EP1173690A1 - Schubfeder - Google Patents

Schubfeder

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Publication number
EP1173690A1
EP1173690A1 EP01929358A EP01929358A EP1173690A1 EP 1173690 A1 EP1173690 A1 EP 1173690A1 EP 01929358 A EP01929358 A EP 01929358A EP 01929358 A EP01929358 A EP 01929358A EP 1173690 A1 EP1173690 A1 EP 1173690A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
spring
elastomer
elastomer spring
coil
load
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP01929358A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Uwe Schleinitz
Eyk Karus
Stefan Nix
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Woco AVS GmbH
Original Assignee
Woco AVS GmbH
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F1/00—Springs
    • F16F1/02—Springs made of steel or other material having low internal friction; Wound, torsion, leaf, cup, ring or the like springs, the material of the spring not being relevant
    • F16F1/04—Wound springs
    • F16F1/12—Attachments or mountings
    • F16F1/126—Attachments or mountings comprising an element between the end coil of the spring and the support proper, e.g. an elastomeric annulus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F13/00—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs
    • F16F13/04—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs comprising both a plastics spring and a damper, e.g. a friction damper
    • F16F13/06—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs comprising both a plastics spring and a damper, e.g. a friction damper the damper being a fluid damper, e.g. the plastics spring not forming a part of the wall of the fluid chamber of the damper
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F3/00—Spring units consisting of several springs, e.g. for obtaining a desired spring characteristic
    • F16F3/08—Spring units consisting of several springs, e.g. for obtaining a desired spring characteristic with springs made of a material having high internal friction, e.g. rubber
    • F16F3/10—Spring units consisting of several springs, e.g. for obtaining a desired spring characteristic with springs made of a material having high internal friction, e.g. rubber combined with springs made of steel or other material having low internal friction

Definitions

  • the invention relates to an elastomer spring for supporting an axially aligned coil spring which is intended to be statically and dynamically loaded axially under pressure in series connection.
  • the invention relates to an elastomer spring for supporting such coil springs which are made of spring steel.
  • Coil springs made of spring steel have excellent properties, particularly when used to cushion dynamic pressure loads. They allow long linear spring travel even under dynamic loads, show a surprisingly good durability even under such loads, are inexpensive and wear-resistant and have a low damping factor
  • the invention has for its technical object to provide an elastomer spring for supporting an axially aligned and axially statically and dynamically resilient coil spring that can also be used in bearings that are subjected to larger transverse forces when used as intended Radial direction are exposed to achieve sufficient fatigue strength.
  • the invention solves this problem in that the elastomer spring for supporting the helical spring is configured and dimensioned to be transversely soft, that is to say in the radial direction, based on the axially aligned helical spring to be supported, in the radial direction, so that it is markedly low spring stiffness in accordance with the given application parameters ,
  • the concept on which the invention is based is therefore not based on the effect of acting transverse forces by an axial stabilization of the coil spring by a constructive mechanical trapping of the coil spring or by its oversizing, but by the fact that the coil spring is supported on an elastomer spring that is tuned as a very soft shear spring.
  • the transverse forces occurring between the support and abutment of such a spring arrangement are completely absorbed in the transversely soft thrust spring, the spring stiffness of which in the radial direction is many times smaller than the spring stiffness of the helical spring in the radial direction. In this way it is possible to virtually completely decouple the transverse forces or shear forces acting on such a spring arrangement from the helical axial spring.
  • the elastomer spring used to support the coil spring must accordingly be set so softly in the radial plane that it is able to absorb and decouple all transverse forces that even come close to the critical radial load capacity of the coil spring, but must also be designed to be as resistant to shear as possible, taking this limit into account to avoid an uncontrolled floating of the supported coil spring.
  • the way such a coordination of the radial spring stiffness of a transversely soft shear spring is in principle readily possible for any person skilled in rubber technology.
  • the spring stiffness of the elastomer spring serving as the shear spring is preferably reduced in the present case by increasing the axial height of the elastomer spring, reducing the hardness of the matrix elastomer of the shear spring and, in particular when choosing a higher elastomer hardness, for reasons of mechanical strength, recesses and cavities in the matrix of such a type harder elastomer matrix on the material side be introduced.
  • the setting for the ratio of axial stiffness / radial stiffness of the series connection of the steel coil spring and the elastomeric thrust spring can be set to values in the range from 1: 1 to 30: 1.
  • a working range of this ratio of axial rigidity / radial rigidity in the range from 10: 1 to 20: 1 is preferably set.
  • a molded sheet is vulcanized into the elastomer spring directly under the load-bearing surface of the elastomer spring and parallel to it and completely enclosed by the spring elastomer, the surface of which is dimensionally complementary to the support surface of the coil spring and at least slightly larger than this force-introducing support surface of the coil spring.
  • the area between the surface of the shaped plate and the support ring surface of the lowest coil spring turn is in principle as small as possible, but at the same time it has to be large enough to withstand permanent mechanical stress and to acoustically isolate the coil spring at this point with regard to the structure-borne noise ,
  • Such a type of vulcanized radially aligned disc namely such a type of vulcanized molded sheet, ensures stable and broad-area, that is to say largely stress-free, introduction of the forces introduced by the helical spring into the elastomer spring.
  • the shaped plate thus serves to improve the mechanical coupling of the supported coil spring to the cross-soft elastomer spring.
  • the dynamic connection of the helical spring to the elastomer spring can be further improved in that an axially projecting dome is formed on the load-bearing surface of the elastomer spring, usually homogeneously molded on during injection molding of the spring elastomer.
  • the Coupling can also be further improved by the fact that the shaped plate of the load-bearing surface is cylindrical or cuboid or, in principle, with a base surface configuration adapted to the helical spring and also drawn into the dome and thus also into the foot of the helical spring.
  • the shaped sheet which is spatially expanded in this way, is in any case completely vulcanized into the elastomer of the dome and the spring.
  • a very substantial stabilization and improvement of the overall device can also be achieved according to a further embodiment of the invention in that the bottom surface opposite the load-bearing surface of the elastomer spring does not rest directly on an abutment connection piece or is inserted into a receiving pot of complementary shape there, but rather over the entire surface and materially is connected to a shaped sheet-like base plate.
  • This base plate which is vulcanized to the full surface and integrally mechanically firmly connected to the elastomer spring, can then preferably be inserted in a form-fitting manner, at least in the radial plane in a form-fitting manner, into a correspondingly configured abutment connection piece of a bearing or some other shaped receptacle.
  • Spring steel coil spring and the cross-soft elastomer spring can be manufactured bearings that have optimal characteristics when using these bearings as an aggregate bearing in the motor vehicle.
  • Figure 1 A first embodiment of the invention in
  • Figure 2 A second embodiment of the elastomer spring with the features of the invention also in axial section and in a schematic representation.
  • the base 4 of a helical spring 2 made of spring steel is supported on an elastomer spring 1.
  • the bottom surface 5 of the elastomer spring 1 is supported on an abutment 3.
  • the load-bearing head 6 of the coil spring 2 carries a dynamically loadable support 7.
  • Dome 9 molded in one piece from the matrix elastomer of the elastomer spring 1.
  • the outer contour of the dome 9 is so light
  • a shaped plate 10 is vulcanized into the elastomer spring 1 so that the shaped plate is completely enclosed by the elastomer just below the surface of the elastomer spring 1 on the load-bearing side and its entire three-dimensional contour.
  • the flat circular outer region of the molded sheet 10 is provided with openings 11 through which the elastomer of the elastomeric spring 1 extends.
  • the matrix elastomer of the elastomer spring 1 is set crosswise soft in the rubber mixture and, if necessary, through the formation of additional recesses (see FIG. 2), so that when lateral force components 12 occur under load 13 in the series-connected spring system made of elastomer spring 1 and coil spring 2, all transverse forces in the be acted as a shear spring soft elastomer spring 1, the coil spring 2 is thus decoupled and is thus protected from the occurrence of life-shortening shear force components. 2, this lateral force decoupling is explained by the broken lines 3 'and 1'.
  • FIG. 2 A further exemplary embodiment of the elastomer spring 1 is shown in FIG. 2 in the assembly of a schematically illustrated typical engine mount for a motor vehicle.
  • FIG. 2 shows the elastomer spring 1 according to the invention installed together with a helical spring 2 in a motor bearing 14 in a sectional illustration.
  • the engine mount 14 is only partially in FIG. 2 shown and recognizable by a support connector 7 and this serving as an abutment 3 lower housing wall.
  • a support connection in the support connection piece 7 is a central bore 15 with a thread for connecting a load, which is open on the load bearing side and fluid-tight on the abutment side towards the hydraulic bearing.
  • the egg elastomer spring 1 has, on its abutment-side bottom surface, integrally connected to it, a bottom plate 16, which in turn is connected to the abutment 3 by a form fit, possibly additionally by a material fit.
  • a dome 9 is integrally formed as a centering pin for the helical spring 2 from the matrix elastomer of the elastomer spring 1.
  • the centering pin is tapered at its end on the support bearing side and therefore has insertion shoulders 17 which facilitate the insertion of the dome 9 of the elastomer spring 1 into the helical spring 2 when the bearing is assembled.
  • the dome 9 has a recess 18 which is open on the load bearing side and extends through the entire centering pin 9 deep into the elastomer spring 1.
  • the recess 18 serves to reduce the spring stiffness of the elastomer spring 1 in the radial direction, since it reduces the thrust surface of the elastomer spring 1 and thus the restoring force of the elastomer spring 1 in the radial direction.
  • the shaped plate 10 consists of a plan annular disk-shaped section and a central cylindrical section 19 through which the recess 18 extends into the elastomer spring 1.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Springs (AREA)
  • Support Of The Bearing (AREA)
  • Combined Devices Of Dampers And Springs (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Elastomerfeder zum Abstützen einer axial ausgerichteten Schraubenfeder, insbesondere in einem Motorlager. Zur Verringerung der radialen Belastungen der Schraubenfeder bei gleichzeitiger Dämpfung wird eine querweiche Einstellung der Elastomerfeder vorgeschlagen, die einen in die Schraubenfeder einführbaren Zentrierzapfen und einen unter Einwirkung von Radialkräften schubverformbaren Abschnitt aufweist, wobei ein Formblech zum Stabilisieren des lastaufnehmenden Abschnitts der Elastomerfeder vorgesehen ist.

Description

Schubfeder
BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft eine Elastomerfeder zum Abstützen einer axial ausgerichteten und bestimmungsgemäß statisch und dynamisch axial unter Druck zu belastenden Schraubenfeder in Reihenschaltung.
Insbesondere betrifft die Erfindung eine Elastomerfeder zum Abstützen solcher Schraubenfedern, die aus Federstahl bestehen.
Schraubenfedern aus Federstahl weisen insbesondere bei einem Einsatz zum Abfedern dynamischer Druckbelastungen hervorragende Eigenschaften auf. Sie ermöglichen lange lineare Federwege auch bei dynamischer Belastung, zeigen auch bei solchen Belastungen eine überraschend gute Haltbarkeit, sind preiswert und verschleißfest und weisen aufgrund ihres niedrigen Dämpfungsfaktors
Eigenresonanzbereiche auf, die bei vergleichsweise hohen Frequenzen liegen. Bei Verwendung in üblichen dynamisch belasteten Lagerungen für Maschinenaggregate erreichen solche Stahlschraubenfedern bei linearen axialen Verformungswegen von 20% mehrere Millionen Lastwechselspiele ohne Funktionsausfall. Sie sind insofern als ideale Bauelemente für den Kraftfahrzeuglagerbau anzusehen. Dass solche Stahlschraubenfedern bislang tatsächlich jedoch kaum Verwendung beim Bau von Aggregatlagern für den Kraftfahrzeugbau gefunden haben, liegt an zwei kaum überwindbaren nachteiligen Eigenschaften dieser Federn, nämlich an ihrer nur extrem geringen Radialbelastbarkeit und ihrer hervorragenden, aber absolut unerwünschten gut Körperschallleitfähigkeit. Im Hinblick auf ihre Festigkeit sind die Stahlschraubenfedern bei Axialbelastung als dauerhaltbar, jedoch bei auch nur geringer Radialbelastung als bestenfalls kurzzeitfest zu bezeichnen. Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Versuche bekannt geworden, so beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 195 34 239 A1 und aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 23 07 567 A1 , die Auswirkungen der vorstehend identifizierten beiden ungünstigen Eigenschaften der Stahlschraubenfedern dadurch in ihrer Auswirkung nicht zum Tragen kommen zu lassen, dass die im Lager als Tragfeder angeordnete Stahlschraubenfeder dreidimensional auf Gummipolstern gelagert und durch Gummierungspolster abgepuffert werden, die sich axial zur Schraubenfeder erstrecken. Durch diese Maßnahmen ließen sich jedoch die Lagereigenschaften nicht verbessern da die Gummipolster unter und auf den Schraubenfedern durch die hohen dynamischen Spannungseinleitungen schnell verschlissen und die Entlastung von Querkräften in der Schraubenfeder nicht effektiv genug waren.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die technische Aufgabe zugrunde, eine Elastomerfeder zum Abstützen einer axial ausgerichteten und bestimmungsgemäß auch axial statisch und dynamisch unter Druck belastbaren Schraubenfeder zu schaffen, die auch bei der Verwendung in Lagern, die bei bestimmungsgemäßer Belastung größeren Querkräften in Radialrichtung ausgesetzt sind, eine ausreichende Dauerfestigkeit zu erzielen.
Die Erfindung löst dieses Problem dadurch, dass die Elastomerfeder zum Abstützen der Schraubenfeder abgestimmt auf die jeweils gegebenen Verwendungsparameter durch Konfiguration und Dimensionierung querweich, das heißt in radialer Richtung, bezogen auf die abzustützende axial ausgerichtete Schraubenfeder, in radialer Richtung ausgeprägt geringer Federsteifigkeit konfiguriert und dimensioniert ist.
Im Gegensatz zum Stand der Technik beruht das der Erfindung zugrunde liegende Konzept also nicht darauf, die Auswirkung von einwirkenden Querkräften durch eine axiale Stabilisierung der Schraubenfeder durch ein konstruktiv-mechanisches Einfangen der Schraubenfeder oder durch ihre Überdimensionierung aufzufangen, sondern dadurch, dass die Schraubenfeder auf einer Elastomerfeder abgestützt wird, die als ausgesprochen querweiche Schubfeder abgestimmt ist. Die zwischen Auflager und Widerlager einer solchen Federanordnung augtretenden Querkräfte werden dabei vollständig in der querweichen Schubfeder aufgenommen, deren Federsteifigkeit in Radialrichtung um ein Vielfaches kleiner als die Federsteifigkeit der Schraubenfeder in radialer Richtung ist. Auf diesem Wege gelingt es, die auf eine solche Federanordnung einwirkenden Querkräfte oder Schubkräfte praktisch vollkommen von der Schraubenaxialfeder zu entkoppeln.
Die zum Abstützen der Schraubenfeder eingesetzte Elastomerfeder ist dementsprechend in der Radialebene so weich einzustellen, dass sie sämtliche Querkräfte federn und entkoppelnd aufzunehmen vermag, die auch nur entfernt an die kritische Radialbelastbarkeit der Schraubenfeder heranreichen, ist aber unter Beachtung dieser Grenze gleichzeitig so schubfest wie möglich auszulegen, um ein unkontrolliertes Schwimmen der abgestützten Schraubenfeder zu vermeiden.
Die Art und Weise einer solchen Abstimmung der radialen Federsteifigkeit einer querweichen Schubfeder ist prinzipiell jedem Fachmann der Gummitechnik ohne weiteres möglich. Vorzugsweise wird die Federsteifigkeit der als Schubfeder dienenden Elastomerfeder vorliegend dadurch vermindert, dass die axiale Höhe der Elastomerfeder vergrößert, die Härte des Matrixelastomers der Schubfeder vermindert und, insbesondere bei Wahl einer größeren Elastomerhärte aus Gründen der mechanischen Festigkeit Ausnehmungen und Hohlräume in der Matrix einer solcher Art werkstoffseitig härteren Elastomermatrix eingebracht werden. Auf diese Weise lassen sich Einstellung für das Verhältnis Axialsteifigkeit/Radialsteifigkeit der Reihenschaltung der Stahlschraubenfeder und der Elastomerschubfeder auf Werte im Bereich von 1 : 1 bis 30: 1 einstellen. In der Regel wird dabei vorzugsweise ein Arbeitsbereich dieses Verhältnisses Axialsteifigkeit/Radialsteifigkeit im Bereich von 10: 1 bis 20: 1 eingestellt.
Nach einer Aufgestaltung der Erfindung ist unmittelbar unter lastaufnehmenden Oberfläche der Elastomerfeder flächenparallel zu dieser und vollständig umschlossen vom Federelastomer ein Formblech in die Elastomerfeder einvulkanisiert, dessen Fläche formkomplementär zur Abstützfläche der Schraubenfeder und dabei zumindest geringfügig größer als diese krafteinleitende Abstützfläche der Schraubenfeder dimensioniert. Die zwischen der Oberfläche des Formblechs und der Abstützringfläche der untersten Schraubenfederwindung ist dabei prinzipiell so gering wie möglich, muss aber gleichzeitig groß genug sein, um einer mechanischen Dauerbelastung standzuhalten und um die Schraubenfeder bereits auch an dieser Stelle im Hinblick auf den eingeleiteten Körperschall akustisch zu isolieren.
Eine solche Art einvulkanisierte radial ausgerichtete Scheibe, nämlich ein solcher Art einvulkanisiertes Formblech sorgt für eine stabile und breitflächige, also weitgehend spannungsfreie Einleitung der von der Schraubenfeder in die Elastomerfeder eingeleiteten Kräfte. Das Formblech dient also einer Verbesserung der mechanischen Ankopplung der abgestützten Schraubenfeder an die querweiche Elastomerfeder.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die dynamische Anbindung der Schraubenfeder an die Elastomerfeder dadurch weiter verbessert werden, dass auf der lastaufnehmenden Oberfläche der Elastomerfeder ein axial in die Schraubenfeder hinein vorspringender Dom ausgebildet ist, in der Regel beim Spritzgießen des Federelastomers homogen mit angeformt ist. Insbesondere kann die Ankopplung dadurch auch noch weiter verbessert werden, dass das Formblech der lastaufnehmenden Oberfläche zylindrisch oder quaderförmig oder prinzipiell mit einer der Schraubenfeder angepassten Grundflächenkonfiguration mit in den Dom und damit auch in den Fuß der Schraubenfeder hineingezogen ist. Auch das solcher Art räumlich erweiterte Formblech ist in jedem Fall vollständig in das Elastomer des Doms und der Feder einvulkanisiert.
Eine ganz wesentliche Stabilisierung und Verbesserung der Gesamtvorrichtung kann darüber hinaus gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung dadurch erzielt werden, dass die der lastaufnehmenden Oberfläche der Elastomerfeder gegenüberliegende Bodenfläche nicht unmittelbar auf einem Widerlageranschlussstück aufliegt oder in einen dort formkomplementär ausgebildeten Aufnahmetopf eingelegt ist, sondern vollflächig und stoffschlüssig mit einer formblechartigen Bodenplatte verbunden ist. Diese durch Verkleben Anvulkanisieren vollflächig und stoffschlüssig mechanisch fest mit der Elastomerfeder verbundene Bodenplatte kann dann vorzugsweise formschlüssig, zumindest in der Radialebene formschlüssig fixiert in ein entsprechend konfiguriertes Widerlageranschlussstück eines Lagers oder einer anderweitig gestalteten Aufnehmung einsetzt oder auf diese aufgesetzt werden. Durch eine solche Art weitgehend formschlüssige Anbindung der Elastomerschubfeder an das Widerlager einerseits und an den Fuß der abgestützten Schraubenfeder andererseits gewährleistet eine optimal reproduzierbare Einleitung auftretender Querkraftkomponenten in die querweiche Elastomerfeder. Durch die auf diese Weise über die beiden Formbleche gewährleistete homogene Einleitung der auftretenden Axialkräfte in die Schubfeder ist weiterhin gewährleistet, dass in der dem Werkstoff Gummi eigenen Weise die Quersteifigkeit der Elastomerfeder mit zunehmender Axiallast abnimmt. Dies bewirkt zusätzlich einen Sicherheitsspielraum auch im Grenzbereich der jeweiligen Dimensionierung und Auslegung des Federsystems.
Aufgrund der so für eine Reihenschaltung einer
Federstahlschraubenfeder und der querweichen Elastomerfeder lassen sich Lager herstellen, die optimale Kenndatenfelder bei Verwendung dieser Lager als Aggregatlager im Kraftfahrzeug aufweisen.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen
Figur 1 Ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung im
Axialschnitt und in schematischer Darstellung; und
Figur2 Ein zweites Ausführungsbeispiel der Elastomerfeder mit den Merkmalen der Erfindung ebenfalls im Axialschnitt und in schematischer Darstellung.
In der Fig. 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung im Axialschnitt und in weitgehend schematisierter Darstellung gezeigt. Auf einer Elastomerfeder 1 ist der Fuss 4 einer Schraubenfeder 2 aus Federstahl abgestützt. Die Bodenfläche 5 der Elastomerfeder 1 ist auf einem Widerlager 3 abgestützt. Der lastaufnehmende Kopf 6 der Schraubenfeder 2 trägt ein dynamisch lastbeaufschlagbares Auflager 7.
Auf der lastaufnehmenden Oberfläche 8 der Elastomerfeder 1 ist ein
Dom 9 einstückig aus dem Matrixelastomer der Elastomerfeder 1 angeformt. Die Aussenkontur des Domes 9 ist so an die lichte
Innenkontur der Schraubenfeder 2 angepasst, dass der Dom 9 als Zentrierzapfen für die Schraubenfeder 2 auf der lastaufnehmenden Oberfläche 8 der Elastomerfeder 1 wirkt.
Dicht unterhalb der lastaufnahmeseitigen Oberfläche der Elastomerfeder 1 und deren gesamter dreidimensionalen Kontur flächenparallel folgend ist ein Formblech 10 so in die Elastomerfeder 1 einvulkanisiert, dass das Formblech vollständig vom Elastomer umschlossen ist. Um dabei trotz der oberflächennahen Lage des Formbleches 10 im Elastomer der Elastomerfeder 1 eine auch dauerhafte und verschleissfeste Einbindung des Formbleches zu gewährleisten, ist der plane kreisringförmige Aussenbereich des Formbleches 10 mit Durchbrechungen 1 1 versehen, durch die sich das Elastomer der Elastomerfeder 1 hindurch erstreckt.
Das Matrixelastomer der Elastomerfeder 1 ist in der Gummimischung und gegebenenfalls durch die Ausbildung zusätzlicher Ausnehmungen (vgl. Fig. 2) so querweich eingestellt, dass bei einem Auftreten von Querkraftkomponenten 12 unter Auflast 13 im reihengeschalteten Federsystem aus Elastomerfeder 1 und Schraubenfeder 2 sämtliche Querkräfte in der als Schubfeder wirkenden weichen Elastomerfeder 1 aufgenommen werden, die Schraubenfeder 2 also entkoppelt und damit vor einem Auftreten von standzeitverkürzenden Querkraftkomponenten geschützt ist. In der Fig. 2 ist diese Querkraftabkopplung durch die unterbrochen dargestellten Linien 3' und 1 ' erläutert.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Elastomerfeder 1 ist in der Fig. 2 im Zusammenbau eines schematisierend dargestellten typischen Motorlagers für ein Kraftfahrzeug gezeigt.
Fig. 2 zeigt die zusammen mit einer Schraubenfeder 2 in ein Motorlager 14 eingebaute erfindungsgemäße Elastomerfeder 1 in geschnittener Darstellung. Das Motorlager 14 ist in Fig. 2 nur teilweise gezeigt und durch ein Auflageranschlussstück 7 sowie eine diesem als Widerlager 3 dienende untere Gehäusewandung erkennbar.
Als Auflageranschluss ist in dem Auflageranschlussstück 7 eine Zentralbohrung 15 mit Gewinde zum Anschluss einer Auflast vorgesehen, die auflastlagerseitig offen und widerlagerseitig zum Hydrolager hin fluiddicht abgeschlossen ist.
Die Eiastomerfeder 1 weist an ihrer widerlagerseitigen Bodenfläche stoffschlüssig mit dieser verbunden eine Bodenplatte 16 auf, die ihrerseits durch Formschluss, gegebenenfalls zusätzlich durch Stoffschluss, mit dem Widerlager 3 verbunden ist.
Auf der lastaufnehmenden Oberfläche 8 der Elastomerfeder 1 ist ein Dom 9 als Zentrierzapfen für die Schraubenfeder 2 einstückig aus dem Matrixelastomer der Elastomerfeder 1 angeformt. Der Zentrierzapfen ist an seinem auflastlagerseitigen Ende verjüngt und weist daher Einführschultern 17 auf, die beim Zusammenbau des Lagers das Einführen des Domes 9 der Elastomerfeder 1 in die Schraubenfeder 2 erleichtern.
Der Dom 9 weist eine auflastlagerseitig offene Ausnehmung 18 auf, die sich durch den gesamten Zentrierzapfen 9 hindurch bis tief in die Elastomerfeder 1 hinein erstreckt.
Die Ausnehmung 18 dient der Verringerung der Federsteifigkeit der Elastomerfeder 1 in radialer Richtung, da sie die Schubfläche der Elastomerfeder 1 und somit die Rückstellkraft der Elastomerfeder 1 in radialer Richtung verringert.
Die durch die Ausnehmung 18 gleichzeitig auftretende und unerwünschte Schwächung des Zentrierzapfens 9 wird durch das zweckgemäß entgegenwirkend ausgestaltete Formblech 10 aufgefangen. Das Formblech 10 besteht aus einem planen kreisringscheibenförmigen Abschnitt sowie einen mittigen zylindrischen Abschnitt 19, durch den hindurch sich die Ausnehmung 18 in die Elastomerfeder 1 hinein erstreckt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Elastomerfeder zum Abstützen einer axial ausgerichteten und bestimmungsgemäss statisch und dynamisch axial unter Druck zu belastenden, insbesondere aus Federstahl bestehenden Schraubenfeder in Reihenschaltung g e ke n n ze i c h n et durch eine durch Konfiguration und Dimensionierung abgestimmt querweiche Einstellung der Elastomerfeder (1) als Schubfeder.
2. Elastomerfeder nach Anspruch 1, g e ke n n z e i c h n et durch eine Verminderung der radialen Federsteifigkeit der Schubfeder (1) durch eine Vergrösserung der axialen Höhe der Schubfeder, eine Verminderung der Härte des Elastomers der Schubfeder und eine Ausbildung von Ausnehmungen (18) und Hohlräumen in der Matrix der Schubfeder (1).
3. Elastomerfeder nach einem der Ansprüche 1 oder 2, g e ke n n z e i c h n et durch eine Einstellung des Verhältnisses Axialsteifigkeit/Radialsteifigkeit der Reihenschaltung einer Stahlschraubenfeder (2) und der Schubfeder (1) aufwerte im Bereich von 1:1 bis 30:1.
4. Elastomerfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, g e ke n n ze i c h n et durch eine flächenkomplementäre Konfiguration der Radialflächen (8) des Schubfederkörpers (1) und der Abstützfläche der Schraubenfeder (2) bei einer peripher umlaufend ausgebildeten
Überdimensionierung der Radialflächen des Schubfederkörpers in der Grössenordnung von einem Schraubenfederdrahtdurchmesser.
5. Elastomerfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, g e k e n n ze i c h n et durch ein unmittelbar unter der lastaufnehmenden Oberfläche (8) der Elastomerfeder (1) flächenparallel zu dieser und vollständig umschlossen vom Federelastomer in die Elastomerfeder einvulkanisiertes Formblech (10), dessen Fläche formkomplementär zur Abstützfläche der Schraubenfeder (2) konfiguriert und zumindest geringfügig grösser als diese dimensioniert ist.
6. Elastomerfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, g e k e n n ze i c h n et durch einen auf der lastaufnehmenden Oberfläche (8) der Elastomerfeder (1) angeformten Dom (9) als Zentrierzapfen für die Schraubenfeder (2).
7. Elastomerfeder nach den Ansprüchen 5 und 6, g e ke n n z e i c h n et durch ein vollständig einvulkanisiertes Formblech (10), dessen Kontur auch der dreidimensionalen Kontur des Elastomerdomes (9) folgt.
8. Elastomerfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, g e k e n n ze i c h n et durch einen zur Längsachse der Schraubenfeder (2) koaxial ausgerichteten Hohlraum oder eine zur Längsachse der Schraubenfeder (2) koaxial ausgerichtete und zur Schraubenfeder hin auch durch ein Formblech (10) hindurch offene Ausnehmung (18) in der Elastomerfedermatrix.
9. Elastomerfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 8, g e ke n n ze i c h n et durch eine mit der der lastaufnehmenden Oberfläche (8) der Elastomerfeder (1) gegenüber liegenden Bodenfläche vollflächig stoffschlüssig verbundene Bodenplatte (16).
10. Elastomerfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 9, g e k e n n ze i c h n et durch eine bestimmungsgemäss zulässige radiale Auslenkbarkeit der Elastomerfeder (1) zwischen der lastaufnehmenden Oberfläche (8) und der Bodenfläche der Elastomerfeder, die grösser als die Höhe des Elastomerfederkörpers ist.
11. Verwendung einer Elastomerfeder mit den Merkmalen nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zum schubentlastenden Abstützen von tragenden Axialschraubenfedern in Lagern, speziell von Aggregatlagern und Aggregatstützen in Kraftfahrzeugen.
EP01929358A 2000-02-23 2001-02-23 Schubfeder Withdrawn EP1173690A1 (de)

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