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von Motoren und/oder des Differentialgetriebes in Fahrzeugen, bestehend aus einem Gummi-Metall-
Element mit einem inneren, die Bohrung für den Befestigungsbolzen des zu lagernden Teiles enthal- tenden, parallelflächigen Metallquader, zwei an einander gegenüberliegenden Flächen des Metall- quaders anvulkanisierten Gummikörpern mit parallel zu den Quaderflächen verlaufenden Aussen- flächen, sowie einem das Gummi-Metall-Element umschliessenden Gehäuse.
Bei einem bekannten Parallelschublager dieser Art sind die beiden, an einander gegenüberlie- genden Seiten eines Bleches angeordneten Gummikörper zur Bildung des Lagers an den Innenflächen des von einem metallischen U-Bügel gebildeten Gehäuses anvulkanisiert, so dass Metallquader, Gum- mikörper und Gehäuse eine materialschlüssige Einheit bilden. Diese bekannten Gummi-Metall-
Parallelschublager haben sich nicht bewährt, da infolge Materialschrumpfung nach der Vulkanisa- tion Zugvorspannungen in den Gummielementen entstehen, denen eine Biegespannung bei Betriebsbe- lastung überlagert wird.
Ferner tritt beim Beschleunigen und Verzögern eine Erhöhung der Zugspan- nungen ein, die auf Grund der Volumenbeständigkeit des Gummis zu starken, in Randeinschnürun- gen zum Ausdruck kommenden Verformungen der Gummikörper führen und nach verhältnismässig kur- zer Zeit ein Einreissen und damit Zerstören des Lagers in diesen Bereichen zur Folge haben. Diese
Wirkung der bekannten Parallelschublager wurde noch dadurch verstärkt, dass die grössten Zug- und Biegekräfte in den Randbereichen, d. h. gerade in den Zonen der herstellungsbedingt geringsten
Haftung zwischen den Gummi- und Metallteilen der Gummielemente wirksam werden.
Aus den vorstehend genannten Gründen finden Parallelschublager heute in den genannten Bereichen keine Anwendung mehr, es werden vielmehr heute zur Lagerung von Kraftfahrzeug-,
Schiffs- und Lokomotivantrieben ausschliesslich Keillager eingesetzt, die aus einem keilförmig aus- gebildeten Metallinnenteil und einem entsprechend trogartig ausgebildeten Gehäuse bestehen, die mittels jeweils eines beidflächig anvulkanisierten Gummikörpers zu einer materialschlüssigen Einheit verbunden sind.
In dem so ausgebildeten Lager treten unter vertikalen Auflagerkräften senkrecht auf die Gehäusewand wirkende Druckkomponenten und tangential dazu wirkende Schubkomponenten im Gummi auf. wobei einerseits die durch die materialübliche Schrumpfung des Gummis nach dem Aufvulkanisieren hervorgerufenen Zugspannungen ausgeglichen werden, insbesondere jedoch das Auftreten übermässiger Zug- und Biegespannungen in Abhängigkeit von der Betriebsbelastung vermieden wird.
In bezug auf ihre Standzeit haben sich diese Lager daher bestens bewährt, ihr Nachteil ist jedoch, dass sie einerseits einen grossen Einbauraum, teure Metallteile und aufwendige Vulkanisierformen erfordern, die für jeden Lagertyp neu gefertigt werden müssen, da das Gehäuse zum Zwecke der Anvulkanisation des Gummiteiles mit in die Vulkanisierform eingelegt und diese daher eine der speziellen Gehäuseform angepasste Gestaltung aufweisen muss. Ein weiterer Nachteil besteht auch darin, dass Keillager ausserordentlich anfällig gegen vertikal nach oben gerichtete Kräfte sind.
Die in dieser Belastungsrichtung wirkenden Kräfte führen in ähnlicher, noch verstärkter Form wie in den eingangs beschriebenen Parallelschublagern zu Zugspannungen im Gummikörper mit hohen Spannungsspitzen gerade an den besonders anfälligen Hafträndern mit denselben, eingangs beschriebenen Folgen.
Ein weiterer Nachteil der Keillager ist auch darin zu sehen, dass die systembedingt erwünschte Druckspannung die Schwingungsdämpfung und Geräuschisolierung in einem beachtlichen Umfang herabsetzt.
Es sind weiterhin Motorlager bekannt, bei denen zwei Keillager der vorstehend beschriebenen Art gegeneinander vorgespannt angeordnet sind, so dass je nach Richtung der vertikalen Belastung nach oben oder unten jeweils nur ein Lagerteil beansprucht und der andere entlastet wird. Auf diese Weise können zwar nachteilige Zugspannungen vermieden werden, ihre Herstellung benötigt jedoch einen erhöhten Aufwand bei gleichzeitiger Vergrösserung der Einbaumasse zumindest in einer Richtung, wobei als weiterer Nachteil die Befestigung der Motorpratze nur seitlich am inneren Metallteil möglich ist mit der Folge, dass der Motor zum Zwecke der Montage am Fahrzeug nicht von oben her aufgesetzt werden kann.
Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines elastischen Motorlagers, das bei einfachster und
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zeug und Ladegut schonenden Fahrkomfort bringt, und die Erfindung besteht, ausgehend von einem
Parallelschublager der eingangs beschriebenen Art darin, dass an den dem Metallquader abgekehr- ten Aussenflächen der Gummikörper jeweils eine Metallplatte anvulkanisiert und das so gebildete, ohne Gehäuse gefertigte Gummi-Metall-Element durch Einspannen mit den Aussenflächen der Metall- ! platten kraftschlüssig in dem an wenigstens einer Seite offenen Gehäuse gehalten ist, wobei die auf das Gummi-Metall-Element dauerhaft wirkende Einspannkraft mindestens der statischen,
parallel zu den Aussenflächen wirkenden Auflagerlast des gelagerten Teiles und die in Wirkungsrichtung der Auflagerlast gemessene Länge der Gummikörper mindestens dem 2,2fachen ihrer Dicke zwischen den Haftflächen entspricht.
Durch die Erfindung ist ein höchsten Anforderungen an ein elastisches Motorlager genügendes
Gummi-Metall-Parallelschublager geschaffen, bei dem ein wesentlicher Vorteil in der gehäuseunab- hängigen Herstellbarkeit des Gummi-Metall-Elementes als selbstständiger Bauteil besteht. Dadurch wird nicht nur die Vulkanisierform vereinfacht und verbilligt, sondern es wird auch möglich, ein und dasselbe Lagerelement, d. h. den Vulkanisierteil, für die verschiedensten in annähernd glei- cher Grössenordnung liegenden Motorentypen zu verwenden, indem man jeweils ein anderes, dem
Einbaufall angepasstes Gehäuse zur Anwendung bringt. Mit wenigen standardisierten Vulkanisiertei- len kann durch Benützung verschiedener Gehäusevarianten eine grosse Anzahl von Fahrzeugtypen ausgerüstet werden.
Es ist zu bemerken, dass die zum Vulkanisieren unbedingt erforderlichen For- men aus massivem Stahl gefertigt werden und daher lange Fertigungszeit und hohe Beschaffungs- kosten erfordern, so dass die Verwendung schon vorhandener Standard-Vulkanisierteile, besonders bei der Entwicklung neuer Kraftfahrzeugtypen äusserst vorteilhaft ist, während Lagergehäuse schnell herstellbar sind. Das erfindungsgemässe Motorlager bietet daher hinsichtlich der Produktion wie auch der Lagerhaltung erhebliche wirtschaftliche Vorteile.
Die getrennte Herstellung von Gummi-Metall-Element und Gehäuse hat den weiteren besonderen
Vorteil, dass dadurch beim Einpressen in das Gehäuse erst das Aufbringen einer Druckvorspan- nung auf den Gummikörper ermöglicht wird, im Gegensatz zu bekannten, stets in einem Stück ge- fertigen Lagern. Die Druckvorspannung ist für die Wechselfestigkeit von hoher Bedeutung, weil eine erwünschte Orientierung der Kettenmoleküle im Kautschuk eintritt und der Zugspannungsan- teil der bei Schubbelastungen unvermeidlichen Biegespannungen durch die überlagerte Druckspan- nung herabgesetzt wird.
Die erfindungsgemäss vorgesehene Druckvorspannung soll auf beiden Seiten des Gummikör- pers mindestens der statischen Auflagerkraft entsprechen. Hiedurch werden beim Auftreten von Massenkräften durch Bremsverzögerung, die in Fahrtrichtung, also senkrecht zu den Haftflächen gerichtet ist, Zugspannungen vermieden, denn die Kräfte durch Bremsverzögerung sind stets kleiner als die vertikale Auflagerkraft, bedingt durch die grösstmögliche Reibungsziffer zwischen Rad und Strasse in Grösse der einfachen Erdbeschleunigung.
Schliesslich wird durch das ebenfalls im Hauptanspruch enthaltene Merkmal, dass die Länge der Gummikörper-in vertikaler Richtung gemessen mindestens dem 2, 2fachen ihrer Dicke zwischen den Haftflächen entspricht, erreicht, dass die bei Schubbeanspruchung unvermeidbar auftretenden zusätzlichen Biegespannungen auf ein Minimum beschränkt werden. Bei dieser erfindungsgemäss vorgesehenen Dimensionierung beträgt der Biegeanteil 10% der Verformung. Dieser Wert sollte nicht überschritten werden, da bei grösserem Biegeanteil das Kraft-Weg-Diagramm degressiv verläuft und ausserdem an den Hafträndern Zugbeanspruchungen mit hohen Spitzenwerten auftreten. Dies gilt in gleicher Weise für nach oben und nach unten gerichtete Kräfte.
Das im Hauptanspruch beschriebene erfindungsgemässe Lager bringt sowohl hinsichtlich der Schwingungs- wie auch der Geräuschisolierung ein Optimum. Bei stehenden und liegenden Reihenmotoren gerader und ungerader Zylinderzahl sowie bei V-Motoren wirken alle schwingungserregenden Kräfte annähernd senkrecht zur Hauptträgheitsachse. Auch die durch umlaufende Massen erregten Längsdrehschwingungen rufen Schwingungsausschläge um die Hauptträgheitsachse hervor, die in einer senkrecht dazu verlaufenden Ebene liegen. Da die Gummikörper ebenfalls in einer senkrecht zur Hauptträgheitsachse liegenden Ebene angeordnet sind, werden sie ausschliesslich auf Schub beansprucht.
Sie haben daher in allen Richtungen kleinstmögliche Federkonstante, so dass die Eigenfrequenzen der elastisch gelagerten Motormasse den niedrigstmöglichen Wert annehmen
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eingebracht werden, wobei lediglich durch Dimensionierung und entsprechendes Zusammenpressen vor dem Einbringen die dauerhafte Erhaltung der erforderlichen Vospannung sichergestellt werden muss. Selbstverständlich kann eine derartige Fahrgestellausnehmung auch zur Aufnahme eines
Lagers in einer der beiden zuletzt beschriebenen Ausführungsformen dienen, in welchem Falle die 'Ausnehmung jedoch nicht als Spanngehäuse sondern lediglich als Aufnahme dient, so dass das La- ger lediglich einer Sicherung gegen ungewolltes Verschieben beispielsweise durch Verschrauben gegen das Gestell bedarf.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen durch einige Ausführungsbeispiele erläutert. Es zei- gen Fig. 1 einen Schnitt durch das Gummi-Metall-Element eines Lagers gemäss der Erfindung, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II durch Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III durch
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form eines Lagers zur Lagerung eines Motors mit von der Seite angreifender Pratze in Vorderan- sicht.
Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie VII-VII durch Fig. 6, Fig. 8 eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemässen Lagers, Fig. 9 einen Schnitt nach der Linie IX-IX durch Fig. 8, Fig. 10 einen Schnitt nach der Linie X-X durch Fig. 8, Fig. 11 eine teilgeschnittene Seitenansicht auf eine weitere Ausführungsform eines Lagers, Fig. 12 eine Sicht von oben auf Fig. 11, Fig. 13 ein Lager mit einer als Gehäuse wirkenden Ausnehmung am Vorderachs-Hilfsträger, Fig. 14 eine Sicht von oben auf Fig. 13.
Das in den Zeichnungen dargestellte Gummi-Metall-Parallelschublager besteht aus einem Gummi-
Metall-Element mit einem inneren, die Lagerbohrung-l-für den zu lagernden Teil enthaltenden parallelflächigen Metallquader --2--, zwei an einander gegenüberliegenden Flächen des Metallqua- ders anvulkanisierten Gummikörpern --3-- mit parallel zu den Quaderflächen verlaufenden Aussen- flächen --5, 6--, sowie einem das Gummi-Metall-Element --2, 3-- einschliessenden Gehäuse.
Es ist, siehe Fig. 1 bis 5, an den Aussenflächen --6-- der Gummikörper --3-- jeweils eine Metallplat- te --4-- anvulkanisiert und das so gebildete Gummi-Metall-Element --2, 3, 4-- durch Einspannen zwischen den Aussenflächen --7-- der Metallplatten kraftschlüssig in einem an wenigstens einer
Seite offenen Gehäuse --10-- gehalten, wobei die auf das Gummi-Metall-Element dauerhaft wirkende
Einspannkraft mindestens der statischen Auflagerlast des gelagerten Teiles und die in der Wirkungs- richtung P, der Auflagerlast gemessene Länge der Gummikörper --3-- mindestens dem 2, 2fachen ihrer Dicken zwischen den Haftflächen --5, 6-- entspricht.
Der Metall-Innenquader -- 2-- und die äusseren Platten --4-- sind im Beispielsfalle mit einer gegen den Gummikörper weisenden Flächenverdickung --11-- bzw. Flächenprägung --12-- versehen derart, dass die Gummikörper --3-- in ihren inneren Flächenbereichen eine geringere Dicke als in ihren rundumlaufenden Randzonen aufweisen, wodurch infolge der Vergrösserung der Gummidicke in der rundumlaufenden Randzone gegenüber der Innenzone ein erheblicher Spannungsabbau erzielt wird. Es sind weiterhin die Metallplatten auf ihren Aussenflächen mit einer dünnen Gummischicht bei Ausfüllung des durch die Flächeneinprägung gebildeten Raumes versehen, wodurch eine bessere Haftreibung gegenüber dem sich um das Gummi-Metall-Element spannenden Gehäuse erzielt wird.
Das Gummi-Metall-Element ist mit die Federwege in allen Richtungen begrenzenden Anschlägen versehen, wozu der Metallquader --2-- an seinen von den Gummikörpern begrenzten Freiflächen mit einer rundumlaufenden Nut --13-- versehen ist und in die Nutausnehmung mit beidseitigem Seitenabstand zu den Nuträndern Anschlagleisten --14-- einvulkanisiert sind. Die Nutausnehmun- gen -13-- weisen eine sich keilförmig aufweitende und die Anschlagleisten --14-- eine sich gegenläufig keilförmig verjüngende Form auf, wobei die Anschlagleisten --14-- rundumlaufend in einem nicht unterbrochenen Strang vulkanisiert sind. Die Anschlagleisten --14-- ragen, siehe Fig. 3, über die Aussenkontur des Metallquaders hinaus, wobei in diesen Richtungen das Gehäuse selbst den Gegenanschlag bildet.
Zur Begrenzung der nach oben gerichteten Federausschläge sind, siehe Fig. 4 und 5, nach innen ragende Vorsprünge --16-- am Gehäuse --10-- vorgesehen, die in Schlitz- ausnehmungen --17-- des Metallquaders --2-- eingreifen und als Federwegbegrenzung wirken. Die Vorsprünge --15-- übergreifen die Metallplatten spielfrei und sichern diese gegen ein Herausschieben nach oben.
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Das erfindungsgemässe Lager lässt eine beliebige Gestaltung des Gehäuses nach Material, Formgebung und Anbringung der Befestigungsflansche und der Gehäuseöffnung entsprechend den jeweils geforderten Einbaumassen und Einbaubedingungen zu. So kann in einer besonders einfachen Ausführungsform, siehe Fig. 6 bis 12, das Gehäuse aus einem entsprechend längendimensionierten Abschnitt eines handelsüblichen gezogenen Vierkantrohres --18, 19, 20-- bestehen, in das das Gummi-Metall-Element-2, 3, 4-- eingepresst ist, und das in beliebiger Lage eingebaut werden und je nach Einbaubedingungen an unterschiedlicher Stelle mit einer Anschraubbohrung zur Befestigung des zu lagernden Teiles am Fahrzeugrahmen versehen sein kann.
Bei der in den Fig. 4 und 5 wiedergegebenen Ausführungsform ist das Gehäuse --10 in der Ebene der unteren zum Einschieben des Vulkanisierteiles bestimmten Gehäuseöffnung mit einem Be- festigungsflansch-9-versehen, wobei das Lager durch die Auflagerlast des gelagerten Motors in der in Fig. 1 durch Pfeil P, bezeichnenden Axialrichtung belastet wird, während in der in den Fig. 6 und 7 wiedergegebenen Ausführungsform die durch Pfeil --Po -- bezeichnete Auflagerlast zwar ebenfalls vertikal, aber quer zur Axialrichtung des hochkant gestellten Gehäuses verläuft.
Hiebei wird die Belastung durch das Motorgewicht über eine seitlich angreifende Pratze - und einen horizontalen Bolzen eingeleitet, während bei dem Lager nach den Fig. 8 bis 10 die Lastaufnahme über eine von oben aufgesetzte Pratze --21-- erfolgt, wozu der Metallquader - zur Einbringung der Anschraubbohrung --22-- nach oben auskragt und das Gehäuse nach oben mit einer entsprechenden Ausnehmung --23-- versehen ist. Zur Befestigung der Lager nach den Fig. 6 und 7 ist das Gehäuse --18-- mit Befestigungsflanschen --9-- zur Befestigung an einer horizontalen Bodenplatte versehen, während das Gehäuse --19-- in den Fig. 8 bis 10 eine die hintere Öffnung verschliessende Anschraubplatte --24-- zur Verschraubung gegen eine vertikale Wand - aufweist.
Im Gehäuse --19-- ist weiterhin eine Anschlagplatte --26-- zur seitlichen Anschlagbegrenzung in Verbindung mit der Anschlagleiste --14-- vorgesehen. Das in den Fig. 11 und 12 wiedergegebene Lager entspricht im Aufbauprinzip dem in den Fig. 4 und 5 wiedergegebenen Lager, wobei lediglich am Gehäuse --10-- Blechstreifen --27-- angeschweisst sind, die auf der einen Seite zur Befestigungsflanschen --28-- und auf der andern Seite zu die Gummikörper --3-- übergreifenden oberen Anschlägen --29-- abgebogen sind. Die Seitenwände des Gehäuseteiles --20-- weisen Ein- drückungen --37-- auf, die als seitliche Anschläge für die Gummikörper --3-- dienen.
Nach den Fig. 13 und 14 ist ein erfindungsgemässer Vulkanisierteil, wie er in den Fig. 8,
9 und 10 gezeigt wurde, ohne ein weiteres Aussengehäuse in dem von der Vertiefung --39-- im Vor- derachshilfsrahmen --38-- eines PKW und einer aufgeschweissten Haube --40-- gebildeten Hohlraum mit der statischen Belastung des Motorlagers entsprechender Vorspannung eingedrückt und dort durch Haftreibung und Anschlag an den äusseren Blechkanten gehalten. Die Haube --40-- ist ein Bestandteil des Hilfsrahmens --38-- und ist mit ihm durch Punktschweissung an den umgebogenen Kanten-41 und 42-- verbunden.
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