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Elastisches Lager für die Lagerung des
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Fahrerhauses eines Lastkraftwagens Die Erfindung betrifft ein elastisches
Lager für die Lagerung des Fahrerhauses eines Lastkraftwagens nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Für ein angenehmes und ermüdungsfreies Fahren ist es erforderlich,
das Fahrerhaus eines Lastkraftwagens gegenüber dem Fahrzeugrahmen elastisch zu lagern.
Bei einem bekannten Fahrerhauslager (DE-OS 29 15 811) ist ein Gummi-Metallelement
in einem am Fahrzeugrahmen befestigten Gehäuse angebracht. In einem inneren Metallteil
eines vertikal stehenden Schubelements erstreckt sich quer zur Fahrtrichtung ein
Lagerbolzen, auf dem das Fahrerhaus gelagert ist und um den es gedreht bzw. aufgeklappt
werden kann. Vertikal angeregte Fahrbahnstöße werden von den Schubelementen aufgenommen
und das Fahrzeug ist in vertikaler Richtung für den Fahrer gefedert.
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Kräfte in Fahrtrichtung, die beim Bremsen oder Anfahren auftreten,
werden ebenfalls in das Gummi-Metallelement in dessen Druckrichtung eingeleitet,
was eine an sich gewünschte, relativ starre Führung in Fahrtrichtung bewirkt.
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Quer zur Fahrtrichtung ist das Gummielement auf Schub beansprucht,
so daß im Vergleich zur Fahrtrichtung eine kleinere Federkonstante vorliegt.
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Bei dem bekannten Lager trägt somit das Gummielement die statische
Last des Fahrerhauses und alle fahrbahnangeregten Stöße und Beschleunigungs- und
Fliehkräfte werden vom Gummielement aufgenommen. Das Gummielement ist daher insgesamt
relativ starr auszuführen, wodurch von vornherein bereits eine unerwünscht feste
Koppelung an den Fahrzeugrahmen und damit Schall- und Schwingungsübertragung erfolgt.
Eine andere Lagerkonstruktion benützt für die statische Last und auch für vertikale
Stöße ein separates Federelement an den beiden Vorderseiten des Fahrerhauses.
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Es ist zusätzlich eine weitere Lagerung des Fahrerhauses für die Führung
in Längsrichtung und auch in Querrichtung, so wèit dies nicht.von rückwärtigen weiteren
Lagern mitübernommen wird, erforderlich. Ein dafür verwendetes elastisches Lager,
das die Erfindung betrifft, soll um seine unbelastete Mittellage in Querrichtung
nur mit sehr geringen Rückstellkräften schwingen können, bevor ein Anschlag für
starke Belastungen erreicht wird. Ähnlich sollen auch die Rückstellkräfte in Fahrtrichtung
erst relativ klein sein und dann ziemlich progressiv ansteigen.
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Weiter muß das Lager um seine Achse aufgrund der speziellen Anlenkung
leicht und ohne Rückstellkräfte drehbar sein.
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Aufgabe der Erfindung ist es somit, ein elastisches Lager zu schaffen,
das in Querrichtung (Axialrichtung) nur eine geringe Rückstellkraft aufweist und
in Fahrtrichtung (Radialrichtung) eine anfangs ebenfalls kleine Federkonstante mit
anschließender progressiver Zunahme aufweist.
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Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Lager mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Gemäß Anspruch 1 besteht das elastische Lager aus einem Gummi-Metallteil,
mit einem inneren, zylindrischen Metallteil und einem äußeren, zylindrischen Metallteil.
Zwischen beide Metallteile ist ein Gummikörper festhaftend einvulkanisiert. Das
äußere Metallteil hat einen Längsschlitz, der bei der Montage des Gummi-Metallteils
in ein Aufnahmeauge durch Aufbringen einer radialen Vorspannung geschlossen wird.
Durch die vom äußeren Metallteil radial nach außen wirkende Spannung sitzt das Gummi-Metallteil
ohne weitere Maßnahmen fest im Aufnahmeauge. Das innere Metallteil ist mit dem Fahrerhaus
(oder dem Fahrzeugrahmen) und das Aufnahmeauge mit dem Fahrzeugrahmen (oder Fahrerhaus)
verbunden.
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Erfindungsgemäß wird eine geringe Federkonstante um die Mittellage
des Lagers durch einen in einer Radialebene zwischen den beiden Metallteilen velaufenden
Gummisteg erzeugt. Das Lager hat dadurch die gewünschten, sehr geringen Rückstellkräfte
in der Fahrzeugquerrichtung (Axialrichtung des Lagers). Das Lager kann auch um seine
Achse mit relativ geringen Rückstellkräften verdreht werden. Der Steg ist mit einer
dickeren, axial ausgedehnten Gummischicht verbunden, die zweckmäßig auf dem inneren
Metallteil aufvulkanisiert ist, jedoch auch auf der inneren Seite des äußeren Metallteils
anvulkanisiert sein kann.
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Bei Bewegungen des Lagers in einer Radialebene, insbesondere in der
Fahrzeuglängsrichtung, wird bei geringen Auslenkungen der Gummi steig und der darunter
liegende Teil der Gummischicht auf Druck beansprucht, wobei sich der Steg in die
Gummischicht eindrückt. Dies erfolgt noch mit relativ geringen Rückstellkräften.
Bei einer Auslenkung, die größer ist als der ringförmige Spalt zu beiden Seiten
des Gummistegs, legt sich die Gummischicht an das gegen überliegende Metallteil
mit ihrer gesamten Fläche an, wodurch die Federkonstante steil ansteigt und der
Steg in die Gummischicht ganz eingedrückt ist.
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Für Querbewegungen ist es erforderlich, insbesondere auch zum Schutz
des Steges gegen Querbewegungsstöße, einen Anschlag vorzusehen. Da die Lager zu
beiden Seiten eines Fahrerhauses eingebaut werden, reicht es aus, wenn pro Lager
nur jeweils ein Anschlag für eine Querrichtung vorgesehen ist.
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Es hat sich gezeigt, daß für eine befriedigende Lagerausführung der
Steg so zu dimensionieren ist, daß seine axiale Federkonstante 10% bis 50% der axialen
Federkonstante beträgt, die eine Buchse hätte, bei der der gesamte Raum zwischen
dem äußeren und inneren Metallteil mit Gummi ausgefüllt wäre. Bei dieser Bemessungsvorschrift
sind unterschiedliche Gummihärten oder geometrische Abmessungen berücksichtigt bzw.
eliminiert.
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Mit den Merkmalen des Anspruchs 2 wird eine zweckmäßige Ausbildung
eines Anschlags für die Querbewegung angegeben.
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Dabei soll das innere Metallteil länger als das äußere Metallteil
sein und die damit verbundenen Halterungen für das Fahrerhaus radial abstehen. Das
kürzere, äußere Metallteil kann sich dann in bezug auf diese Halterungen um eine
Mittellage bewegen. Bei größeren Auslenkungen dagegen legt sich das äußere Metallteil
an die Halterungen an, wodurch ein Anschlag geschaffen ist. Ein Anschlag kann jedoch
auch durch andere Maßnahmen geschaffen sein, wobei zu berücksichtigen ist, daß eine
Relativbewegung der beiden Metallteile durch eine Auslenkung des Gummistegs in einem
bestimmten Bereich gewährleistet sein muß und bevor der Gummisteg zu stark belastet
wird, der Anschlag bereits greift.
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Gemäß Anspruch 3 wird ein Anschlag vorteilhaft so gebildet, daß das
äußere Metallteil an einer oder beiden Stirnseiten aufgebogen ist und axial nach
außen mit Gummi zur Bildung eines Anschlagpuffers versehen ist. So ein Puffer kann
dabei als ganz umlaufender Rand ausgeführt sein.
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Falls aber die Gegenanschlagseite nicht am gesamten Umfang vorliegt,
ist es zweckmäßig, den Pufferrand nur über einen bestimmten Kreisbereich vorzusehen.
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Da das metallische, äußere Teil bei der Montage vorgespannt wird,
d. h. sein Durchmesser verkleinert wird, ist es vorteilhaft, den radial aufgebogenen
Rand mit Schlitzen zu versehen, so daß nur radial abstehende Zacken vorstehen. Damit
wird ein Knicken des Rohres oder uberdehnen des Gummis beim Vorspannen vermieden.
Die Form der Zacken soll sich nach außen verjüngen, so daß auch Spannungen im Gummi
nach außen hin abgebaut werden (Anspruch 4).
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Zur Vermeidung von Korrosion an den Metallteilen ist es zweckmäßig,
diese womöglich mit einer dünnen Gummischicht gemäß Anspruch 5 abzudecken. Eine
dünne Gummischicht an der Außenseite des äußeren Metallteils erhöht zusätzlich die
Reibungshaftung gegenüber dem Aufnahmeauge und dient auch vorteilhaft zum Ausgleich
von Fertigungstoleranzen.
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Mit Anspruch 6 wird eine erste, bereits mit gutem Erfolg erprobte
Art angegeben, wie die Spannung radial nach außen zur festen Halterung des äußeren
Metallteils im Aufnahmeauge erzeugt wird. Vor dem Einpressen des Gummi-Metallteils
ist dieses im Durchmesser weiter und damit auch der Steg höher. Nach der Montage
im Aufnahmeauge ist der Durchmesser geringer und damit der Steg zusammengepreßt,
so daß bereits von diesem ein Druck nach außen für die Halterung aufgebracht wird.
Weiter sollen jedoch die längsverlaufenden Schlitzränder des äußeren Metallteils,
das zweckmäßig eine gerollte Blechbuchse ist, aufeinanderstoßen, wobei das äußere
Metallteil nicht nach innen einknicken darf. Damit wird auch über die Metallbuchse
eine Spannung nach außen aufgebaut. Eine am Außenumfang des äußeren Metallteils
aufgebrachte Gummischicht kann dabei vorteilhaft Fertigungstoleranzen in der
Schlitzbreite
oder dem Aufnahmeaugendurchmesser aufnehmen.
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Eine zweite Möglichkeit wird in Anspruch 7 angegeben, wobei das äußere
Metallteil als Federstahlbuchse herge stellt ist und die Federkraft nach dem Einbau
im Aufnahmeauge,nach außen für einen festen Halt sorgt.
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Nach Anspruch 8 ist es vorteilhaft, den Steg im Querschnitt trapezförmig,
d. h. nach radial außen hin, schmäler zu gestalten, wodurch gleichmäßige Spannungen
im Steg, insbesondere bei einer Drehbelastung, erhalten werden.
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Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung mit weiteren Einzelheiten,
Merkmalen und Vorteilen n-äher erläutert.
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Es zeigen Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein Gummi-Metallelement
im nicht eingebauten Zustand, Fig. 2 eine Seitenansicht des Gummi-Metallteils gemäß
Fig. 1, Fig. 3 einen Axialschnitt durch ein elastisches Lager mit eingebautem Gummi-Metallelement
nach Fig. 1, Fig. 4 eine Seitenansicht des Lagers nach Fig. 3.
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In Fig. 1 ist ein Gummi-Metallteil 1 dargestellt, das aus einem inneren,
zylindrischen Metallteil 2, einem zylindrischen, äußeren Metallteil 3, einer auf
dem inneren Metallteil 2 aufvulkanisierten Gummischicht Lt und einem Steg 5 aus
Gummi besteht. Das innere Metallteil 2 ist eine starkwandige Metallbuchse, die länger
ist als das äußere Metallteil 3; die Gummischicht 4 entspricht in ihrer Länge
ebenfalls
der Länge des äußeren Metallteils 3. Das äußere Metallteil 3 hat einen Längsschlitz
6, von dem aus sich der Steg 5 und die Gummischicht 4 V-förmig zum inneren Metallteil
2 hin erstrecken (siehe Fig. 2).
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Der Steg 5 ist im Querschnitt trapezförmig gestaltet und liegt etwa
in der Mittelebene des Lagers. Links und rechts des Steges 5 liegt jeweils ein ringförmiger
Spalt 7, 8. Das äußere Metallteil 3 ist eine Blechbuchse, die an ihrer linken Stirnseite
über einen Winkelbereich von ca. 1200 (siehe Fig. 2) radial zu einem Rand 9 aufgebogen
ist, der geschlitzt ist, so daß sich Zacken 10 (in Fig. 2 gestrichelt dargestellt)
ergeben. Diese Zacken 10 bzw. der Rand 9 ist zur linken Stirnseite hin mit einem
relativ dicken Gummipolster 11 überzogen. Der waagrechte Teil des äußeren Metallteils
ist sowohl an seiner Außenseite mit einer dünnen Gummischicht 12 und an seiner Innenseite
mit einer Gummischicht 13 umgeben.
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Das in Fig. 1 und 2 beschriebene Gummi-Metallteil 1 wird bei der Montage
in ein Aufnahmeauge 14 mit zylindrischem Innendurchmesser eingepreßt, wie in Fig.
3 und b dargestellt. Der Innendurc-hmesser des Aufnahmeauges ist dabei kleiner als
der Durchmesser des Gummi-Metallteils im unbelasteten Zustand (Fig. 1 und 2) und
so gewählt, daß der Längsschlitz 6 im eingepreßten Zustand geschlossen ist.
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Dabei wird auch der Steg 5 zusammengepreßt und in seiner Höhe etwas
reduziert. Am inneren Metallteil 2 ist links und rechts, radial abstehend, je eine
Halterung 15, 16 für ein (nicht dargestelltes) Fahrerhaus mit Hilfe einer Schraubverbindung
17 angeschraubt. Fig. 4 zeigt eine Seitenansicht des Lagers, bei der die Schraubverbindung
17 und die Halterung 16 weggelassen wurden.
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Aus Fig. 3 ist zu erkennen, daß der Gummipolster 11 und die Halterung
16 einen Anschlag bilden, der nach einem Auslenkungsweg (Spalt 18) zur Anlage kommt.
Auf der anderen Seite, zur Halterung 15 hin, ist kein Anschlag
vorgesehen,
da auf der anderen Seite des Fahrerhauses ebenfalls ein Lager mit einseitigem Anschlag
liegt, das über das Fahrerhaus starr verbunden ist, so daß pro Lager nur jeweils
ein Anschlag erforderlich ist. In Fig. Lt ist an der strichlierten Linie 19 die
Form der Halterungen 15, 16 in der Seitenansicht zu erkennen. Der Rand 9 bzw. der
Gummianschlag 11 liegen im Bereich der Halterung 16.
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Das vorgeschriebene Lager hat folgende Funktion: Bei kleinen Bewegungen
des Fahrerhauses (Halterungen 15, 16) in Axialrichtung im Bereich der Spaltbreite
18 wird der Steg 5 seitlich auf Schub belastet und die Bewegung erfolgt wegen der
geringen Breite des Steges 5 mit nur sehr geringer Rückstellkraft. Bei einer weiteren
axialen Auslenkung kommt der Anschlag 11 zur Wirkung, wodurch die Federkonstante
in dieser Richtung steil ansteigt. Dies geschieht einerseits zur Begrenzung der
seitlichen Auswanderung des Fahrerhauses und andererseits zum Schutze des schmalen
Steges 5 vor Oberlastung.
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Eine Verdrehung des Aufnahmeauges 14 gegenüber dem Fahrerhaus wird
ebenfalls mit geringer Rückstellkraft durchgeführt, wobei die Verdrehbewegung ebenfalls
vom Steg 5 aufgenommen wird.
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Bei einer Bewegung des Fahrerhauses in radialer Richtung, insbesondere
bei der Beschleunigung und Verzögerung des Fahrzeugs, wird der Steg 5 auf der Belastungsseite
auf Druck beansprucht und in die Gummischicht 4 eingedrückt. Diese Bewegung erfolgt
ebenfalls mit geringer Rückstellkraft so lange, bis der Weg der Spalte 7, 8 überwunden
ist, und das äußere Metallteil 3 mit seiner Gummischicht 13 an der Gummischicht
4 anliegt. Die Gummischicht 4 wirkt nun als nachgiebiger Anschlag, so daß bei einer
weiteren radialen Auslenkung des Fahrerhauses die Federkonstante in dieser Richtung
steil ansteigt.
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