DE10006178A1 - Elastomerlager - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung beschreibt ein Elastomerlager, das aus einem Innenteil 1, sowie wenigstens einer das Innenteil 1 umgebenden Ringhülse 2 und einem zwischen Innenteil und Ringhülse 2 mit diesen festhaftend verbundenen Elastomerkörper 3 besteht. Das Innenteil 1 weist einen Ringwulst 4 mit zwei Stützflächen 4a, 4b auf, von denen ausgehend je ein stegförmiger Teil 3a, 3b des Elastomerkörpers untere einem Winkel alpha zur Längsachse 5 des Elastomerlagers in Verbindung zu der wenigstens einen Ringhülse 2 bildet. Ein derartiges Elastomerlager hat eine radial weiche sowie eine axial harte Federungscharakteristik.
Description
Die Erfindung betrifft ein Elastomerlager wie es in Kraftfahrzeugen in den
unterschiedlichsten Anwendungsbereichen zum Einsatz kommen kann.
So ist beispielsweise die Verwendung zur Lagerung der Hinterachse, als Getriebelager oder
als Aggregatlager möglich.
Bekannte Elastomerlager-Ausführungen, die zumeist aus einem Innenteil, einem Außenteil
und einem dazwischen angeordneten Elastomerkörper bestehen, haben jedoch den Nachteil,
daß diese in radialer Richtung gesehen eine sehr harte Federungscharakteristik und in axialer
Richtung zumeist eine sehr weiche Federungscharakteristik aufweisen. Diese Eigenschaften .
sind jedoch nicht für jeden Einsatzzweck uneingeschränkt anwendbar, so daß, um
beispielsweise eine axiale Federung härterer Charakteristik zu erreichen, Ausführungen
bekannt sind, bei denen ein oder mehrere zusätzliche Axialanschläge vorgesehen werden.
Diese Elastomerlager werden in Folge ihres mehrteiligen Aufbaus kompliziert, sind
schwierig herzustellen und zu montieren und damit kostenintensiv.
Um die radiale Federungscharakteristik wenigstens etwas nachgiebiger gestalten zu können,
ist es bekannt, Nieren, d. h. Ausnehmungen in dem Elastomer vorzusehen.
Gegenwärtig steht kein Elastomerlager zur Verfügung, das einteilig ist, in axialer Richtung
eine harte Federungscharakteristik sowie in radialer Richtung eine weiche
Federungscharakteristik aufweist.
Der Erfindung liegt die technische Problemstellung zugrunde, ein Elastomerlager zu
schaffen, das einteilig ausgeführt ist und in Bezug auf die Lagerlängsachse radial eine
weiche Federungcharakteristik sowie axial eine harte Federungscharakteristik aufweist.
Die Erfindung löst diese technische Problemstellung mit den Merkmalen des
Patentanspruches 1.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein erfindungsgemäßes Elastomerlager besteht aus einem Innenteil sowie wenigstens einer
das Innenteil umgebenden Ringhülse und einem zwischen Innenteil und jeder Ringhülse mit
diesen fest haftend verbundenen Elastomerkörper. An dem Innenteil ist ein Ringwulst
ausgebildet, der beiderseitig Stützflächen aufweist, von denen ausgehend je ein stegförmiger
Teil des Elastomerkörpers unter einem Winkel α zur Längsachse des Elastomerlagers die
Verbindung zu der wenigstens einen Ringhülse bildet.
Durch den stegförmig ausgebildeten Teil des Elastomerkörpers, welcher sich einerseits an
den Stützflächen des Ringwulstes und andererseits in der wenigstens einen Ringhülse
abstützt, kann eine axial harte Federungscharakteristik des Lagers in einfacher Weise
erreicht werden. Das Innenteil, der Elastomerkörper und die wenigstens eine Ringhülse
bilden gemeinsam ein einteiliges Bauteil, das durch Spritzen beziehungsweise durch ein
Vulkanisationsverfahren des Elastomerkörpers hergestellt wird. Somit sind die
Fertigungskosten für ein erfindungsgemäßes Elastomerlager äußerst gering. In Folge der
Anordnung der stegförmigen Teile des Elastomerkörpers unter einem Winkel zur
Längsachse wird darüber hinaus in einfacher Weise eine radial weiche
Federungscharakteristik eines erfindungsgemäßen Elastomerlagers erreicht, da dieses in
radialer Richtung nachgiebig ist, soweit die Elastizität des Elastomerkörpers dies zuläßt.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, die Ringhülse in einer
Außenhülse oder unmittelbar in ein Aufnahmeauge eines Kraftfahrzeugbauteiles
einzusetzen. Dadurch kann gleichzeitig erreicht werden, daß auf die stegförmigen Teile des
Elastomerkörpers eine Vorspannkraft wirkt. Die Vorspannkraft ist insoweit von Vorteil als
sie unzulässigen Zugspannungen im Elastomermaterial in vorteilhafter Weise entgegen
wirkt, so daß ein erfindungsgemäßes Lager sowohl auf Torsion, in axialer, wie auch in
radialer Richtung gleichermaßen belastbar ist.
Ferner ist gemäß einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens vorgesehen, die
stegförmigen Teile des Elastomerkörpers als um das Innenteil umlaufende Ringe
auszubilden.
Zur Vermeidung des Verrutschens der Ringhülse(n) innerhalb der Außenhülse bzw. des
Aufnahmenauges des Kraftfahrzeugbauteiles, wird weiter vorgeschlagen, die wenigstens
eine Ringhülse innerhalb der Außenhülse in ihrer Lage zu fixieren. Die Lagefixierung kann
in an sich bekannter Weise, beispielsweise durch eine Presspassung oder eine punktweise
Verformung beziehungsweise Umbördelung des Randes der Außenhülse erfolgen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird ein erfindungsgemäßes Elastomerlager mit
zwei, bezogen auf die Längsachse des Elastomerlagers einen axialen Abstand zueinander
aufweisenden Ringhülsen ausgestattet. Diese sind jeweils mit einem stegförmigen Teil des
Elastomerkörpers verbunden. Dabei können die Ringhülsen annähernd eine L-, V-, U- oder
W-Form aufweisen.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht ferner darin, den Ringwulst mit einem
Querschnitt auszustatten, dessen Kontur ausgehend von der zylindrischen Außenoberfläche
des Innenteils in einen Kreisbogen, eine Pyramidenform oder eine Pyramidenstumpfform
übergeht.
Dabei hat sich ein harmonischer Übergang von der zylindrischen Außenoberfläche des
Innenteiles zum Ringwulst in Form eines Kreisbogens als sinnvoll und vorteilhaft einsetzbar
erwiesen, weil die sich gegen die Stützflächen abstützenden stegförmigen Teile des
Elastomerkörpers dabei sowohl eine axiale Federung als auch in geringfügigem Maße eine
radiale Federung des Lagerinnenteiles relativ zu den Ringhülsen bzw. dem Lageraußenteil
aufweisen. Aber selbstverständlich sind auch andere als die genannten geometrischen
Querschnittsformen des Ringwulstes oder Übergangsgeometrien möglich.
Um eine weiche radiale Federungscharakteristik des erfindungsgemäßen Elastomerlagers zu
bewirken, wird darüber hinaus vorgeschlagen, zwischen der Außenhülse bzw. dem
Aufnahmeauge des Kraftfahrzeugbauteiles und der Oberfläche des Ringwulstes einen
radialen Abstand in Form eines Freiweges vorzusehen. Die radiale Federung wird im
Bereich des Freiweges ausschließlich über den in dieser Richtung sehr weich ausgeführten
Elastomerkörper und von diesem insbesondere durch seine stegförmigen Teile bewirkt.
Im Bereich der radial äußeren Oberfläche des Ringwulstes ist es darüber hinaus vorteilhaft,
einen Überzug aus Elastomermaterial vorzusehen, so daß dadurch in einfacher Weise ein
radialer Dämpfungsanschlag gebildet wird. Nach Überschreiten des Freiweges durch eine
radiale Bewegung des Innenteiles schlägt die Oberfläche des Ringwulstes an die
Innenoberfläche des Kraftfahrzeugbauteiles bzw. der Außenhülse an. Hier ist der elastomere
Dämpfungsanschlag von Vorteil, da er ein hartes Anschlagen und damit eine
Geräuschbildung innerhalb des Lagers wirkungsvoll verhindert.
Der Winkel α zwischen der spannungsfreien Null-Linie des stegförmigen Teiles des
Elastomerkörpers und der Längsachse des Elastomerlagers kann erfindungsgemäß zwischen
1° und 89° betragen. Ein bevorzugter Bereich dieses Winkels α liegt jedoch zwischen 20°
und 60°. In diesem Bereich kann insbesondere eine sehr gute axial harte
Federungscharakteristik sowie eine sehr weiche radiale Federungscharakteristik erreicht
werden, wobei die radial weiche Federung durch den zuvor genannten Freigweg noch
verbessert werden kann.
In den Elastomerkörper können ferner zusätzlich Ausnehmungen eingelassen sein, die eine
gezielte Auslegung der radialen Federungscharakteristik eines erfindungsgemäßen
Elastomerlagers gestatten. Diese Ausnehmungen werden als Nieren bezeichnet, weil sie
zumeist eine nierenförmige Querschnittsform aufweisen.
Eine spezielle Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elastomerlagers wird nachfolgend
unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1: ein erstes erfindungsgemäßes Elastomerlager im Schnitt entlang einer zur
Längsachse korrespondierenden Ebene,
Fig. 2: eine andere Ausführung eines erfindungsgemäßen Elastomerlagers im Teilschnitt
und
Fig. 3: eine weitere Ausführung eines erfindungsgemäßen Elastomerlagers im
Mittenschnitt.
Die Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Elastomerlager im Querschnitt entlang einer in
Richtung einer Längsachse 5 des Elastomerlagers verlaufenden Ebene. Das Elastomerlager
in Fig. 1 besteht aus einem metallischen Innenteil 1, welches vorliegend als Aluminium-
Vollprofil mit einer Innenbohrung 8 ausgeführt ist.
Selbstverständlich kann jedoch anstelle eines Vollprofils auch ein aus einem gestauchten,
rohrförmigen Bauteil hergestelltes Innenteil zum Einsatz kommen.
Ferner weist das in Fig. 1 gezeigte Elastomerlager zwei, bezogen auf die Längsachse 5
einen axialen Abstand zueinander aufweisende Ringhülsen 2a und 2b auf. Zwischen den
Ringhülsen 2a und 2b und dem metallischen Innenteil 1 ist ein ingesamt mit 3 bezeichneter
Elastomerkörper angeordnet. Dieser Elastomerkörper 3 überzieht den zylindrischen Teil des
Innenteiles 1 (im oberen und unteren Bildteil erkennbar) mit einer dünnen Elastomerschicht.
Das Innenteil 1 geht ausgehend von diesem zylindrischen Abschnitt über einen
kreisbogenförmigen Abschnitt in einen Ringwulst 4 über. Dieser Ringwulst bildet an seinen
mit dem Elastomerkörper verbundenen Flächen Stützflächen 4a und 4b aus. Der
Elastomerkörper geht von dem zylindrischen Umhüllungsbereich des Innenteiles 1 in
stegförmige Teile 3a bzw. 3b über. Diese stegförmigen Teile 3a und 3b des
Elastomerkörpers 3 gewährleisten in axialer, also in Richtung der Längsachse 5 des
Elastomerlagers eine harte Federungscharakteristik.
Wie aus der Fig. 1 weiterhin ersichtlich ist, erstrecken sich die stegförmigen Teile 3a und
3b des Elastomerkörpers jeweils unter einem Winkel α von etwa 20° bis 30° bezogen auf
die Längsachse 5 des Elastomerlagers zwischen dem Ringwulst 4 und den zugeordneten
Ringhülsen 2a und 2b. Die stegförmigen Teile 3a und 3b des Elastomerkörpers sind dabei
als um das Innenteil 1 umlaufende Ringe ausgebildet. Gleiches trifft für die Ringhülsen 2a
und 2b zu. Die Ringhülsen 2a und 2b sind ihrerseits in einer Außenhülse 6 aufgenommen.
Die Außenhülse 6 ist dabei fest mit den Ringhülsen 2a und 2b verbunden. Vorliegend wurde
für diese Verbindung ein Reibschluß gewählt, d. h. die Ringhülsen 2a und 2b weisen eine
Presspassung zu der sie aufnehmenden Außenhülse 6 auf. Durch diese Preßverbindung wird
gleichzeitig eine Vorspannkraft auf die stegförmigen Teile 3a und 3b des Elastomerkörpers
3 ausgeübt. Die Vorspannkraft gewährleistet, daß der Elastomerkörper sowohl torsional als
auch axial und radial bewegbar ist, ohne daß nennenswerte Überlastungen in dem
Elastomerkörper auftreten, wie sie insbesondere als Zugspannungen für das Material
schädlich wären.
Der Ringwulst 4 ist an dem Innenteil 1 umlaufend ausgeführt. Zwischen seiner Oberfläche,
die mit einem Dämpfungsanschlag 7 versehen ist, und der Innenoberfläche der Außenhülse 6
ist ein Freiweg vorhanden. Dieser Freigweg gewährleistet eine radial sehr weiche Federung,
so lange, bis der Dämpfungsanschlag 7 in Berührungskontakt mit der Innenoberfläche der
Außenhülse 6 kommt. Eine Öffnung 9 in der Außenhülse 6 wird beiderseits des
erfindungsgemäßen Elastomerlagers von dem zylindrischen Abschnitt des Innenteiles 1
durchragt.
Wie aus der Fig. 2 hervorgeht, ist es ebenfalls möglich, an der äußeren, freien Oberfläche
der Ringhülsen 2a und 2b einen Anschlagpuffer 10 vorzusehen. Dieser kann zusätzlich
genutzt werden, um eine Wegbegrenzung oder einen Anschlag in axialer Richtung zu
ermöglichen. Der Übergang zwischen dem Innenteil 1 und dem Ringwulst 4 ist bei dieser
Ausführung nicht kreisbogenförmig ausgeführt. Wie aus der Fig. 2 ferner ersichtlich ist,
wird die Öffnung 9 der Außenhülse 6 beziehungsweise des Kraftfahrzeugaufnahmeauges so
groß gehalten, daß ein rechtwinkelig zur Längsachse 5 des Elastomerlagers ausgerichteter
Ringflanschbereich der Ringhülsen 2a und 2b bis in die Öffnung 9 hineinragt. An diesem
Flanschbereich ist der zuvor genannten Anschlagpuffer 10 angebracht. Er kann bei der
Herstellung des gesamten Bauteiles zusammen mit dem Elastomerkörper 3 einteilig
ausgeführt werden. Ein Dämpfungsanschlag 7 ist bei der Ausführung entsprechend Fig. 2
nicht vorhanden.
Das grundsätzlich im Aufbau zu den zuvor beschriebenen Ausführungen ähnliche
Elastomerlager der Fig. 3 weist im Elastomerkörper 3 eine Ausnehmung 11 auf, die
vorliegend den Elastomerkörper 3 in axialer Richtung, also parallel zur Längsachse 5.
vollständig durchsetzt. Die gezeigte Ausführung ist beispielhaft zu verstehen. Selbstredend
können mehrere Ausnehmungen 11 über den Umfang des Elastomerlagers verteilt
angeordnet sein.
Der Dämpfungsanschlag 7 weist bei der in Fig. 3 dargestellten Variante einen stärkeren
Querschnitt auf, als es bei dem in der Fig. 1 gezeigten Elastomerlager der Fall ist, weil
auch der Dämpfungsanschlag 7 von der Ausnehmung 11 durchsetzt ist.
1
Innenteil
2
Ringhülse
2
a,
2
b Ringhülse
3
Elastomerkörper
3
a,
3
b stegförmiger Teil
4
Ringwulst
4
a,
4
b Stützfläche
5
Längsachse
6
Außenhülse (Kraftfahrzeugaufnahmeauge)
7
Dämpfungsanschlag
8
Innenbohrung
9
Öffnung
10
Anschlagpuffer
11
Ausnehmung
Claims (12)
1. Elastomerlager bestehend aus einem Innenteil (1), sowie wenigstens einer das Innenteil
(1) umgebenden Ringhülse (2) und einem zwischen Innenteil und Ringhülse (2) mit
diesen festhaftend verbundenen Elastomerkörper (3), wobei das Innenteil (1) einen
Ringwulst (4) mit zwei Stützflächen (4a, 4b) aufweist, von denen ausgehend je ein
stegförmiger Teil (3a, 3b) des Elastomerkörpers unter einem Winkel (α) zur Längsachse
(5) des Elastomerlagers die Verbindung zu der wenigstens einen Ringhülse (2) bildet.
2. Elastomerlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine
Ringhülse (2) in eine Außenhülse (6) oder ein Aufnahmeauge eines
Kraftfahrzeugbauteiles eingesetzt ist, sodaß auf die stegförmigen Teile (3a, 3b) des
Elastomerkörpers eine Vorspannkraft wirkt.
3. Elastomerlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
stegförmigen Teile (3a, 3b) jeweils als um das Innenteil (1) umlaufender Ring ausgebildet
sind.
4. Elastomerlager nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
wenigstens eine Ringhülse (2) in der Außenhülse (6) oder dem Aufnahmeauge des
Kraftfahrzeugbauteiles lagefixiert ist.
5. Elastomerlager nach einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß zwei bezogen auf die Längsachse (5) des Elastomerlagers einen
axialen Abstand zueinander aufweisende Ringhülsen (2a, 2b) mit je einem stegförmigen
Teil (3a bzw. 3b) des Elastomerkörpers verbunden sind.
6. Elastomerlager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringhülsen (2a, 2b)
annähernd einen L-, V-, U- oder W-förmigen Querschnitt aufweisen.
7. Elastomerlager nach einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Ringwulst (4) einen Querschnitt aufweist, dessen Kontur
ausgehend von der zylindrischen Außenoberfläche (1a) des Innenteiles (1) in einen
Kreisbogen, eine Pyramidenform oder eine Pyramidenstumpfform übergeht.
8. Elastomerlager nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen der Außenhülse (6) oder dem Aufnahmeauge des Kraftfahrzeugbauteiles und
der Oberfläche des Ringwulstes (4) ein radialer Abstand in Form eines Freiweges
vorhanden ist.
9. Elastomerlager nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des
Elastomerkörpers den Ringwulst (4) überzieht und somit einen radialen
Federungsanschlag (7) bildet.
10. Elastomerlager nach einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Winkel (α) zwischen der spannungsfreien Nullinie jedes
stegförmigen Teils (3a, 3b) des Elastomerkörpers und der Längsachse (5) des
Elastomerlagers zwischen 1° und 89°, vorzugsweise jedoch zwischen 20° und 60°
beträgt.
11. Elastomerlager nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die
Ringhülsen (2a, 2b) in die Außenhülse (6) oder unmittelbar in das Aufnahmeauge des
Kraftfahrzeugbauteiles eingesetzt sind und an der äußeren, freien Oberfläche eines
rechtwinklig zur Längsachse (5) des Elastomerlagers bis in den Bereich einer Öffnung (9)
der Außenhülse (6) beziehungsweise des Aufnahmeauges hineinragenden
Flanschbereiches der Ringhülsen (2a, 2b) ein Anschlagpuffer (10) angeformt ist.
12. Elastomerlager nach einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß in den Elastomerkörper (3) Ausnehmungen (11) eingelassen sind.
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