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Die Erfindung betrifft ein Elastomerlager als Fahrwerks- oder Motorlager eines Kraftfahrzeugs, nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.
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Elastomere Aggregatelager oder Lenkerlager d. h. Lagerungen für das Antriebsaggregat (Motor und/oder Getriebe) oder für Fahrwerkslenker bei Kraftfahrzeugen sind in unterschiedlichsten Ausführungsformen bekannt. Sie können Schwingungen bzw. Relativbewegungen zwischen dem Antriebsaggregat bzw. dem Fahrwerkslenker und der Fahrzeug-Karosserie ermöglichen, jedoch sollen diese Relativbewegungen nicht nur gedämpft, sondern auch in der Distanz oder Auslenkung begrenzt werden, um zu vermeiden, dass Teile des Antriebsaggregates bzw. des Fahrwerks in unerwünschter Weise an der Fahrzeug-Karosserie anschlagen.
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Die
DE 10 2006 052 917 A1 beschreibt ein Hydrolager mit Wegbegrenzung, bei dem für eine Elastomertragfeder zwischen einem Innenteil und einer Außenhülse ein Mittel vorgesehen ist, das extreme Auslenkbewegungen in radialer Richtung begrenzt. Das Mittel umfasst ein Progressionsfederpaket welches sich zwischen Innenteil und Außenhülse abstützt und die Querausdehnfähigkeit des Elastomers mit zunehmender Auslenkung des Lagers vermindert.
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Nachteilig kann hierbei sein, dass bei Buchsenlagern mit geringer Tiefe die Steifigkeit in Längsrichtung sehr gering ausfällt. Dies bewirkt eine geringe Betriebsfestigkeit bei hohen Vorlasten und Gummimischungen mit niedriger Shore-Härte und niedriger Steifigkeit in Hochrichtung. Eine größere Steifigkeitserhöhung in Längsrichtung ist dann bei Buchsenlagern mit geringer Tiefe nur über eine Shore-Härten Änderung der Gummimischung möglich.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein elastomeres Aggregate- oder Lenkerlager zum schwingungsfähigen Festlegen von Aggregaten eines Antriebs oder Lenkern eines Fahrwerks an einer Karosserie und/oder an einem Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen, mit welchem trotz Einsatz von Gummimischungen mit niedriger Shore-Härte eine Erhöhung der Betriebsfestigkeit erreicht werden kann.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Nach der Erfindung besteht ein Elastomerlager mindestens aus einem aggregat- oder fahrwerksseitigen ersten Lagerteil und einem karosserieseitigen zweiten Lagerteil, wobei ein Lagerteil das andere Lagerteil umgibt und die Lagerteile durch wenigstens ein Schwingungen dämpfendes Element, einem als elastomere Feder ausgebildeten Lagerkörper, miteinander verbunden sind, durch welchen in das Elastomerlager eingetragene Schwingungen gedämpft werden, wobei Anschlagelemente, angebracht am ersten oder am zweiten Lagerteil, den Federweg des Lagerkörpers in einer oder mehrere Bewegungsrichtungen einschränken. Das Elastomerlager zeichnet sich dadurch aus, dass wenigstens ein elastisches Verbindungselement, mit in axialer Richtung größerer Steifigkeit als in radialer Richtung, das erste mit dem zweiten Lagerteil so verbindet, dass eine Bewegung der beiden Lagerteile zueinander durch das elastische Verbindungselement in axialer Richtung stärker eingeschränkt wird als in die in radialer Richtung.
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Das hat den Vorteil, dass eine Einflussmöglichkeit auf Steifigkeit in Quer- und Hochrichtung ohne Shore-Härten Anpassung möglich ist, wodurch auch der Komfort für die Fahrzeuginsassen verbessert werden kann. Auftretendes Zittrigkeitsgefühl im Fahrzeug wird unterbunden, was Komfort und Fahreigenschaften optimiert und auf einfache Weise wird eine Wegbegrenzung der Schwingungsamplituden erreicht, bei gleichzeitiger Erhöhung der Steifigkeit in Längsrichtung durch die Einsatzmöglichkeit zusätzlicher Stollen.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Elastomerlager als Fahrwerks- oder Motorlager ausgebildet, dessen Lagergehäuse durch das erste Lagerteil und dessen Lagerkern durch das zweite Lagerteil gebildet wird, wobei zwischen beiden Lagerteilen der elastomere Lagerkörper angeordnet ist und das erste Lagerteil den elastomeren Lagerkörper mit dem zweiten Lagerteil aufnimmt. Eine solche Ausführung eignet sich vorteilhafterweise hervorragend für die Ausbildung eines runden Lagers mit mittiger oder umfangsseitiger Krafteinleitung.
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Bei vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindung sind die Anschlagelemente so gestaltet, dass der Bewegungsanschlag mit Radialanschlägen in einer radial ausgerichteten Schwingebene wirksam ist. Dadurch können alle Anschlagflächen des Bewegungsanschlags am ersten und am zweiten Lagerteil ausgebildet sein. Vorteilhafterweise kann so Schwingungstilgung und nahe Lagerung an der Kraftein- bzw. ausleitung und damit verbundene Reduzierung der Schwingungsverstärkung und Schwingungsmehrung, hervorgerufen durch lange Hebelarme aufgrund des Lageraufbaus, miteinander in Einklang gebracht werden. Das Verbindungselement ist vorteilhafterweise so zu gestalten, dass es in radialer Richtung als Anschlagelement dient und/oder unter einer auf das Elastomerlager einwirkenden Vorlast in Vorlastrichtung ausknickt. Dazu kann es als sich mit seiner Längsachse in Axialrichtung des Elastomerlagers erstreckendes elastomeres Rohr ausgebildet sein, dessen Außenumfang über jeweils einen bestimmten Umfangsabschnitt mit dem ersten Lagerteil und mit dem zweiten Lagerteil, insbesondere durch Vulkanisation, verbunden ist. Alternativ dazu oder zusätzlich kann das Verbindungselement als sich mit seiner Längsachse in Axialrichtung des Elastomerlagers erstreckender elastomerer Stollen ausgebildet sein, der das erste Lagerteil mit dem zweiten Lagerteil in horizontaler Richtung verbindet.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von drei bevorzugten Ausführungsbeispielen weiter erläutert, wobei die beigefügten 1 bis 3 jeweils ein erfindungsgemäßes Elastomerlager im Querschnitt, mit Ausnahme der rechten Hälfte der 2, unter Vorlast im Einbauzustand und im unbelasteten Zustand zeigen. Erfindungswesentlich können sämtliche näher beschriebenen Merkmale sein.
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Die 1 bis 3 zeigen jeweils ein Elastomerlager zum schwingfähigen Festlegen eines nicht gezeichneten Aggregates, zum Beispiel Motor oder Getriebe eines Kraftfahrzeugs, an einem nicht gezeichneten karosseriefesten Fahrschemel. Das Aggregat ist in üblicher Weise über eine nicht näher dargestellte Verbindung mit einem ersten Lagerteil des Elastomerlagers, hier dem Lagergehäuse 1 verbunden, zum Beispiel durch Einpressen des Lagergehäuses 1 in eine Ausnehmung in einem Getriebegehäuse. Dabei zeigt 1 das Elastomerlager in belastetem, eingebauten Zustand, in dem das Gewicht des Getriebes in das Elastomerlager in Richtung des mit Vorlast bezeichneten Pfeils über das Lagergehäuse 1 eingeleitet wird. Der Kraftfluss der Vorlast verläuft weiterhin durch einen mit dem Lagergehäuse 1 durch Vulkanisieren verbundenen Lagerkörper 2 aus Gummi, als schwingungsdämpfendem Element, in ein zweites Lagerteil, hier den Lagerkern 3, der über seine zentrische Bohrung am nicht gezeichneten Fahrschemel karosseriefest angebracht ist. Lagergehäuse 1 bzw. Lagerkern 3 können dabei je nach Ausführung der Konstruktion sowohl das erste bzw. das zweite Lagerteil bilden.
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Zur Begrenzung der Schwingungsamplituden des Getriebes sind am Lagergehäuse 1 in einer horizontalen Raumrichtung unter Vorlast mit dem Lagerkern 3 korrespondierende Anschlagelemente 4 angebracht, die ebenfalls als Dämpfungseinrichtung die Bewegungen des Getriebes bei Berührung des Lagerkerns 3 elastisch dämpfen, da die Anschlagelemente 4 aus Elastomer sind. Die Befestigung der Anschlagelemente 4 kann durch ein beliebiges Verfahren, wie zum Beispiel kleben, schrauben, aufvulkanisieren erfolgen.
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Die Ausführungsbeispiele der 1 und 2 zeigen zusätzlich ein Verbindungselement 5 als schwingungsdämpfendem Element aus Elastomer, insbesondere Gummi, das in vertikaler Richtung das Lagergehäuse 1 mit dem Lagerkern 3 verbindet. Dieses elastische Verbindungselement 5, mit in axialer Richtung größerer Steifigkeit als in radialer Richtung, ist als zusätzlicher Stollen so ausgeführt, dass eine Bewegung der beiden Lagerteile zueinander durch das elastische Verbindungselement in axialer Richtung stärker eingeschränkt wird als in radialer Richtung. Dazu erstreckt sich das Verbindungselement 5 als elastomeres Rohr in Axialrichtung und dessen Außenumfang ist über jeweils einen bestimmten Umfangsabschnitt mit dem Lagergehäuse 1 und mit dem Lagerkern 3, insbesondere durch Vulkanisation, verbunden.
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Das Verbindungselement 5 ist so als zusätzlicher Stollen, in der Form eines sich in axialer Richtung erstreckenden Rohrs, in der Mitte mit einem beliebig gestalteten Loch 10 versehen und in zwei Stollen-Teile, einen linken und einen rechten aufgeteilt. Um unter Vorlast den Stollen nicht auf Zug zu belasten, da dadurch die Betriebsfestigkeit sinkt, ist die Lochbreite Y so definiert, dass erst in einem definierten Progressionsbereich des oberen Anschlagelements 4 eine Zugbelastung des Stollens einsetzt. Desweiteren könnten die Anschlagelemente 4, bei einer nicht gezeichneten alternativen Ausführung, in horizontaler Richtung ebenfalls entsprechend oder ähnlich des Verbindungselements 5 gestaltet werden, mit dann entsprechender Wirkung. Ausschlaggebend wäre hierbei dann die Lochhöhe des jeweiligen Rohrs.
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Im weiteren Ausführungsbeispiel nach 2 ist das vertikal gerichtete Verbindungselement 5 entsprechend der Ausführung in 1 gestaltet, die Anschlagelemente 4 aus 1, mit Ausnahme des oberen Anschlagelements 4, sind jedoch in 2 ebenfalls Verbindungselemente, gestaltet als im Wesentlichen horizontal gerichtete Stollen 4a und 4b. Die Form solcher Tragstollen 4a, 4b ist so zu wählen, dass diese unter Vorlast in Hochrichtung zum ausknicken neigen. In der Darstellung der 2 ist der Tragstollen 4a ohne Vorlastwirkung, der Tragstollen 4b unter Vorlastwirkung gezeichnet. Da die Tragstollen 4a, 4b im Arbeitsbereich der Querrichtung nicht auf Zug zu belasten sind, ist die Form der Tragstollen 4a, 4b so zu gestalten, dass erst in einem definierten Progressionsbereiches des gegenüberliegenden Anschlages eine Zugbelastung des Tragstollens 4a, 4b einsetzt.
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Das Ausführungsbeispiel nach 3 zeigt zwei Verbindungselemente, als zusätzliche Stollen 6 ausgebildet, die das Lagergehäuse 1 mit dem Lagerkern 3, in radialer und nachfolgend horizontaler Richtung mit Knick, nach links und rechts gerichtet, verbinden. Dabei ist die beliebige Form der Tragstollen 6 so zu wählen, dass diese entweder unter Vorlast in Hochrichtung zum Ausknicken neigen oder dass erst in einem definierten Progressionsbereich des gegenüberliegenden Anschlages eine Zugbelastung der Tragstollen 6 einsetzt. Da die Tragstollen 6 im Arbeitsbereich der Querrichtung nicht auf Zug zu belasten sind, ist deren Form so zu gestalten, dass eine Zugbelastung des jeweiligen Tragstollens 6 erst einsetzt, wenn sich das jeweilig gegenüberliegende Anschlagelement 4 bereits in einem definierten Progressionsbereich befindet. Damit die Tragstollen 6 nicht im definierten Arbeitsbereich auf Zug belastet werden, sind diese durch einen nicht näher beschriebenen, aus dem Stand der Technik bekannten Vorspannmechanismus auf Druck vorzuspannen.
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In diesem Ausführungsbeispiel entfällt ein Verbindungselement 5 entsprechend den Ausführungsbeispielen der 1 oder 2, statt dessen ist an dieser Stelle unten am Lagergehäuse 1, auf der Wirkungslinie der Vorlast, ein Anschlagelement 5' angebracht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006052917 A1 [0003]
