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Patent Searching and Data


Title:
HYDRAULICALLY DAMPED BEARING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/014095
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a hydraulically damped bearing (30) that comprises an outer sleeve (29), an inner sleeve (18) on which a component is mounted that can be excited in at least on direction (Z), an elastomer body (21) and two chambers (23, 24). Said two chambers (23, 24) are interlinked via a gap (25). The inner sleeve (18) is provided with a shoulder (20) that projects radially outward and that separates the two chambers (23, 24). The bearing is further characterized in that the connection between the two chambers (23, 24) is configured as a gap (25) between the shoulder (20) and the outer sleeve (29). When the component is excited, the liquid flows through the gap in a direction opposite to the movement of the shoulder (20), thereby reducing the rigidity of the structure. The invention thus provides a bearing that is simple in design and that allows for an improved rigidity behavior of the bearing (30). The invention further relates to a support bearing (10) for a suspension strut (17) using such a bearing (30).

Inventors:
GRAEVE ARNDT (DE)
Application Number:
PCT/EP2001/009476
Publication Date:
February 21, 2002
Filing Date:
August 16, 2001
Export Citation:
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Assignee:
TRELLEBORG AUTOMOTIVE TECH CT (DE)
GRAEVE ARNDT (DE)
International Classes:
B60G13/00; B60G15/06; F16F9/32; F16F9/54; F16F13/12; F16F13/16; (IPC1-7): B60G15/06; F16F13/16
Foreign References:
EP0416381A11991-03-13
FR2572338A11986-05-02
EP0410397A11991-01-30
FR2671839A11992-07-24
GB613253A1948-11-24
EP0456959B11994-12-14
Attorney, Agent or Firm:
Preissner, Nicolaus (Michelis & Preissner Haimhauserstrasse 1 München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Hydraulisch dämpfendes Lager, insbesondere zur Verwendung in einem Stützlager (10) für ein Federbein (17), mit einer Außen hülse (29), einer Innenhülse (18), an der ein in mindestens einer Richtung (Z) erregbares Bauteil (34) befestigbar ist, einem E lastomerkörper (21) und zwei Kammern (23,24), die mit einer hydraulisch dämpfenden Flüssigkeit gefüllt und über eine flüssig keitsleitende Verbindung (25) miteinander verbunden sind, wobei die Innenhülse (18) einen radial auswärts abragenden Ansatz (20) aufweist, der die beiden Kammern (23,24) voneinander trennt, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssigkeitsleitende Verbindung ale p Spalt (25) zwischen dem Ansatz (20) und der Außenhülse (29) ausgebildet ist, so daß bei Erregung die Flüs sigkeit in Gegenrichtung zur Bewegung des Ansatzes (2a) durch den Spalt (25) strömt.
2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dal3 der An satz (20) mit einer Umhüllung (31) aus elastomerem Material versehen ist.
3. Lager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenhülse (18) in einer langgezogenen Bereich (15) der Außen hülse (29) hinein verlängert ist und daß sich der Elastomerkörper (21) in den Zwischenraum zwischen dem Bereich (15) und der Innenhülse (18) hinein erstreckt.
4. Stützlager für ein Federbein (17) mit einer Anlagefläche (26) zur Abstützung einer Feder (36), gekennzeichnet durch ein hydrau lisch dämpfendes Lager (30) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche zur Abstützung einer Kolbenstange (34) des Feder beins (17).
5. Stützlager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützlager (10) einen oberen und einen unteren Teller (11, 12) aufweist, die zur Bildung der Außenhülse (26) mit abragenden, im wesentlichen zylindrischen Bereichen (13,15) versehen sind.
6. Stützlager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der abragende Bereich (15) des unteren Tellers (12) in einen im we sentlichen kegelförmigen Bereich (16) übergeht.
7. Stützlager nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekenn zeichnet, daß der untere Teller (12) einen weiteren Bereich (33) aufweist, der in Richtung zum oberen Teller (11) abragt und in den Bereich (13) des oberen Tellers (11) hineinragt.
8. Stützlager nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß sich der Elastomerkörper (21) zwischen die Teller (11,12) hinein erstreckt.
9. Stützlager nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, daß die Anlagefläche (26) für die Abstützung der Feder (36) unabhängig von der Innenhülse (18) abgestützt ist.
10. Stützlager nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekenn zeichnet, daß das Stützlager (10) mehrere Bolzen (28) zur Befes tigung an einer Karosserie aufweist, die beide Teller (11,12) durchgreifen.
11. Stützlager nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekenn zeichnet, daß der Elastomerkörper (21) einteilig ausgebildet ist.
Description:
Hydraulisch dämpfendes Lager Die vorliegende Erfindung betrifft ein hydraulisch dämpfendes Lager, insbesondere zur Verwendung in einem Stützlager für ein Federbein, mit einer Außenhülse, einer Innenhülse, an der ein in mindestens einer Richtung erregbares Bauteil befestigbar ist, einem Elastomerkörper und zwei Kammern, die mit einer hydraulisch dämpfenden Flüssigkeit ge- füllt und über eine flüssigkeitsleitende Verbindung miteinander verbun- den sind, wobei die Innenhülse einen radial auswärts abragenden An- satz aufweist, der die beiden Kammern voneinander trennt.

Aus der EP 0 456 959 B1 ist ein hydraulisch dämpfendes Gummilager bekannt, bei dem zwischen dem von der Innenhülse abragenden An- satz und der Außenhülse ein Einsatz zum Ausbilden der flüssigkeitslei- tenden Verbindung zwischen den beiden Kammern vorgesehen ist. Die Herstellung dieses Lagers ist daher relativ aufwendig.

Unter Erregung wird die Innenhülse gegenüber der Außenhülle ver- schoben, vorzugsweise in axialer Richtung, so daß sich das Volumen der beiden Kammern ändert. Ein Volumenausgleich erfolgt durch ein Strömen der hydraulischen Flüssigkeit über die Verbindung zwischen den beiden Kammern. Die hierbei auftretende hydraulische Dämpfung wirkt der Erregung entgegen. Bei dem bekannten Lager kommt diese hydraulische Dämpfung auch bei einer äußeren Erregung mit nur gerin- gen Frequenzen zum Tragen. Das Lager weist daher stets eine hohe Steifigkeit im höherfrequenten Bereich auf. Auch eine Erregung mit nur kleiner Amplitude wird daher auf die Außenhülse übertragen, und es besteht eine schlechte akustische Isolation.

Eine derartige Übertragung kleiner Amplituden ist nicht erwünscht. Ins- besondere beim Einsatz in Kraftfahrzeugen soll eine Erregung mit klei- ner Amplitude möglichst nicht auf die Außenhülse übertragen werden.

Die Steifigkeit des Lagers soll daher bei einer Erregung bei bestimmten Frequenzen gering sein, möglichst unterhalb der statistischen Steifig- keit liegen. Sobald eine Erregung mit großer Amplitude bei geringen Frequenzen auftritt, beispielsweise beim Überfahren eines Randsteins, muß die Steifigkeit des Lagers allerdings groß sein. Nur durch diese große Steifigkeit kann eine Erregung mit großer Amplitude abgefangen und eine Beschädigung des Lagers verhindert werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Lager bereitzu- stellen, das bei einfacher Herstellung ein verbessertes Steifigkeitsver- halten aufweist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Lager der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die flüssigkeitsleitende Verbindung als Spalt zwischen dem Ansatz und der Außenhülse ausgebildet ist, so daß bei Erregung die Flüssigkeit in Gegenrichtung zur Bewegung des Ansatzes durch den Spalt strömt.

Der bei dem bekannten Lager vorgesehene Einsatz kann vollstandig entfallen. Es sind daher weniger Einzelteile erforderlich. Auch die Mon- tage wird wesentlich vereinfacht.

Weiter wird das Steifigkeitsverhalten gegenüber dem bekannten Lager wesentlich verbessert. Da der Ansatz an der mit einem erregbaren Bau- teil verbindbaren Innenhülse angebracht ist, strömt die hydraulische Flüssigkeit unter Erregung in Gegenrichtung zur Bewegung dieses An- satzes. Ein Mitreißen der Flüssigkeit durch die Bewegung des Ansatzes wird vermieden. Durch die Flüssigkeitsströmung entgegen der Erregung kann eine Absenkung der Steifigkeit erreicht werden, die bis zum Errei- chen der Eigenfrequenz der Füssigkeitsströmung vorliegt. Der Ansatz kann hierbei ring-oder sternförmig oder in Form einzelner Finger aus- gebildet sein.

Hierdurch wird erreicht, daß die Steifigkeit des Lagers bei einer Erre- gung mit kleiner Amplitude bis zu einer bestimmten Frequenz nicht o- der nur unwesentlich ansteigt. In Abhängigkeit von der hydraulisch wirksamen Fläche zum Querschnitt der flüssigkeitsleitenden Verbin- dung wird sogar ein Absenken der dynamischen Steifigkeit unter die statische Steifigkeit erreicht. Dieses Absenken wird auch als Unter- schwingen bezeichnet. Die hydraulisch wirksame Fläche entspricht hierbei im wesentlichen der Oberfläche des Ansatzes an der Innenhül- se. Der Querschnitt der flüssigkeitsleitenden Verbindung ist bei Ver- wendung eines runden Ansatzes und einer runden Außenhülle kreisbo- genförmig. Solange das Verhältnis zwischen der hydraulischen Fläche und dem Querschnitt kleiner als 1 ist, läßt sich die gewünschte Steifig- keitsabsenkung erreichen.

Die Grenzfrequenz, ab der eine Verhärtung des Lagers und eine ent- sprechende Erhöhung der Steifigkeit eintritt, hängt vom Querschnitt der flussigkeitsleitenden Verbindung sowie der Masse der Flüssigkeit in dieser Verbindung ab. Diese Frequenz nimmt bei einer Erhöhung des Querschnitts zu und sinkt bei einer Erhöhung der Masse ab, beispiels- weise durch eine Verlängerung der flüssigkeitsleitenden Verbindung.

Sie ist eine Eigenfrequenz der in der Verbindung oszillierenden Flüssig- keit. Daher kann sie bei dem erfindungsgemäßen Lager durch eine Va- riation von Durchmesser und/oder Dicke des Ansatzes verändert und an den jeweiligen Einsatzfall angepaßt werden. Eine Änderung der Au- ßenhülse ist nicht erforderlich.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.

Vorteilhaft ist der Ansatz mit einer Umhüllung aus elastomerem Mate- rial versehen. Durch eine Variation der Dicke dieser Umhüllung können Querschnitt und Länge der flüssigkeitsleitenden Verbindung verändert und somit das Lagerverhalten eingestellt werden. Weiter verhindert diese Umhüllung eine Beschädigung der Außenhülle bei unzulässig gro- ßer Erregung, dient also als innerer Anschlag.

In vorteilhafter Ausgestaltung ist die Innenhülse in einem langgezoge- nen Bereich der Außenhülse hinein verlängert. Der Elastomerkörper er- streckt sich dann in den Zwischenraum zwischen dem Bereich und der Innenhülse und realisiert die statische Steifigkeit des erfindungsgemä- ßen Lagers.

Die Außenhülse kann hierbei zweiteilig ausgebildet werden. Die Tren- nung zwischen den beiden Teilen der Außenhülse erfolgt vorteilhaft derart, daß der erste Teil den Abschnitt der Außenhülse mit größerem Durchmesser und dem radial einwärts ragenden Flansch ausbildet. Der zweite Teil der Außenhülse stellt den langgezogenen Bereich bereit.

Bei der Ausgestaltung als Stützlager für ein Federbein mit einer Kol- benstange ist eine Anlagefläche zur Abstützung einer Feder vorgese- hen. Die Kolbenstange wird durch das oben beschriebene hydraulisch dämpfende Lager abgestützt und an der Innenhülse befestigt.

Vorteilhaft weist dieses Stützlager einen oberen und einen unteren Teller auf, die zur Bildung der Außenhülse mit abragenden, im wesent- lichen zylindrischen Bereichen versehen sind. Durch die Verwendung dieser von einander getrennten Teller werden Herstellung und Montage des Stützlagers wesentlich vereinfacht.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung geht der abragende Bereich des unteren Tellers in einen im wesentlichen kegelförmigen Bereich über. Dieser kegelförmige Bereich stellt einen Anschlagpuffer für das Federbein bereit und verhindert unzulässige Überanspruchungen und Wege. Er dient weiter gegebenenfalls zur Aufnahme einer Zusatzfeder.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der untere Teller einen weiteren Bereich auf, der in Richtung zum oberen Teller abragt und in den Bereich des oberen Tellers hineinragt. Die beiden Teller werden durch diesen weiteren Bereich zueinander zentriert.

Vorteilhaft erstreckt sich der Elastomerkörper zwischen die Teller hin- ein. Er kann insbesondere die gesamte Fläche eines der beiden Teller abdecken. Auf diese Weise wird eine zuverlässige Abdichtung der Kammern und der flüssigkeitsleitenden Verbindung erreicht. Weiter wird ein direkter Kontakt zwischen den Tellern verhindert. Eventuell auftretende Relativbewegungen der Teller im Betrieb führen dann nicht zu störenden Geräuschen.

In vorteilhafter Weiterbildung ist die Anlagefläche für die Abstützung der Feder unabhängig von der Innenhülse abgestützt. Ein derartiges Stützlager wird ais entkoppeltes Stützlager bezeichnet. Es ermöglicht optimale Geräuschisolation und Fahrkomfort.

Vorteilhaft weist das Stützlager mehrere Bolzen zur Befestigung an ei- ner Karosserie auf, die beide Teller durchgreifen. Die Teller werden so- mit gleichzeitig aneinander und an der Karosserie fixiert.

Vorteilhaft ist der Elastomerkörper einteilig ausgebildet. Es ergeben sich eine einfache Konstruktion und Herstellung.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, die schematisch in der Zeichnung dargestellt sind. Für gleiche oder funktionsidentische Bauteile werden hierbei durchgehend dieselben Bezugszeichen verwendet. Dabei zeigt : Figur 1 einen schematischen, perspektivisch dargestellten Quer- schnitt durch ein erfindungsgemäßes Stützlager in erster Ausgestaltung ; Figur 2 einen Halbschnitt durch das hydraulisch dämpfende Lager in dem Stützlager gemäß Figur 1 ; Figur 3 einen Halbschnitt durch eine weitere Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Stützlagers ; und Figur 4 einen Halbschnitt durch das Lager des Stützlager gemäß Figur 3.

Figur 1 zeigt einen schematischen, perspektivisch dargestellten Quer- schnitt durch ein Stützlager 10 mit einem oberen Teller 11 und einem unteren Teller 12. Der obere Teller 11 ist mit einem im wesentlichen zylindrischen Bereich 13 versehen, der nach oben abragt. An seinem Ende ist dieser Bereich 13 mit einem radial einwärts ragenden Flansch 14 versehen. Der untere Teller 12 weist ebenfalls einen im wesentli- chen zylindrischen Bereich 15 auf, der nach unten abragt und in einen kegelförmigen Bereich 16 übergeht. Die Bereiche 13,14,15 bilden eine Außenhülse 29. Der Bereich 16 dient als Aufnahme für eine nicht näher dargestellte Zusatzfeder des Federbeins 17.

In der Außenhülse 29 ist eine Innenhülse 18 mit einer durchgehenden Bohrung 19 und einem radial auswärts abragenden Ansatz 20 ange- ordnet. In der Bohrung 19 ist eine Kolbenstange 34 des Federbeins 17 befestigt. Die Kolbenstange 34 wird erregt, beispielsweise durch Fahr- bahnunebenheiten. Die Innenhülse 18 und die Außenhülse 29 sind hierbei über einen Elastomerkörper 21 verbunden. Dieser Elastomerkör- per 21 ist an seinem dem Flansch 14 zugewandten Ende mit einer Ver- stärkungseinlage 22 versehen, die die Dichtwirkung verbessert. Er er- streckt sich zwischen die beiden Teller 11, 12 und zwischen eine Ver- lagerung der Innenhülse 18 und den Bereich 15 des unteren Tellers 12. Zwischen der Innenhülse 18 und der Außenhülse 29 werden zwei Kammern 23,24 gebildet. Diese Kammern 23,24 sind mit einer hyd- raulisch dämpfenden Flüssigkeit gefällt und über einen Ringspalt 25 miteinander verbunden. Der Ringspalt 25 ist hierbei zwischen dem An- satz 20 und dem Bereich 13 der Außenhülse 29 ausgebildet. Es ent- steht ein hydraulisch dämpfendes Lager 30, das im wesentlichen aus der Innenhülse 18, dem Ansatz 20, dem Elastomerkörper 21 und der Außenhülse 29 besteht.

Der Ansatz 20 ist mit einer Umhüllung 31 versehen, die ebenfalls ma- teria ! einstückig mit dem Elastomerkörper 21 ausgebildet ist. Durch eine Variation dieser Umhüllung 31 können die Abmessungen der Kammern 23,24 und des Ringspalts 25 ohne Veränderungen an der Innenhülse 18 oder der Außenhülse 29 an unterschiedliche Randbedingungen an- gepaßt werden.

Das Stützlager 10 weist weiter einen im wesentlichen zylindrisch aus- gebildeten Bereich 32 mit einer Einlage 27 auf. Der Bereich 32 umgibt die Bereiche 15,16 des unteren Tellers 12. Er bildet eine Anlagefläche 26 für eine Feder 35 des Federbeins 17.

Zur Befestigung des gesamten Stützlagers 10 an einer nicht näher dar- gestellten Karosserie dienen mehrere Bolzen 28. Die Bolzen 28 durch- greifen beide Teller 11, 12 und zentrieren diese zueinander.

Aufbau und Funktion des Lagers 30 werden nachstehend anhand von Figur 2 näher erläutert. Sobald eine Erregung des Lagers 30 in Pfeilrich- tung Z auftritt, wird die Innenhülse 18 gegenüber der Außenhülse 29 in dieser Erregungsrichtung Z verschoben. Der an der Innenhülse 18 angeordnete Ansatz 20 bewirkt eine Volumenänderung der Kammern 23,24. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Volumen der Kammer 23 verkleinert und gleichzeitig das Volumen der Kammer 24 vergrößert. Die Flüssigkeit strömt daher in Gegenrichtung zur Erre- gungsrichtung Z durch den Spalt 25. In Abhängigkeit von der Größe des Ansatzes 20, der Dicke der Umhüllung 31 sowie dem Durchmesser der Außenhülse 29 wird ein Unterschwingen erreicht. Sobald die Fre- quenz der Erregung sich der Eigenfrequenz der oszillierenden Flüssigkeit nähert, erreicht die Steifigkeit des Lagers 30 ihren Minimalwert und steigt danach wieder an. Es wird somit bei kleinen Amplituden bis zu einer bestimmten Frequenz eine abfallende Steifigkeit erreicht. Gleich- zeitig wird bei großen Amplituden im niederfrequenten Bereich die er- forderliche hohe Steifigkeit bereitgestellt.

Die hydraulische Dämpfung findet bei diesem Ausführungsbeispiel des Lagers 30 vollständig oberhalb des unteren Tellers 12 statt. Der Durchmesser des Bereichs 13 der Außenhülse 29 ist daher größer als der Durchmesser des Bereichs 15, der auf der anderen Seite des An- satzes 20 liegt. Durch einen Austausch des oberen Tellers 11 können somit rasch und einfach unterschiedliche Lager 30 hergestellt werden.

Die Innenhülse 18 ist nach unten verlängert und verläuft, im wesentli- chen parallel zu dem Bereich 15 des unteren Tellers 12. Der Elastomer- körper 21 erstreckt sich in den Zwischenraum zwischen dem Bereich 15 und der Innenhülse 18. Er stellt die gewünschte statische Steifig- keit bereit und wirkt gleichzeitig Bewegungen der Innenhülse 18 in eine Richtung quer zur Erregungsrichtung Z entgegen. Als Anschlag in Erre- gungsrichtung Z sowie die beiden anderen Raumrichtungen dient der Ansatz 20 mit seiner Umhüllung 31.

In den Figuren 3 und 4 ist eine weitere Ausgestaltung eines erfin- dungsgemäßen Stützlagers 10 und eines erfindungsgemäßen Lagers 30 dargestellt. Der untere Teller 12 weist in dieser Ausgestaltung ei- nen weiteren Bereich 33 auf, der in Richtung zum oberen Teller 11 ab- ragt. Der Bereich 33 ragt in den Bereich 13 des oberen Tellers 11 hin- ein. Hierdurch werden die beiden Teller 11, 12 zueinander zentriert und die Kammern 23,24 abgedichtet.

Der Elastomerkörper 21 erstreckt sich hierbei zwischen die Bereiche 13,33 und im weiteren Verlauf zwischen die Teller 11, 12 hinein. Auf diese Weise werden unerwünschte Geräusche bei einer Bewegung der Teller 11, 12 gegeneinander vermieden.

Neben einer vereinfachten Montage und einem verbesserten Steifig- keitsverhalten ergibt sich somit auch eine rasche einfache Anpassung an unterschiedliche Randbedingungen.