DE3919775C2 - Abstützlager - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Abstützlager zum elastischen Abstützen von miteinander zu verbindenden Teilen, wie Aufbau der Hinterachsträger und Hinterachsgetriebe eines Kraftfahrzeuges, mit den Merkmalen des Oberbegriffes von Patentanspruch 1.

Ein Abstützlager dieser Art ist, druckschriftlich aller­ dings nicht nachweisbar, bekannt. Bei dieser Konstruktion sind die an einander gegenüberliegenden Anlageflächen beispielsweise eines aufbauseitigen Querträgers zur Ab­ stützung eines Hinterachsgetriebes anliegenden Abstütz­ teile der beiden, den Querträger zwischen sich aufnehmen­ den Lagerteile napfartig ausgebildet, wobei durch deren Boden die auch den Querträger durchsetzende Spannschraube hindurchgeführt ist.

Mit Hilfe der Spannschraube ist das Hinterachsgetriebe über die beiden Lagerteile am Querträger in Schrauben­ achsrichtung elastisch nachgiebig abgestützt.

Der ringförmige Elastomerkörper jedes Lagerteiles ist da­ bei mit ebenen Stirnflächen sowohl am Boden des napf­ artigen Abstützteils als auch am Flansch des denselben übergreifenden Anpreßteile anvulkanisiert, welch letzteres mit einem Hals mit radialem Abstand die zentrale Aus­ nehmung des Elastomerkörpers sowie die bodenseitige Boh­ rung des zugeordneten Abstützteiles durchsetzt und in die Querträgerbohrung hineinragt. Ebenso hat der ringförmige Elastomerkörper zur Wandung des anvulkanisierten Abstütz­ teils einen Radialabstand.

Die Fertigung dieses Abstützlagers gestaltet sich kompli­ ziert, indem Abstützteil und Anpreßteil gemeinsam an den Elastomerkörper anzuvulkanisieren sind, was nur mit Hilfe einer entsprechend aufwendigen Vulkanisierform möglich ist.

Des weiteren ist nachteilig, daß die Elastomerkörper stark vorgespannt werden müssen, um zu vermeiden, daß sich bei Druckbelastungen des Abstützlagers das eine seiner beiden Lagerteile nicht von dessen Anlagefläche des das Abstütz­ lager tragenden Teils abheben kann.

Dies läßt sich jedoch bei sehr stark auftretenden Ab­ stützkräften nicht vermeiden, weil in diesem Falle das napfförmige Abstützteil des entlasteten Lagerteils, auf­ grund seiner über den Elastomerkörper hergestellten Ver­ bindung mit dem Flansch des zugeordneten Anpreßteils bei­ spielsweise vom Querträger abgehoben wird, was störende Schläge verursacht. Dabei ist es bei Auftreten extremer Abstützkräfte auch ohne weiteres möglich, daß der Kragen des Abstützteils aus der Querträgerbohrung herausspringt, was dazu führen kann, daß sich beim Belasten dieses La­ gerteils der Kragen in der Bohrung verkanten und dadurch das Abstützteil beschädigt werden bzw. das gesamte Lager­ teil nicht mehr in seine Konstruktionslage zurückkehren kann.

Die Notwendigkeit des starken Vorspannens des Abstützla­ gers geht dabei zu Lasten der Lagerweichheit und auf Kosten einer gewünschten Geräuschabkopplung, die ohnehin durch die relativ großen Kontaktflächen zwischen den Elastomerkörpern und den ihnen zugeordneten Abstütz- und Anpreßteilen nur unbefriedigend zu realisieren ist.

Die notwendige, das Abstützlager entsprechend verhärtende und zu einer dementsprechend steil verlaufenden Kennlinie führende, axiale Vorspannung der Elastomerkörper führt außerdem dazu, daß sich deren inneren und äußeren Um­ fangsflächen nach außen wölben. Dadurch entstehen an den Randbereichen der Vulkanisationsflächen im Elastomer­ material Spannungsspitzen, was dessen Festigkeit und Dau­ erbelastbarkeit beeinträchtigt.

Schließlich hat die an beiden Stirnflächen durch Vulkani­ sieren vorgesehene Anbindung der Elastomerkörper zur Fol­ ge, daß das Abstützlager in radialer Richtung nur eine unbefriedigende Fixierung aufweist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Abstützlager in einer Ausbildung gemäß dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1 so zu verbessern, daß neben einer wesentlichen Vereinfachung ihrer Fertigung, ein längerer, die Ge­ räuschabkopplung verbessernder Federweg erreicht und schäd­ liche, spannungsbedingte Überbeanspruchungen der Elasto­ merkörper sowie ein Anheben des bei stark auftretenden Abstützkräften Entlastung erfahrenden Lagerteils von seiner Abstützfläche, d. h. ein Abheben des Abstützteils wirksam vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeich­ nenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei dieser Lagerkonstruktion sind somit die Elastomer­ körper der beiden Lagerteile jeweils lediglich noch mit ihrer einen Stirnfläche am Abstütz- oder Anpreßteil an­ vulkanisiert. Diese Teile sind deshalb voneinander ge­ trennt und bei der Lagermontage lediglich noch zusammen­ zustecken. Diese getrennte Zuordnung bietet den weiteren Vorteil, daß sich bei sehr starken Stößen das Anpreßteil des dabei eine Entlastung erfahrenden Lagerteils, sofern dessen Elastomerkörper am Abstützteil anvulkanisiert ist, vom Elastomerkörper abheben und somit das Abstützteil an seiner Anlagefläche verbleiben kann. Zum gleichen Ergebnis gelangt man, sofern der Elastomerkörper am Anpreßteil an­ vulkanisiert ist. In diesem Falle wird er dann durch das Anpreßteil vom Abstützteil abgehoben.

In der Konstruktionslage ist dabei die Berührungsfläche zwischen den Elastomerkörpern und dem an diesen anliegen­ den Abstütz- oder Anpreßteil am kleinsten, was optimale Geräuschisolation gewährleistet; nicht zuletzt durch die Möglichkeit, die Anlagefläche von Abstütz- oder Anpreßteil so gestalten zu können, daß der Federweg lang und die Vor­ spannkraft entsprechend gering sind. Dies bietet den be­ sonderen Vorteil, daß mit zunehmender Druckbeanspruchung des Abstützlagers die Federprogression über den Federweg zunächst sanft verläuft, bis dann ab einem bestimmten Fe­ derweg das Abstützlager durch entsprechend ansteigende Progression stark ausgesteift wird. Diese ausgeprägte Fe­ dersteifigkeit kann einen den Federweg begrenzenden An­ schlag ersetzen, mit dem Vorteil, daß sie nicht schlagar­ tig sondern kontinuierlich aber rasch ihren Größtwert er­ reicht und dadurch Geräuschentwicklung verhindert wird. Diese Progression der Federkennlinie erwächst aus der bei axialer Lagerbelastung sich zunehmend vergrößernden Anla­ gefläche, weil der Elastomerkörper sich unter Druck­ beanspruchung zunehmend am Abstütz- oder Anpreßteil anlegt und sich dadurch dessen freier Stirnflächenteil sukzessive verringert. Diese Relativbewegung der an einander anliegenden Flächen durch entsprechendes Dehnen des Elastomerkörpers bewirkt Reibung und damit zugleich eine Schwingungsdämpfung.

Weiterhin ergibt sich hieraus auch größere, radiale Härte des Abstützlagers, was unter dem Einfluß von Massenkräften eine bessere Fixierung des Abstützlagers bewirkt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Neben der vorbekannten Konstruktion, von der die Erfindung ausgeht, ist bereits ein Abstützlager gemäß DE-OS 31 06 690 bekannt, dessen beiden Lagerteile aufbaumäßig denjenigen des erfindungsgemäßen Abstützlagers ähnlich sind. Deren ringför­ migen Elastomerkörper sind allerdings konisch ausgebildet, wo­ bei sie durch ihren größeren Durchmesser radial überstehende Teilbereiche aufweisen, die in in den Träger eingeformten La­ germulden liegen.

Aus der DE-AS 11 63 165 - Fig. 6 - ist ein Stützlager bekannt, das zwei sich an einem Zwischenstück einander gegenüberliegend abstützende, ringförmige Gummifederkörper aufweist, die stirnseitig konisch ausgebildet sind. Die voneinander abge­ kehrten Stirnseiten verjüngen sich nach innen konisch, so daß diese Stirnseiten jeweils einen axial überstehenden, äußeren Teilbereich aufweisen, der an einer Gegenfläche anliegt. Das Zwischenstück bildet hierbei jedoch nicht eines von zwei ge­ geneinander elastisch abzustützenden Teilen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein gattungsgemäßes, bekanntes Ab­ stützlager,

Fig. 2 einen Ausschnitt des gemäß Fig. 1 oberen Lagerteiles in entla­ stetem Zustand,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäß ausgebildetes Abstützlager,

Fig. 4 einen Längsschnitt des gemäß Fig. 3 oberen Lagerteils in entlastetem Zustand.

Die bekannte Konstruktion eines gattungsgemäßen Abstützlagers 10 weist, gemäß Fig. 1, ein oberes und ein unteres Lagerteil 12 und 14 auf, die an gegenüberliegenden Seiten eines Trägers, beispielsweise einer aufbaufesten Quertraverse 16 eines Per­ sonenkraftwagens, zur Abstützung eines unterhalb der Quertra­ verse 16 vorgesehenen Hinterachsgetriebes festgelegt sind. Von letzterem ist lediglich ein Aufnahmeauge 17 dargestellt, das vom Schaft einer Spannschraube 18 des Abstützlagers 10 durch­ setzt ist, die, ihrerseits die Quertraverse 16 durchdringend, durch die beiden Lagerteile 12 und 14 hindurchgeführt ist.

Auf die Spannschraube 18 ist eine sich am Aufnahmeauge 17 ab­ stützende Spannmutter 20 aufgeschraubt, welche das Aufnahmeauge 17 mit dem Abstützlager 10 und dasselbe mit der Quertraverse 16 verspannt. Die beiden Lagerteile 12 und 14 sind symmetrisch aufgebaut. Sie weisen ein napfförmiges Abstützteil 22 auf, das mit einem zentral angeformten Kragen 24 in eine die Quertra­ verse 16 durchsetzende Bohrung 26 eingreift und mit seinem Bo­ den 28 an der Quertraverse 16 anliegt.

Diesem Abstützteil 22 ist koaxial ein Anpreßteil 30 zugeordnet, das mit einem Flansch 32 das Abstützteil 22 übergreift. Zwi­ schen dem Boden 28 des Abstützteiles 22 und dem Flansch 32 des Anpreßteils 30 ist ein ringförmiger, vorzugsweise aus Gummi bestehender Elastomerkörper 34 angeordnet, der mit seinen Stirnflächen sowohl am Boden 28 als auch am Flansch 32 anvul­ kanisiert ist. Das Anpreßteil 30 weist einen vom Schaft der Spannschraube 18 durchsetzten Hals 36 auf, dessen Außendurch­ messer kleiner ist als der Innendurchmesser von Elastomerkörper 34 und Bohrung 26 bzw. Kragen 24.

In montiertem Zustand des Abstützlagers 10 liegen die Hälse 36 der Anpreßteile 30 mit ihren Stirnflächen aneinander an, wo­ durch die beiden Elastomerkörper 34 eine definierte Vorspannung erhalten. Diese ist derart zu wählen, daß auch bei großen, axialen Abstützkräften das napfartige Abstützteil 22 des dabei entlastet werdenden Lagerteils 12 oder 14 nicht von der Anla­ gefläche der Quertraverse 16 abgehoben werden kann. Dies führt allerdings zu einer Lagerhärte, durch die eine erwünschte Ge­ räuschabkopplung entsprechend gemindert wird.

Bei extrem starken Abstützkräften ist trotz der gegebenen Vor­ spannung des Elastomerkörpers 34 nicht zu vermeiden, daß bei Abheben des Anpreßteils 30 beispielsweise des oberen Lagerteils 12 durch den am Flansch 32 und am Abstützteil 22 anvulkani­ sierten Elastomerkörper 34 auch das napfförmige Abstützteil 22 von seiner Anlagefläche der Quertraverse 16 mit abgehoben und gegebenenfalls dessen Kragen 24, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, aus der Quertraversenbohrung 26 herausgezogen wird. Es besteht dann, inbesondere auch bei einer gleichzeitigen Radi­ albelastung des Abstützlagers, die Möglichkeit, daß sich der Kragen 24 an der Quertraverse 16 verkantet und dadurch nicht mehr in seine Konstruktionslage zurückkehren kann. In jedem Falle entstehen aber bei derartigen, axialen Verlagerungen des Abstützteils 22 störende Geräusche in Form von Schlägen. Au­ ßerdem wird bei solchen Axialverlagerungen der Elastomerkörper 34 des belasteten Lagerteils 12 oder 14 sehr stark zusammenge­ drückt, so daß sich das Elastomermaterial am Außen- und Innenumfang nach außen wölbt, wobei an den Rändern der Vulka­ nisationsflächen schädliche Spannungsspitzen entstehen.

Beim erfindungsgemäßen Abstützlager gemäß Fig. 3 ist der vor­ zugsweise gleichfalls aus Gummi bestehende Elastomerkörper 38 beispielsweise lediglich am Boden 40 des napfförmigen Abstütz­ teiles 42 anvulkanisiert. Der Flansch 44 des Anpreßteils 46 ruht hingegen auf dem Elastomerkörper 38 auf, wobei dieser an seiner dem Flansch 44 zugekehrten Stirnseite lediglich mit ei­ nem überstehenden Teilbereich 48 an dieser anliegt. Dieser überstehende Teilbereich 48 ist ringwulstartig im Übergangsbe­ reich der dem Anpreßteil 46 zugekehrten Stirnfläche 49 und der Innenumfangsfläche 50 des Elastomerkörpers 38 angeformt und liegt an einem im Querschnitt konkaven Gegenflächenteil 52 des Anpreßteils 46 an, der sich im Übergangsbereich zwischen dessen inneren Stirnfläche 54 und dem an den Flansch 44 angeformten Hals 56 befindet. Der Elastomerkörper 38 ist auch an den In­ nenumfang eines Kragens 58 des Abstützteiles 42 anvulkanisiert. Hierdurch wird der Vorteil erzielt, daß sich Schmutz und Wasser nicht zwischen Abstützteil 42 und Elastomerkörper 38 absetzen können, was am Abstützteil 42 zu Korrosion führen könnte. Au­ ßerdem können unter Schmutzeinwirkung Beschädigungen des Elastomerkörpes 38 nicht ausgeschlossen werden. Der Außen­ durchmesser des Halses 56 der Anpreßteile 46 beider Lagerteile 60 und 62 ist geringfügig größer als der Innendurchmesser des ringwulstförmigen Teilbereiches 48 des Elastomerkörpers 38, so daß die Anpreßteile 46 bei der Montage des Abstützlagers im entsprechenden Elastomerkörper 38 radial fixiert sind.

Analog zur bekannten Lagerkonstruktion ist der Außendurchmesser des Halses 56 wesentlich kleiner als der Innendurchmesser der Querträgerbohrung 26 bzw. der in diese eingreifenden Kragen 64 der Abstützteile 42.

Wie Fig. 4 zeigt, kann sich das bei auftretenden, extremen Axialkräften beispielsweise nach oben verlagernde Anpreßteil 46 unabhängig vom Elastomerkörper 38 verlagern und bei entspre­ chender Bemessung des Überstandes von Teilbereich 48 des Elastomerkörpers 38 sich von diesem ggf. auch abheben. Die Lage des betreffenden Abstützteiles 42 bleibt von dieser Axialbewe­ gung unbeeinflußt. Eine störende Geräuschentwicklung ist bei solchen Axialbelastungen also ausgeschlossen.

Die Lagerkonstruktion bietet jedoch den wesentlichen Vorteil, daß bei entsprechender Lagerauslegung sich ein Abheben sicher vermeiden läßt, indem der Vorspannweg entsprechend gewählt wird. Dies bedeutet bei gleicher Auslegung beider Lagerteile 60 und 62 bei Ein- und Ausfedern gleiche Federkennlinien, so daß die Progression des einen Lagerteils ein Abheben des Elastomerkörpers 38 des entlasteten Lagerteils theoretisch verhindert, so daß auf einen Anschlag verzichtet werden kann.

Im Falle zweier verschieden ausgelegter Lagerteile 60 und 62 setzt hingegen die Progression des härteren Lagerteils bereits zu einem Zeitpunkt ein, bei dem der Federweg des anderen La­ gerteils noch nicht aufgebracht ist, mit der Folge, daß ein Abheben des Anpreßteils 46 des entlasteten Lagerteils nicht möglich ist.

Wie in Fig. 4 strichpunktiert angedeutet ist, ist die axiale Ausdehnung des ringwulstartigen Teilbereichs 48 derart bemes­ sen, daß auch bei maximal möglichem Lüftweg der Lagerteile 60 oder 62 stets eine Anlage des Elastomerkörpers 38 am zugeord­ neten Anpreßteil 46 gewährleistet ist.

Unter Druckbelastung rollt sich der Elastomerkörper 38 am Flansch 44 des entsprechenden Anpreßteiles 46 ab, wobei sich der freie Stirnflächenteil 49′ sukzessive verringert. Zugleich wölbt sich der Elastomerkörper 38 am inneren Umfangsbereich radial nach innen und unten in den zwischen dem Kragen 64 und dem Hals 56 vor­ handenen Ringraum 68. Die sich so vollziehende Verformung des Elastomerkörpers 38 bewirkt anfangs eine sanft ansteigende Kennlinie des Abstützlagers bzw. seiner beiden Lagerteile 60 oder 62 und mit zunehmender Verringerung der freien Oberfläche des belasteten Lagerteils 60 oder 62 eine stark progressive Kennlinie. Das Abwälzen der Flanschstirnfläche 54 am Stirnflä­ chenteil 49′ des Elastomerkörpers 38 verursacht Reibung auch am Außenumfang des Halses 56, die sich zugleich schwingungsdämpfend auswirkt.

Der ringwulstförmige Teilbereich 48 des Elastomerkörpers 38 kann auch in einem anderen Radialbereich vorgesehen sein. Ebenso besteht die Möglichkeit, durch entsprechendes Anstellen der inneren Stirnfläche 54 relativ zum Elastomerkörper 38 den Verlauf der Federkennlinie den Einsatzzwecken des Abstützlagers entsprechend variabel zu gestalten.

Claims (5)

1. Abstützlager zum elastischen Abstützen von miteinander zu verbindenden Teilen (60, 62; 17, 16), wie Aufbau oder Hinterachsträger und Hinterachsgetriebe eines Kraftfahrzeuges, mit zwei an einander gegenüberliegenden Flächen des einen Teils (16) zu einer diesen durchsetzenden Bohrung (26) koaxial anzuordnenden Lagerteilen (60, 62), die jeweils ein napfförmiges, mit einem Kragen (64) in die Bohrung (26) eingreifendes und am durchbohrten Teil (16) anliegendes Abstützteil (42) und ein zu diesem koaxiales, mit einem an einem Hals (56) angeformten Flansch (44) das Abstützteil (42) übergreifendes Anpreßteil (46) sowie einen zwischen Abstützteil (42) und Anpreßteil (46) angeordneten, mit seiner einen Stirnseite an eine von zwei einander zugekehrten Stirnseiten (40, 54) dieser Teile (42, 46) anvulkanisierten, ringförmigen Elastomerkörper (38) aufweisen, welcher vom Hals (56) des Anpreßteils (46) durchsetzt ist, wobei beide Lagerteile mittels einer Spannschraube (18) verspannbar sind, die zugleich zum gegenseitigen Verspannen der beiden, zueinander elastisch abzustützenden Teile (60, 62, 17, 16) den einen aufnimmt und die Bohrung (26) des anderen Teils (16) mit radialem Abstand durchsetzt, dadurch gekennzeichnet, daß die der anvulkanisierten Stirnseite gegenüberliegende freie Stirnseite (49) des Elastomerkörpers (38), bezogen auf das vorgespannte Abstützlager, einen überstehenden Teilbereich (48) mit einer Ausdehnung in Richtung auf die ihr zugekehrte Stirnseite (40 oder 54) von Abstütz- oder Anpreßteil (42 oder 46) aufweist, wobei lediglich dieser Teilbereich (48) am Abstütz- oder Anpreßteil (42 oder 46) anliegt.

2. Abstützlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausdehnung des Teilbereiches (48) in axialer Richtung so bemessen ist, daß auch bei maximalen Lüftweg (Auslenkung) der Lagerteile (60, 62; 16) stets eine Anlage des Teilbereiches (48) am zugeordneten Ab­ stütz- oder Anpreßteil (42 oder 46) gewährleistet ist.

3. Abstützlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der überstehende Teilbereich (48) des Elastomerkörpers (38) ringwulstartig und im Übergangsbereich der dem Abstütz- oder Anpreßteil (42 bzw. 46) zugekehrten Stirnfläche (49) und der Innenumfangsfläche (50) des Elastomerkörpers (38) angeformt ist und an einem im Querschnitt konkaven Gegenflächenteil (52) von Abstütz- oder Anpreßteil (42 bzw. 46) anliegt.

4. Abstützlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das den Elastomerkörper (38) tragende Abstütz- oder An­ preßteil (42 bzw. 46) einen Kragen (58) aufweist, an welchen der Elastomerkörper (38) anvulkanisiert ist.

5. Abstützlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der an das Anpreßteil angeformte Hals (56) den Elastomerkörper (38) durchsetzt und in die Bohrung (26) des zwischen beiden Lagerteilen (60 und 62) aufgenommenen Teils (16) eingreift, wobei der Außendurchmesser des Halses (56) größer als der Innendurchmesser des Elastomerkörpers (38), je­ doch kleiner als der Innendurchmesser des am Abstützteil (42) angeformten Kragens (64) ist.