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Elastisches Motorlager
Die Erfindung betrifft ein elastisches Motorlager fUr Antriebsmotoren in Strassen-, Schienen-, Wasserund Luftfahrzeugen, bei dem zwischen einem inneren keilförmigen Metallkörper und einem äusseren trogartigen, mit Befestigungsflanschen versehenen Metallteil Körper aus Gummi oder einem andern elastischen Werkstoff, kurz Gummikörper, festhaftend eingearbeitet, z. B. einvulkanisiert sind.
Es sind elastische aus aneinandergehaftetem Gummi und Metall gefertigte Motorlager bekannt, bei denen ein mittlerer keilförmiger Metallkörper durch seitlich anvulkanisierte Gummikörper mit einem äusseren trogartigen, als Halter ausgebildeten Metallteil, verbunden ist. Diese Motorlager sind so ausgeführt, dass die äusseren Metallteile keine Verbindung besitzen oder nur über eine Bodenplatte miteinander verbunden sind. Da bei Belastung des Motorlagers in vertikaler Richtung infolge der keilartigen Anstellung im Gummikörper starke Druckkräfte auftreten, die sich auf die äusseren Metallteile auswirken, sind letztere starken Biegebeanspruchungen ausgesetzt. Diese Biegekräfte üben auch auf die Befestigungsflansche und die durchgehende Bodenplatte ein grosses Biegemoment aus.
Daher müssen die äusseren Metallteile, Bodenplatte und Befestigungsschrauben dieser bekannten Lager sehr kräftig gehalten und in vielen Fällen mit Rippen versehen werden, um den Biegekräften gewachsen zu sein. Der äussere Metallteil ist daher sehr schwer und häufig auch so kompliziert, dass seine Aufnahme in der Vulkanisierform Schwierigkeiten macht Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Ausführungen liegt darin, dass bei seitlichen Kräften, die den Gummi rein auf Schub beanspruchen, keine Begrenzung gegeben ist, die eine Zerstörung bei Überlastung verhindern kann.
Bekannt sind ferner ähnliche, konische, aus Gummi und Metall bestehende Motorlager, bei denen ein innerer konischer Metallkörper über einen ringförmigen Gummikörper mit einem äusseren konischen Gehäuse verbunden ist. Bei dieser Ausführung können die durch die Keilwirkung hervorgerufenen, auf den Aussenteil wirkenden Druckkräfte aufgenommen werden, ohne dass dieser wesentliche Biegebeanspruchungen erhält. Der Nachteil dieser Ausführung ist jedoch, dass die Haftfläche am Innenkonus wesentlich kleiner als die äussere Haftfläche ist und daher ungleiche Beanspruchungen an den inneren und äusseren Haft- flächen auftreten. Um dies zu vermeiden, muss der Innenkonus eine grosse Länge aufweisen und das Lager erhält dadurch eine ungünstige Höhe.
Weiterhin ist diese Ausführung in radialer Richtung sehr weich, da die Druckfläche, die der projizierten Fläche des Innenkonus entspricht, nur klein ist. Es ist also nur wenig geeignet, Massenkräfte in horizontaler Richtung beim Bremsen und Beschleunigen des Motors aufzunehmen. Auch schwingungsmässig ist ein solches Lager in vielen Fällen ungünstig, da es in seitlicher Richtung zu hart ist und auch gegen ein Verkanten des mittleren Metallteiles relativ hart ist. Es kann aus diesen Gründen Drehschwingungen des gelagerten Motors nicht mit der erwünschten niedrigen Eigenschwingungszahl aufnehmen.
Weiterhin ist ein elastisches Lager mit einem Gummikörper bekannt, dessen Haftflächen im vertikalen Längsschnitt stark gewölbt sind. Dadurch wird der Gummikörper bei Vertikalbelastung im oberen Teil vorwiegend auf Druck, im unteren Teil jedoch nur auf Schub beansprucht. Derartige Lager sind der grossen vertikalen Druckkomponente wegen in vertikaler Richtung, d. h. in Richtung unmittelbarer Belastung hart
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und stark progressi und besitzen dadurch eine steile und progressive Federkennlinie. Seitlich ist das bekannte Lager extrem weich und vermittelt ein geradliniges Diagramm, weil sein Gummikörper reiner Schubbeanspruchung ausgesetzt ist. Diese Nachteile werden auch dadurch nicht gemindert, wenn die Metallteile mittels durchlaufender Stege miteinander verbunden sind.
Bei einem weiteren bereits bekannten elastischen Lager sind die äusseren und inneren Metallteile, die an elastische Gummikörper angehaftet sind, konvex bzw. konkav gestaltet. Die bei vertikaler Belastung des inneren Metallkörpers im elastischen Gummikörper senkrecht zu den Haftflächen hervorgerufenen Druckkräfte können sich hiebei nicht ausgleichen und beanspruchen die äusseren Metallteile des Lagers sehr stark auf Biegung. Dasselbe gilt bei der Aufnahme von Massenkräften beim Bremsen und Anfahren des Fahrzeuges. Die Metallteile des Lagers können daher in der Praxis nicht als einfache, aber sehr steife und widerstandsfähige Blechziehteile gestaltet werden, sondern müssen die Ausführung schwerer, zusätzlich durch Rippen verstärkter Gussteile erhalten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten elastischen Lager zu vermeiden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch die Kombination einzeln an sich bekannter Merkmale : a) An den Gummikörper angehaftete Wandungen der äusseren trogartigen und inneren keilförmigen Metallteile verlaufen im vertikalenLängsschnitt keilförmig und im horizontalen Querschnitt konvex bzw.
konkav, wobei der Gummikörper im Querschnitt parallellaufende Haftflächen aufweist, b) die äusseren trogartigen Metallteile sind beidseitig mittels durchlaufender Stege miteinander verbunden und die seitlichen Stirnflächen der inneren keilförmigen Metallteile und der Gummikörper sind gegenüber den verbindenden Stegen der äusseren Metallteile frei beweglich angeordnet und c) die äusseren trogartigen Metallteile bilden zusammen mit den durchlaufenden verbindenden Stegen im horizontalen Querschnitt ein geschlossenes, nach oben und unten offenes Gebilde.
Bei dieser erfindungsgemässen Gestaltung wird der elastische Gummikörper an allen Stellen gleichmässig auf Schub und Druck beansprucht. Durch diese Spannungskombination wird das Auftreten von Biegespannungen vermieden, eine hohe Festigkeit erreicht und bei Vertikalbelastung ein für die Schwingungsisolation erwünschtes geradlinig ansteigendes Diagramm erreicht. Zugleich wird für seitliche, quer zur Fahrtrichtung liegende Bewegungen des Motors ein anfänglich weiches, später aber progressives Federdiagramm erzielt, mit der Wirkung, dass bei den relativ kleinen Schwingungsausschlägen eine nur kleine Federkonstante wirksam wird, die eine niedrige Eigenfrequenz zur Folge hat.
Zugleich wird jedoch bei stärker auftretenden Seitenkräften beim Kurvenfahren infolge der dann eintretenden Massenbeschleunigung die Bewegung in seitlicher Richtung durch ein progressives Federdiagramm in tragbaren Grenzen gehalten. Dies insbesondere deshalb, weil bei grösseren seitlichen Bewegungen zu der Schubbeanspruchung im elastischen Körper noch eine Druckkomponente hinzukommt. Diese Wirkung wird durch eine nur schwachballige konkav-konvexe Ausbildung der Metallteile erreicht. Gleichzeitig können sich die bei Vertikalbelastung im elastischen Körper hervorgerufenen Druckkräfte ebenso wie die beim Bremsen und Abfahren in Fahrtrichtung auftretenden Massenkräfte durch die die äusseren Metallteile verbindenden durchlaufenden Stege senkrecht zu den Haftflächen ausgleichen.
Das erfindungsgemässe Lager hat in Fahrtrichtung eine grosse, auf Druck beanspruchte Fläche, die in Fahrtrichtung eine grosse Steifigkeit bewirkt und dadurch den Motor ohne weitere Anschläge einwandfrei führt. Die Ausbildung der äusseren Metallteile als ein im horizontalen Querschnitt geschlossenes, nach oben und unten offenes Gebilde erleichtert die Fertigung und gestattet die Anbringung von Federwegbegrenzungen nach beiden Richtungen.
Einem weiteren Merkmal der Erfindung zufolge weist der zu einem Befestigungsflansch ausgezogene äussere trogartige Metallteil in der Nähe seines Flansches in der Längsachse des Lagers liegende, als Anschlag dienende Ausbeulungen auf und eine schmale, aber biegesteife, an der Unterseite des mittleren Keilstücks befestigte, in Längsrichtung des Lagers verlaufende metallische Anschlagleiste. Anschlagleisten der beschriebenen Ausführung legen sich bei abhebenden Kräften infolge grosser Drehmomente mit den kleinen Auflageflächen an ihrem Ende fast punktförmig an die in der Längsachse des Lagers liegenden, als Anschlag dienenden Ausbeulungen an. Sie ersetzen damit eine Drehmomentstütze.
Infolge der Drehbewegung des Motors führt der innere, keilförmige Metallkörper mit der daran befestigten Anschlagleiste keine reine Vertikal bewegung aus sondern eine verkantende Bewegung, bei der sich der innere Metallteil um eine parallel zur Motorlängsachse laufende Linie verdreht. Da die Auflagepunkte der Anschlagleiste in der Längsachse liegen, wird die Wirkung und Beanspruchung der Anschlagleiste durch die verkantende Bewegung nicht beeinträchtigt. Runde Anschlagteller bekannter Ausführung werden bei abhebenden Kräften durch dieDrehschwingung des Motors an der Aussenseite in nur einem Punkt beansprucht. Der Anschlagteller und Kopf der Befestigungsschraube erhalten starke Biegespannungen.
Erfahrungsgemäss werden Anschlagteller und Schraubenkopf bei derartigen Ausführungen schnell zerstört, da im Anschlagteller Biegebrüche auf-
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treten und der Schraubenkopf abreisst oder sich lockert. Die an dem inneren keilförmigen Metallkörper befestigte Anschlagleiste kann nach der Erfindung an ihrer Unterseite mit aufvulkanisierten elastischen Anschlagpuffern versehen sein. Die Anbringung der Anschlagpuffer an der Anschlagleiste bringt den Vorteil, dass keine obere Anschlagplatte, d. h. ein weiterer Montageteil zusätzlich erforderlich ist. Auch können die Puffer an der nachträglich mit dem Lager verbundenen Anschlagleiste für verschiedene Motortypen oder Lagerpunkte unterschiedlich hoch gewählt werden, ohne dass das Lager selbst verändert werden muss.
Auch hinsichtlich der Geräuschdämpfung ist diese Ausführung vorteilhafter als eine obere Anschlagplatte, weil bei ihr auch bei grössten Kräften eine isolierende Gummischicht vorhanden ist.
In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung im Grundzuge dargestellt, u. zw. zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Motorlager, Fig. 2 den Querschnitt zum Motorlager nach Fig. l, Fig. 3 die Draufsicht des Motorlagers nach Fig. l, Fig. 4 den Längsschnitt durch eine andere Ausführung des Motorlagers, Fig. 5 den Querschnitt durch die Ausführung des Motorlagers nach Fig. 4 und Fig. 6 die Draufsicht des Motorlagers nach Fig. 4.
Nach den Fig. 1-3 sind zwei keilförmig zueinander liegende Gummikörper 1, 2 mit parallelen Wänden an ihren zueinandergekehrten Seiten auf einen keilförmigen, z. B. aus Leichtmetall gefertigten, Metallkörper 3 aufvulkanisiert, der mit einer eingegossenen Stahlbuchse 4 versehen ist. Die Buchse 4 ist aus Sechskantmaterial hergestellt, dessen oben überstehendes Ende als Schlüsselansatz dient.
Die Aussenwände der Gummikörper sind an trogförmigen Metallteilen 5, die als Tiefziehteil ausgebildet sind, anvulkanisiert. Die trogförmigen Metallteile 5 weisen in Längsrichtung verlaufende Verbindungsstege 6 auf, die nicht mit den tragenden Gummikörpern 1 und 2 verbunden sind. An der Unterseite des keilförmigen Metallkörpers 3 ist mittels einer Schraube 8 eine Anschlagplatte 7 befestigt, die sich an Ausbeulungen 9 (Fig. 1) der trogförmigen Metallteile 5 anlegt, sobald am Metallkörper 3 Kräfte nach oben wirken. Der Metallkörper 3 ist seitlich mit Wülsten 10 (Fig. 2, 3) versehen, die ein elastisches Anschlagen an dem freien Verbindungssteg 6 bei seitlichen Kräften bewirken. Die trogförmigen Metallteile 5 sind unten zu Flanschen 11 mit Befestigungslöchern 12 ausgezogen.
Die Fig. 4-5 zeigen zwei keilförmig zueinanderliegende Gummikörper la, 2a, die mit zueinander parallelen Wänden an ihren einander zugekehrten Seiten auf einen keilförmigen, z. B. aus Leichtmetall bestehenden, Metallkörper 3a aufvulkanisiert sind, der mit Gewindebüchsen 4a versehen ist. Die Aussenwände der Gummikörper la, 2a sind an Metallteile 13,14 anvulkanisiert. Die Metallteile 13,14 sind durch Verbindungsstege 15,16 miteinander verbunden. Die Verbindungsstege sind an den Metallteilen 13,14 angeschweisst, angenietet oder festgeschraubt. An der Unterseite des keilförmigen Metallkörpers 3a ist eine Anschlagplatte 7a mittels einer Schraube 8a befestigt, die sich an die Ausbeulungen 9a der äusseren Metallteile 13,14 anlegt, wenn am Metallkörper 3a Kräfte nach oben wirken.
Die Anschlagplatte 7a ist mit auf vulkanisierten elastischen Anschlägen 17, 18 versehen.
Die keilförmigen Metallkörper 3,3a können abändernd auch aus Kunststoff, z. B. einem Polyamid, gefertigt und wahlweise an ihren dem Gummi 1, 2. la. 2a zugekehrten Flächen konvex oder konkav ausgebildet sein.
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Elastic engine mount
The invention relates to an elastic motor mount for drive motors in road, rail, water and aircraft vehicles, in which between an inner wedge-shaped metal body and an outer trough-like metal part provided with mounting flanges body made of rubber or another elastic material, rubber body for short, firmly incorporated, e.g. . B. are vulcanized.
Elastic engine mounts made from rubber and metal adhered to one another are known, in which a central wedge-shaped metal body is connected to an outer trough-like metal part designed as a holder by vulcanized rubber bodies on the side. These engine mounts are designed so that the outer metal parts have no connection or are only connected to one another via a base plate. Since when the motor mount is loaded in the vertical direction, due to the wedge-like inclination in the rubber body, strong compressive forces occur, which affect the outer metal parts, the latter are exposed to strong bending stresses. These bending forces also exert a large bending moment on the fastening flanges and the continuous base plate.
Therefore, the outer metal parts, base plate and fastening screws of these known bearings must be kept very strong and in many cases provided with ribs in order to be able to withstand the bending forces. The outer metal part is therefore very heavy and often so complicated that it is difficult to accommodate it in the vulcanizing mold. A further disadvantage of these known designs is that there is no limit for lateral forces that stress the rubber purely in terms of thrust Can prevent destruction in the event of overload.
Also known are similar, conical motor bearings made of rubber and metal, in which an inner conical metal body is connected to an outer conical housing via an annular rubber body. With this design, the compressive forces that are caused by the wedge effect and act on the outer part can be absorbed without the latter being subjected to significant bending loads. The disadvantage of this design, however, is that the adhesive surface on the inner cone is significantly smaller than the outer adhesive surface and therefore unequal stresses occur on the inner and outer adhesive surfaces. To avoid this, the inner cone must have a great length and the bearing is given an unfavorable height.
Furthermore, this design is very soft in the radial direction, since the pressure area, which corresponds to the projected area of the inner cone, is only small. It is therefore not very suitable to absorb inertial forces in the horizontal direction when braking and accelerating the motor. Such a bearing is also unfavorable in terms of vibration in many cases, since it is too hard in the lateral direction and is also relatively hard against tilting of the central metal part. For these reasons, it cannot absorb torsional vibrations of the mounted motor with the desired low natural frequency.
Furthermore, an elastic bearing with a rubber body is known, the adhesive surfaces of which are strongly curved in the vertical longitudinal section. As a result, the rubber body is mainly subjected to pressure in the upper part of the vertical load, but only to thrust in the lower part. Such bearings are due to the large vertical pressure component in the vertical direction, i. H. in the direction of immediate loading hard
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and strongly progressive and therefore have a steep and progressive spring characteristic. The well-known bearing is extremely soft on the side and conveys a straight-line diagram, because its rubber body is exposed to pure shear stress. These disadvantages are also not reduced if the metal parts are connected to one another by means of continuous webs.
In another already known elastic bearing, the outer and inner metal parts, which are adhered to elastic rubber bodies, are convex or concave. The compressive forces caused by vertical loading of the inner metal body in the elastic rubber body perpendicular to the adhesive surfaces cannot compensate each other and place great stress on the outer metal parts of the bearing in terms of bending. The same applies to the absorption of inertial forces when braking and starting the vehicle. In practice, the metal parts of the bearing cannot therefore be designed as simple, but very stiff and resistant sheet metal parts, but rather have to be made of heavy cast parts that are additionally reinforced by ribs.
The invention is based on the object of avoiding the disadvantages of the known elastic bearings. This object is achieved according to the invention by the combination of individually known features: a) The walls of the outer trough-like and inner wedge-shaped metal parts that are attached to the rubber body run in the vertical longitudinal section wedge-shaped and in the horizontal cross-section convex or
concave, with the rubber body having parallel adhesive surfaces in cross-section, b) the outer trough-like metal parts are connected to each other on both sides by means of continuous webs and the lateral end faces of the inner wedge-shaped metal parts and the rubber body are arranged freely movable relative to the connecting webs of the outer metal parts and c) the The outer trough-like metal parts together with the continuous connecting webs in the horizontal cross-section form a closed structure that is open at the top and bottom.
In this design according to the invention, the elastic rubber body is evenly subjected to thrust and pressure at all points. This combination of stresses avoids the occurrence of bending stresses, achieves a high level of strength and, in the case of vertical loading, achieves a linearly rising diagram that is desired for vibration isolation. At the same time, an initially soft, but later progressive spring diagram is achieved for lateral movements of the motor transverse to the direction of travel, with the effect that only a small spring constant is effective with the relatively small oscillation deflections, which results in a low natural frequency.
At the same time, however, in the case of stronger lateral forces when cornering as a result of the mass acceleration that then occurs, the movement in the lateral direction is kept within acceptable limits by a progressive spring diagram. This is particularly because, with larger lateral movements, a pressure component is added to the shear stress in the elastic body. This effect is achieved by a slightly convex concave-convex design of the metal parts. At the same time, the pressure forces generated in the elastic body during vertical loading, as well as the inertial forces occurring when braking and driving down in the direction of travel, can be balanced out by the continuous webs connecting the outer metal parts perpendicular to the adhesive surfaces.
The bearing according to the invention has a large, pressure-loaded surface in the direction of travel, which causes great rigidity in the direction of travel and thus guides the motor properly without further stops. The design of the outer metal parts as a structure that is closed in the horizontal cross-section and open at the top and bottom facilitates production and allows the attachment of spring travel limits in both directions.
According to a further feature of the invention, the outer trough-like metal part, which is drawn out to form a fastening flange, has bulges in the vicinity of its flange in the longitudinal axis of the bearing and serving as a stop, and a narrow, but rigid, attached to the underside of the central wedge in the longitudinal direction of the Metallic stop bar running along the bearing. When the forces are lifted as a result of high torques, the stop strips of the described embodiment come into contact with the small contact surfaces at their ends in an almost punctiform manner against the bulges that are located in the longitudinal axis of the bearing and serve as stops. They replace a torque support.
As a result of the rotary movement of the motor, the inner, wedge-shaped metal body with the stop bar attached to it does not perform a pure vertical movement but a tilting movement in which the inner metal part rotates around a line running parallel to the longitudinal axis of the motor. Since the support points of the stop bar lie in the longitudinal axis, the effect and stress on the stop bar is not impaired by the tilting movement. Round stop plates of known design are stressed at only one point on the outside when forces are lifted by the torsional vibration of the motor. The stop plate and the head of the fastening screw are subjected to strong bending stresses.
Experience has shown that the stop plate and screw head are quickly destroyed in such designs, since bending breaks in the stop plate.
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step and the screw head tears off or loosens. The stop strip attached to the inner wedge-shaped metal body can, according to the invention, be provided on its underside with vulcanized elastic stop buffers. Attaching the stop buffers to the stop bar has the advantage that there is no upper stop plate, i.e. H. another assembly part is also required. The buffers on the stop bar, which is subsequently connected to the bearing, can also be selected to have different heights for different motor types or bearing points without the bearing itself having to be changed.
This design is also more advantageous than an upper stop plate in terms of noise dampening, because it has an insulating rubber layer even with the greatest forces.
In the drawings, two embodiments of the invention are shown in principle, u. 1 shows a longitudinal section through an engine mount, FIG. 2 shows the cross section to the engine mount according to FIG. 1, FIG. 3 shows the top view of the engine mount according to FIG. 1, FIG. 4 shows the longitudinal section through another embodiment of the engine mount, FIG. 5 shows the cross section through the embodiment of the engine mount according to FIG. 4 and FIG. 6 shows the top view of the engine mount according to FIG. 4.
According to FIGS. 1-3, two wedge-shaped rubber bodies 1, 2 with parallel walls on their mutually facing sides on a wedge-shaped, z. B. made of light metal, vulcanized metal body 3, which is provided with a cast steel bushing 4. The socket 4 is made of hexagonal material, the protruding end of which serves as a key attachment.
The outer walls of the rubber bodies are vulcanized onto trough-shaped metal parts 5 which are designed as deep-drawn parts. The trough-shaped metal parts 5 have connecting webs 6 running in the longitudinal direction, which are not connected to the supporting rubber bodies 1 and 2. On the underside of the wedge-shaped metal body 3, a stop plate 7 is attached by means of a screw 8, which abuts against bulges 9 (FIG. 1) of the trough-shaped metal parts 5 as soon as 3 forces act upward on the metal body. The metal body 3 is laterally provided with beads 10 (FIGS. 2, 3) which effect an elastic stop on the free connecting web 6 in the event of lateral forces. The trough-shaped metal parts 5 are drawn out at the bottom to form flanges 11 with fastening holes 12.
4-5 show two wedge-shaped rubber bodies la, 2a, which with mutually parallel walls on their mutually facing sides on a wedge-shaped, z. B. made of light metal, metal body 3a are vulcanized, which is provided with threaded bushes 4a. The outer walls of the rubber bodies la, 2a are vulcanized onto metal parts 13, 14. The metal parts 13, 14 are connected to one another by connecting webs 15, 16. The connecting webs are welded, riveted or screwed to the metal parts 13, 14. A stop plate 7a is fastened to the underside of the wedge-shaped metal body 3a by means of a screw 8a, which rests against the bulges 9a of the outer metal parts 13, 14 when forces act upward on the metal body 3a.
The stop plate 7a is provided with elastic stops 17, 18 that are vulcanized.
The wedge-shaped metal body 3,3a can also be made of plastic, e.g. B. a polyamide, made and optionally on their rubber 1, 2. la. 2a facing surfaces can be convex or concave.
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