DE4125249C2 - Elastische Befestigungsvorrichtung zur Verbindung eines Ansaugrohres mit einer Verbrennungskraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elastische Befestigungsvorrichtung zur Verbindung eines Ansaugrohres mit einer Verbrennungskraftmaschine, bestehend aus ei­ nem ringförmigen Federkörper aus gummielastischem Werkstoff sowie zwei konzentrisch zu dem Federkörper angeordneten Halteelementen zu seiner Festlegung an den zu verbindenden Teilen, wobei der Federkörper in axialer Richtung beiderseits durch sich im wesentlichen quer zu seiner Achse erstreckende Stützflächen begrenzt ist und wobei die Halteelemente die Stützflächen einander übergreifend berühren.

Eine solche Befestigungsvorrichtung ist aus der DE-PS 37 30 817 bekannt. Die Befestigungsvorrichtung verbindet den Zylinderkopf der Verbrennungskraftma­ schine mit einer einstückigen Baueinheit, die aus einer Zylinderkopfhaube mit einer Saugrohranlage besteht. Diese Baueinheit wird unter Vermittlung einer Dichtung sowie von Schrauben an dem Zylinderkopf gehalten, wobei die Auf­ gabe der vorbekannten Befestigungsvorrichtung darin gesehen wird, die Zylin­ derkopfhaube und die Saugrohranlage durch federnde Elemente am Zylinder­ kopf schwingungsentkoppelt zu halten.

In der älteren Anmeldung DE-OS 41 16 653 ist eine Ansauganlage für eine mehrzylindrige Verbrennungskraftmaschine gezeigt, wobei zwischen einem mit einem Zylinderkopf verbundenen Halteelement und der Ansauganlage einerseits ein auf Zug beanspruchtes Entkopplungselement und zwischen mit dem Zylinderkopf verbundenen Einzelsaugrohren andererseits ein auf Druck bean­ spruchtes weiteres Entkopplungselement angeordnet ist. Das auf Zug bean­ spruchte Entkopplungselement ist als Dämpfer ausgebildet und besteht im we­ sentlichen aus einem vorgespannten Federelement aus elastomerem Werkstoff.

Aus der DE-PS 36 41 811 ist eine Befestigungsvorrichtung bekannt, bei der elastische Lagerelemente zwischen der Ansauganlage und dem Zylinderkopf einer Verbrennungskraftmaschine zur Anwendung gelangen und eine Schwin­ gungsentkopplung 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 Befestigungsvorrich­ tung der gattungsgemäßen Art bereitzustellen, 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 Befestigungsvorrichtung zur Verbin­ dung eines Ansaugrohres ist dem Federkörper 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. Des weiteren ist von Vorteil, daß die gesamte Befestigungsvorrichtung durch die in Reihe geschaltete Tellerfeder während einer langen Gebrauchsdauer im wesentlichen konstante Gebrauchseigenschaften aufweist. Relaxationserscheinungen des Federkörpers aus gummielastischem Werkstoff werden durch die Verwendung der Tellerfeder kompensiert.

Im Rahmen dieser Erfindung ist es vorgesehen, daß die Teller­ feder eine im wesentlichen S-förmig verlaufende Federkennlinie aufweist und derart vorgespannt ist, daß die Federkraft bei Änderungen des Federwegs im wesentlichen unverändert ist. 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 Verformung 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. Tieferfrequente 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 er­ reicht, daß der insgesamt mit dem Federungssystem der elastischen Befesti­ gungsvorrichtung erhaltene Charakter unbeeinflußt durch die Umgebungstem­ peratur bleibt und im wesentlichen konstant ist. Dies ist gerade im Bereich des Zylinderkopfes einer Verbrennungskraftmaschine von hervorzuhebender Be­ deutung, 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 Kunst­ stoff oder aus Stahl. An einen anfänglich degressiven Verlauf der Federkenn­ linie schließt sich ein deutlich hervortretender Bereich an, in welchem sich er­ hebliche Verformungswege auch dann ergeben, wenn die aufzunehmende Be­ lastung nur eine sehr geringe Veränderung erfährt. Anschließend erfolgt wie­ derum 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 Feder­ körper aus gummielastischem Werkstoff übernimmt bei der erfindungsgemä­ ßen elastischen Befestigungsvorrichtung die Aufgabe, Schwingungen mit grö­ ßerer Amplitude zuverlässig zu dämpfen. Bei Einleitung akustisch wirksamer Schwingungen kleiner Amplitude ist der ringförmige Federkörper noch nicht wirksam. Die akustisch störenden Schwingungen werden von der vorgespann­ ten 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 Umgebungstempera­ turen, ist problemlos möglich.

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

Die Tellerfeder kann zur Erzielung besonders kompakter Abmessungen insbe­ sondere in axialer Richtung einerseits in der von dem Federkörper abgewand­ ten Seite des ersten Halteelementes angeordnet sein und andererseits auf ei­ nem die beiden Halteelemente und den Federkörper in axialer Richtung über­ greifenden 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 Federkör­ pers zumindest eine Entlüftungsöffnung aufweisen, wodurch die Gebrauchsei­ genschaften 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 Führungssicke zur Positionierung der Tellerfeder aufweisen und mit der Teller­ feder 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 Tellerfeder ist durch diese Ausgestaltung gegeben.

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

Ein Verkanten des Federkörpers zwischen den beiden Halteelementen während der bestimmungsgemäßen Verwendung wird dadurch weitgehend ausge­ schlossen.

Des weiteren kann der Federkörper eine maximale Erstreckung in radialer Rich­ tung aufweisen, die die des ersten Halteelementes 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.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße elastische Befestigungsvorrichtung im nicht vorgespannten Zustand dargestellt, während in Fig. 2 die elastische Befestigungsvorrichtung aus Fig. 1 im vorgespannten Zustand während ihrer bestimmungsgemäßen 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 9 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 gummielastischem Werkstoff sowie zwei konzentrisch zu dem Federkörper angeordneten Halteelementen zu seiner Festlegung an den zu verbindenden Teilen, wobei der Federkörper in axialer Rich­ tung beiderseits durch sich im wesentlichen quer zu seiner Achse er­ streckende Stützflächen begrenzt ist und wobei die Halteelemente die Stützflächen einander übergreifend berühren, dadurch gekennzeichnet, daß dem Federkörper (3) eine Tellerfeder (9) aus einem nichtkriechen­ den Werkstoff in einer Reihenschaltung zugeordnet ist.

2. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tellerfeder (9) eine im wesentlichen S-förmig verlaufende Feder­ kennlinie aufweist und derart vorgespannt ist, daß die Federkraft bei Än­ derungen des Federweges im wesentlichen unverändert ist.

3. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Tellerfeder (9) aus faserverstärktem Kunststoff oder Stahl besteht.

4. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß das erste Halteelement (4) vom einem topfförmigen Axialvor­ sprung (5.1) des zweiten Halteelementes (5) im wesentlichen zentrisch durchdrungen wird und daß das erste Halteelement (4) dem Axialvor­ sprung (5.1) mit radialem Abstand benachbart zugeordnet ist.

5. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, 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 gekennzeichnet, daß das Traglager (10) entlang seines Umfanges im axialen Bereich des Federkörpers (3) zumindestens eine Entlüftungsöffnung (13) aufweist.

7. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1 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 vorge­ spannten Zustand, in der Führungssicke (11) beginnend, einen in radialer Richtung nach außen geöffneten, V-förmigen Spalt (12) begrenzt.

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

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