DE2319957A1

DE2319957A1 - Elastisches lager

Info

Publication number: DE2319957A1
Application number: DE19732319957
Authority: DE
Inventors: Hubert Pletsch
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 1973-04-19
Filing date: 1973-04-19
Publication date: 1974-11-07
Also published as: DE2319957C2

Description

Elastisches Lager Die Erfindung betrifft ein elastisches Lager filr optimale Schwingungsisolierung bei einer minimalen statischen Einfederung.
Zur elastischen Lagerung und Schwingungsisolierung von Maschinen und Kfz-Motoren werden in vielen Bereichen Lagerelemente aus elastomerem Werkstoff eingesetzt. Es sind verschiedenartige Konstruktionen bekannt, beispielsweise Gummimetall-Lager mit rundem oder rechteckigem Querschnitt-, aber auch komplizierter gestaltete Elemente.
Im allgemeinen werden diese Federelemente auf Druck, Schub oder kombiniert auf Druck und Schub beansprucht. In vielen Fällen, beispielsweise bei der Motoraufhängung im Kraftfahrzeugbaulunterliegen die Federungselemente einer statischen und einer dynamischen Belastung. Aus der Uberlagerung der statischen und der dynamischen Belastung ergibt sich der Arbeitsbereich des Federelementes Figur 1.
Um eine gute Schwingungsisolierung zu erzielen, sollte die Kraft-Einfederungs-Kennlinie des Federelementes im Arbeitsbereich einen flachen Verlauf aufweisen.
Bei Ueblichen Federelementen mit linearem oder leicht progressivem Verlauf der Kennlinien kann daher eine gute Isolierwirkung nur bei einer großen statischen Einfederung erreicht werden. Dies ist aber oft unerwünscht, weil hier bei stark wechselnden Belastungen, wie sie z.B. im Kraftfahrzeug durch die wechselnden Drehmomente auftreten, das elastisch gelagerte Aggregat -stark ein- und ausfedert. Eine zu große Freigängigkeit kann zu unerwünschten Betriebszuständen führen. Für eine optimale elastische Lagerung und Schwingungsisolierung ist deshalb ein Federelement'erwünscht, das bei relativ geringer statischer Einfederung eine gute Schwingungsisolierung bietet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Federelement gelöst, welches eine Federkennlinie gemäß Figur 1, Kurve A besitzt. Diese Federkennlinie ist dadurch charakterisiert, daßsie nach zunächst steilemAnstieg im Kraftbereieh a degressiv verläuft, dann in den im wesentlichen linear verlaufenden Arbeitsbereich b einbiegt und schließlich wieder progressiv ansteigt Bereich c. Durch den relativ steilen Anstieg im Bereich a nimmt das Federelement schon bei geringer Einfederung eine relativ hohe Belastung auf. Im Arbeitsbereich b verläuft die Kurve mit relativ geringer Steigung und gewährleistet so die gute Isolierwirkung des Elementes.
Im Bereich c schließlich wird der Federweg bei hohen Belastungen durch den progressiven Verlauf begrenzt.
In Figur 1 werden die Kennlinienkurven eines herkömmlichen Federelementes dem erfindungsgemäßen Federelement gegenübergestellt. Zu diesem Zweck wurden die Belastungen in kp auf der y-Achse aufgetragen und die Einsenkung kann in mm auf der x-Achse bei der entsprechenden Belastung entnommen werden. Die Kennlinienkurve für das erfindungsgemäße Federelement ist mit A bezeichnet und die Kennlinienkurve des herkömmlichen Lagers trägt die Bezeichnung B, wobei B einen nahezu linearen Kennlinienverlauf aufweist. Wird nun angenommen, daß z.B. die statische Belastung 70 kp und der Arbeitsbereich 7o-llo kp betragen soll, dann ergibt sich bei gleichem Steigungswinkel im Arbeitsbereich ffir das Lager 'tAt' eine Einsenkung von 3 mm, hingegen beträgt die Einsenkung für das Lager B = 5 mm, d.h., daß für die gleiche Schwingungsdämpfung im Arbeitsbereich von 7o-llo kp die statische Einsenkung von 3 bzw. 5 mm notwendig ist. Um die auftretenden Schwingungen absorbieren zu können, ergibt sich eine Gesamteinsenkung für das erfindungsgemäße Federelement A = 3 + 3 = 6 mm und für das herkömmliche Federelement B = 5 + 3 = 8 mm.
Bei der vorliegenden Erfindung wird die oben beschriebene Federcharakteristik mit einem Federelement nach Figur 2 erzielt, dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomerteil aus sich gegenüberstehenden abgewinkelten Kniestücken 3a und 3b besteht und die Befestigungsteile 1 und 2 an den Bindeflächen la und 2a unter einem Winkel zur Belastungsrichtung F geneigt sind. Bei Belastung weist dieses Federelement y zunächst einen relativ steilen Kraftanstieg auf. Bei einer durch die konstruktive Gestaltung und die Härte des Elastomerteils bestimmten Belastung knickt das Element ein und erreicht den in Figur 1, Kurve A gekennzeichneten Arbeitsbereich b. In diesem Bereich ist das Element überwiegend auf Biegung beansprucht und weist einen weitgehend linearen Kennlinienverlauf auf. Oberschreitet die Einfederung einen durch den Abstand x der Kniestücke 3a und 3b bestimmten Wert, so stützen sich die Kniestücke gegeneinander ab und die Federcharakteristik wird progressiv. In einer weiteren Ausführungsart Figur 3 befinden sich zwischen den Flanken der Kniestücke keilförmige Anschlagstücke 4 und 5. Je nach konstruktiver Festlegung der Abstände x und y stützen sich bei zunehmender Ein federung entweder zuerst die Knie stücke 3a und 3b gegeneinander ab, oder die Anschläge 4 und 5 oder die Kniestücke 3a und 3b gegen die Anschläge 4 und 5. Dadurch kann der progressive Verlauf der Kennlinie sowie die Charakteristik des Elementes bezüglich Schubkräften Fx den jeweiligen Anforderungen angepaßt werden. Um ein zu starkes Ausheben des Elementes bei Zugbelstung zu verhindern, aber lappt das Befestigungsteil 1 das Befestigungsteil 2 im Bereich lb und stützt sich so gegen dieses ab. Um ein hartes Anschlagen beim Ausheben des Lagers zu verhindern, ist es vorteilhaft, die Berührungsstellen 1b mit elastomerem Material 6 zu versehen. Durch entsprechende Gestaltung des Elastomerteiles 6 kann die Federcharakteristik des Anschlages den Anforderungen gemäß gestaltet werden.
Durch die Neigung der Befestigungsteile 1 und 2 gegenüber der Belastungsrichtung Fy im Bereich der Bindefläche 1a und 2a kann erreicht werden, daß das Elastomerteil 1 an den Bindeflächen la und 2a überwiegend auf Druck beansprucht wird. Dadurch kann das Federelement hoch belastet werden und es ergibt sich eine kleine Bauweise. Es liegt in der Hand des Konstrukteurs, das Element auch rotationssymmetrisch bezüglich der Belastungsrichtung Fy auszuführen. Dadurch ergibt sich in den dazu senkrechten Belastungsrichtungen ein symmetrisches Verhalten. In diesem Falle liegt es nahe, auch die Anschlagstücke 4, 5 rotationssymmetrisch zu gestalten.
In Figur 2 wurde das Federelement mit nach innen abgewinkelten Kniestücken gezeichnet. Es liegt aber auch im Rahmen der Erfindung, die Kniestücke nach außen abzuwinkeln und die Anschläge durch nach außen gezogene Befestigungsstücke zu verwirklichen.
In Figur 4 werden bei einer weiteren Ausführungsart des Federelementes die Befestigungsteile 1 und 2 so ausgeführt, daß das Befestigungsteil 2 zwischen den Knie stücken 3a und 3b durchgreift. Durch die Konstruktion des Befestigungsteiles 1 und 2 ist es möglich, daß das somit erhaltene Federelement auf Zug belastet werden kann und man erhält in Zugrichtung Fys wie in Figur 1 Kurve A beschrieben, eine entsprechende Federcharakteristik.
Das in der Erfindung beschriebene Federelement kann in einfacher Weise nach den bekannten Herstellungsverfahren angefertigt werden. Es läßt sich auch dank seiner einfach geformten Befestigungsstücke vielen Einbausituationen anpassen.

Claims

Patentansprüche:

-1. Elastisches Federelement bestehend aus zwei Befestigungsstücken und einem mit diesen, durch Vulkanisieren oder Kleben oder durch formschlüssige Befestigung verbundenen Elastomerteil, dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomerteil aus sich gegenüberstehenden Kniestücken 3a und 3b besteht und die Befestigungsstücke 1 und 2 an den Bindeflächenia und 2a gegenüber der Belastungsrichtung Fy geneigt sind.
2. Elastisches Federelement gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen den Kniestücken 3a und 3b keilförmige Anschlagstücke 4 und 5 befinden, welche mit den Befestigungsstffcken 1 und 2 verbunden sind.
3. Elastisches Federelement nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dieAnschlagstUcke 4 und 5 aus elastomerem Material bestehen.
4. Elastisches Federelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsstücke 1 und 2 sich im Bereich 1 b überlappen.
5. Elastisches Federelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsstücke im Bereich der Überlappung Ib mit elastomerem Material belegt sind.
6. Elastisches Federelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungsteil 2 zwischen den Kniestücken 3a und 3b durchgeführt ist.

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