DE102006055128B4 - Elastisches Lager, insbesondere Getriebelager - Google Patents
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Abstract
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein elastisches Lager, insbesondere ein Getriebelager für ein Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse, in dem mindestens zwei Federelemente aus einem elastomeren Material zur Abstützung eines zu lagernden Teils angeordnet sind, wobei ein erstes Federelement zur Abstützung in einer ersten Hauptbelastungsrichtung und ein zweites Federelement zur Abstützung in einer zweiten Hauptbelastungsrichtung vorgesehen ist.
- Lager mit einigen der eingangs genannten Merkmale werden im Kraftfahrzeugbau zur Abstützung von Aggregaten, beispielsweise von Getrieben oder Motoren, eingesetzt. Ihre Aufgabe ist es, beispielsweise ein Getriebe an der Fahrzeugkarosserie abzustützen. Weiterhin ist es Aufgabe derartiger Lager, eine Schwingungsisolation bereitzustellen, die die Übertragung störender Schwingungen, die eine akustische Beeinträchtigung darstellen können, an die Fahrzeugkarosserie verhindert.
- Lager der eingangs genannten Art haben im Allgemeinen zwei Hauptbelastungsrichtungen. Die erste Hauptbelastungsrichtung (z-Richtung) ergibt sich aus der statischen Gewichtskraft des zu lagernden Teils. Die zweite Hauptbelastungsrichtung (x-Richtung) ergibt sich aus Kräften, die bei dem Betrieb des zu lagernden Teils auftreten. In einer dritten Belastungsrichtung (y-Richtung), die quer zu den beiden Hauptbelastungsrichtungen verläuft, sind die auftretenden Kräfte wesentlich kleiner als entlang der Hauptbelastungsrichtungen.
- In der
DE 102 49 387 B3 ist ein Keillager beschrieben, das insbesondere als Getriebelager eingesetzt wird. Die Elastomerfeder weist dabei zwei keilförmig angeordnete Schenkel und einen einvulkanisierten Lagerkern auf, der mit einem Stützarm verbindbar ist. Das Dämpfungsverhalten der Tragfeder hängt im Wesentlichen von der Ausgestaltung der Schenkel ab. Die Steifigkeit der Tragfeder in Richtung der Hauptachsen wird außer von dem Werkstoff, aus dem die Tragfeder besteht, maßgeblich von der Größe des Winkels, den die keilförmig angeordneten Schenkel einschließen, beeinflusst. Dabei beeinflussen sich die Federeigenschaften entlang der Belastungsrichtungen gegenseitig. Werden die Federeigenschaften in einer Belastungsrichtung verändert, so verändern sich automatisch die Federeigenschaften in den anderen Richtungen mit. Dadurch muss das Keillager für jeden neuen Anwendungsfall neu konzipiert werden. - Die
DE 101 46 314 A1 offenbart eine Lagereinheit für ein Kraftfahrzeug zum Verbinden eines Lenkers mit dem Fahrzeugaufbau. In einem Gehäuse, das mindestens zwei im Wesentlichen gegenüberliegende Kragarme aufweist, ist ein Hauptlager vorgesehen, das einen Elastomerkörper aufweist und das mittels einer Versteileinrichtung einstellbar ist. - Die
GB 2 080 922 A - Vor diesem Hintergrund ergibt sich als Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Lager der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei dem sich auf einfache und kostengünstige Weise die Federeigenschaften des Lagers für jede Belastungsrichtung im Wesentlichen separat einstellen lassen.
- Zur Lösung dieser Aufgabe wird nach Patentanspruch 1 ein Lager vorgeschlagen, bei dem die Federelemente seitlich zueinander versetzt an dem Gehäuse angeordnet sind. Das erste Federelement ist mit dem Gehäuse verschraubt. Das Gehäuse weist eine Aussparung auf, in die das zweite Federelement einvulkanisiert ist, wobei das zweite Federelement ein einvulkanisiertes Aufnahmeteil für einen Lagerkern und mindestens ein Resonanzelement aufweist, das von dem Federelement abragt. Die Federelemente sind über eine gemeinsame Tragstütze, die mit dem zu lagernden Teil verbunden ist, beaufschlagt.
- Bei dem erfindungsgemäßen Lager verbindet die gemeinsame Tragstütze die beiden Federelemente so miteinander, dass sie mechanisch parallel geschaltet sind. Das erste Federelement bestimmt dabei die Federeigenschaften in einer ersten Hauptbelastungsrichtung (z-Richtung), während das zweite Federelement die Federeigenschaften in einer zweiten Hauptbelastungsrichtung (x-Richtung) bestimmt. Durch die mechanische Parallelschaltung der beiden Federelemente entsteht in der Gesamtheit ein Lager, dessen Federeigenschaften durch seine Einzelkomponenten einfach einstellbar sind. Dabei kann insbesondere das erste Federelement, das mit dem Gehäuse verschraubt ist, leicht ausgetauscht und an andere Anforderungen angepasst werden. So können die Federeigenschaften für jede Belastungsrichtung auf einfache Weise im Wesentlichen unabhängig voneinander eingestellt werden. Weiter ergibt sich der Vorteil, dass die Entwicklungskosten verringert werden, da es möglich ist, in ein gemeinsames Gehäuse verschiedene Federelemente einzusetzen, welche die gewünschten Federeigenschaften in den Hauptbelastungsrichtungen aufweisen. Weiterhin ist es vorteilhaft, dass durch eine derartige Bauweise eine einfache Anpassung möglich ist und somit ein breiter Einsatzbereich vorliegt. Durch die Resonanzelemente können die schwingungsisolierenden Eigenschaften des Federelements und damit des gesamten Lagers gezielt beeinflusst werden.
- Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Lagers sind Gegenstand der Unteransprüche.
- Um die beim Vulkanisationsprozess auftretenden Schrumpfspannungen zu kompensieren, ist mindestens eines der Federelemente vorteilhafterweise vorgespannt.
- Bei einer vorteilhaften Weiterbildung weist das Aufnahmeteil eine erste und eine zweite Kernführung auf, zwischen denen der Lagerkern zum Aufbringen einer Vorspannung auf das Federelement eingepresst ist.
- Vorteilhaft besteht das mindestens eine Resonanzelement aus elastomerem Material und ist einteilig mit dem Federelement ausgebildet. Dies gewährleistet eine einfache und kostengünstige Herstellung, da zusätzliche Produktionsschritte zur Befestigung eines derartigen Resonanzelements wegfallen.
- Vorteilhaft sind mindestens zwei Resonanzelemente vorgesehen, die an gegenüberliegenden Seiten des Federelements angeordnet sind und von diesem abragen.
- Weiter sind die Federelemente vorteilhaft separat ausgeführt. Mit dem damit erreichbaren modularen Aufbau ist eine einfache Anpassung des Lager möglich.
- In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die in den Federelementen enthaltenen Federkörper zusammen einstückig ausgeführt.
- Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in den Zeichnungen schematisch dargestellt ist. Dabei zeigen:
-
1 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lagers; -
2 eine schematische Draufsicht auf das Lager aus1 ; -
3 eine Querschnittsansicht durch das Lager aus2 entlang der Linie III-III, wobei zusätzlich eine Tragstütze zu sehen ist, und -
4 eine Ansicht wie in3 einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lagers. - Die in den
1 bis3 dargestellte erste Ausführungsform des Lagers30 , das als Getriebelager ausgebildet ist, weist ein Gehäuse24 auf, das mit Befestigungsmitteln32 an einer Fahrzeugkarosserie (nicht gezeigt) befestigt ist. - Ein erstes Federelement
34 zur Abstützung in z-Richtung umfasst eine stollenförmige Elastomerfeder34a , deren Umfangsfläche eine konkave Außenkontur34e aufweist. Die Elastomerfeder34a ist aufgrund ihrer Form insbesondere dafür geeignet, Kräfte in Richtung ihrer Längsachse aufzunehmen. In die Stirnseiten der Elastomerfeder34a sind ovale Metallplatten34b mit einem im Mittelpunkt angeordneten Durchgangsloch als Rückhalteverstärkungen zur Aufnahme der Befestigungsschrauben34c einvulkanisiert. - Zur Aufnahme des ersten Federelements
34 ist in dem Gehäuse24 eine Mulde38 mit einem Befestigungsloch39 eingebracht. Zur Anbringung des ersten Federelements34 an dem Gehäuse24 wird eine der Befestigungsschrauben34c durch das Befestigungsloch39 geführt, so dass die Metallplatte34b an der Oberfläche der Mulde38 anliegt. Mit einer Mutter34d wird das erste Federelement34 dann an dem Gehäuse24 fixiert. Dabei ist das erste Federelement34 mit seiner Längsachse im Wesentlichen in z-Richtung ausgerichtet. - Die freie Seite des ersten Federelements
34 dient der Aufnahme der Last von einer Tragstütze36 , die an der freien Befestigungsschraube34c befestigt wird. Die Tragstütze36 ist mit dem zu lagernden Teil, das heißt vorliegend mit einem Getriebe (nicht gezeigt), verbunden. - Zur Verstärkung des Gehäuses
24 ist im Randbereich der Mulde38 ein umlaufender Vorsprung42 vorgesehen. - In einer Aussparung
44 des Gehäuses24 ist ein zweites Federelement35 zur Abstützung in x-Richtung versetzt zu dem ersten Federelement34 angeordnet. Das zweite Federelement35 umfasst eine in die Aussparung einvulkanisierte Elastomerfeder22 , in die ein Aufnahmeteil10 aus Kunststoff einvulkanisiert ist. Das Aufnahmeteil10 weist erste und zweite Kernführungen14 ,16 auf, zwischen denen ein Lagerkern20 eingepresst ist. - Zur Anbringung der Elastomerfeder
22 weist das Gehäuse24 einen senkrecht abragenden Doppelkragen46 auf, der sich umlaufend entlang der Aussparung44 erstreckt. Die Elastomerfeder22 ist so an den Doppelkragen46 anvulkanisiert, dass sie diesen teilweise umgreift. Damit ist ein sicherer Halt der Elastomerfeder22 sichergestellt. -
4 zeigt eine zweite Ausführungsform, bei der die Elastomerfedern22 ,34a einstückig als einvulkanisierter Elastomerkörper28 ausgebildet sind. Der Elastomerkörper28 ist an dem Doppelkragen46 und der Mulde38 so anvulkanisiert, dass er diese teilweise umgreift, wodurch ein sicherer Halt des Elastomerkörpers28 an dem Gehäuse24 sichergestellt ist. - Bei beiden Ausführungsformen bildet die Elastomerfeder
22 des Federelementes35 zu den Kernführungen14 ,16 des Aufnahmeteils10 hin Stollen48 aus, in die die Kernführungen14 ,16 einvulkanisiert sind. Dadurch stehen sich die Kernführungen14 ,16 in x-Richtung mit Abstand gegenüber. Der Abstand der Kernführungen14 ,16 wird beim Einvulkanisieren in die Elastomerfeder22 durch einen die Kernführungen14 ,16 verbindenden Steg12 festgelegt. Der Steg12 kann entweder vor dem Einsetzen des Lagerkerns20 beispielsweise mit einem Abscherwerkzeug entfernt werden oder bei dem Einsetzen des Lagerkerns20 von dem Lagerkern20 herausgedrückt werden. - Beim Einpressen drückt der Lagerkern
20 die Kernführungen14 ,16 in x-Richtung auseinander. Durch die dabei auftretenden Kräfte in x-Richtung werden die Stollen48 der Elastomerfeder22 vorgespannt. Die Vorspannung kann dadurch so variiert werden, dass die Breite des Lagerkerns20 in x-Richtung verändert wird. - Der Lagerkern
20 weist Befestigungsöffnungen21 auf, die der Befestigung an der Tragstütze36 dienen. Dazu wird die Tragstütze36 an eine freie, in z-Richtung orientierte Seite des Lagerkerns20 angelegt. An der der Tragstütze36 abgewandten Seite des Lagerkerns20 ist ein Gegenstück25 vorgesehen. Das Gegenstück25 dient der besseren Kraftverteilung über die gesamte Auflagefläche an dem Lagerkern20 . Das Gegenstück25 ist mit Schrauben oder ähnlichen Befestigungsmitteln (nicht gezeigt) an dem Lagerkern20 befestigt, wobei die Befestigungsmittel durch die Befestigungsöffnungen21 hindurchgeführt sind. - Die Stollen
48 des Federelements35 weisen Paare von jeweils senkrecht abragenden Resonanzelementen40 auf. Dabei sind die Resonanzelemente40 jeweils an einander gegenüberliegenden Seiten der Stollen48 angeordnet. Die Resonanzelemente40 bestehen aus demselben elastomeren Material wie die Elastomerfeder22 und sind mit dieser einstückig ausgeführt. Die Resonanzelemente40 bewirken bei höheren Frequenzen eine Verringerung der Steifigkeit des Federelements35 . - An der Elastomerfeder
22 sind Begrenzungsanschläge23 vorgesehen, die den Lagerkern20 daran hindern, so weit in y-Richtung ausgelenkt zu werden, dass die Elastomerfeder22 zerstört wird. - Die Tragstütze
36 verbindet die beiden Federelemente34 ,35 so miteinander, dass sie mechanisch parallelgeschaltet sind. Das erste Federelement34 weist die bevorzugten Federeigenschaften in z-Richtung auf, während das zweite Federelement35 die bevorzugten Federeigenschaften in x-Richtung aufweist. Die Federeigenschaften der Federelemente34 ,35 in anderen als ihren jeweiligen Hauptbelastungsrichtungen sind vernachlässigbar. Durch die mechanische Parallelschaltung der Federelemente34 ,35 entsteht in der Gesamtheit also ein Lager, dessen Federeigenschaften durch seine Einzelkomponenten einfach einstellbar sind. In diesem Fall werden die Federeigenschaften in z-Richtung im Wesentlichen von dem ersten Federelement34 und die Federeigenschaften in x-Richtung im Wesentlichen von dem zweiten Federelement35 bestimmt. - Die durch die Gewichtskraft bedingte Belastung des Lagers
30 ist im Wesentlichen durch wenige und niederfrequente Vibrationen, insbesondere in z-Richtung, geprägt. Daher ist das erste Federelement34 mit seiner stollenförmigen Form so ausgebildet, dass es die hohen Gewichtskräfte des Getriebes aufzunehmen vermag. Das Federelement34 bestimmt im Wesentlichen die Eigenschaften des Lagers30 in z-Richtung. - Die durch den Betrieb des Getriebes bedingte Belastung des Lagers
30 hingegen weist nur einen geringen Anteil konstanter Kräfte auf. Dynamische Schwingungen stehen im Vordergrund. Das zweite Federelement35 ist daher so ausgebildet, dass es störende Schwingungen tilgt. Das zweite Federelement35 bestimmt im Wesentlichen die Eigenschaften des Lagers30 in x-Richtung. Die Resonanzelemente40 reduzieren die störenden Resonanzen des Federelements35 . - Die Entwicklung eines einzelnen Federelements, das diese Eigenschaften aufweist, stellt sich sehr schwierig dar. Die Kombinierbarkeit einfach zu entwerfender Federelemente
34 ,35 zu einem Lager vereinfacht diese Aufgabe wesentlich. Ebenso lässt sich ein bereits fertig entwickeltes erfindungsgemäßes Lager30 durch einfache Modifikationen an neue Anforderungen anpassen. - Das hier beschriebene Lager
30 erlaubt es vorteilhaft, durch einfache und kostengünstig durchzuführende Maßnahmen die Federeigenschaften des Lagers30 für jede Hauptbelastungsrichtung x, z einzeln einzustellen. Anstatt für jede Einbausituation eine neue Form eines Federelements34 ,35 und eines Gehäuses24 konstruieren zu müssen, können die Federelemente34 ,35 unabhängig voneinander verändert werden. -
- 10
- Aufnahmeteil
- 12
- Steg
- 14
- erste Kernführung
- 16
- zweite Kernführung
- 20
- Lagerkern
- 21
- Befestigungsöffnung
- 22
- Elastomerfeder
- 23
- Begrenzungsanschlag
- 24
- Gehäuse
- 25
- Gegenstück
- 28
- Elastomerkörper
- 30
- Lager
- 32
- Befestigungsmittel
- 34
- erstes Federelement
- 34a
- Elastomerfeder
- 34b
- Metallplatte
- 34c
- Befestigungsschraube
- 34d
- Mutter
- 34e
- konkave Außenkontur
- 35
- zweites Federelement
- 36
- Tragstütze
- 38
- Mulde
- 39
- Befestigungsloch
- 40
- Resonanzelement
- 42
- Vorsprung
- 44
- Aussparung
- 46
- Doppelkragen
- 48
- Stollen
- x
- zweite Hauptbelastungsrichtung
- y
- Belastungsrichtung
- z
- erste Hauptbelastungsrichtung
Claims (7)
- Elastisches Lager (
30 ), insbesondere Getriebelager für ein Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse (24 ), in dem mindestens zwei Federelemente (34 ,35 ) aus einem elastomeren Material zur Abstützung eines zu lagernden Teils angeordnet sind, wobei ein erstes Federelement (34 ) zur Abstützung in einer ersten Hauptbelastungsrichtung (z) und ein zweites Federelement (35 ) zur Abstützung in einer zweiten Hauptbelastungsrichtung (x) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (34 ,35 ) seitlich zueinander versetzt an dem Gehäuse (24 ) angeordnet sind, dass das erste Federelement (34 ) mit dem Gehäuse (24 ) verschraubt ist, dass das Gehäuse (24 ) eine Aussparung (44 ) aufweist, in die das zweite Federelement (35 ) einvulkanisiert ist, dass das zweite Federelement (35 ) ein einvulkanisiertes Aufnahmeteil (10 ) für einen Lagerkern (20 ) und mindestens ein Resonanzelement (40 ) aufweist, das von dem Federelement (35 ) abragt, und dass die Federelemente (34 ,35 ) über eine gemeinsame Tragstütze (36 ), die mit dem zu lagernden Teil verbunden ist, beaufschlagt sind. - Elastisches Lager (
30 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der beiden Federelemente (34 ,35 ) vorgespannt ist. - Elastisches Lager (
30 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmeteil (10 ) eine erste und eine zweite Kernführung (14 ,16 ) aufweist, zwischen denen der Lagerkern (20 ) zum Aufbringen einer Vorspannung eingepresst ist. - Elastisches Lager (
30 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Resonanzelement (40 ) aus elastomerem Material besteht und einteilig mit dem zweiten Federelement (35 ) ausgebildet ist. - Elastisches Lager (
30 ) nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Resonanzelemente (40 ) vorgesehen sind, die an einander abgewandten Seiten des Federelements (35 ) angeordnet sind und von diesem abragen. - Elastisches Lager (
30 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (34 ,35 ) separat ausgebildet sind. - Elastisches Lager (
30 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastomerfedern (22 ,34a ) der Federelemente (34 ,35 ) einstückig ausgebildet sind.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: TRELLEBORG AUTOMOTIVE TECHNICAL CENTRE GMBH, 5, DE Owner name: AUDI AG, 85057 INGOLSTADT, DE |
|
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: TRELLEBORG AUTOMOTIVE GERMANY GMBH, 56203 HOEH, DE Owner name: AUDI AG, 85057 INGOLSTADT, DE |
|
8381 | Inventor (new situation) |
Inventor name: KARRER, HANNES, 91809 WELLHEIM, DE Inventor name: POPANDA, ROMAN, 56422 WIRGES, DE Inventor name: TROYKE, KARL-HEINZ, DIPL.-ING., 56626 ANDERNAC, DE Inventor name: DIETZDA, CHRISTIAN, 97461 HOFHEIM, DE Inventor name: DOHMEN, THOMAS, 86633 NEUBURG, DE |
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8381 | Inventor (new situation) |
Inventor name: DOHMEN, THOMAS, 86633 NEUBURG, DE Inventor name: TROYKE, KARL-HEINZ, DIPL.-ING., 56626 ANDERNAC, DE Inventor name: KARRER, HANNES, 91809 WELLHEIM, DE Inventor name: POPANDA, ROMAN, 56422 WIRGES, DE Inventor name: DIETZ, CHRISTIAN, 97461 HOFHEIM, DE |
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8396 | Reprint of erroneous front page | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: TRELLEBORG AUTOMOTIVE GERMANY GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: AUDI AG, TRELLEBORG AUTOMOTIVE GERMANY G, , DE Effective date: 20111201 Owner name: AUDI AG, DE Free format text: FORMER OWNER: AUDI AG, TRELLEBORG AUTOMOTIVE GERMANY G, , DE Effective date: 20111201 Owner name: TRELLEBORG AUTOMOTIVE GERMANY GMBH, DE Free format text: FORMER OWNERS: AUDI AG, 85057 INGOLSTADT, DE; TRELLEBORG AUTOMOTIVE GERMANY GMBH, 56203 HOEHR-GRENZHAUSEN, DE Effective date: 20111201 Owner name: AUDI AG, DE Free format text: FORMER OWNERS: AUDI AG, 85057 INGOLSTADT, DE; TRELLEBORG AUTOMOTIVE GERMANY GMBH, 56203 HOEHR-GRENZHAUSEN, DE Effective date: 20111201 |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: FLUEGEL PREISSNER KASTEL SCHOBER PATENTANWAELT, DE Effective date: 20111201 Representative=s name: FLUEGEL PREISSNER SCHOBER SEIDEL PATENTANWAELT, DE Effective date: 20111201 |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: PATENTANWAELTE OLBRICHT, BUCHHOLD, KEULERTZ PA, DE |
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: VIBRACOUSTIC SE, DE Free format text: FORMER OWNERS: AUDI AG, 85057 INGOLSTADT, DE; TRELLEBORG AUTOMOTIVE GERMANY GMBH, 64747 BREUBERG, DE Owner name: AUDI AG, DE Free format text: FORMER OWNERS: AUDI AG, 85057 INGOLSTADT, DE; TRELLEBORG AUTOMOTIVE GERMANY GMBH, 64747 BREUBERG, DE |