DE102018132558A1

DE102018132558A1 - Elastomerlager zur Anbringung eines Aggregats im Fahrzeug

Info

Publication number: DE102018132558A1
Application number: DE102018132558.4A
Authority: DE
Inventors: Christoph Purreiter
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2018-12-17
Filing date: 2018-12-17
Publication date: 2020-06-18
Also published as: WO2020126284A1; US20210356014A1; CN112840143A; US12123474B2; CN112840143B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Elastomerlager (10) mit einem Tragbock (12), einem Träger (14), einem Lagerelement (28), das am Tragbock (12) angebracht ist, einem Elastomerkörper (16), der den Träger (14) mit dem Lagerelement (28) verbindet, wobei der Tragbock (12) und der Träger (14), betrachtet in einer axialen Richtung des Lagerelements (28), mit Spiel ineinandergreifen, wobei ein Anschlagdämpfer (46) vorgesehen ist, der im Bereich der Schnittstelle zwischen dem Tragbock (12) und dem Träger (14) angeordnet ist und sowohl in radialer Richtung als auch in einer axialen Richtung eine maximale Verschiebung der beiden Bauteile Tragbock (12) und Träger (14) relativ zueinander begrenzt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Elastomerlager, mit dem ein Aggregat im Fahrzeug angebracht werden kann, beispielsweise ein Motor an einem Aggregateträger.
Elastomerlager sind in den verschiedensten Ausführungsformen bekannt. Ihnen allen ist grundsätzlich gemeinsam, dass mindestens ein Elastomerkörper so zwischen zwei Bauteilen angeordnet ist, dass diese relativ zueinander innerhalb gewisser Grenzen verschiebbar sind und dadurch vibrationstechnisch entkoppelt sind.
Einige der Anforderungen, die an Elastomerlager gestellt werden, führen zu Zielkonflikten. Beispielsweise sollen Elastomerlager einerseits nachgiebig sein, um die gewünschte Schwingungsentkopplung zu erzielen. Andererseits sollen sie bei Sonderereignissen oder gar einem Crash das angebundene Aggregat zuverlässig abstützen, sodass die wirkenden Belastungen nicht durch den Bewegungsspielraum, den die Elastomerlager bieten, verstärkt werden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Elastomerlager zu schaffen, das diesen Anforderungen gerecht wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß ein Elastomerlager mit einem Tragbock, einem Träger, einem Lagerelement, das am Tragbock angebracht ist, und einem Elastomerkörper vorgesehen, der den Träger mit dem Lagerelement verbindet, wobei der Tragbock und der Träger, betrachtet in einer axialen Richtung des Lagerelements, mit Spiel ineinandergreifen, wobei ein Anschlagdämpfer vorgesehen ist, der im Bereich der Schnittstelle zwischen dem Tragbock und dem Träger angeordnet ist und sowohl in radialer Richtung als auch in einer axialen Richtung eine maximale Verschiebung der beiden Bauteile Tragbock und Träger relativ zueinander begrenzt. Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, zusätzlich zu dem Elastomerkörper den Anschlagdämpfer vorzusehen, der gezielt so angeordnet ist, dass er die maximale Verschiebung des Tragbocks relativ zum Träger bei einem Sonderereignis oder Crash begrenzt. Somit können die auftretenden Belastungen ebenfalls begrenzt werden.
Die radiale Überlappung zwischen Tragbock und Träger kann dadurch erzielt werden, dass am Tragbock eine zylindrische Struktur vorgesehen ist, die in den Träger hineinragt. Diese zylindrische Struktur umgibt beispielsweise einen Halteabschnitt, in welchem das Lagerelement im Tragbock aufgenommen ist.
Die zylindrische Struktur kann einstückig mit dem Tragbock ausgeführt sein, um den Montageaufwand zu verringern.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die zylindrische Struktur eine Lagerbuchse ist, die in den Tragbock eingreift. Die Lagerbuchse kann mit dem Lagerelement dann durch einen dazwischenliegenden Ring aus Elastomermaterial verbunden sein.
Je nach Anforderungen kann der Anschlagdämpfer entweder am Tragbock angeordnet sein, insbesondere auf der zylindrischen Struktur, oder er kann am Träger angeordnet sein.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Anschlagdämpfer einstückig mit dem Elastomerkörper ausgeführt ist. Auch dies verringert den Montageaufwand.
Der Anschlagdämpfer kann auch an einem Haltering angebracht sein, sodass er als separates Bauteil montierbar ist.
Vorzugsweise weist der Anschlagdämpfer einen hülsenförmigen Abschnitt auf, der als radialer Anschlagdämpfer dient, und einen Kragen, der als axialer Anschlagdämpfer dient. Hierdurch ist gewährleistet, dass die maximale Verschiebung des Tragkörpers relativ zum Träger sowohl in axialer Richtung als auch in radialer Richtung durch einen weichen Anschlag begrenzt ist.
Das Lagerelement kann einen tragbockseitigen Abschnitt und einen trägerseitigen Abschnitt aufweisen, die miteinander verschraubt sind. Dies erleichtert die Montage, da der Tragbock am Aggregat und der Träger am Fahrzeug vormontiert werden können und bei der Montage des Aggregats im Fahrzeug nur die beiden Abschnitte des Lagerelements miteinander verschraubt werden müssen.
Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass das Lagerelement durchgehend ausgeführt ist, sodass das gesamte Elastomerlager entweder aggregatseitig oder fahrzeugseitig vormontiert wird und bei der Montage des Aggregats im Fahrzeug entweder der Tragbock oder der Träger am Aggregat oder Fahrzeug befestigt werden.
Das Lagerelement ist vorzugsweise in einer Lagerbuchse mittels einer Elastomerbuchse gelagert, sodass eine doppelte Entkopplung erzielt ist. Dabei können der Elastomerkörper und die Elastomerbuchse auf die Entkopplung bei unterschiedlichen Anregungsfrequenzen ausgelegt werden.
Der Elastomerkörper kann, in einem Querschnitt entlang der Mittelachse des Lagerelements betrachtet, eine X-Geometrie haben, sodass eine gute Abstützung bei Belastungen erzielt ist, die den Tragbock relativ zum Träger in axialer Richtung zu verschieben suchen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand verschiedener Ausführungsformen beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. In diesen zeigen:

- 1 einen Querschnitt durch ein Elastomerlager gemäß einer ersten Ausführungsform;
- 2 einen Querschnitt durch ein Elastomerlager gemäß einer zweiten Ausführungsform; und
- 3 einen Querschnitt durch ein Elastomerlager gemäß einer dritten Ausführungsform.

In 1 ist ein Elastomerlager 10 gezeigt, das einen Tragbock 12 und einen Träger 14 aufweist, die durch einen Elastomerkörper 16 und eine Elastomerbuchse 18 schwingungstechnisch voneinander entkoppelt sind.
Das Elastomerlager 10 kann insbesondere dafür verwendet werden, in einem Kraftfahrzeug ein Bauteil mit einem anderen zu verbinden, beispielsweise ein Aggregat wie einen Motor in einem Aggregateträger zu montieren oder einen Fahrwerksrahmen an der Karosserie.
Beispielsweise kann der Tragbock aggregateseitig angebracht werden, beispielsweise verschraubt (siehe die schematisch angedeuteten Schraubenlöcher 20), während der Träger 14 fahrzeugseitig befestigt wird (siehe die schematisch angedeuteten Schraubenlöcher 22). Grundsätzlich können der Tragbock 12 und der Träger 14 auch umgekehrt zugeordnet werden.
In den Tragbock 12 ist eine Lagerbuchse 24 eingesetzt, innerhalb der die Elastomerbuchse 18 angeordnet ist. Die Elastomerbuchse umgibt einen tragbockseitigen Abschnitt 26 eines Lagerelements 28.
Die Elastomerbuchse 18 kann auf die Außenfläche des tragbockseitigen Abschnitts 26 des Lagerelements 28 und die Innenfläche der Lagerbuchse 24 aufvulkanisiert sein.
Das Lagerelement 28 weist auch einen trägerseitigen Abschnitt 30 auf, auf dem der Elastomerkörper 16 angebracht ist. Der trägerseitige Abschnitt 30 des Lagerelements 28 ist mit dem tragbockseitigen Abschnitt 26 verschraubt (siehe die Schraube 32).
Der Elastomerkörper 16 hat im Schnitt eine X-Gestalt, weist also zwei Elastomerringe 34 auf, die nach der Art von Tellerfedern ausgerichtet sind, deren innenliegende Ränder einen geringeren Abstand voneinander haben als die außenliegenden Ränder.
Innerhalb der Elastomerringe 34 können auch radiale Freiräume vorgesehen sein, sodass die Elastomerringe 34 in der Art von Speichen ausgeführt sind.
Die beiden Elastomerringe 34 des Elastomerkörpers 16 sind innenseitig auf konischen Flächen 36 angeordnet und stützen sich außenseitig auf Schrägflächen 38 ab. Die konischen Flächen 36 sind einstückig mit dem trägerseitigen Abschnitt 30 des Lagerelements 28 ausgeführt.
Die Schrägflächen 38 sind an zwei Abstützringen 40, 42 angeordnet, wobei der Abstützring 40, in axialer Richtung betrachtet, in etwa die Breite des außenliegenden Endes des Elastomerrings 34 hat, während der Ring 42 deutlich breiter ausgeführt ist, sodass er sich auf der Seite des Tragbocks 12 deutlich über den Elastomerkörper 16 hinaus erstreckt. Zwischen den beiden Abstützringen 40, 42 ist ein Abstandshalter 44 angeordnet.
Die Abstützringe 40, 42 und der Abstandshalter 44 sind hier in einem Lagergehäuse 45 montiert, das in den Träger 14 eingesetzt ist. Es ist allerdings auch möglich, auf das Lagergehäuse zu verzichten und die Bauteile unmittelbar im Träger 14 anzubringen.
Die beiden Elastomerringe 34 des Elastomerkörpers 16 sind hier einstückig miteinander ausgeführt; es ist ein die beiden Ringe miteinander verbindender Materialsteg zu sehen.
Der Elastomerkörper 16 ist im Träger 14 exzentrisch angeordnet, und zwar so verschoben, dass er sich auf der vom Tragbock 12 abgewandten Seite befindet und innerhalb des Trägers 14 noch ein axialer Freiraum vorhanden ist. In diesen Freiraum hinein ragt als zylindrische Struktur die Lagerbuchse 24, die über die trägerseitige Außenfläche des Tragbocks hinausragt. Die Lagerbuchse 24 greift also mit Spiel in den Träger 14 ein. Anders ausgedrückt, in radialer Richtung gibt es eine Überlappung zwischen dem Tragbock 12 (genauer gesagt, der am Tragbock 12 angebrachten Lagerbuchse 24) und dem Träger 14.
Auf dem über den Tragbock 12 hinausstehenden Teil der Lagerbuchse 24 ist ein Anschlagdämpfer 46 angeordnet, der einen hülsenförmigen Abschnitt 48 und einen Kragen 50 aufweist. Der Anschlagdämpfer ist aus Elastomermaterial ausgeführt und dient dazu, die maximale Relativbewegung zwischen dem Tragbock 12 und dem Träger 14 zu begrenzen. Konkret dient der hülsenförmige Abschnitt 48 dazu, eine Bewegung in radialer Richtung zu begrenzen, während der Kragen 50 dazu dient, die maximale Bewegung in der axialen Richtung zu begrenzen, in welcher der Abstand zwischen dem Tragbock 12 und dem Träger 14 verringert wird.
Der hülsenförmige Abschnitt 48 liegt innerhalb des Bereichs des Rings 42, der in axialer Richtung über den Elastomerkörper 16 hinausragt. Somit wirkt der Anschlagdämpfer in radialer Richtung, sobald der Freiraum zwischen der Außenfläche des hülsenförmigen Abschnitts 48 und der zylindrischen Innenfläche des Rings 42 aufgebraucht ist.
In axialer Richtung wirkt der Anschlagdämpfer 46, sobald der Abstand zwischen der tragbockseitigen Außenfläche des Kragens 50 und der gegenüberliegenden Außenfläche des Tragbocks aufgebraucht ist.
Der Anschlagdämpfer 46 kann auf die Lagerbuchse 24 aufvulkanisiert sein.
Mit dem Elastomerkörper 16 und der Elastomerbuchse 18 sind der Tragbock 12 und der Träger 14 schwingungstechnisch voneinander entkoppelt, wobei der Elastomerkörper 16 auf andere Schwingungsanregungen abgestimmt sein kann als die Elastomerbuchse 18. Dabei kann durch eine geeignete Wahl des Gewichts des Lagerelements 26 der von Lagerelement und Elastomerbuchse gebildete Tilger auf eine gewünschte Frequenz abgestimmt werden, die getilgt wird.
In 2 ist eine zweite Ausführungsform gezeigt. Für die von der ersten Ausführungsform bekannten Bauteile werden dieselben Bezugszeichen verwendet, und es wird insoweit auf die obigen Erläuterungen verwiesen.
Der Unterschied zwischen der ersten und der zweiten Ausführungsform besteht darin, dass bei der zweiten Ausführungsform der Anschlagdämpfer 46 am Träger 14 angebracht ist.
Es ist denkbar, den Anschlagdämpfer 46 am Ring 42 anzubringen. Bei der gezeigten Ausführungsform ist jedoch der Ring 42 schmäler als bei der ersten Ausführungsform ausgeführt, sodass neben dem Ring 42 ein Haltering 55 angebracht ist, auf dessen Innenfläche sich der hülsenförmige Abschnitt 48 des Anschlagdämpfers 46 befindet. Der Kragen 50 erstreckt sich entlang der tragbockseitigen Außenfläche des Trägers 14.
Hinsichtlich der Funktion des Anschlagdämpfers ergeben sich keine Unterschiede gegenüber der ersten Ausführungsform.
In 3 ist eine weitere Ausführungsform gezeigt. Für die von der ersten und/oder der zweiten Ausführungsform bekannten Bauteile werden dieselben Bezugszeichen verwendet, und es wird insoweit auf die obigen Erläuterungen verwiesen.
Ein Unterschied gegenüber der ersten und der zweiten Ausführungsform besteht darin, dass bei der dritten Ausführungsform nicht eine Lagerbuchse in axialer Richtung ausgehend vom Tragbock 12 in den Träger 14 hineinragt, sondern bei der dritten Ausführungsform der Tragbock 12 mit einer zylindrischen Struktur 60 versehen ist, die einstückig mit ihm ausgeführt ist und sich bis in das Innere des Trägers 14 hinein erstreckt. Innerhalb der zylindrischen Struktur 60 ist die Elastomerbuchse 18 angeordnet, die hier innenseitig mit einer Lagerbuchse 62 verbunden ist. Innerhalb der Lagerbuchse 62 ist dann das Lagerelement 28 montiert.
Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass bei der dritten Ausführungsform das Lagerelement 28 durchgehend ausgeführt ist.
Ein wiederum weiterer Unterschied liegt in der Ausgestaltung des Anschlagdämpfers. Der Anschlagdämpfer ist hier einstückig mit dem Elastomerkörper 16 ausgeführt und erstreckt sich ausgehend vom Außenumfang des inneren Elastomerrings 34 mit seinem hülsenförmigen Abschnitt 48 entlang des Rings 42, der in der von der ersten Ausführungsform bekannten Art und Weise ausgeführt ist, und dann mit seinem Kragen 50 entlang der Außenfläche des Trägers 14.
Allen drei Ausführungsformen gemeinsam ist, dass sie ein definiertes Anschlagsystem in radialer Richtung aufweisen, das unabhängig von den unterschiedlichen Relativbewegungen des Elastomerkörpers 16 und der Elastomerbuchse 18 ist. Weiterhin ergibt sich eine kompakte Bauform, die auch in beengten Bauräumen eingesetzt werden kann.

Claims

Elastomerlager (10) mit einem Tragbock (12), einem Träger (14), einem Lagerelement (28), das am Tragbock (12) angebracht ist, einem Elastomerkörper (16), der den Träger (14) mit dem Lagerelement (28) verbindet, wobei der Tragbock (12) und der Träger (14), betrachtet in einer axialen Richtung des Lagerelements (28), mit Spiel ineinandergreifen, wobei ein Anschlagdämpfer (46) vorgesehen ist, der im Bereich der Schnittstelle zwischen dem Tragbock (12) und dem Träger (14) angeordnet ist und sowohl in radialer Richtung als auch in einer axialen Richtung eine maximale Verschiebung der beiden Bauteile Tragbock (12) und Träger (14) relativ zueinander begrenzt.
Elastomerlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Tragbock (12) eine zylindrische Struktur (24; 60) vorgesehen ist, die in den Träger (14) hineinragt.
Elastomerlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrische Struktur (60) einstückig mit dem Tragbock (12) ausgeführt ist.
Elastomerlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrische Struktur (24) eine Lagerbuchse ist, die in den Tragbock (12) eingreift.
Elastomerlager nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlagdämpfer (48) auf der zylindrischen Struktur (24; 60) angeordnet ist.
Elastomerlager nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlagdämpfer (46) am Träger (14) angeordnet ist.
Elastomerlager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlagdämpfer (46) einstückig mit dem Elastomerkörper (16) ausgeführt ist.
Elastomerlager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlagdämpfer (46) an einem Abstützring (42) angebracht ist.
Elastomerlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlagdämpfer (46) einen hülsenförmigen Abschnitt (48) aufweist, der als radialer Anschlagdämpfer dient, und einen Kragen (50), der als axialer Anschlagdämpfer dient.
Elastomerlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerelement (28) einen tragbockseitigen Abschnitt (26) und einen trägerseitigen Abschnitt (30) aufweist, die miteinander verschraubt sind.
Elastomerlager nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerelement (28) durchgehend ausgeführt ist.
Elastomerlager nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerelement (28) in einer Lagerbuchse (24) mittels einer Elastomerbuchse (18) gelagert ist.
Elastomerlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elastomerkörper (16), in einem Querschnitt entlang der Mittelachse, eine X-Geometrie hat.