteil bzw. Aggregat zu verbindendes Verbindungselement 1 auf, in dem mittig eine Bohrung zur Aufnahme des Bauteiles bzw. Aggregats vorgesehen ist. Dieses Verbindungselement 1 besteht üblicherweise aus Metall. An dem Verbindungselement einerseits und an dem Tragwerk 3 andererseits is't ein Gummielement 2 befestigt, das gemäß der Querschnittsdarstellung nach Figur 1 ringförmig aufgebaut ist.

An das Gummielement 2 bzw. das Verbindungselement 1 schließt sieh ein ölbehälter 4 an, dessen äußere «ylindrische Wandungen durch die zylindrische Ausbuchtung des Tragwerke 3 gegeben sind. In dem Ölbehälter 4 ist eine Membran 5 mit darin angeordneten bidirektionalen Ventilen vorgesehen, durch die das in dem ölbehälter 4 befindliche Ul bei auf das Verbindungselement 1 ausgeübten Schwingungen hin- und herfließen kann. Den Boden des Ölbehälters 4 bildet eine Gummimembran 6 »die an ihrem äußeren Rand über ein Stützelement 7 und eine Dichtung 8 mit der Membran 5 verbunden ist. Zwischen dieser Gummimembran 6 und einem unteren Abschlußgehäusei0 ist ein vorzugsweise inertes Gas gefüllt, das eine bestimmte Vorspannkraft auf die eummimembran 6 ausübt. Der untere Abcehlußdeekel 10 ist mittig ausgebuchtet, so daß ein ausreichendes Füllvolumen für das Gas zur Verfügung steht.

Dieses bekannte mechanisch-hydraulische Dämpfungselement mit zusätzlichem Gasbehälter bietet eine verbesserte Beherrschung der höheren Schwingungsfrequenzen , so daß die Geräuschdämpfung einerseits und die Laufruhe des stützenden Aggregats/ beispielsweise des Kraftfahrzeugmotors, andererseits verbessert wird. D»^v dient der gefüllte Gasbehälter nicht nur der Ausübung einer Vorspannung auf die mechanisch-hydraulischen Dämpfungselemente, sondern auch als zusätzliches Trageiement für das zu dämpfende Aggregat, so daß

das Volumen der das Gewicht des Bauteils tragenden Gummielemente einerseits und die Steifigkeit der Gummielemente selbst andererseits reduziert werden kann. Durch die letztgenannte Maßnahme werden zusätzlich die Dämpfungseigenschaften verbessert.

Dieses aus drei Elementen aufgebaute Dämpfungselement erweist sich jedoch hinsichtlich des unteren Gasbehälters 9 als problematisch, da das in-dem Behälter 9 befindliche Ras stark temperaturabhängig ist/ so daß bei niedrigen Außentemperaturen die Vorspannkraft erheblich absinkt, während sie bei höheren Außentemperaturen stark ansteigt. Damit verändert sich eine für eine Normaltemperatur eingestellte Vorspannung auf kritische Werte, sobald ein solches Dämpfungslager in Umgebungstemperaturen eingesetzt wird, die von der angenommenen Normaltemperatur in stärkerem Maße abweichen.

Berücksichtigt man, daß z.B. von den Kraftfahrzeugherstellern gefordert wird, daß ein Motorlager in einem Temperaturbereich von -40° C bis +120° C und unter Umständen sogar darüber hinaus arbeiten muß, so erweist sich die Verwendung eines mittels eines gasgefüllten Behälters versehenen mechanisch-hydraulischen Dämpfungselementes als schwierig.

Ein weiterer Nachteil mechanisch-hydraulischer Dämpfungselemente mit zusätzlichem, eine Vorspannkraft

ausübenden Gasbehälter besteht darin, daß bei einem Entweichen des Gases aus dem Gasbehälter und einem damit verbundenen teilweisen oder völligen Verlust der Gasfüllung die Gefahr besteht, daß das zu dämpfende Bauteil oder Aggregat, wie beispielsweise ein Kraftfahrzeugmotor, in Abhängigkeit von der Menge des Gasverlustes und den damit verbundenen Druckverlust im Gasbehälter aus seiner Solllage über das höchstzulässige Toleranzmaß von beispielsweise lOmmbei einem Personenkraftwagen absinkt. Ein derartiges Absinken kann jedoch zu erheblichen Gefahren für die Fahrzeuginsassen und/ oder das zu tragende und zu dämpfende Bauteil mit sich bringen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Schwingungs-Dämpfungselement der eingangs genannten Art zu schaffen, das bei optimalen Dämpfungseigenschaften praktisch keinen Volumenänderungen bei Temperaturschwankungen unterliegt, bei dem auch nach langem Gebrauch keine Beeinträchtigung der Funktionsfähigkeit eintritt und das einfach und wartungsfrei bei minimalem äußeren Volumen aufgebaut ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ölbehälter und/oder das Gummielement mit einer Trag- und Vorspannvorrichtung verbunden ist, die aus einem mit einem zelligen, kompressiblen Elastomer oder Kunststoff gefüllten Behälter besteht.

Die erfindungsgemäße Lösung schafft ein Schwingungs-Dämpfungselement/ das bei optimalen Dämpfungseigenschaften praktisch keinen Volumenänderungen bei TemperatürSchwankungen unterliegt. Auch nach längerem Gebrauch tritt bei dem erfindungsgemäßen Schwingungs-Dämpfungselement keine Beeinträchtigung der Funktionsfähigkeit ein. Darüber hinaus ist das Schwingungs-Dämpfungselement einfach und völlig wartungsfrei aufgebaut und bietet bei vergleichbaren Abmessungen wie mechanisch-hydraulische Dämpfungselemente eine verbesserte Dämpfung bzw. bei gleichen Dämpfungseigenschaften ein geringeres äußeres Volumen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lösung sind den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 4 zu entnehmen.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles soll der der Erfindung zugrundeliegende Gedanke näher erläutert werden.

Das in Fig. 2 im Querschnitt dargestellte mechanischhydraulische Schwingungs-Dämpfungselement ist analog zum Dämpfungselement gemäß Fig. 1 in einer zylindrischen Ausbuchtung des Tragwerks 3 untergebracht und weist ein mit dem zu tragenden bzw. zu dämpfenden Aggregat oder Bauteil zu verbindendes Verbindungselement 1 auf, an das ein ringförmig gewölbtes Gummielernent 2 befestigt ist. Das ringförmig gewölbte Gummielement 2

ist andererseits an der Ausbuchtung des Tragwerks 3 abgestützt. Ein unterhalb des Gummielementes 2 bzw. des Verbindungselementes Ί angebrachter ölbehälter 4 ist analog zum Schwingungs-Dämpfungselement gemäß Fig. 1 in zwei Kammern unterteilt, die durch eine Membran mit bidirektionalen Ventilen getrennt sind.

Der untere Bodeß des Ölbehälters 4 wird durch eine vorzugsweise aus Gummi bestehende Membran 6 gebildet/ die an ihrem äußeren Rand über ein Dichtungsund Stützelement 8 mit dem äußeren Rand der Membran 5 verbunden ist. Unterhalb der Membran 6 ist eine Vorspanneinrichtung vorgesehen, die aus einem mit einem zelligen, kompressiblen Elastomer oder Kunststoff gefüllten Behälter 11 besteht. Die äußere Wandung des Behälters 11 wird durch die zylindrische Ausbuchtung des Tragwerks 3 gebildet.

Wie aus der Darstellung des erfindungsgemäßen Schwingungs-Dämpfungselementes zu entnehmen ist, stimmen die mechanisch-hydraulischen Dämpfungselemente mit denen des bekannten Dämpfungselementes gemäß Fig. 1 überein. Anstelle eines Gasbehälters ist jedoch ein Behälter vorgesehen, der mit einem zelligen, kompressiblen Elastomer oder Kunststoff, vorzugsweise einem Zeil-Polyurethan gefüllt ist.

Dabei eignet sieh insbesondere Zeil-Polyurethan als Füllstoff/ da es abhängig vom seinen Raumgewicht bis auf oa. 25% seines Ausgangsvolumens komprimierbar ist. Seine Elastizität kann somit in Abhängigkeit von seinem Raumgewicht ebenso wie seine Zugfestigkeit modifiziert werden. Durch die Kombination eines den Betriebsbedingungen angepaßten Raumgewichts und eine entsprechende Vorspannung des elastomeren, zelligen Körpers können optimale Bedingungen geschaffen werden.

Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht es somit, unter allen Betriebsbedingungen ein Sehwinguags-ßämfungs= element weitgehend gleicher äußerer Abmessungen und gleicher Befestigungsart beizubehalten, während es bei den bekannten mechanisch-hydraulischen Sehwingungs-Dämpfungselementen mit einem Vorspann-Gasbehälter bei veränderten Betriebsbedingungen erforderlieh ist/ die Größe des Behälters und damit dessen Platz» bedarf sowie dessen Befestigung in Abhängigkeit von den jeweiligen Betriebsbedingungen zu verändern, es sei denn^ daß die Anpassung durch Veränderung des Gasdrucks und damit der Vorspannung bei geringeren Änderungen der äußeren Betriebsbedingungen noch möglich ist. Diese Möglichkeit weitgehender Beibehaltung einheitlicher Abmessungen des mechanisch-hydraulischen Schwingungs-Dämpfungselementes bei unterschiedlichen äußeren Betriebsbedingungen ist insbesondere im Kraftfahrzeugbau von Vorteil, da unter Beibehaltung einheit-

licher Fahrgestelle unterschiedliche Antriebsaggregate für bestimmte Fahrzeugmodelle vorgesehen werden können,ohne daß konstruktive Änderungen erforderlieh sind»

Bin besonderer Vorteil der Verwendung von Zeil-Polyurethan als Füllstoff für den Vorspannbehalter besteht darin/ daß Zeil-Polyurethan bei Temperatur-Schwankungen praktisch keiner Volumenänderung unterliegt. Es hat sieh als Dämpfungselement in Form von Zusatzfedern, Hohlpuffern und Ansehlagpuffern im Fahrzeugbau seit langem bewährt und ist wartungsfrei und nahezu verschleißfrei.

Desgleichen entfällt bei dem erfindungsgemäßen mechanischhydraulischen Sehwingungs-Dämpfungselement die Gefahr des Entweichens des Gases bei einem gasgefüllten Vorspannbehälter und damit eines entsprechenden Absinken des zn dämpfendett Aggregats. Die Vorteile des bekannten Sehwingungs-Dämpfungselementes mit gasgefülltem Vorspannbehälter, nämlich die Dämpfung höherer Schwing-* frequenzen und damit eine verbesserte Geräusch- und Schwingungsdämpfung, wird dabei ebenfalls beibehalten.

Claims (4)

european PtPentAnotrteys* · Unser Zeichen: P 165 Anmelder/InKi Patentanwälte Aktenzeichen: Neuaiimeldung DipL-Ing. Günther Bsenfiihr Dipl.-Ing. Dieter K. Speiser Dr.-Ing. Wemer W. Rabus Datum: 1· August 1983 DipL-Ing.DetlefNinnemann Roland Russell Pappi^r, Gustav-Adolf-Schreiber-Weg 8, 2800 Bremen Mechanisch -hydraulisches Schwingungs-Dämpfungselement ANSPRÜCHE

1. Mechanisch-hydraulisches Schwingungs-Dämpfungselement mit einem Gummielement, daß einerseits an einem Verbindungselement zum Abstützen eines zu lagernden Bauteiles und andererseits an einem Tragwerk befestigt ist und einem darunter angeordneten, vorzugsweise in zwei Kammerm mit dazwischen angeordnetem Ventil unterteilten ölbehälter, vorzugsweise für ein Kraftfahrzeug-Motorlager, dadurch gekennzeichnet, daß der ölbehälter (4) und/oder das Gummielement (2) mit einer Trag- und Vorspanneinrichtung verbunden ist, die aus einem mit einem zelligen kompressiblen Elastomer oder Kunststoff gefüllten Behälter (11) besteht.

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M.-.rlinistraßc24 D-2 800 Bromon VJVJcVoH (04^:2\). S 2 8JO Φ Tclccopicrc; · Telex 02 44 020 f.pal «I

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2. Schwingungs-Dämpfungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (11) unterhalb des Ölbehälters (4) angeordnet und mit diesem über eine Membran (6) verbunden ist.

3. Schwingungs-Dämpfungselement nach Anspruch

1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwandungen des Behälters (11) Teil des Tragwerks (3) sind.

4. Schwingungs-Dämpfungselement nach einem der vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff des Behälters (11) aus Zeil-Polyurethan besteht.