DE3501628C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein hydraulisch dämpfendes Gummilager, insbesondere Motorlager für Kraftfahrzeuge, mit zwei in Axialrichtung einander gegenüberliegenden starren Stirnwänden und wenigstens zwei axial hinter­ einander angeordneten, Dämpfungsflüssigkeit enthaltenden Kammern, von denen mindestens eine eine als gummi­ elastisches Federelement ausgebildete Umfangswand auf­ weist, wobei die Kammern miteinander durch einen in einer im wesentlichen radialen Ebene ringförmig um die zentrale Lagerachse verlaufenden und in einer starren Trennwand aufgenommenen Durchtrittskanal, wobei die Eintritts- und Austrittsöffnung auf jeweils einer Stirnseite angeordnet ist, verbunden sind und daß die den Durchtrittskanal aufweisende starre Trennwand radial innerhalb einer elastischen, axial beweglichen und an ihrem äußeren Umfang fest und dicht eingespannten Membran angeordnet ist, wobei zwischen den Kammern ein ventilgesteuerter Bypass vorgesehen ist.

Derartige Gummilager dienen der Lagerung von Antriebs­ aggregaten in Fahrzeugen aller Art. Bei der Lagerung von Verbrennungsmotoren in Kraftfahrzeugen ist einerseits zur Vermeidung der Geräuschübertragung eine möglichst weiche Lagerung mit geringer Eigendämpfung erforderlich, die jedoch die von der Fahrbahn angeregten Motorbewegungen sehr groß werden und fast ausschwingen läßt. Andererseits können die großen Motorbewegungen durch harte Lagerungen bzw. separate Schwingungsdämpfer verringert werden, was jedoch wieder zu erheblichen Geräuschübertragungen auf die Karosserie führt.

Es sind Gummilager bekannt (z. B. DE-OS 32 46 587), bei denen im Bereich niedriger Frequenzen eine gute Dämpfung vorhanden ist. Nachteilig ist jedoch, daß oberhalb einer bestimmten Schwingungsamplitude oder einer bestimmten Frequenz in der Zugstufe Kavitation in der Kammer auftritt, die zu unerwünschter Geräuschbildung führt. Eine derartige Kavitation erfolgt immer dann, wenn bei großen Ausschlägen die Dämpfungsflüssigkeit von der einen Kammer in die andere Kammer strömt und sich vor der Drosselstelle ein Vakuum bildet, da der Flüssigkeits­ ausgleich nicht schnell genug erfolgen kann. In der Druckstufe entsteht ebenfalls eine unerwünschte Geräusch­ bildung dadurch, daß bei großen Ausschlägen die Dämp­ fungsflüssigkeit aufgrund der Massenträgheit wiederum nicht schnell genug von der einen Kammer in die andere Kammer strömen kann. Die Drosselstelle blockiert und auf­ grund des übermäßigen Druckanstieges entstehen wiederum Geräusche, da auch diese entstandenen Druckspitzen bei großen Amplituden nicht ohne weiteres abgebaut werden können.

Des weiteren sind hydraulisch dämpfende Gummilager für Kraftfahrzeuge bekannt (z. B. DE-OS 32 46 205), mit zwei in Axialrichtung einander gegenüberliegenden starren Stirnwänden und mindestens zwei axial hintereinander angeordneten, Dämpfungsflüssigkeit enthaltenden Kammern, wobei die Kammern miteinander durch eine Drosselstelle verbunden sind. Die die beiden Kammern abgrenzende Trenn­ wand ist axial beweglich und wird über eine vorgespannte Gummifeder gegen eine Dichtungsfläche gepreßt, so daß bei großen Amplituden der die Kavitation verursachende Unter­ druck in den Kammern über einen Bypass soweit vermieden wird, daß keine störenden Geräuscheffekte auftreten. Ein Abbau von Druckspitzen in der Druckstufe kann mit diesem Lager nicht erzielt werden. Die Trennwand steht unter Vorspannung, so daß in der Druckstufe dieser Bypass nicht wirksam werden kann.

Es sind auch Zweikammer-Motorlager bekannt (z. B. DE-AS 28 33 776), bei denen eine Trennwand mit Drosselöffnungen vorgesehen ist. Diese Drosselöffnungen besitzen einen veränderlichen Durchflußquerschnitt, der im Zentrum der Trennwand gebildet wird. Die lippenartigen Ventilplatten des Durchflußquerschnittes sind dabei so angeordnet, daß in Ruhestellung der Durchflußkanal offen steht und je nach Druckverhältnissen durch axiale Auslenkung eine Querschnittsverminderung auftreten kann. Zusätzlich sind allerdings Druckbegrenzungsventile vorgesehen, die even­ tuell auftretende große Druckstöße abfangen können. In Abhängigkeit der Kennung ihrer Federn öffnen diese Druck­ begrenzungsventile kontinuierlich und vergrößern den für einen Flüssigkeitsaustausch vorgegebenen Drosselspalt. Das Öffnen eines derartigen Druckbegrenzungsventiles führt zu einem fast völligen Druckabfall in der druckbe­ aufschlagten Kammer.

Darüber hinaus sind elastische Gummilager (DE-OS 32 25 701) bekannt, bei denen eine Lagerplatte, ein ring­ förmig ausgebildetes Federelement und eine Bodenplatte einen mit einer hydraulischen Flüssigkeit gefüllten Arbeitsraum umschließen, der durch eine Drosselöffnung mit einem volumenveränderlichen, flüssigkeitsgefüllten Ausgleichsraum verbunden ist und bei dem zwischen den beiden Räumen eine zwischen Gittern flüssigkeitsdicht eingespannte Trennwand aus einem weichelastischen Werk­ stoff vorgesehen ist, die wenigstens einen in Richtung der eingeleiteten Schwingungen beweglichen Teilbereich aufweist, wobei das Gitter mit den Gitterstäben durch­ gehend an der Trennwand anliegt. Die Trennwand besitzt mindestens eine Durchtrennung. Der für die Dämpfung zuständige Durchtrittskanal ist dabei im äußeren starren Bereich vorgesehen, wobei der Außendurchmesser der einge­ spannten Trennwand verringert werden muß, wodurch nur eine ungenügende oder schmalbandige Dämpfung und eine ungenügende dynamische Entkopplung der kleinen Motor­ schwingungen möglich ist. Die im Verhältnis zum Außen­ durchmesser kleine Entkopplungsfläche bewirkt eine ungenügende dynamische Federrate. Durch die Beauf­ schlagung eines hydraulischen Druckes wird die Trennwand durch die Gitterstäbe an einem Ausweichen gehindert, wobei die Durchtrennungen zu einem Spalt erweitert werden. Es wird damit das Auftreten von Kavitationser­ scheinungen unterbunden. Durch die planparallele Gestaltung der Trennwand ist auf jeder Seite der Öffnungsgrenzdruck gleich.

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein ein­ faches und wirksames Gummilager zu schaffen, welches im niederfrequenten Bereich bei großen Amplituden durch Motorerregungen, durch die Fahrbahn oder in der Anlaß- und Abstellphase hervorgerufene störende Geräusche, die in Folge von Kavitationserscheinungen in der Zugstufe und durch Druckspitzen in der Druckstufe entstehen, vermeidet und bei dem auch eine optimale Isolierung der Geräusch­ übertragung vom Motor auf die Karosserie im hoch­ frequenten Bereich mit kleinen Amplituden nicht beein­ trächtigt wird, wobei das Lager durch eine entsprechende Gestaltung des ventilgesteuerten Bypasses an einen unter­ schiedlichen Öffnungsgrenzdruck anpaßbar sein soll.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Trennwand eine an ihrem äußeren Umfang fest und dicht eingespannte, im Ruhezustand geschlossene, elastische Platte aufweist, in der der ventilgesteuerte Bypass in Form mindestens einer Durchtrennung vorgesehen ist, wobei die druckbeaufschlagten Oberflächen der Platte gewölbt verlaufen.

Vorteilhaft ist hierbei, daß im normalen Arbeitsbereich des Lagers keine Beeinflussung der Funktionen, Geräusch­ isolation und Dämpfung auftritt, jedoch bei großen Amplituden, bei denen Kavitation in der Zugstufe und Druckspitzen in der Druckstufe auftreten, ein Flüssig­ keitsaustausch durch den Bypass zum Dämpfungskanal erzielt wird. Derartige Situationen treten oftmals in der Anlaß- und Abstellphase eines Motors sowie bei starker Erregung durch die Straße auf. Der durch die Kavitation in der Zugstufe entstehende Unterdruck in der Kammer sowie während Druckspitzen in der Druckstufe in umgekehrter Richtung werden durch das Öffnen der Durchtrennung ausge­ glichen.

Durch einen entsprechenden Verlauf der gewölbten, druck­ beaufschlagten Oberflächen der Platte können unterschied­ liche Grenzdrücke für das Öffnen des Bypasses erzielt werden.

Zur Erzielung eines besonders weichen Überganges ist vor­ gesehen, daß die elastische Platte im Querschnitt mindes­ tens eine konkav ausgebildete Oberfläche aufweist. Bevor­ zugt ist jedoch eine Oberfläche, die beidseitig konkav verläuft, so daß vom eingespannten Rand ausgehend die elastische Platte eine Verjüngung aufweist.

Um einen möglichst schlagartig einsetzenden Druckaus­ gleich zu gewährleisten, ist in Ausgestaltung der Er­ findung vorgesehen, daß die elastische Platte im Quer­ schnitt mindestens eine konvex ausgebildete Oberfläche aufweist. Durch die ballige Ausführung öffnet sich die Durchtrennung sehr spät, dafür jedoch schlagartig.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen axialen Längsschnitt eines Motorlagers mit einer als Ventil ausgebildeten elastischen Platte,

Fig. 2 bis 6 einzelne Ausführungsformen der in Fig. 1 dargestellten elastischen Platte in Draufsicht und

Fig. 7 und 8 im Querschnitt.

Das in Fig. 1 dargestellte Motorlager besitzt zwei in axialer Richtung einander gegenüberliegende Stirnwände 1 und 2. Die Stirnwand 1 ist zu ihrer Befestigung entweder mit einer Gewindebohrung 3 oder mit einem nicht gezeigten Gewindestift versehen. Entsprechend trägt die als Deck­ platte ausgebildete Stirnwand 2 einen Befestigungsstift 4.

An die kegelig ausgebildete Mantelfläche der Stirnwand 1 ist eine als gummielastisches Federelement ausgebildete Umfangswand anvulkanisiert, die in ihrer der Stirnwand 1 abgewandten Anschlußfläche mit einem Verbindungsflansch 6 vereinigt ist. Der Verbindungsflansch 6 umfaßt ferner eine Bördelung 8, die eine Membran 18, einen Faltenbalg 10 und die als Deckplatte ausgebildete Stirnwand 2 auf­ nimmt. Das Motorlager besitzt somit zwei durch die Mem­ bran 18 und die Trennwand 15 voneinander getrennte, Dämp­ fungsflüssigkeit enthaltene Kammern 11 und 12, in denen die Kammer 11 als Druckkammer und die Kammer 12 als drucklos volumenaufnehmender Ausgleichsraum ausgebildet ist. In der Stirnwand 2 ist eine Entlüftungsvorrichtung 13 vorgesehen, die den zwischen der Stirnwand 2 und dem Faltenbalg 10 angeordneten Raum 7 entlüftet.

Die Membran 18 ist derart ausgebildet, daß sie zusammen mit der starren Trennwand 15 während des Lagerbetriebes axiale Bewegungen ausführen kann, wobei die möglichen leichtgängigen Axialbewegungen der Membran 18 den relativ kleinen Amplituden der unter anderem auf das Lager ein­ wirkenden hochfrequenten Geräuschschwingungen ent­ sprechen. Letztere werden somit vom Lager entkoppelt, so daß sich eine gute Geräuschisolation ergibt.

Die starre Trennwand 15 enthält in einer radialen Ebene einen ringförmig um die zentrale Lagerachse verlaufenden Durchtrittskanal 14, welcher die beiden Kammern 11 und 12 miteinander verbindet. Der ringförmige Durchtrittskanal 14 weist eine derartige Länge und Querschnittsfläche auf, daß die Resonanzfrequenz der während des dämpfenden Lagerbetriebes im ringförmigen Durchtrittskanal 14 ver­ schobenen Flüssigkeitsmasse im Zusammenwirken mit den Elastizitäten des gummielastischen Federelementes 5 und der flexiblen Membran 18 im wesentlichen der Resonanz­ frequenz des Fahrzeugmotors auf dessen Aufhängung ent­ spricht.

Die an ihrem äußeren Umfang fest eingespannte Membran 18 ist an ihrer Einspannstelle 20 mit der starren Trennwand 15 verbunden. In der starren Trennwand 15 befindet sich der ringförmige Durchtrittskanal 14, wobei die Ein- bzw. Austrittsöffnung 16 und 17 in je eine Stirnfläche der Trennwand 15 mündet. Der äußere Umfang der Membran 18 ist mit einem Einspannring 19 dichtend verbunden. Der Ein­ spannring 19 seinerseits ist zwischen den Kammern 11 und 12 zusammen mit dem Faltenbalg 10 und der Deckplatte 2 in der Bördelung 8 eingespannt.

An der Verbindungsstelle zwischen der Membran 18 und dem Einspannring 19 umgreift die Membran 18 die beiden Stirn­ flächen des Einspannringes 19 unter Bildung von axialen Wülsten 9. Andererseits weist die starre Trennwand 15 an ihrem äußeren Rand beidseitig Wegbegrenzungsflächen 23 gegenüber den Wülsten 9 der Membran 18 auf. Hierdurch ergibt sich eine elastische Begrenzung der möglichen Axialbewegungen der Trennwand 15. Die Kontur der Membran ergibt in Verbindung mit den Wegbegrenzungsflächen 23 einen sanften Übergang zwischen dem Entkopplungs- und Dämpfbereich unter Vermeidung von Stoßgeräuschen beim Einsetzen der Dämpfung.

Die Trennwand 15 ist mittig radial geteilt und weist an ihrem Umfang an der Einspannstelle 20 eine innere Er­ weiterung zur formschlüssigen Aufnahme der Membran 18 auf. Je nach Bedarf kann die Membran 18 im Bereich der Einspannstelle 20 mit einem inneren starren Armierungs­ ring 22 versehen werden. Der äußere Umfang der Trennwand 15 besitzt Anschläge 21, die bei axialer Auslenkung an den Wülsten 9 der Membran 18 zur Anlage kommen.

Im Mittenbereich der starren Trennwand 15 ist eine elastische Platte 34 vorgesehen. Diese elastische Platte 34 ist mit einer Durchtrennung 33 versehen. Diese Durch­ trennung 33 wirkt dabei in beiden Druckrichtungen als Überdruckventil. Ab einem bestimmten Druck öffnet sich die Durchtrennung 33 aufgrund des elastischen Materials der Platte 34.

Einzelne Ausführungsformen der elastischen Platte 34 sind in den Fig. 2 bis 6 dargestellt. Es handelt sich in Fig. 2 um eine Durchtrennung 33, die in Form eines kreuzförmig angeordneten Schnittes erzeugt wurde. Die Durchtrennung 33 der Fig. 3 besitzt einen H-förmig ausgebildeten Schnitt. In Fig. 4 verläuft die Durch­ trennung 33 in drei sternförmig zur Mitte gerichteten Schnitten, wobei Fig. 5 zwei halbkreisförmige und Fig. 6 einen halbkreisförmig oder bogenförmig verlaufenden Schnitt vorsieht. Alle diese in den Fig. 2 bis 6 gezeigten Durchtrennungen 33 wirken sowohl in der Druck- als auch in der Zugstufe.

In Fig. 7 ist eine elastische Platte 34 gezeigt, die im Querschnitt auf beiden Oberflächen einen konkaven Verlauf aufweist. Diese konkav ausgebildete Platte 34 gewährt einen sanften Übergang bei Einsetzen des Druckaus­ gleiches, da die Durchtrennung 33 gleichmäßig, langsam öffnet.

Im Gegensatz hierzu ist in Fig. 8 eine ballige Aus­ führungsform der elastischen Platte 34 vorgesehen. Die konvexe Form gestattet bei einem Druckausgleich eine schlagartig einsetzende Öffnung der Durchtrennung 33.

Claims (3)

1. Hydraulisch dämpfendes Gummilager, insbesondere Motor­ lager für Kraftfahrzeuge, mit zwei in Axialrichtung einander gegenüberliegenden starren Stirnwänden und wenigstens zwei axial hintereinander angeordneten, Dämpfungsflüssigkeit enthaltenden Kammern, von denen mindestens eine eine als gummielastisches Federelement ausgebildete Umfangswand aufweist, wobei die Kammern miteinander durch einen in einer im wesentlichen radialen Ebene ringförmig um die zentrale Lagerachse verlaufenden und in einer starren Trennwand aufge­ nommenen Durchtrittskanal, wobei die Eintritts- und Austrittsöffnung auf jeweils einer Stirnseite ange­ ordnet ist, verbunden sind und daß die den Durch­ trittskanal aufweisende starre Trennwand radial inner­ halb einer elastischen, axial beweglichen und an ihrem äußeren Umfang fest und dicht eingespannten Membran angeordnet ist, wobei zwischen den Kammern ein ventil­ gesteuerter Bypass vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (15) eine an ihrem äußeren Umfang fest und dicht eingespannte, im Ruhezustand ge­ schlossene, elastische Platte (34) aufweist, in der der ventilgesteuerte Bypass in Form mindestens einer Durchtrennung (33) vorgesehen ist, wobei die druck­ beaufschlagten Oberflächen der Platte (34) gewölbt verlaufen.

2. Gummilager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Platte (34) im Querschnitt mindes­ tens eine konkav ausgebildete Oberfläche aufweist.

3. Gummilager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Platte (34) im Querschnitt mindes­ tens eine konvex ausgebildete Oberfläche aufweist.