DE10214416C1 - Elastisches Lager mit einem starren Rahmen und einer an dem Rahmen gelagerten Federanordnung aus Elastomerwerkstoff - Google Patents

Abstract

Ein elastisches Lager weist einen starren Rahmen (2) und eine an dem Rahmen (2) gelagerte Federanordnung (4) aus Elastomerwerkstoff (3) auf. Die Federanordnung (4) stützt eine innerhalb einer Ausnehmung in dem Rahmen (2) angeordnete Lagerbuchse (5) für ein dynamisch beanspruchtes Funktionsteil elastisch ab. Der starre Rahmen (2) ist zweiteilig und besteht aus Abschnitten von Leichtmetallstrangprofilen, wobei die Federanordnung (4) die beiden Teile (22, 23) des Rahmens (2) elastisch aneinander abstützt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elastisches Lager mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Ein elastisches Lager mit einem starren Rahmen und einer an dem Rahmen gelagerten Federanordnung aus Elastomerwerkstoff, wobei die Federanordnung eine innerhalb einer Ausnehmung in dem Rahmen angeordnete Lagerbuchse für ein dynamisch beanspruchtes Funktionsteil elastisch abstützt, ist aus der DE 198 31 114 A1 bekannt. Hierbei handelt es sich um ein sogenanntes Pendellager, bei dem die Lagerbuchse für das dynamisch beanspruchte Funktionsteil als Schwenklagerbuchse ausgebildet ist, und bei dem eine weitere als Schwenklagerbuchse ausgebildete Lagerbuchse für ein abstützendes Bauteil vorgesehen ist. Die beiden Schwenkachsen der beiden Schwenklagerbuchsen verlaufen parallel zueinander. Dies ermöglicht statische Relativlageveränderungen des dynamisch beanspruchten Funktionsteils relativ zu dem abstützenden Bauteil unter relativer Verschwenkung des Pendellagers. Die Federanordnung aus Elastomerwerkstoff greift mit Federarmen seitlich an dem starren Rahmen an und stützt die Schwenklagerbuchse für das dynamisch beanspruchte Funktionsteil innerhalb einer großen Ausnehmung in dem Rahmen mit Abstand zu den Begrenzungen der Ausnehmung elastisch ab. Der Rahmen dient dabei als Verliersicherung für einen in die Schwenklagerbuchse eingreifenden Lagerbolzen des dynamisch beanspruchten Funktionsteils. Er erstreckt sich überdies in Höhenrichtung von der Federanordnung aus Elastomerwerkstoff nach oben bis zu der Schwenklagerbuchse für das abstützende Bauteil. Dieser Höhenunterschied der beiden Schwenklagerbuchsen wird also nicht durch Elastomerwerkstoff überwunden, was bei Einsatz von hochwertigem Silikonkautschuk, welcher in Umgebungen mit höheren Temperaturen erforderlich sein kann, Kostenvorteile bringt. Die Schwenk­ lagerbuchse für das abstützende Bauteil ist in einem geschlossenen Ring des Rahmens aus den Ring auskleidendem Elastomerwerkstoff ausgebildet. Der gesamte starre Rahmen besteht dabei aus einem gebogenen Metallband dessen freie Enden zur Ausbildung des geschlossenen Rings ineinander greifen. Dieser starre Rahmen des bekannten elastischen Lagers erweist sich trotz seines einfachen Ausgangsmaterials als kostspielig in der Herstellung. Zudem sind die Möglichkeiten seiner Formgebung begrenzt und er weist auch bei Profilierung des Metallbands nicht die Formsteifigkeit auf, wie sie beispielsweise für eine definierte Seitenführung senkrecht zur Haupterstreckungsebene des bekannten Pendellagers häufig gewünscht wird. Zudem besteht die Gefahr eines unbeabsichtigten Öffnens des Rahmens, indem der Ring der ineinandergreifenden freien Enden des Metallbands auseinander gezogen wird.

Ein weiteres elastisches Pendellager ist aus der EP 0 908 345 A2 bekannt. Hier ist die Schwenklagerbuchse für das abstützende Bauteil innerhalb derselben Ausnehmung in dem Rahmen angeordnet, wie die die Schwenklagerbuchse für das dynamisch beanspruchte Funktionsteil dort abstützende Federanordnung aus Elastomer­ werkstoff. Der Rahmen weist überhaupt nur eine einzige Ausnehmung auf und besteht dabei aus einem Rohrabschnitt. Der als starrer Rahmen verwendete Rohrabschnitt weist nur eine geringe Funktionalität auf.

Aus der DE 197 48 824 A1 ist ein dem vorangehenden Stand der Technik weitgehend entsprechendes elastisches Pendellager bekannt, bei dem der einfache ringförmige Rahmen aus hartem Kunststoff ausgebildet ist, der durch seine Profilierung zwar in gewissem Maße verstärkt ist, aber kaum wirklich starr ist. Überdies weist er ebenfalls nur eine geringe Funktionalität auf.

Aus der DE 100 19 643 A1 ist ein elastisches Lager zur Aufhängung eines dynamisch beanspruchten Funktionsteils bekannt, bei dem zwei Schwenklagerbuchsen mit parallel zueinander verlaufenden Schwenkachsen jeweils in einen Federkörper aus Elastomerwerkstoff eingebettet sind, der von einem gemeinsamen Rahmen in zwei voneinander beabstandeten Ausnehmungen ringförmig umschlossen wird. Zur elastischen Abstützung des dynamisch beanspruchten Funktionsteils gegenüber einem abstützenden Bauteil werden die Schwenklagerbuchsen um senkrecht zu ihrer Schwenkachse verlaufende Achsen gegenüber dem gemeinsamen Rahmen parallel verschwenkt, wodurch die Federkörper in den Ausnehmungen des starren Rahmen verformt werden, um die nötigen Abstützkräfte aufzubringen. Der Rahmen dieses bekannten elastischen Lagers ist aus Metall gegossen. Konkret ist eine Zinkdruck­ gusslegierung angesprochen. Die Formsteifigkeit sowie die Funktionalität des Rahmens des bekannten elastischen Lagers sind hoch. Seine Herstellungskosten sind aber ebenfalls hoch. Insbesondere sind die Formwerkzeugkosten bei Spritzgusswerkzeugen sehr hoch, was sich bei allen Änderungen an dem Rahmen, um beispielsweise höhere Führungssteifigkeit in bestimmten Richtungen zu erzielen, unangenehm bemerkbar macht.

Ein elastisches Lager mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 ist aus der DE 196 54 189 A1 bekannt. Es handelt sich um ein sogenanntes Festlager, bei dem der Rahmen starr an einem abstützenden Bauteil zu befestigen ist. Die Lagerbuchse für das dynamisch beanspruchte Funktionsteil ist in einer kreisrunden Ausnehmung des Rahmens angeordnet. Die kreisrunde Ausnehmung wird von einem rohrabschnittförmigen Bereich des Rahmens ausgebildet. An den rohrabschnittförmigen Bereich sind Befestigungsbereiche für die starre Befestigung des Lagers an dem abstützenden Bauteil angeformt. Die Federanordnung füllt die kreisrunde Ausnehmung zwischen der Lagerbuchse für das dynamisch beanspruchte Funktionsteil und dem Rahmens allseitig aus.

Aus der DE 198 07 470 A1 ist ein Fahrzeug-Radaufhängungs-Lenker aus einem Abschnitt eines Aluminiumstrangpressprofils bekannt, der in einer kreisförmigen Ausnehmung eine hydraulisch gedämpfte Buchse mit einem Gummi-Federelement aufweist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elastisches Lager nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 aufzuzeigen, dass bei hoher Leistungsfähigkeit kostengünstig herstellbar ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein elastisches Lager mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausführungsformen des neuen Lagers sind in den Unteransprüchen 2 bis 5 beschrieben.

Leichtmetallstrangprofile sind bereits bei relativ geringem Gewicht sehr formsteif ausbildbar. Dabei kann die Formsteifigkeit durch Querstreben noch erhöht werden, ohne dass hierdurch der Herstellungsaufwand für das Leichtmetallstrangprofil stark ansteigt. Ebenso können durch die Gestaltungsfreiheiten innerhalb der Querschnittsebene des Strangprofils dem starren Rahmen bei dem neuen Lager hohe Funktionalitäten zugeordnet werden. Auch Variationen dieser Funktionalitäten sind mit nur vergleichsweise geringen Kosten realisierbar. Typischerweise ist der Kostenaufwand für eine neue Spritzscheibe für die Herstellung eines Leichtmetallstrangprofils um mindestens eine Größenordnung kleiner als die Kosten für ein neues Formspritzwerkzeug zum dreidimensionalen Formspritzen. Eine Profilierung des Rahmens des neuen elastischen Lagers, um seine Formsteifigkeit weiter zu steigern, erweist sich als unnötig. Es reicht zur Herstellung des starren Rahmens tatsächlich aus, ein Leichtmetallstrangprofil in der Länge der gewünschten Tiefe des starren Rahmens abzulängen.

Das Leichtmetallstrangprofil ist typischerweise ein Aluminiumstrangguss- oder -strangpressprofil. Die genaue Legierungszusammensetzung kann sich dabei im Rahmen des Üblichen bewegen.

Bei dem zweiteiligen Rahmen des neuen elastischen Lagers ist es bevorzugt, wenn die beiden Teile des starren Rahmens formschlüssig ineinander eingreifen, um trotz der Mehrteiligkeit des Rahmens mit dem Rahmen eine Verliersicherung für einen in die Lagerbuchse für das dynamisch beanspruchte Funktionsteil eingreifenden Lagerbolzen auszubilden.

Als eine andere Konkretisierung des neuen elastischen Lagers kann vorgesehen sein, dass eine zweite Lagerbuchse für ein abstützendes Bauteil innerhalb einer zweiten Ausnehmung in dem Rahmen angeordnet ist. D. h., der Rahmen weist dann mindestens zwei getrennte Ausnehmungen für die beiden Lagerbuchsen auf. Hierdurch kann insbesondere für die zweite Lagerbuchse gezielt für eine Seitenführung durch den Rahmen gesorgt werden.

Dies gilt beispielsweise auch dann, wenn die zweite Lagerbuchse durch eine Auskleidung der zweiten Ausnehmung in dem Rahmen mit Elastomerwerkstoff ausgebildet ist. In der Richtung der gewünschten erhöhten Führungsstabilität der zweiten Lagerbuchse ist diese Auskleidung dünner auszulegen.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert und beschrieben. Dabei zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch das elastische Lager,

Fig. 2 einen ersten Teil eines starren Rahmens des elastischen Lagers gemäß Fig. 1 und

Fig. 3 einen zweiten Teil eines starren Rahmens des elastischen Lagers gemäß Fig. 1.

Das elastische Lager 1 gemäß Fig. 1 weist einen zweiteiligen starren Rahmen 2 auf, der vollständig in Elastomerwerkstoff 3 eingebettet ist. Der Elastomerwerkstoff 3 bildet dabei eine Federanordnung 4 und eine Schwenklagerbuchse 5 aus. Die Schwenklagerbuchse 5 mit einer Schwenkachse 7 ist für einen Lagerbolzen eines dynamisch beanspruchten Funktionsteils vorgesehen, beispielsweise eine Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs. Da im Bereich einer solchen Abgasanlage erhöhte Temperaturen auftreten, muss der Elastomerwerkstoff 3 thermisch möglichst stabil sein. Er ist hierzu typischerweise aus Silikonkautschuk ausgebildet, der die erforderliche thermische Stabilität aufweist, aber vergleichsweise kostspielig ist. Der Elastomerwerkstoff 3 bildet weiterhin oberhalb der Schwenklagerbuchse 5 eine weitere Schwenklagerbuchse 9 aus, deren Schwenkachse 10 parallel zu der Schwenkachse 7 verläuft. Die Schwenklagerbuchse 9 dient zur Aufnahme eines Lagerbolzens eines abstützenden Bauteils, der beispielsweise am Fahrzeugboden angebracht ist, um die bereits angesprochene Abgasanlage aufzuhängen. Das elastische Lager 1 ist aufgrund der Schwenklagerbuchsen 5 und 9 mit den parallelen Schwenkachsen 7 und 10 als Pendellager 11 ausgebildet, das in seinem Einsatz um die Schwenkachsen 7 und 10 pendeln kann, um beispielsweise thermische Längenänderungen einer Abgasanlage gegenüber dem Fahrzeugboden auszugleichen. Die Ausbildung der Schwenklagerbuchsen 5 und 9 aus Elastomerwerkstoff 3 stellt eine spielfreie Aufnahme von Lagerbolzen mit unterschiedlichem Außendurchmesser innerhalb eines Toleranzbereichs sicher. Es kommt insbesondere nicht zu Relativbewegungen einer Innenoberfläche der Schwenklagerbuchse gegenüber einer Außenoberfläche des jeweiligen Lagerbolzens.

Die Form des Rahmens 2 ergibt sich aus der Abstimmung seines Außenumfangs an die Funktion des elastischen Lagers 1 als Pendellager 11. Die Schwenklagerbuchse 9 in der Ausnehmung 15 ist das Einzige, was sich im oberen Bereich des elastischen Lagers 1 befinden muss. Insofern kann das elastische Lager 1 in seinem oberen Bereich schmal gehalten werden. Zur Herstellung des starren Rahmens 2 gemäß Fig. 2 werden Aluminiumstranggussprofile unter Verwendung von Spritzscheiben hergestellt, deren Ausgangsquerschnitt einer Negativform der Querschnitte des Rahmens 2 entspricht. Diese Aluminiumstranggussprofile werden in Abschnitte abgelängt, die paarweise einem starren Rahmen 2 entsprechen. Dabei können durch Variationen der Spritzscheiben die Querschnitte des Rahmens 2 variiert werden, ohne dass hierdurch hohe Kosten anfallen. Die Variationen können innerhalb des Innenvolumens eines Vulkanisierwerkzeugs erfolgen, in dem der Elastomerwerkstoff 3 an den Rahmen 2 anvulkanisiert wird und bei dem Änderungen typischerweise Kosten verursachen, die um eine Größenordnung höher liegen als Änderungen an Spritzscheiben für Aluminiumstranggussprofile.

Bei dem elastischen Lager 1 gemäß Fig. 1 wirkt die Federanordnung 4 zwischen den beiden Teilen 22 und 23 des Rahmens 2. Hierzu weist die Federanordnung 4 aus Elastomerwerkstoff 3 zwei Schubkissen 24 auf, die jeweils einerseits an einem Mittelsteg 25 des Teils 22 des Rahmens 2 und an dazu parallelen Angriffsflächen 26 des Teils 23 des Rahmens 2 angreifen. Durch eine Verbreiterung des Stegs 25 nach unten und eine Verringerung des Abstands der Angriffsflächen 26 nach oben können die Schubkissen 24 bei einem Auseinanderziehen der beiden Schwenklagerbuchsen 5 und 9 des elastischen Lagers 1 zusätzlich auf Druck beansprucht werden, um eine Zugbelastung des Elastomerwerkstoffs 3 im Bereich der Schubkissen 24 zu minimieren. Zugbelastungen sind der Lebensdauer von Bauteilen aus Elastomerwerkstoff grundsätzlich abträglich. Die beiden Teile 22 und 23 des Rahmens 2, die jeweils separat in den Fig. 2 und 3 dargestellt sind, weisen die Ausnehmungen 15 und 16 auf, die dazu dienen, durch Auskleidung mit Elastomerwerkstoff 3 eine der Schwenklagerbuchsen 5 und 9 auszubilden. Außen um den Steg 25 bei dem Teil 22 herumgreifende Hakenarme 27 umfassen die Schenkel 28 des Teils 23, an denen die Angriffsflächen 26 ausgebildet sind. An diesen Schenkeln 28 sind weiterhin Widerhaken 29 ausgebildet, die in Vertiefungen 30 in den Hakenarmen 27 einhaken, wenn die beiden Schwenklagerbuchsen 5 und 9 des elastischen Lagers 1 gemäß Fig. 1 maximal auseinander gezogen sind, um einen unteren Anschlag auszubilden und um nötigenfalls auch eine Verliersicherung beim Ausfall der Federanordnung 4 zu haben. Ein oberer Anschlag 18 ist bei dem elastischen Lager 1 gemäß Fig. 1 aus Elastomerwerkstoff 3 ausgebildet. Der Elastomerwerkstoff 3 überzieht die beiden Teile 22 und 23 bei dem elastischen Lager 1 gemäß Fig. 3 vollständig, um einen Korrosionsschutzüberzug auszubilden.

BEZUGSZEICHENLISTE

1

Lager

2

Rahmen

3

Elastomerwerkstoff

4

Federanordnung

5

Schwenklagerbuchse

7

Schwenkachse

9

Schwenklagerbuchse

10

Schwenkachse

11

Pendellager

15

Ausnehmung

16

Ausnehmung

18

Anschlag

22

Teil

23

Teil

24

Schubkissen

25

Steg

26

Angriffsfläche

27

Hakenarm

28

Schenkel

29

Widerhaken

30

Vertiefung

Claims (5)

1. Elastisches Lager mit einem starren Rahmen und einer an dem Rahmen gelagerten Federanordnung aus Elastomerwerkstoff, wobei die Federanordnung eine innerhalb einer Ausnehmung in dem Rahmen angeordnete Lagerbuchse für ein dynamisch beanspruchtes Funktionsteil elastisch abstützt, wobei der starre Rahmen aus mindesten einem Abschnitt eines Leichtmetallstrangprofils besteht, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der starre Rahmen (2) zweiteilig ist, wobei die Federanordnung (4) die beiden Teile (22, 23) des Rahmens (2) elastisch aneinander abstützt.

2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Teile (22, 23) des starren Rahmens (2) formschlüssig ineinander eingreifen.

3. Lager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Leichtmetallstrangprofil ein Aluminiumstranggussprofil oder ein Aluminiumstrang­ pressprofil ist.

4. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb einer zweiten Ausnehmung (15) in dem Rahmen (2) eine zweite Lagerbuchse (9) für ein abstützendes Bauteil angeordnet ist.

5. Lager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Lagerbuchse (9) durch eine Auskleidung der zweiten Ausnehmung (15) in dem Rahmen (2) mit Elastomerwerkstoff (3) ausgebildet ist.