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Die Erfindung bezieht sich auf ein elastisches Abstützelement, insbesondere für die Antriebsmaschine in einem Kraftfahrzeug der im Oberbegriff des Patentanspruchs erläuterten Art.
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Aus der GB-PS 10 16 392 ist ein elastisches Abstützelement, insbesondere für die Antriebsmaschine in einem Kraftfahrzeug bekannt, das aus einer oberen und einer unteren Befestigungsplatte besteht, die miteinander über einen dazwischen angeordneten, elastomeren Materialblock anhaftend verbunden sind und wobei die obere und die untere Befestigungsplatte mit zum elastomeren Materialblock hin abgewinkelten, einen Winkel einschließenden Flanschen versehen sind.
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Der zwischen den beiden Befestigungsplatten anhaftend angeordnete, elastomere Materialblock weist hierbei ein gleichförmiges Gefüge auf, so daß es sich bei Schubbelastungen in einer horizontalen Ebene nach allen Richtungen hin gleich, also isotrop, verhält.
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Bei einem elastischen Abstützelement, insbesondere für die Antriebsmaschine in einem Kraftfahrzeug, sind jedoch die in Fahrzeuglängsrichtung in einer horizontalen Ebene einwirkenden Schubkräfte infolge der Beschleunigungs- und Verzögerungskräfte wesentlich größer als die in seitlicher Richtung wirkenden Schubkräfte, die nur bei Kurvenfahrt infolge von Fliehkräften auftreten.
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Aus der DE-OS 19 31 940 ist es bereits bekannt, diesen unterschiedlichen Kräften dadurch Rechnung zu tragen, daß innerhalb eines elastischen Abstützelementes mehrere elastomere Materialblöcke unterschiedlicher Elastizität angeordnet werden.
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Aus der DE-OS 21 49 421 ist die Anordnung von nach unten zum elastomeren Materialblock hin abgewinkelten Flanschen bekannt, die übermäßige Ausschläge in etwa senkrechter Richtung zu diesen Flanschen begrenzen.
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Aus der DE-AS 18 00 862 ist es bekannt, bei einem Verfahren zur Herstellung von Gummischläuchen ein Verstärkungselement in Form eines elastomeren Bandes vorzusehen, in dessen elastomerem Material in einer Richtung orientierte sich gegenseitig überlappende Fasern angeordnet sind. Hierbei wird jedoch nur die Erhöhung der Zugfestigkeit bzw. nach dem schraubenförmigen Aufbringen des Bandes auf den zu verstärkenden Gummischlauch eine Erhöhung der Druckfestigkeit desselben angestrebt.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein elastisches Abstützelement der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 erläuterten Art derart zu verbessern, daß es bei einfacher Konstruktion und geringem Bauaufwand die in der horizontalen Ebene in unterschiedlicher Stärke einwirkenden Schubkräfte sicher aufnehmen kann. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst, in dem ein elastisches Abstützelement gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 die im Kennzeichenteil des Patentanspruchs 1 aufgezeigten Merkmale aufweist.
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Im Patentanspruch 2 ist eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung erläutert.
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Dadurch, daß der elastomere Materialblock aus einem Elastomer mit darin horizontal eingebetteten und in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichteten einzelnen Fasern eines Fasernmaterials besteht und daß die an der oberen Befestigungsplatte nach unten abgewinkelten Flansche parallel zur Richtung der Fasern im elastomeren Materialblock ausgerichtet sind, weist der elastomere Materialblock in Richtung der auftretenden höheren Scherbeanspruchungen, die durch Fahrzeugbeschleunigungen und Fahrzeugverzögerungen auftreten, eine höhere Scherfestigkeit, daß heißt eine geringere Scherelastizität auf, wodurch Ausschläge und Verlagerungen der Antriebsmaschine in Fahrzeuglängsrichtung gering gehalten werden können. Bei durch Fliehkräfte hervorgerufenen seitlichen Scherbeanspruchungen bleibt hingegen im wesentlichen die dem elastischen Material innewohnende Scherfestigkeit bzw. die höhere Scherelastizität erhalten, wodurch somit Nick- und Seitenbewegungen der Antriebsmaschine weich abgefangen und abgedämpft werden können.
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Diese unterschiedliche Reaktion des erfindungsgemäßen elastischen Abstützelementes ergibt sich dadurch, daß die horizontal eingebettenen und in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichteten einzelnen Fasern in allen Schichten im elastomeren Materialblock sehr benachbart liegen und dadurch bei einer Belastung in Faserrichtung auf Zug beansprucht werden und infolge ihrer höheren Zugfestigkeit eine Schubverformung einschränken, während sie bei einer Belastung senkrecht zur Faserrichtung kaum Einfluß auf eine entsprechende Schubverformung ausüben, da ihre höhere Zugfestigkeit nicht zur Geltung kommen kann.
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Dadurch, daß die untere Befestigungsplatte mit einem nach oben abgewinkelten, parallel zur Richtung der Fasern im elastomeren Materialblock ausgerichteten Flansch versehen ist, der mit Abstand zwischen den nach unten abgewinkelten Flanschen an der oberen Befestigungsplatte angeordnet ist, wird bei einer übermäßigen Beanspruchung des elastomeren Materialblockes, wie er z. B. im Verlaufe eines Unfallaufpralles auftreten kann, bei der auch die erhöhte Scherfestigkeit des elastomeren Materialblockes überschritten wird, ein völliges Freigeben der Antriebsmaschine von ihrer Befestigung verhindert, so daß eine entsprechend gefährliche Verlagerung der Antriebsmaschine in Richtung des Fahrgastraumes unterbunden werden kann.
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Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt
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Fig. 1 eine Seitenansicht eines elastischen Abstützelementes gemäß der Erfindung;
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Fig. 2 eine Ansicht des elastischen Abstützelementes in Richtung der Pfeile II-II;
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Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1 und
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Fig. 4 eine Draufsicht auf das elastische Abstützelement in Fig. 1.
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Das in Fig. 1 gezeigte elastische Abstützelement 10 besteht aus einer unteren Befestigungsplatte 12 und einer oberen Befestigungsplatte 14, die mit einem dazwischen angeordneten, elastomeren Materialblock 16 anhaftend, d. h. z. B. durch Vulkanisieren oder durch Kleben, verbunden sind. Die untere Befestigungsplatte 12 weist zwei nach unten abgebogene Flansche 28 auf, die mit Öffnungen 22 und 24 versehen sind, über die sie mittels eines nicht gezeigten Bolzens auf dem Rahmen des Kraftfahrzeuges befestigt werden kann. Die untere Befestigungsplatte 12 weist weiterhin einen sich nach unten erstreckenden Stift 26 auf, mittels dem sie in einer Bohrung am Rahmen in ihrer Lage zentriert werden kann.
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Wie aus den Fig. 2 und 4 zu ersehen ist, weist die untere Befestigungsplatte 12 einen seitlichen, nach oben abgewinkelten Flansch 28 auf, der zum elastomeren Materialblock 16 einen Winkel einschließt. Der nach oben abgewinkelte Flansch 28 ist hierbei zwischen zwei von der oberen Befestigungsplatte 14 nach unten abgewinkelten Flanschen 30 und 32 angeordnete, die gleichfalls zum elastomeren Materialblock 16 einen Winkel einschließen. Die untere Befestigungsplatte 12 ist an ihrer anderen Seite mit einem nach unten abgewinkelten Flansch 34 versehen.
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Die obere Befestigungsplatte 14 weist an ihrer anderen Seite einen in e obeähnlicher Weise wie die Flansche 30 und 32 nach unten abgewinkelten Flansch 36 auf, der wieder zum elastomeren Materialblock 16 einen Winkel einschließt. Die obere Befestigungsplatte 14 ist weiterhin mit einem sich nach oben erstreckenden Gewindebolzen 38 versehen, an dem die Antriebsmaschine des Kraftfahrzeuges (nicht gezeigt) befestigt werden kann.
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Der elastomere Materialblock 16 besteht aus einem elastomeren Material wie z. B. Gummi mit darin horizontal eingebetteten ausgerichteten Fasern. Die Fasern können aus einer Vielzahl von Fasermaterialien wie z. B. Graphit-, Nylon-, Baumwolle- oder Kunstseidefasern bestehen. Graphit- oder Kohlenstoffasern werden hierbei bevorzugt. Die Fasern werden mit dem elastomeren Material z. B. Naturgummi vermischt und das Material hierauf durch eine Düse extrudiert, wobei die Düse die einzelnen Fasern parallel zueinander ausrichtet.
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Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung des elastomeren Materialblockes besteht darin, daß die Gummimischung durch kalendrieren verarbeitet wird, wobei sich wieder die Fasern parallel zueinander ausrichten.
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Die Abmessungen der einzelnen Fasern sollte etwa bei einer Länge von 3,17 mm und einem Durchmesser von etwa 0,08 mm liegen. Die Abmessungen der Fasern können sich hierbei in einem Bereich zwischen 3,17 und 6,35 mm Länge und in einem Bereich zwischen 0,0636 und 0,089 mm Durchmesser bewegen. Der Anteil des Fasermaterials am Gewicht des elastomeren Materialblockes sollte hierbei bei etwa 20 Gewichtsprozent liegen. Dieser Anteil kann ebenso in einem Bereich zwischen 5 und 25 Gewichtsprozenten Fasermaterial liegen.
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Das Maß einer elastischen Nachgiebigkeit des elastomeren Materialblockes 16 in Scherrichtung durch eine axiale Verlagerung der oberen Befestigungsplatte nach vorne oder hinten (d. h. in Fig. 1 gesehen nach links oder rechts), sollte etwa 44,6 N/m betragen. Das Maß der elastischen Nachgiebigkeit in Scherrichtung nach beiden Seiten hin, (d. h. in Fig. 2 gesehen nach rechts und links), sollte etwa 22,3 N/m betragen.
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Nach dem der elastomere Materialblock 16 hergestellt wurde, wird er mit der oberen Befestigungsplatte 14 und der unteren Befestigungsplatte 12 durch herkömmliche Bindemittel und herkömmliche Verfahren anhaftend verbunden.
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Der elastomere Materialblock 16 weist eine vertikale Öffnung 40 auf. Wie aus Fig. 3 zu ersehen ist, ist die vertikale Öffnung 40 mit nach innen ragenden Stegen 42 versehen. In der unteren Befestigungsplatte 12 ist in einer Vertiefung 47 eine Öffnung 46 angeordnet, die mit der vertikalen Öffnung 40 fluchtet. In ähnlicher Weise ist in der oberen Befestigungsplatte 14 eine Öffnung 44 vorgesehen, die gleichfalls mit der vertikalen Öffnung 40 fluchtet. Durch die Öffnungen 44 und 46 und durch die vertikale Öffnung 40 erstreckt sich ein Bolzen 48, der gegen die Stege 42 anliegt und unterhalb der unteren Befestigungsplatte 12 und oberhalb der oberen Befestigungsplatte 14 vergrößerte Kopfteile 52 und 50 aufweist. Da der Bolzen 48 in den Öffnungen 44 und 46 Spiel hat, ist eine Scherbewegung des elastischen Abstützelementes möglich; ein vertikales Trennen der beiden Befestigungsplatten wird jedoch vermieden.
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Die Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeuges wird normalerweise zumindest über zwei solcher elastischer Abstützelemente 10 am Rahmen des Kraftfahrzeuges befestigt. Die Antriebsmaschine wird während ihres normalen Betriebes Schwingungen erzeugen und Roll- und Nickbewegungen ausführen. Die beiden elastischen Abstützelemente 10 werden in Verbindung mit einem dritten elastischen Abstützelement, z. B. am Getriebegehäuse, die Antriebsmaschine in einer Dreipunkt- Aufhängung abstützen. Die elastischen Abstützelemente 10 werden hierbei derart angeordnet, daß die Ausrichtung der einzelnen Fasern im elastomeren Materialblock 16 parallel zur Achse der Kurbelwelle der Antriebsmaschine verläuft. Bei einem Kraftfahrzeug mit in herkömmlicher Weise vorn angeordneter Antriebsmaschine und Hinterradantrieb ist die Ausrichtung der Fasern parallel zur Fahrzeuglängsachse. Führt die Antriebsmaschine eine Rollbewegung um die Achse der Kurbelwelle aus, so wird die obere Befestigungsplatte 14 und der elastomere Materialblock 16 in Fig. 2 gesehen seitlich nach links oder rechts verschwenken bis der elastomere Materialblock 16 seitlich an die Flansche 28 oder 30 und 32 anschlägt, wodurch eine übermäßige Rollbewegung vermieden wird. Der Flansch 28 und die Flansche 30 und 32 vermeiden auf diese Weise eine übermäßige Scherbeanspruchung des elastomeren Materialblockes 16. Der Bolzen 48 kann solche Scherbewegungen infolge seines Spiels in den Öffnungen 44 und 46 durch Taumelbewegungen mit vollziehen.
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Führt die Antriebsmaschine Nickbewegungen aus, d. h. in Fig. 1 gesehen sucht die obere Befestigungsplatte 14 sich nach links oder rechts zu verlagern, so setzt der elastomere Materialblock 16 einer solchen Bewegung eine größere Dämpfungskraft entgegen. Der Bolzen 48 ermöglicht eine solche Nickbewegung wieder durch eine entsprechende Taumelbewegung.
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Sollte zufällig die anhaftende Verbindung zwischen dem elastomeren Materialblock 16 und den Befestigungsplatten 12 und 14 verlorengehen oder der elastomere Materialblock 16 durch Ermüdung brechen, so sorgt der Bolzen 48 in Verbindung mit den Befestigungsplatten 12 und 14 dafür, daß ein übermäßiges Verlagern der Antriebsmaschine und damit eventuelle Zerstörungen von Aggregaten der Antriebsmaschine sicher vermieden werden. Die Flansche 28, 30 und 32 können hierbei übermäßige Längsverlagerungen begrenzen.