DE102007028041B4 - Elastomerlager insbesondere für Fahrwerksbuchsen - Google Patents
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Abstract
Description
- Technisches Gebiet
- Die Erfindung befasst sich mit einem Elastomerlager, insbesondere für Fahrwerksbuchsen, aus einem Metallkern, einer Elastomerfeder und einer Außenhülse.
- Elastomerlager dieser Art haben eine vielseitige Anwendung, insbesondere als Fahrwerksbuchsen bei Kraftfahrzeugen. Die an solche Lager gestellten Anforderungen nehmen ständig zu. Insbesondere die steigende Leistungsdichte bei modernen Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotoren, die Anordnung von zusätzlichen Aggregaten im Motorraum und die zunehmende Kapselung des Motorraums erhöhen die thermischen Anforderungen generell. Auch im schwingungstechnischen Bereich sind die Anforderungen gestiegen. Für die Federkörper werden bei diesen Lagern vielfach Elastomerfedern auf der Basis von Naturkautschuk verwendet. Vor allem bei dynamischer Belastung bietet der Naturkautschuk gegenüber anderen Elastomeren Vorteile hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften. Der Einsatzbereich von Naturkautschuk ist jedoch auch bei der Verwendung spezieller Mischungen unter hoher dynamischer Belastung auf circa 100°C begrenzt. Bei einem dauerhaften Einsatz oberhalb dieser Temperatur beginnen sich die Vernetzungen zwischen den Elastomermolekülen wieder zu lösen. Bei hohen Betriebstemperaturen auch unterhalb der genannten Grenze wird Naturkautschuk durch Luftsauerstoff und Ozon angegriffen und die diesem Angriff ausgesetzten Oberflächen verhärten. Als Folge hiervon können die im Betrieb auftretenden Dehnungen nicht mehr aufgenommen werden und die Oberflächen der Elastomerfeder reißen ein. Dieses wird auch dadurch unterstützt, dass die Elastomere durch einfallende UV-Strahlung aus Sonnenlicht geschädigt werden und Dehnfähigkeit verlieren.
- Stand der Technik
- Zum Stand der Technik wird beispielsweise auf die
DE 1 868 891 U verwiesen, in der eine Lagerbuchse gezeigt ist, die aus einem gummielastischen Werkstoff besteht und die an ihren Gleitflächen mit Nuten zur Aufnahme von Schmiermitteln versehen ist. - Aus der
DE 85 27 583 U1 ist eine Radiallagerbuchse bekannt geworden, mit einem metallischen Innenteil, einer äußeren Kalibrierhülse und einem dazwischen angeordneten Gummikörper. Der Gummikörper weist zwei miteinander in Verbindung stehende Ringkammern auf, die mit einer Dämpfungsflüssigkeit gefüllt sind. Bei einem Lager dieser Art können Schwingungen hoher Frequenz durch die Dämpfungsflüssigkeit gedämpft werden. - Die ältere Patentanmeldung 10 2006 053 166 befasst sich mit der thermischen Belastung im Motorraum für solche Lager und schlägt vor, den metallischen Kern mit einer Hülle aus einem isolierenden Kunststoff zu ummanteln. Hierdurch wird der Federkörper vom direkten Wärmefluss abgeschirmt. Dabei kann diese Vorgehensweise sowohl bei den weit verbreiteten Lagerbuchsen mit einem Federkörper in Ringform als auch bei Lagerbuchsen mit Flüssigkeitskammern angewendet werden.
-
US 5 630 575 A offenbart ein Elastomerlager, das als Buchsenlager ausgebildet ist. Das Buchsenlager weist einen Metallkern, eine Außenhülse und eine Schutzkappe auf, wobei ein Ende der Schutzkappe den Metallkern umgreift. -
DE 601 03 460 T2 offenbart ein Elastomerlager mit Flüssigkeitskammern, die durch einen Dämpfungskanal verbunden sind, um hochfrequente Schwingungen zu dämpfen. Das Elastomerlager weist einen Metallkern, eine Außenhülse und eine Schutzkappe auf, wobei ein Ende der Schutzkappe den Metallkern umgreift. - Darstellung der Erfindung
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Elastomerlager zu schaffen, welches den heute gestellten Anforderungen an Betriebsdauer auch bei hoher thermischer Belastung und aus der Umwelt herrührender Schädigungen standhält.
- Die Lösung der gestellten Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Die Unteransprüche 2 bis 4 stellen vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes dar.
- Um das Elastomerlager gegen schädigende Umweltmechanismen zu schützen, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, dass zumindest das den Umwelteinflüssen am meisten ausgesetzte axiale Ende des Elastomerlagers mit einer elastischen Schutzkappe versehen wird, welche die Seitenflächen der Elastomerfeder abdeckt. Auf diese Weise wird das dynamisch hochbelastete Elastomerbauteil des Lagers gegen die umgebende Atmosphäre und damit vor Sauerstoffoxidation und Ozonangriff sowie vor der einfallenden UV-Strahlung, vor Feuchtigkeit und Schmutz geschützt. Diese Maßnahme ist sowohl bei den so genannten konventionellen Fahrwerksbuchsen mit einem ringförmigen Federkörper als auch bei Lagerbuchsen mit Flüssigkeitskammern anwendbar. Darüber hinaus ist diese Maßnahme sehr kostengünstig und lässt eine einfache Montage zu, sowohl bei neu gefertigten Lagern als auch bei bereits vorhandenen Lagern.
- Die Schutzkappe selbst wird aus einem Elastomer mit geringer Gaspermeabilität und hoher UV-Stabilität hergestellt, so dass sie selbst eine lange Lebenszeit hat.
- Um den Schwingbewegungen des Lagers folgen zu können, wird die Schutzkappe balgartig ausgebildet und umgreift mit ihren Enden den Metallkern und die Außenhülse. Zur Unterstützung der Befestigung der Enden der Schutzkappe am Metallkern bzw. an der Außenhülse werden die Enden der Schutzkappe verstärkt sein und damit durch die eigene Spannung festgehalten. Die Schutzkappenwand kann gewellt sein, so dass sie leicht den Schwingbewegungen folgt. Die Befestigung der Enden der Schutzkappe auf dem Metallkern bzw. der Außenhülse kann auch durch Verkleben oder auch durch Anbringen von Schellen erfolgen. Möglich ist auch, die Enden der Schutzkappe und/oder des Metallkerns bzw. der Außenhülse mit umlaufenden Ringnuten und korrespondierenden Vorsprüngen zu versehen, wodurch jede der voranstehenden Befestigungsarten noch unterstützt werden kann.
- Kurzbeschreibung der Zeichnung
- Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.
- Es zeigt:
-
1 ein Elastomerlager mit einer Elastomerfeder in Ringform, teilweise in der Ansicht und teilweise im Längsschnitt, -
2 bis4 verschiedene Befestigungsmöglichkeiten der Schutzkappe am Elastomerlager und -
5 ein Elastomerlager mit Flüssigkeitskammer, teilweise im Längsschnitt - Ausführung der Erfindung
- In der
1 ist ein Elastomerlager10 für eine Fahrwerksbuchse gezeigt, das aus dem Metallkern1 , der Elastomerfeder2 und der Außenhülse3 besteht. Das Elastomerlager10 ist ein herkömmliches Lager mit einer ringförmigen Elastomerfeder2 . Die Stirnflächen4 an beiden axialen Enden11 und12 der Elastomerfeder2 sind durch die elastischen Schutzkappen5 abgedeckt. Die Schutzkappen5 sind aus einem Elastomer mit geringer Gaspermeabilität und einer hohen UV-Stabilität hergestellt. Die Schutzkappe5 ist balgartig ausgebildet und umfasst mit ihrem Ende5a die Außenhülse3 und mit ihrem Ende5b den Metallkern1 . Die Schutzkappenwand5c ist elastisch ausgebildet, was durch die Wellenform noch unterstützt wird. Die Enden5a und5b der Schutzkappe5 haben eine größere Dicke als die dazwischen liegende Schutzkappenwand5c . Außerdem sind die Schutzkappen so gefertigt, dass ihre Enden5a und5b im Innendurchmesser kleiner sind als die Außendurchmesser des Metallkerns1 und der Außenhülse3 . Sie können deshalb diese Teile spannend umgreifen. Dadurch wird eine gut haftende Verbindung zwischen der Schutzkappe5 und den Teilen1 und3 erreicht. Ergänzend hierzu können die Teile auch noch verklebt werden. Bei der Montage des Elastomerlagers10 wird das Lager10 ohne die Schutzkappen5 zunächst in die Bohrung des das Lager aufnehmenden Bauteils6 eingepresst. Danach werden die Schutzkappen5 auf den Metallkern1 und die Außenhülse3 aufgeschoben. Die Elastizität der Schutzkappen5 , seine geringe Wandstärke sowie die wellige Form lassen die im Betrieb auftretenden Relativbewegungen zwischen Metallkern1 und Außenhülse3 zu, ohne dass die Steifigkeit des Elastomerlagers10 dabei beeinträchtigt wird. - In den
2 bis4 sind verschiedene Möglichkeiten der Befestigung der Schutzkappe5 auf dem Elastomerlager10 gezeigt. Dabei wird jeweils nur der im strichpunktierten Kreis eingefasste Bereich des Lagers aus der1 dargestellt. In der2 ist schematisch die Möglichkeit gezeigt, die Enden5a und5b der Schutzkappe5 mit dem Metallkern1 und der Außenhülse3 mittels der Schellen7 zu befestigen. Die3 zeigt eine Möglichkeit, bei der die Außenhülse3 mit einer Ringnut8 versehen ist, in die ein entsprechend ausgestalteter Vorsprung13 des Endes5a der Schutzkappe5 eingreift. In der4 ist eine Befestigungsmöglichkeit gewählt, bei der die Außenhülse3 mehrere Ringnuten8 hat und das Ende5a der Schutzkappe5 mit mehreren korrespondierenden Wülsten13 versehen ist. - In der
5 ist eine Ausführungsform des Elastomerlagers10 gezeigt, bei der das Elastomerlager10 in an sich bekannter Weise mit zwei Flüssigkeitskammern19 versehen ist, die sich radial gegenüberliegen und die durch einen Dämpfungskanal miteinander verbunden sind. Ein solches Elastomerlager10 wird insbesondere zur Dämpfung von hochfrequenten Schwingungen verwendet. Bei einem solchen Elastomerlager10 ist der Schutz der Kammerwände20 von besonderer Bedeutung, da sie durch die dynamischen Druckänderungen in den Kammern19 stark belastet sind und hoch beansprucht werden. Wenn die Kammerwände20 an ihren Stirnflächen20a durch Sauerstoffoxidation und Ozonangriff an Elastizität und Festigkeit in Folge von Versprödung verlieren, kann es frühzeitig zum Versagen der Kammerwände20 und damit zum Ausfall des Elastomerlagers10 kommen. Der Einsatz der Schutzkappen5 ist bei dieser Bauform somit von besonderer Bedeutung.
Claims (4)
- Elastomerlager aus einem Metallkern, einer Elastomerfeder (
2 ) und einer Außenhülse, bei dem zumindest ein axiales Ende des Elastomerlagers mit einer elastischen Schutzkappe (5 ) versehen ist, welche die Stirnflächen der Elastomerfeder (2 ) abdeckt, wobei die Schutzkappe (5 ) balgartig ausgebildet ist und die Enden der Schutzkappe (5 ) eine größere Dicke als die dazwischen liegende gewellte Schutzkappenwand (5c ) haben, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomerlager (10 ) mit durch einen Dämpfungskanal verbundenen und von elastischen Kammerwänden (20 ) getrennten Flüssigkeitskammern (19 ) zur Dämpfung von hochfrequenten Schwingungen versehen ist und die Schutzkappe (5 ) mit ihrem einen Ende (5b ) den Metallkern (1 ) und mit ihrem anderen Ende (5a ) die Außenhülse (3 ) spannend umgreift. - Elastomerlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden (
5a ,5b ) der Schutzkappe (5 ) mit dem Metallkern (1 ) und/oder der Außenhülse (3 ) verklebt sind. - Elastomerlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden (
5a ,5b ) der Schutzkappe (5 ) auf dem Metallkern (1 ) und/oder der Außenhülse (3 ) mittels Schellen (7 ) befestigt sind. - Elastomerlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden (
5a ,5b ) der Schutzkappe (5 ) und/oder des Metallkerns (1 ) bzw. der Außenhülse (3 ) mit umlaufenden Ringnuten (8 ) und korrespondierenden Vorsprüngen (13 ) versehen sind.
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