DE4125249A1 - Elastische befestigungsvorrichtung zur verbindung eines ansaugrohres mit einer verbrennungskraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elastische Befestigungsvor­ richtung zur Verbindung eines Ansaugrohres mit einer Verbrennungskraftmaschine, bestehend aus einem ringförmigen Federkörper aus gummielastischem Werkstoff sowie zwei konzentrisch zu dem Federkörper angeordneten Halteelementen zu seiner Festlegung an den zu verbindenden Teilen.

Eine derartige Befestigungsvorrichtung ist aus der DE-PS 36 41 811 bekannt. Danach gelangen elastische Lager­ elemente zwischen der Ansauganlage und dem Zylinderkopf einer Verbrennungskraftmaschine zur Anwendung, die eine Schwingungsentkopplung bedingen. Dabei ist allerdings darauf zu achten, daß die Befestigungselemente schlecht zugänglich sind, was eine rasche und einfache Montage der Ansauganlage erschwert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elastische Befestigungsvorrichtung der gattungsgemäßen Art bereitzu­ stellen, die eine schnelle und einfache Montage einer Ansauganlage an eine Brennkraftmaschine ermöglicht sowie gute, schwingungsentkoppelte Gebrauchseigenschaften während einer langen Gebrauchsdauer bei sämtlichen in diesem Bereich auftretenden Temperaturen gewährleistet.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche Bezug.

Bei der erfindungsgemäßen elastischen Befestigungsvor­ richtung zur Verbindung eines Ansaugrohres ist der Feder­ körper in axialer Richtung beiderseits durch sich im wesentlichen quer zu seiner Achse erstreckende Stützflächen begrenzt, die Halteelemente berühren die Stützflächen einander übergreifend und dem Federkörper ist zumindest eine Tellerfeder aus einem nichtkriechenden Werkstoff in einer Reihenschaltung zugeordnet. Hierbei ist von Vorteil, daß die Tellerfeder in axialer Richtung besonders kompakt baut, was im Hinblick auf die zunehmend aerodynamischer gestalteten Karosserien und damit verbundenen, besonders flachen Motorräumen von hervorzuhebender Bedeutung ist. Desweiteren ist von Vorteil, daß die gesamte Befestigungs­ vorrichtung durch die in Reihe geschaltete Tellerfeder während einer langen Gebrauchsdauer im wesentlichen kon­ stante Gebrauchseigenschaften aufweist. Relaxationser­ scheinungen des Federkörpers aus gummielastischem Werkstoff werden durch die Verwendung der Tellerfeder kompensiert.

Im Rahmen dieser Erfindung ist es vorgesehen, daß die Teller­ feder derart vorgespannt ist, daß die Federrate nach der Erzeugung der bestimmungsgemäßen Vorspannung im wesent­ lichen Null ist und annähernd eine gradlinige Gestalt aufweist. Darüber hinaus ist vorgesehen, daß die Teller­ feder aus faserverstärktem Kunststoff oder Stahl besteht. Die Tellerfeder weist eine S-förmige Federkennlinie auf, wobei die im schwingungsfreien Zustand vorhandene Ver­ formung nach dem Vorspannen der Befestigungsvorrichtung in dem Bereich der Federkennlinie liegt, der im wesentlichen horizontal verläuft. Die während der bestimmungsgemäßen Verwendung angeregten, akustisch wirksamen Schwingungen werden nahezu vollständig isoliert und abgekoppelt. Tiefer­ frequente Schwingungen mit größerer Amplitude erfahren durch den Federkörper und die ausgelenkte Tellerfeder eine zuverlässige Dämpfung. Durch die spezielle Ausbildung der Tragfeder als Tellerfeder mit S-förmiger Kennlinie in Verbindung mit ihrer Abstimmung auf die Gummifeder wird erreicht, daß der insgesamt mit dem Federungssystem der elastischen Befestigungsvorrichtung erhaltene Charakter unbeeinflußt durch die Umgebungstemperatur bleibt und im wesentlichen konstant ist. Dies ist gerade im Bereich des Zylinderkopfes einer Verbrennungskraftmaschine von hervor­ zuhebender Bedeutung, da in diesen Bereichen sehr hohe Temperaturen auftreten können.

Voraussetzung für eine S-förmig verlaufende Federkennlinie ist eine Tellerfeder aus nichtkriechendem Werkstoff, beispielsweise aus faserverstärktem Kunststoff oder aus Stahl. An einen anfänglich degressiven Verlauf der Feder­ kennlinie schließt sich ein deutlich hervortretender Bereich an, in welchem sich erhebliche Verformungswege auch dann ergeben, wenn die aufzunehmende Belastung nur eine sehr geringe Veränderung erfährt. Anschließend erfolgt wiederum ein steiler Anstieg der Federkennlinie allerdings mit umgekehrtem, also progressivem Verlauf. Außerhalb des deutlich hervortretenden Bereiches sind größere Kräfte zur Erzielung einer Verformung der Feder erforderlich. Der Federkörper aus gummielastischem Werkstoff übernimmt bei der erfindungsgemäßen elastischen Befestigungsvorrichtung die Aufgabe, Schwingungen mit größerer Amplitude zuver­ lässig zu dämpfen. Bei Einleitung akustisch wirksamer Schwingungen kleiner Amplitude ist der ringförmige Feder­ körper noch nicht wirksam. Die akustisch störenden Schwingungen werden von der vorgespannten Tellerfeder isoliert. Bei Einleitung tieffrequenter Schwingungen mit größeren Schwingungsamplituden werden diese sowohl vom Federkörper als auch von der ausgelenkten Tellerfeder gedämpft. Sowohl die Dämpfung tieffrequenter Schwingungen als auch die Isolierung akustisch wirksamer, hochfrequenter Schwingungen über lange Zeiträume auch bei erhöhten Umge­ bungstemperaturen, ist problemlos möglich.

Das erste Halteelement kann von einem topfförmigen Axial­ vorsprung des zweiten Halteelementes im wesentlichen zentrisch durchdrungen sein wobei das erste Halteelement dem Achsialvorsprung mit radialem Abstand benachbart zugeordnet ist. Dieser radiale Abstand ist so zu bemessen, daß auch Schwingungen, die quer zur Achse der Befestigungs­ vorrichtung auftreten in ausreichendem Maße isoliert werden können ohne daß schon geringe Verschiebungen der beiden Halteelemente zu einer Berührung und damit zu Anschlag­ geräuschen führen.

Die Tellerfeder kann zur Erzielung besonders kompakter Abmessungen insbesondere in axialer Richtung einerseits in der von dem Federkörper abgewandten Seite des ersten Kalteelementes angeordnet sein und andererseits auf einem die beiden Halteelemente und den Federkörper in axialer Richtung übergreifenden Traglager. Darüber hinaus ist von Vorteil, daß sowohl die beiden Halteelemente als auch der ringförmige Federkörper aus gummielastischem Werkstoff durch die Anordnung des Traglagers vor Verunreinigungen geschützt sind, was die Gebrauchseigenschaften weiter verbessert.

Das Traglager kann entlang seines Umfanges im axialen Bereich des Federkörpers zumindest eine Entlüftungsöffnung aufweisen, wodurch die Gebrauchseigenschaften bezüglich der Schwingungsdämpfung und Schwingungsisolierung weiter verbessert werden.

Zur guten Beweglichkeit der Tellerfeder, die unter der bestimmungsgemäßen Vorspannung eine im wesentlichen quer zu der Achse verlaufende Position einnimmt, kann das erste Halteelement in radialer Richtung innenliegend eine Führungs­ sicke zur Positionierung der Tellerfeder aufweisen und mit der Tellerfeder im nicht vorgespannten Zustand in der Führungssicke beginnend einen in radialer Richtung nach außen geöffneten, V-förmigen Spalt begrenzen. Eine gute, in axialer Richtung beiderseitige Beweglichkeit der Teller­ feder ist durch diese Ausgestaltung gegeben.

Zur weiteren Verbesserung der Gebrauchsdauer kann der Federkörper von der Außen- und/oder der Innenumfangsfläche in die Stützflächen umlenkend abgerundet sein. Auch eine kantige Abschrägung der Ecken ist denkbar. Diese Ausge­ staltung bedingt eine günstige Belastung des Federkörpers auch bei Schwingungen, die quer zu seiner Achse auftreten.

Ein Verkanten des Federkörpers zwischen den beiden Halte­ elementen während der bestimmungsgemäßen Verwendung wird dadurch weitgehend ausgeschlossen.

Desweiteren kann der Federkörper eine maximale Erstreckung in radialer Richtung aufweisen, die die des ersten Halte­ elementes nicht übersteigt. Durch diese Ausgestaltung weist der Federkörper ebenso, wie das erste Halteelement einen Abstand vom Axialvorsprung des zweiten Halteelementes auf so daß die Schwingungsisolierung/Schwingungsdämpfung bei quer zur Achse eingeleiteten Schwingungen nicht behindert wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen weiter erläutert.

In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße elastische Befestigungs­ vorrichtung im nicht vorgespannten Zustand dargestellt, während in Fig. 2 die elastische Befestigungsvorrichtung aus Fig. 1 im vorgespannten Zustand während ihrer be­ stimmungsgemäßen Verwendung gezeigt ist.

In den Fig. 1 und 2 ist eine elastische Befestigungs­ vorrichtung zur Verbindung eines Ansaugrohres 1 mit einer Verbrennungskraftmaschine 2 gezeigt. Das Ansaugrohr 1 ist schematisch angedeutet und von der Verbrennungskraftma­ schine 2 ist nur das Aufnahmeelement dargestellt. Die Befestigungsvorrichtung besteht im wesentlichen aus einem gummielastischen ringförmigen Federkörper 3 sowie zwei Halte­ elementen 4, 5 die konzentrisch zum Federkörper 3 ange­ ordnet sind und dessen Stützflächen 7, 8 anliegend be­ rühren. Die Stützflächen 7, 8 erstrecken sich im wesent­ lichen quer zu der Achse 6 der Befestigungsvorrichtung, wobei dem Federkörper 3 eine Tellerfeder 8 in einer Reihenschaltung zugeordnet ist. Im Hinblick auf gleichmäßig gute Gebrauchseigenschaften während einer langen Gebrauchs­ dauer besteht die Tellerfeder 9 aus einem metallischen Werkstoff.

In Fig. 1 ist die Befestigungsvorrichtung im nicht vorge­ spannten Zustand dargestellt. Das zweite Halteelement berührt in axialer Richtung das Traglager 10, das die beiden Halteelemente 4, 5 und den Federkörper 3 in axialer Richtung übergreift. Die Tellerfeder 9, die einerseits im Traglager 10 und andererseits auf dem ersten Halteelement 4 abgestützt ist, weist in diesem, unbelasteten Zustand eine tellerförmige Gestalt auf. Auch der Federkörper 3 ist weitgehend unbelastet zwischen den beiden Halteelementen 4, 5 angeordnet. Zum Verspannen des Befestigungselementes ist eine Spannschraube 14 vorgesehen, die mit dem zweiten Halteelement 5 verbunden ist. Nach einer bevorzugten Ausführungsform durchgreift die Spannschraube 14 den topfförmigen Axialvorsprung 5.1 des zweiten Halteelementes 5 zentrisch und ist in einem Gewindestück, das unverdrehbar in diesem Vorsprung angeordnet ist, geführt. Das Traglager 10 ist mit einer Befestigungsschraube 15 auf einem Träger der Verbrennungskraftmaschine 2 befestigt.

In Fig. 2 ist die in Fig. 1 dargestellte, elastische Befestigungsvorrichtung in vorgespanntem Zustand während der bestimmungsgemäßen Verwendung gezeigt. Durch das Anziehen der Spannschraube 14 hat sich die Position des zweiten Halteelementes 5, des Federkörpers 3, des ersten Halteelementes 4 sowie der Tellerfeder 9 relativ zur Verbrennungskraftmaschine 2, dem Traglager 10 sowie dem Ansaugrohr 1 verändert. Der topfförmige Axialvorsprung 5.1 des zweiten Halteelementes 5 liegt in diesem Fall in einer Aussparung des Ansaugrohres 1 an. Die Montage der Befestigungsvorrichtung gestaltet sich dann besonders einfach, wenn die Ausnehmung des Ansaugrohres 1 als End­ anschlag genutzt werden kann. Die Federrate der Tellerfeder 9 ist in der hier dargestellten Position nach Erzeugung der bestimmungsgemäßen Vorspannung im wesentlichen Null. Diese Ausgestaltung in Verbindung mit einer S-förmigen Federrate der Tellerfeder 9 bedingt eine sehr gute Isolierung hoch­ frequenter Schwingungen, ohne daß Relaxationserscheinungen der Befestigungsvorrichtung während einer langen Gebrauchs­ dauer auftreten würden. Das zweite Halteelement 5 weist in axialer Richtung einen Abstand vom Traglager 10 auf, so daß sich diese beiden Teile während der bestimmungsgemäßen Verwendung der elastischen Befestigungsvorrichtung nicht berühren. Anschlaggeräusche werden dadurch wirkungsvoll vermieden. Allerdings besteht nach einer anderen Ausge­ staltung auch die Möglichkeit, auf den einander zugewandten Flächen von Traglager 10 und zweitem Halteelement 5 Anschlag­ noppen aus gummielastischem Material vorzusehen, so daß bei Extremauslenkungen die Bewegungen begrenzt und Anschlagge­ räusche trotzdem vermieden werden.

Auch in dem hier dargestellten Beispiel bleibt ein im wesentlichen V-förmiger Spalt zwischen dem ersten Halte­ element 4 und der nahezu waagrecht angeordneten Tellerfeder 9 erhalten, so daß die Axialauslenkung der Befestigungsvor­ richtung in beide Richtungen nicht behindert werden.

Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen elastischen Befestigungsvorrichtung zur Verbindung eines Ansaugrohres mit einer Verbrennungskraftmaschine besteht in dem ein­ fachen, vergleichsweise teilearmen Aufbau und in den gleichbleibend guten Gebrauchseigenschaften während einer langen Gebrauchsdauer.

Claims (9)

1. Elastische Befestigungsvorrichtung zur Verbindung eines Ansaugrohres mit einer Verbrennungskraftmaschine, bestehend aus einem ringförmigen Federkörper aus gummi­ elastischem Werkstoff sowie zwei konzentrisch zu dem Federkörper angeordneten Halteelementen zu seiner Fest­ legung an den zu verbindenden Teilen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Federkörper (3) in axialer Richtung beiderseits durch sich im wesentlichen quer zu seiner Achse (6) erstreckende Stützflächen (7, 8) begrenzt ist, daß die Halteelemente (4, 5) die Stützflächen (7, 8) einander übergreifend berühren und daß dem Federkörper (3) eine Tellerfeder (9) aus einem nichtkriechenden Werkstoff in einer Reihenschaltung zugeordnet ist.

2. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Tellerfeder (9) derart vorgespannt ist, daß ihre Federrate nach der Erzeugung der be­ stimmungsgemäßen Vospannung im wesentlichen Null ist.

3. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tellerfeder (9) aus faserver­ stärktem Kunststoff oder Stahl besteht.

4. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Halteelement (4) vom einem topfförmigen Axialvorsprung (5.1) des zweiten Halte­ elementes (5) im wesentlichen zentrisch durchdrungen wird und daß das erste Halteelement (4) dem Axial­ vorsprung (5.1) mit radialem Abstand benachbart zuge­ ordnet ist.

5. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Tellerfeder (9) einerseits auf der von dem Federkörper (3) abgewandten Seite des ersten Halteelementes (4) angeordnet ist und andererseits in einem die beiden Halteelemente (4, 5) und den Feder­ körper (3) in axialer Richtung übergreifenden Traglager (10).

6. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Traglager (10) entlang seines Umfanges im axialen Bereich des Federkörpers (3) zumindestens eine Entlüftungsöffnung (13) aufweist.

7. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Halteelement (4) in radialer Richtung innenliegend eine Führungssicke (11) zur Positionierung der Tellerfeder (9) aufweist und daß das erste Halteelement (4) mit der Tellerfeder (9) im nicht vorgespannten Zustand, in der Führungssicke (11) beginnend, einen in radialer Richtung nach außen ge­ öffneten, V-förmigen Spalt (12) begrenzt.

8. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Federkörper (3) von der Außen­ und/oder der Innenumfangsfläche in die Stützflächen (7, 8) umlenkend abgerundet ist.

9. Befestigungsvorichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Federkörper (3) eine maximale Erstreckung in radialer Richtung aufweist, die die des ersten Halteelementes (4) nicht übersteigt.