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Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische
Antischwingungsbuchse, die aus zwei starren,
rohrförmigen Armaturen besteht, von denen die eine die
andere umgibt und die vorzugsweise wenigstens teilweise
zylindrisch und wenigstens unter Belastung koaxial und
konzentrisch zueinander angeordnet sind, wobei die
Armaturen miteinander über einen Körper aus elastomerem
Material verbunden sind, der so ausgebildet ist, daß er
mit diesen wenigstens zwei dichte Taschen bildet, die
sich diametral in einer Richtung D gegenüberliegen und
untereinander über einen engen Durchgang in Verbindung
stehen und wobei die Taschen und der Durchgang mit
einer Dämpfungsflüssigkeit gefüllt sind.
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Derartige Antischwingungsbuchsen werden zwischen zwei
starren Werkstücken angeordnet, an denen jeweils eine
der beiden Armaturen anbringbar ist und die in der Lage
sind, gegenseitigen Schwingungen zu unterliegen, die in
der diametralen Richtung D auftreten, wobei die
Vorrichtung so ausgebildet ist, daß wenigstens bei
bestimmten Schwingungen die Flüssigkeit über den engen
Durchgang abwechselnd von einer der Kammern in die
andere gedrückt wird und umgekehrt. Dies führt dazu,
daß in der Flüssigkeit bei einer gegebenen Frequenz der
Schwingungen, deren Wert F direkt mit den Abmessungen
des Kanals in Verbindung steht, ein Resonanzeffekt
auftritt, der dazu führt, daß die Übertragung der
Schwingungen von der einen Armatur auf die andere
gedämpft wird.
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Antischwingungsbuchsen dieser Art werden beispielsweise
zwischen einerseits dem Chassis eines Fahrzeuges und
andererseits dem Verbrennungsmotor oder der vorderen
oder hinteren Achse des Fahrzeuges eingebaut.
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Die Erfindung betrifft insbesondere
Antischwingungsbuchsen dieser Art, bei denen der
Abschnitt des Körpers aus elastomerem Material, der
wenigstens eine der Taschen begrenzt, einen axialen
Querschnitt aufweist, der die allgemeine Form eines
U oder V hat, das sich radial nach außen öffnet und an
zwei starren, ringförmigen Profilen angebracht ist,
deren Achsen mit der der äußeren rohrförmigen Armatur
zusammenfallen und die jeweils im Inneren der beiden
axialen Enden dieser Armatur in der Nähe dieser Enden
angeordnet sind, wobei ferner wenigstens eins der
beiden Profile den engen Durchgang enthält und
andererseits der mittlere axiale Teil des Körpers aus
elastomerem Material die Form von zwei Armen hat, die
sich radial zwischen den beiden Armaturen parallel zu
deren Achsen erstrecken.
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Derartige Antischwingungsbuchsen sind in dem
europäischen Patent Nr. 0 248 714 beschrieben worden.
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Bei den bekannten Ausführungsformen derartiger Buchsen
ist der enge Durchgang
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- einerseits der einzige und wird durch einen
Abschnitt wenigstens einer der beiden ringförmigen
Profile gebildet und ist
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- andererseits geteilt, d. h. er besteht aus zwei
Abschnitten, die parallel zueinander verlaufen und
jeweils in einem der beiden ringförmigen Profile
vorhanden sind.
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Unter diesen Bedingungen ist das Verhältnis R der Länge
des einzigen engen Durchgangs (oder jedes seiner bei den
Abschnitte, wenn der Kanal geteilt ist) zu seiner
Breite oder dem entsprechenden Durchmesser relativ
klein, nämlich im allgemeinen unterhalb 100.
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Für bestimmte Anwendungszwecke ist es wünschenswert,
das Verhältnis R zu vergrößern und dabei für den
entsprechenden Durchmesser des engen Kanals einen
ausreichend erhöhten Wert beizubehalten, damit die
Masse der Flüssigkeit, die dem Resonanzeffekt
unterliegt und die Dämpfung sicherstellt, ausreichend
bleibt.
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Dies ist z. B. der Fall, wenn man eine wirksame
Dämpfung der Schwingungen mit geringer Frequenz,
beispielsweise Schwingungen mit einer Frequenz zwischen
5 und 20 Hz sicherstellen will, die an einem Fahrzeug
beim Durchfahren von Unebenheiten der Straße auftreten.
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Zu diesem Zweck macht man sich die Tatsache zunutze,
daß in den betreffenden Abstützungen zwei ringförmige
Profile angeordnet sind, um beide zur Ausbildung einer
"Flüssigkeitskolonne" zur Sicherstellung der Dämpfung
auszunutzen.
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Ausgehend von einer Antischwingungsbuchse der eingangs
beschriebenen Art besteht die Erfindung darin, daß der
enge Durchgang in Reihe zwei Abschnitte, die jeweils an
den beiden ringförmigen Profilen vorhanden sind, und
ein Verbindungsstück enthält, das diese beiden
Abschnitte miteinander verbindet und sich axial längs
des äußeren Randes einer der beiden radialen Arme
erstreckt, die Bestandteil des Körpers aus elastomerem
Material sind.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung wird
das eine und/oder andere der folgenden Merkmale
benutzt, bei denen vorgesehen ist, daß
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- die beiden ringförmigen Profile und das
Verbindungsstück gemeinsam einen starren
zylindrischen Käfig bilden, der mit der äußeren
rohrförmigen Armatur fest verbunden ist und deren
Verbindungsstück einen Stab bildet,
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- daß der Käfig aus zwei axial nebeneinanderliegenden
Hälften besteht,
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- daß die Mündungen des engen Durchganges in die
beiden Taschen in der Nähe des Verbindungsstückes
winklig auf beiden Seiten des Verbindungsstückes
angeordnet sind,
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- daß die Verbindung zwischen dem Verbindungsstück
und jedem ringförmigen Abschnitt so ausgebildet
ist, daß jeder schlagartige Wechsel der Richtung
für das Abfließen der Flüssigkeit vermieden wird,
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- daß der enge Durchgang über seine gesamte
Erstreckung durch ein und dasselbe kurvenförmig
verlaufende und gebogene Rohr begrenzt wird.
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Außer diesen Hauptmerkmalen sieht die Erfindung vor,
vorzugsweise gleichzeitig weitere Anordnungen zu
verwenden, die nachstehend ausführlicher beschrieben
sind.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung
erläutert, auf der ein Ausführungsbeispiel dargestellt
ist, auf das die Erfindung selbstverständlich nicht
beschränkt ist. Es zeigen:
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Fig. 1 und 2
eine erfindungsgemäße hydraulische
Antischwingungsbuchse in einem axialen Schnitt
gemäß der Linie I-I der Fig. 2 bzw. in einem
Querschnitt gemäß der Linie II-II der Fig. 1,
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Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der Buchse, bei
der die äußere, rohrförmige Armatur weggelassen
wurde und
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Fig. 4 eine schematische Darstellung, die den Weg des
engen Durchganges innerhalb der Buchse zeigt.
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Die erfindungsgemäße Antischwingungsbuchse besteht aus
folgenden Teilen:
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- einer rohrförmigen, zylindrischen, inneren
Armatur 1,
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- einer rohrförmigen, zylindrischen, äußeren
Armatur 2, die die Armatur 1 umgibt und die im
eingebauten und belasteten Zustand der Buchse
koaxial zu dieser Armatur 1 liegen kann, wobei die
Achsen der beiden Armaturen in jedem Fall im
Ruhezustand der Buchse parallel zueinander verlaufen
und
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- einem Körper 3 aus elastomerem Material, der die
Armaturen 1 und 2 miteinander verbindet und zwischen
diesen zwei dichte Taschen A und B ausbildet, die
sich in der Richtung D diametral gegenüberliegen.
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Die innere Armatur 1 ist zur Verbindung mit einer (nicht
dargestellten) Welle bestimmt, die die Armatur dicht
durchquert, während die äußere Armatur 2 zur Befestigung
an einem (nicht dargestellten) Lager dient, wobei die
Welle und das Lager an jeweils einem von zwei starren
Elementen z. B. dem Motor eines Kraftfahrzeuges bzw.
dessen Chassis befestigt sind, zwischen denen eine
Antischwingungsabstützung angebracht werden soll.
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Ein Teil des Körpers 3, von dem hier aus Gründen der
Übersichtlichkeit angenommen ist, daß es sich um seine
obere Hälfte handelt, hat bei Belastung die Form eines
Zylinders mit der den beiden Armaturen 1 und 2
gemeinsame Achse mit einem U- oder V-förmigen axialen
Halbschnitt, wobei in den beiden Stirnwänden 5 des Teils
zwei flache Rinnen 4 ausgenommen sind, die in axialer
Richtung der Buchse nach außen zu offen sind.
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Dieser Abschnitt enthält ferner zwei radiale Arme oder
Flansche 6, die sich parallel zu den Achsen der
rohrförmigen Armaturen erstrecken und sich diametral
gegenüberliegen oder sich nach Art eines weit
geöffneten V, wie auf Fig. 2 dargestellt, erstrecken,
wobei die Arme mit den Wänden 5 und der äußeren Armatur
2 die Kammer A begrenzen.
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Der Abschnitt des Körpers 3, der die Kammer B begrenzt,
besteht aus einer dünnen, flexiblen Membran 7.
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Diese Membran hat die Form eines halbkreisförmig
gebogenen und leicht in Richtung der Achse bauchigen
Bandes. Das Band enthält zwei halbkreisförmige Ränder,
die dicht mit der äußeren Armatur 2 verbunden sind,
wobei die beiden Enden des Bandes in Umfangsrichtung
gesehen mit den radialen Armen 6 verbunden sind und so
eine Tasche C, die in axialer Richtung mit der
Atmosphäre in Verbindung steht, zwischen den Armen und
der Membrane 7 ausgebildet ist.
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Die Profile sind dicht durch die axialen Enden der
äußeren rohrförmigen Armatur 2 verbunden, derart, daß
zwei kreisförmige enge Kanäle 10, 11 gebildet werden.
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Statt unabhängig voneinander zu sein, wie es bei den
bekannten Ausführungsformen der Fall ist, sind die
Kanäle 10 und 11 erfindungsgemäß in Reihe über eine
Verbindungsleitung 12 verbunden, die einen einzigen und
verhältnismäßig langen Kanal Z bildet.
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Die Verbindungsleitung 12 erstreckt sich parallel zu den
Achsen der rohrförmigen Armaturen längs des äußeren
Randes einer der beiden radialen Arme oder Flansche 6.
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Auf diese Weise bleibt das gesamte Volumen jeder der
Taschen A und B im Inneren des mittleren Abschnittes der
äußeren Armatur 2 frei, wodurch große radiale
Schwingungen der Buchse bei einem gegebenen äußeren
Durchmesser der Buchse ermöglicht werden.
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Darüber hinaus wird der allgemeine Aufbau der
Antischwingungsbuchse durch die Anwesenheit der
Verbindungsleitung 12 in keiner Weise kompliziert, da
diese den radialen Arm 6, der sie begrenzt, harmonisch
vervollständigt, indem die Verbindungsleitung
beispielsweise in einfacher Weise in dem Rand
ausgenommen wird oder eine seitliche Armatur des Armes
bildet.
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Die beiden Enden des einzigen Kanals Z münden jeweils in
eine der beiden Taschen A und B über zwei Öffnungen 13,
14, die jeweils in einem der beiden Profile 8 und 9
ausgenommen sind.
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Die Kammern A und B, ebenso wie der Kanal Z, der diese
verbindet, sind mit einer Dämpfungsflüssigkeit, im
allgemeinen einem Antigel gefüllt.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die
Verbindungsleitung 12 aus einem geradlinigen, in
Längsrichtung verlaufenden Stab 15, eines
durchbrochenen, starren zylinderischen Käfigs, der aus
dem Stab und den zwei ringförmigen Profilen 8 und 9
besteht.
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Der enge Kanal Z besteht auch aus einer Reihe von Rillen
oder gewölbten Rinnen in der zylindrischen äußeren
Oberfläche des Käfigs, wobei die gesamte Anordnung dicht
durch die äußere rohrförmige Armatur 2 bedeckt ist.
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Der in Längsrichtung verlaufende Stab 15 erstreckt sich
längs des äußeren Randes einer der beiden Flansche 6 aus
elastomerem Material, wobei der Flansch an dem Stab
angebracht ist.
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Wie sich aus den Figuren 2, 3 und 4 ergibt, sind die
beiden Einmündungen des engen Kanals Z in die beiden
Kammern A und B vorzugsweise winklig benachbart von dem
Stab 15, den sie winklig einrahmen, derart, daß jeder
den Kanal Z enthaltende Abschnitt des Profils 8 oder 9
sich auf einem Kreisboden von etwa 360º um die Achse der
Hülse erstreckt und die relative Länge des Kanals Z auf
diese Weise verhältnismäßig groß ist.
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Diese Länge kann leicht mehr als doppelt so groß sein
wie die Länge üblicher einziger Kanäle.
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Insbesondere kann man, wenn man mit L diese Länge und
mit D den entsprechenden Durchmesser des betrachteten
engen Kanals bezeichnet, dem Verhältnis R der Länge L zu
dem entsprechenen Durchmesser D einen sehr großen,
oberhalb 100 liegenden Wert geben, der vorzugsweise
zwischen 150 und 300 liegt.
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Aus diesem Grunde ist es möglich, mit den
erfindungsgemäßen Buchsen die Schwingungen zu dämpfen,
die eine verhältnismäßig niedrige Frequenz haben, z. B.
Schwingungen deren Frequenz allgemein
zwischen 5 und 20 Hz liegt und auf ein Fahrzeug beim
überfahren von Unregelmäßigkeiten der Straße einwirken.
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Unabhängig von der gewählten Ausführungsform erhält man
schließlich eine hydraulische Antischwingungsbuchse,
deren Aufbau, Funktion und Vorteile vorstehend
ausreichend beschrieben sind.
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Die Erfindung ist keinesfalls beschränkt auf die
vorstehend beschriebenen Ausführungsformen; sie umfaßt
vielmehr alle Varianten, insbesondere solche
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- bei denen, um Belastungsverluste, die in der
Flüssigkeit auftreten, die in dem engen Kanal
umläuft, zu verringern, die Verbindung zwischen
der mittleren Verbindungsleitung und jedem
Ringabschnitt so ausgebildet ist, daß jeder
schlagartige Wechsel der Strömungsrichtung der
Flüssigkeit vermieden wird, wobei der Stab, der Teil
des unterbrochenen starren Käfigs ist, nicht mehr
geradlinig ist und in Längsrichtung verläuft, sondern
derart geneigt ist, daß der Winkel, der jedes Ende
mit dem ringförmigen benachbarten Abschnitt
verbindet, verringert wird oder der Stab sogar die
Form eines S haben kann, wie es mit unterbrochenen
Linien 16 auf Fig. 4 dargestellt ist,
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- bei denen der starre unterbrochene Käfig nicht aus
einem Block besteht, sondern aus zwei Hälften
zusammengesetzt ist, die identisch sein können oder
nicht, axial zueinander ausgerichtet und gegenseitig
durch Verformung des elastomeren Körpers
zusammengefügt sind und
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- bei denen die "ringförmigen Profile", die die beiden
kreisbogenförmigen Endabschnitte des engen Kanals
bilden, anders ausgebildet sind als es oben
beschrieben und dargestellt wurde und beispielsweise
einen Querschnitt aufweisen, der die Form eines
U hat, das zur Außenseite der Buchse in Richtung der
Achse ihrer äußeren rohrförmigen Armatur offen ist,
wobei dann die Rinne, die jeden kreisbogenförmigen
Endabschnitt bildet, durch eine ebene, sich in
Querrichtung erstreckende Scheibe, die axial gegen
diese anliegt, verschlossen wird. Die
Profilquerschnitte können auch die Form eines
geschlossenen Bogens haben, insbesondere eines
Kreises, wobei dann der gesamte Kanal durch dasselbe
gebogene und abgewinkelte Rohr gebildet wird.