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Die
Erfindung betrifft ein elastisches Festlager mit den Merkmalen des
Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
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STAND DER TECHNIK
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Aus
der
DE 196 54 189
A1 ist ein elastisches Lager mit den Merkmalen des Oberbegriffs
des Patentanspruchs 1 bekannt. Der starre Rahmen ist ein Abschnitt
eines Aluminiumstranggussprofils, das eine Ausnehmung mit kreisförmigem Querschnitt
für die
Aufnahme der Federanordnung aus Elastomerwerkstoff und der von dieser
abgestützten
Buchse aufweist. Die Buchse ist ein koaxial in der Aussparung angeordneter
Rohrabschnitt. Die Federanordnung aus Elastomerwerkstoff ist in
dem Ringraum zwischen dem Rohrabschnitt und dem Abschnitt des Aluminiumstranggussprofils
angeordnet. Die Durchbrechungen für die Befestigungselemente
sind in auskragenden Randbereichen des Aluminiumstranggussprofils
als in der Hauptebene des Lagers und senkrecht zu der Ausnehmung
der Buchse verlaufende Bohrungen vorgesehen. Bei der Montage des
bekannten elastischen Festlagers und entsprechender Festlager mit
gleicher Anordnung und gleichem Verlauf der Ausnehmung der Buchse
für die
Aufnahme des dynamisch beanspruchten abzustützenden Bauteils und der Durchbrechungen
zur Aufnahme von Befestigungselementen für die orts- und drehfeste Befestigung
an einem abstützenden
Bauteil treten Probleme mit Toleranzen beim Abstand der beiden Bauteile
zueinander auf. Wenn diese Toleranzen nicht durch Zwischenordnung
von Abstandhaltern unterschiedlicher Dicke kompensiert werden, was
einen üblicherweise
nicht zu leistenden Zusatzaufwand darstellt, resultieren sie in
eine unerwünschte ungleichmäßige Vorspannung
der Federanordnung aus Elastomerwerkstoff in Richtung des Abstands der
beiden Bauteile. Diese Richtung ist beispielsweise bei der Aufhängung von Elementen
des Antriebsstrangs oder der Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs auch
die Richtung der dynamischen Beanspruchung, die durch das elastische
Lager aufgefangen werden soll. Unterschiedliche Vorspannungen der
Federanordnung aus Elastomerwerkstoff in dieser Richtung führen letztlich
zu unterschiedlichen Dämpfungs-
und Dämmungseigenschaften
des elastischen Lagers. Daneben kommt es bei den geschilderten Anwendungen
des elastischen Lagers im Kfz-Bereich auch zu statischen Deformationen
der Federanordnung aus Elastomerwerkstoff aufgrund von insbesondere thermischen
Längenänderungen
des Antriebsstrangs oder der Abgasanlage. Diese Längenänderungen
treten typischerweise in der Hauptebene des Lagers senkrecht zur
Richtung des Abstands zwischen dem abzustützenden und dem abstützenden Bauteil
auf.
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Um
die vorgenannten Längenänderungen
zu kompensieren, sind Festlager mit in aufwendiger Weise vorgespannten
Federanordnungen aus Elastomerwerkstoff bekannt. Ein solches geht
beispielsweise aus der
DE
102 11 955 B4 hervor.
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Neben
Festlagern, deren Rahmen starr, d. h. orts- und drehfest an einem
abstützenden
Bauteil zu befestigen sind, gibt es so genannte Pendellager, die zwar
ortsfest, aber verschwenkbar an einem abstützenden Bauteil anzubringen
sind und bei denen durch die Verschwenkbarkeit des Rahmens gegenüber dem
abstützenden
Bauteil eine Beweglichkeit der Buchse für das abzustützende Bauteil
quer zur Richtung des Abstands der beiden Bauteile gegeben ist. Diese
Pendelbewegung führt
aber gleichzeitig auch zu einer ungewollten Veränderung des Abstands der beiden
Bauteile, die sich nur bei relativ großer Erstreckung eines Pendellagers
in Richtung des Abstands der beiden Bauteile in Grenzen hält. Überdies
sind Toleranzen beim Abstand der beiden Bauteile bei einem Pendellager
nicht durch die Pendelbewegung kompensierbar. Vielmehr müssen sie
durch aufwändige
Höhenverstellungen
für einen
Lagerbolzen, der an dem abstützenden
oder abzustützenden
Bauteil vorgesehen ist und in eine Schwenklagerbuchse des Pendellagers
eingreift, kompensiert werden. Hierdurch wird der Gesamtkostenaufwand
für die
Erstellung einer elastischen Aufhängung unter Verwendung eines
Pendellagers erhöht.
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Aus
der
DE 198 05 401
A1 ist eine Elastomerfeder mit einer Buchse zur Aufnahme
eines Lagerbolzens bekannt. Die Buchse weist radiale Ausnehmungen
auf, die sich radial von einem kreisförmigen Durchgangsbereich der
Buchse erstrecken. Soweit bei der bekannten Elastomerfeder, die
insbesondere für
die Lagerung einer Abgasanlage an einem Fahrzeugboden vorgesehen
ist, durch thermische Ausdehnungen der Abgasanlage relativ große seitliche
Verschiebungen des von der Buchse abgestützten Lagerbolzens auftreten,
die nicht vibrationsbedingt sind, weist der freie Querschnitt der
Buchse in seitlicher Richtung keine radialen Ausnehmungen auf, in
die der Lagerbolzen sonst eingedrückt werden könnte. Die
seitlichen Verschiebungen des Lagerbolzens werden stattdessen durch
einen elastisch verformbaren Haltebügel kompensiert, der gemeinsam mit
einer starren Befestigungsplatte einen Rahmen ausbildet, an dem
die Elastomerfeder abgestützt
ist.
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elastisches Festlager
mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 aufzuzeigen, das
statische Verschiebungen des abzustützenden Bauteils, beispielsweise
aufgrund von thermischen Längenänderungen
ohne statische Deformationen der Federanordnung aus Elastomerwerkstoff
kompensiert. Möglichst
sollen mit dem elastischen Festlager auch Toleranzen im Abstand
des abzustützenden
Bauteils von dem abstützenden
Bauteil kompensierbar sein.
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LÖSUNG
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Die
Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß durch ein elastisches Festlager
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen
des neuen elastischen Festlagers sind in den Unteransprüchen 2 bis
10 beschrieben.
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BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die
in der Hauptebene des neuen Festlagers verlaufende Streckung der
Ausnehmung der Buchse ermöglicht
eine Lageverschiebung des im Querschnitt nicht ebenfalls langgestreckten
abzustützenden
Bauteils innerhalb der Ausnehmung der Buchse. So können beispielsweise
thermische Längenänderungen,
die auf das abzustützende
Bauteil einwirken, in der Richtung der Streckung kompensiert werden, ohne
dass es zu einer statischen Deformation der Federanordnung aus Elastomerwerkstoff
kommt.
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Festlager
mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1, bei denen
die Ausnehmung der Buchse für
die Aufnahme des dynamisch beanspruchten abzustützenden Bauteils in der Hauptebene
des Festlagers langgestreckt ist, sind grundsätzlich aus der
US 4 550 795 A und der
JP 2002-234 350 A bekannt.
Hier ist das dynamisch beanspruchte abzustützende Bauteil jedoch jeweils
so langgestreckt, dass es die Ausnehmung der Buchse in Richtung
ihrer Streckung vollständig
ausfüllt.
Somit sind hier jeweils keine Lageverschiebungen des abzustützenden
Bauteils innerhalb der Ausnehmung der Buchse möglich.
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Bei
dem neuen elastischen Festlager verlaufen die Durchbrechungen des
Rahmens für
die Befestigungselemente vorzugsweise nicht mehr in der Hauptebene
des Festlagers, sondern wie die Ausnehmung der Buchse quer dazu.
Hieraus resultieren Vorteile bei der Herstellung des Rahmens, der
dann nur Durchbrechungen für
die Befestigungselemente bzw. eine Aussparung für die Federanordnung und die
Buchse mit Verlauf in einer Richtung aufzuweisen braucht.
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Wenn
die Durchbrechungen des Rahmens für die Befestigungselemente
zudem in der Hauptebene des Festlagers in einer Richtung langgestreckt sind,
die typischerweise der Richtung des Abstands des abzustützenden
Bauteils von dem abstützenden Bauteil
entspricht, können
bei Verwendung von nicht ebenfalls im Querschnitt langgestreckten
Befestigungselementen, also beispielsweise von üblichen Befestigungsschrauben,
Toleranzen dieses Abstands durch unterschiedliche Lagen der Befestigungselemente
in den Durchbrechungen des Rahmens kompensiert werden. Dieser Vorteil
stellt sich auch unabhängig
von einer zusätzlichen
langgestreckten Ausbildung der Ausnehmung der Buchse ein. Wenn die
Ausnehmung der Buchse aber in einer ersten Richtung langgestreckt
ist, dann sind die Durchbrechungen für die Befestigungselemente
vorzugsweise in einer in der Hauptebene des Festlagers quer zu der
ersten Richtung verlaufenden zweiten Richtung langgestreckt.
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Die
hier verwendete Angabe ”quer” ist als ”im Wesentlichen
senkrecht” zu
verstehen. Sie verlangt damit keine exakt senkrechte Orientierung
der jeweils angesprochenen Richtung zu der ebenfalls angesprochenen
Richtung oder Ebene. Insbesondere ist aus der Tatsache, dass bei
dem neuen elastischen Festlager sowohl die Ausnehmung der Buchse
als auch die Durchbrechungen für
die Befestigungselemente quer zu der Hauptebene des Festlagers verlaufen,
nicht abzuleiten, dass diese parallel zueinander verlaufen müssen. Allerdings
ist eine solche Parallelität
ein Merkmal bevorzugter Ausführungsformen des
neuen elastischen Festlagers. Ebenso ist es bevorzugt, wenn die
Ausnehmung der Buchse und die Durchbrechung des Rahmens für die Befestigungselemente
tatsächlich
senkrecht zu der Hauptebene des Festlagers verlaufen. Weiterhin
können
auch die Richtungen, in denen die Befestigungselemente in der Hauptebene
des Festlagers langgestreckt sind, und die Richtung, in der die
Ausnehmung der Buchse in der Hauptebene des Festlagers langgestreckt
ist, exakt senkrecht zueinander verlaufen.
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Ein
weiteres Merkmal bevorzugter Ausführungsformen des neuen elastischen
Festlagers ist, dass der Rahmen die Federanordnung aus Elastomerwerkstoff
in der Hauptebene des Festlagers vollständig umschließt, um auf
diese Weise beispielsweise auch eine Verliersicherung für das abzustützende Bauteil
auszubilden.
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Die
Ausnehmung der Buchse kann in der Hauptebene des Festlagers mittig
zwischen den Durchbrechungen des Rahmens für die Befestigungselemente
angeordnet sein. Die Relativverschiebung des abzustützenden
Bauteils in der Richtung der Streckung der Ausnehmung kann so keine unausgeglichenen
Hebelkräfte
um die Durchbrechungen für
die Befestigungselemente bzw. um die Befestigungselemente herum
verursachen, die zu einer unerwünschten
Relativbewegung des Rahmens gegenüber dem abstützenden
Bauteil führen
könnten.
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Um
den Rahmen des neuen elastischen Festlagers mit der gewünschten
Funktionalität
möglichst
kostengünstig
auszubilden, kann dieser ein Abschnitt eines Stranggussprofils,
beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung sein.
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Die
Buchse des neuen elastischen Festlagers kann einen in der Hauptebene
des Festlagers um ihre Ausnehmung herum geschlossenen Kraftübertragungsring
aufweisen, der aus nicht dehnbarem Material ausgebildet sein sollte.
Beispielsweise kann es sich bei dem Kraftübertragungsring um einen Abschnitt
eines ovalen Metallrohrs handeln. Dieses Metallrohr kann wiederum
im Stranggussverfahren, vorzugsweise aus Aluminium, hergestellt
sein.
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Wenn
der Kraftübertragungsring
der Buchse des neuen elastischen Festlagers mit Elastomerwerkstoff
ausgekleidet ist, der die Ausnehmung der Buchse begrenzt, kann diese Auskleidung
aus Elastomerwerkstoff Toleranzen beim Durchmesser des abzustützenden
Bauteils kompensieren und eine über
die unterschiedlichen Belastungszustände des abzustützenden
Bauteils hinweg gute Ankopplung des abzustützenden Bauteils an die Buchse
und damit an die diese abstützende
Elastomerfeder sicherstellen.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand eines in den Figuren dargestellten
bevorzugten Ausführungsbeispiels
weiter erläutert
und beschrieben.
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1 zeigt
ein elastisches Festlager in einem durch die Hauptebene des elastischen
Festlagers verlaufenden Vertikalschnitt; und
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2 zeigt
das elastische Festlager gemäß 1 in
einem senkrecht zu dem Vertikalschnitt gemäß 1 durch
eine Symmetrieebene des elastischen Festlagers verlaufenden Horizontalschnitt.
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FIGURENBESCHREIBUNG
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Das
in den 1 und 2 dargestellte elastische Festlager 1 weist
einen starren Rahmen 2, eine Federanordnung 3 aus
Elastomerwerkstoff 4, und eine Buchse 5 mit einer
Ausnehmung 6 zur Aufnahme eines hier nicht gezeigten abzustützenden, dynamisch
beanspruchten Bauteils auf. Der Rahmen 2 wird durch einen
Abschnitt 7 eines Stranggussprofils 8 aus einer
Aluminiumlegierung 9 ausgebildet. Der Rahmen 2 ist
zur starren, d. h. orts- und drehfesten, Befestigung an einem hier
nicht dargestellten abzustützenden
Bauteil vorgesehen. Der Rahmen 2 weist hierzu zwei Durchbrechungen 10 auf,
bei denen es sich um Aussparungen 11 des Stranggussprofils 8 handelt.
Die Durchbrechungen 10 verlaufen somit senkrecht zu der
Hauptebene 12 des elastischen Festlagers 2, die
der Zeichenebene gemäß 1 entspricht.
Der freie Querschnitt der Durchbrechungen 10 in der Hauptebene 12 ist
nicht kreisförmig,
sondern in einer Richtung 13, die senkrecht zu dem Abstand
der beiden Durchbrechungen 10 verläuft, langgestreckt. In Verbindung
mit Befestigungselementen von kreisrundem Querschnitt, die durch die
Durchbrechungen 10 hindurchgreifen, kann so die Relativlage
des Rahmens 2 zu dem abstützenden Bauteil in der Richtung 13 justiert
werden, um beispielsweise Toleranzen beim Abstand des abzustützenden
Bauteils von dem abstützenden
Bauteil zu kompensieren. Während
eine Mehrzahl von weiteren Aussparungen 14, 15 und 16 in
dem Stranggussprofil 8 des Rahmens 2 vorgesehen
sind, um dessen Masse zu reduzieren, nimmt eine zentrale Aussparung 17 die
Federanordnung 3 aus Elastomerwerkstoff 4 und die
Buchse 5 auf. Die Federanordnung 4 stützt einen Kraftübertragungsring 18 der
Buchse 5 gegenüber dem
Rahmen 2 ab, wobei der Elastomerwerkstoff 4 sowohl
an den Rahmen 2 als auch an den Kraftübertragungsring 18 anvulkanisiert
ist. Der Kraftübertragungsring 18 ist
hier ein Abschnitt 19 eines im Querschnitt ovalen Rohrs 20 aus
einer Aluminiumlegierung 21, die dieselbe Aluminiumlegierung
wie die Aluminiumlegierung 9 sein kann. Der Kraftübertragungsring 18 der
Buchse 5 ist mit Elastomerwerkstoff 4 ausgekleidet,
wobei der Elastomerwerkstoff 4 die Ausnehmung 6 der
Buchse 5 in der Hauptebene 12 des Festlagers 1 begrenzt.
Der Querschnitt der Ausnehmung 6 in der Hauptebene 12 des
Festlagers 1 ist in einer Richtung 22, die der
Richtung des Abstands der Durchbrechungen 10 entspricht,
langgestreckt. Der Querschnitt der Ausnehmung 6 ist dabei
aber nicht einfach oval, sondern er weist zusätzliche Ausbuchtungen 23 auf.
Der langgestreckte Querschnitt der Ausnehmung 6 ermöglicht es
einem abzustützenden
Bauteil mit beispielsweise kreisrundem Querschnitt, sich in der
Richtung 22 innerhalb der Ausnehmung 6 und damit
gegenüber
dem Kraftübertragungsring 18 zu
bewegen, ohne dass es zu einer statischen Deformation der Federanordnung 3 kommt. So
ist das elastische Festlager 1 in der Lage, beispielsweise
thermische Längenänderungen
im Bereich des abzustützenden
Bauteils ohne statische Deformation der Federanordnung 3 aufzunehmen. Die
Richtung 22, in der die Ausnehmung 6 langgestreckt
ist, verläuft
in der Hauptebene 12 des Festlagers 1 senkrecht
zu der Richtung 13, in der die Durchbrechungen 10 langgestreckt
sind. Durch die Anordnung der Ausnehmung 6 auf der Verbindungslinie
zwischen den beiden Durchbrechungen 10 kommt es bei einer
Verschiebung des abzustützenden
Bauteils innerhalb der Ausnehmung 6 in der Richtung 22 zu
keinen unausgeglichenen Hebelkräften
um die Durchbrechungen 10 bzw. um darin angeordnete Befestigungselemente,
die in eine Lageveränderung
des Rahmens 2 gegenüber
dem abstützenden
Bauteil resultieren könnten.
Die Streckung der Durchbrechungen 10 ist mit typischerweise
wenigen Millimetern ausreichend, um Abstandstoleranzen zwischen
dem abstützenden
und dem abzustützenden
Bauteil zu kompensieren. Sie ist aber so gering, dass es selbst
bei einer ungewollten Lageverschiebung der Befestigungselemente
innerhalb der Durchbrechungen 10 nicht zu einer vollständigen Aufhebung
der Funktion des elastischen Festlagers 1 kommt. In der
konkreten Ausführungsform
des elastischen Festlagers 1 gemäß den 1 und 2 ist dieses
in vielfacher Hinsicht symmetrisch aufgebaut.
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Je
nach Anwendungsfall können
aber auch weniger symmetrische oder gänzlich unsymmetrische Aufbauten
sinnvoll sein.
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- 1
- elastisches
Festlager
- 2
- Rahmen
- 3
- Federanordnung
- 4
- Elastomerwerkstoff
- 5
- Buchse
- 6
- Ausnehmung
- 7
- Abschnitt
- 8
- Stranggussprofil
- 9
- Aluminiumlegierung
- 10
- Durchbrechung
- 11
- Aussparung
- 12
- Hauptebene
- 13
- Richtung
- 14
- Aussparung
- 15
- Aussparung
- 16
- Aussparung
- 17
- Aussparung
- 18
- Kraftübertragungsring
- 19
- Abschnitt
- 20
- Rohr
- 21
- Aluminiumlegierung
- 22
- Richtung
- 23
- Ausbuchtung