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Die
Erfindung betrifft ein elastisches Pendellager mit den Merkmalen
des Oberbegriffs des Schutzanspruchs 1.
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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.
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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.
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STAND DER TECHNIK
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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.
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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.
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Aus
der
DE 101 47 514
A1 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.
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Ein
elastisches Pendellager mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Schutzanspruchs
1 ist aus der
DE 103
11 196 A1 bekannt. 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.
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elastisches Pendellager
mit dem Merkmal des Oberbegriffs des Schutzanspruchs 1 aufzuzeigen, dass
einen besonders geringen Raum bei seiner Pendelbewegung um die erste
Schwenklagerbuchse beansprucht.
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LÖSUNG
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Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe durch ein elastisches Pendellager mit den Merkmalen
des Schutzanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen
des neuen Pendellagers sind in den Unteransprüchen 2 bis
8 definiert.
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BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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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 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.
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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.
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Von
der Kraftübertragungshülse zu dem Rahmen erstreckt
sich mindestens ein elastisches Führungsband, 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 nur
zu etwas größeren Gesamtabmessungen des neuen
elastischen Pendellagers, da sie einen gewissen Mindestabstand der
Kraftübertragungshülse zu dem Rahmen verlangen.
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Bei
den elastischen Führungsbändern, 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.
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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°.
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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.
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In
einer konkreten Ausführungsform ist der starre Rahmen um
die zweite Schwenklagerbuchse herum geschlossen ausgebildet. D.
h. der Rahmen weist keine über seine gesamte Breite gehenden Durchbrechungen
auf.
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In
einer anderen konkreten Ausführungsform weist der starre
Rahmen 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.
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In
jedem Fall kann der Rahmen 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.
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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.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand eines in den Figuren dargestellten
bevorzugten Ausführungsbeispiels weiter erläutert
und beschrieben.
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1 zeigt
eine Seitenansicht eines ersten elastischen Pendellagers, das nicht
unter die geltenden Schutzansprüche fällt.
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2 zeigt
eine Seitenansicht eines zweiten elastischen Pendellagers, das nicht
unter die geltenden Schutzansprüche fällt, und
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3 zeigt
eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen
elastischen Pendellagers.
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FIGURENBESCHREIBUNG
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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 Kraftübertragungshülse 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.
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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.
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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 Schwenkbewegung 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.
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- 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
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 20304481
U1 [0004]
- - DE 19805401 A1 [0005]
- - DE 10147514 A1 [0006]
- - DE 10311196 A1 [0007]