NL8802691A - Elastisch lager. - Google Patents

Description

Volvo Car B.V.

Helmond

Elastisch lager

De uitvinding heeft betrekking op een elastisch lager.

Elastische lagers, die de bewegingen van de motor van een voertuig dempen zijn van algemene bekendheid. Deze bewegingen zijn te onderscheiden in de relatief laag frequente kantelbewegingen van de motor, zoals deze optreden bij het optrekken of afremmen van het voertuig, en in de relatief hoog frequente motortriHingen. De kantelbewegingen in het frequentiegebied van 3 tot 18 hertz hebben het meeste invloed op het rij comfort, terwij l de motortrillingen in het gebied van 50 tot 200 hertz de onderscheide onderdelen in en aan het voertuig, alsmede het interieur als trilholte, aanstoten, waardoor de bewegingen niet alleen voelbaar, maar ook door de ondermeer afgeleide trillingen van de onderdelen nog extra hoorbaar worden. Er bestond aldus alle reden om de in het elastisch lager toegepaste techniek verder te verfijnen en te ontwikkelen en het lager frequentie selectieve eigenschappen te geven om een optimale demping, speciaal in de van belang zijnde frequentiegebieden te realiseren.

Het is bekend om hiertoe vloeistof, gedempte, zogeheten hydro-elastische lagers toe te passen. Een bekend hydro-elastisch lager bezit twee volledig mét een anti-vriesvloeistof gevulde kamers met een cilindrische doorsnede. De kamers zijn gescheiden door een cilindrisch tussenschot, waarin zich aan de omtrek een kanaal bevindt, waarvan de lengte en de doorsnede door verdraaiing van twee schotdelen is in te stellen, waardoor de weerstand die de vloeistof bij het doorlopen van het kanaal ondervindt instelbaar is. Door een in een rubberlichaam opgenomen houder wordt bij een beweging in lengterichting van de houder de vloeistof in de eerste kamer periodiek onder druk gezet. Doordat in het inwendige van het lager om de tweede kamer een balg is aangebracht, resulteert de beweging van de houder in een vloeistof verplaatsing door het kanaal. Bij een hogere frequentie van de beweging kan de vloeistof verplaatsing niet volgen en wordt de beweging extra gedempt.

Deze aldus ontstane frequentie afhankelijke demping heeft evenwel bij hogere bewegingsfrequenties een ontoelaatbare geluidstoename tot gevolg, hetgeen bij een nog verdere verfijning en avancering van het lager heeft geleid tot een flexibeler ophanging van tenminste een gedeelte van het tussenschot, teneinde het geluidsniveau te beperken.

Een eerste nadeel van de bekende lagers is hun hoge kostprijs, hetgeen in het bijzonder van belang is bij toepassing van lagers in gangbare voertuigen welke in grote aantallen op de markt worden afgezet en waarbij de winstmarges vaak minimaal zijn. In het bijzonder is van belang de meerprijs, welke voor de verfijning en geavanceerdheid door de klant moet worden betaald, in verhouding tot het deel van de meerprijs dat bijdraagt aan de verbetering van het rijcomfort. Deze prijs-comfortverhouding is met betrekking tot de bekende lagers laag. Een tweede nadeel van de bekende lager is hun afmeting, die ertoe bijdraagt dat de toegankelijkheid en de beschikbare ruimte in de in het algemeen toch al niet ruim bemeten motorruimte afneemt.

Een derde nadeel, dat ook de prijs-comfortverhouding beïnvloedt, wordt veroorzaakt door de inbouw van aanslagen, die zodanig in het lager zijn geintegreerd dat onder dynamische belastingen extreme verplaatsingen worden begrensd, zonder dat echter de dempingseigenschappen al te nadelig worden aangetast.

Genoemde aanslagen verhogen de prijs van zowel de constructie als die van het arbeidsintensievere productieproces .

Doel van de uitvinding is het verschaffen van een eenvoudig lager met een verbeterde prijscomfortverhouding, welk lager zonder afbreuk te doen aan een simpele constructie ervan op doeltreffende wijze bewegingen in verschillende richtingen dempt.

Daartoe is het elastisch lager overeenkomstig de uitvinding daardoor gekenmerkt dat het lager is opgebouwd uit een vatting en een tenminste gedeeltelijk in de vatting op te nemen elastisch materiaal, en dat door keuze van dé combinatie van het verloop van de doorsnede van het binnen de vatting opgenomen gedeelte van het elastisch materiaal en het verloop van de met het elastisch materiaal samen te werken, binnendoorsnede van de vatting, de bewegings-dempende eigenschappen van het lager zijn bepaald.

Het voordeel van het elastisch lager overeenkomstig de uitvinding is gelegen in de combinatie van de eenvoud ervan, haar solide constructie, alsmede in het ondanks de eenvoud verschaffen van de mogelijkheid om bewegingen in verschillende onafhankelijke en tegengestelde richtingen te dempen, (b.v. motorbewegingen in alle hoofdrichtingen van het voertuig).

Een uitvoeringsvorm van het elastisch lager overeenkomstig de uitvinding, bezit het kenmerk dat het elastisch materiaal twee in lengterichting begrenzende kopse zijden heeft, waarbij door elke kopse zijde een be-vestigingssteel tot in het elastisch materiaal steekt, dat de vatting komvormig is en aan een verdiepte zijde van een opening is voorzien waardoor de eerste bevestigingssteel is te steken, en dat een het elastisch materiaal, omgevend gedeelte van de vatting een in lengterichting verlopende helmvormige omtreksrand bezit, waardoor de bewegings-dempende eigenschappen van het lager in lengterichting alswel in richtingen loodrecht op de lengterichting nader zijn bepaald.

Het voordeel van deze uitvoeringsvorm van het elastisch lager overeenkomstig de uitvinding is dat door keuze van de afmeting in lengterichting van de helmvormige omtreksrand de toelaatbare bewegingsvrijheid, die het elastisch lager in langsrichting en in de in het dwarsvlak gelegen bewegingsrichtingen toestaat, nader is te bepalen.

Een verdere uitvoeringsvorm van het elastisch lager overeenkomstig de uitvinding bezit het kenmerk dat het elastisch materiaal aan de buiten de vatting verblijvende kopse zijde van een stootplaat is voorzien, welke stootplaat van een buiten de omtrek van het elastisch materiaal uitstekende stootrand is voorzien, waarop een uit elastisch materiaal vervaardigd stootkussen is aangebracht, en dat de helmrand van de vatting een in het dwarsvlak gelegen rand bezit.

Met deze uitvoeringsvorm van het elastisch lager overeenkomstig de uitvinding wordt bereikt dat· een anomale beweging van het elastisch lager in langsrichting wordt gestuit. In het bijzonder is voor het bij een onder druk belasten van het elastisch lager en een dienovereenkomstig na elkaar toe bewegen van de beide bevestigingsstelen, door een maken van mechanisch contact tussen het stootkussen en de rand, een stuiten van het na elkaar toe bewegen van de bevestigingsstelen gerealiseerd.

Een volgende uitvoeringsvorm van het elastisch lager overeenkomstig de uitvinding bézit het kenmerk dat de rand langs een gedeelte van de helmrand volgens een U-profiel is gebogen voor opname van de stootrand binnen het profiel.

Deze uitvoeringsvorm van het elastisch lager overeenkomstig de uitvinding heeft het voordeel dat zowel bewegingen waarbij de bevestigingsstelen naar elkaar toe bewegen als bewegingen waarbij de bevestigingsstelen van elkaar af bewegen op effectieve wijze na het overschrijden van een zekere drempelwaarde, kunnen worden gestuit.

Bij voorkeur heeft het elastisch lager in nog een verdere uitvoeringsvorm overeenkomstig de uitvinding het kenmerk dat het elastisch materiaal een elliptisch en/of tonvormig verlopende doorsnede bezit. Een' tonvormige doorsnede van het elastisch materiaal bepaalt samen met de binnenvorm (omtrek en 'diepte) van de vatting bij samen-drukking in langsrichting de bewegingsdempende eigenschappen van het lager. In nog een verdere voorkeursuitvoeringsvorm is de binnendoorsnede van de vatting van het elastisch lager circulair.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de tekening, waarin soortgelijke elementen zijn voorzien van dezelfde verwijzingscijfers. Daarbij toont:

Fig. 1 een gedeeltelijk in dwarsdoorsnede weergegeven elastisch lager in statisch belaste toestand volgens de uitvinding en

Fig. 2 een bovenaanzicht van het in Fig. 1 weergegeven lager.

In Fig 1. is een elastisch lager 1 weergegeven, dat is opgebouwd uit een in het algemeen metalen vatting 2, welke een gedeeltelijk komvormige doorsnede bezit, en uit een in de vatting 2 opgenomen elastisch materiaal 3, dat bijvoorbeeld kan zijn vervaardigd uit een kunststof en/of een rubber. Uit het in Fig. 2 weergegeven bovenaanzicht van het lager 1 van Fig. 1 is te ontnemen dat de vatting 2 en het elastisch materiaal 3 een gebogen, ronde vorm bezitten. Uit de weergegeven voorkeursuitvoeringsvorm van het lager 1 is te zien dat de omtreksrand 4 van het elastisch materiaal 3 enigszins elliptisch verloopt. De op enige afstand van de omtrekrand 3 gelegen binnendoorsnede 5 van de vatting 2 zal bij voorkeur een circulaire doorsnede bezitten. Het materiaal 3 wordt in lengterichting begrensd aan twee kopse zijden 6 en 7. Door de kopse zijde 6 steekt een bevesti-gingssteel 8 tot in het materiaal 3 en door de kopse zijde 7 steekt een bevestigingsdeel 9 tot in het materiaal 3.

De beide stelen 8 en 9 zijn in het algemeen van schroefdraad voorzien. De helm- of komvormige vatting 2 heeft een verdiepte zijde 10 waarin een opening 11 is aangebracht waardoorheen de bevestigingssteel 9 is gestoken. Het lager 1 is ingeklemd tussen een aan de kopse zijde 6 aangebrachte steun 12, welke bijvoorbeeld een motorsteun kan zijn en een aan de verdiepte zijde 10 van de vatting 2 aangebracht hulpraam 13 of carosseriedeel, waarvan slechts een gedeelte in Fig. 1 is weergegeven. De steun 12 en het hulpraam 13 worden door middel van niet-weergegeven moeren vast op de bevestigingsstelen 8 respectievelijk 9 bevestigd. Een uitstulping 14 en een daarmede corresponderende opening 15 in de steun 12 borgt en lokaliseert het materiaal 3 op de steun 12. Op soortgelijke wijze kan, indien gewenst, de kopse zijde 7 van het materiaal 3 zijn voorzien van een uitstulping 16 met een korresponderende opening 17 in de verdiepte zijde 10, die zowel het elastische materiaal 3 als de vatting 2 ten opzichte van elkaar als ook de vatting ten opzichte van het hulpraam 13 tegen verplaatsing borgt en lokaliseert.

Voor een nadere uitleg van de werking van het elastisch lager is het noodzakelijk om de volgende hoofdrichtingen te onderscheiden: de Z-richting of lengterichting; en het dwarsvlak loodrecht op de lengterichting waarin de richtingen X en Y zijn gelegen. De werking van het elastisch lager is zodanig, dat door het vormgeven van de omtreksrand 4 van het elastisch materiaal 3 in combinatie met de vorm en de diepte van de binnendoorsnede 5 van de vatting 2 de bewegingsdempende eigenschappen van het lager in het bijzonder bij een belasting ervan in de hoofdrichtingen onafhankelijk van elkaar zijn te bepalen.

De omtreksrand 4 heeft zoals reeds toegelicht bijvoorbeeld een elliptische doorsnede, waarbij bijvoorbeeld de lange as van de ellips in de X-richting is gelegen, zoals in Fig. 2 is weergegeven. De korte as van de ellips is dan gelegen in de Y-richting. Bij een bewegen van de steun 12 ten opzichte van het hulpraam 13, bijvoorbeeld ten gevolge van motor-bewegingen en/of tengevolge van het rijden op een wegdek met oneffenheden, en/of ten gevolge van remmen, optrekken, rijden door bochten van het voertuig, bewegen de steun 12 en het hulpraam 13 bijvoorbeeld in het dwarsvlak waarbij door keuze van de genoemde combinatie van de vorm van de omtreksrand 4 en de vorm en diepte van de binnendoorsnede 5 het niet alleen mogelijk is om de demping in de X- en de Y-richting onafhankelijk van elkaar te bepalen, maar waarbij het bovendien mogelijk is om de demping in de beide tegenovergestelde X-richtingen te laten verschillen van elkaar evenals die in de beide Y-richtingen. In het laatst bedoelde geval zal bijvoorbeeld de doorsnede van de omtreksrand 4 van het materiaal 3 niet puntsymmetrisch zijn en zal de doorsnede, gezien in Fig. 2, links van de Y-as verschillen van die rechts van de Y-as 'en zal de doorsnede boven de X-as verschillen van die onder de X-as. In het algemeen zal evenwel de voorkeur gegeven worden aan een symmetrische, bijvoorbeeld elliptische doorsnede van de omtreksrand 4, zoals deze is weergegeven in Fig. 2. Indien gewenst kan de combinatie in beginsel ook zodanig worden gekozen dat de omtreksrand 4 een cirkelvormige doorsnede bezit en dat de binnendoorsnede 5 van de vatting 2 een elliptische doorsnede bezit.

In Fig. 1 is zichtbaar gemaakt dat het elastisch materiaal 3 een in de Z-richting tonvormig verlopende doorsnede 4 bezit. De tonvormige doorsnede in de Z-richting en de eventueel elliptisch verlopende doorsnede in de X Y-richting samen met de in de Z-richting verlopende helmvormige omtreksrand 21 definiëren uiteindelijk de werkruimte 23 tussen de vatting 2 en het elastisch materiaal 3. De ruimtelijke vorm van de werkruimte 23 is bepalend voor de verplaatsings- en de dempingseigenschappen van het lager 1 in de verschillende richtingen. Speciaal bij het indrukken van het lager 1 worden de kenmerkende eigenschappen in de Z-richting bepaald door het, met het elastisch materiaal 3, opvullen van de werkruimte 23 en het op voorgeschreven wijze, tevens afhankelijk van het verloop van de helmvormige omtreksrand 21, over de rand 21 uitstulpen van het elastisch materiaal 3.

Aan de kopse zijde 6 is een stootplaat 18 aangebracht welke een buiten de omtrek van het materiaal 3 uitstekende stootrand 19 bezit, waarop plaatselijk uit elastisch materiaal vervaardigde stootkussens 201, 202 zijn aangebracht. Een gedeelte van het uiteinde van de vatting 2 is voorzien van een, in het algemeen omgezette, helmrand of helmvormige omtreksrand 21. Zo functioneert het in het dwarsvlak gelegen gedeelte van de helmrand 21 als rand waarmede het eerste stootkussen 201 samenwerkt, ingeval van naar elkaar toebewegen van de bevestigingsstelen 8 en 9. In dat geval wordt het lager 1 dus onder druk belast en zal het binnen de vatting 2 gelegen gedeelte van het elastisch materiaal tegen het binnenoppervlak 5 van de vatting 2 uitstulpen, waarbij de uitwendige vorm van het elastisch materiaal 3 en de inwendige vorm van de vatting 2, inclusief de verlopende helmrand 21 de bewegingsdempende eigenschappen bepalen. Bij een verder onder druk belasten van het lager 1 zal het eerste stootkussen 201 tevens lokaal contact maken met de helmrand 21 en de beweging resoluut dempen.

Een gedeelte van de helmrand 21 is volgens een U-profiel 22 gebogen. In dat geval verblijft een gedeelte van het tweede stootkussen 202 binnen het ü-profiel 22, zodat ook bewegingen van het lager in de tegenovergestelde Z-richting effectief worden gestuit op het moment dat het tweede stootkussen 202 contact maakt met het U-profiel 22,

Het lager is niet alleen eenvoudig maar ook universeel toepasbaar en zowel geschikt voor toepassing als motorophanging in een voertuig met een dwarsgeplaatste motor, als voor toepassing in een voertuig met een in lengterichting van het voertuig geplaatste motor. Namelijk afhankelijk van de wijze waarop de motor is geplaatst, kan het lager door een eenvoudig verdraaien ervan worden aangepast aan de specifieke bewegingsdempende eigenschappen in X- of in Y-richting. Verder is het mogelijk het moment van stuiten van de bewegingen in de X-richting en in de Y-richting te bepalen door keuze van de verhouding van de buitendiameter van het elastisch materiaal 3 ten opzichte van de binnendiameter 5 van de vatting 2.

Ook de bewegingsdempende eigenschappen in de Z-richting van het lager voldoen in de praktijk uitstekend, daar de verschillende frequentiecomponenten in de beweging van de motor ten gevolge van een verschillende looptijd van de frequentiecomponenten leidt tot een uitgemiddeld zijn van de uiteindelijk door een passagier in een voertuig ervaren beweging, waardoor in de praktijk het rij comfort voldoende gunstig is, zeker als hierbij ook de gunstige bewegingsdempende eigenschappen in de X-richting en de Y-richting worden betrokken.

Als elastisch materiaal zal een in het algemeen passende rubber, kunststof of rubberkunststof combinatie worden gekozen.

Claims (7)

1· Elastisch lager, met het kenmerk dat het lager is opgebouwd uit een vatting en een tenminste gedeeltelijk in de keuze op te nemen elastisch materiaal, en dat door keuze van de combinatie van het verloop van de doorsnede van het binnen de vatting op te nemen gedeelte van het elastisch materiaal en het verloop van de met het elastisch materiaal samen te werken binnendoorsnede van de vatting, de bewegingsdempende eigenschappen van het lager zijn bepaald.

2. Elastisch lager volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het elastisch materiaal twee in lengterichting begrenzende kopse zijden heeft, waarbij door elke kopse zijde een bevestigingssteel tot in het elastisch materiaal steekt, dat de vatting komvormig is en aan een verdiepte zijde van een opening is voorzien waardoor de eerste bevestigingssteel is te steken, en dat een, het elastisch materiaal, omgevend gedeelte van de vatting, een in lengterichting verlopende helmvormige omtreksrand bezit, waardoor de bewegingsdempende eigenschappen van het lager in langsrichting en in richtingen loodrecht op de lengterichting nader zijn bepaald.

3. Elastisch lager volgens conclusie 2, met het kenmerk dat het elastisch materiaal aan de buiten de vatting verblijvende kopse zijde van een stootplaat is voorzien, welke stootplaat van een buiten de omtrek van het materiaal uitstekende stootrand is voorzien, waarop een uit elastisch materiaal vervaardigd stootkussen is aangebracht en dat de helmvormige omtreksrand van de vatting een in het dwarsvlak gelegen en met het stootkussen samen te werken rand bezit.

4. Elastisch lager volgens conclusie 3, met het kenmerk dat de rand langs een gedeelte van de helmvormige omtreksrand volgens een ü-profiel is gebogen voor opname van de stootrand binnen het ü-profiel.

5. Elastisch lager volgens een der conclusies 1 tot en met 4, met het kenmerk dat het elastisch materiaal een elliptisch verlopende doorsnede bezit.

6. Elastisch lager volgens een der conclusies 1 tot en met 5, met het kenmerk dat het elastische materiaal een tonvormig verlopende doorsnede bezit.

7. Elastisch lager volgens conclusie 5 of 6, met het kenmerk dat de binnendoorsnede van de vatting circulair is. Eindhoven, 24 oktober 1988