Dreiachsgedampftes Luftfederlager Air suspension with three axles
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft ein dreiachsgedampftes Federlager zur Filterung von Vibrationen, das in einem Gehäuse zumindest ein Kammersystem aufweist, wobei das Kammersystem zumindest eine im wesentlichen flexible, dynamisch wirkende Arbeitskammer, zumindest eine Ausgleichskammer und zumindest eine Drosseleinrichtung in Wirkverbindung mit zumindest einer Ausgleichskammer und zumindest einer Arbeitskammer umfaßt, dieses Kammersystem zumindest bereichsweise durch einen Elastomerkörper bereitgestellt wird, und bei Vibrationseinspeisung über einen Erreger ein Volumenstrom eines innerhalb dieses Kammersystems angeordneten Fluids induziert wird.The invention relates to a three-axis damped spring bearing for filtering vibrations, which has at least one chamber system in a housing, the chamber system having at least one essentially flexible, dynamically acting working chamber, at least one compensating chamber and at least one throttle device in operative connection with at least one compensating chamber and at least one working chamber comprises, this chamber system is provided at least in regions by an elastomer body, and when vibrations are fed in via an exciter, a volume flow of a fluid arranged within this chamber system is induced.
In mehreren Bereichen des täglichen Lebens begegnet man vibrations- bzw. schwingungser- zeugenden Vorrichtungen, wie z.B. Waschmaschinen oder Automobilen, bei denen man eine Isolierung, d.h. Entkopplung, der Vibrations- oder Schwingungsquellen von dem sie umgebenden Gehäuse anstrebt. Hierzu werden i.a. elastomere Lager eingesetzt, über die, z.B. im Falle der Automobilbranche, die Motoren an tragenden Teilen der Karosserie befestigt sind. Um verbesserte Dämpfungseigenschaften zu erhalten, werden diese Lager zum Teil zusätzlich mit einer Fluiddämpfung kombiniert. Das Wirkungsprinzip ist hierbei wie folgt:In several areas of daily life you will find vibration generating devices such as Washing machines or automobiles where insulation, i.e. Decoupling that seeks sources of vibration from the surrounding housing. For this, i.a. elastomeric bearings are used, via which e.g. in the case of the automotive industry, the engines are attached to supporting parts of the body. In order to obtain improved damping properties, some of these bearings are additionally combined with fluid damping. The principle of action is as follows:
Zwei mit Fluid gefüllte Kammern sind über eine Drosselzuleitung miteinander verbunden, wobei Vibrationen zumindest einer der Kammern über einen Elastomerkörper in Form von Druckschwankungen zugeführt werden. Dies führt zu einem Druckgradienten zwischen den beiden Kammern, woraus ein Volumenstrom des Fluids über die Drosselzuleitung resultiert, der sich für die Dämpfung der Vibrationen verantwortlich zeichnet.Two chambers filled with fluid are connected to one another via a throttle feed line, vibrations being supplied to at least one of the chambers via an elastomer body in the form of pressure fluctuations. This leads to a pressure gradient between the two chambers, which results in a volume flow of the fluid via the throttle feed line, which is responsible for damping the vibrations.
Als Fluid finden in diesen Kammersystemen überwiegend hydraulische Fluide Verwendung, wobei manche der geeigneten Flüssigkeiten u.a. den Nachteil aufweisen, daß sie bei ihrer Entsorgung als Sondermüll zu behandeln sind und entsprechend hohe Sicherheitsauflagen bei der
Herstellung hydraulisch gedämpfter Elastomerlager existieren. Zudem läßt die Dämpfungswirkung erheblich nach, wenn Luft beim Befüllen in die Hydraulikflüssigkeit gelangt. Aus den oben genannten Gründen gehen die Hersteller vermehrt dazu über, Flüssigkeiten durch Gase zu ersetzen.Hydraulic fluids are predominantly used as fluid in these chamber systems, whereby some of the suitable liquids have the disadvantage, among other things, that they have to be treated as special waste when they are disposed of and correspondingly high safety requirements are imposed on them Manufacture of hydraulically damped elastomer bearings exist. In addition, the damping effect diminishes considerably when air gets into the hydraulic fluid during filling. For the reasons mentioned above, manufacturers are increasingly moving to replacing liquids with gases.
In der DE 44 02 543 AI ist eine fluidgedämpfte Elastomerfeder zur Motorlagerung offenbart, die in einem Gehäuse zwei Kammern, eine Arbeits- und eine Ausgleichskammer, aufweist, die über eine durch eine in dem Gehäuse bewegbar angeordnete Lose miteinander verbunden sind. Die Lose stellt eine Drosselzuleitung in Form eines Durchlaßkanals oder einer Durchlaßöffnung bereit, wobei zudem ein Durchlaßsteuerventil in der Drosselzuleitung angeordnet sein kann. Die Dämpfungswirkung der Elastomerfeder kann alternativ dadurch variiert werden, daß die Lose in der Arbeitskammer elastisch aufgehängt ist.DE 44 02 543 AI discloses a fluid-damped elastomer spring for engine mounting, which has two chambers in one housing, a working and an equalizing chamber, which are connected to one another by a slack that is movably arranged in the housing. The slack provides a throttle feed line in the form of a passage channel or a passage opening, wherein a flow control valve can also be arranged in the throttle feed line. The damping effect of the elastomer spring can alternatively be varied in that the slack is elastically suspended in the working chamber.
Aus der DE 31 39 915 AI ist ein luftgedämpfter Elastomerkörper in Form eines Gummilagers zur Befestigung an einem Vibrationsgenerator bekannt. Der zwischen Ringen angeordnete Elastomerkörper weist in seinem Inneren eine Luftkammer auf, die durch einen kolbenförmigen Gummikörper in eine obere und eine untere Luftkammer unterteilt wird. In dem Gummikörper kann hierbei eine Öffnung zur Verbindung der oberen mit der unteren Luftkammer vorgesehen sein, die eine Dämpfung aufgrund einer Drosselwirkung hervorruft. Einfluß auf die dämpfungswirkenden Eigenschaften kann zusätzlich, neben einer Dimensionierung der Öffnungen, über eine oder mehrere Druckmembranen, die zumindest mit einer der Luftkammern in Verbindung stehen, genommen werden.From DE 31 39 915 AI an air-damped elastomer body in the form of a rubber bearing for attachment to a vibration generator is known. The elastomer body arranged between rings has an air chamber in its interior, which is divided into an upper and a lower air chamber by a piston-shaped rubber body. In this case, an opening for connecting the upper and the lower air chamber can be provided in the rubber body, which causes damping due to a throttling effect. In addition to dimensioning the openings, the damping properties can also be influenced via one or more pressure membranes which are connected to at least one of the air chambers.
In der DE 41 16 706 AI ist ein fluidgedämpftes elastomeres Lager zur Verminderung von Schwingungen in Kraftfahrzeugmotoren offenbart, in dem ein elastisches Tragglied zwischen zwei Hülsen, einer inneren und einer äußeren Hülse, wobei die äußere Hülse ein Gehäuse ausbildet, derart angeordnet ist, daß zwei Fluidkammern in Form einer Hauptkammer und einer Ergänzungskammer, die miteinander in Verbindung stehen, gebildet werden. Die Verbindung wird über eine Düseneinrichtung bereitgestellt, die unter Last durch die Fluidbeför- derung eine Dämpfung bewirkt. Das elastomere Lager bietet durch eine Unterteilung der Hauptkammer in zwei Kammern, zwischen denen zwecks Verbindung beider Kammern gleichfalls eine Düseneinrichtung angeordnet ist, eine Schwingungsdämpfung in allen drei Raumrichtungen. Zudem ist die Dämpfiingskonstante und somit das Dämpfungsverhalten über eine im Lager angeordnete Einstellplatte justierbar.
Ebenfalls ist der DE 695 16 459 T2 eine Schwingungsdämpfungsvorrichtung z.B. für den Einbau in ein Fahrzeug zwischen Motor und Fahrzeugchassis zu entnehmen, die eine dämpfende Wirkung im wesentlichen über den Einsatz von durch Diaphragmen voneinander separierten Fluiden erzielt. Ein von einem Gehäuse bereichsweise umfaßter Elastomerkörper umschließt neben einer Hauptfluidkammer zwei Hilfsfluidkammern, die über unterschiedlich dimensionierte Drosselpassagen miteinander verbunden sind. Die Haupt- sowie Hilfsfluidkammern können über die Diaphragmen an Luftkammern koppeln, die zur Atmosphäre hin geöffnet, verschlossen oder über eine Steuerung offen- bzw. verschließbar sind, um eine Luftfeder zu realisieren. Hierdurch und durch die unterschiedliche Dimensionierung der Drosselpassagen werden definierte Frequenzintervalle der Vibrationen herausgefiltert.DE 41 16 706 AI discloses a fluid-damped elastomeric bearing for reducing vibrations in motor vehicle engines, in which an elastic support member is arranged between two sleeves, an inner and an outer sleeve, the outer sleeve forming a housing, in such a way that two Fluid chambers in the form of a main chamber and a supplementary chamber, which are connected to one another, are formed. The connection is provided via a nozzle device, which causes damping under load due to the fluid conveyance. By dividing the main chamber into two chambers, between which a nozzle device is also arranged to connect the two chambers, the elastomeric bearing provides vibration damping in all three spatial directions. In addition, the damping constant and thus the damping behavior can be adjusted via an adjustment plate arranged in the bearing. DE 695 16 459 T2 also shows a vibration damping device, for example for installation in a vehicle between the engine and vehicle chassis, which achieves a damping effect essentially through the use of fluids separated by diaphragms. An elastomer body encompassed in some areas by a housing encloses, in addition to a main fluid chamber, two auxiliary fluid chambers which are connected to one another via throttle passages of different dimensions. The main and auxiliary fluid chambers can couple via the diaphragms to air chambers which are open to the atmosphere, closed or can be opened or closed via a control in order to implement an air spring. This and the different dimensions of the throttle passages filter out defined frequency intervals of the vibrations.
Nachteilig ist bei dem oben beschriebenen Stand der Technik, daß ein gezieltes Einstellen der Federkonstanten der Federlager dadurch erschwert und kompliziert wird, daß zwei Kammern eines Kammersystems elastisch ausgebildet sind, so daß sich bei Druckaufbau in einer der beiden Kammern diese zusätzlich verformt, was sich wiederum auf den Druck auswirkt. Zudem lassen sich die bekannten Federlager nach Einbau nicht individuell für alle drei Raumrichtungen der jeweiligen Last anpassen.A disadvantage of the prior art described above is that a targeted adjustment of the spring constants of the spring bearings is made more difficult and complicated by the fact that two chambers of a chamber system are designed to be elastic, so that when pressure builds up in one of the two chambers, this deforms additionally, which in turn changes affects the pressure. In addition, the known spring bearings cannot be individually adapted for all three spatial directions of the respective load after installation.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, das gattungsgemäße dreiachsgedämpfte Federlager derart weiterzuentwickeln, daß die Nachteile des Standes der Technik überwunden werden. Insbesondere soll ein dreiachsgedampftes Federlager geliefert werden, das eine jederzeit mögliche, unproblematische Einstellung der Federkräfte zur Anpassung an auftretende Lasten erlaubt.The object of the present invention is therefore to further develop the generic three-axis damped spring bearing in such a way that the disadvantages of the prior art are overcome. In particular, a three-axle damped spring bearing is to be supplied, which allows the spring forces to be adjusted at any time without problems to adapt to occurring loads.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daßThis object is achieved in that
Vibrationen in die zumindest eine Arbeitskammer einspeisbar sind, und die zumindest eineVibrations can be fed into the at least one working chamber, and the at least one
Ausgleichskammer eine im wesentlichen starre, statisch wirkende Kammer darstellt.Compensation chamber is an essentially rigid, statically acting chamber.
Ferner ist ein erfindungsgemäßes Federlager gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Kammersystemen, wobei vorzugsweise mindestens zwei Kammersysteme derart miteinander kommunizieren, daß das Fluid über eine Verbindung von einem Kammersystem in ein anderes Kammersystem strömen kann.
Erfindungsgemäß wird auch vorgeschlagen, daß zumindest zwei Kammersysteme im wesentlichen parallel zueinander arbeiten, wobei vorzugsweise ein erstes Kammersystem im wesentlichen parallel zu einem zweiten Kammersystem, ein drittes Kammersystem im wesentlichen parallel zu einem vierten Kammersystem und das erste sowie zweite Kammersystem im wesentlichen senkrecht zu dem dritten und vierten Kammersystem arbeiten.Furthermore, a spring bearing according to the invention is characterized by a multiplicity of chamber systems, preferably at least two chamber systems communicating with one another in such a way that the fluid can flow from one chamber system into another chamber system via a connection. It is also proposed according to the invention that at least two chamber systems work essentially parallel to one another, preferably a first chamber system essentially parallel to a second chamber system, a third chamber system essentially parallel to a fourth chamber system and the first and second chamber systems essentially perpendicular to the third and fourth chamber system work.
Auch ist ein erfindungsgemäßes Federlager dadurch gekennzeichnet, daß zumindest drei Kammersysteme vorgesehen sind, wobei in jeder der drei Achsen des Federlagers zumindest ein Kammersystem für eine Filterung von Vibrationen sorgt.A spring bearing according to the invention is also characterized in that at least three chamber systems are provided, with at least one chamber system providing filtering of vibrations in each of the three axes of the spring bearing.
Dabei kann auch vorgesehen sein, daß ein fünftes Kammersystem im wesentlichen senkrecht zu dem ersten, zweiten, dritten und/oder vierten Kammersystem Vibrationen filtert.It can also be provided that a fifth chamber system filters vibrations substantially perpendicular to the first, second, third and / or fourth chamber system.
Unter anderem wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß in zumindest einem sechsten Kammersystem eine sechste Ausgleichskammer im wesentlichen peripher um eine sechste Arbeitskammer angeordnet ist und/oder in zumindest einem siebten Kammersystem eine siebte Arbeitskammer im wesentlichen peripher um ein siebte Ausgleichskammer angeordnet ist.Among other things, it is proposed according to the invention that in at least one sixth chamber system a sixth compensation chamber is arranged essentially peripherally around a sixth working chamber and / or in at least one seventh chamber system a seventh working chamber is arranged essentially peripherally around a seventh compensation chamber.
Ferner wird vorgeschlagen, daß das Fluid gasförmig ist, vorzugsweise Luft und/oder Stickstoffumfaßt.It is further proposed that the fluid be gaseous, preferably include air and / or nitrogen.
Zudem ist ein erfindungsgemäßes Federlager dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Kammersystem, bevorzugt jedes Kammersystem, über eine separate und/oder gemeinsame Druckzuleitung mit Druck beaufschlagbar ist.In addition, a spring bearing according to the invention is characterized in that at least one chamber system, preferably each chamber system, can be pressurized via a separate and / or common pressure supply line.
Dabei wird auch vorgeschlagen, daß die Druckzuleitung mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit zur Druckbeaufschlagung verbunden ist.It is also proposed that the pressure supply line is connected to a control and / or regulating unit for pressurization.
Dabei ist vorgesehen, daß die Steuer- und/oder Regeleinheit mit einem Sensor, insbesondere zur Erfassung der Motordrehfrequenz und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit verbunden ist.
Weiterhin wird vorgeschlagen, daß das Gehäuse zumindest an einer Seite über eine Abdek- kung, insbesondere in Form einer Abdeckplatte, mittels Schrauben, Klemmen, Clips und/oder dergleichen und/oder mittels Verstemmung verschließbar ist.It is provided that the control and / or regulating unit is connected to a sensor, in particular for detecting the engine rotational frequency and / or the vehicle speed. It is further proposed that the housing can be closed at least on one side by means of a cover, in particular in the form of a cover plate, by means of screws, clamps, clips and / or the like and / or by means of caulking.
Alternativerweise wird vorgeschlagen, daß- der Elastomerkörper eine Nabe zur Aufnahme einer mit einem Motor koppelbaren Achse, insbesondere in Form einer Hohlachse, vier sich in einem im wesentlichen äquidistanten Abstand konzentrisch um die Nabe erstreckende Stege, insbesondere in Form von trapezsäulenartigen Federstegen, und zwei Wände, insbesondere in Form von Wandfederelementen, zur Verbindung der Stege in Bereich der Öffnung der Nabe umfaßt, und vier Kammersegmente zwischen den Stegen und dem Gehäuse angeordnet sind.Alternatively, it is proposed that the elastomer body have a hub for receiving an axle which can be coupled to a motor, in particular in the form of a hollow axle, four webs which extend at an essentially equidistant distance concentrically around the hub, in particular in the form of trapezoidal spring bars, and two walls , in particular in the form of wall spring elements, for connecting the webs in the region of the opening of the hub, and four chamber segments are arranged between the webs and the housing.
Dabei kann vorgesehen sein, daß zur Bildung des ersten, zweiten, dritten und vierten Kammersystems vier Arbeitskammern von der Nabe, den vier Stegen, den zwei Wänden und vier Kammersegmenten begrenzt sind, vier Ausgleichskammern von den vier Kammersegmenten und dem Gehäuse begrenzt sind und zumindest eine Drosseleinrichtung durch jedes Kammersegment verläuft, und zur Bildung des fünften Kammersystems die Hohlachse nach Verschluß mit einem Deckel und Ankopplung an den Motor eine Ausgleichskkammer begrenzt, zwischen dem Deckel den Wänden und der Abdeckung des Gehäuses eine Arbeitskammer begrenzt und zumindest eine Drosseleinrichtung durch den Deckel verläuft.It can be provided that to form the first, second, third and fourth chamber system four working chambers are limited by the hub, the four webs, the two walls and four chamber segments, four compensation chambers are limited by the four chamber segments and the housing and at least one Throttle device runs through each chamber segment, and to form the fifth chamber system, the hollow axis delimits a compensation chamber after closure with a lid and coupling to the motor, a working chamber between the lid, the walls and the cover of the housing delimits and at least one throttle device runs through the lid.
Die Erfindung ist ferner dadurch gekennzeichnet, daß sich die Seitenflächen der Stege von der Nabe zum Gehäuse aufweiten, und jede Wand vier trapezförmige Segmente aufweist.The invention is further characterized in that the side surfaces of the webs expand from the hub to the housing, and each wall has four trapezoidal segments.
Zudem ist ein erfindungsgemäßes Federlager dadurch gekennzeichnet, daß die Stege jeweils an ihrem der Nabe abgewandten Ende, vorzugsweise in Form einer Schwalbenschwanzfüh- rung, die zwei Kammersegmente, vorzugsweise unter Bereitstellung einer Nut, angreifen.In addition, a spring bearing according to the invention is characterized in that the webs each engage the two chamber segments, preferably in the form of a groove, at their end facing away from the hub, preferably in the form of a dovetail guide.
Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Elastomerkörper zumindest ein Verstärkungselement aufweist, vorzugsweise in Form einer Rohrhülse im Inneren der Nabe und/oder einer starr ausgebildeten Schwalbenschwanzfuhrung am freien Ende jedes Stegs.
Mit der Erfindung kann auch vorgesehen sein, daß jedes Verstärkungselement zumindest bereichsweise in und/oder an dem Elastomerkörper, vorzugsweise durch Vulkanisation, angebracht ist.It is provided according to the invention that the elastomer body has at least one reinforcing element, preferably in the form of a tubular sleeve inside the hub and / or a rigid dovetail guide at the free end of each web. With the invention it can also be provided that each reinforcing element is attached at least in regions in and / or on the elastomer body, preferably by vulcanization.
Ferner wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß ein Dichtelement, vorzugsweise in Form eines Dichtsteges, an der Schwalbenschwanzführung, insbesondere durch Vulkanisation, zumindest bereichsweise angebracht ist.Furthermore, it is proposed with the invention that a sealing element, preferably in the form of a sealing web, is attached to the dovetail guide, in particular by vulcanization, at least in some areas.
Dabei kann auch vorgesehen sein, daß in der Peripherie zumindest eines Wandfederelementes zumindest bereichsweise, vorzugsweise umlaufend, eine Dichtung angeordnet ist.It can also be provided that a seal is arranged in the periphery of at least one wall spring element at least in regions, preferably all around.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, daß das Gehäuse und/oder die Abdeckung eine Nut zur Aufnahme der Dichtung aufweist bzw. aufweisen.According to the invention it can be provided that the housing and / or the cover has or have a groove for receiving the seal.
Auch ist ein erfindungsgemäßes Federlager dadurch gekennzeichnet, daß die Achse, der Dek- kel, die Kammersegmente, das Gehäuse, die Verstärkungselemente und/oder die Abdeckung jeweils aus einem Metall und/oder einem starren Kunststoff ausgebildet ist bzw. sind.A spring bearing according to the invention is also characterized in that the axle, the cover, the chamber segments, the housing, the reinforcing elements and / or the cover are each made of a metal and / or a rigid plastic.
Schließlich kann ein erfindungsgemäßes Federlager als Motorlager, Getriebelager und/oder Pendelstütze im Motorraum eines Kraftfahrzeuges, als Achslager und/oder als Waschmaschinenlager Verwendung finden.Finally, a spring bearing according to the invention can be used as an engine mount, gearbox mount and / or pendulum support in the engine compartment of a motor vehicle, as an axle mount and / or as a washing machine mount.
Der Erfindung liegt somit die Erkenntnis zugrunde, daß eine starre Ausbildung der Ausgleichskammer zu einer präziseren Einstellung der Federkonstanten führt, da eine zu berücksichtigende Volumenarbeit der Luft an den Wänden der Ausgleichskammer entfällt. Durch das Federlager wird eine bestmögliche Körperschallisolation erzielt, da es in allen drei Raumrichtungen aktiv ist, und nicht mit einer internen Reibung des Elastomers arbeitet, wie es bei reinen Elastomerlagern vorkommt.The invention is therefore based on the knowledge that a rigid design of the compensation chamber leads to a more precise setting of the spring constants, since there is no volume work of the air on the walls of the compensation chamber to be taken into account. The best possible structure-borne noise insulation is achieved by the spring bearing, since it is active in all three spatial directions and does not work with the internal friction of the elastomer, as is the case with pure elastomer bearings.
Zudem kann durch eine Integration einer von außen zugänglichen Drackzufuhreinrichtung mittels individueller Druckbeaufschlagung einzelner oder aller Kammersysteme das Dämpfungsverhalten des Lagers jederzeit optimal der Last bzw. den zu filternden Vibrationen angeglichen werden.
Vorteilhaft ist außerdem das einfache Stecksystem mit dem die einzelnen Komponenten des Federlagers zusammengebaut werden können, ohne den Elastomer durch einen Vulkanisationsprozeß kraftschlüssig mit seinem metallischen Träger zu verbinden. Hierdurch wird ein problemloses Recyceln gewährleistet, das der Rohstofferhaltung dient.In addition, the damping behavior of the bearing can be optimally matched to the load or the vibrations to be filtered at any time by integrating a externally accessible drain feed device by means of individual pressurization of individual or all chamber systems. Another advantage is the simple plug-in system with which the individual components of the spring bearing can be assembled without connecting the elastomer to its metallic support in a force-locking manner by means of a vulcanization process. This ensures problem-free recycling that serves to conserve raw materials.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung, in der eine bevorzugte erfindungsgemäße Ausfuhrungsform anhand von schematischen Zeichnungen im Einzelnen erläutert ist. Dabei zeigt:Further features and advantages of the invention result from the following description, in which a preferred embodiment according to the invention is explained in detail with the aid of schematic drawings. It shows:
Figur 1 eine perspektivische Explosionsansicht eines erfindungsgemäßen Federlagers, von schräg oben;Figure 1 is an exploded perspective view of a spring bearing according to the invention, obliquely from above;
Figur 2 eine Querschnittsansicht durch das Federlager der Figur 1 in Wirkverbindung mit einem Motor, entlang der Schnittlinie A — A von Figur 1 ; undFIG. 2 shows a cross-sectional view through the spring bearing of FIG. 1 in operative connection with a motor, along the section line A - A of FIG. 1; and
Figur 3 eine Teilquerscl nittsansicht durch das Federlager der Figuren 1 und 2 entlang der Schnittlinie B — B von Figur 1.3 shows a partial cross-sectional view through the spring bearing of FIGS. 1 and 2 along the section line BB of FIG. 1.
Wie Figur 1 zu entnehmen ist, umfaßt ein erfindungsgemäßes fluidgedämpftes elastomeres Federlager 1 ein im wesentlichen formstabiles Gehäuse 2, z.B. aus einem Metall, mit einer vorderen Öffnung 3, einer, durch eine Rückwand 4 verlaufenden, hinteren Öffnung 5 und einem Flansch 6 an seinem unteren Ende zum Befestigen insbesondere an einem Träger einer Karosserie (nicht dargestellt) eines Kraftfahrzeuges. Die Wandung 7 des Gehäuses 2 ist beispielsweise mit sechs voneinander äquidistant beabstandeten Gewindebohrungen 8 versehen, um eine Abdeckplatte 9 zum Abdecken der vorderen Öffnung 3 über Schrauben 10 zu befestigen, wobei eine Befestigung der Abdeckplatte 9 mit dem Gehäuse 2 auch über eine Ver- stemmung erfolgen kann. Die Wandung 7 umschließt einen im wesentlichen quaderförmigen Hohlraum 11, der zur Aufnahme eines Elastomerkörpers 12, samt an diesem seitlich angeordneten Kammersegmenten 13, einer Hohlachse 14 und einem Deckel 15 dient. Die Hohlachse 14 ist insbesondere Teil eines individuell an einen Fahrzeugtyp angepaßten Motorträgers 16, der an einen Motorblock 17 angeschraubt ist (siehe auch Figur 2). Der Elastomerkörper 12 weist eine zentrisch angeordnete Nabe 20 auf, an deren Peripherie vier sich radial nach außen erstreckende Federstege 21 im Abstand von je 90 Grad ausgebildet sind. Die Seitenflächen 22
der Federstege 21 sind von trapezförmiger Gestalt, wobei sich die Seitenflächen 22 zu den Längsseiten 23 der Federstege 21 hin aufweiten. Die Federstege 21 sind jeweils über zwei Wandfederelemente 24 miteinander verbunden und bieten an ihren peripheren Enden jeweils eine Schwalbenschwanzf hrung 25 z.B. aus Metall oder glasfaserverstärktem Kunststoff, an der zudem ein Dichtsteg 26 aus einem elastomeren Material anvulkanisiert ist (siehe auch Figur 3). Die Schwalbenschwanzführung 25 ist ihrerseits wiederum durch einen Vulkanisationsprozeß mit dem Elastomerkörper 12 verbunden. Die Dichtstege 26 stellen dichtende Anlageflächen für die vier Kammersegmente 13 bereit. Diese Kammersegmente 13 sind aus einem formstabilen Material, wie z.B. Aludruckguß, gefertigt und wannenförmig ausgebildet, wobei sie in ihren wannenförmigen Vertiefungen 27 schmale Stützstege 28 aufweisen, die in der dargestellten Ausfuhrungsform in der Höhe bündig mit den Seitenrändern 29 der Kammersegmente 13 abschließen und eine kleine Aussparung 30 in deren Mitte aufweisen. Der Motorträger 16 sowie der Deckel 15 sind gleichfalls wie die Kammersegmente 13 aus einem formstabilen Material gefertigt.As can be seen in FIG. 1, a fluid-damped elastomeric spring bearing 1 according to the invention comprises a substantially dimensionally stable housing 2, for example made of a metal, with a front opening 3, a rear opening 5 running through a rear wall 4 and a flange 6 on its lower one End for fastening in particular to a carrier of a body (not shown) of a motor vehicle. The wall 7 of the housing 2 is provided, for example, with six threaded bores 8 equidistant from one another in order to fasten a cover plate 9 for covering the front opening 3 by means of screws 10, the cover plate 9 also being fastened to the housing 2 by means of caulking can. The wall 7 encloses an essentially cuboid cavity 11, which serves to receive an elastomer body 12, together with chamber segments 13 arranged laterally on it, a hollow axis 14 and a cover 15. The hollow axle 14 is in particular part of an engine mount 16 which is individually adapted to a vehicle type and which is screwed to an engine block 17 (see also FIG. 2). The elastomer body 12 has a centrally arranged hub 20, on the periphery of which four spring webs 21 extending radially outwards are formed at a distance of 90 degrees each. The side faces 22 the spring bars 21 are trapezoidal in shape, the side faces 22 widening toward the longitudinal sides 23 of the spring bars 21. The spring bars 21 are each connected to one another via two wall spring elements 24 and each have a dovetail guide 25 at their peripheral ends, for example made of metal or glass fiber reinforced plastic, on which a sealing bar 26 is also vulcanized from an elastomeric material (see also FIG. 3). The dovetail guide 25 is in turn connected to the elastomer body 12 by a vulcanization process. The sealing webs 26 provide sealing contact surfaces for the four chamber segments 13. These chamber segments 13 are made of a dimensionally stable material, such as die-cast aluminum, and are trough-shaped, and they have narrow support webs 28 in their trough-shaped depressions, which in the embodiment shown are flush with the side edges 29 of the chamber segments 13 and are small in height Have recess 30 in the middle. The motor mount 16 and the cover 15 are also made of a dimensionally stable material like the chamber segments 13.
Die Höhe der Stützstege 28 sowie die Ausgestaltung der Aussparung 30 können selbstverständlich eine Vielzahl von modifizierten Formen annehmen. Im Boden der wannenförmigen Vertiefungen 27 sind Drosseleinrichtungen 31, in Form von z.B. Drosselventilen oder verengten Durchführungen, angeordnet, die einem kompressiblen Fluid den Durchtritt ermöglichen. Eine zu den in den Kammersegmenten 13 vorhandenen Drosseleinrichtungen 31 äquivalente Drosseleinrichtung 31 ist in dem Deckel 15 angeordnet. Die mit Bezug auf Figur 1 beschriebenen Komponenten des erfindungsgemäßen Federlagers 1 sind wie folgt zusammenbaubar:The height of the support webs 28 and the design of the recess 30 can of course take a variety of modified forms. Throttling devices 31, in the form of e.g. Throttle valves or narrowed bushings, arranged, which allow a compressible fluid to pass through. A throttle device 31 equivalent to the throttle devices 31 present in the chamber segments 13 is arranged in the cover 15. The components of the spring bearing 1 according to the invention described with reference to FIG. 1 can be assembled as follows:
Der Elastomerkörper 12 ist in das formstabile Gehäuse 2 durch die vordere Öffnung 3 einsetzbar, nachdem die Kammersegmente 13 an den Elastomerkörper 12 angelegt worden sind, und dort durch Anfügen sowie Verschrauben der Abdeckplatte 9 im Gehäuse 2 haltbar. Über die hintere Öffnung 5 ist dann die Hohlachse 14 des Motorträgers 16 mit dem in ihrem vorderen Ende eingepreßten Deckel 15 in die Nabe 20 des Elastomerkörpers 12 einführbar. An ihrem hinteren Ende weist die Hohlachse 14 einen Anschlag 32 sowie einen Motorträgerflansch 33 auf, über den ein in Figur 1 nicht dargstellter Vibrationserreger, wie z.B. ein Motorblock 17 (siehe Figur 2), in Eingriff bringbar ist.
Die Wirkungsweise eines erfindungsgemäßen elastomeren Federlagers 1 wird im Folgenden unter Bezug auf die Figuren 2 und 3 erläutert, die das elastomere Federlager 1 in einer Einbausituation zeigen. In der Einbausituation liegen die Kammersegmente 13 an dem Elastomerkörper 12 an und sind in das formstabile Gehäuse 2 eingepaßt sowie dort über die Ver- schraubung der Abdeckplatte 9 mit der Wandung 7 fixiert, wie zuvor beschrieben.The elastomer body 12 can be inserted into the dimensionally stable housing 2 through the front opening 3 after the chamber segments 13 have been placed on the elastomer body 12, and can be kept there by attaching and screwing the cover plate 9 in the housing 2. Via the rear opening 5, the hollow shaft 14 of the motor mount 16 can then be inserted into the hub 20 of the elastomer body 12 with the cover 15 pressed into its front end. At its rear end, the hollow axle 14 has a stop 32 and a motor mounting flange 33, via which a vibration exciter, not shown in FIG. 1, such as an engine block 17 (see FIG. 2), can be brought into engagement. The mode of operation of an elastomeric spring bearing 1 according to the invention is explained below with reference to FIGS. 2 and 3, which show the elastomeric spring bearing 1 in an installation situation. In the installation situation, the chamber segments 13 rest against the elastomer body 12 and are fitted into the dimensionally stable housing 2 and are fixed there by screwing the cover plate 9 to the wall 7, as previously described.
Über den Motorträgerflansch 33 ist der Motorträger 16 über Gewindebolzen 34 an den Motorblock 17 gekoppelt. Durch das Anlegen der vier Kammersegmente 13 an den Elastomerkörper 12 sind vier sogenannte dynamische Kammern 35 ausgebildet, in denen zumindest ein Wandbereich durch ein im wesentlichen flexibles, elastisches Wandelement, wie z.B. die Seitenflächen 22 oder die Nabe 20 des Elastomerkörpers 12, gebildet ist (siehe Figur 3). Diese vier dynamischen Kammern 35 sind jeweils um 90 Grad radial versetzt um die Nabe 20 angeordnet. Eine fünfte dynamische Kammer 36 bildet sich beim Einbau des Elastomerkörpers 12 in das formstabile Gehäuse 2, wenn die über den Deckel 15 verschlossene Hohlachse 14 bündig an der Nabe 20 anliegt, wobei der Anschlag 32 die Einschubtiefe definiert. Diese fünfte dynamische Kammer 36 wird von den Seitenflächen 22 des Elastonierkörpers 12, dem Deckel 15 sowie der Abdeckplatte 9 umschlossen, wobei die Abdeckplatte 9 zentrisch hinterschnitten ist.The motor mount 16 is coupled to the motor block 17 via threaded bolts 34 via the motor mount flange 33. By placing the four chamber segments 13 on the elastomer body 12, four so-called dynamic chambers 35 are formed, in which at least one wall area is formed by an essentially flexible, elastic wall element, such as e.g. the side surfaces 22 or the hub 20 of the elastomer body 12 is formed (see Figure 3). These four dynamic chambers 35 are each arranged radially offset by 90 degrees around the hub 20. A fifth dynamic chamber 36 forms when the elastomer body 12 is installed in the dimensionally stable housing 2, when the hollow axis 14 closed by the cover 15 lies flush against the hub 20, the stop 32 defining the insertion depth. This fifth dynamic chamber 36 is enclosed by the side surfaces 22 of the elastomer body 12, the cover 15 and the cover plate 9, the cover plate 9 being undercut centrally.
Das Einpassen der Kammersegmente 13 in das formstabile Gehäuse 2 fuhrt schließlich auch zur Ausbildung von vier statischen Kammern 37, indem die Wandung 7 des Gehäuses 2 die wannenförmigen Vertiefungen 27 der Kammersegmente 13 zur Gehäuseseite hin verschließt (siehe Figur 3). Diese statischen Kammern 37 weisen durch die ausgewählten Materialien eine unflexible Beschaffenheit auf, sind also im wesentlichen ebenfalls formstabil. Die Kammersegmente 13 werden dabei über die an der Schwalbenschwanzführung 25 angeordneten Dichtstege 26 und über eine an den Wandfederelementen 24 des Elastomerkörpers 12 umlaufend ausgeformte Dichtung 39 gegeneinander abgedichtet. Die Abdeckplatte 9 sowie die Rückwand 4 des Gehäuses 2 weisen zur Aufnahme der Dichtung 39 eine Dichtungsnut 40 auf. Eine fünfte statische Kammer 38 wird durch die mit der Nabe 20 in Anlage gebrachte und mit dem Deckel 15 verschlossene Hohlachse 14 bereitgestellt. Jede dynamische Kammer 35, 36 ist über eine Drosseleinrichtung 31 mit einer statischen Kammer 37, 38 verbunden. Die diagonal verlaufenden Federstege 21 trennen die vier dynamischen Kammern 35 gegeneinander ab, die über die Drosseleinrichtungen 31 in den Kammersegmenten 13 mit den ersten vier statischen Kammern 37 verbunden sind. Dabei wird der Elastomerkörper 12 über die an den
Federstegen 21 angeordneten Schwalbenschwanzführungen 25 mit den Kammersegmenten 13 verankert. Je zwei Kammersegmente 13 bilden hierzu nach Einbau in das Gehäuse 2 eine die Schwalbenschwanzführung 25 aufnehmende negativ ausgebildete Nut.Fitting the chamber segments 13 into the dimensionally stable housing 2 also leads to the formation of four static chambers 37, in that the wall 7 of the housing 2 closes the trough-shaped depressions 27 of the chamber segments 13 towards the housing side (see FIG. 3). These static chambers 37 have an inflexible nature due to the selected materials, so they are also essentially dimensionally stable. The chamber segments 13 are thereby sealed off from one another by means of the sealing webs 26 arranged on the dovetail guide 25 and by means of a seal 39 formed all round on the wall spring elements 24 of the elastomer body 12. The cover plate 9 and the rear wall 4 of the housing 2 have a sealing groove 40 for receiving the seal 39. A fifth static chamber 38 is provided by the hollow shaft 14 which is brought into contact with the hub 20 and closed by the cover 15. Each dynamic chamber 35, 36 is connected to a static chamber 37, 38 via a throttle device 31. The diagonally running spring bars 21 separate the four dynamic chambers 35 from one another, which are connected to the first four static chambers 37 via the throttle devices 31 in the chamber segments 13. The elastomer body 12 is on the to Spring bars 21 arranged dovetail guides 25 anchored to the chamber segments 13. For this purpose, two chamber segments 13 each form, after installation in the housing 2, a negatively designed groove which accommodates the dovetail guide 25.
Erzeugt der Motorblock 17 Vibrationen, so werden diese in Form von dynamischen Kräften dem Elastomerkörper 12 über die Hohlachse 14 zugeführt. Diese dynamischen Kräfte bewirken eine Relativbewegung der Hohlachse 14 gegenüber dem formstabilen Gehäuse 2 und der nicht dargestellten Karosserie, die je nach Auslenkung über die mit der Hohlachse 14 in Wirkverbindung stehende Nabe 20, die Federstege 21 sowie die Wandfederelemente 24 zu einer Komprimierung bzw. Dekomprimierung einer oder mehrerer der dynamischen Kammern 35, 36 fuhrt, wodurch ein Druckgradient eines in den Kammern 35, 36, 37, 38 vorhandenen, nicht dargestellten Fluids, wie z.B. Luft oder Stickstoff unter Atmosphärendruck, induziert wird, der ein Maximum in den dynamischen Kammern 35, 36 im Falle einer Komprimierung und ein Minimum in den dynamischen Kammern 35, 36 im Falle einer Dekomprimierung aufweist.If the engine block 17 generates vibrations, these are supplied to the elastomer body 12 via the hollow axis 14 in the form of dynamic forces. These dynamic forces cause a relative movement of the hollow axle 14 with respect to the dimensionally stable housing 2 and the body, not shown, which, depending on the deflection, via the hub 20 which is operatively connected to the hollow axle 14, the spring bars 21 and the wall spring elements 24 for compression or decompression or more of the dynamic chambers 35, 36 leads, whereby a pressure gradient of a fluid present in the chambers 35, 36, 37, 38, not shown, such as Air or nitrogen is induced under atmospheric pressure, which has a maximum in the dynamic chambers 35, 36 in the case of compression and a minimum in the dynamic chambers 35, 36 in the case of decompression.
Analog herrscht bei Komprimierung in einer mit einer komprimierten dynamischen Kammer 35, 36 verbundenen statischen Kammer 37, 38 ein Druckminimum, wohingegen sich bei Dekomprimierung dort ein Druckmaximum aufbaut. Ein aufgrund dieser Druckgradienten einsetzender Volumenstrom des Fluids versucht, Druckunterschiede zu nivellieren und verrichtet beim Passieren der Drosseleinrichtungen 31 Dämpfarbeit an der Vibrationsamplitude. Die in den Kammersegmenten 13 in den Stützstegen 28 angeordneten Aussparungen 30 sind derart bemaßt, daß sie hierbei keine dämpfungswirkenden Aufgaben übernehmen.Analogously, there is a pressure minimum when compressed in a static chamber 37, 38 connected to a compressed dynamic chamber 35, 36, whereas a pressure maximum builds up there when decompressed. A volume flow of the fluid starting on the basis of these pressure gradients attempts to level pressure differences and does 31 damping work on the vibration amplitude as it passes the throttle devices. The recesses 30 arranged in the chamber segments 13 in the support webs 28 are dimensioned in such a way that they do not take on any damping tasks.
Unter dem Einfluß der Walkarbeit der Hohlachse 14 des Motorträgers 16 auf den Elastomerkörper 12 bei Vibration des Motorblocks 17 bleiben die statischen Kammern 37, 38 volumenerhaltend, im Gegensatz zu den dynamischen Kammern 35, 36. Das hat den Vorteil, daß die die vier statischen Kammern 37 begrenzenden Kammersegmente 13 gleichzeitig als Anschlag für den Elastomerkörper 12 bei übermäßiger Vibrationsamplitude dienen, wodurch eine schnelle Materialermüdung oder Abnutzung vermieden wird. Bei dem Kammersystem, das aus der fünften statischen Kammer 38 und der fünften dynamischen Kammer 36 besteht, dient die Abdeckplatte 9 als Prallanschlag zur stirnseitigen Schwingungsbegrenzung, d.h. in Achsrichtung zur Nabe 20, wobei der Anschlag über einen an dem vorderen Ende der Nabe 20 ausgeprägten Wulst 41 erfolgt.
Die Nabe 20 ist in ihrem Inneren mit einem Verstärkungselement in Form einer Rohrhülse 42 versehen, um ein allzu großes Atmen, d.h. Verformen der Elastomerwände im Bereich der Nabe 20, bei Vibrationseinspeisung zu unterbinden. Die Rohrhülse 42 ist hierbei in die Nabe 20 einvulkanisiert und anschließend auf die Nenngröße kalibriert.Under the influence of the flexing work of the hollow axle 14 of the motor support 16 on the elastomer body 12 when the engine block 17 vibrates, the static chambers 37, 38 remain volume-preserving, in contrast to the dynamic chambers 35, 36. This has the advantage that the four static chambers 37 delimiting chamber segments 13 serve at the same time as a stop for the elastomer body 12 in the event of excessive vibration amplitude, as a result of which rapid material fatigue or wear is avoided. In the case of the chamber system, which consists of the fifth static chamber 38 and the fifth dynamic chamber 36, the cover plate 9 serves as an impact stop for vibration limitation on the end face, that is to say in the axial direction of the hub 20, the stop via a bulge which is pronounced at the front end of the hub 20 41 takes place. The inside of the hub 20 is provided with a reinforcing element in the form of a tubular sleeve 42 in order to prevent excessive breathing, ie deformation of the elastomer walls in the area of the hub 20, when vibrations are fed in. The tubular sleeve 42 is vulcanized into the hub 20 and then calibrated to the nominal size.
Zudem zeigt das erfindungsgemäße Federlager 1 eine doppelt wirkende Dämpfung in radialer Richtung zur Nabe 20 durch je zwei gleichsam parallel geschaltete Kammersysteme, bestehend aus je einer dynamischen Kammer 35 und einer statischen Kammer 37.In addition, the spring bearing 1 according to the invention exhibits double-acting damping in the radial direction with respect to the hub 20 by two chamber systems connected at the same time, each consisting of a dynamic chamber 35 and a static chamber 37.
Eine großflächige Dämpfung wird hingegen über die Stirnseite, d.h. die Dämpfwirkung in Achsrichtung zur Nabe 20, erwirkt. Die in der Rückwand 4 des Gehäuses 2 vorhandene hintere Öffnung 5 ist so bemaßt, daß bei starkem vibrationsbedingtem radialem Ausschlag der Hohlachse 14 die sich an der Nabe 20 befindenden Anschlagsegmente 43 eine Kontaktierung der Hohlachse 14 des Motorträgers 16 mit dem Gehäuse 2 verhindern.Large-area damping, on the other hand, is achieved via the front, i.e. the damping effect in the axial direction towards the hub 20. The rear opening 5 present in the rear wall 4 of the housing 2 is dimensioned such that the stop segments 43 located on the hub 20 prevent contact between the hollow axis 14 of the motor mount 16 and the housing 2 in the event of a strong vibration-related radial deflection of the hollow axis 14.
Das erfindungsgemäße elastomere Federlager 1 kann, um eine größere statische Last aufnehmen zu können, mit Druckluft unterstützt werden. Die Druckbeaufschlagung kann dabei über eine oder mehrere Einrichtungen (nicht dargestellt) erfolgen, die an bzw. in der Wandung 7 des Gehäuses 2 oder der Abdeckplatte 9 angeordnet sind. Diese Einrichtungen ermöglichen durch eine separate Druckbeaufschlagung einer oder mehrerer der fünf Kammersysteme eine gezielte Beeinflussung und individuelle Einstellung der Dämpfungskennlinien für verschiedene Frequenzen, nämlich durch Modifizierung der einzelnen Federkonstanten des Federlagers 1. Die Justage der Federkonstanten kann jederzeit, auch nach einer Werksauslieferung eines Kraftfahrzeugs vorgenommen werden, z.B. bei regelmäßigen Wartungsarbeiten in Kraftfahrzeugsbetrieben oder ähnlichem.The elastomeric spring bearing 1 according to the invention can be supported with compressed air in order to be able to absorb a larger static load. The pressure can be applied via one or more devices (not shown) which are arranged on or in the wall 7 of the housing 2 or the cover plate 9. By separately pressurizing one or more of the five chamber systems, these devices enable specific influencing and individual adjustment of the damping characteristics for different frequencies, namely by modifying the individual spring constants of the spring bearing 1. The spring constants can be adjusted at any time, even after a vehicle has been delivered from the factory , e.g. for regular maintenance work in motor vehicle companies or the like.
Vorzugsweise ist eine Druckbeaufschlagmig von ca. 50 kPa (0,5 bar) bis maximal 250 kPa (2.5 bar) vorgesehen, wobei das erfindungsgemäße Federlager 1 ab 150 kPa (1.5 bar) eine Last von 750 N aufnehmen kann.A pressure application of approximately 50 kPa (0.5 bar) to a maximum of 250 kPa (2.5 bar) is preferably provided, the spring bearing 1 according to the invention being able to absorb a load of 750 N from 150 kPa (1.5 bar).
Optional können einzelne Kammersysteme untereinander kurzgeschlossen sein, so daß das in den Kammersystemen vorhandene Fluid zwischen den kurzgeschlossenen Kammersystemen
hin- und herströmen kann, wodurch eine Kommunikation zwischen den Kammersystemen erzielt wird.Optionally, individual chamber systems can be short-circuited with one another, so that the fluid present in the chamber systems between the short-circuited chamber systems can flow back and forth, whereby communication between the chamber systems is achieved.
Die in der voranstehenden Beschreibung, den Zeichnungen sowie den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in jeder beliebigen Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.
The features of the invention disclosed in the above description, the drawings and the claims can be essential both individually and in any combination for the implementation of the invention in its various embodiments.
BezuεszeichenlisteBezuεszeichenliste
Federlager 33 MotorträgerflanschSpring bearing 33 engine mounting flange
Gehäuse 34 Gewindebolzen vordere Öffnung 35 dynamische KammerHousing 34 threaded bolt front opening 35 dynamic chamber
Rückwand 36 dynamische Kammer hintere Öffnung 37 statische KammerRear wall 36 dynamic chamber rear opening 37 static chamber
Flansch 38 statische KammerFlange 38 static chamber
Wandung 39 DichtungWall 39 seal
Gewindebohrung 40 DichtungsnutThreaded hole 40 sealing groove
Abdeckplatte 41 WulstCover plate 41 bead
Schrauben 42 RohrhülseScrews 42 tube sleeve
Hohlraum 43 AnschlagsegmentCavity 43 stop segment
Elastomerkörperelastomer body
Kammersegmentchamber segment
Hohlachsehollow shaft
Deckelcover
Motorträgerengine support
Motorblockblock
Nabehub
Federstegespring Bars
Seitenflächeside surface
Längsseitelong side
WandfederelementWall spring element
Schwalbenschwanzführungdovetail guide
Dichtsteg wannenförmige VertiefungSealing web trough-shaped recess
Stützstegsupporting web
Seitenrandmargin
Aussparungrecess
Drosseleinrichtungthrottling device
Anschlag
attack