DE102021121236A1

DE102021121236A1 - Weiches Buchsenlager

Info

Publication number: DE102021121236A1
Application number: DE102021121236.7A
Authority: DE
Inventors: Michael Standke
Original assignee: Vorwerk Autotec GmbH and Co KG
Current assignee: Vorwerk Autotec GmbH and Co KG
Priority date: 2021-08-16
Filing date: 2021-08-16
Publication date: 2023-02-16

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Buchsenlager mit einem Innenelement sowie mit einer Außenhülse und einem radial zwischen Innenelement und Außenhülse angeordneten Dämpfungskörper, wobei das Innenelement und die Außenhülse stoffschlüssig, insbesondere durch Anvulkanisieren, mit dem Dämpfungskörper verbunden sind. Das erfindungsgemäße Buchsenlager zeichnet sich dadurch aus, dass der Dämpfungskörper eine Mehrzahl sich zwischen Innenelement und Außenhülse erstreckenden und umfänglich aufeinanderfolgenden Dämpfungsarme aufweist, die jeweils einen dem Innenelement zugewandten und mit diesem verbundenen Radialarmabschnitt und einen der Außenhülse zugewandten und mit dieser verbundenen Radialarmabschnitt aufweisen, wobei zwischen den beiden Radialarmabschnitten jeweils ein sich in axialer Richtung erstreckender Mittenarmabschnitt des jeweiligen Dämpfungsarms angeordnet ist, sodass beide Radialarmabschnitte eines jeweiligen Dämpfungsarms axial zueinander versetzt sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Buchsenlager mit einem Innenelement sowie mit einer Außenhülse und einem radial zwischen Innenelement und Außenhülse angeordnetem Dämpfungskörper, wobei der Innenkern und die Außenhülse stoffschlüssig, insbesondere durch Anvulkanisieren, mit dem Dämpfungskörper verbunden sind.
Solche Buchsenlager, die vorzugsweise als Gummi-Metalllager ausgebildet sind, werden beispielsweise zur Lagerung von Komponenten eines Fahrgestells bei Kraftfahrzeugen verwendet. In der Regel weisen derartige herkömmliche Buchsenlager für die genannten Zwecke eine hohe radiale Steifigkeit bzw. Federrate zur Abtragung radialer Betriebskräfte und eine dazu vergleichsweise geringe axiale Steifigkeit bzw. Federrate zur Stabilisierung in axialer Richtung auf, wobei insbesondere die radiale relative Auslenkbarkeit von Innenelement und Außenhülse durch die angegebene hohe Steifigkeit in radialer Richtung beschränkt ist.
Grundsätzlich sind Buchsenlager, insbesondere auch im Kfz-Bereich an anderer Stelle als dem Fahrwerk einsetzbar, insbesondere zur Lagerung von Kfz-Aggregaten innerhalb des Fahrzeuges, wo andere Anforderungen bezüglich der federnden und dämpfenden Eigenschaften eines Buchsenlagers gewünscht sind. Beispielsweise kann bei einer Lagerung eines Aggregats wie eines Klimaanlagenkompressors innerhalb eines Kfz die Anforderung bestehen, ein Buchsenlager bereitzustellen, das insbesondere bezüglich seiner radialen Steifigkeit vergleichsweise weich ausgebildet ist und darüber hinaus vergleichsweise große relative Auslenkungen in radialer Richtung des Innenelementes zur Außenhülse bereitstellt.
Insofern liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein herkömmliches Buchsenlager so umzugestalten, dass es vergleichsweise weich ausgebildet ist, d. h. vergleichsweise niedrige Federraten aufweist und dass das Lager vergleichsweise hohe relative Auslenkungen des Innenelements zur Außenhülse erlaubt.
Diese Aufgabe löst die vorliegende Erfindung überraschenderweise schon mit einem Buchsenlager mit den Merkmalen von Anspruch 1. Das erfindungsgemäße Buchsenlager weist ein Innenelement sowie eine Außenhülse und einen radial zwischen Innenelement und Außenhülse angeordneten Dämpfungskörper auf, wobei das Innenelement und die Außenhülse stoffschlüssig, insbesondere durch Anvulkanisieren, mit dem Dämpfungskörper verbunden sind. Dabei kann das Innenelement eine Bohrung aufweisen über welche das Innenelement mittels eines Bolzens, der sich durch die Bohrung erstreckt, an einem Bauteil eines Kraftfahrzeuges, beispielsweise der Karosserie oder eines Hilfsrahmens befestigbar ist. Das erfindungsgemä-ße Buchsenlager zeichnet sich dadurch aus, dass der Dämpfungskörper eine Mehrzahl von sich zwischen Innenelement und Außenhülse erstreckenden und umfänglich aufeinanderfolgenden Dämpfungsarme aufweist, die jeweils einen dem Innenelement zugeordneten bzw. zugewandten und mit diesem verbundenen Radialarmabschnitt und einen der Außenhülse zugeordneten bzw. zugewandten und mit dieser verbundenen Radialarmabschnitt aufweisen, wobei zwischen den beiden Radialarmabschnitten des jeweiligen Dämpfungsarms ein sich in axialer Richtung erstreckender und insbesondere die beiden Radialarmabschnitte verbindender Mittenarmabschnitt des jeweiligen Dämpfungsarms angeordnet ist, derart, sodass die beiden Radialarmabschnitte eines jeweiligen Dämpfungsarms axial zueinander versetzt sind.
Dem erfindungsgemäßen Buchsenlager liegt die Idee zugrunde, den Dämpfungskörper, der anhaftend an einer Innenmantelfläche der Außenhülse und anhaftend an einer Außenmantelfläche des Innenelementes des Lagers angeordnet ist, so auszubilden und anzuordnen, dass beim Auftreten einer radialen Last im Elastomerkörper zunächst keine bzw. nur in geringen Maße elastische Rückstellkräfte erzeugt werden durch reine Dehnungs- bzw. reine Druckbelastungen in radialer Richtung, sondern dass stattdessen auftretende radiale Kräfte im Wesentlichen elastische Schubverzerrungen innerhalb des Dämpfungskörpers verursachen. Auf diese Weise können die ansonsten üblichen Normaldehnungen bzw. Normalspannungen innerhalb des Materials vermieden werden zur Bereitstellung einer vergleichsweise geringen radialen Steifigkeit und einer vergleichsweise großen relativen Auslenkbarkeit von Innenelement und Außenhülse zueinander im erfindungsgemäßen Buchsenlager, ohne dass das Material des Dämpfungskörpers, das beispielsweise als Elastomer ausgebildet sein kann, zu überlasten. Hierzu schlägt die Erfindung vor, dass der Dämpfungskörper eine Mehrzahl von umfänglich aufeinanderfolgenden Dämpfungsarmen aufweist, die mit Radialarmabschnitten am Innenelement, insbesondere in gleicher axialer Höhe am Innenelement, bzw. an der Außenhülse, insbesondere in gleicher axialer Höhe am Außenelement, befestigt sind und diese verbindende Mittenarmabschnitte die Dämpfungsarme eine in axialer Richtung verlaufende wesentliche Erstreckungskomponente aufweisen können, die es ermöglicht, dass beide Radialarmabschnitte eines jeweiligen Dämpfungsarms axial zueinander versetzt angeordnet sind. Mit der beschriebenen Gestaltung kann zwischen jeweiligem Dämpfungsarm und Innenelement in einem Längsschnitt des Lagers, in deren Ebene die Lagerachse liegt, ein Freiraumspalt bzw. Freiraumkeil ausgebildet sein, der die beschriebene Schubverzerrung innerhalb des jeweiligen Dämpfungsarms beim Auftreten einer radialen Last auf das Lager ermöglicht. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass das erfindungsgemäße Buchsenlager bezüglich der Anordnung der beiden Radialarmabschnitte und des diese verbindenden Mittenarmabschnittes so ausgebildet sind, dass ausgehend von einer Betriebssituation ohne Betriebskräfte (d.h. ohne Vorhandensein einer durch einen Fahrbetrieb des KFZ hervorgerufenen Betriebslast, was nachfolgend als Betriebsruhelage bezeichnet wird) bis zum Auftreten einer vorgegebenen radialen Last im Wesentlichen eine reine Scherbeanspruchung und eine daraus resultierende Schubverzerrung des Dämpfungskörpers bzw. der Dämpfungsarme erfolgt aufgrund der elastischen Reaktion des Dämpfungs- bzw. Elastomerkörpers auf diese äu-ßere radiale Last.
Die axiale Versetzung der beiden Radialarmabschnitte des jeweiligen Dämpfungsarms kann so ausgebildet sein, dass keine axiale Überlappung des Radialarmabschnittes, mit welchem der jeweilige Dämpfungsarm am Innenelement befestigt ist, zu dem Radialarmabschnitt, mit welchem der jeweilige Dämpfungsarm an der Außenhülse befestigt ist, vorliegt.
Demnach kann vorgehen sein, dass bei dem erfindungsgemäßen weichen Buchsenlager die jeweiligen Radialarmabschnitte in Einbaulage des Lagers in der Betriebsruhelage einen im Wesentlichen reinen radiale Verlauf aufweisen, während die jeweiligen Mittenarmabschnitte in Einbaulage des erfindungsgemäßen Buchsenlagers in der Betriebsruhelage im Wesentlichen eine radiale und gleichzeitig eine axiale Verlaufskomponente aufweisen können. In dieser Gestaltung kann insofern vorgesehen sein, dass in Einbaulage der Lagers Radialarmabschnitte der Dämpfungsarme in der Betriebsruhelage abgesehen von ihrem Maß in Umfangsrichtung im Wesentlichen keine Verlaufskomponente in Umfangsrichtung aufweisen.
Zusätzliche erfindungsgemäße Merkmale und Weiterbildungen der Erfindung sind in der nachfolgenden allgemeinen Beschreibung, den Figuren, der Figurenbeschreibung sowie den Unteransprüchen angegeben.
Um zu vermeiden, dass das Dämpfungsmaterial der einzelnen Dämpfungsarme, insbesondere ein Elastomer, beim Betrieb des erfindungsgemäßen Buchsenlagers überlastet wird, kann zweckmäßigerweise vorgesehen sein, dass das Buchsenlager zur Beschränkung von auftretenden Zug- und/oder Druckbelastungen auf Abschnitte jeweiliger Dämpfungsarme im Ansprechen auf radiale Betriebsbelastungen eingerichtet und ausgebildet ist.
Zweckmäßigerweise kann vorgesehen sein, dass jeweils umfänglich benachbarte bzw. umfänglich aufeinanderfolgende Dämpfungsarme des Dämpfungskörpers des erfindungsgemäßen Buchsenlagers zumindest über eine vorgegeben radiale Erstreckung umfänglich zueinander beabstandet angeordnet und ausgebildet sind zur Bereitstellung eines Bauraums, in welchem beispielsweise eine zusätzliche Funktionseinrichtung zwischen Innenelement und Außenhülse im Buchsenlager anordenbar ist zur Bereitstellung einer Zusatzfunktionalität wie eine Wegbegrenzung innerhalb des Lagers. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass zumindest über die radiale Erstreckung der der Außenhülse zugeordneten Radialarmabschnitten der Dämpfungsarme, insbesondere über die gesamte Erstreckung der Dämpfungsarme, zwischen Innenelement und Außenhülse eine solche Beabstandung vorliegt, d.h. dass sich benachbarte, d.h. umfänglich aufeinanderfolgende, der Außenhülse zugeordnete Radialarmabschnitte bzw. Dämpfungsarme in der Betriebsruhelage, nicht berühren. Ein solcher Freiraum zwischen benachbarten Dämpfungsarmen kann z.B. ein sich von der Außenhülse bis zum Innenelement verlaufender radialer Freiraum mit vorgegebener Erstreckung in Umfangsrichtung und axialer Richtung sein, der zumindest teilweise als Bauraum für eine Wegbegrenzungseinrichtung zur Begrenzung der relativen Bewegung von Innenelement zur Außenhülse nutzbar ist.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass zwischen zwei umfänglichen aufeinanderfolgenden und der Außenhülse zugeordneten Radialarmabschnitten zweier Dämpfungsarme, eine den beiden Dämpfungsarmen zugeordnete und an einer Innenseite bzw. Innenmantelfläche der Außenhülse angeordnete und radial nach innen verlaufende Wegbegrenzungseinrichtung in Form eines Wegbegrenzungselement vorgesehen ist, das angeordnet und ausgebildet ist, einen Anschlag für das Innenelement des Buchsenlagers bereitzustellen, wodurch Dämpfungsarme des Dämpfungskörpers nach Erreichen dieser Wegbegrenzung und damit nach Erreichen einer vorgegebenen radialen Belastungsschwelle nicht weiter belastet werden. Das bzw. die Wegbegrenzungseinrichtungen kann bzw. können mit Elastomer belegt sein.
Zweckmäßigerweise kann vorgesehen sein, dass zwischen allen umfänglich aufeinanderfolgenden Dämpfungsarmen ein jeweiliges Wegbegrenzungselement angeordnet ist. Ein jeweiliges Wegbegrenzungselement kann so ausgebildet sein, dass in Einbaulage und Betriebsruhelage des Lagers das jeweils den beiden umfänglich aufeinanderfolgenden Dämpfungsarmen zugeordnete Begrenzungselement beabstandet zu den beiden Dämpfungsarmen angeordnet ist. Grundsätzlich kann das erfindungsgemä-ße Lager so ausgebildet sein, dass beim Auftreten der üblichen Betriebskräfte, die dem jeweiligen Wegbegrenzungselement zugeordneten Dämpfungsarme keinen Kontakt mit dem jeweiligen Wegbegrenzungselement erleiden, sodass dieses allein mit dem Innenelement zur Begrenzung der jeweiligen Dehn- bzw. Druckbelastungen auf die Dämpfungsarme bzw. den Dämpfungskörper zur Anlage kommen kann. Das jeweilige Wegbegrenzungselement kann bezüglich seiner Gestaltung im Lateralschnitt des Lagers in seiner axialen Erstreckung im Wesentlichen identisch ausgebildet sein.
Zweckmäßigerweise kann vorgesehen sein, dass der Dämpfungskörper des erfindungsgemäßen Buchsenlagers derart ausgebildet und angeordnet ist, dass beim Einwirken einer radialen Last unterhalb einer radialen Lastschwelle auf das Buchsenlager zumindest einige aus der Mehrzahl von Dämpfungsarmen im Wesentlichen eine reine Scherbewegung ausführen. Dabei kann auch vorgesehen sein, dass beim Auftreten einer solchen radialen Last auf das Buchsenlager unterhalb einer vorgegebenen Radiallastschwelle alle aus der Mehrzahl von Dämpfungsarmen im Wesentlichen eine reine Scherverzerrung ausführen.
Die relative Lage des Mittenarmabschnittes eines jeweiligen Dämpfungsarms des Dämpfungskörpers des erfindungsgemäßen Buchsenlagers kann je nach Ausführungsform und Betriebssituation unterschiedlich zur Längsachse des Buchsenlagers orientiert ausgebildet sein. Dabei kann die Längsachse des Buchsenlagers durch die Längsachse des Innenelements festgelegt sein, wobei insbesondere in einer lastfreien Betriebssituation und/oder im nichteingebauten Zustand des Lagers Innenelement und Außenhülse koaxial zueinander ausgerichtet sein können. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Mittenarmabschnitt der Dämpfungsarme in Einbaulage des Lagers und in der Betriebsruhelage und/oder im nichteingebauten Zustand des Lagers einen Winkel zur Längsachse des Buchsenlagers in einem Bereich zwischen 15° und 60°, insbesondere zwischen 30° und 50° liegt, vorzugsweise einen Winkel von etwa 45° aufweist.
Zur Bereitstellung einer vorgegebenen Geometrie des Dämpfungskörpers, derart, dass dieser die angegebene Scherverzerrung auf das Auftreten einer radialen Last bereitstellt, kann zweckmäßigerweise vorgesehen sein, dass ein jeweiliger Radialarmabschnitt eines der Dämpfungsarme am Innenelement innerhalb eines Axialabschnittes des Innenelementes angeordnet ist, der auf eine Axialhälfte des Innenelementes beschränkt ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass der jeweilige Radialarmabschnitt in axialer Richtung innerhalb eines axialen Endabschnittes des Innenelementes beschränkt ist.
Um die vergleichsweise feingliedrige Struktur der Dämpfungsarme auch beim Auftreten von hohen Betriebskräften, insbesondere hohen radialen Betriebskräften, gegen Überlast zu schützen, kann zweckmäßigerweise vorgesehen sein, dass ein jeweiliges Wegbegrenzungselement in der Betriebsruhelage sich radial nach innen in Richtung zum Innenelement etwa bis zu einer radialen Grenzfläche des Mittenarmabschnittes des zugehörigen Dämpfungsarmes erstreckt. Grundsätzlich kann vorgesehen sein, dass ein jeweiliges Wegbegrenzungselement so angeordnet und ausgebildet ist, dass eine radiale Last, die eine vorgegebene Schwelle überschreitet, nur zu einem geringen Anteil, insbesondere einem Anteil< 20%, vorzugsweise < 10% am Radialarmabschnitt, der an der Außenhülse befestigt ist, abtragbar ist und der andere, weit überwiegende Anteil, durch eine Anlage des jeweiligen Wegbegrenzungselementes am Innenelement ableitbar ist.
Insofern kann bei der beschriebenen Schwelllast-Betriebssituation die Belastung des Elastomerkörpers auf eine vergleichsweise geringe elastische Reaktionskraft im Dämpfungsarm beschränkt werden, die keine Beschädigung bzw. Überlastung des jeweiligen Dämpfungsarms und des radial gegenüberliegenden Dämpfungsarms verursachen kann.
Besonders zweckmäßig kann vorgesehen sein, dass für jeden der umfassten Dämpfungsarme ein diesem zugeordneter Dämpfungsarm vorgesehen ist, welcher dem ersteren diametral gegenüberliegend angeordnet ist, sodass beide zueinander diametral angeordneten Dämpfungsarme beim Auftreten einer radialen Last innerhalb dieser Diametralebene eine komplementäre Auslenkung bzw. Scherverzerrung erleiden, was die Stabilität des erfindungsgemäßen Lagers erhöht.
Aufgrund der beschriebenen Gestaltung des Dämpfungskörpers des erfindungsgemäßen Buchsenlagers kann zur Materialeinsparung vorgesehen sein, dass die axiale Erstreckung der Außenhülse weniger als ⅔, insbesondere etwa die Hälfte der axialen Erstreckung des Innenelementes beträgt, und/oder Innenelement und Außenhülse bezüglich ihrer jeweiligen axialen Mitte zueinander axial versetzt angeordnet sind. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Außenhülse so zum Innenelement axial versetzt angeordnet ist, dass ein jeweiliger axialer Endabschnitt des Innenelementes und der Außenhülse axial zueinander ausgerichtet ist.
In einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass ein jeweiliges Wegbegrenzungselement sich axial zumindest über die Hälfte, insbesondere zumindest zwei Drittel der axialen Erstreckung der Außenhülse, erstreckt zur Bereitstellung einer dem Innenelement zugeordneter Anschlagsabschnitt. Eine solche Ausgestaltung kann insbesondere in Fällen zweckmäßig sein, in welchen die Außenhülse in ihrer axialen Erstreckung kleiner als das Innenelement ausgebildet ist.
Die umfängliche Gestaltung eines jeweiligen Wegbegrenzungselementes kann beispielsweise eine konstante umfängliche Dicke aufweisen. Zweckmäßigerweise kann zur Sicherstellung einer Kontaktfreiheit im Betrieb zwischen jeweiligem Wegbegrenzungselement und den zugeordneten, d.h. benachbarten, Dämpfungsarmen vorgesehen sein, dass die umfängliche Erstreckung des Wegbegrenzungselementes in radialer Richtung zum Innenelement kontinuierlich abnimmt. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass ein solches Wegbegrenzungselement im Schnitt senkrecht zur Längsachse des Lagers etwa keilförmig, insbesondere mit einer abgerundeten Spitze am radialen, zum Innenelement weisenden Ende, ausgebildet ist.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass ein Anschlagsabschnitt des jeweiligen Wegbegrenzungselements an einen zugeordneten und mit diesem im Betrieb zur Bereitstellung einer Wegbegrenzung zusammenwirkenden Anschlagsabschnitt des Innenelements angepasst ist. Beispielsweise kann der Anschlagsabschnitt des Wegbegrenzungselements an eine konvexe bzw. zylinderförmig gestalteten Außenmantelfläche konkav ausgebildet sein zur Erhöhung einer Flächenauflage der beiden zugeordneten Anschlagsabschnitte. Grundsätzlich kann das Innenelement im Bereich seiner Außenmantelfläche, insbesondere im Bereich des Anschlagsabschnittes mit Dämpfungskörpermaterialwie Elastomer belegt sein.
Das erfindungsgemäße Buchsenlager eignet sich insbesondere auch zur Gestaltung eines Lagers, bei welchem - im Unterschied zu den bekannten herkömmlichen Buchsenlagern - das Verhältnis seiner axialen Federrate zu einer radialen Federrate > 1 insbesondere > 1,5 ist. Dabei kann die Angabe radiale Federrate eine radiale Federrate angeben, die über den gesamten Umfang des Lagers, d.h. 360° gemittelt ist.
Um umfänglich in Bezug auf auftretende radiale Lasten ein möglichst homogenes Antwortverhalten des erfindungsgemäßen Buchsenlagers bereitzustellen, kann zweckmäßigerweise vorgesehen sein, dass das Buchsenlager zumindest drei, insbesondere zumindest vier Dämpfungsarme umfasst, wobei umfänglich zwischen zwei aufeinanderfolgenden Dämpfungsarmen ein jeweiliges Wegbegrenzungselement am Innenelement angeordnet sein kann und sich wie obenstehend angegeben radial nach innen in Richtung zum Innenelement erstreckt, wobei das jeweilige Wegbegrenzungselement an der Innenmantelfläche der Außenhülse angeordnet bzw. befestigt sein kann.
Zweckmäßigerweise kann vorgesehen sein, dass die Wegbegrenzungselemente zueinander umfänglich äquidistant angeordnet und identisch bezüglich ihrer umfänglichen Erstreckung zulaufend ausgebildet sind, um einen Kontakt des jeweiligen Wegbegrenzungselementes mit einem der beiden aufeinanderfolgenden bzw. oder beiden zugeordneten Dämpfungsarmen in Betrieb zu vermeiden. In einer besonderen Ausführungsform kann jedoch auch vorgesehen sein, dass eines oder mehrere der Wegbegrenzungselemente ausgebildet und angeordnet ist bzw. sind, zusätzlich zur Bereitstellung eines Anschlages für das Innenelement auch einen Anschlag für die beiden zugeordneten Dämpfungsarme, insbesondere bei einer torsionalen Beanspruchung des erfindungsgemäßen Buchsenlagers, bereitzustellen.
Je nach Ausführungsform kann das erfindungsgemäße Lager zur Bereitstellung unterschiedlicher radialer Steifigkeiten in Abhängigkeit einer Drehorientierung des Lagers zur Lagerachse ausgebildet sein, beispielsweise durch unterschiedliche Gestaltung der Dämpfungsarme. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Buchsenlager eingerichtet und ausgebildet ist in Einbaulage in Betriebsruhelage in Längsrichtung eine N-zählige Symmetrie aufzuweisen, wobei N die Anzahl der Dämpfungsarme des Dämpfungskörpers bzw. die Anzahl der Wegbegrenzungselemente angeben kann.
Die Erfindung wird im Folgenden durch das Beschreiben einer Ausführungsform nebst Abwandlungen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert, wobei

1 ein erfindungsgemäß ausgebildetes Buchsenlager in einer Stirnseitenansicht,
2 einen Längsschnitt durch das Lager der 1 in der dort dargestellten Schnittebene A-A,
3 einen Längsschnitt durch das Lager der 1 in der dort dargestellten Halbschnittebene C-C, und
4 eine perspektivische Ansicht des Lagers der 1

Die Erfindung wird beispielhaft anhand eines weichen Buchsenlagers erläutert, das hier ausgebildet ist zum Halten eines Kfz-Aggregats, beispielsweise eines KlimaanlagenKompressors in einem Kraftfahrzeug. Dabei kann vorgesehen sein, dass eine Mehrzahl der nachfolgend beschriebenen Buchsenlager jeweils in ein zugeordnetes und vom Kompressor bereitgestellten Lagerauge eingepresst ist, während das Innenelement des Buchsenlagers, beispielsweise mittels einer Bolzenverbindung, direkt oder indirekt mit der Fahrzeugkarosserie verbunden wird.
Wie zunächst aus 1 ersichtlich, kann das erfindungsgemäße Buchsenlager ein beispielsweise zylinderförmiges Innenelement 2 umfassen, das eine zentrische Bohrung 21 aufweisen kann. Das Innenelement 2 kann zumindest abschnittsweise im Innern einer Außenhülse 6 angeordnet sein, wobei radial zwischen der Außenhülse 6 und dem Innenelement 2 ein als Elastomerkörper ausgebildeter Dämpfungskörper angeordnet ist, welcher direkt oder indirekt mit dem Innenelement und der Außenhülse stoffschlüssig verbunden sein kann. Beispielsweise kann vorgesehen sein, eine solche stoffschlüssige Verbindung durch Anvulkanisieren des Elastomerkörpers 3 an das Innenelement und die Außenhülse 6 zu realisieren.
Je nach Ausführungsform kann das Innenelement aus einem Metallmaterial, wie Aluminium oder Stahl, ausgebildet sein. Es ist jedoch auch möglich, das Innenelement aus einem harten Kunststoffmaterial, beispielsweise mittels Spritzgießen, herzustellen, wobei dieses Kunststoffmaterial ausgebildet sein kann, die auftretenden Betriebskräfte abzuleiten. In ähnlicher Weise kann die insbesondere hohlzylinderförmig gestaltete Außenhülse 6 aus einem Metallmaterial, wie Aluminium oder Stahl, ausgebildet sein, wobei es jedoch auch im Rahmen der Erfindung möglich ist, die Außenhülse 6 aus einem Kunststoffmaterial herzustellen, das wiederum geeignet ist, die auftretenden Betriebskräfte aufzunehmen bzw. abzuleiten.
Der Elastomerkörper 3 des erfindungsgemäßen Buchsenlagers kann eine Mehrzahl von Elastomerarmen 30a - 30h aufweisen, die sich zwischen Innenelement 2 und Außenhülse 6 erstrecken und mit diesen jeweils stoffschlüssig verbunden sind. In der beschriebenen Ausführungsform kann der Elastomerkörper 3 z.B. acht umfänglich aufeinanderfolgende Dämpfungsarme 30a - 30h aufweisen, die über ihre radiale Erstreckung eine im Wesentlichen gleiche bzw. identische Stärke bzw. Dicke aufweisen können, derart dass zwischen diesen Elastomerarmen jeweilige Freiräume 9 gebildet sind, die in einem Lateralschnitt des Lagers eine etwa dreieckförmige Gestalt aufweisen und sich im Wesentlichen von einer Innenmantelfläche der Außenhülse und einer Außenmantelfläche des Innenelements erstrecken können.
Diese Freiräume 9 können teilweise durch jeweilige Wegbegrenzungselemente 8 eingenommen sein. Hierzu kann jeweils umfänglich zwischen zwei umfänglich benachbarten Elastomerarmen des Elastomerkörpers 3 und damit innerhalb der zwischen den benachbarten Elastomerarmen 30a - 30 h befindlichen Freiräumen 9 ein jeweiliges Wegbegrenzungselement 8 angeordnet sein, siehe 1. In solchen Ausführungsformen, bei welchen, wie in 1 angegeben, zwischen benachbarten Elastomerarmen jeweils ein zugeordnetes Wegbegrenzungselement 8 angeordnet ist, kann demnach die Anzahl der Wegbegrenzungselemente 8 mit der Anzahl der Elastomerkörperarme 30a-h identisch sein.
Die Wegbegrenzungselemente 8 können anhaftend an der Innenmantelfläche 22 der Außenhülse 6, beispielsweise mittels eines Spritzgießverfahrens, angespritzt sein. In einer Ausführungsform bei welcher die Außenhülse 6 aus einem Kunststoffmaterial, beispielsweise durch Spritzgießen, hergestellt ist, können die Wegbegrenzungselemente 8 integral mit der Außenhülse gebildet sein, wodurch sich in dieser Ausführungsform der Herstellungsaufwand vermindert da Außenhülse und Wegbegrenzungselemente gleichzeitig in einem einzelnen Herstellungsschritt herstellbar sind.
Im Lateralschnitt des Lagers, bei welchem die Achse der Außenhülse in der Schnittebene liegt, können die Wegbegrenzungselemente etwa dreieckförmig ausgebildet sein, insbesondere in der Art eines gleichseitigen Dreiecks, wobei die jeweilige Höhe des Dreiecks (in einer radialen Richtung zur Außenhülse) in ihrer Verlängerung einen axialen Mittenpunkt der Außenhülse 6 verlaufen kann. Es kann vorgesehen sein, dass in einer Betriebsstellung des erfindungsgemäßen Buchsenlagers 1, bei welcher neben der Gewichtskraft des durch die Lager getragenen Aggregats, keine Betriebskräfte, insbesondere keine radialen Betriebskräfte, auf das Lager 1 einwirken, die Wegbegrenzungselemente 8 keinen Kontakt zu den beiden zugeordneten und zueinander benachbarten Elastomerarmen 30a - 30h aufweisen, sondern stattdessen eine Beabstandung zu diesen vorliegt.
Als Material für den Dämpfungskörper sind eine Vielzahl von elastisch verformbaren Kunststoffen einsetzbar, insbesondere Elastomere. Vorzugsweise können solche Elastomere als Vulkanisate aus Naturkautschuk und/oder Silikonkautschuk ausgebildet sein.
2 zeigt einen Schnitt durch das erfindungsgemäße Buchsenlager der 1 in der dort angegebenen Schnittebene A-A. Die Elastomerarme 30a-h des Elastomerkörpers 3 des erfindungsgemäßen Buchsenlagers sind nicht speichenartig mit radial geradliniger Erstreckung ausgebildet. Stattdessen weisen die Elastomerarme zur Bereitstellung eines besonders weichen Buchsenlagers jeweils einen Radialarmabschnitt Ri1, Ri2 auf, mit welchem der jeweilige Arm 30a, 30e am Innenelement 2 stoffschlüssig verbunden ist. Diese Radialarmabschnitte Ri1, Ri2, erstrecken sich im Wesentlichen radial mit einer vorgegebenen axialen Breite. Gleiches gilt für die radial außenliegenden Abschnitte der Elastomerarme 30a, e, die hier mit den Bezugszeichen Ra1, Ra2 bezeichnet sind. Auch diese Radialarmabschnitte Ra1, Ra2, erstrecken sich im Wesentlichen in radialer Richtung, wobei sie natürlich auch in axialer Richtung eine vorgegebene Erstreckung aufweisen, um die notwendige stoffschlüssige Verbindung zur Außenhülse bereitzustellen.
Die Elastomerarme 30a, 30e weisen darüber hinaus jeweils einen die beiden Radialarmabschnitte Ra1,2 und Ri1,2 verbindenden Mittenarmabschnitt M1, M2 auf, der eine wesentliche Erstreckungskomponente in axialer Richtung des Lagers, das heißt in Richtung der Achse des Innenelementes 2 bzw. der Außenhülse 6, aufweist. Als Maß für die Erstreckung in axialer Richtung kann der in 2 angegebene Winkel α herangezogen werden, den der jeweilige Mittenarmabschnitt M1, M2 zu einer Parallele A` der Achse A des Innenelements bzw. einer Parallele zur Längsachse der Außenhülse bildet. Die in der Figur dargestellte Bezugsgerade 100 kann dabei in der Schnittdarstellung der 2 an die axial obere oder untere Begrenzungsfläche 31a, 31b des jeweiligen Elastomerarmes 30a-h im Bereich etwa der radialen Mitte des jeweiligen Mittenarmabschnittes angelegt sein, insbesondere als Tangente oder wie in 2 angegeben mittig durch den Verlauf des jeweiligen Mittenarmabschnittes verlaufen.
Zweckmäßigerweise kann der in 2 angegebene Winkel α im lastfreien Zustand, jedoch eingebauten Zustand des Lagers, in einem Bereich zwischen 10 ° und 80°, z.B. zwischen 15° und 60°, insbesondere zwischen 30° und 50° liegen, sodass wie dargestellt der jeweilige gesamte Elastomerarm 30a, 30e eine wesentliche Erstreckungskomponente in axialer Richtung aufweist, die dafür sorgt, dass das erfindungsgemäße Buchsenlager weich im Vergleich zu herkömmlichen Buchsenlagern, die beispielsweise im Bereich von Fahrwerkslagern eingesetzt werden, ausgebildet ist.
Alle Elastomerarme 30a - 30h des Elastomerkörpers können diese angegebene Gestaltung mit den beiden Radialarmabschnitten und dem diese verbindende Mittenarmabschnitt aufweisen, wobei je nach Lastzustand insbesondere die Winkel α der jeweiligen Mittenarmabschnitte in den unterschiedlichen Elastomerarmen unterschiedlich sein können.
In der dargestellten Ausführungsform sind in der Schnittdarstellung der 2 die beiden sich radial gegenüberliegenden Elastomerarme 30a, e nicht identisch ausgebildet, derart, dass diese in Einbausituation des Lagers durch die Gewichtskraft des zu tragenden Aggregats eine relative Lage von Innenelement und Außenhülse eingestellt ist, bei welcher Innenelement und Außenhülse koaxial zueinander angeordnet sind. In der beschriebenen Ausführungsform liegen die Achsen des Innenelements 2 und der Außenhülse 6 im nichteingebauten Zustand des Lagers 1 insofern nicht koaxial zueinander, sondern parallel zueinander und radial versetzt.
Aus 1 ist ferner ersichtlich, dass die Wegbegrenzungselemente 8 in der Darstellung der 2 eine radiale Beabstandung zum Innenelement aufweisen. Die Ausbildung des Buchsenlagers kann derart sein, dass dies in Einbaulage des Buchsenlagers gilt, bei welcher die Achse des Innenelementes koaxial zur Achse der Außenhülse angeordnet sein kann. Beim Auftreten einer radialen Betriebslast, die grundsätzlich durch eine Fahrbewegung des Fahrzeuges erzeugt wird, wird die jeweilige radiale relative Auslenkung der Außenhülse zum Innenelement dadurch beschränkt, dass beim Erreichen einer vorgegebenen Auslenkung das jeweilige Wegbegrenzungselement 8 mit einer radial dem Innenelement zugewandten Begrenzungsfläche bzw. einem Anschlagsabschnitt zur Anlage mit der in der beschriebenen Ausführungsform mit Elastomer belegten Außenmantelfläche des Innenelementes bzw. Anschlagsabschnitt des Innenelements kommt.
Wie dargestellt, können in der beschriebenen Ausführungsform alle Dämpfungsarme 30a-h des Elastomerkörpers 3 die beschriebene Gestaltung umfassend einen an die Außenhülse 6 mittels eines Stoffschlusses befestigten Radialarmabschnittes Ri1,2, einen mittels eines Stoffschlusses an das Innenelement 2 angebrachten bzw. befestigten Radialarmabschnittes Ra1,2 und einen die beiden Radialarmabschnitte verbindenden Mittenarmabschnitt M1,2 aufweisen. Die beschriebene Gestaltung des Elastomerkörpers kann dazu führen, dass zwischen jeweiliger axial unterer Begrenzungsfläche 31b des jeweiligen Elastomerarmes und der Außenmantelfläche der Innenhülse 2 ein Freiraumspalt 90 gebildet ist, welcher beim Auftreten einer Radiallast je nach Kraftrichtung vergrößert oder verkleinert wird entsprechend der Darstellung der 2. Eine relative Verschiebung von Innenelement 2 und Außenhülse 6 führt in den Elastomerarmen zu einer elastischen Reaktion, die im Wesentlichen eine Scherbelastung darstellt, die zu einer Schubverzerrung innerhalb der jeweiligen Elastomerarme führt, die ähnlich der Darstellung der 2 ausgebildet sein kann.
In der beschriebene Ausführungsform kann der Elastomerkörper so ausgebildet sein, dass die axiale Federrate größer ist als die über den gesamten Umfang gemittelte radiale Federrate. Die beschriebene Ausführungsform kann sehr weich ausgebildet sein, beispielsweise mit einer axialen Federrate von < 20 N/mm, insbesondere etwa 15 N/mm, während die radiale Federrate beispielsweise < 15 N/mm, insbesondere etwa 10 N/mm betragen kann. Das erfindungsgemäße Buchsenlagers kann insofern sehr weich ausgebildet sein, sodass die Auswirkungen einer Gewichtskraft des durch das erfindungsgemäße Lager gelagerte Aggregat bei der Gestaltung des Lagers so berücksichtigt werden kann, dass es in Einbaulage gerade eine symmetrische Betriebslage einnimmt, die sich dadurch auszeichnen kann, dass Innenelement 2 und Außenhülse 6 koaxial zueinander angeordnet sind.
In solchen Betriebssituationen, bei welchen die radiale Betriebslast immer weiter zunimmt und sich damit ein jeweiliger Elastomerarm entsprechend dem in 2 dargestellten rechten Elastomerarm immer weiter ausgelenkt wird, kommt zur Vermeidung einer Überlastung des Dämpfungsmaterials bzw. Elastomers bei Erreichen einer vorgegebenen Abstandsschwelle im Bereich des radial gegenüberliegenden Elastomerarms, das zugeordnete Wegbegrenzungselement 8 zur Anlage an die hier mit Elastomer belegte Außenmantelfläche 23 des Innenelementes, sodass das erfindungsgemäße Buchsenlager eine hohe Zuverlässigkeit im Betrieb auch beim Auftreten von ungewöhnlich hohen radialen Betriebskräften bereitstellt.
3 zeigt das erfindungsgemäße Buchsenlager der 1 in der dort angegebenen Schnitthalbebene C-C. Insofern ist in der dargestellten Ebene kein Elastomerarm geschnitten, sondern allein ein Wegbegrenzungselement 8, das in der angegebenen Ausführungsform einen Hohlraum 81 umfassen kann, der aus gießtechnischen Gründen zweckmäßig sein kann.
4 zeigt in einer perspektivischen Ansicht das erfindungsgemäße Buchsenlager der 1.
Bezugszeichenliste

1: Buchsenlager
2: Innenelement
3: Dämpfungskörper, Elastomerkörper
6: Außenhülse
8: Wegbegrenzungselement
9: Freiraum
20a,b: Stirnfläche
21: Bohrung
22: Innenmantelfläche
23: Außenmantelfläche
30a-30h: Dämpfungsarme, Elastomerarm
31a: obere Begrenzungsfläche
31b: untere Begrenzungsfläche
81: Hohlraum
90: Freiraumspalt
100: Bezugsgerade
A: Winkel eines Verlaufs einen Mittenarmabschnittes zu einer Parallelen zur Lagerachse
A: Achse des Innenelements
A': zu A parallele Achse
Ra1, Ra2: Radialarmabschnitt
Ri1, Ri2: Radialarmabschnitt
M1, M2: Mittenarmabschnitt

Claims

Buchsenlager(1) mit einem Innenelement(2) sowie mit einer Außenhülse(6) und einem radial zwischen Innenelement und Außenhülse angeordneten Dämpfungskörper(3) , wobei der Innenkern(4) und Außenhülse(6) stoffschlüssig, insbesondere durch Anvulkanisieren, mit dem Dämpfungskörper (3) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, das s der Dämpfungskörper (3) eine Mehrzahl sich zwischen Innenelement und Außenhülse erstreckenden und umfänglich aufeinanderfolgenden Dämpfungsarme(30a-30h) aufweist, die jeweils einen dem Innenelement(2) zugewandten und mit diesem verbundenen Radialarmabschnitt(Ri1, Ri2) und einen der Außenhülse zugewandten und mit dieser verbundenen Radialarmabschnitt(Ra1, Ra2) aufweisen, wobei zwischen den beiden Radialarmabschnitten(Ra1, Ri1, Ra2, Ri2) jeweils ein sich in axialer Richtung erstreckender Mittenarmabschnitt(M1, M2) des jeweiligen Dämpfungsarms(30a-30h) angeordnet ist, sodass beide Radialarmabschnitte eines jeweiligen Dämpfungsarms axial zueinander versetzt sind.
Buchsenlager (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Buchsenlager (1) eingerichtet und ausgebildet ist, die auf die Radialarmabschnitte (Ra1, Ri1, Ra2, Ri2) und/oder auf den Mittenabschnitt (M1, M2) eines jeweiligen Dämpfungsarms(30a-30h) im Betrieb auftretenden Zug- und/oder Druckbelastungen zu beschränken.
Buchsenlager (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei umfänglich aufeinanderfolgenden und der Außenhülse (6) zugewandten Radialarmabschnitten zweier Dämpfungsarme ein den beiden Dämpfungsarmen zugeordnetes und an einer Innenseite der Außenhülse (6) angeordnetes und radial nach innen verlaufendes Wegbegrenzungselement (8) vorgesehen ist.
Buchsenlager (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfungskörper (3) derart ausgebildet und angeordnet ist, dass beim Einwirken einer radialen Last auf das Buchsenlager (1) zumindest einer aus der Mehrzahl von Dämpfungsarmen im Wesentlichen eine reine Scherbewegung ausführt.
Buchsenlager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittenarmabschnitt (M1, M2) von zumindest einem aus der Mehrzahl der Dämpfungsarme(30a-30h) in Einbaulage des Lagers (1) und in einer Betriebsruhelage einen Winkel (α) zur Längsachse des Buchsenlagers in einem Bereich zwischen 15 Grad und 60 Grad, insbesondere zwischen 30 Grad und 50 Grad aufweist.
Buchsenlager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein jeweiliger Radialarmabschnitt (Ri1, Ri2) eines der Dämpfungsarme(30a-30h) am Innenelement innerhalb eines Axialabschnittes des Innenlements angeordnet ist, der auf eine Axialhälfte des Innenelements beschränkt ist.
Buchsenlager (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein jeweiliges Wegbegrenzungselement (8) in Einbaulage des Lagers in Betriebsruhelage sich in Einbaulage in Betriebsruhelage radial nach innen etwa bis zu einer radialen Erstreckung des der Außenhülse 6 zugeordneten Radialarmabschnittes (Ra1, Ra2) des zugeordneten Dämpfungsarmes (30a-30h) erstreckt.
Buchsenlager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenelement (2) und die Außenhülse (6) in Einbaulage des Buchsenlagers in einer Betriebsruhelage koaxial zueinander angeordnet sind.
Buchsenlager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Erstreckung der Außenhülse (6) weniger als zwei Drittel, insbesondere etwa die Hälfte der axialen Erstreckung des Innenelements (2) beträgt.
Buchsenlager (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeicht, dass ein jeweiliges Wegbegrenzungselement (8) im betriebskräftefreien Zustand des Buchsenlagers (1) sich radial über zumindest ein Drittel, insbesondere zumindest die Hälfte eines radialen Abstandes zwischen Innenelement (2) und Außenhülse (6) erstreckt.
Buchsenlager (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein jeweiliges Wegbegrenzungselement (8) sich axial zumindest über die Hälfte, insbesondere zumindest zwei Drittel der axialen Erstreckung der Außenhülse (6) erstreckt.
Buchsenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, das s eine umfängliche Erstreckung eines jeweiliges Wegbegrenzungselements in radialer Richtung zum Innenelement (2) kontinuierlich abnimmt.
Buchsenlager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis einer axialer Federrate zu einer radialen Federrate des Buchsenlagers (1) > 1, insbesondere >1,5 ist.
Buchsenlager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Buchsenlager (1) zumindest drei, insbesondere zumindest vier Dämpfungsarme (30a-30h) umfasst, wobei umfänglich zwischen aufeinanderfolgenden Dämpfungsarmen ein jeweiliges, sich radial nach innen zum Innenelement erstreckendes Wegbegrenzungselement (8) an der Außenhülse (6) angeordnet ist.
Buchsenlager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Buchsenlager (1) in Längsrichtung eine N-zählige Symmetrie aufweist, wobei N die Anzahl der Dämpfungsarme (30a-30h) des Dämpfungskörpers (3) angibt.