DE10117495A1 - Support arm with flat-planar base structure has bowl-shaped recesses which open into plane base surface of support arm which lies opposite top-side flat-planar reinforcing of base structure - Google Patents
Support arm with flat-planar base structure has bowl-shaped recesses which open into plane base surface of support arm which lies opposite top-side flat-planar reinforcing of base structureInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Tragarm zum Anschließen einer Last an einem Lager der im Oberbegriff des Anspruch 1 genannten Art.The invention relates to a support arm for connecting a load a camp of the type mentioned in the preamble of claim 1.
Das Anbinden von Lasten an Lager über einen Tragarm findet insbesondere im Kraftfahrzeugbau Verwendung. Dabei ist die Last meistens ein Motor, ein Antriebsaggregat oder ein Getriebe, während die Lager vor allem bei Kraftfahrzeugen, die in großer Serie zu günstigen Preisen hergestellt werden, in aller Regel als reine Gummilager, sogenannte Feststofflager, ausgelegt sind. In gleicher Weise dienen solche Tragarme aber auch dem Anbinden der Lasten an anspruchsvolleren und aufwendigeren Lagern, beispielsweise an Hydrolagern, pneumatischen Lagern oder auch allen Varianten von regelbaren oder stellbaren viscoelastischen Lagern. Dabei kann der Tragarm sowohl als Bestandteil des Lagers als auch als selbständiges Montageteil als auch als integrierter Bestandteil der zu lagernden Last ausgelegt sein.The connection of loads to bearings via a support arm takes place especially used in motor vehicle construction. Here is the burden mostly an engine, a drive unit or a transmission, while the Bearings especially in motor vehicles that are cheap in large series Prices are produced, usually as pure rubber bearings, so-called solid bearings are designed. Serve in the same way such support arms but also to connect the loads more demanding and complex bearings, for example Hydro bearings, pneumatic bearings or all variants of adjustable or adjustable viscoelastic bearings. The Support arm both as part of the warehouse and as an independent Assembly part as well as an integral part of the load to be stored be designed.
Im Einzelnen ist dabei der hier in Rede stehende Tragarm speziell in Verbindung mit einem Feststofflager beschrieben. In diesem Fall ist der Tragarm nämlich bereits in der Weise im Feststofflager integriert, dass er als Bestandteil des Lagers von einer Zulieferfirma hergestellt und an den Automobilhersteller als Teil, beispielsweise eines Motorlagers oder Aggregatlagers oder auch eines Getriebelagers, ausgeliefert wird.In detail, the support arm in question here is specifically in Connection described with a solids storage. In this case it is Support arm namely already integrated in the way in the solids storage that it is manufactured and supplied as part of the warehouse by a supplier the automobile manufacturer as part, for example an engine mount or Unit bearing or a gearbox bearing is delivered.
Ein solches einfaches Feststofflager besteht zumeist aus einer Tragfeder aus Gummi und einem separaten Dämpfer, im einfachsten Fall einer dämpfenden Gegenfeder, die ebenfalls als Gummipuffer ausgebildet ist, die in einem Lagergehäuse oder einer Lagerschelle eingespannt sind. Zwischen der Tragfeder und dem Dämpfer ist der lasteinleitende Abschnitt des Tragarms eingefügt und lasteinleitend angeschlossen. Such a simple solid storage usually consists of one Suspension spring made of rubber and a separate damper, in the simplest Case of a damping counter spring, which also acts as a rubber buffer is formed in a bearing housing or a bearing bracket are clamped. Between the suspension spring and the damper is the load-introducing section of the support arm inserted and load-introducing connected.
An dem aus dem Lager herausragenden "kopfseitigen" Abschnitt des Tragarmes sind mindestens eine, meistens zwei, drei oder vier durchgehende Öffnungen ausgebildet, die als Verschraubungspunkte, auch als Justierhilfen dem Anschließen und Fixieren der federnd zu lagernden Last dienen.At the "head" section of the Support arms are at least one, usually two, three or four through openings formed as screw points, also as adjustment aids for connecting and fixing the springy serve stored load.
Es ist verständlich, dass solche Tragarme speziell im Kraftfahrzeugbau hoch beanspruchte Teile sind. Insbesondere bei Verwendung im Zusammenhang mit Motorlagern und Aggregatlagern müssen sie die gesamte statische und dynamische Last des Motors bzw. Aggregats unter Fahrbetriebsbedingungen aufnehmen und in das Lager einleiten. Diese Problemstellung verschärft sich mit der zunehmenden Masse und den größer werdenden Drehmomenten der zu lagernden Motoren. Zudem soll ein Tragarm, der diesen Anforderungen entspricht, möglichst preiswert und überdies möglichst leicht sein. So kommt es dazu, dass ein heute im Kraftfahrzeugbau anzufindender Lagerarm für Feststofflager der beschriebenen Art, aber auch für Hydrolager oder andere, vor allem Motorlager und Aggregatlager, aus konstruktiv sorgfältig konturiertem und ebenso sorgfältig legiertem Aluminium besteht. Dabei liegt trotz aller Rationalisierung der Kostenanteil solch eines Tragarms noch immer im Bereich von 25% des Gesamtpreises eines entsprechenden Motorlagers. Diese Kosten kommen dabei nicht nur durch das Erfordernis der Verwendung einer hochwertigen Aluminiumlegierung, sondern auch dadurch mit zustande, dass ein Tragarm dieser Art zur Gewährleistung der geforderten Sicherheitsfaktoren nach dem aufwendigen und kostenintensiven Verfahren des Kokillengießens hergestellt werden muss.It is understandable that such support arms are especially used in motor vehicle construction are highly stressed parts. Especially when used in In connection with engine mounts and unit mounts, they must be total static and dynamic load of the engine or unit pick up under driving conditions and introduce into the warehouse. This problem is exacerbated with the increasing mass and the increasing torques of the motors to be stored. In addition, a support arm that meets these requirements should be possible inexpensive and also be as light as possible. So it happens that a bearing arm to be found today in motor vehicle construction for Solid bearings of the type described, but also for hydraulic bearings or others, especially engine mounts and aggregate mounts, from constructive carefully contoured and equally carefully alloyed aluminum consists. Despite all the rationalization, the cost share is such of a support arm still in the range of 25% of the total price a corresponding engine mount. These costs do not come only by the requirement of using a high quality Aluminum alloy, but also due to the fact that a Support arm of this type to ensure the required Security factors after the elaborate and costly Process of mold casting must be made.
Ausgehend von diesem landläufigen Stand der Technik liegt der Erfindung das technische Problem zugrunde, einen Lagertragarm der vorstehend beschriebenen Art, insbesondere einen Lagertragarm aus Aluminium, verfügbar zu machen, der bei Einhaltung aller Qualitätsanforderungen und Sicherheitsanforderungen ohne eine Vergrößerung seiner Masse nach dem Aluminiumdruckgussverfahren hergestellt werden kann.Based on this common state of the art, the Invention based on the technical problem of a bearing arm Type described above, in particular a bearing arm Aluminum, to make it available while observing all Quality requirements and safety requirements without one Enlargement of its mass by the aluminum die casting process can be manufactured.
Die Erfindung löst dieses technische Problem durch einen Tragarm, der die im Anspruch 1 genannten Merkmale aufweist.The invention solves this technical problem by a support arm that has the features mentioned in claim 1.
Die Erfindung beruht auf der überraschenden Erkenntnis, dass die bei Belastung des Tragarms, insbesondere bei dynamischer Belastung des Tragarms, auftretenden Spannungskonzentrationen im Bereich der zur Massenreduktion geschaffenen Aussparungen und den zwischen diesen verbleibenden absteifenden Stegen auftretenden hohen Spannungskonzentrationen drastisch vermindert werden können, wenn diese freigeräumten Bereiche nicht von der den verstärkenden Aufbau aufweisenden Seite des Tragarms her, sondern von der gegenüberliegenden Seite her, also von der Seite her, die zumindest im Wesentlichen als plan und eben ausgebildete Grundfläche des Tragarms her, ausgearbeitet sind. Aufgrund dieser konstruktiven Verminderung der im belasteten Tragarm auftretenden Spannungsspitzen und Spannungskonzentration braucht der Tragarm nicht mehr nach dem aufwendigen Kokillengussverfahren hergestellt zu werden, sondern ist einer Herstellung nach dem Druckgussverfahren zugänglich.The invention is based on the surprising finding that the Load on the support arm, especially when the load is dynamic Support arm, occurring stress concentrations in the range of Mass reduction created and the gaps between them remaining stiffening webs occurring high Stress concentrations can be drastically reduced if these cleared areas are not of the reinforcing construction having side of the support arm, but from the opposite side, i.e. from the side that at least in Essentially as a flat and flat base of the support arm forth, are worked out. Because of this constructive reduction in stress peaks occurring in the loaded arm and The support arm no longer needs tension concentration after elaborate die casting process, but is a production accessible by the die casting process.
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Die Erfindung ist im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles der Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen sowie in Verbindung mit dem in Fig. 1 erläuterten Stand der Technik näher beschrieben. Es zeigenThe invention is described in more detail below on the basis of an exemplary embodiment of the invention in conjunction with the drawings and in conjunction with the prior art explained in FIG. 1. Show it
Fig. 1 den Tragarm eines Feststofflagers nach dem Stand der Technik zum Anschluss eines Getriebes an ein Getriebelager; Figure 1 shows the support arm of a solid bearing according to the prior art for connecting a transmission to a transmission bearing.
Fig. 2 in gleicher perspektivischer Sicht wie Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel des Tragarms mit den Merkmalen der Erfindung; sowie Figure 2 in the same perspective view as Figure 1 shows an embodiment of the support arm with the features of the invention. such as
Fig. 3 den in Fig. 2 gezeigten Tragarm mit den Merkmalen der Erfindung in gleicher Sicht nach Rotation um seine Längsachse um 180°. Fig. 3 shows the support arm shown in Fig. 2 with the features of the invention in the same view after rotation about its longitudinal axis by 180 °.
Der in Fig. 1 in perspektivischer Draufsicht dargestellte Tragarm eines Feststoff-Getriebelagers nach dem Stand der Technik weist eine im Großen und Ganzen flächig-plane Grundstruktur 1 auf. Der Tragarm weist kopfseitig (2) drei durchgehende Bohrungen 3 auf, die als Verschraubungspunkte für eine anzuschließende Last, hier ein Antriebsaggregat eines Kraftfahrzeugs, auf. Fußseitig (4) sind auf der flächig-planen Grundstruktur 1 Aufnahmeelemente 5 zum Einleiten der lastseitig einwirkenden Kräfte in ein hier nicht dargestelltes Gummilager üblicher Bauart angeordnet.The support arm of a solid gearbox bearing according to the prior art, shown in a perspective top view in FIG. 1, has a generally planar basic structure 1 . The support arm has three through holes 3 on the head side ( 2 ), which act as screwing points for a load to be connected, here a drive unit of a motor vehicle. On the foot side ( 4 ), receiving elements 5 are arranged on the flat-planar basic structure 1 for introducing the forces acting on the load side into a conventional type rubber bearing (not shown).
Kopfseitig weist die flächig-plane Grundstruktur 1 eine ebenfalls plane, flächige Verstärkung 6 auf. Diese kopfseitige flächig-plane Verstärkung 6 der ebenfalls flächig-planen Grundstruktur 1 ist, bezogen auf die Hauptfläche des Tragarmes, einseitig vorspringend und der im Wesentlichen planen Grundfläche 7 gegenüberliegend konfiguriert und erstreckt sich, bezogen auf die Längsachse des Tragarmes, von der Spitze des Tragarmes, die Verschraubungspunkte 3 einschließend, durchgehend bis unmittelbar an die Lastaufnahmeelemente 5 heran.On the head side, the flat-planar basic structure 1 has a likewise planar, planar reinforcement 6 . This head-side flat-plane reinforcement 6 of the likewise flat-plan basic structure 1 is projecting on one side with respect to the main surface of the support arm and configured on the opposite side from the essentially flat base surface 7 and extends, with respect to the longitudinal axis of the support arm, from the tip of the support arm , including the screwing points 3 , continuously up to the load-bearing elements 5 .
Von der Verstärkung 6 her sind zur Verringerung der Gesamtmasse des Tragarmes nur einseitig offene, napfartige Ausnehmungen 9, sogenannte Ausräumungen, eingebracht, zwischen denen Stege 10 zur Aussteifung der Ausräumungen und zur Stabilisierung des kopfseitigen Bereichs des Tragarmes stehen gelassen sind.From the reinforcement 6, only one-sided open, cup-like recesses 9 , so-called clearances, are introduced to reduce the total mass of the support arm, between which webs 10 are left to stiffen the clearances and to stabilize the head region of the support arm.
Diese Stege 10 bilden bekanntermaßen die problematischen Spannungszonen der landläufigen Lagertragarme. Der landläufige Stand der Technik weist die unterschiedlichsten Konfigurationen der Ausräumungen 9 und der Stege 10 auf, die insgesamt dem Ziel dienen, einen optimalen Kompromiss zwischen den Zielkonflikten, den Tragarm einerseits so leicht wie möglich zu konstruieren, andererseits jedoch auch hoch dauerbelastbar auszubilden. Dabei ist der Preis, der für solche Kompromisse zur Lösung des Zielkonflikts gezahlt werden muss, das Erfordernis, solche Träger durch Kokillenguss herzustellen.As is known, these webs 10 form the problematic tension zones of the common bearing support arms. The current state of the art has the most varied configurations of the clearances 9 and the webs 10 , all of which serve the goal of constructing an optimal compromise between the conflicting goals, on the one hand as lightly as possible, but on the other hand also to make it highly durable. The price that must be paid for such compromises to resolve the conflict of objectives is the requirement to manufacture such carriers by die casting.
Ein Tragarm mit den Merkmalen der Erfindung ist in der Fig. 2 gezeigt, und zwar in der gleichen perspektivischen Sicht wie der Tragarm nach dem Stand der Technik in Fig. 1.A support arm with the features of the invention is shown in FIG. 2, in the same perspective view as the support arm according to the prior art in FIG. 1.
Das in Fig. 2 gezeigte Ausführungsbeispiel eines Tragarmes mit den Merkmalen der Erfindung ist in der gleichen Darstellung und gleichen Sicht gezeichnet wie das in Fig. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel nach dem Stand der Technik. Auf der flächigen und planen Grundstruktur 1 ist kopfseitig die im Wesentlichen ebenfalls flächig-plane Verstärkung 6 ausgebildet. Dabei ist der Begriff "flächig-plan" in der aus Fig. 2 ersichtlichen Weise im Rahmen der vorliegenden Beschreibung nicht streng mathematisch, sondern gesamtkonzeptionell im Sinne eines vorherrschenden Struktureindrucks zu verstehen. So soll dieser Begriff beispielsweise Aussparungen 12 mit umfassen, die für die Aufnahme des Kopfes eines Anschlussschraubbolzens vorgesehen sind. Auch soll dieser Begriff ein geringes schulterförmiges Abfallen der Verstärkungsfläche 6 zu den seitlichen Bolzenanschlüssen 3 einschließen, wie dies ebenfalls aus der Fig. 2 ersichtlich ist. Derartige Strukturelemente, die im Wesentlichen ohnehin durch die einzuhaltende Anschlussgeometrie vorgegeben sind, sind ohne wesentlichen qualitativen Einfluss auf die Erfindung und beeinträchtigen auch nicht die Wirkung der im Vorherrschenden "flächig-plane" Ausbildung der Verstärkung 6, die im Kopfbereich des Tragarmes auf der ebenfalls in diesem Verständnis "flächig-planen" Grundstruktur vorstehend aufgebracht ist. The embodiment of a support arm shown in FIG. 2 with the features of the invention is shown in the same illustration and the same view as the embodiment according to the prior art shown in FIG. 1. The substantially likewise flat-plan reinforcement 6 is formed on the top of the flat and planar basic structure 1 . The term "flat-plan" in the manner shown in FIG. 2 in the context of the present description is not to be understood as strictly mathematical, but as an overall concept in the sense of a prevailing structural impression. For example, this term is intended to include recesses 12 , which are provided for receiving the head of a connecting screw bolt. This term is also intended to include a slight shoulder-shaped drop in the reinforcing surface 6 to the lateral bolt connections 3 , as can also be seen from FIG. 2. Structural elements of this type, which are essentially predetermined by the connection geometry to be complied with, have no significant qualitative influence on the invention and do not impair the effect of the predominantly "flat-flat" design of the reinforcement 6 , which is also in the head region of the support arm on the in this understanding "flat-plan" basic structure is applied above.
Insoweit sind also der Tragarm nach dem Stand der Technik (Fig. 1) und der Tragarm mit den Merkmalen der Erfindung (Fig. 2) bis auf Abstimmungskonfigurationen identisch. Der erfindungswesentliche Unterschied zwischen beiden Tragarmen besteht jedoch darin, dass bei dem Tragarm nach dem Stand der Technik in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise die massesparenden Ausnehmungen 9 von der Oberfläche der Verstärkung 6 her in den Kopfbereich 2 des Trägers napfartig eingebracht sind, also zur Oberfläche der Verstärkung 6 hin offen und zur durchgehend weitgehend planen Grundfläche 7 des Tragarmes hin geschlossen ausgebildet sind, während die funktionell gleichen Zwecken dienenden Ausnehmungen 9 in der aus den Fig. 2 und 3 ersichtlichen Weise bei dem Tragarm mit den Merkmalen der Erfindung nicht von der Oberfläche der Verstärkung 6 her, sondern von der planen Grundfläche 7 her (Fig. 3) in die Grundstruktur und durch diese hindurch in die Verstärkung 6 hinein in den Tragarm eingebracht sind. Dies führt dazu, dass die gesamte Oberfläche 14 der Verstärkung 6, von gegebenenfalls vorzusehenden Durchgrifföffnungen 13 abgesehen, die anwenderseitig aus Montagegründen erforderlich und einzubringen sind, eine in sich geschlossene und keine großen Durchbrechungen und schmalen Stege aufweisende Oberfläche aufweist, auf der sich die durch die Last auf den Träger aufgebrachte Spannung nahezu homogen verteilt. Dies bedeutet jedoch nicht, die Spannungskonzentrationen, die bei dem Tragarm nach dem Stand der Technik auf den Stegen 10 (Fig. 1) auftreten, bei dem Tragarm mit den Merkmalen der Erfindung (Fig. 2) zuzulassen. Vielmehr verlaufen die Kantenflächen der Stege 10 in der aus Fig. 3 ersichtlichen Weise praktisch plan in die insgesamt plane Grundfläche 7 des Tragarmes ein. Dies führt wiederum dazu, dass sich die durch Lasteinwirkung auch in den Stegen 10 bei dem Tragarm der Erfindung auftretende Spannung auf die gesamte Oberfläche der Grundfläche 7 aufläuft und sich auf dieser fast gleichmäßig bis an das Lastaufnahmeelement 5' heran, das den Dämpfer anschließt, verteilen kann. Dies führt, wie die Spannungsbilder zeigen, zu einer wesentlich besseren Verteilung der Spannung auf größere Bereiche der plan angrenzenden Grundfläche 7, so dass es bei einer solchen Ausbildung des Tragarmes gemäß der Erfindung an keiner Stelle im Tragarm zu derart kritischen Spannungskonzentrationen kommt, wie dies beim Stand der Technik der Fall ist. Diese Auswirkung hat wiederum den praktischen Vorteil, dass der Tragarm mit den Merkmalen der Erfindung nicht derart kritische Spannungsbereiche und damit entsprechende überhöhte Sicherheitsfaktoren aufweist und einhalten muss, was wiederum den Weg zur Herstellung des Tragarms der Erfindung durch Druckgussverfahren und mit billigeren Aluminiumlegierungen ermöglicht.In this respect, the support arm according to the prior art ( FIG. 1) and the support arm with the features of the invention ( FIG. 2) are identical except for coordination configurations. The difference essential to the invention between the two support arms, however, is that in the support arm according to the prior art in the manner shown in FIG. 1, the mass-saving recesses 9 are introduced into the head region 2 of the carrier from the surface of the reinforcement 6 , that is to say for Surface of the reinforcement 6 open and to the continuously largely flat base 7 of the support arm are formed closed, while the functionally identical purposes serving recesses 9 in the manner shown in FIGS . 2 and 3 in the support arm with the features of the invention not from Surface of the reinforcement 6 ago, but from the flat base 7 ( Fig. 3) into the basic structure and through this into the reinforcement 6 into the support arm. This leads to the fact that the entire surface 14 of the reinforcement 6 , apart from through openings 13 that may have to be provided, which are required and introduced by the user for installation reasons, has a self-contained surface that does not have large openings and narrow webs, on which the surface is covered by the Load applied to the beam is distributed almost homogeneously. However, this does not mean that the stress concentrations which occur on the webs 10 ( FIG. 1) in the support arm according to the prior art are permitted in the support arm with the features of the invention ( FIG. 2). Rather, the edge surfaces of the webs 10 run in the manner shown in FIG. 3 practically flat into the overall flat base surface 7 of the support arm. This in turn leads to the fact that the stress also occurring in the webs 10 in the support arm of the invention accumulates on the entire surface of the base area 7 and is distributed there almost uniformly up to the load-bearing element 5 ', which connects the damper can. As the stress images show, this leads to a significantly better distribution of the stress over larger areas of the plane adjacent base area 7 , so that, with such a design of the support arm according to the invention, no critical stress concentrations occur at any point in the support arm as in the case of State of the art is the case. This effect in turn has the practical advantage that the support arm with the features of the invention does not have and has to comply with such critical stress ranges and thus correspondingly excessive safety factors, which in turn enables the way of producing the support arm of the invention by die casting processes and with cheaper aluminum alloys.
Diese Vorteile des Tragarms der Erfindung werden dabei, wie ohne weiteres einleuchtend ist, unabhängig von der Art und der Richtung der Belastung des Tragarms verfügbar, da in jedem Fall des Lastangriffs und der Spannungserzeugung in den Stegen 10 diese Stegspannungen bei dem Tragarm der Erfindung stetig und bruchfrei auf die gesamte plane Grundfläche 7 des Tragarmes ausgeleitet werden.These advantages of the support arm of the invention, as is readily apparent, are available regardless of the type and direction of the load on the support arm, since in each case of the load application and the voltage generation in the webs 10, these web voltages in the support arm of the invention are constant and to be diverted without breakage onto the entire flat base area 7 of the support arm.
Die in der Fig. 3 erkennbaren Stege 10, die zwischen den Ausnehmungen 9 zur Versteifung und Stabilisierung des Tragarmes ausgebildet sind, weisen eine solche Winkelausrichtung in der Ebene der planen Grundstruktur auf, dass sie die an den Verschraubungspunkten 3 eingeleiteten Spannungen auf möglichst große zusammenhängende Flächen der Unterseite 7 des Tragarmes auszulaufen ermöglichen. Neben diesen aussteifenden Stegen 10 können die Innenwandflächen der Ausnehmungen 9 zusätzlich mit weiteren Rippungen 11 versehen sein, die einer Versteifung und einer Feinabstimmung der Spannungsverteilung im Tragarm dienen. Selbst wenn dabei die Feinabstimmung der Verrippung im Tragarm von Feststofflager zu Hydrolager zu Luftlager verschieden ausfallen wird, so bleibt doch das Grundprinzip der Auslegung des Tragarmes mit den Merkmalen der Erfindung stets das gleiche.The webs 10 shown in FIG. 3, which are formed between the recesses 9 for stiffening and stabilizing the support arm, have such an angular alignment in the plane of the flat basic structure that they stresses introduced at the screwing points 3 onto the largest possible contiguous surfaces allow the bottom 7 of the support arm to leak. In addition to these stiffening webs 10 , the inner wall surfaces of the recesses 9 can additionally be provided with further ribs 11 , which serve to stiffen and fine-tune the stress distribution in the support arm. Even if the fine-tuning of the ribbing in the support arm will vary from solid bearing to hydraulic bearing to air bearing, the basic principle of the design of the support arm with the features of the invention always remains the same.
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