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Die Erfindung betrifft ein elastisches Lager, wie es durch die
Kennzeichen des ersten Teils des Anspruchs 1 definiert wird. Ein
solches elastisches Lager ist aus GB-A-1 016 392 bekannt.
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Elastische Lager, die die Bewegungen des Fahrzeugmotors dämpfen
sind allgemein bekannt. Es lassen sich bei diesen Bewegungen die
relativ niederfrequenten Kippbewegungen des Motors, wie sie beim
Anfahren oder Bremsen des Fahrzeugs eintreten, und die relativ
hochfrequenten Motorschwingungen unterscheiden. Die
Kippbewegungen im Frequenzbereich von 3 bis 18 Hz haben den
größten Einfluß auf den Fahrkomfort, während die
Motorschwingungen im Bereich von 50 bis 200 Hz die einzelnen
Teile in und an dem Fahrzeug, sowie das Fahrzeuginnere als
Resonanzraum anstoßen, wodurch die Bewegungen nicht nur fühlbar,
sondern auch durch die unter anderem abgeleiteten Schwingungen
der Teile noch zusätzlich hörbar werden. Es gab also jeden Grund,
die in dem elastischen Lager angewandte Technik weiter zu
verfeinern und zu entwickeln und dem Lager frequenz-selektive
Eigenschaften zu vermitteln, um optimale Dämpfung, insbesondere
in den einschlägig bedeutsamen Frequenzbereichen zu realisieren.
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Es ist bekannt, dazu flüssigkeitsgedämpfte hydro.- elastische
Lager anzuwenden. Ein bekanntes hydroelastisches Lager weist zwei
Kammern mit zylindrischem Querschnitt auf, die vollständig mit
einer Frostschutzflüssigkeit gefüllt sind. Die Kammern werden von
einer zylindrischen Trennwand getrennt, in der sich an ihrem
Umfang ein Kanal befindet, dessen Länge und Querschnitt durch
Verdrehen von zwei Trennwandteilen einstellen läßt, wodurch der
Widerstand, den die Flüssigkeit während des Durchfließens durch
den Kanal erfährt, eingestellt werden kann. Von einer in einem
Gummikörper enthaltenen Halterung wird bei einer Bewegung in der
Längsrichtung der Halterung die Flüssigkeit in der ersten Kammer
periodisch unter Druck gesetzt.
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Da in dem Lagerinneren um die zweite Kammer eine Membran
angebracht ist, führt die Bewegung der Halterung zu einer
Verlagerung der Flüssigkeit durch den Kanal. Bei höherer Frequenz
der Bewegung kann die Flüssigkeitsverlagerung dieser Bewegung
nicht folgen und erfolgt eine zusätzliche Dämpfung der Bewegung.
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Die auf diese Weise erfolgende frequenzabhängige Dämpfung hat
jedoch bei höheren Bewegungsfrequenzen einen nicht akzeptablen
Anstieg des Schallpegels bei den höheren Bewegungsfrequenzen zur
Folge, und dies hat zu einer weiteren Verfeinerung und
fortschrittlichen Entwicklung des Lagers geführt, zu einer
flexiblen Aufhängung von wenigstens einem teil der Trennwand, um
den Schallpegel einzuschränken.
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Ein Preis/Komfort-Verhältnis eines solchen Lagers wird vom
Einsatz von eingebauten Anschlägen beeinflußt, die derart in das
Lager integriert sind, daß unter dynamischer Belastung extreme
Verlagerungen begrenzt werden, ohne daß die
Dämpfungseigenschaften allzu stark beeinträchtigt werden.
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Die vorgenannten Anschläge erhöhen den Preis sowohl der
Konstruktion als auch des arbeitsaufwendigeren
Herstellungsverfahrens.
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Der zweck der Erfindung ist es, ein einfaches Lager mit einem
verbesserten Preis-/Komfort-Verhältnis zu verschaffen, welches
Lager, ohne von einer einfachen Konstruktion abzugehen, in
zweckmäßiger Weise Bewegungen in unterschiedlichen Richtungen
dämpft.
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Zu diesem Zweck ist das erfindungsgemäße elastische Lager durch
die Kennzeichen des Anspruchs 1 definiert.
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Der Vorteil des elastischen Lagers liegt in der Kombination
seiner einfachen Beschaffenheit, seiner soliden Konstruktion,
sowie in der trotz der einfachen Beschaffenheit erfolgenden
Verschaffung der Möglichkeit, Bewegungen in verschiedenen
unabhängigen und entgegengesetzten Richtungen zu dämpfen
(beispielsweise Motorbewegungen entlang allen Hauptachsen des
Fahrzeugs).
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Ein weiterer Vorteil ist der, daß die zulässige
Bewegungsfreiheit, die das elastische Lager in der Längsrichtung
und in den in der Querebene gelegenen Richtungen zuläßt, näher
durch eine Wahl der Abmessung in der Längsrichtung des
helmförmigen Umfangsrands bestimmt werden kann.
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Eine Ausführung des elastischen Lagers nach der Erfindung hat das
kennzeichnenden Merkmal, daß das elastische Material mit einer
Stoßplatte am demjenigen stirnseitigen Ende versehen ist, das
außerhalb der Einfassung bleibt, welche Stoßplatte mit einem
außerhalb des Umfangs des elastischen Materials herausragenden
Stoßrand versehen ist, an dem ein aus elastischem Material
hergestelltes Stoßkissen angebracht ist, und daß der Helmrand der
Einfassung einen in der Querebene gelegenen Rand aufweist.
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Diese Ausführung des erfindungsgemäßen elastischen Lagers
gewährleistet, daß eine ungewöhnliche Bewegung des elastischen
Lagers in der Längsrichtung gehemmt wird. Insbesondere bei dem
Fall einer unter Druck erfolgenden Belastung des elastischen
Lagers und bei einer dementsprechend erfolgenden Bewegung
aufeinander zu der beiden Befestigungsstiele, wird durch die
Herstellung eines mechanischen Kontakts zwischen dem Stoßkissen
und dem Rand ein Hemmen der auf einander zu erfolgenden Bewegung
der Befestigungsstiele realisiert.
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Eine weitere Ausführung des erfindungsgemäßen elastischen Lagers
hat das kennzeichnende Merkmal, daß der helmförmige Umfangsrand
auf einem Teil des Umfangs zu einem rinnenförmigen Teil gebogen
ist, so daß der Stoßrand in diesen Teil aufgenommen werden kann.
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Diese Ausführungsform des elastischen Lagers nach der Erfindung
hat den Vorteil, daß sowohl Bewegungen, bei denen die
Befestigungsstiele aufeinander zu bewegen, als auch Bewegen, bei
denen die Befestigungsstiele voneinander weg bewegen, nach
Überschreiten eines gewissen Schwellenwerts, in wirksamer Weise
gehemmt werden können.
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In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführung ist das Lager
vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, daß das elastischem Material
einen Teil mit elliptischem und/oder tonnenförmigem Querschnitt
aufweist. Ein tonnenförmiger Querschnitt des elastischen
Materials bestimmt, zusammen mit der inneren Form (Umfang und
Tiefe) der Einfassung beim Zusammenpressen in der Längsrichtung
die bewegungsdämpfenden Eigenschaften des Lagers. In noch einer
weiteren Vorzugsausführungsform ist der Innenquerschnitt der
Einfassung des elastischen Lagers kreisförmig.
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Die Erfindung wird im einzelnen anhand der Zeichnung erläutert,
in der ähnliche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen
sind. In der Zeichnung zeigt:
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Figur 1 ein elastisches Lager nach der Erfindung, teilweise im
Querschnitt dargestellt, in statisch belastetem Zustand, und
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Figur 2 eine Draufsicht des in Figur 1 gezeigten Lagers.
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In Figur 1 wird ein elastisches Lager 1 gezeigt, das aus einer im
allgemeinen metallischen Einfassung 2 besteht, die einen
teilweise pfannenförmigen Querschnitt hat, und aus einem in die
Einfassung 2 aufgenommenen elastischen Material 3, das
beispielsweise aus einem plastischen und/oder Gummimaterial
hergestellt sein kann. Aus der Draufsicht des Lagers 1 aus Figur
1, gezeigt in Figur 2, ist erkennbar, daß die Einfassung 2 und
das elastische Material 3 eine gebogene, runde Form aufweisen.
Aus der dargestellten Vorzugsausführungsform des Lagers 1 ist
erkennbar, daß der Außenumfang 4 des elastischen Materials 3 ein
einigermaßen elliptisches Profil hat. Der Innenumfang 5 der
Einfassung 2, die in einem gewissen Abstand von dem Außenumfang 4
gelegen ist, wird vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt
haben. Das Material 3 wird in der Längsrichtung von zwei
Stirnflächen 6 und 7 begrenzt. Durch die Stirnfläche 6 hindurch
steckt ein Befestigungsstiel 8 in das Material 3 und durch die
Stirnfläche 7 steckt ein Befestigungsstiel 9 in das Material 3.
Die beiden Stiel 8 und 9 werden im allgemeinen mit Gewinde
versehen. Die helm- oder pfannenförmige Einfassung 2 hat eine
vertiefte Seite 10, in der eine Öffnung 11 angebracht ist, durch
die der Befestigungsstiel 11 hindurchgesteckt wird. Das Lager
wird eingeklemmt zwischen eine an der Stirnfläche 6 angebrachte
Stütze 12, die beispielsweise eine Motorstütze sein kann, und
einen Hilfsrahmen 13 oder einen Karosserieteil, von dem nur ein
Teil in der Figur 1 gezeigt wird, der an der vertieften Seite 10
der Einfassung 2 montiert ist. Die Stütze 12 und der Hilfsrahmen
13 werden mittels nicht dargestellter Muttern fest auf den
Befestigungsstielen 8 beziehungsweise 9 befestigt. Ein Vorsprung
14 und eine damit übereinstimmende Öffnung 15 in der Stütze
sichert und lokalisiert das Material 3 gegenüber der Stütze 12.
In ähnlicher Weise kann, erwünschtenfalls, die Stirnfläche 7 des
Materials mit einem Vorsprung 16 und einer dementsprechenden
Öffnung 17 in der vertieften Seite 10 versehen sein, die sowohl
die Verlagerung des Materials 3 und der Einfassung 2 relativ
zueinander verhindert und diese lokalisiert, und ebenfalls so für
die Einfassung relativ zu dem Hilfsrahmen 13.
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Für eine weitere Erläuterung der Funktion des elastischen Lagers
ist es erforderlich, die nachfolgenden Hauptrichtungen zu
unterscheiden: Die Richtung der Z-Achse oder der
Längsrichtungsachse, und die Querebene, die senkrecht zu der
Längsrichtung verläuft, und in der die X- und die Y-Achse
gelegen sind. Die Funktion des elastischen Lagers ist derart, daß
durch die Gestaltung des Außenumfangs 4 des elastischen Materials
3 in der Kombination mit der Form und der Tiefe des
Innenquerschnitts 5 der Einfassung 2 die bewegungsdämpfenden
Eigenschaften des Lagers, insbesondere in bezug auf dessen
Belastung an den Hauptachsen entlang, unabhängig voneinander
bestimmt werden können. Wie vorstehend ausgeführt worden ist, hat
der Außenumfang 4 beispielsweise einen elliptischen Querschnitt,
wobei beispielsweise die lange Achse der Ellipse in Richtung der
X-Achse gelegen ist, wie dies in Figur 2 dargestellt wird. Die
kurze Achse der Ellipse liegt dann in der Richtung der Y-Achse.
Bei der Bewegung der Stütze 12 relativ zu dem Hilfsrahmen 13,
beispielsweise infolge von Motorbewegungen und/oder infolge des
fahrens auf einer holprigen Straßendecke und/oder infolge des
Bremsens, Anfahrens, Kurvenfahrens mit dem Fahrzeug, bewegen die
Stütze 12 und der Hilfsrahmen 13 beispielsweise in der Querebene,
wobei durch die Wahl der genannten Kombination der Form des
Außenumfangs 4 und der Form und der Tiefe des Innenquerschnitts 5
es nicht nur möglich ist, die Dämpfung in den X- und Y-
Achsenrichtungen voneinander zu bestimmen, wobei es jedoch
ebenfalls möglich ist, die Dämpfung in zwei entgegengesetzten X-
Achsenrichtungen voneinander abwichen zu lassen, wie auch die in
den beiden Y- Achsenrichtungen. In letzterem Falle wird
beispielsweise der Querschnitt des Außenumfangs 4 des Materials 3
nicht punktsymmetrisch sein, und wird der Querschnitt, gezeigt in
Figur 2, links von der Y-Achse von dem rechts dieser Y- Achse
abweichen, und wird der Querschnitt über der X-Achse von dem
unter der X-Achse abweichen. Im Allgemeinen aber wird ein
symmetrischer, beispielsweise elliptischer Querschnitt des
Außenumfangs 4 bevorzugt werden, wie er in der Figur 2 gezeigt
ist. Erwünschtenfalls kann die Kombination grundsätzlich auch so
gewählt werden, daß der Außenumfang 4 einen kreisförmigen
Querschnitt hat und daß der Innenquerschnitt 5 der Einfassung 2
eine elliptische Form hat.
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In Figur 1 ist deutlich gezeigt, daß das elastische Material 2
einen in der Z-Achsenrichtung verlaufenden tonnenförmigen
Querschnitt 4 hat. Der tonnenförmige Querschnitt entlang der Z-
Achse und der möglicherweise elliptische Querschnitt in der X-Y-
Ebene, zusammen mit dem in der Z-Achsenrichtung gelegenen
helmförmigen Umfangsrand 21 bestimmen letztendlich den
Arbeitsraum 23 zwischen der Einfassung und dem elastischen
Material 3. Die räumliche Form des Arbeitsraums 23 ist für die
Verlagerungs- und Dämpfungseigenschaften des Lagers 1 in den
unterschiedlichen Richtungen.
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Insbesondere beim Eindrücken des Lagers 1 werden die
kennzeichnenden Merkmale in der Z-Achsenrichtung durch Füllen des
Arbeitsraums 23 mit dem elastischen Material 3 sowie dem in
vorbestimmter Weise erfolgenden Vorspringen des elastischen
Materials 3 über den helmförmigen Umfangsrand 21 hinaus bestimmt,
welches Vorspringen auch von dem Profil des helmförmigen
Umfangsrand 21 abhängig ist.
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Auf der Stirnfläche 6 ist eine Stoßplatte angebracht, die einen
außerhalb des Umfangs des Materials 3 herausragenden Stoßrand
hat, an dem stellenweise aus elastischem Material hergestellte
Stoßkissen 201 und 202 angebracht sind. Ein Teil des Endes der
Einfassung 2 ist mit einem gewöhnlich umgesetzten Rand oder einem
helmförmigen Umfangsrand 21 versehen. So funktioniert der in der
Querebene gelegene Teil des helmförmigen Umfangsrands 21 als der
Rand, mit dem das erste Stoßkissen 210 zusammenwirkt, wenn die
Befestigungsstiele aufeinander zu bewegen. In dem Falle wird das
Lager 1 somit unter Druck beansprucht und wird das innerhalb der
Einfassung 2 gelegene elastische Material gegen die Innenfläche 5
der Einfassung 2 vorspringen, wobei die äußere Form des
elastischen Materials 3 und die innere Form der Einfassung 2
einschließlich des helmförmigen Umfangsrands 21 die
bewegungsdämpfenden Eigenschaften bestimmen. Bei weiterer
Druckbeanspruchung des Lagers 1 wird das erste Stoßkissen 201
ebenfalls stellenweise Kontakt mit dem helmförmigen Umfangsrand
21 machen und wird die Bewegung resolut dämpfen.
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Ein Teil des helmförmigen Umfangsrands 21 ist in Form eines
rinnenförmigen teils 22 gebogen. In dem Fall bleibt ein Teil des
zweiten Stoßkissens 202 innerhalb des rinnenförmigen Teils 22, so
daß auch Bewegungen des Lagers in der entgegengesetzten Z-
Achsenrichtung in dem Augenblick wirksam gehemmt werden, in dem
das zweite Stoßkissen 202 mit dem rinnenförmigen Teil 22 Kontakt
macht.
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Das Lager ist nicht nur einfach, sondern ist auch universell
anwendbar und ist sowohl für eine Motorenaufhängung in einem
Fahrzeug mit dem Motor in der Querlage, sowie für den Einsatz in
einem Fahrzeug mit dem Motor in der Längsrichtung. Je nach der
Anordnung des Motors kann das Lager nämlich den spezifischen
bewegungsdämpfenden Eigenschaften in der Richtung des X- oder Y-
Achse angepaßt werden, indem das Lager einfach verdreht wird.
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Außerdem ist es möglich, die Stelle, an denen die Bewegungen in
der X-Achsen- und in der Y-Achsenrichtung gehemmt werden, durch
Wahl des Verhältnisses des Außendurchmessers des elastischen
Materials 3 relativ zu dem Innendurchmessers 5 der Einfassung 2
zu bestimmen.
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Auch die bewegungsdämpfenden Eigenschaften in der Z-
Achsenrichtung des Lagers erfüllen ihre Aufgabe in der Praxis
hervorragend, da die einzelnen Freguenzkomponenten in der
Bewegung des Motors infolge der unterschiedlichen Laufzeiten
dieser Frequenzkomponenten führen zu einem Mitteln der
letztendlich von einem Fahrgast in dem Fahrzeug erfahrenen
Bewegung, wodurch in der Praxis der Fahrkomfort ausreichend
günstig ist, gewiß wenn in dem Fall auch die günstigen
bewegungsdämpfenden Eigenschaften in der X-Achsenrichtung und in
der Y-Achsenrichtung mitberücksichtigt werden.
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Als elastisches Material wird ein im allgemeinen geeignetes
Gummi-, Kunststoff- oder ein Gummi- /Kunststoffverbundmaterial
gewählt.