DE68917183T2

DE68917183T2 - Elastisches Lager.

Info

Publication number: DE68917183T2
Application number: DE68917183T
Authority: DE
Inventors: Peter Lawrence Ingham
Original assignee: Dunlop Ltd
Current assignee: BTR Industries Ltd
Priority date: 1988-03-31
Filing date: 1989-03-28
Publication date: 1995-03-09
Anticipated expiration: 2009-03-29
Also published as: CA1312587C; EP0336627A2; EP0336627A3; US4995598A; GB2216984B; DE68917183D1; GB2216984A; EP0336627B1; GB8906907D0

Description

Diese Erfindung betrifft ein elastisches Lager und eine Anordnung aus zwei mittels des elastischen Lagers der Erfindung elastisch miteinander verbundenen Bauteilen.
Ein Beispiel eines elastisches Lagers zum elastischen Miteinanderverbinden von zwei Bauteilen ist in EP-A-0 122 184 offenbart. Es weist einen Körper aus Elastomermaterial auf, der zwischen den im allgemeinen coplanaren, einander gegenüberliegenden Flächen eines Paars von Endstücken angeordnet und mit diesen verbunden ist, wobei der Körper durch ein Paar eingebetteter, ringförmiger Verstärkungsplatten verstärkt ist, die so angeordnet sind, daß sie zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen der Endstücke und parallel zu diesen liegen. Der Körper aus verstärktem Elastomermaterial begrenzt eine innere Ausnehmung, die vollständig durch eine mit einer Hülse versehene Schraube eingenommen ist, die an den Endstücken befestigt ist und sich zwischen diesen erstreckt. Eines der beiden elastisch miteinander zu verbindenden Bauteile ist relativ zu dem Paar der Endstücke und zu der Verbindungsschraube befestigt. Das andere Bauteil ist relativ zu einem ringförmigen, in dein Körper aus Elastomermaterial eingebetteten Zwischenteil befestigt, um im wesentlichen in der Mitte zwischen den Endstücken und im wesentlichen parallel zu diesen zu liegen. Der Körper aus Elastomermaterial sorgt für einen Widerstand gegen jede relative Querbewegung zwischen dem ringförmigen Zwischenteil und der Schraube.
Die vorliegenden Erfindung ist insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, auf ein elastisches Lager gerichtet, das einer hohen Zusaminendrückungslast bei geringer Auslenkung in einer längs verlaufenden ersten Richtung widerstehen kann und eine verhältnismäßig geringe Steifigkeit in einer quer verlaufenden zweiten Richtung rechtwinklig zu der ersten Richtung aufweist. Typischerweise ist das Lager so ausgerichtet, daß die längs verlaufende erste Richtung vertikal verläuft und die quer verlaufende zweite Richtung daher horizontal liegt.
Unter einem ihrer Aspekte sieht die vorliegende Erfindung vor ein elastisches Lager mit einem elastischen Teil, das einen im wesentlichen rohrförmigen Körper aus Elastomermaterial aufweist, der zwischen einander gegenüberliegenden, im allgemeinen ebenen Flächen eines Paares von Endstücken angeordnet und mit diesen verbunden ist, wobei der Körper aus Elastomermaterial durch ein eingebettetes, ringförmiges Verstärkungselement von im allgemeinen ebener Form verstärkt ist, das zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen der Endstücke angeordnet ist und im wesentlichen parallel zu diesen liegt, wobei in Verbindung mit dem elastischen Teil ein Pufferelement, das innerhalb der inneren Ausnehmung angeordnet ist, die durch den ringförmigen Körper begrenzt ist, und eine Schicht aus Elastomermaterial zwischen dem Pufferelement und jeweils dem Verstärkungselement und einem der Endstücke vorgesehen ist, und wobei das Pufferelement nur an dem anderen der Endstücke befestigt ist und in einem Abstand von der Innenfläche des rohrförmigen Körpers liegt, wenn sich das Lager im einem unbelasteten Zustand befindet.
Das Elastomermaterial des rohrförmigen Körpers kann sich über den inneren Rand des rohrförmigen Verstärkungseleinents erstrecken, und wenn das genannte eine Teil ebenfalls eine ringförmige Form aufweist, kann sich das Elastomermaterial über den inneren Rand dieses Teils erstrecken. Das Elastomermaterial ist daher in der Lage, als Dämpfungsschicht zu wirken und zu verhindern, daß das innerhalb der inneren Ausnehinung des rohrförmigen Körpers vorgesehene Pufferelement mit dem Verstärkungselement oder dem einem ringförmigen Endstück in direkte Berührung kommt, wenn das Lager einer Querbelastung ausgesetzt wird.
Vorzugsweise ist eine Schicht aus Elastomermaterial vorgesehen, um die direkte Berührung zwischen dem Pufferelement und dem ringförmigen Verstärkungselement zu verhindern. Wenn sich das Pufferelement durch ein ringförmiges Endstück in einer Anordnung erstreckt, bei der es normalerweise hiervon beim Fehlen einer aufgebrachten Last beabstandet ist, kann eine Schicht des Elastomerinaterials, die die gleiche wie eine Schicht zwischen dem Pufferelement und dem Verstärkungselement sein kann, vorgesehen sein, um eine direkte Berührung zwischen dem Pufferelement und dem Endstück zu verhindern.
Die Schicht des Elastomermaterials kann aus eine Hülse aus Elastomermaterial bestehen, die von dem Pufferelement getragen ist, vorzugsweise besteht sie jedoch aus dem Elastomermaterial des rohrförmigen Körpers, das so angeordnet ist, daß es sich über einen inneren Rand des Verstärkungselements und/oder eines ringförmigen Endstücks erstreckt.
Das Pufferelement kann aus einem Befestigungsmittel, beispielsweise einer Schraube, bestehen, das beispielsweise zur Befestigung eines der Endstücke an einem der beiden mittels des elastischen Lagers der vorliegenden Erfindung miteinander zu verbindenden Bauteile vorgesehen ist.
Vorzugsweise besteht das Befestigungsmittel aus einer Schraube mit einem gestuften Durchmesser, wobei ein erster Bereich größeren Durchmessers in der inneren Ausnehmung angeordnet ist und sich ein zweiter Bereich kleineren Durchmessers durch eine zentrale Öffnung in einem der Endstücke erstreckt und über einem Teil seiner Länge mit einem Gewinde ausgestattet ist, um die Befestigung an einem der beiden miteinander zu verbindenden Bauteile zu erleichtern. Eine Ringschulter, die durch eine Durchmesserstufe zwischen den ersten und zweiten Bereichen gebildet ist, kann so angeordnet sein, daß sie den Umfang der zentralen Öffnung in einem der Endstücke berührt, wodurch das Endstück an dem einen der beiden Bauteile mittels des Befestigungsmittels angeklemmt werden kann. Alternativ kann das Befestigungsmittel aus einer im wesentlichen äquivalenten Anordnung wie einer herkömmlichen Schraube im wesentlichen einheitlichen Durchmessers bestehen, die über einem Teil ihrer Länge von einer starren Hülse umgeben ist.
Das andere der Endstücke kann ebenfalls mit einer Öffnung ausgestattet sein, so daß sich die Schraube oder das andere Befestigungsmittel da hindurcherstrecken kann, wobei ein Kopfbereich außerhalb der inneren Ausnehmung liegt. Bei einer solchen Anordnung kann eine innere Fläche des Kopfbereichs dazu verwendet werden, als axialer Anschlag zu wirken, um die Axialausdehnung des elastischen Lagers in der ersten Richtung zu begrenzen. Im zusammengebauten Zustand kann die innere Fläche des Kopfbereichs dem anderen der Endstücke oder einem der verbundenen Bauteile gegenüberliegen; eine der gegenüberliegenden Flächen des Kopfbereichs und des Endstücks oder des verbundenen Bauteils kann mit einer Dämpfungsschicht aus Elastomermaterial ausgestattet sein, um eine direkte Berührung der gegenüberliegenden Flächen zu verhindern.
Der rohrförmige Körper aus Elastomermaterial kann mit inehr als einem eingebetteten Verstärkungselement ausgestattet sein. Das oder jedes Verstärkungselement ist typischerweise eine ringförmige Stahlplatte, jedoch können andere Materialien wie beispielsweise Glas oder Gewebe verwendet. Vorzugsweise besitzt das oder jedes Verstärkungselement eine Querschnittsgestalt und Abmessungen entsprechend denjenigen des benachbarten Elastomermaterlals, in dem es eingebettet ist, mit Ausnahme des inneren Randes, der von der inneren Ausnehmung des rohrförmigen Körpers beabstandet sein muß, so daß sich das Elastomermaterial über dem inneren Rand erstreckt, um als Dämpfungsschicht zu wirken.
Es ist ins Auge gefaßt worden, daß für die meisten Anwendungen der rohrförmige Körper aus Elastomermaterial eine zylindrische Form mit im wesentlichen zylindrisch gestalteten inneren und äußeren Flächen aufweist; in diesem Fall kann jedes innerhalb der inneren Ausnehmung des rohrförmigen Körpers vorgesehenes Pufferelement ebenfalls eine zylindrische Gestalt aufweisen. Folglich besitzen das sich ergebende elastische Lager und eine Anordnung, die das elastische Lager enthält, im wesentlichen gleichmäßige Lastauslenkungscharakteristiken in allen Querrichtungen. Insbesondere wenn sich die Querlastauslenkungscharakteristik mit der Richtung ändert, kann das Elastomermaterial des rohrförmigen Körpers seine innere zylindrische Gestalt verlieren - es kann beispielsweise im Querschnitt oval sein. Die Pufferfläche jedes Pufferelements, das innerhalb der inneren Ausnehmung vorgesehen ist, kann in Abhängigkeit vom inneren Profil des rohrförmigen Elastomerkörpers und davon, ob ein gleichmäßiges Ausmaß einer ungepufferten Auslenkung in allen Querrichtungen zu gestatten ist oder nicht, ebenfalls ihre zylindrische Gestalt verlieren.
Die Endstücke können aus einem im wesentlichen starren Metallmaterial bestehen, jedoch können andere Materialien wie Kunststoff verwendet werden.
Zwei Ausführungsformen der Erfindung werden jetzt beispielsweise unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungen beschrieben, in denen zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch einen Bestandteil eines elastischen Lagers einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine Draufsicht auf das in Fig. 1 dargestellte Bestandteil;
Fig. 3 einen Schnitt durch eine elastische Lageranordnung, in der das Bestandteil von Fig. 1 und 2 eingebaut ist;
Fig. 4 eine derjenigen der Fig. 3 ähnliche Ansicht einer elastischen Lageranordnung einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Ein Bestandteil 10 (in Fig. 1 dargestellt) eines elastischen Lagers verfügt über ein oberes, starres Metallendstück 11, ein unteres, starres Metallendstück 12 und einen zylindrischen, rohrförmigen Körper 13 aus Elastomermaterial, beispielsweise Naturgummi, der zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen 14, 15 der Endstücke eingeklebt ist.
Das obere Endstück besitzt eine ringförmige Gestalt mit einem Außendurchmesser, der dem Außendurchmesser des rohrförmigen Körpers 13 entspricht. Es besitzt einen Tnnendurchmesser wesentlich kleiner als der Innendurchmesser des rohrförmigen Körpers, insbesondere in der Größenordnung des halben Innendurchmessers des rohrförmigen Körpers, zu dem unten beschriebenen Zweck.
Das untere Endstück besitzt eine profilierte Außengestalt, wie in Fig. 2 dargestellt ist, die ein Paar Flanschbereiche 16 je mit einer Öffnung 17 aufweist, um die Befestigung dieses Endstücks an einen von zwei mittels des elastischen Lagers miteinander zu verbindenden Bauteilen zu erleichtern. Das untere Endstück besitzt eine zentrale Öffnung 18, deren Durchmesser etwas größer als der Innendurchmesser des rohrförmigen Körpers ist, wie in Fig. 1 dargestellt ist. Das Material der die Öffnung umgebenden Platte ist nach oben gebogen, wie ebenfalls in Fig. 1 dargestellt ist, so daß der innere Rand der Platte vollständig in dem Elastomermaterial eingebettet ist. Somit liegt eine Dämpfungsschicht aus Elastomermaterial zwischen dem radial inneren Rand der Platte 12 und der Bohrung des rohrförmigen Körpers 13.
Der rohrförmige Körper 13 besitzt in sich eingebettet in der Mitte zwischen seinen Enden eine einzelne, ringförmige Metallverstärkungsplatte 19. Der Außendurchmesser der Platte entspricht im wesentlichen dem Außendurchmesser des rohrförmigen Körpers 13, jedoch ist der Innendurchmesser der rohrförmigen Platte größer als der Innendurchmesser des Körpers, wodurch der innere Rand der Platte durch eine Dämpfungsschicht 20 des Elastomermaterials des Körpers 13 abgedeckt ist, ohne daß die Innenfläche dieses Körpers bei Betrachtung im Längs schnitt der Fig. 1 von einem geradlinigen Profil abweichen muß.
Bei der Verwendung des elastischen Lagers zur Abstützung des Gewichts eines Motors sind die Endstücke 11, 12 des Bestandteils 10 im allgemeinen horizontal angeordnet bzw. mit den beiden Bauteilen, einem Motorabstützbügel 21 und einem Fahrzeugquerträger 22, die mittels des Lagers miteinander zu verbinden sind, verbunden.
Das untere Teil 12 ist direkt am Querträger 22 mit Hilfe von Schrauben (nicht dargestellt), die sich durch die Öffnungen 17 hindurch erstrecken, verschraubt.
Das obere Teil 11 ist am Motorabstützbügel 21 mittels eines Befestigungsbauteils befestigt, das in Kombination mit dem Bestandteil 10 das elastische Lager bildet. Das Befestigungsbauteil besitzt die Form einer speziell profilierten Schraube 23, die im Lager zusätzlich als Überlastpuffer dient.
Die Schraube 23 besitzt einen ersten Schaftabschnitt 24, der sich innerhalb der inneren Ausnehmung 25 des rohrförmigen Körpers 13 befindet und sich von dort, gesehen in Fig. 3, nach unten durch die untere Plattenöffnung 18 und eine entsprechende Öffnung 26 im Fahrzeugquerträger 22 erstreckt. Der Durchmesser des Bereichs 24 liegt im wesentlichen mitten zwischen dem Innendurchmesser der oberen Platte 11 und dem Innendurchmesser des rohrförmigen Körpers 13.
Ein zweiter Schaftbereich 27 erstreckt sich von dem ersten Bereich 24 aus, gesehen in Fig. 3, nach oben und ist zur Berührung mit dem Motorabstützbügel 21 verschraubt. Der zweite Schaftbereich befindet sich in einem engen Sitz in der Öffnung des oberen Teils 11, und der Schulterbereich 28 an der Durchmesserstufe zwischen den ersten und zweiten Bereichen 24, 27 berührt eine Beilagscheibe 32, die gegen den Bereich der Fläche 14 anliegt, der die Öffnung umgibt; folglich dient der Schulterbereich dazu, das obere Teil 11 am Motorabstützbügel 21 anzuklemmen.
Ein Kopfbereich 29 erstreckt sich vom unteren Ende des ersten Schaftbereichs 24 der Schraube aus, und eine Unterlagscheibe 30, die am Kopfbereich, beispielsweise durch Schweißen, befestigt ist, trägt einen ringförmigen Gummipuffer 31. Der Puffer 31 ist so angeordnet, daß er sich im unbelasteten Zustand gemäß Darstellung in Fig. 3 in einem kleinen Abstand von der gegenüberliegenden Fläche des Fahrzeugguerträgers 22 angeordnet ist. In dem Fall, daß das elastische Lager einer Zugbelastung ausgesetzt ist, wirkt der Puffer 31 als Axialpuffer, der den Querträger berührt, bevor einen Schaden bewirkende Zugbelastungen vom rohrförmigen Elastomerkörper 13 aufgenommen werden.
Eine relative Querbewegung des Motorabstützbügels und des Fahrzeugquerträgers wird normalerweise von dem verstärkten, rohrförmigen Elastomerkörper 13 aufgenommen, der in der Lage ist, sich durch Scheren in der Querrichtung ohne weiteres zu deformieren. Eine übermäßige Relativbewegung wird durch die Berührung der zylindrischen Innenfläche des rohrförmigen Körpers mit dem ersten Schaftbereich 24 der Befestigungsschraube 23 verhindert, wobei das Material des rohrförmigen Körpers den Puffer gegenüber einer direkten Berührung mit den Platten 12, 19 dämpft. Um eine gute Arbeitsweise des ringförmigen Puffers 31 für eine vertikale Abprallsteuerung zu gewährleisten, wenn das elastische Lager einer starken Querauslenkung ausgesetzt ist, ist der Durchmesser der Öffnung 26 im Querträger 22 größer als der Innendurchmesser des rohrförmigen Körpers 13.
Bei einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung, die nicht dargestellt ist, kann das obere Teil 11 der Fig. 3 vom Teil 21 mittels des Basisbereichs einer kopfstehenden Tasse mit einem sich nach unten und außen erstreckenden Mantelbereich beabstandet sein, der vom Basisbereich aus nach unten geführt ist, um als Ölschild zu wirken und das Elastomermaterial gegen eine möglich Verunreinigung zu schützen.
Bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, die in Fig. 4 dargestellt ist, besitzt das elastische Lager ein Bestandteil 10 gemäß Darstellung in Fig. 1, das in Kombination mit einem Pufferelement 40 modifizierter Form angeordnet ist. In Fig. 4 tragen die Teile, die in Fig. 3 dargestellten Teilen entsprechen, gleiche Bezugszeichen. Das Pufferelement 40 entspricht dem in Fig. 3 dargestellten mit der Ausnahme, daß ein Metallbereich 24 des Puffers 21 durch einen Metallbereich 41 kleineren Durchmessers ersetzt und durch eine Stahlhülse 42 umgeben ist. Der Außendurchmesser der Hülse 42 entspricht dem Außendurchmesser des Bereichs 24.
Das obere Ende der Hülse 42 liegt gegen eine Unterlagscheibe 32 an, und das untere Ende liegt gegen die Unterlagscheibe 30 an, die mit dem Axialpuffer 31 verbunden ist. Bei der dargestellten sich ergebenden Ausbildung führt das Anziehen des mit Gewinde versehenen Schraubenbereichs 27 an dem Motorabstützbügel 21 zu einem Zusammenklemmen des Axialpuffers 31, der Hülse 42, der Unterlagscheibe 32 und des oberen Endstücks 11 zwischen dem Schraubenkopfbereich 29 und dem Abstützbügel 21. Infolge dieser Klemmwirkung ist es nicht notwendig, den Axialpuffer gegenüber dem Schraubenkopfbereich 29 zu verschweißen oder zusätzlich anderweitig zu befestigen.

Claims

1. Elastisches Lager mit einem elastischen Teil (10), das einen im wesentlichen rohrförmigen Körper (13) aus Elastomermaterial aufweist, der zwischen einander gegenüberliegenden, im allgemeinen ebenen Flächen (14,15) eines Paares von Endstücken (11,12) angeordnet und mit diesen verbunden ist, wobei der Körper (13) aus Elastomermaterial durch ein eigebettetes, ringförmiges Verstärkungselement (19) von im allgemeinen eberier Form verstärkt ist, das zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen (14,15) der Endstücke (11,12) angeordnet ist und im wesentlichen parallel zu diesen liegt, wobei in Verbindung mit dem elastischen Teil (10) ein Pufferelement (23), das innerhalb der inneren Ausnehmung (25) angeordnet ist, die durch den ringförmigen Körper (13) begrenzt ist, und eine Schicht (20) aus Elastomermaterial zwischen dem Pufferelement (23) und jeweils dem Verstärkungselement (19) und einem (12) der Endstücke vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Pufferelement nur an dem anderen (11) der Endstücke befestigt ist und in einem Abstand von der Innenfläche des rohrförmigen Körpers (13) liegt, wenn sich das Lager in einem unbelasteten Zustand befindet.

2. Elastisches Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomermaterial des rohrförmigen Körpers (13) so angeordnet ist, daß es sich über den inneren Rand des ringförmigen Verstärkungselementes (19) erstreckt, wobei es als eine Dämpfungsschicht (20) wirkt, um einen direkten Kontakt des Verstärkungselementes mit dem Pufferelement zu verhindern, wenn an dem Lager eine Last in Querrichtung angreift.

3. Elastisches Lager nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das eine (12) der Endstücke (11,12) ein ringförmiges Teil ist und das Elastoinermaterial des rohrförmigen Körpers so angeordnet ist, daß es sich über den inneren Rand dieses Teils erstreckt.

4. Elastisches Lager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß, im Längsschnitt betrachtet, die innere Fläche des rohrförmigen Körpers (13) gerade ist.

5. Elastisches Lager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Fläche des rohrförinigen Körpers (13) eine zylindrische Form hat.

6. Elastisches Lager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Pufferelement (23) einen Kopfabschnitt (29) aufweist, der außerhalb der inneren Ausnehmung (25) liegt, wobei dieser Kopfabschnitt (29) mit einer axialen Puffereinrichtung (31) versehen ist, um eine Längsausdehnung des rohrförmigen Körpers zu begrenzen.

7. Elastisches Lager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Pufferelement eine Hülse (42) aus starrem Material aufweist, die zwischen dem Kopfabschnitt (29) und dem anderen (11) der Endstücke (11,12) eingeklemmt ist und als Pufferfläche dient, die der Bohrung des rohrförmigen Körpers (13) gegenüberliegt.