DE19746192A1 - Lageranordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung, umfassend ein elastisches Lager mit einem inneren Stützkörper, der von einem äußeren Stützkörper mit radialem Abstand umschlossen ist, wobei in dem durch den Abstand gebildeten Spalt ein Federkörper aus elastomerem Werkstoff angeordnet ist.

Ein solches Lager ist aus der DE 33 43 392 C2 bekannt und als fluidgefüllte hydraulisch dämpfende Hülsengummifeder ausgeführt. Der innere Stützkörper, der äußere Stützkörper und der Federkörper bilden eine vormontierbare Einheit, wobei diese Einheit in ein hohlzylindrisches Gehäuse einpreßbar ist. Das Gehäuse besteht aus einem metallischen Werkstoff und ist auf der der vormontierbaren Einheit zugewandten Seite mit elastomerem Werkstoff beschichtet. Die Beschichtung übernimmt die Abdichtung der Fluidkammern nach außen und hält die vormontierbare Einheit durch Formschluß im Gehäuse. Nachteilig ist dabei jedoch, daß keine haftende Verbindung zwischen der Beschichtung und dem äußeren Stützköper besteht, so daß es bei hochfrequenter dynamischer Belastung, insbesondere in einem Bereich von 30 bis 250 Hz zu Relativbewegungen an den Dichtflächen und zu einem Austritt des Fluids aus den Kammern kommen kann. Um die Relativbewegungen minimal zu halten, muß die Beschichtung aus elastomerem Werkstoff so steif ausgeführt sein und mit so hoher Kompression montiert werden, daß durch die entstehenden Scherkräfte die Verbindung am äußeren Stützkörper in der Regel vorgeschädigt wird. Außerdem erfordert die hohe Steifigkeit eine sehr geringe Wanddicke der elastomeren Beschichtung, so daß diese nicht als elastisch verformbarer Federkörper angesehen werden kann. Bei dem vorbekannten Lager ist die Beschichtung aus elastomerem Werkstoff nur als Dichtkörper zu verstehen. Die Gebrauchseigenschaften des vorbekannten Lagers sind daher wenig zufriedenstellend. Außerdem ist von Nachteil, daß zur Herstellung des Lagers zwei Vulkanisationsvorgänge erforderlich sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lager der vorbekannten Art derart weiterzuentwickeln, daß dieses bessere Gebrauchseigenschaften und andere Funktionseigenschaften während einer längeren Gebrauchsdauer aufweist sowie einfacher und kostengünstiger herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche Bezug.

Zur Lösung der Aufgabe ist es vorgesehen, daß der äußere Stützkörper außenumfangsseitig mit einem Elastomerring haftend verbunden ist, daß der innere Stützkörper, der Federkörper, der äußere Stützkörper und der Elastomerring eine vormontierbare Einheit bilden und daß die Einheit unter elastischer Vorspannung dichtend in eine Bohrung eines Gehäuses einpreßbar ist. Der Elastomerring kann beispielsweise separat vom Federkörper erzeugt und im ausvulkanisierten Zustand mit dem Außenumfang des äußeren Stützkörpers verklebt werden, wenn unterschiedliche Materialien des Federkörpers und des Elastomerrings vorteilhaft sind. Bevorzugt werden jedoch der Federkörper und der Elastomerring in einem Arbeitsgang mit den jeweils angrenzenden Stützkörpern vulkanisiert. Dadurch ist die vormontierbare Einheit schnell, einfach und kostengünstig herstellbar. Dadurch, daß der Elastomerring und der Federkörper beide elastische Eigenschaften aufweisen, sind bei der beanspruchten Lageranordnung zwei Federmassesysteme in Reihe geschaltet. Der innere und der äußere Stützkörper bestehen aus einem zähharten, bevorzugt metallischen Werkstoff. Bei der erfindungsgemäßen Lageranordnung sind durch den Elastomerring und den Federkörper 2 Federmassesysteme in Reihe geschaltet.

In Abhängigkeit von den jeweiligen Gegebenheiten des Anwendungsfalles besteht die Möglichkeit, daß der Federkörper und der Elastomerring einstückig ineinander übergehend und materialeinheitlich ausgebildet sind. Das Lager und seine Herstellung sind dadurch weiter vereinfacht. Der äußere Stützkörper kann mit zumindest einer Ausnehmung versehen sein, die vom elastomeren Werkstoff durchdrungen ist. Zusätzlich zu der adhäsiven Verbindung von Federkörper und Elastomerring am äußeren Stützkörper ergibt sich dadurch eine formschlüssige Verkrallung.

Der Elastomerring weist außenseitig bevorzugt ein sich in Umfangsrichtung erstreckendes Wellenprofil auf, daß sich in axialer Richtung erstreckende Elastomerstollen bildet. Hierbei ist von Vorteil, daß herstellungsbedingte Toleranzen des Einbauraums und/oder des äußeren Stützkörpers durch eine derartige Ausgestaltung des Elastomerrings problemlos ausgeglichen werden können. Der Elastomerring weist eine radiale Dicke auf, die größer ist, als die radiale Weite zwischen dem äußeren Stützkörper und dem Gehäuse, in das die Einheit einpreßbar ist. Die Elastomerstollen erlauben es, die Vorspannung der Hülsengummifeder in dem Gehäuse entsprechend den Anforderungen leicht und genau anzupassen; und zwar einmal durch das Übermaß, das sich aus dem Außendurchmesser des äußeren Stützkörpers und dem Durchmesser der Bohrung und der dadurch erreichbaren elastischen Verformung des Elastomerrings ergibt und zweitens durch die durchschnittliche radiale Dicke des Elastomerrings.

Dadurch, daß der mit den Elastomerstollen versehene Elastomerring eine geringere Federsteifigkeit aufweist, als kreisringförmige Elastomerringe ohne Profilierung ergibt sich in Verbindung mit der funktionstechnischen Reihenschaltung mit dem Federkörper ein Betriebsverhalten des Lagers, das zur Schwingungsisolierung von Motorschwingungen gegenüber der Karosserie von besonderem Vorteil ist.

Die Einheit ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt durch einen Kleber mit dem Gehäuse verklebt. Unter Klebern sind auch filmbildende Kleber zu verstehen, die separat aufgebracht werden. Beim Einpressen der vormontierbaren Einheit wird dann ein Gleitmittel verwendet. Bei der Verklebung ist von Vorteil, daß eine axiale Relativbeweglichkeit der Einheit bezogen auf das Gehäuse durch die adhäsive Verbindung in jedem Fall ausgeschlossen ist. Eine derartige Relativverlagerung ist auch dann ausgeschlossen, wenn der Elastomerring nur mit einer vergleichsweise geringen Vorspannung verpreßt ist, die ohne Verwendung des Klebers nicht geeignet wäre, die Einheit innerhalb des Gehäuses zu halten. Dadurch, daß durch die Verwendung des Klebers, der Elastomerring mit einer vergleichsweise geringen Federsteifigkeit ausgeführt werden kann, kann das Lager mit dynamischen Belastungen und hohen Frequenzen beaufschlagt werden. Ist das Lager beispielsweise als hydraulisch dämpfendes Lager ausgebildet, übernimmt der Kleber zusätzlich die Funktion der Abdichtung zwischen den Dämpfungskanälen und dem Gehäuse. Durch die Verklebung der vormontierbaren Einheit mit dem Gehäuse wird in jedem Fall eine wesentlich bessere Dauerhaltbarkeit der Lageranordnung erzielt, als beim eingangs genannten Stand der Technik.

Das Gehäuse kann beispielsweise als Gußteil ausgebildet sein, wobei die Bohrung herstellungsbedingt unbearbeitet von ihrer axialen Mitte zu ihren beiden stirnseitigen Enden in ihrem Durchmesser kontinuierlich erweitert ist. Die Herstellung der gesamten Lageranordnung, bestehend aus der vormontierbaren Einheit und dem Gehäuse, in das die Einheit eingepreßt wird, ist dadurch vereinfacht, daß auf eine spanabhebende Bearbeitung zur Erzeugung der Bohrung verzichtet wird. Ist das Gehäuse als Gußteil ausgebildet, kann sogar die aus Gründen der Entformbarkeit aus dem Gußwerkzeug an dem Gehäuse vorgesehene beidseitige Entformungsschräge, die in der Regel etwa 2° beträgt, beibehalten werden. Dadurch ergeben sich weitere Kostenersparnisse bei der Herstellung des erfindungsgemäßen elastischen Lagers.

Zum Einpressen der Einheit in das Gehäuse wird bevorzugt ein Gleitmittel benutzt, um die auftretende starke Reibung zu verringern und montagebedingte Beschädigungen des Elastomerrings zu vermeiden. Üblicherweise werden Öle, Fette oder wasserlösliche Seifen verwendet. Derartige Gleitmittel sind jedoch mit erheblichen Nachteilen behaftet. Wird beispielsweise ein Öl oder ein Fett zum Benetzen verwendet, bleibt dieses nach dem Zusammenfügen dauerhaft in dem Spalt zwischen den Kontaktflächen erhalten und erzeugt unter Umständen im Belastungsfall ein unerwünschte Schmierwirkung. Werden demgegenüber wasserlösliche Seifen verwendet, entsteht durch die in dem Spalt verbleibenden Wasserreste vorzeitig Korrosion. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es daher vorgesehen, daß der Kleber ein Gleitmittel enthält, beispielsweise derart, daß der Kleber und das Gleitmittel vermischt sind. Dabei wird das Gleitmittel in Abhängigkeit vom Werkstoff des Elastomerrings so ausgewählt, daß es nach dem Einpressen der Einheit in das Gehäuse vollständig in den Elastomerring eindiffundiert.

Das Gleitmittel ist bevorzugt wasserunlöslich. Beim bestimmungsgemäßen Gebrauch ergibt sich dadurch keine Wasserverunreinigung beim Säubern der Anschraubflächen oder der Metallflächen vor dem Lackieren.

Besonders gut zum Eindiffundieren in den Elastomerring eignen sich polymere Ester der Phtalsäure, der Sebacinsäure oder der Adipinsäure, bzw. entsprechende Mischungen dieser Ester. Dabei kann, je nach dem aus welchem Werkstoff der Elastomerring besteht, die Mischung der Ester so gewählt werden, daß ein höherviskoser Ester einer Säure mit einem niedrigviskosen Ester einer anderen Säure gemischt wird, um die gewünschte optimale Viskosität zu erreichen. Diese Stoffe weisen einen hohen Siedepunkt auf, so daß während der Verarbeitung keine schädlichen Dämpfe austreten auch dann nicht, wenn das eingebrachte Gleitmittel noch nicht vollständig vom elastomeren Werkstoff des Elastomerrings absorbiert ist.

Der Kleber kann ein reaktiver Kleber sein. Der reaktive Kleber bleibt nach dem Einpressen der Einheit in das Gehäuse und dem Eindiffundieren des Gleitmittels in den Elastomerring in der Trennfuge zwischen dem Elastomerring und dem Gehäuse erhalten und verbindet durch Ausreaktion die beiden Teile haftend miteinander.

Bei der Verwendung von reaktiven Klebern, die kaltvernetzende Kleber sind, ist von Vorteil, daß das Verfahren zur Verklebung der Teile besonders einfach ist und die Reaktionszeit durch Zufuhr von Wärme beschleunigt werden kann.

In einem anderen Anwendungsfall hat es sich als vorteilhaft bewährt, wenn der Kleber ein Acrylatkleber ist, da dieser eine schnellere Reaktion aufweist, wobei besonders ein anaerob vernetzender Kleber gute Gebrauchseigenschaften aufweist. Aufgrund der schnellen Reaktion wird eine kurze Taktzeit für den Einpreß- und Klebevorgang erzielt und die Maschinen-Belegungszeit kann somit niedrig gehalten werden, was besonders bei der automatisierten Durchführung dieses Arbeitsvorgangs in einer Taktstraße von Bedeutung ist.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn man als Kleber einen Isozyanat enthaltenden Kleber verwendet, da dieser eine Reaktionsgeschwindigkeit aufweist, die es ermöglicht, daß das zusammengefügte elastische Lager sich zunächst setzen kann, bevor die Klebreaktion durch Aushärten abgeschlossen ist.

Zwei erfindungsgemäße Lageranordnungen sind in den Fig. 1 bis 4 gezeigt.

Diese zeigen jeweils in geschnittener und schematischer Darstellung:

Fig. 1 einen Radialschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 einen Axialschnitt durch das erste Ausführungsbeispiel entlang des Schnitts A-B aus Fig. 1,

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel, bei dem nur die vormontierbare Einheit dargestellt ist

Fig. 4 die vormontierbare Einheit aus Fig. 3 in einem Axialschnitt, eingepreßt in die Bohrung eines Gehäuses.

In den Fig. 1 und 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lageranordnung gezeigt, wobei das elastische Lager als hydraulisch dämpfende Hülsengummifeder ausgebildet ist. In Fig. 1 ist ein Radialschnitt, in Fig. 2 ein Axialschnitt entlang der Linie A-B aus Fig. 1 gezeigt. Der innere Stützkörper 1 und der äußere Stützkörper 2 bestehen in diesem Ausführungsbeispiel jeweils aus einem metallischen Werkstoff und sind mit dem Federkörper 4 der innerhalb des Spalts 3 zwischen dem inneren Stützkörper 1 und dem äußeren Stützkörper 2 angeordnet ist, vulkanisiert. Im gleichen Arbeitsgang wurde außerdem der Elastomerring 5 auf den Außenumfang des äußeren Stützkörpers 2 vulkanisiert. Die vormontierbare Einheit 6 wird durch den inneren Stützkörper 1, den Federkörper 4, den äußeren Stützkörper 2 und den Elastomerring 5 gebildet. Die Einheit 6 ist unter elastischer Vorspannung innerhalb der Bohrung 7 des Gehäuses 8 angeordnet und mit dem Gehäuse 8 durch einen Kleber 11 verklebt. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Federkörper 4 mit dem Elastomerring 5 zusammen einstückig und materialeinheitlich hergestellt. Der Außendurchmesser des Elastomerrings 5 ist größer, als der Durchmesser der Bohrung 7 und unter elastischer Vorspannung innerhalb des Gehäuses 8 gehalten. Der Elastomerring 5 umschließt dabei einen umlaufenden Verbindungskanal 15 zwischen den beiden Fluidräumen 16, 17. Die Fluidräume 16, 17 sind durch den Kleber 11 zwischen dem Elastomerring 5 und dem Gehäuse 8 zur Umgebung 18 hin abgedichtet.

In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel einer vormontierbaren Einheit 6 gezeigt, die aus dem inneren Stützkörper 1, dem Federkörper 4, dem äußeren Stützkörper 2 und dem Elastomerring 5 besteht. Die vormontierbare Einheit 6 ist im herstellungsbedingten, nicht eingebauten Zustand gezeigt. Der innere Stützkörper 1 ist exzentrisch versetzt zum äußeren Stützkörper 2 angeordnet. Erst nach dem Aufbringen einer statischen Last nehmen der innere Stützkörper 1 und der äußere Stützkörper 2 eine konzentrische Lage zueinander ein. Dabei ist von Vorteil, daß der Federkörper 4 einer Druck-Vorspannung ausgesetzt ist. Gebrauchsdauerverringernde Zugspannungen bestehen nicht.

In diesem Ausführungsbeispiel weist der Elastomerring 5 außenseitig ein sich in Umfangsrichtung erstreckendes Wellenprofil 9 auf. Die Elastomerstollen 10 erstrecken sich in axialer Richtung. Die Elastomerstollen 10 sind einstückige Bestandteile des Elastomerrings 5. Wird die vormontierbare Einheit 6 in die Bohrung 7 eines Gehäuses 8 eingepreßt und -geklebt, weichen Bestandteile der Wellenhügel in die umfangsseitig beiderseits angrenzenden Wellentäler aus, da die hier verwendeten Werkstoffe für Federkörper 4 und Elastomerring 5 im wesentlichen inkompressibel sind.

In Fig. 4 ist die vormontierbare Einheit 6 aus Fig. 3 gezeigt, die in die Bohrung 7 eines Gehäuses 8 mit Übermaß eingepreßt und -geklebt ist. Das Gehäuse 8 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Gußteil ausgebildet, wobei die Bohrung 7 unter Vermeidung spanabhebender Herstellungsverfahren durch Urformen erzeugt ist. Auch die herstellungsbedingten Entformungsschrägen 19, 20 wurden nicht bearbeitet, so daß sich erhebliche Kostenersparnisse bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Lageranordnung ergeben.

Die Exzentrizität des inneren Stützkörpers 1, bezogen auf den äußeren Stützkörper 2 ist in den Fig. 3 und 4 mit dem Bezugszeichen 21 gekennzeichnet.

Claims (14)

1. Lageranordnung, umfassend einen inneren Stützkörper, der von einem äußeren Stützkörper mit radialem Abstand umschlossen ist, wobei in dem durch den Abstand gebildeten Spalt ein Federkörper aus elastomerem Werkstoff angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Stützkörper (2) außenumfangsseitig mit einem Elastomerring (5) haftend verbunden ist, daß der innere Stützkörper (1), der Federkörper (4), der äußere Stützkörper (2) und der Elastomerring (5) eine vormontierbare Einheit (6) bilden und daß die Einheit (6) unter elastischer Vorspannung dichtend in eine Bohrung (7) eines Gehäuses (8) einpreßbar ist.

2. Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Federkörper (4) und der Elastomerring (5) in einem Arbeitsgang mit den Stützkörpern (1, 2) vulkanisierbar sind.

3. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Federkörper (4) und der Elastomerring (5) einstückig ineinander übergehend und materialeinheitlich ausgebildet sind.

4. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Elastomerring (5) außenseitig ein sich in Umfangsrichtung erstreckendes Wellenprofil (9) aufweist, das sich in axialer Richtung erstreckende Elastomerstollen (10) bildet.

5. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit (6) durch einen Kleber (11) mit dem Gehäuse (8) verklebt ist.

6. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (8) als Gußteil ausgebildet ist und die Bohrung (7) herstellungsbedingt unbearbeitet ist und von ihrer axialen Mitte (12) zu ihren beiden stirnseitigen Enden (13, 14) in ihrem Durchmesser kontinuierlich erweitert ist.

7. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kleber (11) ein Gleitmittel enthält.

8. Lageranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitmittel wasserunlöslich ist.

9. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitmittel aus polymeren Estern der Phtalsäure, der Sebacinsäure oder der Adipinsäure besteht.

10. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kleber (11) ein reaktiver Kleber ist.

11. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kleber (11) ein kaltvernetzender Kleber ist.

12. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 11 dadurch gekennzeichnet, daß der Kleber (11) ein Acrylatkleber ist.

13. Lageranordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Kleber (11) ein anaerob vernetzender Kleber ist.

14. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kleber (11) Isocyanat enthält.