DE69615726T2

DE69615726T2 - Elastisches Gelenk, insbesondere für eine Kraftfahrzeugachse

Info

Publication number: DE69615726T2
Application number: DE69615726T
Authority: DE
Inventors: Marcel Le Fol
Original assignee: Automobiles Peugeot SA; Automobiles Citroen SA
Current assignee: Automobiles Peugeot SA; Automobiles Citroen SA
Priority date: 1995-02-28
Filing date: 1996-02-21
Publication date: 2002-08-01
Anticipated expiration: 2016-02-22
Also published as: EP0735294B1; US5899431A; FR2730973A1; FR2730973B1; DE69615726D1; EP0735294A1

Description

Die vorliegende Erfindung hat ein elastisches Lager für den Einbau eines Kraftfahrzeugfahrwerks zum Gegenstand.
Die Fahrwerke von Kraftfahrzeugen und namentlich die Hinterachsen sind über elastische Lager mit der Karosserie des Fahrzeugs verbunden.
Im allgemeinen sind zu beiden Seiten der Längsachse des Kraftfahrzeugs zwei elastische Lager symmetrisch angeordnet.
Das elastische Lager darf nicht in allen Richtungen dieselbe elastische Steife aufweisen.
Um eine gute Filterung der durch das Fahrwerk an die Karosserie des Fahrzeugs übertragenen Schwingungen zu erzielen, ist es in der Tat notwendig, dass das Lager die kleinstmögliche Steifigkeit in Längsrichtung bietet.
Die Steifigkeit in Vertikalrichtung muss kompatibel zur Belastung durch die Fahrzeugkarosserie sein, die vom Lager getragen wird.
Demgegenüber ist größtmögliche Steifigkeit in Querrichtung erforderlich, um die Querführung des Fahrwerks bezüglich der Fahrzeugkarosserie sicherzustellen.
Die bislang verwendeten elastischen Lager besitzen eine zylindrische äußere Verstärkung und eine koaxiale innere Verstärkung, die durch einen Block aus Elastomermaterial miteinander verbunden sind und in der Lage sind, sich gegeneinander zu verschieben.
Um die elastische Steifigkeit des erfindungsgemäßen Lagers in Querrichtung zu erhöhen, ist zwischen einem Abschnitt der äußeren Verstärkung und einem Abschnitt der inneren Verstärkung in Gegenüberstellung und im wesentlichen parallel zur Achse des Lagers zumindest ein Anschlagblock angeordnet.
Jedoch ist diese Art von elastischem Lager besonders kompliziert und bildet einen Aufbau aus einem Block, der es nicht ermöglicht, die Bewegungen kleiner Amplitude wirkungsvoll zu filtern.
Ferner ist aus der Druckschrift GB-A-2 018 948 ein für den Einbau eines Kraftfahrzeugfahrwerks geeignetes elastisches Lager bekannt, das ein die Federwege des Fahrzeugs in Vertikal- und Längsrichtung dämpfendes Element sowie ein zum Dämpfungselement koaxiales Element aufweist, das die Kraftfahrzeuglängsschwingungen kleiner Amplituden filtert.
Ziel der Erfindung ist die Angabe eines elastischen Lagers, das es ermöglicht, die vorstehend genannten Mängel zu vermeiden.
Die Erfindung hat daher ein für den Einbau eines Kraftfahrzeugfahrwerks geeignetes elastisches Lager zum Gegenstand, das ein die Federwege des Fahrzeugs in Vertikal- und Längsrichtung dämpfendes Element sowie ein zum Dämpfungselement koaxiales Element aufweist, das die Kraftfahrzeuglängsschwingungen kleiner Amplituden filtert, dadurch gekennzeichnet, dass das filternde Element ein vom Dämpfungselement unabhängiges Element ist, wobei das Dämpfungselement und das filternde Element ineinandergesteckt sind und jeweils zwei aus Elastomermaterial bestehende, symmetrische und einander gegenüberstehende Blöcke aufweisen, die abwechselnd und um 90º gegeneinander versetzt angeordnet sind.
Gemäß weiteren Merkmalen der Erfindung:
- weist das Dämpfungselement eine metallische äußere Verstärkung auf, die eine Krone bildet, die mit einem zur Außenseite der Krone gerichteten oberen Kragen und einem zur Innenseite der Krone gerichteten unteren Kragen versehen ist und in der die beiden Elastomerblöcke befestigt sind, die zwei einander gegenüberliegende Winkelsektoren der Krone bedecken, wobei jeder Block eine Zentralmasse aufweist, die in ihrem oberen Bereich in einen Wulst übergeht, der den oberen Kragen teilweise bedeckt, und in ihrem unteren Bereich in einen Wulst übergeht, der den unteren Kragen teilweise bedeckt,
- ist die äußere Verstärkung des Dämpfungselements aus Stahl,
- weist das filternde Element einen metallischen Zentralkern und zwei einander gegenüberliegende, metallische äußere Verstärkungen auf, deren äußere Form jeweils einen Sektor bildet und die in ihrem oberen Bereich je einen Kragen besitzen, wobei der Kern und die Verstärkungen durch die beiden Elastomerblöcke miteinander verbunden sind, die jeweils einen tragenden Anschlag aufweisen, der den zugeordneten Kragen bedeckt,
- ist der durch die zwei Verstärkungen des filternden Elements bestimmte Außendurchmesser geringfügig größer als der Innendurchmesser der Krone des Dämpfungselements, um eine Vorpressung der beiden Elastomerblöcke des filternden Elements zu erzielen,
- sind der Zentralkern und die beiden Verstärkungen aus Stahl,
- ist der Zentralkern durch ein Rohr gebildet,
- weist der Elastomerblock des filternden Elements eine Zwischenverdickung auf,
- weist das Lager Einrichtungen zur Positionierung und Verriegelung des Dämpfungselements im filternden Element auf, die aus zwei Radialausnehmungen, die einander diametral gegenüberliegen und in der Krone des Dämpfungselements ausgebildet sind, und aus zwei Buckeln, die einander diametral gegenüberliegen und an den Außenflächen der äußeren Verstärkungen des filternden Elements ausgebildet sind, bestehen, wobei die beiden Buckel dazu bestimmt sind, in die zwei Ausnehmungen einzudringen, wenn das filternde Element in das Dämpfungselement gesteckt wird,
- besitzt das Elastomer der Blöcke des Dämpfungselements eine andere Steifigkeit als das Elastomer der Blöcke des filternden Elements,
- ist das Elastomer der Blöcke des Dämpfungselements ein Kunstkautschuk,
- ist das Elastomer der Blöcke des filternden Elements eine Mischung, die Naturkautschuk und Zusätze enthält.
Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus nachstehender Beschreibung hervor, die als Beispiel angegeben wird und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erfolgt; darin zeigt
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht zur Veranschaulichung des Grundprinzips des Einbaus eines hinteren Fahrwerks bezüglich der Karosserie eines Kraftfahrzeugs,
Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf das erfindungsgemäße elastische Lager,
Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der in Fig. 2 eingetragenen Linie 3-3,
Fig. 4 einen Längsschnitt durch das Dämpfungselement des erfindungsgemäßen elastischen Lagers,
Fig. 5 eine Draufsicht auf die Anordnung nach Fig. 4,
Fig. 6 einen Längsschnitt durch das filternde Element des erfindungsgemäßen elastischen Lagers,
Fig. 7 eine Draufsicht auf die Anordnung nach Fig. 6,
Fig. 8 eine zu Fig. 3 identische Ansicht, die die Ausbildung des elastischen Lagers im Hinblick auf den Einbau des hinteren Fahrwerks darstellt.
In Fig. 1 ist ein hinteres Kraftfahrzeugfahrwerk dargestellt, das als Ganzes mit der Bezugsziffer 1 bezeichnet ist und insbesondere Räder 2 aufweist, die über seitliche Arme 4 mit einem Zentralträger 3 verbunden sind.
Der Zentralträger 3 ist über einen hinteren Fahrwerksträger 6 unter Zwischenlage zweier erfindungsgemäßer elastischer Lager 10 und zweier elastischer Verbindungen 11 mit der Karosserie 5 verbunden.
Wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt, besitzt das elastische Lager 10 eine kreiszylindrische Grundform und ist in der Weise ausgebildet, dass seine Längsachse X-X senkrecht zur Längsachse des Fahrzeugs verläuft.
Das elastische Lager 10 weist zwei unabhängige Elemente auf, ein Element 20 zum Dämpfen der Federwege in Vertikal- und Längsrichtung und ein Element 50 zum Filtern der kleinen Amplituden, das unabhängig ist und koaxial zum Dämpfungselement 20 verläuft.
Die Elemente 20 und 50 sind in der Lage, sich gegeneinander zu verschieben.
Wie in den Fig. 3 bis 5 dargestellt, besitzt das Dämpfungselement 20 eine metallische äußere Verstärkung 21, die eine Krone bildet, welche einen zur Außenseite der Krone 21 gerichteten oberen Kragen 22 und einen zur Innenseite der Krone 21 gerichteten unteren Kragen 23 aufweist.
An der Innenfläche des die äußere Verstärkung bildenden Kragens 21 sind zwei Blöcke 24a bzw 24b aus Elastomermaterial angegossen und haften dort an.
Wie aus Fig. 5 hervorgeht, bedecken die Blöcke 24a und 24b zwei einander gegenüberliegende Winkelsektoren der Krone 21 und weisen je eine Zentralmasse 25a bzw 25b auf, die in ihrem oberen Bereich in einen Wulst 26a bzw 26b übergeht, der den oberen Kragen 22 teilweise bedeckt, und in ihrem unteren Bereich in einen Wulst 27a bzw 27b übergeht, der den unteren Kragen 23 teilweise bedeckt.
Auf diese Weise wirken die ins Innere der Krone 21 gewandten Zentralmassen 25a und 25b der Blöcke 25a und 25b als Radialanschlag, während die oberen Wulste 26a und 26b, die zwei einander gegenüberliegende Winkelsektoren des oberen Kragens 22 einnehmen, als Belastungsanschläge wirken und die unteren Wulste 27a und 27b, die zwei einander gegenüberliegende Winkelsektoren des unteren Kragens 23 einnehmen, als Entlastungsanschläge wirken.
Die die äußere Verstärkung bildende Krone 21 ist zum Beispiel aus Stahl, und das Elastomer der Blöcke 24a und 24b des Dämpfungselements 20 besteht aus einem Kunstkautschuk, wie zum Beispiel Polybutadien.
Das filternde Element 50, das in den Fig. 6 und 7 näher dargestellt ist, besteht aus einem metallischen Zentralkern 51 und zwei äußeren Verstärkungen 52a bzw 52b, die durch zwei Blöcke aus Elastomermaterial mit dem Zentralkern 51 verbunden sind.
Die beiden äußeren Verstärkungen 52a und 52b haben jeweils die äußere Form eines Sektors, wie in Fig. 7 dargestellt, und weisen in ihrem oberen Bereich einen Kragen 53a bzw 53b auf.
Jeder Block 54a und 54b trägt in seinem oberen Bereich einen tragenden und filternden Anschlag 55a bzw 55b, der den zugehörigen Kragen 53a bzw 53b bedeckt.
Der Zentralkern 51 und die beiden Verstärkungen 52a und 52b sind zum Beispiel aus Stahl, und der Zentralkern 51 ist durch ein Rohr gebildet, das eine Bohrung 56 zum Durchstecken eines Organs zur Befestigung des elastischen Lagers an der Karosserie 5 des Fahrzeugs aufweist, wie weiter unten beschrieben.
Die Blöcke 54a und 54b aus Elastomermaterial können jeweils auch eine Verdickung 57a bzw 57b aufweisen, deren Zweck darin besteht, die radiale Steifigkeit dieser beiden Blöcke zu verdoppeln.
Der Außenradius R2 jeder äußeren Verstärkung 52a und 52b des filternden Elements 50 ist gleich dem Innenradius R1 der äußeren Verstärkung 21 des Dämpfungselements 20.
Das Elastomer der beiden Blöcke 54a und 54b des filternden Elements 50 besteht aus einer Mischung, die Naturkautschuk und Zusätze, zum Beispiel Öl, Ruß oder ein Antioxidationsmittel, enthält.
Der Zusammenbau des elastischen Lagers 10 geschieht auf folgende Weise.
Zuerst wird das Dämpfungselement 20 hergestellt, indem die Blöcke 24a und 24b aus Elastomermaterial an der Innenwand der äußeren Verstärkung 21 angegossen werden, dann wird das filternde Element 50 hergestellt, indem die Blöcke 54a und 54b aus Elastomermaterial zwischen dem Zentralkern 51 und den beiden äußeren Verstärkungen 52a und 52b gegossen werden.
Danach wird das filternde Element 50 ins Innere des Dämpfungselements 20 gesteckt, so dass die Außenflächen der Verstärkungen 52a und 52b des filternden Elements an der Innenfläche der Verstärkung 21 des Dämpfungselements zur Anlage kommen.
Somit werden die Blöcke 24a, 24b bzw 54a, 54b des Dämpfungselements 20 und des filternden Elements 50 abwechselnd und jeweils um 90º gegeneinander versetzt angeordnet, wie in Fig. 2 dargestellt.
Das filternde Element 50 wird im Dämpfungselement 20 durch Positionierungs- und Verriegelungseinrichtungen gehalten. Diese Positionierungs- und Verriegelungseinrichtungen bestehen aus zwei Radialbohrungen 28, die einander diametral gegenüberliegen und in der Krone 21 des Dämpfungselements 20 zwischen den zwei Blöcken 25a und 25b ausgebildet sind (Fig. 4 und 5), und aus zwei Buckeln 58, die einander diametral gegenüberliegen und an den Außenflächen der äußeren Verstärkungen 52a und 52b des filternden Elements 50 ausgebildet sind (Fig. 6).
Sobald das filternde Element 50 in das Dämpfungselement 20 eingeschoben wird, dringen die beiden Buckel 58 in die beiden Radialbohrungen 28 ein und gewährleisten die Positionierung und Verriegelung des filternden Elements in dem Dämpfungselement.
Die umgekehrte Lösung kann in Betracht gezogen werden, indem an der äußeren Verstärkung 21 des Dämpfungselements nach innen gewandte Ausbuchtungen und an den äußeren Verstärkungen 54a und 54b des filternden Elements Ausnehmungen vorgesehen werden.
Andererseits ist der durch die beiden Verstärkungen 52a und 52b des filternden Elements 50 bestimmte Außendurchmesser D2 (Fig. 6) geringfügig größer als der Innendurchmesser D1 (Fig. 5) der Krone 21 des Dämpfungselements 20, um eine Vorpressung der beiden Blöcke 54a und 54b des filternden Elements 50 zu erzielen, sobald das filternde Element 50 in das Dämpfungselement 20 eingedrückt wird.
Wie in Fig. 8 dargestellt, steckt die äußere Verstärkung 21 des Dämpfungselements 20 unter Preßsitz in dem Fahrwerksträger 6 des hinteren Fahrwerks, und die äußeren Verstärkungen 52a und 52b des filternden Elements 50 sind mittels eines Befestigungsorgans 8, das sich durch die Bohrung 56 des Zentralkerns 51 erstreckt, an der Karosserie 5 des Fahrzeugs befestigt.
Eventuell werden die Anschläge 55a und 55b des filternden Elements 50 von Anfang an unter einen Vordruck gesetzt.
Bei kleinen Bewegungen oder Schwingungen schwacher Amplituden werden nur die Elastomerblöcke 54a und 54b des filternden Elements 50 belastet.
Zu der zu isolierenden Fahrzeugkarosserie hin wird keine Energie übertragen.
Wenn die Vertikalamplitude zunimmt, wirken die durch die Wulste 26a und 26b des Dämpfungselements 20 gebildeten Belastungsanschläge und die durch die Wulste 27a und 27b des Dämpfungselements 20 gebildeten Entlastungsanschläge und vermindern erheblich die Erscheinung eines "Rüttelns" in Längsrichtung oder eines vertikalen "Trommelns" auf das Fahrzeug.
Das erfindungsgemäße elastische Lager bietet den Vorteil, dass ein bedeutender Gewinn auf der Ebene des Schall- und Schwingungskomforts erzielbar ist.
Die Elastomere, die die Blöcke des Dämpfungselements und des filternden Elements bilden und den beiden angestrebten Funktionen entsprechen, sind in der Tat in molekularer Hinsicht unterschiedlich und besitzen unterschiedliche Härten oder einen unterschiedlichen Modul, wodurch die angestrebten Flexibilitäten und Verhaltenweisen einfacher differenziert werden können, was bei Verwendung eines einzigen Elastomers nicht der Fall ist.

Claims

1. Elastisches Lager (1) für den Einbau eines Kraftfahrzeugfahrwerks, mit einem die Federwege des Fahrzeugs in Vertikal- und Längsrichtung dämpfenden Element (20) und einem zum Dämpfungselement (20) koaxialen Element, das die Kraftfahrzeuglängsschwingungen kleiner Amplituden filtert, dadurch gekennzeichnet, dass das filternde Element (50) ein vom Dämpfungselement (20) unabhängiges Element ist, wobei das Dämpfungselement (20) und das filternde Element (50) ineinandergesteckt sind und jeweils zwei aus Elastomermaterial bestehende, symmetrische und einander gegenüberstehende Blöcke (24a, 24b und 54a, 54b) aufweisen, die abwechselnd und um 90º gegeneinander versetzt angeordnet sind.

2. Elastisches Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (20) eine metallische äußere Verstärkung (21) aufweist, die eine Krone bildet, die mit einem zur Außenseite der Krone (21) gerichteten oberen Kragen (22) und einem zur Innenseite der Krone (21) gerichteten unteren Kragen (23) versehen ist und in der die beiden Elastomerblöcke (25a, 25b) befestigt sind, die zwei einander gegenüberliegende Winkelsektoren der Krone (21) bedecken, wobei jeder Block (24a, 24b) eine Zentralmasse (25a, 25b) aufweist, die in ihrem oberen Bereich in einen Wulst (26a, 26b) übergeht, der den oberen Kragen (22) teilweise bedeckt, und in ihrem unteren Bereich in einen Wulst (27a, 27b) übergeht, der den unteren Kragen (23) teilweise bedeckt.

3. Elastisches Lager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Verstärkung (21) aus Stahl ist.

4. Elastisches Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das filternde Element (50) einen metallischen Zentralkern (51) und zwei einander gegenüberliegende, metallische äußere Verstärkungen (52a, 52b) aufweist, deren äußere Form jeweils einen Sektor bildet und die in ihrem oberen Bereich je einen Kragen (53a, 53b) besitzen, wobei der Kern (51) und die Verstärkungen (52a, 52b) durch die beiden Elastomerblöcke (54a, 54b) miteinander verbunden sind, die jeweils einen tragenden Anschlag (55a, 55b) aufweisen, der den zugeordneten Kragen (53a, 53b) bedeckt.

5. Elastisches Lager nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der durch die zwei Verstärkungen (52a, 52b) des filternden Elements (50) bestimmte Außendurchmesser geringfügig größer als der Innendurchmesser der Krone (21) des Dämpfungselements (20) ist, um eine Vorpressung der beiden Elastomerblöcke (54a, 54b) des filternden Elements (50) zu erzielen.

6. Elastisches Lager nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentralkern (51) und die beiden Verstärkungen (52a, 52b) aus Stahl sind.

7. Elastisches Lager nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentralkern (51) durch ein Rohr gebildet ist.

8. Elastisches Lager nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Elastomerblock (54a, 54b) des filternden Elements (50) eine Zwischenverdickung (57a, 57b) aufweist.

9. Elastisches Lager nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es Einrichtungen (28, 58) zur Positionierung und Verriegelung des Dämpfungselements (20) im filternden Element (50) aufweist.

10. Elastisches Lager nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierungs- und Verriegelungseinrichtungen aus zwei Radialausnehmungen (28), die einander diametral gegenüberliegen und in der Krone (21) des Dämpfungselements ausgebildet sind, und aus zwei Buckeln (58), die einander diametral gegenüberliegen und an den Außenflächen der äußeren Verstärkungen (52a, 52b) des filternden Elements (50) ausgebildet sind, bestehen, wobei die beiden Buckel (58) dazu bestimmt sind, in die zwei Ausnehmungen (28) einzudringen, wenn das filternde Element (50) in das Dämpfungselement (20) gesteckt wird.

11. Elastisches Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomer der Blöcke (24a, 24b) des Dämpfungselements (20) eine andere Steifigkeit als das Elastomer der Blöcke (54a, 54b) des filternden Elements (50) besitzt.

12. Elastisches Lager nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomer der Blöcke (24a, 24b) des Dämpfungselements (20) ein Kunstkautschuk ist.

13. Elastisches Lager nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomer der Blöcke (54a, 54b) des filternden Elements (50) eine Mischung ist, die Naturkautschuk und Zusätze enthält.