DE102006055128A1

DE102006055128A1 - Elastisches Lager, insbesondere Getriebelager

Info

Publication number: DE102006055128A1
Application number: DE102006055128A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Dipl.-Ing. Troyke; Roman Popanda
Original assignee: Trelleborg Automotive Technical Centre GmbH
Current assignee: Audi AG; Vibracoustic SE
Priority date: 2006-10-10
Filing date: 2006-11-22
Publication date: 2008-04-17
Anticipated expiration: 2026-11-23
Also published as: DE102006055128B8; DE102006055128B4

Abstract

Ein elastisches Lager (30), insbesondere Getriebelager für ein Kraftfahrzeug, ist mit einem Gehäuse (24) versehen, in dem mindestens zwei separate Federelemente (34, 35) aus einem elastomeren Material zur Abstützung eines zu lagernden Teils angeordnet sind. Ein erstes Federelement (34) ist zur Abstützung in einer ersten Hauptbelastungsrichtung (z) und ein zweites Federelement (35) zur Abstützung in einer zweiten Hauptbelastungsrichtung (x) vorgesehen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elastisches Lager, insbesondere ein Getriebelager für ein Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse und einem Federelement aus einem elastomeren Material zur Abstützung eines zu lagernden Teils.
Derartige Lager werden im Kraftfahrzeugbau zur Abstützung von Aggregaten, beispielsweise von Getrieben oder Motoren, eingesetzt. Ihre Aufgabe ist es, beispielsweise ein Getriebe an der Fahrzeugkarosserie abzustützen. Weiterhin ist es Aufgabe eines solchen Lagers, eine Schwingungsisolation bereitzustellen, die die Übertragung störender Schwingungen, die eine akustische Beeinträchtigung darstellen können, an die Fahrzeugkarosserie verhindert.
Lager der eingangs genannten Art haben im Allgemeinen zwei Hauptbelastungsrichtungen. Die erste Hauptbelastungsrichtung (z-Richtung) ergibt sich aus der statischen Gewichtskraft des zu lagernden Teils. Die zweite Hauptbelastungsrichtung (x-Richtung) ergibt sich aus Kräften, die bei dem Betrieb des zu lagernden Teils auftreten. In einer dritten Belastungsrichtung (y-Richtung), die quer zu den beiden Hauptbelastungsrichtungen verläuft, sind die auftretenden Kräfte wesentlich kleiner als entlang der Hauptbelastungsrichtungen.
In der DE 102 49 387 B3 ist ein Keillager beschrieben, das insbesondere als Getriebelager eingesetzt wird. Die Elastomerfeder weist dabei zwei keilförmig angeordnete Schenkel und einen einvulkanisierten Lagerkern auf, der mit einem Stützarm verbindbar ist. Das Dämpfungsverhalten der Tragfeder hängt im Wesentlichen von der Ausgestaltung der Schenkel ab. Die Steifigkeit der Tragfeder in Richtung der Hauptachsen wird außer von dem Werkstoff, aus dem die Tragfeder besteht, maßgeblich von der Größe des Winkels, den die keilförmig angeordneten Schenkel einschließen, beeinflusst. Dabei beeinflussen sich die Federeigenschaften entlang der Belastungsrichtungen gegenseitig. Werden die Federeigenschaften in einer Belastungsrichtung verändert, so verändern sich automatisch die Federeigenschaften in den anderen Richtungen mit. Dadurch muss das Keillager für jeden neuen Anwendungsfall neu konzipiert werden.
Vor diesem Hintergrund ergibt sich als Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Lager der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei dem sich auf einfache und kostengünstige Weise die Federeigenschaften des Lagers für jede Belastungsrichtung im Wesentlichen separat einstellen lassen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird nach Patentanspruch 1 ein Lager vorgeschlagen, bei dem mindestens zwei Federelemente aus einem elastomeren Material zur Abstützung des zu lagernden Teils angeordnet sind, wobei ein erstes Federelement zur Abstützung in einer ersten Hauptbelastungsrichtung und ein zweites Federelement zur Abstützung in einer zweiten Hauptbelastungsrichtung vorgesehen ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Lager können die Federeigenschaften für jede Belastungsrichtung auf einfache Weise im Wesentlichen unabhängig voneinander eingestellt werden. Weiter ergibt sich der Vorteil, dass die Entwicklungskosten verringert werden, da es möglich ist, in ein gemeinsames Gehäuse verschiedene Federelemente einzusetzen, die die gewünschten Federeigenschaften in den Hauptbelastungsrichtungen aufweisen. Weiterhin ist es vorteilhaft, dass durch eine derartige Bauweise eine einfache Anpassung möglich ist und somit ein breiter Einsatzbereich vorliegt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Lagers sind Gegenstand der Unteransprüche.
Vorteilhaft sind die Federelemente über eine gemeinsame Tragstütze, die mit dem zu lagernden Teil verbunden ist, beaufschlagbar. Dadurch können die Federelemente mechanisch parallelgeschaltet werden.
Vorteilhaft sind mindestens zwei Federelemente zueinander versetzt angeordnet.
Das erste Federelement ist vorteilhaft zur Abstützung des Lagers in der ersten Hauptbelastungsrichtung mit dem Gehäuse verschraubt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Lagers ist das erste Federelement zur Abstützung in der ersten Hauptbelastungsrichtung in das Gehäuse einvulkanisiert.
Das zweite Federelement ist zur Abstützung in der zweiten Hauptbelastungsrichtung vorteilhaft in das Gehäuse einvulkanisiert.
Um die beim Vulkanisationsprozess auftretenden Schrumpfspannungen zu kompensieren, ist mindestens eines der Federelemente vorteilhafterweise vorgespannt.
Hierbei kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das zweite Federelement ein einvulkanisiertes Aufnahmeteil für einen Lagerkern aufweist.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung weist das Aufnahmeteil eine erste und eine zweite Kernführung auf, zwischen denen der Lagerkern zum Aufbringen einer Vorspannung auf das Federelement eingepresst ist.
Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn die erste und die zweite Kernführung über einen Steg miteinander verbunden sind, der vor oder bei dem Einsetzen des Lagerkerns entfernt wird. Damit ist es auf einfache Art und Weise durch Verändern der Länge des Steges möglich, den Abstand der Kernführungen voneinander festzulegen.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Lagers besteht darin, dass das zweite Federelement mindestens ein Resonanzelement aufweist, das von dem Federelement abragt. Hierdurch können die schwingungsisolierenden Eigenschaften des Federelements und damit des gesamten Lagers gezielt beeinflusst werden.
Vorteilhaft besteht das mindestens eine Resonanzelement aus elastomerem Material und ist einteilig mit dem Federelement ausgebildet. Dies gewährleistet eine einfache und kostengünstige Herstellung, da zusätzliche Produktionsschritte zur Befestigung eines derartigen Resonanzelements wegfallen.
Vorteilhaft sind mindestens zwei Resonanzelemente vorgesehen, die an gegenüberliegenden Seiten des Federelements angeordnet sind und von diesem abragen.
Weiter sind die Federelemente vorteilhaft separat ausgeführt. Mit dem damit erreichbaren modularen Aufbau ist eine einfache Anpassung des Lager möglich.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die in den Federelementen enthaltenen Federkörper zusammen einstückig ausgeführt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in den Zeichnungen schematisch dargestellt ist. Dabei zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lagers;
2 eine schematische Draufsicht auf das Lager aus 1;
3 eine Querschnittsansicht durch das Lager aus 2 entlang der Linie III-III, wobei zusätzlich eine Tragstütze zu sehen ist, und
4 eine Ansicht wie in 3 einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lagers.
Die in den 1 bis 3 dargestellte erste Ausführungsform des Lagers 30, das als Getriebelager ausgebildet ist, weist ein Gehäuse 24 auf, das mit Befestigungsmitteln 32 an einer Fahrzeugkarosserie (nicht gezeigt) befestigt ist.
Ein erstes Federelement 34 zur Abstützung in z-Richtung umfasst eine stollenförmige Elastomerfeder 34a, deren Umfangsfläche eine konkave Außenkontur 34e aufweist. Die Elastomerfeder 34a ist aufgrund ihrer Form insbesondere dafür geeignet, Kräfte in Richtung ihrer Längsachse aufzunehmen. In die Stirnseiten der Elastomerfeder 34a sind ovale Metallplatten 34b mit einem im Mittelpunkt angeordneten Durchgangsloch als Rückhalteverstärkungen zur Aufnahme der Befestigungsschrauben 34c einvulkanisiert.
Zur Aufnahme des ersten Federelements 34 ist in dem Gehäuse 24 eine Mulde 38 mit einem Befestigungsloch 39 eingebracht. Zur Anbringung des ersten Federelements 34 an dem Gehäuse 24 wird eine der Befestigungsschrauben 34c durch das Befestigungsloch 39 geführt, so dass die Metallplatte 34b an der Oberfläche der Mulde 38 anliegt. Mit einer Mutter 34d wird das erste Federelement 34 dann an dem Gehäuse 24 fixiert. Dabei ist das erste Federelement 34 mit seiner Längsachse im Wesentlichen in z-Richtung ausgerichtet.
Die freie Seite des ersten Federelements 34 dient der Aufnahme der Last von einer Tragstütze 36, die an der freien Befestigungsschraube 34c befestigt wird. Die Tragstütze 36 ist mit dem zu lagernden Teil, das heißt vorliegend mit einem Getriebe (nicht gezeigt), verbunden.
Zur Verstärkung des Gehäuses 24 ist im Randbereich der Mulde 38 ein umlaufender Vorsprung 42 vorgesehen.
In einer Aussparung 44 des Gehäuses 24 ist ein zweites Federelement 35 zur Abstützung in x-Richtung versetzt zu dem ersten Federelement 34 angeordnet. Das zweite Federelement 35 umfasst eine in die Aussparung einvulkanisierte Elastomerfeder 22, in die ein Aufnahmeteil 10 aus Kunststoff einvulkanisiert ist. Das Aufnahmeteil 10 weist erste und zweite Kernführungen 14, 16 auf, zwischen denen ein Lagerkern 20 eingepresst ist.
Zur Anbringung der Elastomerfeder 22 weist das Gehäuse 24 einen senkrecht abragenden Doppelkragen 46 auf, der sich umlaufend entlang der Aussparung 44 erstreckt. Die Elastomerfeder 22 ist so an den Doppelkragen 46 anvulkanisiert, dass sie diesen teilweise umgreift. Damit ist ein sicherer Halt der Elastomerfeder 22 sichergestellt.
4 zeigt eine zweite Ausführungsform, bei der die Elastomerfedern 22, 34a einstückig als einvulkanisierter Elastomerkörper 28 ausgebildet sind. Der Elastomerkörper 28 ist an dem Doppelkragen 46 und der Mulde 38 so anvulkanisiert, dass er diese teilweise umgreift, wodurch ein sicherer Halt des Elastomerkörpers 28 an dem Gehäuse 24 sichergestellt ist.
Bei beiden Ausführungsformen bildet die Elastomerfeder 22 des Federelementes 35 zu den Kernführungen 14, 16 des Aufnahmeteils 10 hin Stollen 48 aus, in die die Kernführungen 14, 16 einvulkanisiert sind. Dadurch stehen sich die Kernführungen 14, 16 in x-Richtung mit Abstand gegenüber. Der Abstand der Kernführungen 14, 16 wird beim Einvulkanisieren in die Elastomerfeder 22 durch einen die Kernführungen 14, 16 verbindenden Steg 12 festgelegt. Der Steg 12 kann entweder vor dem Einsetzen des Lagerkerns 20 beispielsweise mit einem Abscherwerkzeug entfernt werden oder bei dem Einsetzen des Lagerkerns 20 von dem Lagerkern 20 herausgedrückt werden.
Beim Einpressen drückt der Lagerkern 20 die Kernführungen 14, 16 in x-Richtung auseinander. Durch die dabei auftretenden Kräfte in x-Richtung werden die Stollen 48 der Elastomerfeder 22 vorgespannt. Die Vorspannung kann dadurch so variiert werden, dass die Breite des Lagerkerns 20 in x-Richtung verändert wird.
Der Lagerkern 20 weist Befestigungsöffnungen 21 auf, die der Befestigung an der Tragstütze 36 dienen. Dazu wird die Tragstütze 36 an eine freie, in z-Richtung orientierte Seite des Lagerkerns 20 angelegt. An der der Tragstütze 36 abgewandten Seite des Lagerkerns 20 ist ein Gegenstück 25 vorgesehen. Das Gegenstück 25 dient der besseren Kraftverteilung über die gesamte Auflagefläche an dem Lagerkern 20. Das Gegenstück 25 ist mit Schrauben oder ähnlichen Befestigungsmitteln (nicht gezeigt) an dem Lagerkern 20 befestigt, wobei die Befestigungsmittel durch die Befestigungsöffnungen 21 hindurchgeführt sind.
Die Stollen 48 des Federelements 35 weisen Paare von jeweils senkrecht abragenden Resonanzelementen 40 auf. Dabei sind die Resonanzelemente 40 jeweils an einander gegenüberliegenden Seiten der Stollen 48 angeordnet. Die Resonanzelemente 40 bestehen aus demselben elastomeren Material wie die Elastomerfeder 22 und sind mit dieser einstückig ausgeführt. Die Resonanzelemente 40 bewirken bei höheren Frequenzen eine Verringerung der Steifigkeit des Federelements 35.
An der Elastomerfeder 22 sind Begrenzungsanschläge 23 vorgesehen, die den Lagerkern 20 daran hindern, so weit in y-Richtung ausgelenkt zu werden, dass die Elastomerfeder 22 zerstört wird.
Die Tragstütze 36 verbindet die beiden Federelemente 34, 35 so miteinander, dass sie mechanisch parallelgeschaltet sind. Das erste Federelement 34 weist die bevorzugten Federeigenschaften in z-Richtung auf, während das zweite Federelement 35 die bevorzugten Federeigenschaften in x-Richtung aufweist. Die Federeigenschaften der Federelemente 34, 35 in anderen als ihren jeweiligen Hauptbelastungsrichtungen sind vernachlässigbar. Durch die mechanische Parallelschaltung der Federelemente 34, 35 entsteht in der Gesamtheit also ein Lager, dessen Federeigenschaften durch seine Einzelkomponenten einfach einstellbar sind. In diesem Fall werden die Federeigenschaften in z-Richtung im Wesentlichen von dem ersten Federelement 34 und die Federeigenschaften in x-Richtung im Wesentlichen von dem zweiten Federelement 35 bestimmt.
Die durch die Gewichtskraft bedingte Belastung des Lagers 30 ist im Wesentlichen durch wenige und niederfrequente Vibrationen, insbesondere in z-Richtung, geprägt. Daher ist das erste Federelement 34 mit seiner stollenförmigen Form so ausgebildet, dass es die hohen Gewichtskräfte des Getriebes aufzunehmen vermag. Das Federelement 34 bestimmt im Wesentlichen die Eigenschaften des Lagers 30 in z-Richtung.
Die durch den Betrieb des Getriebes bedingte Belastung des Lagers 30 hingegen weist nur einen geringen Anteil konstanter Kräfte auf. Dynamische Schwingungen stehen im Vordergrund. Das zweite Federelement 35 ist daher so ausgebildet, dass es störende Schwingungen tilgt. Das zweite Federelement 35 bestimmt im Wesentlichen die Eigenschaften des Lagers 30 in x-Richtung. Die Resonanzelemente 40 reduzieren die störenden Resonanzen des Federelements 35.
Die Entwicklung eines einzelnen Federelements, das diese Eigenschaften aufweist, stellt sich sehr schwierig dar. Die Kombinierbarkeit einfach zu entwerfender Federelemente 34, 35 zu einem Lager vereinfacht diese Aufgabe wesentlich. Ebenso lässt sich ein bereits fertig entwickeltes erfindungsgemäßes Lager 30 durch einfache Modifikationen an neue Anforderungen anpassen.
Das hier beschriebene Lager 30 erlaubt es vorteilhaft, durch einfache und kostengünstig durchzuführende Maßnahmen die Federeigenschaften des Lagers 30 für jede Hauptbelastungsrichtung x, z einzeln einzustellen. Anstatt für jede Einbausituation eine neue Form eines Federelements 34, 35 und eines Gehäuses 24 konstruieren zu müssen, können die Federelemente 34, 35 unabhängig voneinander verändert werden.

10: Aufnahmeteil
12: Steg
14: erste Kernführung
16: zweite Kernführung
20: Lagerkern
21: Befestigungsöffnung
22: Elastomerfeder
23: Begrenzungsanschlag
24: Gehäuse
25: Gegenstück
28: Elastomerkörper
30: Lager
32: Befestigungsmittel
34: erstes Federelement
34a: Elastomerfeder
34b: Metallplatte
34c: Befestigungsschraube
34d: Mutter
34e: konkave Außenkontur
35: zweites Federelement
36: Tragstütze
38: Mulde
39: Befestigungsloch
40: Resonanzelement
42: Vorsprung
44: Aussparung
46: Doppelkragen
48: Stollen
x: zweite Hauptbelastungsrichtung
y: Belastungsrichtung
z: erste Hauptbelastungsrichtung

Claims

Elastisches Lager (30), insbesondere Getriebelager für ein Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse (24), in dem mindestens zwei Federelemente (34, 35) aus einem elastomeren Material zur Abstützung eines zu lagernden Teils angeordnet sind, wobei ein erstes Federelement (34) zur Abstützung in einer ersten Hauptbelastungsrichtung (z) und ein zweites Federelement (35) zur Abstützung in einer zweiten Hauptbelastungsrichtung (x) vorgesehen ist.
Elastisches Lager (30) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (34, 35) über eine gemeinsame Tragstütze (36), die mit dem zu lagernden Teil verbunden ist, beaufschlagbar sind.
Elastisches Lager (30) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Federelemente (34, 35) zueinander versetzt angeordnet sind.
Elastisches Lager (30) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Federelement (34) zur Abstützung in der ersten Hauptbelastungsrichtung (z) mit dem Gehäuse (24) verschraubt ist.
Elastisches Lager (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Federelement (34) zur Abstützung in der ersten Hauptbelastungsrichtung (z) in das Gehäuse (24) einvulkanisiert ist.
Elastisches Lager (30) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Federelement (35) zur Abstützung in der zweiten Hauptbelastungsrichtung (x) in das Gehäuse (24) einvulkanisiert ist.
Elastisches Lager (30) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der beiden Federelemente (34, 35) vorgespannt ist.
Elastisches Lager (30) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Federelement (35) ein einvulkanisiertes Aufnahmeteil (10) für einen Lagerkern (20) aufweist.
Elastisches Lager (30) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmeteil (10) eine erste und eine zweite Kernführung (14, 16) aufweist, zwischen denen der Lagerkern (20) zum Aufbringen einer Vorspannung eingepresst ist.
Elastisches Lager (30) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Kernführung (14, 16) über einen Steg (12) miteinander verbunden sind, der vor oder beim Einsetzen des Lagerkerns (20) entfernt wird.
Elastisches Lager (30) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Federelement (35) mindestens ein Resonanzelement (40) aufweist, das von dem Federelement (35) abragt.
Elastisches Lager (30) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Resonanzelement (40) aus elastomerem Material besteht und einteilig mit dem zweiten Federelement (35) ausgebildet ist.
Elastisches Lager (30) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Resonanzelemente (40) vorgesehen sind, die an einander abgewandten Seiten des Federelements (35) angeordnet sind und von diesem abragen.
Elastisches Lager (30) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (34, 35) separat ausgebildet sind.
Elastisches Lager (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastomerfedern (22, 34a) der Federelemente (34, 35) einstückig ausgebildet sind.