DE10357464B4

DE10357464B4 - Elastisches Pendellager

Info

Publication number: DE10357464B4
Application number: DE2003157464
Authority: DE
Inventors: Horst Zimmermann; Willi Gebhardt; Ralf Krause; Stefan Schweinsberg
Original assignee: Wegu GmbH and Co KG
Current assignee: Wegu GmbH Schwingungsdaempfung
Priority date: 2003-12-09
Filing date: 2003-12-09
Publication date: 2007-07-12
Anticipated expiration: 2023-12-10
Also published as: DE10357464A1; DE10362139B4

Abstract

Elastisches Pendellager für ein dynamisch beanspruchtes Funktionsteil, insbesondere die Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs, mit einer einen starren Rahmen (5) abstützenden ersten Schwenklagerbuchse (2) und mit einer innerhalb des Rahmens (5) angeordneten und über ein Paar seitlicher Federarme (10) aus Elastomerwerkstoff (8) an dem Rahmen (5) abgestützten zweiten Schwenklagerbuchse (3), wobei die zweite Schwenklagerbuchse (3) eine Kraftübertragungshülse (12) aufweist, von der ein Kraftübertragungssteg (11) in vertikaler Richtung nach oben absteht, wobei die beiden Federarme (10) seitlich an den Kraftübertragungssteg (11) angesetzt sind, und wobei der starre Rahmen (5) unterhalb der zweiten Schwenklagerbuchse (3) eine Unterbrechung (16) aufweist, die von einem elastischen Rahmenabschnitt (17) aus Elastomerwerkstoff (8) überbrückt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein elastisches Pendellager für ein dynamisch beanspruchtes Funktionsteil, insbesondere die Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs.
Elastische Pendellager werden zur Lagerung von Abgasanlagen von Kraftfahrzeugen eingesetzt, um mit der möglichen Pendelbewegung des Pendellagers gegenüber dem Fahrzeugboden und der Abgasanlage Längsbewegungen der Abgasanlage relativ zu dem Fahrzeugboden aufzunehmen. Derartige Längsbewegungen können von dem Motor des Kraftfahrzeugs herrühren. Sie können auch auf einer thermischen Längung der Abgasanlage beruhen.
Ein elastisches Pendellager für ein dynamisch beanspruchtes Funktionsteil, wie insbesondere einer Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs, hat darüber hinaus die Funktion Anregungen eines das dynamisch beanspruchte Funktionsteil über das elastische Pendellager abstützenden Bauteils durch Bewegungen des dynamisch beanspruchten Funktionsteils zu verhindern bzw. zumindest zu verringern. Insbesondere betrifft dies periodische, d.h. Schwingungsanregungen.

STAND DER TECHNIK

Ein elastisches Pendellager für ein dynamisch beanspruchtes Funktionsteil, insbesondere die Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs, mit einer einen starren Rahmen abstützenden ersten Schwenklagerbuchse und mit einer innerhalb des Rahmens angeordneten und über ein Paar seitlicher Federarme aus Elastomerwerkstoff an dem Rahmen abgestützten zweiten Schwenklagerbuchse ist aus der DE 203 04 481 U1 bekannt. Hier weist der Rahmen und mit ihm das gesamte elastische Pendellager im Querschnitt eine Birnenform auf. D.h., seine seitlichen Abmessungen nehmen von oben, wo der Rahmen mit einer separaten Ausnehmung nur die erste Schwenklagerbuchse umschließt, nach unten zu, wo der Rahmen in einer weiteren Ausnehmung die zweite Schwenklagerbuchse und die sich von dieser auf gleicher Höhe horizontal zu dem Rahmen erstreckenden Federarme umschließt. Die zweite Schwenklagerbuches des bekannten elastischen Pendellagers ist einstückig mit den an Sie direkt angesetzten Federarmen aus dem Elastomerwerkstoff ausgebildet. Wenn das bekannte elastische Lager um die erste Schwenklagerbuchse pendelt, ist sein Platzbedarf groß, weil sich das elastische Lager im Bereich seiner größten horizontalen Ausdehnung am stärksten hin und her bewegt.

Aus der DE 198 05 401 A1 ist eine Elastomerfeder mit Federarmen und einer Buchse zur Aufnahme eines Lagerbolzens bekannt. Zwischen den Federarmen und der ebenfalls aus Elastomerwerkstoff ausgebildeten Buchse ist eine die Buchse umschließende Kraftübertragungshülse vorgesehen, die einer die Buchse zerstörenden Rissbildung durch den Elastomerwerkstoff entgegenwirkt. Die Kraftübertragungshülse ist vorzugsweise radial durchbrochen und kann aus einem Abschnitt eines Metallbands ausgebildet sein.

Aus der DE 101 47 514 A 1 ist ein elastisches Pendellager bekannt, bei dem an einer Schwenklagerbuchse ein stegförmiges Abstützelement für eine Elastomerfederanordnung gelagert ist, das zwischen zwei Schenkel eine U-förmigen Abstützelements für die Elastomerfederanordnung eingreift, welches an der anderen Schwenklagerbuchse gelagert ist. Zwischen dem stegförmigen Abstützelement und jedem der beiden Schenkel des U-förmigen Abstützelements ist ein auf Schub und/oder Scherung beanspruchtes Federelement der Elastomerfederanordnung angeordnet.

Ein elastisches Pendellager für ein dynamisch beanspruchtes Funktionsteil, insbesondere die Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs, mit einer einen starren Rahmen abstützenden ersten Schwenklagerbuchse und mit einer innerhalb des Rahmens angeordneten und über ein Paar seitlicher Federarme aus Elastomerwerkstoff an dem Rahmen abgestützten zweiten Schwenklagerbuchse, wobei die zweite Schwenklagerbuchse eine Kraftübertragungshülse aufweist, von der ein Kraftübertragungssteg in vertikaler Richtung nach oben absteht, und wobei die beiden Federarme seitlich an den Kraftübertragungssteg angesetzt sind, ist in der nachveröffentlichten DE 103 11 196 A1 beschrieben. Hier weist die zweite Schwenklagerbuchse eine Kraftübertragungshülse auf, von der ein Kraftübertragungssteg in vertikaler Richtung nach oben absteht, wobei die beiden Federarme an den Kraftübertragungssteg angesetzt sind und sich von diesem schräg nach unten zu dem um die zweite Schwenklagerbuchse herum geschlossenen Rahmen hin erstrecken. Hierdurch werden die Federarme im Wesentlichen ausschließlich einer Druck-/Schubbelastung ausgesetzt. Die zweite Schwenklagerbuchse ist in einen Körper aus Elastomerwerkstoff eingebettet, der von einem Metallbauteil umschlossen wird, das den Kraftübertragungssteg ausbildet. Die Außenabmessungen dieses Metallbauteils sind vergleichsweise groß. Der dieses Metallbauteil mit Abstand umgebende Rahmen des bekannten Pendellagers weist daher große Abmessungen in der Haupterstreckungsebene des Pendellagers auf.

AUFGABE DER ERFINDUNG

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elastisches Pendellager aufzuzeigen, das einen besonders geringen Raum bei seiner Pendelbewegung um die erste Schwenklagerbuchse beansprucht.

LÖSUNG

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein elastisches Pendellager mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen des neuen Pendellagers sind in den Unteransprüchen 2 bis 7 definiert.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Auch bei dem neuen elastischen Pendellager sind die Federarme nicht direkt und insbesondere nicht auf derselben vertikalen Höhe an die zweite Schwenklagerbuchse angesetzt. Vielmehr greifen die Federarme an dem Kraftübertragungssteg an, der hier direkt an die Kraftübertragungshülse angesetzt ist, die zu der zweiten Schwenklagerbuchse gehört. Da der Kraftübertragungssteg in horizontaler Richtung schmaler ist als die zweite Schwenklagerbuchse wird auf diese Weise innerhalb derselben horizontalen Abmessungen des elastischen Pendellagers zusätzlicher Bauraum für die Federarme geschaffen. Andersherum betrachtet können die horizontalen Abmessungen des Rahmens bei gleicher horizontaler Ausdehnung der Federarme kleiner gehalten werden. Der Kraftübertragungssteg ist oben an die Kraftübertragungshülse angesetzt. Die Kraftübertragungshülse und die zweite Schwenklagerbuchse sind daher unterhalb der an den Kraftübertragungssteg angesetzten Federarme angeordnet. Die Bauhöhe des neuen elastischen Pendellagers bleibt damit im Wesentlichen auf den maximalen Abstand der beiden Schwenklagerbuchsen beschränkt.

Der starre Rahmen weist unterhalb der zweiten Schwenklagerbuchse eine Unterbrechung auf, die aber von einem elastischen Rahmenabschnitt aus Elastomerwerkstoff überbrückt ist. Vorzugsweise ist die Unterbrechung des starren Rahmens schmaler als der Außendurchmesser der Kraftübertragungshülse, so dass auch der starre Teil des Rahmens allein eine Funktion als Verliersicherung für die zweite Schwenklagerbuchse und das in dieser angeordnete dynamisch beanspruchte Funktionsteil erfüllt.

Wenn die beiden Federarme von dem Rahmen zu dem Kraftübertragungssteg leicht ansteigen, werden sie bei einer Zugbelastung des elastischen Lagers zwischen den beiden Schwenklagerbuchsen, wie sie beispielsweise aufgrund der Schwerkraft auf das dynamisch beanspruchte Funktionsteil auftritt, nicht primär auf Zug sondern auf Druck/Schub beansprucht, was für die Lebensdauer des Elastomerwerkstoffs von Vorteil ist. Insbesondere sollten die Federarme allenfalls wenig von dem Rahmen zu dem Kraftübertragungssteg abfallen. Bevorzugt ist daher ein Winkelbereich zur Horizontalen von –10 bis +30°. Besonders bevorzugt ist ein Winkelbereich von 0 bis 20°.

Die Kraftübertragungshülse und der Kraftübertragungssteg können gemeinsam aus einem Abschnitt eines durchbrochenen Metallbands ausgebildet sein. Es ist auch eine einstückige Ausbildung aus einem Abschnitt eines Stranggussprofils möglich. Daneben ist beispielsweise auch eine Ausbildung als Spritzgussteil aus hartem Kunststoff denkbar.

Von der Kraftübertragungshülse zu dem Rahmen kann sich mindestens ein elastisches Führungsband erstrecken, das das Verschwenken des Rahmens um die erste Schwenklagerbuchse bei Einwirkung einer horizontalen Kraft auf die zweite Schwenklagerbuchse unterstützt, so dass keine oder nur eine begrenzte Relativbewegung der zweiten Schwenklagerbuchse gegenüber dem Rahmen in horizontaler Richtung erfolgt. Derartige Führungsbänder führen aber zu etwas größeren Gesamtabmessungen des neuen elastischen Pendellagers, da sie einen gewissen Mindestabstand der Kraftübertragungshülse zu dem Rahmen verlangen.

Wenn elastische Führungsbänder vorgesehen sind, die sich von den Federarmen durch eine deutlich geringere Materialstärke unterscheiden, handelt es sich vorzugsweise um ein Paar solcher Führungsbänder, die von der Kraftübertragungshülse schräg nach unten zu dem Rahmen hin verlaufen.

Der Rahmen kann aus einem Stranggussprofilabschnitt ausgebildet sein, an den der Elastomerwerkstoff anvulkanisiert ist. Vorzugsweise besteht der Rahmen dabei aus einer Leitmetalllegierung, beispielsweise auf der Basis von Aluminium.

Bei einem Stranggussprofil kann der Querschnitt relativ frei gestaltet werden. Dies kann beispielsweise dazu benutzt werden, dass der Rahmen eine separate Ausnehmung für die erste Schwenklagerbuchse aufweist. Der Innenumfang beider Schwenklagerbuchsen wird dabei durch elastische Auskleidungen aus Elastomerwerkstoff definiert. Diese garantieren auch über Durchmessertoleranzen hinweg eine sichere Anlage an den Lagerbolzen des dynamisch beanspruchten Funktionsteils und eines abstützenden Bauteils. Die Auskleidung aus Elastomerwerkstoff ist bei der ersten Schwenklagerbuchse für die separate Ausnehmung in dem Rahmen vorgesehen. Bei der zweiten Schwenklagerbuchse kleidet sie die Kraftübertragungshülse aus.

KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von in den Figuren dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispielen weiter erläutert und beschrieben.
1 zeigt eine Seitenansicht eines ersten elastischen Pendellagers, das nicht unter die geltenden Patentansprüche fällt.
2 zeigt eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen elastischen Pendellagers und
3 zeigt eine Seitenansicht eines zweiten elastischen Pendellagers, das nicht unter die geltenden Patentansprüche fällt.
FIGURENBESCHREIBUNG
Das in 1 dargestellte elastische Pendellager 1 weist eine erste Schwenklagerbuchse 2 und eine zweite Schwenklagerbuchse 3 auf. Die Schwenklagerbuchse 2 dient zur Befestigung des Pendellagers 1 an einem Lagerbolzen eines abstützenden Bauteils, während die Schwenklagerbuchse 3 zur Aufnahme eines Lagerbolzens eines abzustützenden dynamisch beanspruchten Funktionsteils vorgesehen ist. Bei dem dynamisch beanspruchten Funktionsteil kann es sich um die an dem Fahrzeugboden eines Kraftfahrzeugs zu lagernde Abgasanlage des Kraftfahrzeugs handeln. Die erste Schwenklagerbuchse 2 ist innerhalb einer Ausnehmung 4 eines Rahmens 5 ausgebildet, indem die Ausnehmung 4 bis auf den freien Querschnitt 6 der Schwenklagerbuchse 2 durch eine Auskleidung 7 aus Elastomerwerkstoff 8 ausgefüllt ist. die Hauptausnehmung 9 des Rahmens 5 umschließt die zweite Schwenklagerbuchse 3, die in der Hauptausnehmung durch Federarme 10 elastisch an dem Rahmen 5 gelagert ist. Die Federarme 10 sind oberhalb der Schwenklagerbuchse 3 an den Rahmen angesetzt und verlaufen von dort horizontal zu einem Kraftübertragungssteg 11. Der Kraftübertragungssteg 11 ist mit einer Kraftübertragungshülse 12 verbunden, die zu der Schwenklagerbuchse 3 gehört und die mit einer Auskleidung 13 aus Elastomerwerkstoff 8 versehen ist, um den freien Querschnitt 14 der Schwenklagerbuchse 3 zu definierten. Die Schwenklagerbuchse 3 weist außer über den Kraftübertragungssteg 11 und die Federarme 10 keinen Kontakt zu dem Rahmen 5 auf. Zumindest gilt dies für die in 1 dargestellte kraftfreie Stellung des Pendellagers 1 und seinen normalen Arbeitsbereich. Wenn der normale Arbeitsbereich des Pendellagers 1 überschritten wird, schlägt die Kraftübertragungshülse 12 an dem Rahmen 7 an. Wenn die Federarme 10 ausfallen sollten, fängt der Rahmen 5 die Kraftübertragungshülse 12 bzw. den in der Schwenklagerbuchse 3 angeordneten Lagerbolzen des abzustützenden dynamisch beanspruchten Funktionsteils im Sinne einer Verliersicherung auf. Durch die Verlagerung der Federarme 10 gegenüber der Schwenklagerbuchse 3 nach oben kann der Rahmen 5 auf Höhe der Schwenklagerbuchse 3 sehr schmal gehalten werden, d.h. er weist in dieser Richtung nur vergleichsweise geringe horizontale Abmessungen auf. Entsprechend ist auch der von dem Rahmen überstrichene Raum bei einer Schwenkbewegung des elastischen Pendellagers 1 um die erste Schwenkachse 2 vergleichsweise klein. Die Kraftübertragungs hülse 12 und der an diese angesetzte Kraftübertragungssteg 11 können gemeinsam ebenso wie der Rahmen 5 aus einem Abschnitt eines Aluminiumstranggussprofils bestehen. Sie können beispielsweise aber auch gemeinsam auf der Basis eines durchbrochenen Metallbands ausgebildet sein. Der Elastomerwerkstoff 7, der die Auskleidungen 7 und 13 der Schwenklagerbuchsen 2 und 3 sowie Federarme 10 ausbildet, ist an den Rahmen 7 und die Einheit aus Kraftübertragungssteg 11 und Kraftübertragungshülse 12 anvulkanisiert. Er kann dabei den gesamten Rahmen 5 und die gesamte Einheit aus Kraftübertragungssteg 11 und Kraftübertragungshülse 12 mit einer Korrosionsschutzschicht 15 überziehen.
Das elastische Pendellager 1 gemäß 2 unterscheidet sich nur in zwei Punkten von dem elastischen Pendellager 1 gemäß 1. Zum einen ist der freie Querschnitt 6 der ersten Schwenklagerbuchse 2 für den Lagerbolzen des abstützenden Bauteils nicht wie in 1 kreisrund sondern wie der freie Querschnitt 14 der zweiten Schwenklagerbuchse 3 auch in 1 sternförmig. Hierdurch können Toleranzen bei dem Durchmesser des Lagerbolzens von der elastischen Auskleidung 7 der Schwenklagerbuchse 2 noch besser kompensiert werden. Weiterhin ist der starre Rahmen 5 im Bereich der Hauptausnehmung 9 nicht um die zweite Schwenklagerbuchse 3 herum vollständig geschlossen ausgebildet, sondern er weist eine Unterbrechung 16 auf. Diese Unterbrechung 16 wird von einem elastischen Rahmenabschnitt 17 aus Elastomerwerkstoff 8 überbrückt, an den die Kraftübertragungshülse 12 der zweiten Schwenklagerbuchse 3 bei ihrer vertikalen Bewegung von oben weich anschlagen kann. Ein Hindurchtreten der Kraftübertragungshülse 12 durch die Unterbrechung 16 ist aber allein dadurch ausgeschlossen, dass die Breite der Unterbrechung 16 geringer ist als der Außendurchmesser der Kraftübertragungshülse 12. Die Unterbrechung 16 mit der Überbrückung durch den elastischen Rahmenabschnitt 17 reduziert bei gegebenem Maximalabstand der Schwenklagerbuchsen 2 und 3 die Gesamtbauhöhe des elastischen Pendellagers 1.
Das elastische Pendellager 1 gemäß 3 ist in anderer Weise als dasjenige gemäß 2 gegenüber demjenigen gemäß 1 abgewandelt. Hier weist der Rahmen 5 nicht im wesentlichen parallel zueinander verlaufende seitliche Äste auf, sondern der Abstand der seitlichen Äste nimmt von oben nach unten leicht zu. Auf diese Weise ist der seitliche Abstand der Kraftübertragungshülse 12 zu dem Rahmen 5 vergrößert. Dies kann sinnvoll sein, wenn auch dynamische Bewegungen des abzustützenden Funktionsteils in horizontaler Richtung mit dem elastischen Pendellager 1 zu dämpfen sind, die nicht zu einer Schwenk bewegung des gesamten Pendellagers 1 führen, sondern zwischen der Kraftübertragungshülse 12 und dem Rahmen 5 elastisch aufgenommen werden sollen. Um trotz einer hierauf abgestimmten größeren Weichheit der Führung der Kraftübertragungshülse 12 durch die Federarme 10 gegenüber dem Rahmen 5 in horizontaler Richtung ein definiertes Verschwenken des elastischen Pendellagers 1 bei statischen Verschiebungen der zweiten Schwenklagerbuchse 3 in horizontaler Richtung zu erreichen, sind zwischen der Kraftübertragungshülse 12 und dem Rahmen 5 zwei zusätzliche Führungsbänder 18 aus Elastomerwerkstoff 8 vorgesehen. Die Führungsbänder 18 weisen einen geringeren Materialquerschnitt auf, als die Federarme 10. Hier ist der Materialquerschnitt konkret weniger als halb so groß wie derjenige der Federarme 10, bei etwas geringerer Länge der Führungsbänder 18. Die Führungsbänder 18 verlaufen von der Kraftübertragungshülse 1 zu dem Rahmen 5 unter einem Winkel von etwa 30° schräg nach unten. Unter einem Winkel von ca. 10° verlaufen hier auch die Federarme 10 von dem Kraftübertragungssteg 11 zu dem Rahmen 10 leicht nach unten. Diese Schrägstellung der Federarme 10 und der Führungsbänder 18 vermeidet eine Zugbelastung des Elastomerwerkstoffs 8 zugunsten einer Druck-/Schubbelastung, unter der der Elastomerwerkstoff 8 bekanntermaßen eine höhere Lebensdauer aufweist.

1: Pendellager
2: Schwenklagerbuchse
3: Schwenklagerbuchse
4: Ausnehmung
5: Rahmen
6: Freier Querschnitt
7: Auskleidung
8: Elastomerwerkstoff
9: Hauptausnehmung
10: Federarm
11: Kraftübertragungssteg
12: Kraftübertragungshülse
13: Auskleidung
14: Feier Querschnitt
15: Korrosionsschutzschicht
16: Unterbrechung
17: Rahmenabschnitt
18: Führungsband

Claims

Elastisches Pendellager für ein dynamisch beanspruchtes Funktionsteil, insbesondere die Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs, mit einer einen starren Rahmen (5) abstützenden ersten Schwenklagerbuchse (2) und mit einer innerhalb des Rahmens (5) angeordneten und über ein Paar seitlicher Federarme (10) aus Elastomerwerkstoff (8) an dem Rahmen (5) abgestützten zweiten Schwenklagerbuchse (3), wobei die zweite Schwenklagerbuchse (3) eine Kraftübertragungshülse (12) aufweist, von der ein Kraftübertragungssteg (11) in vertikaler Richtung nach oben absteht, wobei die beiden Federarme (10) seitlich an den Kraftübertragungssteg (11) angesetzt sind, und wobei der starre Rahmen (5) unterhalb der zweiten Schwenklagerbuchse (3) eine Unterbrechung (16) aufweist, die von einem elastischen Rahmenabschnitt (17) aus Elastomerwerkstoff (8) überbrückt ist.
Pendellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Federarme (10) von dem Rahmen (5) zu dem Kraftübertragungssteg (11) unter einem Winkel von –10 bis 30°, insbesondere unter einem Winkel von 0 bis 20° zur Horizontalen verlaufen.
Pendellager nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübertragungshülse (12) und der Kraftübertragungssteg (11) gemeinsam aus einem Abschnitt eines durchbrochenen Metallbands ausgebildet sind.
Pendellager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich mindestens ein elastisches Führungsband (18) aus Elastomerwerkstoff (8) von der Kraftübertragungshülse (12) zu dem Rahmen (5) erstreckt.
Pendellager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Paar elastischer Führungsbänder (8) vorgesehen ist, die von der Kraftübertragungshülse (12) schräg nach unten verlaufen.
Pendellager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (5) aus einem Stranggussprofilabschnitt ausgebildet ist, an den der Elastomerwerkstoff (8) anvulkanisiert ist.
Pendellager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (5) eine separate Ausnehmung (4) für die erste Schwenklagerbuchse (2) aufweist und dass der freie Querschnitt (6, 14) der beiden Schwenklagerbuchsen (2, 3) durch elastische Auskleidungen (7, 13) aus Elastomerwerkstoff (8) definiert wird.