DE2755117C2

DE2755117C2 - Vorspannbares Lagerelement

Info

Publication number: DE2755117C2
Application number: DE2755117A
Authority: DE
Inventors: Horst Bitschkus; Joseph Peter Dipl.-Ing. 5411 Hilgert Schmalohr
Original assignee: Metzeler Kautschuk 8000 Muenchen GmbH; Metzeler Kautschuk GmbH
Current assignee: Metzeler Gimetall AG
Priority date: 1977-12-10
Filing date: 1977-12-10
Publication date: 1985-01-31
Also published as: DE2755117A1; DE7737712U1; GB2010438A; GB2010438B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein vorspannbares Lagerelement mit einer äußeren Lagerhülse und einem von einem Elastomerkörper im Inneren gehaltenen Innenteil, wobei der Elastomerkörper oberhalb und unterhalb des Innenteils Aussparungen als Federungsraum aufweist.

Derartige Lagerelemente sollen die Übertragung von Körperschall und Schwingungen, beispielsweise zwischen dem laufenden Motor und der Karosserie eines Kraftfahrzeugs, vermindern oder verhindern. Darüber hinaus sollen diese Lager im allgemeinen bei kleinen Schwingungsamplituden weich sein, während sie große

Schwingungsamplituden progressiv begrenzen sollen.

Ein derartiges Federelement ist aus der DE-AS 25 07 127 bekannt bei dem ein asymmetrischer, mit einer Lagerbuchse versehener Gummikörper in einer Metallhülse angeordnet ist und die Metalihüise eine Aussparung aufweist durch die ein Blockaufsatz des Gummikörpers nach außen ragt Zur Vorspannung wird bei der Montage des Lagers beim Einschieben der äußeren Metallhülse in die Halterung der Blockaufsatz des ίο Gummikörpers nach innen gedruckt wodurch eine entsprechende Vorspannung erzeugt wird.

Ein derartig ausgebildetes Lager hat jedoch den Nachteil, daß es erst beim Einbau vorgespannt werden kann, wodurch die Montage des abzustützenden Bauteils einen gesonderten Arbeitsgang erfordert und dadurch kompliziert wird. Außerdem kann ein derartiges Lager wegen des Gummikörpers aus einheitlichem Material jeweils nur für einen ganz bestimmten Anwendungsfall mit bestimmter vorgegebener Dämpfungscharakteristik verwendet werden.

Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein vorspannbares Lagerelement zu schaffen, das bereits unmittelbar nach oder bei der Fertigung vorgespannt und gleichzeitig an unterschiedliche Dämpfungscharakteristiken angepaßt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß das metallische Innenteil zumindest an einer der an die Aussparungen angrenzenden Außenseiten in Längsrichtung verlaufende Ausnehmungen zum Einsetzen eines in die Aussparung ragenden elastischen Anschlagkörpers aufweist.

Durch dieses nachträgliche Einsetzen des Anschlagkörpers ist es einmal möglich, das Lager unmittelbar nach der Fertigung vorzuspannen. Zum anderen können durch unterschiedliche Materialwahl des Anschlagkörpers unterschiedliche Dämpfungscharakteristiken sowie entsprechend unterschiedliche Vorspannungswerte eingestellt werden.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.

Anhand einer schematischen Zeichnung sind Aufbau und Wirkungsweise von Ausführungsbeispielen nach der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein vorspannbares Lagerelement unmittelbar nach der Fertigung ohne Vorspannung;

F i g. 2 das gleiche Lagerelement im Längsschnitt;

Fig. 3 vorspannbares Lagerelement nach Fig. 1 in Draufsicht, geschnitten;

Fig.4 vorspannbares Lagerelement nach Fig. 1 in vorgespanntem Zustand;

Fig.5 vorspannbares Lagerelement nach Fig.4 in Seitenansicht, geschnitten;

Fig.6 vorspannbares Lagerelement nach Fig.4 in eingebautem, belasteten Zustand;

F i g. 7 Ausführungsform eines vorspannbaren Lagerelementes mit zwei Ausnehmungen zur Aufnahme von Anschlagkörpern im Fertigungszustand;

Fig.8 vorspannbares Lagerelement nach Fig. 7 in vorgespanntem Zustand;

F i g. 9 Ausführungsform eines vorspannbaren Lagerelementes nach den Fig. 1 und 4 mit geänderter Form der Ausnehmung;

Fig. 10 Ausführungsform eines vorspannbaren Lagerelementes mit zwei festen Anschlagpolstern:

F i g. 11 einschiebbarer Anschlagkörper in Draufsicht;

Fig. 12 einsc.'hiebbarer Anschhagkörper nach F i g. 11

in Seitenansicht teilweise geschnitten;

Fig. 13 Anschlag mit unterschiedlicher Anschlagpolsterhöhe, schematisch;

Fig. 14 Ausführungsform eines Anschlsgtragkörpers als Blechteil mit rundem Ansatz;

Fig. 15 Ausführungsform eines Anschlagtragkörpers als Blechteil mit trapezförmigem Ansatz;

Fig. 16 Anschlagkörper mit Tragkörper nach Fig. 14;

Fig. 17 Anschlagkörper mit Tragkörper nach Fig. 15;

Fig. 18 Weg-Kraft-Diagramm eines vorspannbaren Lagerelementes mit einem Anschlag, ungedämpft;

Fig. 19 Weg-Kraft-Diagramm eines vorspannbaren Lagerelementes mit einem Anschlag, gedämpft;

F i g. 20 Weg-Kraft-Diagramm eines vorspannbaren Lagerelementes mit zwei Anschlägen, gedämpft.

Wie die F i g. 1 bis 3 zeigen, besteht das vorspannbare Lagerelement aus einer Lagerhülse 1, in die ein Elastomerkörper 6 einvulkanisiert ist Der Elastomerkörper 6 besteht aus vertikal tragenden keilförmigen Gummistegen 12 und 13, die in ihrer Mitte eine innere Lagerbuchse 2 tragen. In diesem Ausführungsbeispiel weist die Lagerbuchse 2 einen etwa trapezförmigen äußeren Querschnitt auf, ebenso kann sie auch aus einem glatten Rohr bestehen. Die Gummistege 12 und 13 bilden in der Lagerhülse 1 einen oberen Hohlraum 4 und einen unteren Hohlraum 7. Die Lagerbuchse 2 weist zu dem oberen Hohlraum 4 hin eine Ausnehmung 3 auf, die mit einem Schwalbenschwanz 14 versehen ist In dem unteren Hohlraum 7 ist ein fester Anschlag 10 vorgesehen, der sich im wesentlichen gegenüber der Ausnehmung 3 an der Innenseite der Lagerhülse 1 befindet Die Lagerbuchse 2 hat eine Lagerbohrung 8, die durch einen Steg 22 von der Ausnehmung 3 getrennt ist. Die Hohlräume 4 und 7 sind gegenüber der Lagerhülse 1 mit einer Elastomerauskleidung 9 versehen, während der Elastomerkörper 6 an der Lagerbuchse 2 in eine Anphasung 25 ausläuft.

Die F i g. 4 und 5 zeigen das erfindungsgemäße Lagerelement in vorgespanntem Zustand. Dazu ist die innere Lagerbuchse 2 in Richtung auf die Mitte der Lagerhülse 1 hin verschoben und ein loser Anschlagkörper 5 in die Ausnehmung 3 eingeführt. Der Anschlagkörper 5 besteht aus einem Tragkörper 15 und einem Anschlagpolster 16. Der Tragkörper 15 ist aus Polyamid oder einem Leichtmetall gearbeitet und besitzt einen schwalbenschwanzförmigen Ansatz 17, der in den Schwalbenschwanz 14 der Ausnehmung 3 paßt. Das Anschlagpolster 16 besteht aus einem Elastomer, welches je nach Anforderung die gleiche oder eine unterschiedliche Dämpfungscharakteristik wie der Elastomerkörper 6 aufweisen kann. In diesem vorgespannten Zustand deckt sich die Achse der Lagerbohrung 8 noch nicht mit der Achse der Lagerhülse 1. Eine Längssicherung des Anschlagkörpers 5 ist nicht dargestellt; sie erfolgt durch die Befestigungsmittel, mit denen das Lagerelement beim späteren Einbau gehalten wird und die durch die Lagerbohrung 8 verlaufen.

Als Alternative zu der hier beschriebenen und dargestellten Befestigung mittels der Lagerbohrung 8 können auch Gewindebolzen am Innenteil angebracht werden.

Fig. 6 zeigt ein vorgespanntes Lagerelement in eingebautem und belastetem Zustand; dabei kommen die Achsen der Lagerbohrung 8 und der Lagerhülse 1 zur Deckung. Oberhalb des Anschlagkörpers 5 befindet sich jetzt ein freier Raum 23; ebenso befindet sich zwischen der Lagerbuchse 2 und dem festen Anschlag 10 ein freier Raum 24. Diese freien Räume 23 und 24 dienen dem Elastomerkörper 6 als freie Federwege, durch die ein gelagertes Aggregat frei schwingen kann. Bei größeren Ausschlägen werden die Schwingungen durch die Anschlage 5 bzw. 10 progressiv gedämpfL Diese dargestellte Vorspannung entspricht z. B. einer statischen Motorlast; im Einbauzustand treten hier keine oder nur noch sehr geringe Lageveränderungen de-.' Befestigungspunkte auf. Bei den bisher gezeigten Ausführungsfor-

men ist der Anschlagkörper 5 als loser Anschlag ausgeführt während der entgegengesetzt wirkende feste Anschlag 10 bei der Vulkanisation des Elastomerkörpers 6 miteingeformt wird.
Will man für die verschiedenen Ausschlagsrichtungen unterschiedliche Progressivität und/oder unterschiedlichen Energieverzehr erreichen, so können — wie die F i g. 7 und 8 zeigen — in beiden Anschlagsrichtungen lose Anschlagkörper vorgesehen werden. Der feste Anschlag 10 entfällt dabei. Die Lagerbuchse 2 ist bei dieser Ausführungsform zum Hohlraum 4 hin mit einer Ausnehmung 3 und zum Hohlraum 7 hin mit einer Ausnehmung 11 versehen. In die obere Ausnehmung 3 wird, wte bereits beschrieben, ein Anschlagkörper 5 eingeführt. In die untere Ausnehmung 11 wird ein weiterer Anschlagkörper 27 mit seinem Tragkörper 20 eingeführt und mit einem Schwalbenschwanz 14 gehalten. Der Anschlagkörper 27 ragt dabei in den unteren Hohlraum 7, während der obere Anschlagkörper 5 in den oberen Hohlraum 4 ragt. Der obere Anschlagkörper 5 liegt in unbelastetem Zustand an der Gummiauskleidung 9 der Lagerhülse 1 an; der untere Anschlagkörper 27 ist von der Gummiauskleidung 9 der Lagerhülse 1 entfernt und schlägt erst bei Schwingungen unter Last an. Die Anschlagkörper 5 und 27 können getrennt von dem übrigen Lager gefertigt werden; dadurch können für die Anschlagpolster 16 und 21 beliebige Feder- und Dämpfungseigenschaften eingestellt werden. Ebenso können für die Anschlagpolster 16 bzw. 21 die gleichen oder unterschiedliche Materialien oder Materialeigenschaften wie für den Elastomerkörper 6 ausgewählt werden. Diese Ausführung ist beispielsweise auch für Versuchsreihen gut geeignet, bei denen mit verschieden harten Anschlagpolstern 16 bzw. 21 eine optimale Dämpfung des Lagerelementes ermittelt werden soll.

Eine weitere Ausführungsform der Ausnehmung 3 ist in Fig.9 gezeigt Hierbei ist die Ausnehmung 3 trapezförmig ausgestaltet, wobei der Anschlagkörper 5 einen entsprechenden im Querschnitt trapezförmigen Ansatz 17 aufweist. Eine derartige Ausführungsform kann bei stärker keilförmigen Lagerbuchsen 2 vorteilhaft sein.

Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung zeigt Fig. 10 in Anwendung auf eine relativ breite keilförmige Lagerbuchse 2, bei der der Anschlagkörper 5 den unteren schwalbenschwanzförmigen Ansatz 17 seitlich umfaßt und bei der die unterhalb der Lagerbuchse 2 liegende Aussparung praktisch allseitig vom Elastomerkörper 6 umgeben ist, die hier als zusätzliche Anschlagpolster 10 und 18 wirken. Auch bei dieser Ausführungsform ist der freie Federweg des Elastomerkörpers 6 als Spalt 23 zwischen dem Anschlagkörper 5 und der Lagerhülse 1 sowie als verbleibender Spalt 24 innerhalb der unteren Aussparung zwischen den unteren Anschlägen 18 und 10 zu erkennen.

Die F i g. 11 und 12 zeigen eine Ausführungsform eines Anschlagkörpers 5. Er besteht aus einem clastomeren Anschlagpolster 16, das mit einer Anphasung 26 an einem festen Tragkörper 15 anliegt. Als Alternative

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hierzu kann auch ein reiner Gummikörper verwendet der gleichen Gummiqualität bestehen. Der positive werden Die Anphasung 26 verläuft in Längsrichtung Kurventeil 32 geht ohne den Anschlagkörper 5 etwa mit nach beiden Seiten des Anschlagkörpers 16, der Trag- gleicher Steigung in den negativen Kurvenast 29 über, körper 15 ist dadurch etwas länger als das Anschlagpol- Nach Dämpfung mit einem Anschlagkörper 5 ist der ster 16. In Querrichtung umschließt die Anphasung 26 5 negative Ausschlag wesentlich geringer und verläuft die Tragflache 28 des Tragkörpers 15 seitlich, so daß die entsprechend dem Kurvenast 33 Unterkanten der Tragfläche 28 und des Anschlagpol- Die Fig. 19 zeigt ein Weg-Kraft-Diagramm für ein sters 16 bundig miteinander abschließen. Der Anschlag- Lagerelement mit gedämpftem Anschlag. Dabei verkorper 5 kann dadurch praktisch spielfrei in die Ausneh- läuft der positive Kurventeil 32 ohne Vorspannung in mung 3 eingeführt werden, außerdem ist ein sicherer 10 den negativen Kurvenast 29 unter einem Verlustwinkel Verbund zwischen dem Tragteil 15 und dem Anschlag- von 4° ein, während die Kurve mit Vorspannung bei polster 16 gewährleistet. gleicher Last zu kleineren Schwingungsausschlägen ent-Der Tragkörper 15 kann beispielsweise aus einem sprechend dem Kurvenast 33 verläuft. Bei letzterem Polyamid oder einem Leichtmetall bestehen. Er weist entsteht ein Verlustwinkel von 14°, der sich in einem unterhalb der Tragfläche 28 einen schwalbenschwanz- 15 Streufeld 30 ausdrückt. Bei der Darstellung nach der lormigen Ansatz i/ auf, mit dem der Anschlagkörper 5 F i g. 20 werden zwei gedämpfte Anschläge verwendet, in die Ausnehmung 3 der Lagerbuchse bzw. des inneren was sich in einem positiven Streufeld 31 des oberen Metallteiles 2 eingeschoben werden kann. Tragkörper Kurvenasts 32 und in einem negativen Streufeld 30 des 15 und Anschlagpoister 16 werden in einem von der unteren Kurvenastes 33 ausdrückt. Die Verlustwinkel Lagerelementherstellung getrennten Arbeitsgang ge- 20 betragen dabei jeweils 14°. Ohne einen Vorspannungsfertigt und vulkanisiert. Dadurch kann das Anschlagpol- anschlag treten, wie der stärker negativ verlaufende ster 16 mit einer anderen Dämpfungscharakteristik ver- Kurvenast 29 zeigt, wesentlich größere Schwingungssehen werden, als beispielsweise der Elastomerkörper 6. ausschlage auf.

Ansatz 17 ist mit einer Passung gegenüber der Ausneh- Vorspannbare Lagerelemente der oben beschriebemung 3 ausgebildet und kann leicht eingeführt werden. 25 nen Art haben den Vorteil, daß ihre Anschläge nach Bis zur fertigen Montage des Lagers verhindert die Vor- dem Einbau nicht mehr herausfallen oder sich verschiespannung in den beiden Gummistegen 12 und 13 sowie ben können. Die Anschlagkörper 5 können auf einer in dem Anschlagpolster 16 ein seitliches Herausrut- Seite oder - wie in der Ausführungsform nach den sehen; nach dem Einbau, z. B. in ein Fahrzeug wird der F i g. 7 und 8 dargestellt - nach beiden Seiten hin zur Anschlag 5 durch den in der Lagerbohrung 8 verlaufen- 30 Wirkung gebracht werden. Ferner kann die Anschlagden Haltebolzen (nicht dargestellt) in seiner Lage gehal- höhe und die Härte der Anschlagpolster unabhängig ten. Ebenso ist jedoch auch jede andere geeignete Hai- von der in dem Elastomerkörper 6 verwendeten Gumtungs- und Sicherungsart möglich. miqualität variabel eingestellt werden. Beispielsweise Die Fig. 13 zeigt eine Ausführungsform eines An- kann für den Anschlagkörper 5 eine energieverzehrenschlagkörpers 5, bei der schematisch unterschiedliche 35 de Qualität verwendet werden, während die Gummife-Höhen für das Anschlagpolster 16 dargestellt sind. Da- der des Elastomerkörpers 6 im Motorlagerelement mit mit lassen sich im Einbauzustand bei ein und demselben einer geringeren Dämpfung ausgeführt ist Durch die Lagerelement unterschiedliche freie Räume 23 und 24 vorgeschlagenen Anordnungen wird erreicht, daß im einstellen, entsprechend unterschiedlich werden auch Betriebszustand keine dynamische Verhärtung auftritt, die freien Federwege des Elastomerkörpers 6 sein. In 40 Damit kann die Körperschall-lsolierung nicht negativ Verbindung mit einer entsprechenden Anschlagpolster- beeinflußt werden, während bei großen Ausschlägen harte kann auf diese Weide die Feder- und Dämpfungs- der bzw. die dämpfenden Anschlagpolster 16 bzw. 21 charakteristik des Lagerelemenies sehr individuell auf und 10 bzw. 18 zur Wirkung kommen und einen dosierdie zu erwartende Belastung, z. B, durch unterschied«- baren Energieverzehr ermöglichen. Vor allem bei frontche Aggregatgewichte, eingestellt werden. ₄₅ angetriebenen Fahrzeugen ist es für die Motorlagerung Die.Fig. 14 und 15 zeigen Ausführungsformen für erwünscht, die durch das Motorgewicht gegebene Einden Tragkörper 15. In der Fig. 14 ist ein Tragkörper 15 Senkung verhältnismäßig klein zu halten. Später im dargestellt, der aus einem etwa omegaförmig geboge- Fahrbetrieb entstehen dadurch bei max. Kräften (Annen Blechteil besteht. Zwischen den im wesentlichen fahrkräfte, Vertikalstöße) auch nur verhältnismäßige ebenen Tragflächen 28 besteht hier ein freier Durchlaß 50 kleine Ausschläge. Dadurch werden auf andere Mecha-19 zu dem Ansatz 17. Die F i g. 15 zeigt einen Tragkör- nismen im Fahrzeug, wie Gas-Schalt-Gestänge, kleine per 15 aus einem Blechteil, welches trapezförmig ver- Ausschläge übertragen, der Fahrkomfort erhöht und jungt ausgebildet ist und einen nach oben offenen brei- das Lagerelement geringer beansprucht, so daß seine ten Durchlaß 19 aufweist Die Ausführungsform eines Lebensdauer entsprechend hoch ist Durch den in seiner Anschlagkorpers 15 entsprechend der Fig. 14 zeigt die 55 Dämpfungscharakteristik getrennt einstellbaren An-F1 g. 16. Hier ist das Anschlagpolster 16 durch den frei- Schlagkörper 5 kann quasi ein Motorlagerelement mit en Durchlaß !9 bis in den Ansatz 17 hinein ausgeführt integrierter Dämpfung zur Verfugung gestellt werden.

Bei der Ausführungsform nach der Fig. 17, die einen

Anschlagkörper5 unter Verwendung eines Tragkörpers Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

nach der Fig. 15 zeigt, ist das Anschlagpolster 16 60

ebenfalls durch den freien Durchlaß 19 bis in den trapezförmigen Ansatz 17 ausgeführt Ein solcher Tragkörper 5 kann beispielsweise in einem Lagerelement nach
der F i g. 9 eingesetzt werden.

Einige charakteristische Weg-Kraft-Diagramme sind 65
in den Fig. 18 bis 20 dargestellt Die Fig. 18 zeigt ein
Weg-Kraft-Diagramm für ein Lagerelement bei dem
der Anschlagkörper 5 und der Elastomerkörper 6 aus

Claims

Patentansprüche:

1. Vorspannbares Lagerelement mit einer äußeren Lagerhülse und einem von einem Eiastomerkörper im Inneren gehaltenen Innenteil, wobei der Elastomerkörper oberhalb und unterhalb des Innenteils Aussparungen als Federungsraum aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das metallische Innenteil (2) zumindest an einer der an die Aussparungen (4, 7) angrenzenden Außenseiten eine in Längsrichtung verlaufende Ausnehmung (3,11) zum Einsetzen eines in die Aussparung (4, 7) ragenden elastischen Anlagkörpers (5,27) aufweist

2. Vorspannbares Lagerelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenteil (2) angenähert trapezförmigen Querschnitt aufweist und allein an beiden Seitenflächen über den als zwei angenähert vertikal tragende Gummistege (12,13) ausgebildeten Elastomerkörper (6) mit der Lagerhülse (1) verbunden ist

3. Vorspannbares Lagerelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die Ausnehmung (3,11) im Querschnitt angenähert schwalbenschwanzförmig ausgebildet ist.

4. Vorspannbares Lagerelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlagkörper (5, 27) aus einem Tragkörper (15, 20) und einem Anschlagpolster (16,21) besteht.

5. Vorspannbares Lagerelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper (15, 20) und das Anschlagpolster («6,21) aus Gummi bestehen.

6. Vorspannbares Lagerelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlagkörper (5,27) als Verbundteil ausgebildet ist und aus einem starren Tragkörper (15,20) und einem Anschlagpolster (16,21) aus Gummi besteht

7. Vorspannbares Lagerelement nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper (15, 20) mit einem Ansatz (17) zur Einführung in die Ausnehmung (3,11) versehen ist.

8. Vorspannbares Lagerelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Elastomerkörper (6) einerseits und die Anschlagpolster (16, 21) aus Elastomeren unterschiedlicher Dämpfungscharakteristik bestehen.

9. Vorspannbares Lagerelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagpolster (16,21) des oberen und des unteren Tragkörpers (15, 20) aus Elastomeren unterschiedlicher Dämpfungscharakteristik bestehen.