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TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung bezieht sich auf ein elastisches Lager mit einem ersten Lagerelement, einem zweiten Lagerelement und mindestens zwei an das erste und das zweite Lagerelement angebundenen Elastomerfedern, die sich über eine Hauptwirkrichtung des elastischen Lagers hinweg gegenüberliegen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein elastisches Lager mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1.
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Das erste Lagerelement kann eine formsteife Innenhülse und das zweite Lagerelement kann eine die Innenhülse umschießende formsteife Außenhülse sein, wobei die Elastomerfedern an den Außenumfang der Innenhülse und den Innenumfang der Außenhülse angebunden sind. Ein solches elastisches Lager wird auch als elastische Buchse bezeichnet. Derartige elastische Buchsen werden beispielsweise im Fahrzeugbau im Bereich des Fahrwerks, zur Lagerung von Motor und Getriebe sowie sonstigen Aggregaten eingesetzt. Ihre Aufgabe ist es, Schwerkräfte abzustützen und Betriebskräfte zu übertragen, aber zugleich begrenzte Relativbewegungen zuzulassen, um eine Schwingungsisolation bereitzustellen, d. h. die Übertragung störender Schwingungen und Vibrationen zu reduzieren.
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Elastische Buchsen kommen auch bei Elektrofahrzeugen zum Einsatz, beispielsweise für die Lagerung von Elektromotoren, Elektrokompressoren und anderen Aggregaten, wobei die dann zu isolierenden Schwingungen häufig relativ hohe Frequenzen von typischerweise einigen hundert bis wenigen tausend Hertz aufweisen.
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STAND DER TECHNIK
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Aus der
WO 2019/ 197 294 A1 sind elastische Buchsen mit einer Innenhülse, einer Außenhülse, vier sich in einer X-Anordnung von der Innenhülse zu der Außenhülse erstreckenden Elastomerfedern und einer Zwischenhülse bekannt, die alle vier Elastomerfedern zwischen der Innenhülse und der Außenhülse unterbricht. Mit der Zwischenhülse sollen in einem vorgegebenen Betriebsfrequenzbereich Anstiege der dynamischen Steifigkeit der Federarme bei Eigenschwingungen der Federarme unterdrückt werden.
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Aus der
WO 2022/ 000 724 A1 ist eine elastische Buchse mit einem Kern, einer Außenhülse und vier sich in einer X-Anordnung von dem Außenumfang des Kerns zu einem Innenumfang der Außenhülse erstreckenden Elastomerfedern bekannt. Eine längs einer Hauptachse der elastischen Buchse gestufter Querschnitt der Elastomerfedern soll die dynamische Versteifung der Elastomerfedern reduzieren. Der Kern des bekannten elastischen Lagers ist ein Abschnitt eines Aluminiumstranggussprofils.
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Aus der
CN 112 483 571 A ist eine elastische Buchse mit einem Kern, einer Außenhülse und vier sich zwischen einem Außenumfang des Kerns und einem Innenumfang der Außenhülse erstreckenden Elastomerfedern bekannt. Anbindungsbereiche der Elastomerfedern an den Kern verlaufen zu größeren Anteilen quer zu einer Hauptwirkrichtung der elastischen Buchse als bei einer zylindrischen Innenbuchse. Äußerlich weisen die Elastomerfedern gleiche Abmessungen auf. In den Anbindungsbereichen springt der Kern jedoch unterschiedlich weit in die einzelnen Elastomerfedern hinein vor, wodurch ihre Federlängen zwischen dem Kern und der Außenhülse lokal reduziert und ihre Federmassen reduziert sind. Hierdurch werden die einzelnen Elastomerfedern bezüglich der Eigenfrequenzen ihrer Eigenschwingungen gegeneinander verstimmt.
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Aus der
CN 112 628 328 A ist eine weitere elastische Buchse mit einem Kern, einer Außenhülse und vier sich von dem Kern zu der Außenhülse erstreckenden Elastomerfedern bekannt, bei denen Anbindungsbereiche der Elastomerfedern an den Kern unterschiedlich konturiert sind. Konkret weisen zwei einander diagonal über den Kern hinweg gegenüberliegende Anbindungsbereiche Vorsprünge des Kerns in die angebundenen Elastomerfedern auf, die ihre Federlängen bis zu dem Innenumfang der Außenhülse lokal verkürzen und ihre Masse reduzieren.
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Aus der
DE 10 2020 209 802 A1 ist eine elastische Buchse mit einer Innenhülse und einer Außenhülse und einer X-förmigen asymmetrischen Brückenstruktur aus einem Elastomerwerkstoff zwischen der Innenhülse und der Außenhülse bekannt. Die Innenhülse ist koaxial in der Außenhülse angeordnet und die Asymmetrie der Brückenstruktur bezieht sich auf die unterschiedliche Ausfüllung des ringförmigen Freiraums zwischen der Innenhülse und der Außenhülse mit dem Elastomerwerkstoff in unterschiedlichen radialen Richtungen von der Innenhülse zu der Außenhülse. Hierdurch sollen unterschiedliche Steifigkeiten in den unterschiedlichen radialen Richtungen realisiert werden.
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Aus der
KR 102142296 B1 ist eine elastische Buchse mit einer Innenhülse, einer Außenhülse und zwei in einer Hauptwirkrichtung der elastischen Buchse auf einander gegenüberliegenden Seiten der Innenhülse zwischen der Innenhülse und der Außenhülse verlaufenden und achsensymmetrisch zueinander ausgebildeten Elastomerfedern bekannt. In Querrichtung zu der Hauptwirkrichtung ist der Kern asymmetrisch über zwei unterschiedliche weitere Elastomerfederanordnungen auf den beiden Seiten der Innenhülse an der Außenhülse abgestützt.
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elastisches Lager mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1 aufzuzeigen, bei dem die sich einander über die Hauptwirkrichtung des elastischen Lagers hinweg gegenüberliegenden Elastomerfedern besonders effektiv bezüglich der Eigenfrequenzen ihrer Eigenschwingungen gegeneinander verstimmt sind.
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LÖSUNG
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein elastisches Lager mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen des elastischen Lagers sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.
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BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Bei einem erfindungsgemäßen elastischen Lager mit einem ersten Lagerelement, einem zweiten Lagerelement, einer an das erste Lagerelement und an das zweite Lagerelement angebundenen und sich in einer ersten Federhauptrichtung zwischen dem ersten Lagerelement und dem zweiten Lagerelement mit einer ersten Federmasse über eine erste Federlänge erstreckenden ersten Elastomerfeder und einer an das erste Lagerelement und an das zweite Lagerelement angebundenen und sich in einer zweiten Federhauptrichtung zwischen dem ersten Lagerelement und dem zweiten Lagerelement mit einer zweiten Federmasse über eine zweite Federlänge erstreckenden zweiten Elastomerfeder, wobei sich die erste Elastomerfeder und die zweite Elastomerfeder über eine Hauptwirkrichtung des elastischen Lagers hinweg gegenüberliegen, ist die erste Federmasse y-mal so groß wie die zweite Federmasse und die erste Federlänge ist x-mal so lang wie die zweite Federlänge, dabei ist x mindestens = 1,10 und y ist größer als x.
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Die voranstehende Angabe, dass die erste Federlänge x-mal so lang ist wie die zweite Federlänge, wobei x mindestens gleich 1,10 ist, gilt für das unbelastete elastische Lager, wobei der Faktor x in diesem speziellen Zusammenhang mit x0 bezeichnet wird, und/oder in einem Arbeitspunkt des elastischen Lagers, wobei der Faktor x in diesem speziellen Zusammenhang mit xAP bezeichnet wird. In dem Arbeitspunkt stützt das elastische Lager eine Grundlast ab, die insbesondere aus einer Schwerkraft eines abgestützten Bauteils resultieren kann.
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Bei dem erfindungsgemäßen elastischen Lager ist nicht nur die gesamte erste Elastomerfeder mindestens 1,10 x so lang wie die gesamte zweite Elastomerfeder, sondern die erste Federmasse ist auch unter Berücksichtigung dieses Längenunterschieds größer, d. h. überproportional größer als die zweite Federmasse. Dieses Konzept zielt auf eine wechselseitige Verstimmung der Elastomerfedern nicht durch unterschiedliche Steifigkeiten aufgrund unterschiedlicher Federlängen, sondern durch unterschiedliche Federmassen ab. Dieses Konzept, die unterschiedlichen Eigenfrequenzen der Eigenschwingungen der Elastomerfedern zu realisieren, ist mit von ihren Außenabmessungen her gleichen Elastomerfedern nicht zu realisieren. So weist ein erfindungsgemäßes elastisches Lager als Charakteristikum eine längere dickere erste Elastomerfeder und eine kürzere dünnere zweite Elastomerfeder auf.
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Konkret kann y bei unbelastetem elastischem Lager oder in dem Betriebspunkt um mindestens 0,05 größer als x sein. Vorzugsweise ist y um mindestens 0,10 und noch mehr bevorzugt um mindestens 0,20 größer als x.
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Ein erster Federquerschnitt der ersten Elastomerfeder ist bei dem unbelasteten elastischen Lager und/oder in dem Arbeitspunkt typischer Weise mindestens 1,05-mal so groß wie ein zweiter Federquerschnitt der dünneren zweiten Elastomerfeder. Vorzugsweise ist der erste Federquerschnitt mindestens 1,10-mal und noch mehr bevorzugt mindestens 1,20-mal so groß wie der zweite Federquerschnitt. Die dabei betrachteten ersten und zweiten Federquerschnitte können über die erste bzw. zweite Federlänge gemittelte Federquerschnitte oder minimale Federquerschnitte längs der ersten bzw. zweiten Federlänge oder Federquerschnitte auf halber erster bzw. zweiter Federlänge der ersten Elastomerfeder und der zweiten Elastomerfeder sein. Die Formen der ersten und der zweiten Elastomerfeder können grundsätzlich ähnlich sein. Alternativ kann die erste Elastomerfeder einen im Verhältnis zu ihren Anbindungsbereichen an dem ersten Lagerelement und dem zweiten Lagerelement größeren Federquerschnitt auf halber Federlänge aufweisen als die zweite Federlänge, so dass sie ihre größere Masse vor allem in der ihrer Mitte zwischen ihren Anbindungsbereichen aufweist, wo sie sich besonders stark auf die Eigenfrequenz ihrer Eigenschwingungen auswirkt.
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Die längere erste Elastomerfeder kann um so viel dicker als die kürzere zweite Elastomerfeder sein, dass in dem Arbeitspunkt des elastischen Lagers eine erste Tragfähigkeit der ersten Elastomerfeder und eine zweite Tragfähigkeit der zweiten Elastomerfeder und/oder eine erste Steifigkeit der ersten Elastomerfeder und eine zweite Steifigkeit der zweiten Elastomerfeder zumindest im Wesentlichen gleich sind, sich also um nicht mehr als 10 %, vorzugsweise um nicht mehr als 5 % und noch mehr bevorzugt um nicht mehr als 3 % des jeweils kleineren Werts unterscheiden. Im Fall zumindest im Wesentlichen gleicher Steifigkeiten wird die Verstimmung der Elastomerfedern bezüglich der Eigenfrequenzen ihrer Eigenschwingungen im Wesentlichen ausschließlich durch die unterschiedlichen Federmassen bewirkt. Durch die zumindest im Wesentlichen gleichen Steifigkeiten, in gewissem Umfang auch durch die zumindest im Wesentlichen gleichen Tragfähigkeiten, der beiden Elastomerfedern wird erreicht, dass bei einer dynamischen Beanspruchung des elastischen Lagers allenfalls kleine Momente zwischen den Lagerelementen um eine orthogonal zu der Hauptwirkrichtung verlaufende Achse induziert werden.
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Die Obergrenze für x liegt bei dem erfindungsgemäßen elastischen Lager bei 2,00 und praktisch oft schon bei 1,50. Regelmäßig ist y um nicht mehr als 1,00 größer als x.
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Bei dem erfindungsgemäßen elastischen Lager verlaufen die Federhauptrichtungen vorzugsweise achsensymmetrisch bezüglich der Hauptwirkrichtung. Dabei kann ein Winkel zwischen den beiden Federhauptrichtungen, der durch die Hauptwirkrichtung halbiert wird, in einem typischen Bereich von wenigen Grad bis maximal etwa 120° und in einem bevorzugten Bereich von 20° bis 90° liegen.
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Bei dem erfindungsgemäßen elastischen Lager ist es bevorzugt, wenn erste Abstände parallel zu der ersten Federhauptrichtung zwischen ersten Anbindungsbereichen der ersten Elastomerfeder an dem ersten Lagerelement und dem zweiten Lagerelement bei unbelastetem elastischem Lager und/oder in dem Arbeitspunkt um nicht mehr als 10 %, mehr bevorzugt um nicht mehr als 5 % und noch mehr bevorzugt um nicht mehr als 3 % der ersten Federlänge variieren. Entsprechend ist es bevorzugt, wenn zweite Abstände parallel zu der zweiten Federhauptrichtung zwischen zweiten Anbindungsbereichen der zweiten Elastomerfeder an dem ersten Lagerelement und dem zweiten Lagerelement bei unbelastetem elastischem Lager und/oder in dem Arbeitspunkt um nicht mehr als 10 %, mehr bevorzugt um nicht mehr als 5 % und noch mehr bevorzugt um nicht mehr als 3 % der zweiten Federlänge variieren. Die Anbindungsbereiche an dem ersten Lagerelement und dem zweiten Lagerelement verlaufen also möglichst in gleichbleibendem Abstand, d. h. parallel zueinander.
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Weiterhin ist es bevorzugt, wenn sich erste Diagonalen zwischen einander über die erste Federhauptrichtung hinweg diagonal gegenüberliegenden Rändern der ersten Anbindungsbereiche an dem ersten Lagerelement und dem zweiten Lagerelement bei unbelastetem elastischem Lager und/oder in dem Arbeitspunkt um nicht mehr als 20 %, mehr bevorzugt um nicht mehr als 10 % und noch mehr bevorzugt um nicht mehr als 5 % der ersten Federlänge unterscheiden. Entsprechend ist es bevorzugt, wenn sich zweite Diagonalen zwischen einander über die zweite Federhauptrichtung hinweg diagonal gegenüberliegenden Rändern der ersten Anbindungsbereiche an dem ersten Lagerelement und dem zweiten Lagerelement bei unbelastetem elastischem Lager und/oder in dem Arbeitspunkt um nicht mehr als 20 %, mehr bevorzugt um nicht mehr als 10 % und noch mehr bevorzugt um nicht mehr als 5 % der zweiten Federlänge unterscheiden. Dabei geht es jeweils um die Diagonalen in der von der Hauptwirkrichtung und den Federhauptrichtungen aufgespannten Ebene, zu der die relevanten Ränder der Anbindungsbereiche orthogonal verlaufen. Die Elastomerfedern sind also möglichst symmetrisch zu ihren Federhauptrichtungen ausgebildet. Als diese Federhauptrichtungen werden hier konkret die Winkelhalbierenden zwischen den ersten bzw. zweiten Diagonalen zwischen den Rändern der ersten bzw. zweiten Anbindungsbereiche verstanden.
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Weiterhin ist es bevorzugt, wenn sich erste Flächen der ersten Anbindungsbereiche an dem ersten Lagerelement und dem zweiten Lagerelement um nicht mehr als 20 %, mehr bevorzugt um nicht mehr als 10 % und noch mehr bevorzugt um nicht mehr als 5 % voneinander unterscheiden, also möglichst gleich sind. Entsprechendes gilt für zweite Flächen der zweiten Anbindungsbereiche an dem ersten Lagerelement und dem zweiten Lagerelement.
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Das erfindungsgemäße elastische Lager kann auf einer der ersten Elastomerfeder und der zweiten Elastomerfeder in der Hauptwirkrichtung gegenüberliegenden Seite des ersten Lagerelements eine dritte Elastomerfeder, die an das erste Lagerelement und an das zweite Lagerelement angebunden ist und sich in einer dritten Federhauptrichtung zwischen dem ersten Lagerelement und dem zweiten Lagerelement mit einer dritten Federmasse über eine dritte Federlänge erstreckt, und eine vierte Elastomerfeder, die an das erste Lagerelement und das zweite Lagerelement angebunden ist und sich in einer vierten Federhauptrichtung zwischen dem ersten Lagerelement und dem zweiten Lagerelement mit einer vierten Federmasse über eine vierte Federlänge erstreckt, aufweisen. Diese dritte und vierte Elastomerfeder liegen sich über die Hauptwirkrichtung des elastischen Lagers hinweg gegenüber. Die dritte Federmasse ist w-mal so groß wie die vierte Federmasse und die dritte Federlänge ist bei unbelastetem elastischem Lager und/oder in dem Arbeitspunkt v-mal so lang wie die vierte Federlänge, wobei v mindestens gleich 1,10 ist und w größer als v ist. Auch in diesem Zusammenhang, d. h. bei dem Faktor w, wird für das unbelastete elastische Lager der Index „0“ und für den Arbeitspunkt der Index „AP“ verwendet.
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Die dritte Federmasse kann genauso groß sein wie die erste Federmasse; die vierte Federmasse kann genauso groß sein wie die zweite Federmasse; und bei unbelastetem elastischem Lager oder in dem Arbeitspunkt kann die dritte Federlänge genauso lang sein wie die erste Federlänge, und die vierte Federlänge kann genauso lang sein wie die zweite Federlänge. Alternativ oder zusätzlich kann w gleich y sein und/oder v gleich x sein. Anders gesagt können die dritte und die vierte Elastomerfeder bei unbelastetem elastischem Lager oder in dem Arbeitspunkt der ersten und der zweiten Elastomerfeder bezüglich dieser Parameter gleich sein. Es kann jedoch auch sinnvoll sein, die die dritte und die vierte Elastomerfeder bezüglich dieser Parameter unabhängig von der ersten und der zweiten Elastomerfeder auszuführen.
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Vorzugsweise liegt die dritte Elastomerfeder der ersten Elastomerfeder und die vierte Elastomerfeder der zweiten Elastomerfeder über das erste Lagerelement hinweg diagonal gegenüber. Grundsätzlich kann die dritte Elastomerfeder aber auch auf derselben Seite der Hauptwirkrichtung des elastischen Lagers angeordnet sein wie die erste Elastomerfeder und entsprechend die vierte Elastomerfeder auf derselben Seite wie die zweite Elastomerfeder. Bei der diagonalen Anordnung der langen dicken und der kurzen dünnen Elastomerfedern werden bei der dynamischen Belastung des erfindungsgemäßen elastischen Lagers weniger Momente um die quer zu der Hauptwirkrichtung verlaufende Achse hervorgerufen.
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Zur Realisierung der unterschiedlichen Federlängen bei dem erfindungsgemäßen elastischen Lager können zweite und dritte Anbindungsbereiche der zweiten und dritten Elastomerfedern an dem ersten Lagerelement gegenüber ersten und vierten Anbindungsbereichen der ersten und vierten Elastomerfedern an dem ersten Lagerelement längs der Hauptwirkrichtung zueinander versetzt sein. Dabei können an dem ersten Lagerelement die ersten und dritten Anbindungsbereiche bezüglich einer selben Symmetrieachse zueinander achsensymmetrisch angeordnet sein wie die zweiten und vierten Anbindungsbereiche.
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Erste bis vierte Anbindungsbereiche der ersten bis vierten Elastomerfedern an dem zweiten Lagerelement sind hingegen vorzugsweise Bereiche eines zylindermantelförmigen Innenumfangs des zweiten Lagerelements. Grundsätzlich ist aber auch hier eine Abweichung von der Zylindermantelform möglich.
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Konkret kann das erste Lagerelement einen Rohrabschnitt aus Stahl oder einer anderen Metalllegierung, einen Abschnitt eines Stranggussprofils oder einen Druckgussformkörper aus einer Leichtmetalllegierung oder einen aus einem formstabilen Kunststoff formgespritzten Formkörper aufweisen. Vorzugsweise ist das erste Lagerelement ein hybrides Bauteil mit einem Kern in Form eines Rohrabschnitts aus Stahl oder einer anderen Metalllegierung oder eines Abschnitts eines Stranggussprofils oder eines Druckgussformkörper aus einer Leichtmetalllegierung, der mit einem Formkörper aus formstabilem Kunststoff umspritzt ist, welcher die Anbindungsbereiche an dem ersten Lagerelement ausbildet. Das zweite Lagerelement kann grundsätzlich genauso aufgebaut sein. Vorzugsweise handelt es sich aber insgesamt um einen Formkörper aus formstabilem Kunststoff, der dann auch die Anbindungsbereiche an dem zweiten Lagerelement ausbildet.
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An dem Innenumfang des zweiten Lagerelements können weiterhin Anschlagpuffer aus Elastomerwerkstoff für das erste Lagerelement angeordnet sein. Bei überwiegender Ausrichtung der ersten bis vierten Federrichtungen in der Hauptwirkrichtung des elastischen Lagers sind solche Anschlagpuffer insbesondere in Querrichtung zu der Hauptwirkrichtung sinnvoll. Aber auch in diesem Fall können die Anschlagpuffer alternativ oder zusätzlich in der Hauptwirkrichtung vorgesehen sein.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
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Die in der Beschreibung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen.
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Hinsichtlich des Offenbarungsgehalts - nicht des Schutzbereichs - der ursprünglichen Anmeldungsunterlagen und des Patents gilt Folgendes: Weitere Merkmale sind den Zeichnungen - insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung - zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbezügen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen, was aber nicht für die unabhängigen Patentansprüche des erteilten Patents gilt.
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Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung genannten Merkmale sind bezüglich ihrer Anzahl so zu verstehen, dass genau diese Anzahl oder eine größere Anzahl als die genannte Anzahl vorhanden ist, ohne dass es einer expliziten Verwendung des Adverbs „mindestens“ bedarf. Wenn also beispielsweise von einem Element die Rede ist, ist dies so zu verstehen, dass genau ein Element, zwei Elemente oder mehr Elemente vorhanden sind. Die in den Patentansprüchen angeführten Merkmale können durch weitere Merkmale ergänzt werden oder die einzigen Merkmale sein, die der Gegenstand des jeweiligen Patentanspruchs aufweist.
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Die in den Patentansprüchen enthaltenen Bezugszeichen stellen keine Beschränkung des Umfangs der durch die Patentansprüche geschützten Gegenstände dar. Sie dienen lediglich dem Zweck, die Patentansprüche leichter verständlich zu machen.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.
- 1 ist eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen elastischen Lagers in einer ersten Ausführungsform.
- 2 ist eine axiale Draufsicht auf das erfindungsgemäße elastische Lager gemäß 1.
- 3 ist ein Längsschnitt durch das erfindungsgemäße elastische Lager gemäß den 1 und 2 längs der Schnittlinie A-A in 2.
- 4 ist eine Auftragung der dynamischen Steifigkeit des elastischen Lagers gemäß den 1 bis 3 in seiner Hauptwirkrichtung über der Frequenz im Vergleich zu einem symmetrischen elastischen Lager.
- 5 ist eine Auftragung der dynamischen Steifigkeit des elastischen Lagers gemäß den 1 bis 3 in seitlicher Richtung über der Frequenz wieder im Vergleich zu einem symmetrischen elastischen Lager und
- 6 ist eine Auftragung der dynamischen Steifigkeit des elastischen Lagers gemäß den 1 bis 3 in axialer Richtung über der Frequenz wieder im Vergleich zu einem symmetrischen elastischen Lager.
- 7 ist eine 2 entsprechende Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen elastischen Lagers und
- 8 ist eine 2 entsprechende Draufsicht auf eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen elastischen Lagers.
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FIGURENBESCHREIBUNG
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Das in den 1 bis 3 dargestellte elastische Lager 1 weist ein erstes Lagerelement 2 in Form einer Innenhülse 3 auf, das von einem zweiten Lagerelement 4 in Form einer Außenhülse 5 umgeben ist. Die Innenhülse 3 ist hier als Abschnitt 6 eines Stranggussprofils aus einer Leichtmetalllegierung ausgebildet und weist ein zentrales Befestigungsloch 7 auf. Das Befestigungsloch 7 dient zum Festlegen des ersten Lagerelements 2 an einem über das elastische Lager 1 abzustützenden Bauteil. Die Lagerhülse 5 ist zum Einpressen in eine Aufnahme in einem abstützenden Bauteil vorgesehen, so dass die Außenhülse 5 an ihrem Außenumfang 8 kraftschlüssig gehalten wird. Dabei schlägt ein Kragen 25 an einen Rand der Aufnahme in dem abstützenden Bauteil an. An dem Kragen 25 sind axiale Anschlagpuffer 26 aus Elastomerwerkstoff für das abzustützende Bauteil angeordnet.
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Zwischen einem Außenumfang 9 der Innenhülse 3 und einem Innenumfang 10 der Außenhülse 5 erstrecken sich vier Elastomerfedern 11 bis 14 in einer grundsätzlich X-förmigen Anordnung, wobei sich die Elastomerfedern 11 und 12 sowie 13 und 14 über eine Hauptwirkrichtung 15 des elastischen Lagers 1 hinweg paarweise gegenüberliegen. Bezüglich einer quer zu der Hauptwirkrichtung 15 verlaufenden Achse 16 durch das Befestigungsloch 7 liegen sich die Elastomerfedern 11 und 13 sowie 12 und 14 paarweise diagonal über das erste Federelement 2 hinweg gegenüber. Federhauptrichtungen der Elastomerfedern 11 und 12 sowie 13 und 14 sind paarweise symmetrisch zu der Hauptwirkrichtung 15 ausgerichtet, während die Federhauptrichtungen der Elastomerfedern 11 und 13 sowie 12 und 14 symmetrisch zu der Achse 16 ausgerichtet sind. Federlängen 17 bis 20 und Federquerschnitte 21 bis 24 sind nur paarweise gleich. So sind die Federlängen 17 und 19 und die Federquerschnitte 21 und 23 der Elastomerfedern 11 und 13 gleich und jeweils größer als die Federlängen 18 und 20 sowie die Federquerschnitte 22 und 24 der Elastomerfedern 12 und 14. Die Federquerschnitte 21 und 23 der Elastomerfedern 11 und 13 sind in beiden Querrichtungen zu der jeweiligen Federhauptrichtung bzw. Federlänge 17, 19 größer als die Federquerschnitte 22 und 24 der Elastomerfedern 12 und 14, siehe 2 und 3.
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Es gibt also zwei längere und dickere Elastomerfedern 11 und 13 und zwei kürzere und dünnere Elastomerfedern 12 und 14.
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Der Außenumfang 9 der Innenhülse 3 ist so geformt, dass daran ausgebildete Anbindungsbereiche 27 bis 30 der Elastomerfedern 11 bis 14 etwa parallel zu Anbindungsbereichen 31 bis 34 der Elastomerfedern 11 bis 14 an dem zylindermantelförmigen Innenumfang 10 der Außenhülse 5 verlaufen. An dem Innenumfang 10 der Außenhülse 5 sind weiterhin radiale Anschlagpuffer 35 in Querrichtung zu der Hauptwirkrichtung 15 und zu der Achse 16 angeordnet. Zusätzliche radiale Anschlagpuffer in der Hauptwirkrichtung 16 sind hier nicht vorgesehen, weil die Elastomerfedern 11 bis 14 mit ihren längs ihrer Federlängen 17 bis 20 verlaufenden Federhauptrichtungen zu der Hauptwirkrichtung 16 hin geneigt sind, so dass sie selbst überwiegend in der Hauptwirkrichtung 16 verlaufen.
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In 4 ist mit gestrichelter Linie 36 die dynamische Steifigkeit des elastischen Lagers gemäß den 1 bis 3 in der Hauptwirkrichtung 15 über der Frequenz im Vergleich zu einer mit durchgezogener Linie 37 angezeigten dynamischen Steifigkeit eines symmetrischen elastischen Lagers, bei dem alle Elastomerfedern 11 bis 14 gleich ausgebildet sind, aufgetragen. Deutlich ist zu erkennen, dass die Steifigkeitsüberhöhung 38, die bei dem symmetrischen elastischen Lager im Bereich von Eigenschwingungen seiner Elastomerfedern auftritt, bei dem erfindungsgemäßen elastischen Lager deutlich abgemindert ist.
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Derselbe Effekt ist auch bei den in den 5 und 6 über der Frequenz aufgetragenen dynamischen Steifigkeiten in radialer seitlicher Richtung und in Richtung der Achse 16 zu erkennen. Die Abminderung der Steifigkeitsüberhöhung 38 beruht auf einer wechselseitigen Verstimmung der Elastomerfedern 11 bis 13 hinsichtlich der Eigenfrequenzen ihrer Eigenschwingungen. Diese Verstimmung wird bei dem erfindungsgemäßen elastischen Lager im Wesentlichen durch die höheren Federmassen der Elastomerfedern 11 und 13 gegenüber der niedrigeren Federmassen der Elastomerfedern 12 und 14 erreicht. Steifigkeiten der längeren und dickeren Elastomerfedern 11 und 13 können hingegen genauso groß sein wie diejenigen der kürzeren und dünneren Elastomerfedern 12 und 14. Eine durch die größere Federlängen 17 und 19 der Elastomerfedern 11 und 13 reduzierte Steifigkeit kann also durch die größeren Federquerschnitte 21 und 23 ausgeglichen sein.
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7 zeigt eine weitere Ausführungsform des elastischen Lagers 1. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von derjenigen gemäß den 1 bis 3 durch eine etwas andere Form der Innenhülse 3, die wieder als Abschnitt 6 des Stranggussprofils aus einer Leichtmetalllegierung ausgebildet ist. Weiterhin ist an dem Kragen 25 der Außenhülse 5 nur ein axialer Anschlagpuffer 26 ausgebildet. Zudem sind in 7 bei der Elastomerfeder 11 Diagonalen 39 und 40 zwischen den Rändern ihrer Anbindungsbereiche 27 und 31 an das erste Lagerelement 2 und das zweite Lagerelement 3 eingezeichnet. Die Federhauptrichtung der Elastomerfeder 11, längs der sich ihre Federlänge 17 bemisst, ist eine Winkelhalbierende zwischen den Diagonalen 39 und 40. Der Federquerschnitt 21 erstreckt sich längs der anderen Winkelhalbierenden.
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Der Unterschied der Ausführungsform des elastischen Lagers 1 gemäß 8 zu derjenigen gemäß 7 ist, dass hier nicht an dem ersten Federelement 2 die Anbindungsbereiche 27 und 29 gegenüber den Anbindungsbereichen 28 und 30 längs der Hauptwirkrichtung 15 zueinander versetzt sind, sondern die Anbindungsbereiche 31 und 33 gegenüber den Anbindungsbereichen 32 und 34 an dem zweiten Federelement 4. Dazu ist der Innenumfang 10 der Außenhülse 5 hier nicht zylindermantelförmig, sondern achsensymmetrisch zu der Achse 16 konturiert.
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BEZUGSZEICHENLISTE
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- 1
- elastisches Lager
- 2
- erstes Lagerelement
- 3
- Innenhülse
- 4
- zweites Lagerelement
- 5
- Außenhülse
- 6
- Abschnitt eines Strangpressprofils aus einer Leichtmetalllegierung
- 7
- Befestigungsloch
- 8
- Außenumfang der Außenhülse 5
- 9
- Außenumfang der Innenhülse 3
- 10
- Innenumfang der Außenhülse 5
- 11
- erste Elastomerfeder
- 12
- zweite Elastomerfeder
- 13
- dritte Elastomerfeder
- 14
- vierte Elastomerfeder
- 15
- Hauptwirkrichtung
- 16
- Achse
- 17
- erste Federlänge
- 18
- zweite Federlänge
- 19
- dritte Federlänge
- 20
- vierte Federlänge
- 21
- erster Federquerschnitt
- 22
- zweiter Federquerschnitt
- 23
- dritter Federquerschnitt
- 24
- vierter Federquerschnitt
- 25
- Kragen
- 26
- axialer Anschlagpuffer
- 27
- Anbindungsbereich an dem ersten Lagerelement 2
- 28
- Anbindungsbereich an dem ersten Lagerelement 2
- 29
- Anbindungsbereich an dem ersten Lagerelement 2
- 30
- Anbindungsbereich an dem ersten Lagerelement 2
- 31
- Anbindungsbereich an dem zweiten Lagerelement 4
- 32
- Anbindungsbereich an dem zweiten Lagerelement 4
- 33
- Anbindungsbereich an dem zweiten Lagerelement 4
- 34
- Anbindungsbereich an dem zweiten Lagerelement 4
- 35
- radialer Anschlagpuffer
- 36
- gestrichelte Linie
- 37
- durchgezogene Linie
- 38
- Steifigkeitsüberhöhung
- 39
- Diagonale
- 40
- Diagonale
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2019/197294 A1 [0004]
- WO 2022/000724 A1 [0005]
- CN 112483571 A [0006]
- CN 112628328 A [0007]
- DE 102020209802 A1 [0008]
- KR 102142296 B1 [0009]
