DE10110604A1 - Lager zur Lagerung einer schwingungsfähigen Masse - Google Patents

Abstract

Lager 2 zur Lagerung einer schwingungsfähigen Masse, insbesondere zur Lagerung einer schwingungsfähigen Masse in einem Kraftfahrzeug, das folgende Bestandteile enthält: DOLLAR A - einen Federkörper 4, 24, der einen gewickelten Faserverbundwerkstoff enthält DOLLAR A - mindestens zwei einander gegenüberliegende Krafteinleitungselemente 6, 8, zwischen denen der Federkörper 4, 24 eingespannt ist, wobei DOLLAR A - der Federkörper 4, 24 als Schraubenfeder 4 ausgebildet ist, die derart zwischen den Krafteinleitungselementen 6, 8 eingespannt ist, dass die Krafteinleitungselemente 6, 8 jeweils am radialen Umfang der Schraubenfeder 4 angreifen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lager zur Lagerung einer schwingungsfähigen Masse, insbesondere zur Lagerung einer schwingungsfähigen Masse in einem Kraftfahrzeug, das folgende Bestandteile enthält:

• - einen Federkörper aus einem gewickelten Faserverbundwerkstoff
• - mindestens zwei einander gegenüberliegende Krafteinleitungselemente, zwischen denen der Federkörper eingespannt ist.

Derartige Lager sind an sich bekannt und werden z. B. als Motorlager in Kraftfahrzeugen verwendet. Aus der EP 0 351 738 B1 ist ein Lager der eingangs genannten Art bekannt, bei dem der Federkörper aus einem geschlossenen Ring besteht. In dem Federkörper verlaufen die Fasern des Faserverbundwerkstoffes sowohl in Umfangsrichtung als auch quer zur Umfangsrichtung des geschlossenen Ringes. Durch eine derartige Ausrichtung der Fasern erhält der Federkörper eine hohe Steifigkeit in zwei Richtungen, die linear unabhängig voneinander sind. Es ist jedoch festzustellen, dass der Federkörper auf Grund der unterschiedlichen Ausrichtung der Fasern in dem Faserverbundwerkstoff aufwendig zu fertigen ist, da lediglich die Fasern, die in Umfangsrichtung des Federkörpers verlaufen, sich auf einfache Art und Weise wickeln lassen. Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass sich der Federkörper bei höheren Belastungen (insbesondere höheren dynamischen Belastungen), denen das Lager an sich standhalten müsste, Risse bekommt, die in Umfangsrichtung des Federkörpers verlaufen. Durch diese Risse ändern sich die Eigenschaften des Lagers in unvorhersehbarer Weise. Darüber hinaus kann es auf Grund dieser Belastungen zu einer Delamination zwischen den Schichten des Federkörpers kommen.

Aus der EP 0 459 220 A1 ist ebenfalls ein Lager der eingangs genannten Art bekannt. Bei dem aus dieser Druckschrift bekannten Lager enthält der ringförmige Federkörper zwei gewickelte Lagen von Faserverbundwerkstoffen, in denen die Fasern in Umfangsrichtung des Federkörpers verlaufen. Zwischen den Wickelkörpern sind zwei Gleitfolien derart eingewickelt, dass sie jeweils wickelkörperseitig am Laminat haften, auf den aufeinander liegenden Folienseiten jedoch gleitend ausgebildet sind. Durch einen derartig aufgebauten Federkörper sollen eindeutig definierte Kennwerte bezüglich der dynamischen Steifigkeit und der Dämpfung des Federkörpers geschaffen werden. Darüber hinaus sollen diese Kennwerte nahezu langzeitstabil sein. Es ist jedoch festzustellen, dass der Federkörper durch die eingearbeiteten Gleitfolien einen komplizierten Aufbau aufweist. Darüber hinaus kann es auch bei diesem Federkörper bei höheren Belastungen zu Rissen kommen, die in Umfangsrichtung des ringförmigen Federkörpers verlaufen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Lager zur Lagerung einer schwingungsfähigen Masse zu schaffen, das einen einfachen Aufbau aufweist und darüber hinaus höheren Belastungen über einen langen Zeitraum weitestgehend unbeschadet standhält.

Gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass

• - der Federkörper als Schraubenfeder ausgebildet ist, die derart zwischen den Krafteinleitungselementen eingespannt ist, dass die Krafteinleitungselemente jeweils am radialen Umfang der Schraubenfeder angreifen, oder
• - dass der Federkörper aus mindestens zwei in Umfangsrichtung geschlossenen Federelementen besteht, die derart zwischen den Krafteinleitungselementen eingespannt sind, dass die Krafteinleitungselemente jeweils am radialen Umfang der Federelemente angreifen.

Die geschlossenen Federelemente sind vorzugsweise alle gleich dimensioniert und entlang der Längsachse des Lagers gleichartig ausgerichtet.

Dadurch, dass der Federkörper aus einer Schraubenfeder oder aus mindestens zwei in Umfangsrichtung geschlossenen Federelementen besteht, ist es möglich, die Breite der einzelnen Wendelung der Schraubenfeder bzw. die Breite eines geschlossenen Federelementes klein auszubilden und somit die Gefahr einer Spaltung der Schraubenfeder bzw. der geschlossenen Federelemente in Umfangsrichtung zu verringern. Vorzugsweise beträgt die Wanddicke der Schraubenfeder bzw. der Federelemente in radialer Richtung 1 % bis 5% des mittleren lichten Durchmessers (darunter soll das arithmetrische Mittel zwischen dem größten und dem kleinsten lichten Durchmesser verstanden werden) der Schraubenfeder bzw. der einzelnen Federelemente. Die Breite einer einzelnen Wendelung der Schraubenfeder bzw. eines Federelementes beträgt vorzugsweise ca. 5% bis 60%, besonders bevorzugt 5%-20%, des mittleren Durchmessers der Schraubenfeder bzw. der einzelnen Federelemente.

Der Vorteil der Erfindung ist insbesondere darin zu sehen, dass der Federkörper des Lagers auch bei höheren Belastungen nur in einer geringen Masse zu einer Rissbildung in Umfangsrichtung oder zu einer Delamination zwischen den Schichten der Schraubenfeder bzw. der Federelemente neigt, so dass eine gleichbleibende Funktionstüchtigkeit des Lagers über die gesamte Lebensdauer gewährleistet ist. Die Neigung zur Spaltbildung in Umfangsrichtung ist dann besonders gering, wenn die einzelnen Wendelungen der Schraubenfeder bzw. die einzelnen Federelemente von geringer Breite sind. Auch in diesem Fall besitzt das Lager in axialer Richtung der Schraubenfeder bzw. in axialer Richtung der Federelemente eine genügend hohe Steifigkeit, da diese durch die gesamte Schraubenfeder (in der sich die Breite der Wendelungen addieren) bzw. durch sämtliche Federelemente (die sich in ihrer Breite addieren) geschaffen wird. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass das Lager einen einfachen Aufbau aufweist.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass die Krafteinleitungselemente auf Grund ihrer einspannenden Wirkung einen Beitrag zur Steifigkeit des Lagers in axialer Richtung der Schraubenfeder bzw. der Federelemente leisten.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 2 sind die Kraftein­ leitungselemente schienenförmig ausgebildet und überspannen die gesamte Breite des Federkörpers. Der Vorteil dieser Weiterbildung ist darin zu sehen, dass auf Grund der schienenförmigen Ausbildung der Beitrag der Krafteinleitungselemente zur Steifigkeit des Lagers in axialer Richtung erhöht wird.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 3 nehmen die Fasern in dem Faserverbundwerkstoff zur Steigungsgeraden der Schraubenfeder bzw. zur Umfangsrichtung der geschlossenen Federelemente einen Winkel ein, der zwischen 0° und +/-45°, vorzugsweise zwischen 0° und +/-20° liegt (wobei die jeweiligen Ränder der angegebenen Intervalle jeweils mit umfasst sein sollen; mit dem +/- soll hier und im Weiteren angedeutet werden, dass der entsprechende Winkel in beide Richtungen der Steigungsgeraden gleichzeitig eingenommen werden kann). Der Vorteil dieser Weiterbildung ist darin zu sehen, dass Faserverbundwerkstoffe, in denen die Fasern einen Winkel in dem genannten Winkelbereich einnehmen, besonders einfach gefertigt werden können. So können beispielsweise Faserverbundwerkstoffe, bei denen die Fasern zur Steigungsgeraden der Schraubenfeder bzw. zur Umfangsrichtung der geschlossenen Federelemente einen Winkel einnehmen, der zwischen 0° und +/-10° liegt, besonders einfach auf einem Wickeldorn gefertigt werden. Wenn der Federkörper aus einer Schraubenfeder besteht, kann dies dadurch geschehen, dass der Wickeldorn eine Nut in Form der Schraubenfeder enthält, in dem die einzelnen Fasern gewickelt werden. Nach Aushärtung des Kunststoffes, mit dem die einzelnen Fasern des Faserverbundwerkstoffes getränkt sind, kann eine in der Nut des Wickeldorns gefertigte Schraubenfeder von dem Wickeldorn "abgeschraubt" werden. Eine derartig gefertigte Schraubenfeder weist eine geringe Neigung zur Spaltbildung in Umfangsrichtung der Schraubenfeder auf, da die einzelnen Wendelungen der Schraubenfeder eine geringe Breite aufweisen und die einzelnen Fasern allseitig von Kunstharz umgeben sind und keine angeschnittenen Fasern an den Rändern enthalten sind. Einzelne in Umfangsrichtung geschlossene Federelemente für einen Federkörper können dadurch gefertigt werden, dass ein "Rohr" aus Faserverbundwerkstoff auf einem Wickeldorn gewickelt wird, von dem die einzelnen Federelemente abgestochen werden. Alternativ ist es möglich, die einzelnen Federelemente ebenfalls in entsprechenden Nuten eines Wickeldorns zu wickeln und diese nach der Aushärtung des Kunstharzes, mit dem die Fasern des Faserverbundwerkstoffes getränkt sind, aus den Nuten herauszunehmen (dies kann z. B. dadurch geschehen, dass die Positivanteile des Wickeldorns, die die Nuten begrenzen, versenkbar oder abnehmbar sind; nach der Versenkung oder Abnahme können die einzelnen Federelemente vom verbleibenden Wickeldorn abgezogen werden). Die Fertigung der Federelemente in den Nuten eines Wickeldorns hat den Vorteil, dass die Fasern in dem Verbundwerkstoff, insbesondere auch die Fasern am Rand der Federelemente, allseitig von Kunstharz umgeben sind und keine angeschnittenen Fasern an den Rändern enthalten sind. Dadurch wird eine hohe Haltbarkeit der Federelemente erreicht, da sie an ihren Rändern nicht zum Aufspalten neigen.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 4 ist der von der Schraubenfeder bzw. den Federelementen umfasste Raum zumindest teilweise von einem Elastomerkörper ausgefüllt. Der Vorteil dieser Weiterbildung ist darin zu sehen, dass der Elastomerkörper die in das Lager eingeleiteten Schwingungen dämpft und darüber hinaus als Anschlagpuffer dient, wenn das Lager stark zusammengedrückt wird. Ein weiterer Vorteil der Weiterbildung ist darin zu sehen, dass der Elastomerkörper zur Steifigkeit des Lagers in allen drei Raumrichtungen beiträgt. Der Elastomerkörper weist z. B. eine Shorehärte von 65 bis 85, vorzugsweise von 70 bis 75, auf.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 5 ist der Elastomerkörper derart ausgebildet, dass der Federkörper durch ihn vorgespannt wird. Dazu kann z. B. ein Elastomerkörper verwendet werden, dessen mittlerer Durchmesser größer ist als der mittlere lichte Durchmesser des Federkörpers. In diesem Fall wird der Elastomerkörper vor dem Einbringen in den Federkörper zusammengepresst, so dass er sich im Federkörper radial ausdehnt und so die Vorspannung, d. h. eine nach radial außen gerichtete Kraft, erzeugt. Im Idealfall wird der Elastomerkörper so dimensioniert, dass die durch ihn erzeugte Vorspannung die statische Gewichtskraft der Masse, die gelagert werden soll, kompensiert wird. In diesem Fall ist das Lager frei von Lastspannungen. Vorzugsweise wird das Vorspannungsprinzip bei Federkörpern verwandt, die einen ovalen, elliptischen oder stadionförmigen Querschnitt aufweisen, da in diesem Fall mit dem Elastomerkörper besonders einfach eine Vorspannung erzeugt werden kann (weist der Federkörper z. B. einen elliptischen Querschnitt auf, so kann man einen Elastomerkörper verwenden, der ebenfalls einen elliptischen Querschnitt aufweist und gegenüber dem Federkörper um 90° verdreht wird).

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 6 ist der Elastomerkörper als Schlauchabschnitt oder als massiver Zylinder ausgebildet. Vorzugsweise weist der Schlauchabschnitt eine Wandstärke auf, die mindestens drei- bis fünfmal so groß ist wie die Wandstärke einer einzelnen Wicklung der Schraubenfeder bzw. der einzelnen Federelemente des Federkörpers. In diesem Fall ist gewährleistet, dass der Schlauchabschnitt eine spürbare Dämpfungsfunktion übernimmt. Der Vorteil dieser Weiterbildung ist darin zu sehen, dass Schlauchabschnitte als preiswerte Standardbauteile zur Verfügung stehen und massive Zylinder einfach und preiswert gefertigt werden können.

Der Elastomerkörper kann an der Schraubenfeder bzw. an den einzelnen Federelementen des Federkörpers angeklebt werden. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 7 ist jedoch eine Außenwand des Elastomerkörpers über einen Reibschluss mit der radial inneren Oberfläche der Schraubenfeder bzw. der Federelemente befestigt. Der Vorteil dieser Weiterbildung ist darin zu sehen, dass ein Reibschluss einfach und kostengünstig erstellt werden kann und der Elastomerkörper dennoch sicher befestigt ist. Zur Erzeugung des Reibschlusses wird z. B. ein Elastomerkörper, der einen Durchmesser hat, der zumindest geringfügig größer ist als der lichte Durchmesser der Schraubenfeder bzw. der Federelemente, radial verpresst und dann in das Innere der Schraubenfeder bzw. der einzelnen Federelemente eingeführt. Danach wird der Elastomerkörper losgelassen, so dass er sich radial entspannt und es zu einem Reibschluss zwischen der inneren Oberfläche der Schraubenfeder bzw. der Federelemente und dem Elastomerkörper kommt.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 8 enthält der Schlauchabschnitt Festigkeitsträger. Der Vorteil dieser Weiterbildung ist darin zu sehen, dass der Schlauchabschnitt dann eine erhöhte Ring- und Schubsteifigkeit aufweist. Darüber hinaus erhält der Schlauchabschnitt eine höhere Festigkeit.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 9 nehmen die Festigkeitsträger in dem Schlauchabschnitt einen Winkel von +/-40° bis +/-50° zur Umfangsrichtung der Schraubenfeder bzw. der geschlossenen Federelemente ein. Der Vorteil dieser Weiterbildung ist darin zu sehen, dass das Lager dann eine erhöhte Schubsteifigkeit aufweist.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 10 enthält der Schlauchabschnitt Festigkeitsträger, die in seine Umfangsrichtung verlaufen. Der Vorteil dieser Weiterbildung ist darin zu sehen, dass dadurch die Ringsteifigkeit des Lagers erhöht wird. Dies wird insbesondere dann erreicht, wenn die Festigkeitsträger nahe der radial inneren und äußeren Randzone des Schlauchabschnittes liegen.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 11 ist der Federkörper in einen schlauchförmigen Mantel aus Elastomer eingebettet. Der Mantel, in den der Federkörper eingebettet ist, kann zusätzlich oder alternativ zu dem Elastomerkörper gemäß Anspruch 4 vorhanden sein. Ein Vorteil dieser Weiterbildung ist darin zu sehen, dass der Mantel zur Dämpfung der in den Federkörper eingeleiteten Schwingungen beiträgt. Ein weiterer Vorteil dieser Weiterbildung ist darin zu sehen, dass der Mantel den Federkörper vor Schlagbeanspruchungen schützt. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das erfindungsgemäße Lager als Motorlager in einem Kraftfahrzeug eingesetzt wird, da in diesem Fall das Lager durch Steinschlag etc. beschädigt werden könnte. Ein weiterer Vorteil der Weiterbildung ist schließlich darin zu sehen, dass der Mantel, in den der Federkörper eingebettet ist, einen Zusammenhalt des Federkörpers gewährleistet. Sollte es also innerhalb des Federkörpers zu einer Spaltbildung kommen, so führen diese nicht so schnell zu einer Schwächung oder Zerstörung des Lagers. Zur Herstellung des Mantels kann der Federkörper in eine entsprechende Gießform eingebracht und mit einem Elastomer umgossen werden.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 12 sind die Fasern in dem Faserverbundwerkstoff als Roving ausgebildet. Der Vorteil dieser Weiterbildung ist darin zu sehen, dass in einem Roving viele einzelne Fasern zusammengefasst sind, so dass dieser einfach gewickelt werden kann.

Gemäß einer Weiterbildung nach Anspruch 13 sind die Fasern in dem Faserverbundwerkstoff als Flechtband ausgebildet. Ein Vorteil dieser Weiterbildung ist darin zu sehen, dass ein Flechtband ein in sich geschlossenes Gebilde darstellt und somit keine einzelnen Fäden aus dem Flechtband herausragen oder bei der Herstellung des Federkörpers verarbeitet werden müssen. Ein weiterer Vorteil dieser Erfindung ist darin zu sehen, das die einzelnen Fasern in dem Flechtband einen Winkel zur Längsrichtung des Flechtbandes aufweisen. Wird das Flechtband also zur Wicklung der Schraubenfeder bzw. zur Wicklung der einzelnen geschlossenen Federelemente verwendet, so weisen die einzelnen Fasern zur Steigungsgeraden der Schraubenfeder bzw. zur Umfangsrichtung der geschlossenen Federelemente einen Winkel auf. Mit Hilfe eines Flechtbandes ist also die Realisierung eines entsprechenden Winkels, der zwischen 0° und +/-45° liegt, einfach möglich. Ein weiterer Vorteil dieser Weiterbildung ist darin zu sehen, dass mit Hilfe eines Flechtbandes auf einfache Art und Weise eine große Wandstärke der Schraubenfeder bzw. der einzelnen geschlossenen Federelemente erzeugt werden kann, da das Flechtband selbst eine relativ große Dicke aufweist.

Ausführungsbeispiele und weitere Vorteile der Erfindung werden im Zusammenhang mit den nachstehenden Figuren erläutert, darin zeigen:

Fig. 1 ein Lager zur Lagerung einer schwingungsfähigen Masse in schematischer Darstellung,

Fig. 2 einen Querschnitt durch Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt durch ein Lager,

Fig. 4 ein Lager zur Lagerung einer schwingungsfähigen Masse in schematischer Darstellung,

Fig. 5 ein Lager zur Lagerung einer schwingungsfähigen Masse in schematischer Darstellung.

Fig. 1 zeigt ein Lager 2 zur Lagerung einer schwingungsfähigen Masse in schematischer Darstellung. Das Lager 2 enthält einen Federkörper in Form einer Schraubenfeder 4, die einen gewickelten Faserverbundwerkstoff enthält. Die Wanddicke d liegt zwischen 1% und 5% und die Breite B jeder einzelnen Wendelung der Schraubenfeder 4 liegt zwischen 5% und 60% des mittleren lichten Durchmessers der Schraubenfeder 4. Die Schraubenfeder 4 ist derart zwischen zwei einander gegenüberliegenden Krafteinleitungselementen 6, 8 eingespannt, dass die Krafteinleitungselemente 6, 8 jeweils am radialen Umfang der Schraubenfeder angreifen. Die Krafteinleitungselemente 6, 8 sind schienenförmig ausgebildet und überspannen die gesamte Breite der Schraubenfeder 4. Sie können aus einem Faserverbundwerkstoff oder aus jeweils zwei Metallschienen mit Elastomereinlagen bestehen, zwischen denen die Schraubenfeder 4 liegt (s. auch Fig. 2). Die Krafteinleitungselemente 6, 8 sind mit Gewindezapfen 10, 12 versehen. Wenn das Lager als Motorlager in einem Kraftfahrzeug verwendet wird, kann der Gewindezapfen 10 am Motor und der Gewindezapfen 12 an der Karosserie des Kraftfahrzeuges befestigt werden.

Die verstärkenden Fasern in dem Faserverbundwerkstoff der Schraubenfeder 4 können als Glasfasern, Kohlenstofffasern, Aramid oder Naturfasern ausgebildet sein, während als Matrixmaterialien für den Faserverbundwerkstoff aushärtbare Duroplaste oder Thermoplaste verwendet werden können. Das gleiche gilt auch für die anderen gezeigten Ausführungsbeispiele.

Die Fasern in dem Faserverbundwerkstoff nehmen zur Steigungsgeraden 14 der Schraubenfeder einen Winkel ein, der zwischen 0° und +/-45°, vorzugsweise zwischen 0° und +/-20° liegt (wobei die jeweiligen Intervallgrenzen mit erfasst sein sollen). Am linken Rand der Fig. 1 ist die Schraubenfeder 4 aufgebrochen dargestellt und dort sind Fasern gezeigt, die zur Steigungsgeraden 14 der Schraubenfeder einen Winkel von 0° einnehmen. Die Alternative, dass die Fasern zu der Steigungsgeraden 14 der Schraubenfeder 4 einen Winkel einnehmen, der zwischen 0° und +/-45° liegt, ist am rechten Rand der Fig. 1 im aufgebrochenen Bereich der Schraubenfeder 4 gezeigt. Bei der zuletzt genannten alternativen Ausführung sind die Fasern bevorzugt als Flechtband ausgebildet. Es ist ebenfalls möglich, dass die Schraubenfeder 4 sowohl Fasern enthält, die zur Steigungsgeraden 14 einen Winkel von 0° einnehmen, als auch (in einer anderen Wickellage) Fasern (z. B. in Form eines Flechtbandes), die zur Steigungsgeraden 14 einen Winkel einnehmen, der zwischen 0° und 45° liegt. Entsprechendes gilt für die anderen gezeigten Ausführungsbeispiele.

Der von der Schraubenfeder 4 umfasste Raum ist teilweise von einem Elastomerkörper in Form eines Schlauchabschnittes 16 ausgefüllt, der über einen Reibschluss mit der radial inneren Oberfläche der Schraubenfeder 4 befestigt ist. Der Schlauchabschnitt 16 enthält Festigkeitsträger 18, die einen Winkel von +/-40° bis +/-50° zur Umfangsrichtung der Schraubenfeder einnehmen und die Schubsteifigkeit des Lagers erhöhen. Alternativ oder zusätzlich enthält der Schlauchabschnitt 16 Festigkeitsträger 30, die in seine Umfangsrichtung verlaufen und die Ringsteifigkeit des Lagers erhöhen.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt entlang der in der Fig. 1 eingezeichneten Linie II/II. Der Fig. 2 ist zu entnehmen, dass die Wandstärke des Schlauchabschnittes 16 deutlich größer ist (bevorzugt mindestens 3 bis 5 mal so groß; in diesem Fall ist sichergestellt, dass der Schlauchabschnitt 16 die in das Lager 2 eingeleiteten Schwingungen spürbar dämpft) als die Wandstärke einer einzelnen Wendelung der Schraubenfeder 4, und dass die Festigkeitsträger 30 nahe der radial inneren und äußeren Randzone des Schlauch­ abschnittes 16 liegen.

Die Schraubenfeder 4 kann einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen, wie es in der Fig. 2 gezeigt ist. Alternativ kann der Querschnitt der Schraubenfeder 4 oval, elliptisch oder stadionförmig (s. Fig. 3) ausgebildet sein. Der von der Schraubenfeder 4 umfasste Raum kann anstelle des Schlauchabschnittes 16 auch mit einem massiven Zylinder ausgefüllt sein.

Das Krafteinleitungselement 6 besteht aus zwei einander gegenüberliegenden Metallschienen 20a und 20b, die jeweils eine Elastomereinlage 22a, 22b aufweisen. Zwischen den Elastomereinlagen 22a und 22b wird die Schraubenfeder 4 derart hindurchgeführt, dass sie zwischen den Metallschienen 20a, 20b eingespannt ist. Am rechten und linken Rand der Schraubenfeder 4 sind die beiden Metallschienen 20a, 20b miteinander verbunden, so dass eine dauerhafte sichere Einspannung der Schraubenfeder 4 gewährleistet ist. Das Krafteinleitungselement 8 ist genauso aufgebaut wie das Krafteinleitungselement 6.

Fig. 4 zeigt ein Lager 2, bei dem der Federkörper aus mehreren in Umfangsrichtung geschlossene gleich dimensionierten Federelementen 24 besteht, die derart zwischen zwei einander gegenüberliegenden Krafteinleitungselementen 6, 8 eingespannt sind, dass die Krafteinleitungselemente 6, 8 jeweils am radialen Umfang der Federelemente 24 angreifen. Die Krafteinleitungselemente sind schienenförmig ausgebildet und überspannen die gesamte Breite der Schraubenfeder 4. Die in Umfangsrichtung geschlossenen Federelemente 24 können als ringförmige oval, elliptisch, kreis- oder stadionförmig ausgebildet sein. Die Wanddicke d jedes Federelementes 24 liegt zwischen 1% und 5% und die Breite B jedes Federelementes 24 liegt zwischen 5% und 60% des mittleren lichten Durchmessers der Federelemente 24.

Die einzelnen Federelemente bestehen aus einem gewickelten Faserverbundwerkstoff, dessen Fasern zur Umfangsrichtung eines geschlossenen Federelementes 24 einen Winkel einnehmen, der zwischen 0° und +/-45°, vorzugsweise zwischen 0° und +/-20°, liegt. Das linke Federelement 24 ist in einem Bereich aufgebrochen dargestellt, in diesem Federelement 24 nehmen die Fasern zur Umfangsrichtung des Federelementes einen Winkel von 0° ein. Das rechte Federelement 24 ist in einem Bereich ebenfalls aufgebrochen dargestellt, in diesem Federelement nehmen die Fasern einen Winkel zur Umfangsrichtung des Federelementes ein, der zwischen 0° und +/-45° liegt. Ein derartiges Federelement kann beispielsweise durch Aufwickeln eines Flechtbandes, in dem die Fasern einen entsprechenden Winkel einnehmen, hergestellt werden. Vorzugsweise weisen die Fasern in jedem Federelement 24 den gleichen Winkel zur Umfangsrichtung der Federelemente 24 auf, um gleiche Steifigkeiten und Federeigenschaften der Federelemente 24 sicherzustellen.

Der von den Federelementen 24 umfasste Raum ist von einem Elastomerkörper ausgefüllt, der als massiver Zylinder 26 ausgebildet ist und der über einen Reibschluss an der radial inneren Oberfläche der Federelemente 24 befestigt ist und mit dem eine Vorspannung der Federelemente 24 aufgebaut werden kann. Alternativ kann der Elastomerkörper auch als Schlauchabschnitt 16 ausgebildet sein, so wie es im Zusammenhang mit den Fig. 1 und 2 erläutert worden ist.

Fig. 5 zeigt ein Lager 2 zur Lagerung einer schwingungsfähigen Masse in schematischer Darstellung, das weitestgehend dem in der Fig. 1 gezeigten Lager entspricht. Ein Unterschied ist lediglich darin zu sehen, dass in das Innere des Lagers 2 kein Schlauchabschnitt 16 eingebracht ist, sondern dass die Schraubenfeder 4 in einen schlauchförmigen Mantel 28 aus Elastomer eingebettet ist. Die Wandstärke des schlauchförmigen Mantels 28 ist deutlich größer als die Wandstärke einer einzelnen Wendelung der Schraubenfeder 4, bevorzugt ist die Wandstärke des schlauchförmigen Mantels 28 mindestens drei- bis fünfmal so groß wie die Wandstärke einer einzelnen Wendelung der Schraubenfeder 4. In diesem Fall ist sichergestellt, dass der schlauchförmige Mantel 28 die in das Lager 2 eingeleiteten Schwingungen spürbar dämpft. Ein entsprechender schlauchförmiger Mantel 28 kann auch bei den anderen gezeigten Ausführungsbeispielen vorgesehen werden.

Bezugszeichenliste

(ist Teil der Beschreibung)

2

Lager

4

Schraubenfeder

6

,

8

Krafteinleitungselement

10

,

12

Gewindezapfen

14

Steigungsgerade

16

Schlauchabschnitt

18

Festigkeitsträger

20

a,

20

b Metallschiene

22

a,

22

b Elastomereinlage

24

Federelement

26

massiver Zylinder

28

schlauchförmiger Mantel

30

Festigkeitsträger

Claims (13)

1. Lager (2) zur Lagerung einer schwingungsfähigen Masse, insbesondere zur Lagerung einer schwingungsfähigen Masse in einem Kraftfahrzeug, das folgende Bestandteile enthält:
einen Federkörper (4, 24), der einen gewickelten Faserverbundwerkstoff enthält
mindestens zwei einander gegenüberliegende Krafteinleitungselemente (6, 8), zwischen denen der Federkörper (4, 24) eingespannt ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Federkörper (4, 24) als Schraubenfeder (4) ausgebildet ist, die derart zwischen den Krafteinleitungselementen (6, 8) eingespannt ist, dass die Krafteinleitungselemente (6, 8) jeweils am radialen Umfang der Schraubenfeder (4) angreifen, oder
dass der Federkörper (4, 24) aus mindestens zwei in Umfangsrichtung geschlossenen Federelementen (24) besteht, die derart zwischen den Krafteinleitungselementen (6, 8) eingespannt sind, dass die Krafteinleitungselemente (6, 8) jeweils am radialen Umfang der Federelemente (24) angreifen.

2. Lager (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Krafteinleitungselemente (6, 8) schienenförmig ausgebildet sind und die gesamte Breite des Federkörpers (4, 24) überspannen.

3. Lager (2) nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern in dem Faserverbundwerkstoff zur Steigungsgeraden (14) der Schraubenfeder (4) bzw. zur Umfangsrichtung der geschlossenen Federelemente (24) einen Winkel einnehmen, der zwischen 0° und +/-45°, vorzugsweise zwischen 0° und +/-20°, liegt.

4. Lager (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der von der Schraubenfeder (4) bzw. von den Federelementen (24) umfasste Raum zumindest teiweise von einem Elastomerkörper (16, 26) ausgefüllt ist.

5. Lager (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Elastomerkörper (16, 26) derart ausgebildet ist, dass durch ihn der Federkörper (4, 24) vorgespannt wird.

6. Lager (2) nach einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Elastomerkörper (16, 26) als Schlauchabschnitt (16) oder als massiver Zylinder (26) ausgebildet ist.

7. Lager (2) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Außenwand des Elastomerkörpers (16, 26) über einen Reibschluß an der radial inneren Oberfläche der Schraubenfeder (4) bzw. der Federelemente (24) befestigt ist.

8. Lager (2) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauchabschnitt (16) Festigkeitsträger (18) enthält.

9. Lager (2) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Festigkeitsträger (18) in dem Schlauchabschnitt (16) einen anderen Winkel von +/-40° bis +/-50° zur Umfangsrichtung bzw. Schraubenfeder (4) bzw. der geschlossenen Federelemente (24) einnehmen.

10. Lager (2) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauchabschnitt (16) Festigkeitsträger (30) enthält, die in seiner Umfangsrichtung verlaufen.

11. Lager (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Federkörper (4, 24) in einen schlauchförmigen Mantel (28) aus Elastomer eingebettet ist.

12. Lager (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern in dem Faserverbundwerkstoff als Roving ausgebildet sind.

13. Lager (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern in dem Faserverbundwerkstoff als Flechtband ausgebildet sind.