Lagerbuchse mit doppelelastischer Lagerung

Die Erfindung betrifft eine Lagerbuchse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zur dämpfenden Lagerung von Körpern, insbesondere Aggregaten und Maschinen- und Fahrzeugelementen, werden seit langem Buchsen verwendet, die ein äußeres und ein inneres zylindrisches Element aufweisen, die radial über ein elastisches Element, insbesondere einen Elastomerkörper, verbunden sind. Die Dämpfungseigenschaften der Buchsen können u.a. durch seine Maße sowie die Wahl des elastischen Elementes, z.B. dessen Werkstoff, beeinflusst werden. Es sind auch nierenförmige Buchsen bekannt, bei denen das elastische Element wenigstens zweigeteilt und in Umfang srichtung durch entsprechende Zwischenräume beabstandet ist. Derartige Buchsen können zusätzlich durch die Anzahl der elastischen Elemente und deren Zwischenräume sowie deren Winkel, d.h. Ausdehnung in Umfangsrichtung, in ihren Eigenschaften beeinflusst werden.

Nachteilig ist bei derartigen Buchsen mit Nieren, dass diese in den radialen Richtungen, in denen die elastischen Elemente die beiden Buchsenelemente verbinden, steif sind und in den radialen Richtungen, in denen die Zwischenräume vorgesehen sind, eine

vergleichsweise geringe Steifigkeit aufweisen. Hierdurch wird in den radialen Richtungen der Zwischenräume ein Einbruch in der Isolierung von Körperschall bewirkt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lagerbuchse der eingangs beschriebenen Art bereit zu stellen, welche eine verbesserte Körperschallisolierung und bzw. oder eine verringerte Steifigkeit in Richtung der elastischen Elemente und bzw. oder einen Impedanz sprang aufweist. Wenigstens ist eine Alternative zu den bekannten derartigen Lagerbuchsen bereitzustellen.

Die Aufgabe wird erfindungs gemäß durch eine Lagerbuchse mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Somit betrifft die vorliegende Erfindung eine Lagerbuchse mit einer doppelelastischen Lagerung in Form einer doppelten Nierenanordnung, d.h. einer Nierenanordnung von elastischen Elementen, die das Zwischenelement mit dem äußeren Lagerelement verbindet und einer weiteren Nierenanordnung von elastischen Elementen, die das Zwischenelement mit dem inneren Lagerelement verbindet. Diese elastischen Elemente sind dabei zueinander in Umfangsrichtung versetzt angeordnet.

Der vorliegenden Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass auf diese Weise durch die erste Nierenanordnung von elastischen Elementen, wie bisher bekannt, eine vorgegebene Steifigkeit in dieser radialen Richtung geschaffen werden kann, die jedoch dadurch erfindungs gemäß wieder verringert werden kann, indem die zweite

Nierenanordnung von elastischen Elementen so vorgesehen werden, dass sich die

Zwischenräume der zweiten Nierenanordnung zumindest teilweise radial mit den elastischen Elementen der ersten Nierenanordnung überdecken, d.h. in radialer Richtung nicht durchgehend elastisches Material zwischen dem inneren und äußeren Lagerelement vorhanden ist. Durch die hierzu versetzte angeordnete zweite Nierenanordnung wird gleichzeitig die Steifigkeit in dieser radialen Richtung erhöht, so dass die Lagerbuchse insgesamt eine in allen radialen Richtungen ausgeglichene und vergleichbare Steifigkeit aufweisen kann, falls die beiden Nierenanordnungen entsprechend ausgelegt sind. Diese Anordnung wird durch das Vorsehen des Zwischenelementes ermöglicht. Durch die Wahl des Materials des Zwischenelementes, dessen konstruktiver Ausgestaltung, der Wahl der Materialien der elastischen Elemente, vorzugsweise elastomeren Materialien, der radialen Dicke und bzw. oder Breite in Umfangsrichtung der elastischen Elemente bzw. deren radialen Abstände, dem Grad der Überdeckung in Umfangsrichtung der inneren und äußeren elastischen Elemente etc. stehen bei der Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lagerbuchse zahlreiche Einflussmöglichkeiten zur Verfügung, auf das Schwingungs- und Dämpfungsverhalten einzuwirken. Hierdurch kann eine Reduzierung der

Körperschallübertragung im höheren Frequenzbereich erreicht werden, welche auch zu einer Reduzierung des Luftschallpegels führt, d.h. zu einer Geräuschminderung z.B. für den Fahrer eines Fahrzeugs mit einer derartigen Lagerbuchse, insbesondere zu einer Einhaltung eines gewünschten Luftschallpegels am Fahrerohr. Es wird ferner die

Verbesserung der Dämmung in Richtung der Längsachse der Lagerbuchse erreicht. Die Lagerbuchse weist durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung einen integrierten breitbandigen Tilger auf, dessen Tilgerfrequenz durch konstruktive Maßnahmen und bzw. oder die verschiedenen Materialien beeinflusst werden kann. Auch kann eine derartige Lagerbuchse einen Impedanzsprung aufweisen. Die elastischen Elemente sind

vorzugsweise aus elastomeren Materialien bzw. weisen solche auf. Ihre Eigenschaften können durch die Wahl der Materialien als hoch-, mittel- oder niedrigdämpfende

Materialien beeinflusst werden. Die elastischen Elemente können gleiche oder

unterschiedliche Materialien aufweisen. Die Zwischenräume der elastischen Elemente sind vorzugsweise hohl, d.h. materialfrei, können jedoch auch materialgefüllt sein, z.B. auch durch ein Medium wie ein Fluid.

Vorzugsweise sind die elastischen Elemente und die weiteren elastischen Elemente im Wesentlichen rechtwinklig zueinander in Umfangsrichtung versetzt angeordnet. Auf diese Weise wird die größte Entkopplung der beiden steifen Schwingungsrichtungen zwischen der inneren und äußeren Nierenanordnung erreicht. Ferner wird eine identische, zumindest vergleichbare Steifigkeit in beiden rechtwinklig zueinander stehenden Richtungen (X- und Y-Richtung) erreicht.

Vorzugsweise nehmen die elastischen Elemente und bzw. oder die weiteren elastischen Elemente in Umfangsrichtung jeweils einen Winkel zwischen ca. 10° und ca. 170°, bevorzugt zwischen ca. 30° und ca. 150°, besonders bevorzugt zwischen ca. 45° und ca. 120°, ganz besonders bevorzugt zwischen ca. 60° und ca. 90° ein. Je größer der jeweilig eingenommene Winkel ist, desto größer ist auch die Ges amtsteif igkeit der Lagerbuchse; je geringer diese Winkel ist, desto geringer ist die Gesamtsteifigkeit. Vorzugsweise überdecken sich die elastischen Elemente und die weiteren elastischen Elemente in Umfangsrichtung teilweise. Dabei ist die Entkopplung der beiden

Nierenanordnung um so größer, desto geringer die Überdeckung ist.

Vorzugsweise sind zwei elastische Elemente und bzw. oder zwei weitere elastische Elemente vorgesehen. Durch diese Anordnung werden rechtwinklig in Umfangsrichtung versetzte jeweilige Vorzugsrichtungen der größten Steifigkeit bzw. Nachgiebigkeit erreicht.

Vorzugsweise weist das Zwischenelement eine Fachwerkstruktur aus Zwischenräumen und Rippen auf. Auf diese Weise kann das Schwingungs- und Dämpfungsverhalten der Lagerbuchse beeinflusst werden. Insbesondere kann eine große radiale Ausdehnung des Zwischenelementes bei geringem Gewicht aufgrund der materialfreien Zwischenräume und trotzdem hoher Steifigkeit aufgrund der fachwerkartigen Rippenstruktur erreicht werden.

Vorzugsweise sind die Zwischenräume zumindest teilweise mit einem Material ausgefüllt, welches sich vom Material des Zwischenelementes unterscheidet. Dies kann z.B. durch Ausschäumen vorgenommen werden. Hierdurch kann das Schwingungs- und

Dämpfungsverhalten der Lagerbuchse weiterhin beeinflusst und die Steifigkeit der Rippenanordnung erhöht werden.

Vorzugsweise weist das Zwischenelement ein Material mit hohem E-Modul und bzw. oder hoher Dämpfung auf. Hierdurch wird eine hohe Steifigkeit des Zwischenelements erreicht, wodurch aufgrund der Anordnung der beiden Nierenanordnungen von elastischen

Elementen ein Impedanzsprung im Übertragungsverhalten der Lagerbuchse erreicht werden kann. Beispielsweise können Eisenguss oder Kunststoffe verwendet werden. Vorzugsweise ist die Masse des Zwischenelementes zur Dämpfung der zweiten

Resonanzfrequenz der Lagerbuchse abgestimmt. Ebenso kann vorzugsweise die Masse des Zwischenelementes zur Dämpfung der Tilgerfrequenz der Lagerbuchse abgestimmt sein. Auf diese Weise kann diese jeweilige bestimmte Frequenz gezielt bedämpft werden.

Vorzugsweise weisen die elastischen Elemente und die weiteren elastischen Elemente ein unterschiedliches oder das gleiche Material, vorzugsweise ein elastomeres Material, auf. Wird das gleiche Material verwendet, so wird hierdurch die Herstellung vereinfacht und deren Kosten reduziert. Werden unterschiedliche Materialien verwendet, so kann das jeweilige elastische Verhalten individuell beeinflusst werden. Vorzugsweise ist zumindest einer der Zwischenräume, vorzugsweise sind alle

Zwischenräume, zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, geschlossen. Hierdurch kann die Stabilität der Lagerbuchse in Längsrichtung erhöht und eingestellt werden. Ferner kann ein Durchfluss von z.B. Flüssigkeit in Längsrichtung hierdurch reduziert bzw.

verhindert werden.

Vorzugsweise weist zumindest einer der Zwischenräume, vorzugsweise weisen alle Zwischenräume, wenigstens einen im Wesentlichen radial ausgerichteten Anschlag auf, der vorzugsweise elastisch ist. Hierdurch kann das Dämpfungsverhalten der Lagerbuchse weiter beeinflusst werden. Insbesondere kann ab Erreichen einer bestimmten Amplitude der radialen Auslenkung der Anschlag wirken.

Ein Ausführungsbeispiel und weitere Vorteile der Erfindung werden nachstehend im Zusammenhang mit der folgenden Figur erläutert. Darin zeigt: Fig. 1 eine perspektivische schematische Darstellung einer erfindungs gemäßen

Lagerbuchse.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Lagerbuchse. Die Lagerbuchse weist ein äußeres Lagerelement 1 auf, welches über zwei (äußere) elastische Elemente 2, die zueinander in Umfangsrichtung durch zwei hohle Zwischenräume 3 beabstandet sind, mit einem Zwischenelement 4 verbunden ist. Die elastischen Elemente 2 sind aus elastomeren Materialien und jeweils sowohl an das äußere Lagerelement 1 als auch an das Zwischenelement 4 anvulkanisiert. Die beiden elastischen Elemente 2 sowie deren Zwischenräume 3 sind identisch ausgeführt, d.h. erstrecken sich jeweils paarweise um den gleichen Winkel in Umfangsrichtung. Das Zwischenelement 4 ist als Fachwerkstruktur aus Zwischenräumen 5 und Rippen 6 ausgeführt.

Die Lagerbuchse weist ferner ein inneres Lagerelement 9 mit einer Aufnahme 10 zur Herstellung einer mechanischen Verbindung auf. Das innere Lagerelement 9 ist über zwei weitere (innere) elastische Elemente 7, die zueinander in Umfangsrichtung durch zwei hohle Zwischenräume 8 beabstandet sind, mit dem Zwischenelement 4 verbunden. Die weiteren elastischen Elemente 7 sind ebenfalls aus elastomeren Materialien und jeweils sowohl an das innere Lagerelement 9 als auch an das Zwischenelement 4 anvulkanisiert. Erfindungsgemäß sind die Paare der äußeren und inneren elastischen Elemente 2, 7 so vorgesehen, dass sie sich in Umfangsrichtung teilweise überdecken, jedoch im

Wesentlichen in radialer Richtung jeweils ein elastisches Element 2, 7 und ein

Zwischenraum 3, 8 des jeweils anderen Paares von elastischen Elementen 2, 7 sich gegenüber stehen. Hierdurch werden die erfindungsgemäßen vorteilhaften Eigenschaften der verringerten Steifigkeit und verbesserten Körperschallisolierung erreicht.

Bezugszeichenliste

(Teil der Beschreibung)

A Längsachse, Mittelachse, Achse der Rotations Symmetrie, in Z-Richtung R Radius, radiale Richtung, senkrecht zur Längsachse A

X X-Richtung

Y Y-Richtung, senkrecht zur X-Richtung

Z Z-Richtung, senkrecht zur X- und Y-Richtung

1 äußeres Lagerelement

2 (äußere) elastische Elemente

3 äußere Zwischenräume, in Umfangsrichtung zwischen den (äußeren) elastischen Elementen 2

4 Zwischenelement

5 Zwischenräume des Zwischenelements 4

6 Rippen des Zwischenelements 4

7 weitere (innere) elastische Elemente

8 innere Zwischenräume, in Umfangsrichtung zwischen den weiteren (inneren) elastischen Elementen 7

9 inneres Lagerelement

10 Aufnahme des inneren Lagerelements 9