DE4040426A1 - Abstuetzlager - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Abstützlager zur elastischen Ver­ bindung von Fahrzeugteilen, mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Patentanspruch 1.

Abstützlager dieser Art sind bekannt und werden zur elastischen Anbindung des Vorder- und Hinterachsträgers an die Karosserie von Personenkraftwagen des Typs 190E der Mercedes-Benz AG ver­ baut.

Bei diesen Abstützlagern erstrecken sich die zwischen das äu­ ßere und innere Lagerteil einvulkanisierten, stegartigen Gum­ mikörper, bezogen auf die Einbaulage der Abstützlager, im we­ sentlichen über ihre gesamte Länge von oben außen, schräg nach unten innen.

Für die Lagerweichheiten in zueinander senkrechten Radialrich­ tungen sowie in Achsrichtung sind dabei hauptsächlich der An­ stellwinkel der Gummikörper, deren Dimensionierung und Gummi­ qualität maßgebend.

Im Hinblick auf gegebene Einbauräumlichkeiten für solche Ab­ stützlager ist nun häufig ein gewünschtes Verhältnis dieser Lagerweichheiten zueinander nicht darstellbar.

Der Grund hierfür ist, daß der die Gummikörper aufnehmende Raum zwischen innerem und äußerem Lagerteil aus Platzgründen nicht groß genug ausgelegt werden kann.

Es ist deshalb bezüglich des Anstellwinkels und der Dimensio­ nierung der Gummikörper senkrecht zu dem mit diesen durch Vul­ kanisieren zu verbindenden Flächen beider Lagerteile ein Kom­ promiß zu suchen, der eine akzeptable Abstimmung der Lager­ weichheiten zueinander wegen des zwischen beiden Lagerteilen unterzubringenden, zu geringen Gummivolumens kaum zuläßt.

Neben aus einer solchen Zwischenlösung resultierenden, zu ge­ ringen Lagerweichheiten in Richtung der radialen Erstreckung der Gummikörper und in Achsrichtung des Abstützlagers sind auch Nachteile hinsichtlich der Abkopplung von Körperschall in Kauf zu nehmen, da wegen des reduzierten Gummivolumens zugleich die Isolationswirkung des Gummis entsprechend herabgesetzt ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Abstützlager in einer dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 entsprechenden Ausbildung anzugeben, dessen Konstruktion eine gewünschte Abstimmung von radialen und axialen Lagerweichheiten zueinander auch dann ge­ stattet, wenn Einbauräumlichkeiten zu einer entsprechend kom­ pakten Bauweise zwingen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Gemäß der Erfindung erstrecken sich die Gummikörper zwischen beiden Lagerteilen über einen ersten Abschnitt parallel und über einen weiteren Abschnitt schräg zur Lagerachse. Dieser Verlauf der Gummikörper zwischen den inneren und äußeren La­ gerteilen bietet Eingriffsmöglichkeiten für eine vorteilhafte Abstimmung von Lagerweichheiten.

Die Zur Lagerachse parallel verlaufenden Gummikörperabschnitte können dabei eine Radialabmessung erhalten, die wesentlich größer ist als diejenige von zwischen beiden Lagerteilen aus­ schließlich schräg verlaufenden Gummikörpern, da der Bereich zwischen den beiden Lagerteilen, der bei der bekannten Lager­ konstruktion durch die obere außenliegende Kante und die unte­ re, innenliegende Kante der schräg verlaufenden Gummikörper begrenzt ist, nunmehr bei achsparalleler Ausrichtung vollstän­ dig mit Gummi ausgefüllt werden kann und dadurch ein wesentlich größeres Gummivolumen zur Verfügung steht.

Dieses große Gummivolumen erlaubt es, dem Abstützlager in die­ ser Radialebene eine größere Lagerweichheit zu verleihen und somit eine entsprechend verbesserte Schallabkopplung zu erzie­ len. Außerdem erlauben die achsparallelen Gummikörperabschnitte im Vergleich zur bekannten Lagerkonstruktion mit schräg einge­ paßten Gummikörpern bei axialen Lagerbelastungen bei gleicher Schubbeanspruchung größere Relativbewegungen beider Lagerteile zueinander und somit auch eine Erhöhung der axialen Lagerweich­ heit.

Die zur Lagerachse schräg angestellten Gummikörperabschnitte unterliegen dabei einander überlagerten Schub-Druckspannungen, wobei sich durch entsprechende Wahl des Anstellwinkels der An­ teil ihrer Druckbeanspruchung und damit die axiale Lagerweich­ heit bestimmen läßt.

Die erfindungsgemäße Lagerkonstruktion ermöglicht es somit, Belastungsanteile der Gummikörper auf Druck und Schub in deren Abschnitten so zu variieren bzw. aufzuteilen, daß sich auch bei kompakter Lagerbauweise in einem gwünschten Verhältnis zuein­ ander stehende Lagerweichheiten verwirklichen lassen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar­ gestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Abstützlager, ent­ lang der Linie I-I der Fig. 2 gesehen,

Fig. 2 einen Querschnitt des Abstützlagers entlang der Linie II-II der Fig. 1 gesehen,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch das Abstützlager entlang der Linie III-III der Fig. 2 und

Fig. 4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der durch die Erfindung zu erzielenden Vorteile.

Mit 10 ist die Bodengruppe eines Personenkraftwagens und mit 12 ein an diese elastisch angebundener Achsträger bezeichnet. Die Anbindung ist mit Hilfe von Abstützlagern 14 bewerkstelligt, die in bekannter Weise in jeweils ein Aufnahmeauge 16 des Achs­ trägers 12 eingepreßt sind.

Die Abstützlager 14 weisen einen äußeren Lagerteil 18 in Form eines am Umfang geschlossenen Blechmantels und einen inneren Lagerteil 20 bzw. Lagerkern auf. Zwischen beide Lagerteile 18 und 20 ist ein elastischer Einsatz 22 aus Gummi einvulkani­ siert. Dieser bildet zwei einander gegenüberliegende, steg­ artige Gummikörper 24 und 26. Diese können, um in der Radial­ ebene a-a, in der sie liegen, eine gewünschte Lagerweichheit zu erzielen, jeweils noch eine Ausnehmung 28 aufweisen, die, wie Fig. 1 zeigt, in Achsrichtung des Abstützlagers 14 sich teil­ weise in die Gummikörper 24 und 26 hineinerstrecken; sie können die Gummikörper 24 und 26 aber ebensogut über ihre gesamte axia­ le Ausdehnung teilen.

Diese Ausnehmungen 28 sind beispielsweise durch ebene, zuein­ ander parallele Flächen 30 und 32 der dadurch gebildeten Gum­ mikörper-Teilstücke 34 und 36 bzw. 38 und 40 seitlich begrenzt. Sie könnten auch, wie strichpunktiert angedeutet ist, unter einem sich radial nach außen öffnenden, spitzen Winkel ange­ ordnet sein, je nachdem, welche Lagerweichheit und welcher Kenn­ linienverlauf in der Radialebene a-a gefordert ist.

Die Gummikörper-Teilstücke 34, 36; 38 und 40 weisen vorzugs­ weise rechteckförmigen Querschnitt auf und sind an einander gegenüerliegende, ebene Umfangsflächenabschnitte 40, 42; 44, 46 bzw. 48, 50; 52, 54 der äußeren und inneren Lagerteile 18 und 20 anvulkanisiert.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, verlaufen die Gummikörperteil­ stücke 34 bis 40 über einen Abschnitt b ihrer Länge, die vor­ zugsweise ungefähr der axialen Abmessung des Aufnahmeauges 16 entspricht, parallel zur Lagerachse 56. Ihr restlicher Ab­ schnitt c verläuft im Bereich des einen Lagerstirnendes zwi­ schen vorzugsweise schräg nach außen angestellten, mit 58 und 60 bzw. 62 und 64 bezeichneten Flächenteilen von äußerem La­ gerteil 18 und Lagerkern 20, wobei die schräg angestellten Ab­ schnitte c der Gummikörper-Teilstücke 34 bis 40 an der der Bo­ dengruppe 10 zugekehrten Lagerstirnsseite vorgesehen sind.

Mit 66 und 68 sind in einer zur Radialebene a-a senkrechten Radialebene d-d einander gegenüberliegenden Umfangsteilen des Lagerkerns 20 zugeordnete, das Abstützlager 14 in Achsrichtung durchsetzende, in etwa nierenförmige Aussparungen bezeichnet, deren dem Lagerkern 20 gegenüberliegende Begrenzungswand für diesen einen Radialanschlag 70 bildet.

Der den äußeren Lagerteil 18 bildende Blechmantel ist außen mit einer Gummischicht 72 versehen, die, gemäß Fig. 1, am unteren Lagerstirnende einen das Aufnahmeauge 16 zu Abstützzwecken in Hochrichtung randseitig übergreifenden Abstützwulst 74 bildet. In der entgegengesetzten Achsrichtung bilden die nach außen schräg angestellten Wandteile 58, 62 des Blechmantels 18 gemäß Fig. 3 lagesichernde Anschläge.

Der Lagerkern 20 ist mittels einer Befestigungsschraube 76 bei­ spielsweise mit einem plattenförmigen Anschlußelement 78 der Bodengruppe 10 verschraubbar, wozu dieses einen nach unten ab­ ragenden, ein Innengewinde aufweisenden, zylindrischen Zentrier­ ansatz 80 aufweist, der in eine stirnseitige Vertiefung 82 des Lagerkerns 20 formschlüssig eingreift. Im verschraubten Zustand stützt sich der Lagerkern 20 mit seiner einen Stirnfläche am Anschlußelement 78 ab.

Die erfindungsgemäße Lagerkonstruktion erlaubt Lagersteifig­ keiten in einem Verhältnis zueinander darzustellen, das für einen vorgegebenen, entsprechend beengten Einbauraum mit be­ kannten Abstützlagern der gattungsgemäßen Art nicht erreichbar ist.

Zur Erläuterung der durch die Erfindung zu erzielenden Vorteile sei in diesem Zusammenhang auf Fig. 4 verwiesen.

Dort bezeichnet 84 einen äußeren und 86 einen inneren Lagerteil eines bekannten, gattungsgemäßen Abstützlagers. Mit 88 ist ei­ ner seiner beiden Gummikörper bezeichnet, die sich unter einem spitzen Winkel zur Lagerachse 90 erstrecken. Bezüglich einer gewünschten, verhältnismäßig hohen, radialen Lagersteifigkeit in X-Richtung unterliegen dabei die Gummikörper 88 einander überlagerten Schub- und Druckspannungen, wobei die Druckspan­ nungen stark überwiegen.

Die gewünschte Radialsteifigkeit in dieser Radialrichtung er­ fordert deshalb eine Dicke e der Gummikörper 88, die einerseits keine zufriedenstellende Geräuschabkopplung zwischen Achsträger und Aufbau bieten kann und andererseits eine erwünschte, axiale Lagerweichheit nur bedingt in der durch einen Pfeil 92 ange­ deuteten Achs- bzw. Abstützrichtung zuläßt.

Im Gegensatz dazu können die Gummikörper 24, 26 bei der erfin­ dungsgemäßen Konstruktion durch den achsparallelen Verlauf ih­ res Abschnittes b zur Lagerachse 90 sowie des Schrägverlaufes ihres Abschnittes c unter einem festzulegenden Winkel zwi­ schen beiden Lagerteilen 84, 86 gegenüber der bekannten Lager­ konstruktion eine erheblich größere Radialabmessung erhalten, was eine entsprechend verbesserte Isolation von Körperschall ermöglicht.

Aus dieser vergrößerten Radialabmessung resultieren bei glei­ cher Schubspannung der Gummikörperabschnitte b und c auch ent­ sprechend größere Wege des inneren Lagerteils 86 und damit größere, axiale Lagerweichheit.

Der Anteil der bei axialer Lagerbelastung auftretenden Druck­ spannung wird dabei ausschließlich im schräg angestellten Ab­ schnitt c der Gummikörper 24 und 26 wirksam, die der Schub­ spannung des Abschnittes c überlagert wird.

In der Radialrichtung d-d sind die Gummikörper-Teilstücke 34 bis 40 auf Schub beansprucht, wobei sich, wie Fig. 2 zeigt, durch eine Schräganstellung der Gummikörper-Teilstücke 34 bis 40 in Lagerumfangsrichtung für eine definierte Lagerradialnach­ giebigkeit in diesen noch ein entsprechender Anteil an Druck­ spannung erzielen läßt.

Durch Einformen des Zwischenraumes 28 in die Gummikörper 24 und 26 zur Vergrößerung ihrer freien Oberfläche läßt sich dabei die radiale Lagerweichheit in der Radialebene a-a fein abstimmen oder derart festlegen, daß sich die Federkennlinie der dabei auf Druck beanspruchten Gummikörper 24 und 26 nach einer vor­ bestimmten Radialverlagerung des Lagerkerns 20 stark progressiv verändert, indem die einander benachbarten, sich dabei auswöl­ benden Seitenflächen 30 und 32 der Gummikörper-Teilstücke 34 bis 40 aneinander anlegen.

Als Auslegungsparameter für die Abstimmung der Elastizitäten des erfindungsgemäßen Abstützlagers sind im wesentlichen be­ stimmend:
Die Gummiqualität, die Abmessung der Gummikörper 24 und 26 in radialer Richtung (Schichtdicke), deren Höhe und Breite, die Größe des Anstellwinkels für die Gummikörperabschnitte c, ggf. die Anordnung von Zwischenräumen 28 sowie die Krümmung ein­ stückiger Gummikörper 24 und 26 in Lagerumfangsrichtung bzw. eine entsprechende Schräganstellung der Gummikörper-Teilstücke 34 bis 40 in stumpfem Winkel zueinander.

Eine Alternative zur erläuteren Lagerkonstruktion kann darin bestehen, die Gummikörper als entsprechend abgewinkelte, ebene Platten vorzusehen, die zwischen zueinander parallele, ebene Flächenteile der beiden Lagerteile einvulkanisiert sind, wobei die ebenen Flächenteile des äußeren Lagerteils an jeweils einem Schenkel eines U-förmigen, äußeren Lagerteils vorgesehen sein können.

Claims (7)

1. Abstützlager zur elastischen Verbindung zweier Fahrzeug­ teile, insbesondere zur Anbindung eines Achsträgers an einen Fahrzeugaufbau, mit einem am einen Fahrzeugteil befestigbaren äußeren und einem am anderen Fahrzeugteil befestigbaren inneren Lagerteil und mit zwei zwischen die Lagerteile, einander ge­ genüberliegend, einvulkanisierten, stegartigen Gummikörpern, die, bezogen auf den äußeren Lagerteil, mit einem, ausgehend vom einen Lagerstirnende, schräg nach innen verlaufenden Innenflächenteil und mit einem sich axial an diesen anschließenden zylindrischen Innenflächenteil verbunden sind, wobei der innere Lagerteil einen zum schräg nach innen verlau­ fenden Innenflächenteil des äußeren Lagerteils parallelen Außenflächenteil aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß dem zylindrischen Innenflächenteil des äußeren Lagerteils (18) entsprechend ein zylindrischer Außenflächenteil des inneren Lagerteils (20) vorgesehen ist.

2. Abstützlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die parallel zur Lagerachse (56) verlaufenden Abschnitte (b) der Gummikörper (24, 26) die größere Länge aufweisen.

3. Abstützlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der schräg verlaufende Abschnitt (c) der Gummikörper (24, 26) auf der Seite des mit dem inneren Lagerteil (20) verbun­ denen, abzustützenden Fahrzeugteil (10) vorgesehen ist und sich, ausgehend vom zur Lagerachse parallel verlaufenden Gum­ mikörperabschnitt (b) von innen nach außen erstreckt.

4. Abstützlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummikörper (24, 26) eine sich zumindest über einen Teil ihrer axialen Länge erstreckende Ausnehmung (28) aufwei­ sen.

5. Abstützlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Lagerteil (18) einen am Umfang geschlossenen, in eine Aufnahme (16) des mit diesem zu verbindenden Fahrzeugteils einsetzbaren Lagermantel aufweist und daß dem inneren Lagerteil (20) am Innenumfang des Lagermantels in Richtung der geringeren Lagerradialsteifigkeit einander gegenüberliegend angeformte, elastische Anschläge (70) zugeordnet sind.

6. Abstützlager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Lagerteil (20) einen rhombischen Querschnitt und der Lagermantel des äußeren Lagerteils (18) zu den ebenen Um­ fangsflächenteilen (42, 46; 50, 54) des inneren Lagerteils (20) parallele Mantelabschnitte aufweist und daß an die einander gegenüberliegenden, ebenen Umfangsflächenteile (41, 42; 44, 46; 48, 50; 52, 54) beider Lagerteile (18 u. 20) jeweils ein Gum­ mikörperteilstück (34, 36, 38, 40) anvulkanisiert ist.

7. Abstützlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die schräg angestellten Gummikörperabschnitte (c) außerhalb einer Aufnahme (16) für den äußeren Lagerteil (18) vorgesehen sind.