DE10347349B3

DE10347349B3 - Elastomerlager

Info

Publication number: DE10347349B3
Application number: DE2003147349
Authority: DE
Inventors: Tobias Dipl.-Ing. Neutze
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2003-10-11
Filing date: 2003-10-11
Publication date: 2005-06-16
Anticipated expiration: 2023-10-12

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Elastomerlager. Dieses lagert zwei metallene Aufnahmen schwenkbar gegeneinander. Die beiden schwenkbaren Bauteile sind mittels einer Verschleißscheibe aus Kunststoff voneinander getrennt. Diese Verschleißscheibe bildet mittels einer Nocken-Klemmverbindung eine Baueinheit mit dem Elastomerlager, so dass der Montageprozess sicher ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Elastomerlager gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

In der WO 03 062663 A1 ist zum Stand der Technik bereits ein Elastomerlager gezeigt, dass eine Verschleißplatte aufweist.

Diese Verschleißplatte verhindert einen Kontakt zwischen zwei gegeneinander um eine geometrische Schwenkachse bewegliche Aufnahmen. Dabei weist die Verschleißplatte eine Ausnehmung auf, mit der die Verschleißplatte auf einem Elastomerfortsatz des Elastomerlagers aufgesetzt ist. Diese Ausnehmung und der Elastomerfortsatz weisen ein Spiel zueinander auf.

Ferner ist aus der DE-OS 2 020 751 eine Federaufhängung zur elastischen Abstützung gegenüber einem Fahrzeugrahmen bekannt, die ein Elastomerlager aufweist. Das Elastomerlager lagert zwei Fahrzeugteile gegeneinander. Die beiden gegeneinander gelagerten Fahrzeugteile sind ein gabelartiges Joch und ein zwischen den beiden Jochenden liegendes hülsenartiges Verbindungsstück. Die Jochenden und das dazwischen liegende hülsenartige Verbindungsstück weisen miteinander fluchtende Bohrungen gleichen Durchmessers auf.

Durch diese Bohrungen ist eine dreiteilige Hülse gesteckt ist, so dass die beiden äußeren elastischen Hülsenteile jeweils in einem Jochende und dem Verbindungsteil aufgenommen sind. Durch die dreiteilige Hülse ist eine Schraube gesteckt und verspannt die komplette Hülse zwischen einem Schraubenkopf und einer Mutter soweit, dass der Schraubenkopf und die Mutter an den Jochenden zur Anlage kommen.

Die nicht vorveröffentlichte DE 102 29 757 A zeigt ein gattungsfremdes Elastomerlager, welches ein Hinterachsgetriebe in einem Fahrschemel aufnimmt. Dieses Elastomerlager reduziert die Schwingungsübertragung. Die beiden gegeneinander schwingungsisolierten Aufnahmen sind jedoch nicht schwenkbar gegeneinander.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Elastomerlager zu schaffen, welches mittels einer Verschleißplatte einen Kontakt zwischen zwei gegeneinander um eine geometrische Schwenkachse bewegliche Aufnahmen verhindert, wobei eine montagesichere Baueinheit zwischen dem Elastomerlager und der Verschleißplatte geschaffen werden soll.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.

Dazu ist eine Verschleißplatte vorgesehen, die vorzugsweise als Verschleißscheibe ausgeführt sein kann. Dabei sind entweder an der Verschleißscheibe oder an einem Elastomerfortsatz zur Aufnahme der Verschleißscheibe Nocken vorgesehen. Diese Nocken stellen eine Klemmverbindung zwischen dem Elastomerlager und der Verschleißscheibe her, so dass sich eine montagesichere Baueinheit bildet.

Im Fall der Verwendung des erfindungsgemäßen Elastomerlagers für eine Starrachse eines Nutzfahrzeuganhängers kann die Starrachse mit zwei vormontierten Elastomerlager-Baueinheiten problemlos innerhalb der Produktionsanlagen zur Montage mit der NFZ-Anhängerkarosserie transportiert werden, ohne dass die Gefahr besteht, dass die Verschleißscheiben abfallen.

Gegenüber einer Befestigung der Verschleißscheibe an das Elastomerlager mittels einer Spielpassung ist die Gefahr des Abfallens bei einer Nocken-Klemmverbindung wesentlich geringer. Dies liegt an den Spannungen im Elastomerwerkstoff im Bereich der Nocken. Diese Spannungen halten das Elastomerlager und die Verschleißscheibe zusammen.

In besonders vorteilhafter Weise verhindert die Verschleißscheibe, welche vorzugsweise aus Kunststoff besteht, den metallischen Kontakt zwischen den beiden Aufnahmen, welche schwenkbar gegeneinander sind.

Bei der Verwendung des Elastomerlagers für die Starrachse eines Nutzfahrzeuganhängers treten insbesondere im schwer beladenen Zustand während der Fahrt sehr hohe Kräfte an der Schwenklagerung zwischen den beiden Aufnahmen auf. Diese hohen Kräfte würden ohne das Elastomerlager zu hohen Spannungen im Werkstoff der Aufnahmen führen. Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Elastomerlagers werden diese Spannungen im Elastomerwerkstoff abgebaut, so dass eine Verformung bzw. ein Bruch der Aufnahmen sicher ausgeschlossen ist. Das Elastomerlager kann ferner in besonders vorteilhafter Weise fertigungsbedingte Toleranzen ausgleichen.

In besonders vorteilhafter Weise verhindert das Elastomerlager auch die Schwingungsübertragung von einer Aufnahme auf die andere Aufnahme.

Die Nocken können dabei in der Verschleißscheibe selber oder aber auch in den Elastomerwerkstoff des Elastomerfortsatzes eingearbeitet sein.

Patentanspruch 8 zeigt eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung, bei welcher eine steife Buchse vorzugsweise aus Stahl vorgesehen ist, die den Elastomergrundkörper des Elastomerlagers trägt und zwischen den beiden Aufnahmen vorzugsweise mittels einer Verschraubung verspannt ist. Damit wird der Elastomerkörper frei von den Verspannungskräften gehalten, unabhängig davon, wie stark die Verschraubung verspannt ist.

Das Elastomerlager findet besonders vorteilhaft Einsatz in Kraftfahrzeugfahrwerksteilen, die gegeneinander verschwenkbar sind. Solche Kraftfahrzeugfahrwerksteile sind neben der genannten Starrachsenanbindung auch Fahrschemel von Personenkraftwagen mit Einzelradaufhängung.

Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus den weiteren Patentansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung vor.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von zwei Ausführungsbeispielen für eine nicht angetriebene Starrachse eines Nutzfahrzeuganhängers dargestellt.
Dabei zeigen:
1 eine nicht angetriebene Starrachse eines Nutzfahrzeuganhängers mit zwei Elastomerlagern,
2 ein Elastomerlager mit zwei Verschleißscheiben, welches Anwendung in einer Starrachse gemäß 1 findet,
3 eine Verschleißscheibe mit Nocken welche Anwendung im Elastomerlager gemäß 2 findet,
4a eine perspektivische Ansicht des Elastomerlagers gemäß 1 bis 3, welches in einer von zwei Aufnahmen eingebaut ist
4b eine Seitenansicht des besagten Elastomerlagers, welches in der anderen der beiden Aufnahmen eingebaut ist und
5 eine alternative Ausgestaltung des Elastomerlagers, bei welchem die Nocken im Elastomerwerkstoff des Elastomergrundkörpers eingearbeitet sind.
1 zeigt eine nicht angetriebene Starrachse 1 eines Nutzfahrzeuganhängers. Diese Starrachse 1 weist zwei sich im wesentlichen in Fahrtrichtung erstreckende Arme 2, 3 auf, welche jeweils um eine gemeinsame Schwenkachse 4 in einem Lagerbock 5, 6 schwenkbar aufgenommen sind. Diese Lagerböcke 5, 6 nehmen zusätzlich die Dämpfer 7, 8 auf, mit welchen die Schwenkbewegung der Starrachse 1 gegenüber der Karosserie bzw. den Lagerböcken gedämpft ist. Die beiden Dämpfer 7, 8 bilden mit zwei Luftfedern ein Feder-Dämpfer-System.
Die Starrachse 1 ist als zusammengeschweißter Hohlkörper aus Stahl ausgeführt, wobei die beiden Arme 2, 3 jeweils mit einer nur in 4b ersichtlichen Aufnahmehülse 55 verschweißt sind, in welcher jeweils ein in 1 nicht ersichtliches Elastomerlager aufgenommen ist.
Durch Bohrungen im Lagerbock 5 bzw. 6 und mit diesen fluchtenden Buchsen 9 jedes Elastomerlagers ist eine Schraube 10, 11 gesteckt, welche derart mit einer Mutter auf der jeweils anderen Seite des Lagerbocks 5, 6 verschraubt ist, dass die Buchse 9 zwischen den beiden Backen 12, 13 des Lagerbockes 5 bzw. 6 fest verspannt ist. Die Buchse 9 ist dabei in 2 ersichtlich.
Die Buchse 9 ist von einem anvulkanisierten Elastomergrundkörper 14 umgeben, der unmittelbar in die besagte Aufnahmehülse 55 des Armes 2 bzw. 3 eingesetzt ist.
Der Elastomergrundkörper 14 weist in Einbaulage oben und unten gebogene knochenförmige Ausnehmungen 98, 97 auf, die in 5 ersichtlich sind. Infolge dieser Ausnehmungen 98, 97 ist die Steifigkeit bezüglich Auf- und Abbewegungen wesentlich geringer ist, als bezüglich Vor- und Zurückbewegungen.
Zwischen dem Elastomergrundkörper 14 und den Backen 12, 13 des Lagerbockes 5 bzw. 6 sind Verschleißscheiben 15, 16 angeordnet. Die beiden Verschleißscheiben 15, 16 bestehen aus Kunststoff und überragen den Elastomergrundkörper 14 radial, so dass es nicht zum Kontakt zwischen den Armen 2, 3 und den diesen jeweils zugeordneten Lagerböcken 5, 6 kommt.
Ferner wir auch bei Deformation der Elastomerlager ein Kontakt zwischen dem Elastomergrundkörper 14 und den Backen 12, 13 des Lagerbockes 5 bzw. 6 verhindert. Der Elastomergrundkörper 14 schlägt lediglich an eine oder beide Verschleißscheiben 15, 16 an. Insbesondere kann der Elastomergrundkörper 14 nicht in den Scherbereich zwischen dem Arm 2 bzw. 3 und dem Lagerbock 5 bzw. 6 geraten.
3 zeigt eine dieser Verschleißscheiben 15, 16 im demontierten Zustand. Die Verschleißscheibe 16 ist an deren Außenkante beidseitig angefast. Ferner weist die Verschleißscheibe 16 eine zentrale kreisrunde Öffnung 70 auf, die an deren Innenkante vier umfangsmäßig gleichmäßig um jeweils 90° versetzte Nocken 17, 18, 19, 20 aufweist. Diese Nocken 17, 18, 19, 20 weisen demzufolge nach innen. Die Nocken 17, 18, 19, 20 haben die Form radial nach innen gerichteter Buckel.
4a zeigt dabei eine perspektivische Ansicht des einen Elastomerlagers mit den beiden aufgesetzten Verschleißscheiben 15, 16. Das Elastomerlager ist dabei im Lagerbock 5 bzw. 6 mit den beiden Backen 12, 13 eingebaut.
4b zeigt hingegen, wie das Elastomerlager am Arm 3 bzw. 2 aufgenommen ist. Der Arm 3 ist an dessen einem Ende gabelförmig, wobei die Aufnahmehülse 55 an die Gabel angeschweißt ist. In diese Aufnahmehülse 55 ist der Elastomergrundkörper 14 eingepresst.
Zwischen den Seitenflächen des Elastomergrundkörpers 14 und den Verschleißscheiben 15, 16 erstreckt sich jeweils ein Raum 96, 95, der zusammen mit einer umfangsmäßig umlaufenden konkaven Einformung 94 an der Mantelfläche des Elastomergrundkörpers 14 eines Verformung des Elastomergrundkörpers 14 innerhalb der Aufnahmehülse 55 zulässt, wenn auf den Elastomergrundkörper große Kräfte einwirken, wie diese üblicherweise beim Fahrbetrieb des beladenen Nutzfahrzeuganhängers auftreten.
Die Verschleißscheiben 15, 16 sind auf ringförmigen Elastomerfortsätzen 93a, 93b aufgesetzt, welche konzentrisch zur Buchse 9 angeordnet sind. Dabei sind die besagten Nocken 17, 18, 19, 20 der Verschleißscheiben 15, 16 lokal in den Werkstoff des ringförmigen Elastomerfortsatzes 93a bzw. 93b eingedrückt. Die Geometrie der Nocken 17, 18, 19, 20 ist dabei so ausgeführt, dass die Nocken 17, 18, 19, 20 den Elastomerwerkstoff nicht beschädigen, sich aber in ihn eindrücken. Die Toleranz zwischen dem sich durch die Nocken 17, 18, 19, 20 ergebenen Innendurchmesser an der Verschleißscheibe 15 bzw. 16 und dem ringförmigen Elastomerfortsatz 93a bzw. 93b ist so gewählt, dass die Verschleißscheibe 15 bzw. 16 einerseits leicht aufgeschoben werden kann und andererseits nicht abfällt.
Wie 5 zeigt, ist die Klemmfunktion auch in umgekehrter Weise am Elastomerlager möglich. Die Verschleißscheibe hat dann keine Nocken, wohingegen der Elastomerfortsatz drei gleichmäßig – d.h. 120° – am Umfang verteilte Nocken 90, 89, 88 aufweist, die sich radial nach außen erstrecken. Diese Nocken 90, 89, 88 haben die Form radial nach außen gerichteter Buckel.
Die Verschleißplatte muß nicht als kreisrunde Verschleißscheibe ausgeführt sein, sondern kann auch beliebige Formen aufweisen. Abhängig von den Einbauverhältnissen kann eine nicht kreisrunde Form u.a. dann von Vorteil sein, wenn die Verschleißplatte gegenüber

– dem Elastomerlager oder
– der ersten Aufnahme beispielsweise am Starrachsenarm oder
– der zweiten Aufnahme beispielsweise an der Karosserieaufnahme

Der Werkstoff des Elastomergrundkörpers kann beispielsweise ein Gummi bzw. ein Silikonkautschuk sein.
Die Verschleißscheibe muss nicht angefast sein.
Bei den beschriebenen Ausführungsformen handelt es sich nur um beispielhafte Ausgestaltungen. Eine Kombination der beschriebenen Merkmale für unterschiedliche Ausführungsformen ist ebenfalls möglich. Weitere, insbesondere nicht beschriebene Merkmale der zur Erfindung gehörenden Vorrichtungsteile, sind den in den Zeichnungen dargestellten Geometrien der Vorrichtungsteile zu entnehmen.

Claims

Elastomerlager mit zumindest einer Verschleißplatte (15, 16), welche einen Kontakt zwischen zwei gegeneinander um eine geometrische Schwenkachse (4) bewegliche Aufnahmen (5, 3 bzw. 6, 2) verhindert, wobei die Verschleißplatte (15, 16) eine Ausnehmung (70) aufweist und mit dieser Ausnehmung (70) auf einem Elastomerfortsatz (93 bzw. 94) des Elastomerlagers aufgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass diese Ausnehmung (70) und der Elastomerfortsatz (93 bzw. 94) mittels einer Klemmverbindung mit Nocken (17, 18, 19, 20) gegeneinander gesichert sind.
Elastomerlager nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (70) der Verschleißplatte (15, 16) eine im wesentlichen kreisrunde Form hat, die mit dem ringförmigen Elastomerfortsatz (93 bzw. 94) korrespondiert.
Elastomerlager nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nocken (17, 18, 19, 20 bzw. 88, 89, 90) am Umfang – des ringförmigen Elastomerfortsatzes (93 bzw. 94) und/oder – der kreisrunden Verschleißplatte (15, 16) angeordnet sind.
Elastomerlager nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass umfangsmäßig drei oder vier Nocken (88, 89, 90 bzw. 17, 18, 19, 20) vorgesehen sind.
Elastomerlager nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleißplatte (15, 16) eine Verschleißscheibe ist.
Elastomerlager nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beidseitig des Elastomerlagers Verschleißplatten (15, 16) aufgesteckt sind.
Elastomerlager nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomerlager Ausnehmungen im Elastomerwerkstoff aufweist, so dass die Steifigkeiten in die verschiedene Richtungen quer zur Schwenkachse (4) unterschiedlich sind.
Elastomerlager nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, das koaxial zur Schwenkachse (4) eine Buchse (9) in das Elastomerlager eingesetzt ist, welche wesentlich steifer als der Elastomerwerkstoff ist.
Elastomerlager nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Aufnahme ein Arm (3 bzw. 4) mit einer Ausnehmung (99) ist, in welche das Elastomerlager eingesetzt ist, wohingegen die zweite Aufnahme (Lagerbock 5, 6) zwei gegeneinander bewegungsfeste Platten (Backen 12, 13) umfasst, die jeweils eine zur Schwenkachse (4) fluchtende Bohrung aufweisen, wobei die Verschleißplatte (15, 16) über den Elastomergrundkörper (14) des Elastomerlagers hinausragt.
Elastomerlager nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Platten (Backen 12, 13) – bewegungsfest an die Karosserie eines Kraftfahrzeuges gekoppelt sind und – eine Starrachse (1) aufnehmen, wohingegen der Arm einen Arm von zwei Armen (2, 3) der Starrachse (1) bildet.