DE10157493A1 - Elastisches Lager zur Aufhängung eines dynamisch beanspruchten, längenveränderlichen Funktionsteils - Google Patents

Abstract

Ein elastisches Lager dient zur Aufhängung eines dynamisch beanspruchten, längenveränderlichen Funktionsteils, insbesondere einer sich thermisch ausdehnenden Abgasanlage an einem Fahrzeugboden eines Kraftfahrzeuges. Ein elastisch verformbarer einstückiger Haltebügel (2) ist über zwei Gelenke (12) an eine Grundplatte (1) angehängt. Die Grundplatte (1) weist im Bereich jedes Gelenks (12) eine Durchbrechung (4) auf, durch die ein Ende (3) des Haltebügels (2) mit einer Verbreiterung (5) hindurch ragt. Die Verbreiterungen (5) stützen sich am Grund von Vertiefungen (7) in der Grundplatte (1) an der Rückseite (6) der Grundplatte (1) ab. Ein Federkörper aus Elastomerwerkstoff ist zur Abstützung des Funktionsteils zwischen der Grundplatte und dem Haltebügel angeordnet. Elastomerwerkstoff umschließt den Haltebügel und die Grundplatte zumindest im Bereich der beiden Gelenke (12). Die Durchbrechungen (4) in der Grundplatte (1) erstrecken sich über die Kreuzungsbereiche des Haltebügels (2) und der Grundplatte (1) hinweg, so dass in jeder Funktionsstellung des Haltebügels (2) zu der Grundplatte (1) ein Freiraum in Richtung der Gelenkbewegung zwischen dem Haltebügel (2) und dem Rand der Durchbrechung (4) verbleibt. Weiterhin weisen die Verbreiterungen (5) zylindermantelförmige Abstützflächen (13) auf, über die sie an der Grundplatte (1) anliegen und über die sie von Haltearmen (8) am Grund der Vertiefungen (7) gehalten werden.

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein elastisches Lager zur Aufhängung eines dynamisch beanspruchten, längenveränderlichen Funktionsteils, insbesondere einer sich thermisch ausdehnenden Abgaslage an einem Fahrzeugboden eines Kraftfahrzeugs, wobei ein elastisch verformbarer einstückiger Haltebügel über zwei Gelenke an eine Grundplatte angehängt ist, wobei die Grundplatte im Bereich jedes Gelenks eine Durchbrechung aufweist, durch die ein Ende des Haltebügels mit einer Verbreiterung hindurch ragt, wobei sich die Verbreiterungen am Grund von Vertiefungen in der Grundplatte an der Rückseite der Grundplatte abstützen, wobei ein Federkörpers aus Elastomerwerkstoff zur Abstützung des Funktionsteils zwischen der Grundplatte und dem Haltebügel angeordnet ist und wobei der Elastomerwerkstoff den Haltebügel und die Grundplatte zumindest im Bereich der beiden Gelenke umschließt.
• Ein solches elastisches Lager kann durch Verformungen des Haltebügels beispielsweise horizontale Längenveränderungen des Funktionsteils, also insbesondere thermische Ausdehnungen einer Abgasanlage, kompensieren, so dass auch bei unterschiedlichen Längenausdehnungen des Funktionsteils und einer starren Befestigung der Grundplatte dynamische vertikale Relativbewegungen des Funktionsteils von dem Lager aufgenommen werden können, ohne dass es zu einer unerwünschten Verhärtung des Lagers und in der Folge zu einer ungewollten Anregung der abstützenden Struktur kommt.
• Ein elastisches Lager der eingangs beschriebenen Art ist aus der DE 195 00 192 C1 bekannt. Die gelenkige Anhängung des Haltebügels an die Grundplatte dient dazu, die Bruchgefahr im Übergangsbereich zwischen dem Haltebügel und der Grundplatte zu reduzieren. Realisiert werden die Gelenke durch die Durchbrechungen in der Grundplatte, durch die die Enden des Haltebügels hindurch ragen, wobei sich die Verbreiterungen des Haltebügels am Grund von Vertiefungen an der Rückseite der Grundplatte abstützen. Der unter Vorspannung stehende Haltebügel liegt dabei an dem Rand der Durchbrechung an. Die Verbreiterung des Haltebügels, die sich an der Grundplatte abstützt, erstreckt sich in gerader Fortsetzung des Haltebügels senkrecht von der Rückseite der Grundplatte weg. Dieses Gelenk wird von dem Elastomerwerkstoff eingeschlossen, der den Federkörper zwischen dem Haltebügel und der Grundplatte ausbildet. Der Einschluss mit dem Elastomerwerkstoff dient der Fixierung des Gelenks und auch dem Korrosionsschutz sowohl des Haltebügels als auch der Grundplatte, die aus Metall ausgebildet sind. In der Praxis stellt sich heraus, dass Brüche des Haltebügels trotz der gelenkigen Anhängung an die Grundplatte immer noch im Bereich des Übergangs des Haltebügels zu der Grundplatte auftreten. Der an den Rand der Durchbrechung anschlagende Haltebügel wird bei Abstützung seiner endseitigen Verbreiterung an dem umgebenden Elastomerwerkstoff lokal stark beansprucht, was zu Ermüdungsbrüchen führen kann. Ein weiterer Nachteil des bekannten Lagers ist die strukturelle Weichheit der Gelenke des Haltebügels an der Grundplatte gegenüber seitlichen Verkippungen des Haltebügels relativ zu der Grundplatte.
• Die DE 195 00 192 C1 offenbart weiterhin einen Haltebügel für ein elastisches Lager, der nicht einstückig ausgebildet ist, sondern aus drei über zwei Scharniergelenke miteinander verbundenen Teilen besteht. Die Enden dieses Haltebügels sind jeweils um einen Scharnierstift hülsenförmig umgebogen, der am Grund einer Vertiefung an der Rückseite der Grundplatte anliegt. Dabei ist die zeichnerische Darstellung dieser Anordnung in der DE 195 00 192 C1 so, dass der Haltebügel in keiner Funktionsstellung an den Rand der Durchbrechungen anschlagen würde, durch die er durch die Grundplatte hindurchtritt. Die strukturelle Stabilität der Anordnung gegenüber einem Verkippen des Haltebügels relativ zu der Grundplatte ist auch hier nur gering. Vor allem aber ist diese zuletzt beschriebene Ausführungsform gemäß der DE 195 00 192 C1 nie praktisch realisiert worden, da sie offensichtlich sehr aufwändig und wenig kostengünstig wäre.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elastisches Lager der eingangs beschriebenen Art aufzuzeigen, das kostengünstig herstellbar ist und dennoch die Gefahr eines Bruchs des Haltebügels im Übergangsbereich zu der Grundplatte minimiert.
• Bei einem elastischen Lager der eingangs beschriebenen Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass sich die Durchbrechungen in der Grundplatte über die Kreuzungsbereiche des Haltebügels und der Grundplatte hinweg erstrecken, so dass in jeder Funktionsstellung des Haltebügels zu der Grundplatte ein Freiraum in Richtung der Gelenkbewegung zwischen dem Haltebügel und dem Rand der Durchbrechung verbleibt, und dass die Verbreiterungen zylindermatelförmige Abstützflächen aufweisen, über die sie an der Grundplatte anliegen und über die sie von Haltearmen am Grund der Vertiefungen gehalten werden.
• Auch wenn die Gelenke des neuen elastischen Lagers von Elastomerwerkstoff umschlossen sind, kommt es zu keiner lokalen Beanspruchung des Haltebügels mehr, die mit einer Bruchgefahr im Übergangsbereich zu der Grundplatte verbunden wäre. Die Durchbrechungen der Grundplatte sind so dimensioniert, dass der Haltebügel nicht mehr an den Rand der Durchbrechung anschlägt. Vielmehr ist ein Freiraum vorhanden, der ausreicht, um auch Elastomerwerkstoff bei der Relativbewegung des Haltebügels zu der Grundplatte aufzunehmen. Durch die zylindermantelförmigen Abstützoberflächen der Verbreiterungen wird beispielsweise verhindert, dass sie sich schaufelartig an der Grundplatte oder dem Elastomerwerkstoff abstützen, wodurch die Gelenkbeweglichkeit behindert würde. Vor allem aber dienen die zylindermantelförmigen Abstützflächen dazu, die beiden Gelenke für den Haltebügel an der Grundplatte zu definieren, wobei sie zwischen dem Grund der Vertiefungen und den Haltearmen angeordnet sind. Hieraus resultiert als Nebenprodukt eine strukturelle Steifigkeit der Gelenke gegenüber einem Verkippen des Haltebügels relativ zu der Grundplatte, da die Haltearme einem Abheben der Abstützflächen der Verbreiterungen von dem Grund der Vertiefungen entgegenwirken. Dieser Effekt nimmt mit der Breite der Haltearme noch zu. Im Ergebnis weist das neue Lager bei hervorragenden strukturellen Eigenschaften eine erhebliche Verbesserung der Dauerstandfestigkeit auf, obwohl es mit minimalem zusätzlichen Aufwand gegenüber dem zugrundeliegenden Stand der Technik realisierbar ist.
• So können zur Ausbildung der zylindermantelförmigen Abstützflächen die Enden des Haltebügels im Bereich der Verbreiterungen eingerollt sind.
• Zur Stabilisierung von eingerollten Enden des Haltebügels oder zur teilweisen oder vollständigen Ausbildung der zylindermantelförmigen Abstützflächen können im Bereich der Verbreiterungen auch Rundstifte vorgesehen sein. Diese können von eingerollten Enden des Haltebügels gehalten werden. Sie können aber auch Schlitze aufweisen in oder an denen die Enden des Haltebügels anderweitig fixiert sind.
• Der Haltebügel kann bei dem neuen Lager auch ohne seine Abstützung an der Grundplatte eine U-Form aufweisen. Mit anderen Worten ist seine Verspannung gegenüber der Grundplatte für die Lagedefinition der Gelenke nicht erforderlich. Damit kann das neue Lager gegenüber den Längenveränderungen des abgestützten Funktionsteils besonders weich ausgebildet werden, so dass diese Längenveränderungen denn Spannungszustand des Lagers nicht in unerwünschter Weise dominieren.
• In der Regel besteht der Haltebügel aus einem Metallbandabschnitt, der vorzugsweise plastisch in die U-Form gebogen ist.
• Die Haltearme erstrecken sich vorzugsweise jeweils aus der Richtung über die Bereiche der Gelenke, in die die jeweilige Verbreiterung in der Verwendung des Lagers überwiegend beaufschlagt wird. So werden die Verbreiterungen an den Enden des Haltebügels durch die überwiegende Beaufschlagung gegen das geschlossene Ende der Aufnahmen zwischen der Grundplatte und den Haltearmen gedrückt. Ein Entweichen der Verbreiterungen aus diesen Aufnahmen ist aber auch ohne diese Maßnahme bei einer guten Passung der zylindermantelförmigen Abstützflächen und aufgrund des Einschlusses der Gelenke durch den Elastomerwerkstoff höchst unwahrscheinlich.
• Die Haltearme sind vorzugsweise einstückig mit der Grundplatte ausgebildet. Sie können beispielsweise beim Ausbilden der jeweiligen Durchbrechung aus der Grundplatte ausgebogen worden sein. Die Durchbrechungen in der Grundplatte erstrecken sich vorzugsweise über die gesamten Vertiefungen hinweg, an deren Grund die aufgerollten Verbreiterungen an der Grundplatte anliegen.
• Hiermit wird deutlich gemacht, dass die Freiräume beiderseits des Haltebügels, die ein Anschlagen des Haltebügels an der Grundplatte verhindern, tatsächlich groß und so angelegt sein sollten, dass sich in ihnen der Elastomerwerkstoff auch nicht staut.
• Vorzugsweise weisen die Durchbrechungen den Ansatzbereichen der Haltearme gegenüberliegende Erweiterungen auf, durch die die Verbreiterungen an den Enden des Haltebügels hindurch führbar sind. Auf diese Weise kann der Haltebügel bei der Herstellung des neuen Lagers leicht an die Grundplatte angehängt werden.
• Die Vertiefungen sind vorzugsweise so ausgebildet, dass sie die eingerollten Verbreiterungen und den Haltearm vollständig aufnehmen, wobei eine Anlagefläche des Lagers direkt oberhalb der Vertiefungen verläuft. So weist das neue Lager eine relativ geringe tote Bauhöhe oberhalb der Gelenke auf, über die der Haltebügel an die Grundplatte angehängt ist.
• Wenn die zylindermantelförmigen Abstützflächen der Verbreiterungen flächig an der Rückseite der Grundplatte anliegen, werden die Materialbeanspruchungen noch weiter herabgesetzt. Um diese flächige Anlage zu erreichen, müssen die Vertiefungen in der Grundplatte an ihrem Grund einen dem Zylinderradius der zylindermantelförmigen Abstützflächen entsprechenden Krümmungsradius aufweisen. Auch an den Haltearmen ist eine möglichst großflächige Abstützung der Verbreiterungen an den Enden des Haltebügels von Vorteil.
• Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert und beschrieben, dabei zeigt
• Fig. 1 eine Seitenansicht auf die Grundplatte und den Haltebügel des neuen elastischen Lagers,
• Fig. 2 eine Ansicht von oben auf die Anordnung gemäß Fig. 1 in Blickrichtung eines in Fig. 1 eingezeichneten Pfeils II,
• Fig. 3 eine Seitenansicht auf die Anordnung gemäß Fig. 1 in Blickrichtung eines in Fig. 1 eingezeichneten Pfeils III und
• Fig. 4 einen Querschnitt durch die Anordnung gemäß Fig. 1 entlang einer in Fig. 1 eingezeichneten Schnittlinie IV-IV.
• Das neue elastische Lager ist in den Fig. 1 bis 4 nicht vollständig dargestellt. Wiedergegeben sind seine Grundplatte 1 und sein daran angehängter Haltebügel 2. Weggelassen sind ein zwischen dem Haltebügel 2 und der Grundplatte 1 angeordneter und sich an dem Haltebügel 2 und/oder der Grundplatte 1 abstützender Federkörper aus Elastomerwerkstoff sowie ein Überzug der Grundplatte 1 und des Federkörpers 2 aus demselben Elastomerwerkstoff. Der Federkörper und der Überzug können vollständig dem Stand der Technik, beispielsweise gemäß der DE 195 00 192 C2 entsprechen und bestehen vorzugsweise aus Metall, wobei der Haltebügel aus einem Bandstahlabschnitt ausgebildet ist. Entscheidend für die vorliegende Erfindung ist der Übergangsbereich zwischen dem Haltebügel 2 und der Grundplatte 1. Hier ragen zur Ausbildung von Gelenken 12 zwischen der Grundplatte 1 und dem Haltebügel 2 dessen Enden 3 durch Durchbrechungen 4 in der Grundplatte 1 hindurch. Dabei sind jenseits der Durchbrechungen 4 Verbreiterungen 5 an den Enden 3 vorgesehen, die sich an der Rückseite 6 der Grundplatte 2 beiderseits der Durchbrechungen 4 über zylindermantelförmige Abstützflächen 13 flächig abstützen. Im Bereich der Verbreiterungen 5, die wie hier im Falle von Verjüngungen des Haltebügels 2 im Bereich der Durchbrechungen 4 nicht über die Breite des Haltebügels in seinem Mittelbereich hinausgehen und diese nicht einmal erreichen müssen, ist der Haltebügel 2 aufgerollt, so dass er selbst die zylindermantelförmigen Abstützflächen 13 ausbildet. Die zylindermantelförmigen Abstützflächen 13 liegen an der Rückseite 6 am Grund von Vertiefungen 7 in der Grundplatte 1 an und werden dort von dem Grund der Vertiefungen 7 gegenüberliegenden Haltearmen 8 gehalten, d. h. die Verbreiterungen 5 werden an den Grund 6 angedrückt. Die Haltearme 8 sind Teil der Grundplatte 5 und bei deren Ausformung ausgeformt. Um die gezeigte Relativanordnung des Haltebügels 2 an der Grundplatte 1 herbeizuführen, wird der bereits zuvor U- förmige Haltebügel 2 mit den Verbreiterungen 5 an seinen Enden 3 durch hier innen liegende Erweiterungen 9 der Durchbrechungen 4 der Grundplatte 1 hindurchgeführt. Dann werden die Verbreiterungen 5 unter die Haltearme 8 gebracht, wohin sie einrasten können. Anschließend kann eine leichte Vorspannung in dem Haltebügel 2 dafür sorgen, dass die Verbreiterungen 5 diesen Platz zwischen den Haltearmen 8 und der Rückseite 6 der Grundplatte 1 beibehalten. Anschließend wird die Anordnung aus der Grundplatte 1 und dem Haltebügel 2 in ein Formspritzwerkzeug eingebracht, um den Federkörper und die Ummantelung der Grundplatte 1 und des Haltebügels 2 aus Elastomerwerkstoff anzuspritzen. Auch danach ist noch eine volle gelenkige Beweglichkeit zwischen dem Haltebügel 2 und der Grundplatte 1 gegeben, ohne dass es dort zu einer lokalen Beanspruchung des Haltebügels 2 kommt. Ein Anschlagen des Haltebügels 2 an der Grundplatte 1 wird bei Relativbewegungen in der Zeichenebene gemäß Fig. 1, d. h. in den tangential um die Gelenkachsen 10 verlaufenden Gelenkrichtungen durch die Größe der Ausnehmungen 4 verhindert. Es bleibt immer ein Freiraum zwischen dem Haltebügel 2 und der Grundplatte 1, der so groß ist, dass auch der umgebende Elastomerwerkstoff genügend Ausweichmöglichkeiten hat. Befestigungspunkte 11 für die Grundplatte sind so oberhalb der zwischen der Grundplatte 1 und dem Haltebügel 2 ausgebildeten Gelenke angeordnet, dass keinerlei Kollision des Haltebügels 2 mit einer Befestigungsebene einer abstützenden Struktur zu befürchten ist. Die Befestigungspunkte 11 liegen in einer Anlagefläche 14 und hier seitlich zu der Haupterstreckungsebene des Lagers, d. h. der Zeichnungsebene gemäß Fig. 1, versetzt neben den Gelenken 12 zwischen dem Haltebügel 2 und der Grundplatte 1. Hierdurch wird die Seitenstabilität der Anbringung des Lagers als ganzes gefördert. Eine Seitenstabilität des Haltebügels 2 gegenüber Verkippungen relativ zu der Grundplatte 1 ergibt sich durch die spielarme Anordnung der Verbreiterungen 5 an den Enden 3 des Haltebügels 2 zwischen der Rückseite 6 Grundplatte 1 am Grund der Vertiefungen 7 und den Haltearmen 8. BEZUGSZEICHENLISTE 1 Grundplatte
  2 Haltebügel
  3 Ende
  4 Durchbrechung
  5 Verbreiterung
  6 Rückseite
  7 Vertiefung
  8 Haltearm
  9 Erweiterung
  10 Gelenkachse
  11 Befestigungspunkt
  12 Gelenk
  13 Abstützfläche
  14 Anlagefläche
  

Claims (10)

1. Elastisches Lager zur Aufhängung eines dynamisch beanspruchten, längenveränderlichen Funktionsteils, insbesondere einer sich thermisch ausdehnenden Abgasanlage an einem Fahrzeugboden eines Kraftfahrzeugs, wobei ein elastisch verformbarer einstückiger Haltebügel über zwei Gelenke an eine Grundplatte angehängt ist, wobei die Grundplatte im Bereich jedes Gelenks eine Durchbrechung aufweist, durch die ein Ende des Haltebügels mit einer Verbreiterung hindurch ragt, wobei sich die Verbreiterungen am Grund von Vertiefungen in der Grundplatte an der Rückseite der Grundplatte abstützen, wobei ein Federkörper aus Elastomerwerkstoff zur Abstützung des Funktionsteils zwischen der Grundplatte und dem Haltebügel angeordnet ist und wobei der Elastomerwerkstoff den Haltebügel und die Grundplatte zumindest im Bereich der beiden Gelenke umschließt, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Durchbrechungen (4) in der Grundplatte (1) über die Kreuzungsbereiche des Haltebügels (2) und der Grundplatte (1) hinweg erstrecken, so dass in jeder Funktionsstellung des Haltebügels (2) zu der Grundplatte (1) ein Freiraum in Richtung der Gelenkbewegung zwischen dem Haltebügel (2) und dem Rand der Durchbrechung (4) verbleibt, und dass die Verbreiterungen (5) zylindermatelförmige Abstützflächen (13) aufweisen, über die sie an der Grundplatte (1) anliegen und über die sie von Haltearmen (8) am Grund der Vertiefungen (7) gehalten werden.

2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden des Haltebügels (2) im Bereich der Verbreiterungen (5) eingerollt sind.

3. Lager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Verbreiterungen (5) Rundstifte vorgesehen sind.

4. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltebügel (2) auch ohne seine Abstützung an der Grundplatte (1) eine U-Form aufweist.

5. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Haltearme (2) jeweils aus der Richtung über die Bereiche der Gelenke (12) erstrecken, in die die jeweilige Verbreiterung (5) in der Verwendung des Lagers überwiegend beaufschlagt wird.

6. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltearme (8) einstückig mit der Grundplatte (1) ausgebildet sind.

7. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Durchbrechungen (4) in der Grundplatte (1) über die gesamten Vertiefungen (7) hinweg erstrecken.

8. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbrechungen (4) den Ansatzbereichen der Haltearme (8) gegenüberliegende Erweiterungen (9) aufweisen, durch die die Verbreiterungen (5) an den Enden (3) des Haltebügels (2) hindurch führbar sind.

9. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (7) die eingerollten Verbreiterungen (5) und die Haltearme (8) vollständig aufnehmen, wobei eine Anlagefläche (14) des Lagers direkt oberhalb der Vertiefungen (7) verläuft.

10. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbreiterungen (5) mit den zylindermantelförmigen Abstützflächen (13) flächig an der Rückseite (6) der Grundplatte (1) anliegen.