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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Elastomerlager mit variabler Steifigkeit, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.
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Elastomerlager kommen zur Lagerung unterschiedlicher Einrichtungen zum Einsatz. Dabei lassen sich derartige Elastomerlager aufgrund des Einsatzes von Elastomeren elastisch verformen. Die elastische Verformbarkeit eines solchen Elastomerlagers hängt dabei von der Steifigkeit des Elastomerlagers ab. Elastomerlager mit unterschiedlichen Steifigkeiten lassen sich somit durch den Einsatz unterschiedlicher Elastomere realisieren.
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Bei einigen Anwendungen derartiger Elastomerlager ist es dabei wünschenswert, Elastomerlager unterschiedlicher Steifigkeit einzusetzen. Hierzu zählt beispielsweise ein Kraftfahrzeug. Insbesondere bei der Entwicklung des Kraftfahrzeugs ist es notwendig und wünschenswert, Elastomerlager unterschiedlicher Steifigkeit einzusetzen, um das Kraftfahrzeug, insbesondere hinsichtlich der Fahrdynamik, abzustimmen. Dabei führen beispielsweise beim Einsatz derartiger Elastomerlager in einem Fahrwerk des Kraftfahrzeug Elastomerlager mit einer höheren Steifigkeit zu einer verbesserten Fahrdynamik, während Elastomerlager mit geringerer Steifigkeit zu einem höheren Fahrkomfort führen. Um die unterschiedlichen Steifigkeiten zu erproben, ist es erforderlich, die Elastomerlager auszutauschen, was einen erheblichen Montage- und Zeitaufwand zur Folge hat.
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Aus der
DE 199 53 483 A1 ist ein Elastomerlager mit variabler Steifigkeit bekannt, bei dem sich die Steifigkeit des Elastomerlagers variieren lässt. Das Elastomerlager weist hierzu zwei beabstandete Elastomere auf, die eine Kammer umgeben, wobei die Kammer mit einem Fluid gefüllt werden kann und die Elastomere in die Kammer hinein verformbar sind. Bei diesem Elastomerlager kommt es zu einer verstärkten Verformung der Elastomere, die dementsprechend verstärkt beansprucht werden. Außerdem stehen die Elastomere hierdurch in direkten Kontakt mit dem Fluid, was zu einem entsprechenden Verschleiß der Elastomere führen kann. Darüber hinaus führt die Ausbildung der Kammer durch die Elastomere zu einem erhöhten Fertigungsaufwand des Elastomerlagers.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für ein Elastomerlager mit variabler Steifigkeit eine verbesserte oder zumindest alternative Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine verbesserte Beständigkeit und/oder durch eine vereinfachte Umsetzung auszeichnet.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, ein Elastomerlager mit einem Steifigkeitsmodul zu versehen, das Metallplatten enthält, deren Orientierung sich variieren lässt. Die Variation der Orientierung der Metallplatten führt hierbei zu einer Änderung der Steifigkeit des Elastomerlagers, so dass sich die Steifigkeit variieren lässt. Hierdurch kann das Elastomerlager bei einer variablen Steifigkeit mit einer erhöhten Stabilität bzw. Beständigkeit hergestellt werden. Darüber hinaus lässt sich die Steifigkeit des Elastomerlagers in einem größeren Bereich variieren. Ferner lässt sich die Integration der Metallplatten in das Elastomerlager auf einfache Weise realisieren, so dass das Elastomerlager vereinfacht herstellbar und somit umsetzbar ist. Dem Erfindungsgedanken entsprechend, weist das Elastomerlager eine Hülse auf, in dem zumindest ein solches Steifigkeitsmodul angeordnet ist. Das Steifigkeitsmodul weist zwei gegenüberliegende Steifigkeitseinheiten auf, wobei die jeweilige Steifigkeitseinheit zwei solche Metallplatten aufweist. Die Metallplatten der jeweiligen Steifigkeitseinheit sind in einem Block aus einem Elastomer aufgenommen, wobei die Metallplatten in einem Anlagenabschnitt des Blocks voneinander beabstandet sind. Der Block ist dabei um den Anlagenabschnitt verformbar. Die jeweilige Steifigkeitseinheit ist in der Hülse abstützt und liegt an der Hülse innenseitig an. Das Steifigkeitsmodul weist zudem einen fluidbeaufschlagbaren Schlauch auf, an dem gegenüberliegend die Steifigkeitseinheiten angeordnet sind. Hierbei liegen die Steifigkeitseinheiten über die Anlagenabschnitte am Schlauch an. Der Schlauch ist elastisch verformbar und lässt sich abhängig von der Fluidbeaufschlagung verformen. Die Verformung des Schlauchs führt zu einer entsprechenden Verformung des jeweiligen Blocks, in dem die Metallplatten aufgenommen sind. Dabei wirkt der Anlagenabschnitt in der Art eines Scharniers. Das Steifigkeitsmodul ist hierbei zur Variation der Steifigkeit des Elastomerlagers abhängig von der Fluidbeaufschlagung des Schlauch zumindest zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung verstellbar, wobei die Metallplatten der jeweiligen Steifigkeitseinheit in der ersten Stellung geneigt zueinander verlaufen, während die Metallplatten beider Steifigkeitseinheiten in der zweiten Stellung parallel verlaufen. Die parallele Anordnung der Metallplatten führt hierbei zu einem Anstieg der Steifigkeit des Elastomerlagers, während die geneigte Stellung der Metallplatten zu einer Reduzierung der Steifigkeit des Elastomerlagers führt.
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Zur Fluidbeaufschlagung des Schlauchs kann eine Flüssigkeit oder ein Gas zum Einsatz kommen. Das heißt, dass der Schlauch pneumatisch oder hydraulisch beaufschlagbar ist. Bevorzugt ist hierbei eine pneumatische Beaufschlagung des Schlauchs. Gegenüber einer hydraulischen Betätigung führt die pneumatische Betätigung bei einem Verlust der Dichtheit zu keinen oder verringerten Beschädigungen.
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Der Anlagenabschnitt des jeweiligen Blocks wirkt, wie vorstehend erwähnt, als ein Scharnier, das eine relative Verstellung der Metallplatten zueinander erlaubt. Dabei kann der Anlagenabschnitt vom Elastomer des Blocks gebildet sein. In diesem Fall kann der Anlagenabschnitt also als ein Festkörpergelenk wirken.
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Vorstellbar ist es auch, im Anlagenabschnitt ein Scharnier einzusetzen, dass aus einem Elastomer oder einem anderen Material hergestellt ist.
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Der Anlagenabschnitt bzw. das Scharnier führen dazu, dass eine bessere Kraftübertragung auf die Metallplatten und/oder auf den Block möglich ist. Zudem verhindern sie, dass die Metallplatten aneinander vorbeilgeiten und somit nachteilige Auswirkungen auf die erwünschte Steifigkeit des Elastomerlagers haben.
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Die Metallplatten der jeweiligen Steifigkeitseinheit sind im Allgemeinen separat ausgebildet. Vorstellbar ist es auch, dass die Metallplatten wenigstens einer solchen Steifigketiseinheit durch einen Verbindungsabschnitt, der einstückig mit den Metallplatten hergestellt sein kann, miteinander verbunden sind. Der Verbindungsabschnitt ist dabei derart ausgestaltet, dass die Metallplatten zwischen der ersten Stellung und der Zwischenstellung verstellbar sind.
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Die Abstützung der Steifigkeitseinheiten in der Hülse kann auf beliebige Weise erfolgen. Hierzu kann beispielsweise ein Lagerkern vorgesehen sein, an dem die Steifigkeitseinheiten abgestützt sind. Vorstellbar ist es insbesondere, die Steifigkeitseinheiten mit dem Lagerkern zu verbinden, beispielsweise formschlüssig zu verbinden.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen weist das Steifigkeitsmodul ein erstes Elastomerelement und ein zweites Elastomerelement auf, die an gegenüberliegenden Enden des Schlauchs zwischen den Steifigkeitseinheiten angeordnet sind. Dabei liegt das erste Elastomerelement am Schlauch und an der Hülse an, während das zweite Elastomerelement am Schlauch anliegt und in der Hülse, insbesondere am Lagerkern, abgestützt ist. Hierdurch wird insbesondere vermieden, dass sich die Blöcke in den zwischen den Steifigkeitseinheiten angeordneten Leerraum verformen. Dabei können die Steifigkeitseinheiten zu den Elastomerelementen beabstandet angeordnet sein. Vorteilhaft ist es hierbei, wenn die Elastomerelemente eine größere Härte bzw. eine höhere Steifigkeit aufweisen, als das Elastomer der Blöcke. In der Folge kommt es bei einer Belastung des Elastomerlagers verstärkt zu einer Verformung des Elastomers der Blöcke, so dass sich durch die Änderung der relativen Stellung der Metallplatten eine erhöhte Variabilität an verschiedenen Steifigkeiten und/oder eine genauere Einstellung der Steifigkeit erzielen lässt.
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Selbstverständlich ist es auch möglich, das Elastomerlager mit zwei oder mehreren solchen Steifigkeitsmodulen zu versehen. Die Steifigkeitsmodule sind hierbei bevorzugt beabstandet zueinander in der Hülse angeordnet. Vorstellbar ist es dabei, zwei solche Steifigkeitsmodule in der Hülse gegenüberliegend anzuordnen. Vorstellbar ist es ferner, das Elastomerlager mit vier Modulen zu versehen, wobei jeweils zwei Steifigkeitsmodule mit der gleichen Orientierung gegenüberliegend angeordnet sind. Dementsprechend sind jeweils zwei der Steifigkeitsmodule geneigt, insbesondere orthogonal, zueinander orientiert.
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Vorteilhafte Ausführungsformen sehen ein Anschlagmittel vor, das auf der vom Schlauch abgewandten Seite zumindest einer der Steifigkeitseinheiten angeordnet ist. Das Anschlagmittel dient insbesondere dem Zweck, eine Begrenzung der Verformung des Blocks und/oder eine Begrenzung der relativen Orientierungsänderung der Metallplatten der zugehörigen Steifigkeitseinheit zu realisieren, indem die Steifigkeitseinheit, insbesondere der Block, bei besagter Begrenzung am Anschlagmittel anschlägt. Weist das Elastomerlager mehrere solche Steifigkeitsmodule auf, so kann zumindest ein solches Anschlagmittels zwischen zwei solchen Steifigkeitseinheiten benachbarter Steifigkeitsmodule angeordnet sein. Selbstverständlich ist es auch möglich, das Elastomerlager mit mehreren solchen Anschlagmitteln zu versehen.
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Das jeweilige Anschlagmittel kann dabei elastisch ausgebildet, insbesondere aus einem Elastomer hergestellt, sein. Vorstellbar ist es auch, das jeweilige Anschlagmittel aus einem steifen, nicht verformbaren Material herzustellen.
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Die Hülse ist vorteilhaft aus einem steifen Material, insbesondere aus einem Metall, beispielsweise aus Aluminium hergestellt. Entsprechendes gilt für den Lagerkern, der vorteilhaft aus einem steifen Material, beispielsweise aus einem Metall, insbesondere aus Aluminium hergestellt ist.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Dabei zeigen, jeweils schematisch:
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1 eine räumliche Ansicht eines Elastomerlagers,
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2 bis 5 jeweils eine Stellung eines Steifigkeitsmoduls des Elastomerlagers,
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6 eine Frontansicht des Elastomerlagers bei einem anderen Ausführungsbeispiel.
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In 1 ist ein Elastomerlager 1 mit variabler Steifigkeit dargestellt. Das Elastomerlager 1 weist eine Hülse 2 sowie einen mittig in der Hülse 2 angeordneten Lagerkern 3 auf. Der Lagerkern 3 weist eine zentrale Öffnung 4 auf, in der eine nicht gezeigte Welle, Achse und dergleichen, eines im Übrigen nicht gezeigten Kraftfahrzeugs aufgenommen und gelagert werden kann. Die Hülse 2 und der Lagerkern 3 sind aus einem Metall, insbesondere aus Aluminium, hergestellt.
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Das Elastomerlager 1 weist ferner zumindest ein in der Hülse 2 angeordnetes Steifigkeitsmodul 5 auf, wobei das gezeigte Ausführungsbeispiel vier solche Steifigkeitsmodule 5 umfasst. Das jeweilige Steifigkeitsmodul 5 weist einen fluidbeaufschlagbaren, insbesondere pneumatisch beaufschlagbaren Schlauch 6, auf, der elastisch verformbar ist und sich abhängig von der Fluidbeaufschlagung verformen lässt. Das jeweilige Steifigkeitsmodul 5 weist zudem zwei Steifigkeitseinheiten 7 auf, die an gegenüberliegenden Seiten des Schlauchs 6 angeordnet sind. Die jeweilige Steifigkeitseinheit 7 weist einen Block 8 aus einem Elastomer auf, in dem zwei Metallplatten 9 aufgenommen sind. Die Metallplatten 9 sind aus Aluminium hergestellt. Die Metallplatten 9 der jeweiligen Steifigkeitseinheit 7 sind in einem Anlagenabschnitt 10 des Blocks 8 voneinander beabstandet. Der Anlagenabschnitt 10 wirkt hierbei scharnierartig, derart, dass sich der Winkel zwischen den Metallplatten 9 ändern lässt. Dabei liegt der jeweilige Block 8 über den Anlagenabschnitt 10 am zugehörigen Schlauch 6 an. Hierdurch lässt sich durch eine entsprechende, mittels der Fluidbeaufschlagung bewirkte, Verformung des Schlauchs 6 der Winkel zwischen den Metallplatten 9 der jeweiligen Steifigkeitseinheit 7 variieren. Die jeweilige Steifigkeitseinheit 7 liegt an der Hülse 2 an und ist am Lagerkern 3 abgestützt.
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Im gezeigten Beispiel sind jeweils zwei solche Steifigkeitsmodule 5 gegenüberliegend angeordnet, wobei die gegenüberliegenden Steifigkeitsmodule 5 eine gleiche Orientierung aufweisen. Dabei lässt sich jedes der Steifigkeitsmodule 5 unabhängig von den übrigen Steifigkeitsmodulen 5 durch eine entsprechende Beaufschlagung des zugehörigen Schlauchs 6 bezüglich der relativen Stellung der zugehörigen Metallplatten 9 verstellen.
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In den 2 bis 5 sind mögliche Stellung des jeweiligen Steifigkeitsmoduls 5 schematisch darstellt, wobei zum besseren Verständnis lediglich der Schlauch 6 und die zugehörigen Metallplatten 9 gezeigt sind. In 2 ist eine erste Stellung gezeigt, in der die Metallplatten 9 der jeweiligen Steifigkeitseinheit 7 geneigt zueinander verlaufen. Diese Stellung bildet hierbei eine Grundstellung des Steifigkeitsmoduls 5, in der sämtliche Steifigkeitsmodule 5 in 1 darstellt sind.
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In 3 ist eine zweite Stellung des Steifigkeitsmoduls 5 dargestellt, in der die Metallplatten 9 beider Steifigkeitseinheiten 7 parallel verlaufen. Bei der in 3 gezeigten zweiten Stellung des Steifigkeitsmoduls 5 wird also die Steifigkeit des Elastomerlagers 1 in der zugehörigen Richtung im Vergleich zu der in 2 gezeigten ersten Stellung erhöht, insbesondere maximal.
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4 zeigt eine dritte Stellung des Steifigkeitsmoduls 5, bei der sämtliche Metallplatten 9 weg vom Schlauch 6 geneigt sind. Auch in der dritten Stellung verlaufen die Metallplatten 9 der jeweiligen Steifigkeitseinheit 7 geneigt zueinander.
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5 zeigt eine weitere, vierte Stellung des Steifigkeitsmoduls 5, in der die Metallplatten 9 einer der Steifigkeitseinheiten 7 vom Schlauch 6 weggeneigt sind, während die Metallplatte 9 der anderen Steifigkeitseinheit 7 hin zum Schlauch 6 geneigt sind.
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Um zu verhindern, dass das jeweilige Steifigkeitsmodul 5 die in 4 gezeigte Stellung annimmt, ist zwischen den Steifigkeitseinheiten 7 des jeweiligen Steifigkeitsmoduls 5 ein erstes Elastomerelement 11 und ein zweites Elastomerelement 12 angeordnet. Das erste Elastomerelement 11 liegt dabei am Schlauch 6 sowie an der Hülse 2 an, während das zweite Elastomerelement 12 am Schlauch 6 anliegt und in der Hülse 2 am Lagerkern 3 abgestützt ist. Wie aus 1 ferner hervorgeht, sind die Elastomerelemente 11, 12 und die zugehörigen Steifigkeitseinheiten 7 in der gezeigten ersten Stellung beabstandet angeordnet. Die Elastomerelement 11, 12 weisen dabei eine größere Härte auf, als das Elastomer der Blöcke 8. Durch diese größere Härte wird dem Schlauch 6 eine Vorzugsrichtung für die Auslenkung der Metallplatten 9 gegeben. Zudem halten die Elastomerelemente 11 und 12 den Schlauch 6 mittig zwischen den jeweiligen Steifigkeitseinheiten 7.
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In 6 ist ein anderes Ausführungsbeispiel des Elastomerlagers 1 dargestellt. Im Vergleich zum in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist zwischen den in Umfangsrichtung benachbarten Steifigkeitsmodulen 5 jeweils ein Anschlagmittel 13 aus einem steifen Kunststoff, beispielsweise aus Polyamid, angeordnet, derart, dass auf der vom zugehörigen Schlauch 6 abgewandten Seite der jeweiligen Steifigkeitseinheit 7 ein solches Anschlagmittel 13 angeordnet ist. Die Anschlagmittel 13 verhindern, dass die Steifigkeitsmodule 5 die in den 3 und 5 gezeigten Stellung annehmen, die im Betrieb des Elastomerllagers 1 zu vermeiden sind. Die Anschlagelemente 13 bilden also eine Begrenzung der Verstellbarkeit der Steifigkeitseinheiten 7, wobei die Steifigkeitseinheiten 7 beim Anschlag an das zugehörige Anschlagmittel 13 eine Maximalstellung (siehe 2) annehmen.
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Beim in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel sind ferner im jeweiligen Anlagenabschnitt 10 ein Draht 14, insbesondere ein Stahldraht 14', im zugehörigen Block 8 aufgenommen, der sich entlang des zugehörigen Schlauch 6 bzw. der Metallplatten 9 erstreckt und als ein Scharnier wirkt. Der Draht 14 führt hierbei dazu, dass die jeweilige Steifigkeitseinheit 7 besser verformbar ist, derart, dass sich der Winkel zwischen den Metallplatten 9 leichter verstellen lässt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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