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Die Erfindung betrifft ein Lager,
insbesondere ein hydraulisch dämpfendes
Lager, zur Abstützung einer
Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug, mit einem in einer aus
einem Elastomer gefertigten Tragfeder angeordneten Lagerkern zur
Aufnahme eines Verbindungselementes zur Brennkraftmaschine oder
zu einem an dieser befestigten Tragbock, wobei die Tragfeder in
einem direkt oder über
einen Träger an
der Karosserie des Fahrzeugs befestigten Lagergehäuse gehalten
ist. Zum technischen Umfeld wird lediglich beispielshalber auf die
DE 37 30 425 A1 verwiesen.
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Brennkraftmaschinen-Lagerungen in
Kraftfahrzeugen und insbesondere solche mit hydraulischer Bedämpfung sind
in unterschiedlichsten Ausführungsformen
bekannt. Dabei werden an diese Lagerungen unterschiedliche Anforderungen
gestellt; stets gilt es jedoch, die von der Brennkraftmaschine – insbesondere
einer mehrzylindrigen Hubkolben-Brennkraftmaschine – angeregten
Schwingungen möglichst
stark abzuschwächen,
so dass diese Schwingungen kaum mehr bzw. praktisch nicht mehr spürbar in
die Kraftfahrzeug-Karosserie eingeleitet werden. Die bekannten hydraulisch
bedämpften
Lager für
die Aufhängung
langseingebauter Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen besitzen üblicherweise
zumindest einen integrierten Anschlag zur Begrenzung des Federwegs
einer üblicherweise
rotationssymmetrischen Tragfeder im Lager, wobei diese Tragfeder
mit einem zusätzlichen
gummierten Anschlag für
eine weitere Federrichtung versehen ist und wobei für diese
Anschläge
ein eigenständiger sog.
Anschlagtopf vorgesehen ist. Ferner ist bei den bekannten Lagern
ein in der Tragfeder vorgesehener sog. Lagerkern mit dem Gehäuse der
Brennkraftmaschine oder einem Tragbock für dieses verschraubt.
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Lager der bekannten Bauart benötigen einen gewissen
Bauraum, u.a. auch aufgrund der rotationssymmetrischen Ausbildung
der Tragfeder sowie wegen des separaten Anschlagtopfes. Ferner ist
die Verschraubung zwischen dem Lagerkern des Lagers und der Brennkraftmaschine
bzw. deren genannten Tragbock teilweise schwer zugänglich bzw.
es stellt die Zugänglichkeit
eine die Gestaltungsfreiheit einschränkende Randbedingung dar, wobei
der Kraftfluss in dieser Verschraubung nachteilig hinsichtlich einer
gewichtsoptimierten Auslegung ist.
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Eine Abhilfemaßnahme für diese geschilderte Problematik
aufzuzeigen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.
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Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch
gekennzeichnet, dass das Lagergehäuse im Bereich der Tragfeder
einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt
besitzt, der in der zur Querschnittsebene senkrechten Richtung,
die im wesentlichen gleich der Achsrichtung einer Aufnahme für das Verbindungselement
im Lagerkern ist, im wesentlichen unverändert ist, und dass die Tragfeder
zwischen den Schenkeln des Lagergehäuses liegend an deren Innenseite abgestützt ist.
Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.
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Mit der beschriebenen Gestaltung
des Lagergehäuses
wird eine bauraumoptimierte Bauweise ermöglicht, u.a. auch im Hinblick
auf die Zugänglichkeit
eines Verbindungselementes zwischen dem Lagerkern und der Brennkraftmaschine
bzw. deren Tragbock. Insbesondere muss mit der vorgeschlagenen Gestaltung
die Tragfeder selbst nicht mehr rotationssymmetrisch ausgebildet
sein, sondern kann in einem Horizontalschnitt einen im wesentlichen
rechteckigen Querschnitt besitzen und dabei mit den im wesentlichen
parallel zur Achsrichtung der Aufnahme für das Verbindungselement im
Lagerkern verlaufenden Kanten oder Stirnseiten im Lagergehäuse abgestützt sein.
Dies ermöglicht
es, eine Längsfederkennlinie
mit einer vorteilhaften Progression umzusetzen und gleichzeitig
eine geringe Querfeder-Kennrate zu realisieren. Grundsätzlich wird
jedoch insbesondere im Bereich des Lagerkerns der Platzbedarf minimiert, nachdem
es nun möglich
ist, ein erfindungsgemäßes Lager
einfach auf einen Zapfen (oder dgl., d.h. allgemein ein Verbindungselement)
des Tragbocks quasi aufzustecken, bevorzugt über einen Press-Sitz oder dgl..
Somit kann im Betrieb der Kraftfluss auch für hohe Belastungen in alle
drei Raum-Richtungen direkt vom Tragbock oder dgl. über die
Tragfeder in das Lagergehäuse
laufen, ohne dabei einen „Umweg" über eine Verschraubung nehmen
zu müssen.
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Wenn die Schenkel des Lagergehäuses im Abstützbereich
für die
Tragfeder mit ihren freien Enden aufeinander zu laufen, so kann
sich die Tragfeder zum einen in optimaler Weise an diesen Schenkeln
abstützen
und ferner in Form eines sog. Dachlagers gestaltet werden, d.h.
der Querschnitt der Tragfeder besitzt im weitesten Sinne die Form
eines Satteldachs, wodurch sich optimale Federkennlinien realisieren
lassen. Ferner kann dann in besonders eleganter Weise ein Längsanschlag
für das
Lager integriert werden, nämlich
wenn der die beiden seitlichen Schenkel des im Querschnitt im wesentlichen U-förmigen Lagergehäuses verbindende
Basis-Schenkel einen Vertikalanschlag für die Tragfeder bildet. Wenn
zusätzlich
an der Tragfeder zumindest ein geeigneter Anschlaglappen vorgesehen
(bspw. anvulkanisiert) ist, so kann dieser besagte Basis-Schenkel
gleichzeitig als Queranschlag fungieren.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
ist ein erfindungsgemäßes Lager
als hydraulisch dämpfendes
Lager mit einer in der Vertikalrichtung von der Tragfeder und einem
Hydraulikmodul begrenzten Arbeitskammer für Hydraulikflüssigkeit
ausgebildet. Dann können
an der Tragfeder begrenzende Seitenwände für die Arbeitskammer vorgesehen
sein, die in einer durch die Achsrichtung der Aufnahme für das Verbindungselement
im Lagerkern beschriebenen Projektionsebene liegen, und deren der
Tragfeder abge wandte Stirnseiten an einer am Lagergehäuse vorgesehenen
Aufnahme für
das Hydraulikmodul anliegen. Das Lagergehäuse mit der Aufnahme und die Tragfeder
mit den zusätzlichen
Seitenwänden
ergänzen
sich somit in vorteilhafter Weise zur Bildung der hydraulischen
Arbeitskammer, wobei sowohl das Lagergehäuse als auch die Tragfeder
jeweils für
sich als ein einziges, in sich zusammenhängendes Bauteil gestaltet sind
bzw. gefertigt werden können.
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Weitere Vorteile und Merkmale ergeben
sich auch aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung, das in den beigefügten Abbildungen figürlich dargestellt
ist. Erfindungswesentlich an diesem hydraulisch bedämpften Lager
für eine
Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug können dabei sämtliche
näher beschriebenen
Merkmale sein. Im einzelnen zeigt
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1 eine
ISO-Ansicht eines erfindungsgemäßen Lagers, 2 die Aufsicht (Draufsicht)
auf dieses Lager
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3 die
Seitenansicht
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4 die
Vorderansicht mit einem Schnitt durch einen am Lagergehäuse vorgesehenen
Lagerflansch zur Anbindung an das Kraftfahrzeug
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5 den
Querschnitt B-B aus 4 6 den Längsschnitt A-A aus 3
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7 eine
ISO-Ansicht des Lagers mit einem Tragbock der Brennkraftmaschine
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8 eine
andere ISO-Ansicht des Lagers mit dem Tragbock
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Zunächst auf die 7, 5 und 6 Bezug nehmend ist mit der
Bezugsziffer 1 ist ein Tragfeder-Körper in seiner Gesamtheit bezeichnet,
der aus der eigentlichen Tragfeder 11 eines Lagers für eine Brennkraftmaschine
in einem Kraftfahrzeug besteht, sowie daran angebundenen Seitenwänden
12,
einem Vertikal-Anschlaglappen 13, sowie einem Quer-Anschlaglappen 14.
In einer Aussparung in der Tragfeder 11 ist ein sog. Lagerkern 3 eingesetzt,
der eine Aufnahme 31 für
einen Zapfen 61 eines Tragbocks 6 aufweist, der
an das Gehäuse
einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine angeschraubt ist, die
als Antriebsaggregat eines Kraftfahrzeugs fungiert. Über mehrere Lager,
von denen zumindest eines Gegenstand der vorliegenden Erfindung
ist, ist diese Brennkraftmaschine im Kraftfahrzeug gelagert, und
zwar an dessen Karosserie oder einem Träger derselben. Hierzu ist das
erfindungsgemäße Lager über sein
Lagergehäuse 2 bzw. über daran
vorgesehene Lagerflansche 21 an der figürlich nicht dargestellten Karosserie (oder
dem genanten Träger)
bevorzugt lösbar
befestigt.
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Wie insbesondere aus den 1, 3, 5 und 8 hervorgeht, besitzt das
Lagergehäuse 2 im
Bereich der Tragfeder 11 einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt, der in
der zur Querschnittsebene senkrechten Richtung, die gleich der (in
den 3, 5 senkrecht zur Zeichenebene verlaufenden)
Achsrichtung 31a der Aufnahme 31 für den als
Verbindungselement zum Tragbock 6 fungierenden Zapfen 61 im Lagerkern 3 ist,
im wesentlichen unverändert
ist, d.h. dass das Lagergehäuse 2 quasi
einen Bügel
oder eine Brücke
bildet, wobei die Tragfeder 11 wie ersichtlich zwischen
den beiden seitlichen Schenkeln 24a, 24b des Lagergehäuses liegend
an deren Innenseite abgestützt
ist. In einem (figürlich
nicht dargestellten) Horizontalschnitt betrachtet, der in einer senkrecht
zu den Schnittlinien A-A (aus 3)
sowie B-B (aus 4) unterhalb
der Aufnahme 31 verläuft,
besitzt die Tragfeder 11 dabei einen im wesentlichen rechteckigen
Querschnitt und ist mit den im wesentlichen parallel zur Achsrichtung 31a der
Aufnahme 31 verlaufenden Kanten oder Stirnseiten 111a bzw. 111b (vgl. 3) im Lagergehäuse 2 an
den Innseiten der Schenkel 24a bzw. 24b abgestützt. Konkret
sind die Stirnseiten 111a, 111b der Tragfeder 11 dabei
an die Innenseiten dieser Schenkel 24a und 24b anvulkanisiert.
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Der die beiden Schenkel 24a und 24b miteinander
verbindende sog. Basis-Schenkel 22 des
im Querschnitt im wesentlichen U-förmigen Lagergehäuses 2 bildet
in vorteilhafter Funktionsvereinigung gleichzeitig einen Vertikalanschlag
bzw. Anschlag in Längsrichtung
für die
Tragfeder 11. Diese kann also mit ihrem oberen sog. Vertikal-Anschlaglappen 13, der
die bereits genannte Aussparung zur Aufnahme des Lagerkerns 3 nach
oben hin umgibt, an der Innenseite dieses Basis-Schenkels 22 anschlagen. Gleichzeitig
ist an diesen Vertikal-Anschlaglappen 13 seitlich ein sog.
Quer-Anschlaglappen 14 angebunden, der u.a. an der Seitenfläche 22a des
Basis-Schenkels 22 anschlagen kann und somit als Federweg-Begrenzung
für die
Tragfeder 11 fungiert. In der entgegengesetzten Richtung
ist ein mit dem Quer-Anschlaglappen 14 zusammenwirkender Stütz-Anschlag 62 am
Tragbock 6 vorgesehen (vgl. 8).
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Wie insbesondere aus den 5 und 6 hervorgeht, ist das figürlich dargestellte
Lager hydraulisch bedämpft,
wozu ein sog. Hydraulikmodul 5 (vgl. auch 3) vom Lagergehäuse 2 bzw. von einer Aufnahme 23 desselben
aufgenommen ist. Dieses (im wesentlichen übliche) Hydraulikmodul 5 besteht (vgl. 6) aus einer Düsenscheibe 51,
einer Düsenplatte 52,
einer Membran 53 und einem Rollbalg 54, und ist
mittels eines Lagerdeckels 55 nach unten hin abgeschlossen,
der in eine entsprechende Aufnahmenut in der Aufnahme 23 eingesetzt
bzw. mit dieser verbördelt
ist.
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In an sich noch üblicher Weise ist zwischen diesem
Hydraulikmodul 5 und der Tragfeder 11 eine Arbeitskammer 41 gebildet,
die mit Hydraulikflüssigkeit
gefüllt
ist. Korrespondierend hierzu sind im Hydraulikmodul 5 eine
Ausgleichskammer 43 sowie ein Kanal 42 und eine
Membranöffnung 44 vorgesehen. Begrenzt
ist nun die Arbeitskammer 14 aufgrund der besonderen Formgebung
der Tragfeder 11 in den durch die Achsrichtung 31a definierten
Projektionsebenen (diese sind parallel zur oder geneigt gegenüber der
Zeichenebene von 5,
dabei in dieser jedoch nicht sichtbar) durch an der Tragfeder 11 vorgesehene
Seitenwände 12,
wie 6 zeigt. Diese Seitenwände 12,
die an die Tragfeder 11 geeignet angeformt sind, liegen
mit ihren der Tragfeder 11 abgewandten Stirnseiten an der
Aufnahme 23 des Lagergehäuses 2 für das Hydraulikmodul 5 an.
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Durch all diese soweit beschriebenen
Maßnahmen
erhält
man ein äußerst kompakt
bauendes Lager, das auch bei engsten Raumverhältnissen optimal im sog. Motorraum
eines Kraftfahrzeugs, insbesondere Personenkraftwagens, untergebracht
werden kann. Hilfreich in diesem Sinne ist die von der üblichen
rotationssymmetrischen Form abweichende Formgebung der Tragfeder 11 sowie – hierzu
zugehörig – des Lagergehäuses 2 im
Bereich der Tragfeder 11. Ferner ist die Anschlagfunktion
in Vertikalrichtung direkt in die Tragfeder 11 integriert
und auch die Anschlagfunktion in Querrichtung (vgl. Quer-Anschlaglappen 14)
erfordert kaum zusätzlichen
Bauraum, wobei ein weiterer Querrichtungs-Anschlag in entgegengesetzter
Richtung durch ein zweites (ohnehin erforderliches) Lager realisiert
werden kann. Günstig
hinsichtlich des benötigten
Bauraums ist auch die Begrenzung der hydraulischen Arbeitskammer 41 durch
die Tragfeder 11 mit deren angeformten Seitenwänden 12.
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Zurückkommend auf die Verbindung
zwischen dem Lager und der (figürlich
nicht dargestellten) Brennkraftmaschine bzw. dem an dieser angeschraubten
Tragbock 6 wurde bereits der als Verbindungselement fungierende
Zapfen 61, der hier ein Bestandteil des Tragbocks 6 ist,
erwähnt.
Dieser Zapfen 6, anstelle dessen aber auch ein anderes
Verbindungselement mit einer sich in Achsrichtung 31a der
Aufnahme 31 im Lagerkern 3 erstreckenden Längsachse
vorgesehen sein kann, ist in die genannte und vorzugsweise gummierte
Aufnahme 31 im Lagerkern 3 eingepresst. Wie ersichtlich
verläuft
die Achsrichtung 31a der Aufnahme 31 für ein bzw.
das Verbindungselement zur Brennkraftmaschine bzw. zu deren Tragbock 6 in
Lager-Querrichtung und nicht – wie
bislang üblich – in Lager-Längsrichtung,
so dass eine größere Kraftübertragung
möglich
ist als mit der bislang üblichen
Verschraubung zwischen einem (bereits bislang üblichen) Lagerkern und einem (bislang
ebenfalls bereits üblichen)
Tragbock. Mit der erfindungsgemäßen Gestaltung
verläuft
somit der Kraftfluss auch für
hohe Belastungen in allen drei (räumlichen) Richtungen direkt
vom Tragbock 6 in das Lagergehäuse 2, und zwar ohne
Umwege über eine
Verschraubung. Lediglich in Längsrichtung
(beschrieben durch die Schnittlinien A-A bzw. B-B in den 3, 4) wird der Lagerkern 3 hauptsächlich auf Druck
beansprucht.
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Der Lagerkern 3 kann – auch aufgrund
des vorteilhaften Kraftflusses – als
Strangpressprofil oder als Stranggussprofil (bevorzugt aus Aluminium)
oder als Kunststoff-Bauteil ausgeführt sein, während der Tragfederkörper 1 in
seiner Gesamtheit aus einem geeigneten Elastomer in einer einzigen
Form vulkanisiert werden kann. Auch das Lagergehäuse 2 selbst kann
im übrigen
als einstöckiges
Bauteil bspw. in Aluminium-Druckguss gefertigt werden, und zwar
mit der vorteilhaften Integration des als Vertikal-Anschlag wirkenden
Basis-Schenkels 22, der die Funktion des bei bislang üblichen
Lagern separaten Anschlagtopfes übernimmt.
Vorteilhaft integriert ist bzw. sind in dieses Bauteil bzw. Lagergehäuse 2 ferner
die Aufnahme 23 für
das Hydraulikmodul 5 sowie Lagerflansche 21 zur
Verbindung des Lagergehäuses 2 mit
der Karosserie des Kraftfahrzeugs, und zwar mit vorteilhaft gestaltetem
Kraftfluss. Diese Lagerflansche 21 sind dabei an den Außenseiten
der Schenkel 24a und 24b des Lagergehäuses vorgesehen
und können durchaus
(wie figürlich
dargestellt; vgl. insbesondere 4)
gegenüber
der Längsachse
des Lagers – diese
ist gleich der Schnittlinie B-B in 4 – geneigt
sein, um eine optimale Einbaulage zu realisieren. Dabei muss keine
Rücksicht
auf gute Zugänglichkeit
zum Verbindungselement zwischen dem Lagerkern 3 und dem
Tragbock 6 genommen werden. Im übrigen können die Lagerflansche 21 entweder mit
geeigneten Gewindebohrungen (wie figürlich dargestellt) oder mit
geeigneten Stehbolzen zur Verbindung mit der Fahrzeug-Karosserie
oder einem Träger derselben
versehen sein.
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Zusammenfassend seien noch weitere
Vorteile – neben
den bereits erläuterten
Bauraum-Vorteilen und funktionalen Vorteilen – eines soweit beschriebenen
Lagers genannt. So ergibt sich über
die um den Lagerkern 3 herum an der Tragfeder 11 bzw. am
Tragfeder-Körper 1 anvulkanisierten
Vertikalanschlag-Lappen 13 sowie Queranschlag-Lappen 14, die
einen Puffer zwischen dem Lagergehäuse 2 und dem Tragbock 6 bilden,
ein optimaler Kraftfluss ohne Umweg über eine Verschraubung direkt
in die tragenden Teile. Dabei ermöglicht die Gestaltung der Tragfeder 11 als
sog. Dachlager eine vorteilhafte Progression in der Längsfederkennlinie
bei gleichzeitiger vorteilhafter geringer Querfederrate. (Dies ist
erheblich günstiger
als bei den bislang üblichen
rotationssymmetrischen Tragfedern, die eine zu geringe Längssteifigkeit
ohne Progression und eine zu hohe Quersteifigkeit besitzen).
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Was das kurz erläuterte Hydraulikmodul 5 betrifft,
so kann dieses quasi als Baukasten eingesetzt bzw. aus einem Baukasten
entnommen werden, so dass für
alle Brennkraftmaschinen-Varianten geeignet abgestimmte Hydraulikmodule
verwendet werden können.
Dabei ist das Hydraulikmodul 5 hier in vorteilhafter Weise
rotationssymmetrisch ausgeführt,
um die Länge
des Kanals 42 durch unterschiedliche rotatorische Positionierung
der Öffnung
in der Düsenplatte 52 zu
variieren. Ferner kann das Hydraulikmodul 5 eine Steuerung
zum gezielten Schalten der erzielbaren Dämpfung aufweisen, wobei noch darauf
hingewiesen sei, dass durchaus eine Vielzahl von Details insbesondere
konstruktiver Art abweichend vom gezeigten Ausführungsbeispiel gestaltet sein
kann, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.
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- 1
- Tragfeder-Körper
- 11
- Tragfeder
- 111a
- Stirnseite
- 111b
- Stirnseite
- 12
- Seitenwand
- 13
- Vertikal-Anschlaglappen
- 14
- Quer-Anschlaglappen
- 2
- Lagergehäuse
- 21
- Lagerflansch
(zur Befestigung an Fzg.-Karosserie)
- 22
- Basis-Schenkel
(= Vertikal-Anschlag)
- 23
- Aufnahme
(für Hydraulikmodul
5)
- 24a,b
- (seitlicher)
Schenkel
- 3
- Lagerkern
- 31
- Aufnahme
31 (für
den Zapfen 61 des Tragbocks 6)
- 31a
- Achsrichtung
der Aufnahme 31
- 41
- Arbeitskammer
(mit Hydraulikflüssigkeit befällt)
- 42
- Kanal
- 43
- Ausgleichskammer
- 44
- Membranöffnung
- 5
- Hydraulikmodul
(zur Bedämpfung)
- 51
- Düsenscheibe
- 52
- Düsenplatte
- 53
- Membran
- 54
- Rollbalg
- 55
- Lagerdeckel
- 6
- Tragbock
(an Brennkraftmaschine angeflanscht)
- 61
- Zapfen
- 62
- Anschlag