-
TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
-
Die
Erfindung betrifft eine Aufhängung
für ein dynamisch
beanspruchtes Funktionsteil, insbesondere für eine Abgasanlage am Fahrzeugboden
eines Kraftfahrzeugs, mit dem Merkmal des Oberbegriffs des Patentanspruchs
1.
-
STAND DER TECHNIK
-
Eine
Aufhängung
mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 wird auch
als Pendellager bezeichnet, wobei dieser Begriff zum Teil auch allein
für das
Bauteil verwendet wird, das in dieser Beschreibung den Namen Lagerschlaufe trägt. Wenn
in dieser Beschreibung der Begriff Pendellager verwendet wird, ist
die gesamte Aufhängung einschließlich der
Befestigungskonsole, an der die Lagerschlaufe gelagert ist, gemeint.
-
Bei
einem aus der
DE 198
31 114 A1 bekannten Pendellager sind innerhalb einer ringförmigen Verliersicherung
einer Lagerschlaufe zwei parallel zueinander ausgerichtete Schwenklagerbuchsen für ein abstützendes
Bauteil einerseits und ein abzustützendes Bauteil andererseits
ausgebildet. Die beiden Schwenklagerbuchsen sind über eine
Elastomerfederanordnung elastisch aneinander abgestützt. Der
Elastomerwerkstoff der Elastomerfederanordnung ist an die aus einem
Metallband bestehende Verliersicherung anvulkanisiert. Zur Montage
des bekannten Pendellagers an einen Fahrzeugboden wird die Schwenklagerbuchse
für das
abstützende
Bauteil auf einen Lagerbolzen aufgeschoben, der von einer Montageplatte
absteht. In der Montageplatte sind Löcher zum Anschrauben an den
Fahrzeugboden vorgesehen. Trotz des einfachen Aufbaus der aus der Montageplatte
und dem von dieser abstehenden Lagerbolzen gebildeten Befestigungskonsole
ist deren Herstellung vergleichs weise aufwändig, weil ein zur Ausbildung
des Lagerbolzens notwendiger Rundstahl zu der Montageplatte hin
abgewinkelt, an die Montageplatte angeschweißt und an seinem freien Ende
mit einem Kopf mit erweitertem Durchmesser versehen werden muss,
um einen sicheren Halt der Lagerschlaufe ohne Gefahr eines Herabrutschens
sicherzustellen. Durch den Kopf des Lagerbolzens ist der Zusammenbau
der Lagerschlaufe und der Befestigungskonsole kraftaufwändig. Dennoch
ist die Seitenstabilität
des bekannten Pendellagers, selbst wenn sein Rahmen starr ausgebildet
wird, nur begrenzt. Insbesondere kommt es unter seitlichen Belastungen
zu einem Ausweichen der Lagerschlaufe um eine senkrecht zu der durch
den Lagerbolzen definierten Schwenkachse verlaufenden horizontalen Kippachse.
Eine hohe Seitenstabilität
ist aber z. B. dann von besonderer Wichtigkeit, wenn ein Auspuffrohr
einer Abgasanlage mittig durch eine Karosseriedurchbrechung am Heck
eines Kraftfahrzeugs hindurchgeführt
werden soll.
-
Aus
der
DE 42 07 583 C2 ist
eine elastische Aufhängung,
insbesondere für
Motorabgassysteme im Kraftfahrzeugbau, bekannt, bei der eine auf
Zug belastete U-förmig
ausgebildete tragende Elastomerschlaufe im Bereich ihrer beiden
Schenkelenden mit einem als Zapfen ausgebildeten Traglagerteil in
einem Traglagerbock gehalten ist. Auf einer Last aufnehmenden Innensohle
der U-förmigen
Elastomerschlaufe ist ein ein Lastlagerteil aufnehmendes Lastlageranschlussteil über ein
dreidimensional translatorisch und kardanisch bewegliches und unter
statischen Bedingungen auf Druck belastetes Elastomergelenk angeschlossen.
Die Achse des Lastlageranschlussteils verläuft dabei quer zu der durch
den Zapfen definierten Schwenkachse der Elastomerschlaufe gegenüber dem
Traglagerbock.
-
Aus
der
DE 90 02 548 U1 ist
eine Aufhängevorrichtung
zur schwingungsdämpfenden
Befestigung von Teilen einer Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs am
Fahrzeugaufbau bekannt, bei der an einer Befestigungskonsole zwei
parallel zueinander verlaufende Seitenwände ausgebildet sind, in denen fluchtende
Bohrungen zur Aufnahme eines Befestigungsbolzens für eine Lagerschlaufe
vorgesehen sind. Die zwischen den Seitenwänden angeordnete, auf den Befestigungsbolzen
aufgehängte
Lagerschlaufe wird durch die normal zu dem Befestigungsbolzen verlaufenden
Seitenwände
seitlich abgestützt.
Eine an der Lagerschlaufe ausgebildete Schwenklagerbuchse zur Aufnahme
eines abzustützenden
Bauteils verläuft
parallel zu einer Ausnehmung in der Schlaufe, die den Befestigungsbolzen aufnimmt.
Die Lagerschlaufe liegt auf der der Schwenklagerbuchse abgekehrten
Seite des Befestigungsbolzens flächig
an der Befestigungskonsole an, so dass eine Schwenkbewegung der
Schwenklagerbuchse um den Befestigungsbolzen durch Formschluss verhindert
ist.
-
AUFGABE DER ERFINDUNG
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Aufhängung für ein dynamisch beanspruchtes Funktionsteil,
insbesondere für
eine Abgasanlage am Fahrzeugboden eines Kraftfahrzeugs, aufzuzeigen, die
trotz vereinfachter Herstellbarkeit und Montage eine verbesserte
Seitenstabilität
aufweist.
-
LÖSUNG
-
Die
Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß durch eine Aufhängung mit
den Merkmalen des unabhängigen
Patentanspruchs 1 gelöst.
Bevorzugte Ausführungsformen
der neuen Aufhängung sind
in den abhängigen
Patentansprüchen
2 bis 11 definiert.
-
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
Bei
der neuen Aufhängung
ist in der Lagerschlaufe keine zweite Lagerbuchse zur späteren Aufnahme
eines Lagerbolzens der Befestigungskonsole ausgebildet, sondern
ein parallel oder koaxial zu der gewünschten Schwenkachse der Lagerschlaufe
gegenüber
der Befestigungskonsole verlaufender Querbolzen. Das Bolzenelement
aus dem Stand der Technik ist also von der Befestigungskonsole auf
die Lagerschlaufe verlagert. Hierdurch entfällt die Notwendigkeit, einen
aufwändigen
Lagerbolzen an der Befestigungskonsole vorzusehen. Die Befestigungskonsole
braucht den Querbolzen der Lagerschlaufe nur an seinen beiden Enden
in Richtung von der Schwenkachse zu der Schwenklagerbuchse abzustützen. Bei
dem neuen Lager übernimmt
die Befestigungskonsole zudem die Aufgabe einer verstärkten seitlichen
Führung
der Lagerschlaufe quer zu deren Arbeitsebene, innerhalb derer sie
um die Schwenkachse herum pendelt. Hierzu sind an der Befestigungskonsole
normal zu der Schwenkachse verlaufende Führungsflächen für die Lagerschlaufe ausgebildet.
Ein verstärkter
Abrieb der Lagerschlaufe an diesen Führungsflächen ist allein deshalb nicht
zu befürchten,
weil bei einem Pendellager die Pendelbewegung um die Schwenkachse
zwar beispielsweise für
einen Längenausgleich
einer sich thermisch längenden
Abgasanlage wichtig ist, aber verglichen mit der Frequenz der dynamischen
Beanspruchung der Schwenklagerbuchse in der Richtung senkrecht zu
der Schwenkachse nur selten auftritt. Trotz der zusätzlichen
Führungsfunktion
der Befestigungskonsole für
die Lagerschlaufe ist die Befestigungskonsole der neuen Aufhängung einfacher
und insbesondere vollkommen einteilig herstellbar.
-
Der
Querbolzen der Lagerschlaufe stützt sich
mit seiner Unterseite an der Befestigungskonsole ab. In diesem Bereich
seiner Abstützung
weist er einen abgerundeten Außenumfang
auf. Dieser Außenumfang
muss aber keinesfalls kreisrund sein. Vielmehr kann bei der neuen
Aufhängung
durch eine Gestaltung des Außenumfangs
des Querbolzens und der diesem zugeordneten Abstützflächen an der Befestigungskonsole
das Pendelverhalten der Lagerschlaufe gezielt beeinflusst werden.
-
Der
Querbolzen kann aus einem Metall und/oder einem formsteifen Kunststoff
und/oder einem Elastomerwerkstoff ausgebildet sein. Der Querbolzen
steht nur wenig in Richtung der Schwenkachse über den Rest der Lagerschlaufe über, so
dass nur darauf geachtet werden muss, dass keine Gefahr eines Abscherens
des Querbolzens besteht. Eine solche Gefahr ist aber schon bei hinreichend
massiver Ausbildung des Querbolzens aus Elastomerwerkstoff ausgeschlossen.
Dennoch kann der Querbolzen ebenso aus formsteifem Kunststoff oder
Metall oder auch nur mit einer Einlage aus formsteifem Kunststoff oder
Metall ausgebildet sein, um seine Scherfestigkeit zu erhöhen. Eine
Ausbildung des Querbolzens zumindest an seinem Außenumfang
aus Elastomerwerkstoff hat Vorteile in Bezug auf eine gedämpfte Ankopplung
des Querbolzens an die Befestigungskonsole.
-
Vorzugsweise
ist der Querbolzen Teil einer die Schwenklagerbuchse umschließenden Verliersicherung
der Lagerschlaufe oder innerhalb dieser Verliersicherung angeordnet.
Dabei bedeutet die Anordnung des Querbolzens innerhalb der Verliersicherung,
dass er innerhalb der Verliersicherung durch die Hauptebene der
Lagerschlaufe verläuft.
Wenn die Verliersicherung bandförmig
oder beispielsweise als Abschnitt eines Stranggussprofils ausgebildet
ist, ist der über
die Hauptebene der Lagerschlaufe beidseitig vorstehende Querbolzen üblicherweise
ein separates Teil, das dann vorzugsweise im obigen Sinne innerhalb
der Verliersicherung angeordnet ist. Wenn die Verliersicherung jedoch
beispielsweise aus einem harten Kunststoff gespritzt wird, kann
der Querbolzen oder zumindest ein Teil davon einstückig mit dieser
Verliersicherung gespritzt werden.
-
Bei
bevorzugten Ausführungsformen
der neuen Aufhängung
wird die Verliersicherung von einem formsteifen Rahmen der Lagerschlaufe
ausgebildet. Dieser formsteife Rahmen kann aus Metall, beispielsweise
wie bereits angedeutet, aus einem Abschnitt eines Stranggussprofils,
vorzugsweise aus einem Leichtmetall, oder auch aus formsteifem Kunststoff
ausgebildet sein.
-
Der
Querbolzen der neuen Aufhängung
kann ein in diesen Rahmen eingesetztes und durch Vulkanisieren eines
Elastomerwerkstoffs dauerhaft mit dem Rahmen verbundenes Bauteil
aufweisen. Dieses Bauteil kann den gesamten Querbolzen oder beispielsweise
auch nur einen abscherfesten Kern des Querbolzens ausbilden. Dabei
muss das mit dem Rahmen dauerhaft verbundene Teil nicht hart an
den Rahmen angekoppelt sein, sondern dazwischen kann eine weiche
Ringbuchse aus Elastomerwerkstoff liegen.
-
Die
normal zu der Schwenkachse verlaufenden Führungsflächen an der Befestigungskonsole können z.
B. an den beiden Stirnflächen
des Querbolzens und an an den Querbolzen angrenzenden Bereichen
der Lagerschlaufe führend
anliegen. Je weiter sich die Führungsflächen von
der Schwenkachse zu der Schwenklagerbuchse der Lagerschlaufe hin erstrecken,
desto größer ist
der Hebel, unter dem die Führungsflächen die
Lagerschlaufe seitlich führen, was
gleichbedeutend mit einer höheren
Seitensteifigkeit der neuen Aufhängung
ist. Dies gilt aber nur, so lange die Schwenkachse ortsfest bleibt
und die Lagerschlaufe nicht um die tiefer liegenden Führungsflächen herum
ausgelenkt werden kann. Deshalb ist es bevorzugt, sowohl den Querbolzen
als auch an dem Querbolzen angrenzende Bereiche der Lagerschlaufe
mit den Führungsflächen seitlich
abzustützen.
-
Der
Zusammenbau der Lagerschlaufe mit der Befestigungskonsole kann bei
der neuen Aufhängung
auf einem einfachen Einhängen
der Lagerschlaufe durch eine Durchbrechung in der Befestigungskonsole
hindurch basieren. Es ist auch möglich,
wenn auch angesichts der angestrebten Seitenführung der Lagerschlaufe durch
die Befestigungskonsole aufwändiger,
die Lagerschlaufe von unten in die Befestigungskonsole einzuführen und
beispielsweise durch eine 90°-Drehung
um eine vertikale Achse an der Befestigungskonsole zu verriegeln.
-
Die
Befestigungskonsole der neuen Aufhängung kann ein Formkörper aus
Blech oder formsteifem Kunststoff sein, der in einem einzigen Arbeitsgang
hergestellt ist. So kann es sich bei der Befestigungskonsole um
ein Blechzieh-/Stanzteil handeln, das unter Verwendung eines einzigen
Werkzeugs hergestellt ist. Auch eine Befestigungskonsole aus einem
formsteifen Kunststoff kann in einem einfachen zweiteiligen Werkzeug
gespritzt sein.
-
Um
die Lagerschlaufe auch in der Gegenrichtung von ihrer Schwenklagerbuchse
zu der Schwenkachse an der Befestigungskonsole abzustützen, kann
dem Querbolzen auch in dieser Richtung eine Abstützfläche der Befestigungskonsole
zugewandt sein.
-
Um
dennoch einen leichten Zusammenbau der Lagerschlaufe mit der Befestigungskonsole
zu ermöglichen,
kann ein Fortsatz des Querbolzens quer zu der Schwenkachse in eine
Ausnehmung in einer Führungsfläche der
Befestigungskonsole für den
Querbolzen eingerastet sein. Das Einrasten kann automatisch beim
Zusammenfügen
der Lagerschlaufe mit der Befestigungskonsole erfolgen.
-
Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der
Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibungseinleitung
genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer
Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ
zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen
erzielt werden müssen.
Weitere Merkmale sind den Zeichnungen – insbesondere den dargestellten
Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander
sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung – zu entnehmen.
Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen
der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls
abweichend von den gewählten
Rückbeziehungen
der Patentansprüche
möglich
und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in
separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung
genannt werden. Diese Merkmale können
auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso
können in
den Patentansprüchen
aufgeführte
Merkmale für weitere
Ausführungsformen
der Erfindung entfallen.
-
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
-
Im
Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter
bevorzugter Ausführungsbeispiele
weiter erläutert
und beschrieben.
-
1 zeigt
eine erste Ausführungsform
der neuen Aufhängung
in einer ersten perspektivischen Seitenansicht.
-
2 zeigt
die Ausführungsform
der neuen Aufhängung
gemäß 1 in
einer perspektivischen Ansicht schräg von oben.
-
3 zeigt
die Ausführungsform
der neuen Aufhängung
gemäß den 1 und 2 in
einer weiteren perspektivischen Seitenansicht, wobei die Befestigungskonsole
durchscheinend wiedergegeben ist und den Blick auf die Lagerschlaufe
freigibt.
-
4 zeigt
die Ausführungsform
der neuen Aufhängung
gemäß den 1 bis 3 in
einer Seitenansicht unter Wiedergabe auch innerer Umrisslinien.
-
5 ist
eine Ansicht von oben auf die Ausführungsform der neuen Aufhängung gemäß den 1 bis 4 mit
Wiedergabe aller Umrisslinien; und
-
6 ist
eine 1 entsprechende perspektivische Darstellung einer
zweiten Ausführungsform
der neuen Aufhängung.
-
FIGURENBESCHREIBUNG
-
Die
in den 1 bis 5 dargestellte Aufhängung 1 weist
eine ortsfest zu montierende Befestigungskonsole 2 und
eine an der Befestigungskonsole 2 um eine Schwenkachse 3 verschwenkbar
gelagerte Lagerschlaufe 4 auf. Die Lagerschlaufe 4 bildet eine
Lagerbuchse 5 aus, die parallel zu der Schwenkachse 3 verläuft und
gegenüber
der Schwenkachse 3 über
eine Elastomerfederanordnung 6 elastisch abgestützt ist.
Konkret weist die Lagerschlaufe 4 zwei die Schwenklagerbuchse 5 seitlich
abstützende
Federarme 7 auf, die an einem harten Rahmen 8 angebunden
sind. Der harte Rahmen 8, bei dem es sich um einen Abschnitt
eines Aluminiumstranggussprofils oder ein Spritzgussteil aus einem
harten Kunststoff handelt, ist in Elastomerwerkstoff 9 eingebettet, der
auch die Schwenklagerbuchse und die Federarme 7 ausbildet.
Die in ihrem Querschnitt sternförmige Schwenklagerbuchse 5 ist
hier durch einen in 4 angedeuteten Kraftübertragungsring 10 verstärkt. Der
harte Rahmen 8 bildet mit einer Querwand 11 einen
oberen Anschlag für
die Schwenklagerbuchse 5 aus, und er umschließt die Schwenklagerbuchse 5 in der
Haupterstreckungsebene der Lagerschlaufe 4 allseitig, so
dass er als Verliersicherung für
einen in die Schwenklagerbuchse 5 eingeführten Lagerbolzen
dient. Zur Lagerung an der Befestigungskonsole 2 ist an
der Lagerschlaufe 4 ein Querbolzen 12 ausgebildet,
der sich in der Richtung von der Schwenkachse 3 zu der
Schwenklagerbuchse 5 an Abstützflächen 13 an der Befestigungskonsole 2 abstützt. Um die
Lagerschlaufe 4 in ihre über den Querbolzen 12 an
der Befestigungskonsole 2 abgestützte dargestellte Stellung
bringen, ist die Lagerschlaufe 4 durch eine Durchbrechung 14 in
der Befestigungskonsole 2 hindurchgeführt, bis der Querbolzen 12 an
seinen beiden Enden an den Abstützflächen 13 angeschlagen
ist. Der Querschnitt des Befestigungsbolzens 12 im Bereich
der Abstützflächen 13 ist
nicht kreisförmig,
aber abgerundet. Die genaue Lage der Schwenkachse 3, die
sich über
eine Pendelbewegung der Lagerschlaufe 4 gegenüber der
Befestigungskonsole 2 auch etwas verlagern kann, wird durch
den Verlauf der Abstützflächen 13 in
Kombination mit dem daran anliegenden Bereich des Umfangs der beiden
Enden des Querbolzens 12 bestimmt. Der Querbolzen 12 kann
vollständig
aus Elastomerwerkstoff 9 ausgebildet sein und sich dabei durch
eine Öffnung
des harten Rahmens 8, d. h. die Verliersicherung der Lagerschlaufe 4,
hindurch erstrecken. Der Befestigungsbolzen 12 kann aber
auch ganz oder teilweise aus demselben Material wie der harte Rahmen 8 bestehen,
also beispielsweise einstückig
mit dem harten Rahmen 8 aus einem formsteifen Kunststoff
gespritzt sein oder einen Kern aus Metall aufweisen, um ein Abscheren
der Enden des Querbolzens 12 durch die Abstützflächen 13 auch
bei hoher Belastung der Aufhängung 1 zuverlässig zu verhindern.
Neben den Abstützflächen 13 sind
für die Lagerschlaufe 4 an
der Befestigungskonsole 2 Führungsflächen 15 und 16 ausgebildet.
Die Führungsflächen 15 und 16 stabilisieren
die seitliche Lage der Lagerschlaufe 14 gegenüber der
Befestigungskonsole 2, d. h. gegenüber Verkippungen um eine senkrecht
zu der Schwenkachse 3 verlaufende horizontale Achse. Hierzu
liegen die Führungsflächen 15 an den
Stirnflächen 17 des
Querbolzens 12 an, und die Führungsflächen 16 liegen an
an den Querbolzen 12 angrenzenden Bereichen der Lagerschlaufe 4 bzw. deren
Rahmens 8 an. Die Befestigungskonsole 2, wie sie
in den 1 bis 5 dargestellt ist, kann nicht
nur in einem einfachen zweiteiligen Werkzeug aus einem formsteifen
Kunststoff gespritzt sein, sondern auch in einem einfachen zweiteiligen
Werkzeug aus Blech gezogen bzw. gestanzt sein. Dabei können neben
den Führungsflächen 15 und 16 sowie
den Abstützflächen 13 auch
Umbiegungen 18 zur Aussteifung der Befestigungskonsole 2 mit
ausgeformt sein.
-
Die
in 6 gezeigte zweite Ausführungsform der Aufhängung 1 unterscheidet
sich von derjenigen gemäß den 1 bis 5 dadurch,
dass der Querbolzen 12 einen Vorsprung 19 aufweist,
mit dem er durch eine Ausnehmung 20 in einer der Führungsflächen 16 so
vorsteht, dass er sich in der Richtung von der Schwenklagerbuchse 5 zu
der Schwenkachse 3 an einer oberen Führungsfläche 21 der Befestigungskonsole 2 abstützt. Um
in diese Stellung zu gelangen, ist der Fortsatz 19 aus
Elastomerwerkstoff 9 beim Zusammenführen der Lagerschlaufe 4 mit
der Befestigungskonsole 2 in Richtung eines Pfeils 22 unter
die Abstützfläche 21 eingerastet
worden. Grundsätzlich
wäre es
auch denkbar, die oberen Enden der Führungsflächen 16 gemäß den 1 bis 5 weiter
hochzuziehen und nach dem Einführen der
Lagerschlaufe 4 durch die Durchbrechung 14 in der
Befestigungskonsole 2 oberhalb des Querbolzens 12 zusammen
zu biegen, um den Querbolzen 12 bzw. den ihn hier umgebenden
Rahmen 8 der Lagerschlaufe 4 in der Richtung von
der Schwenklagerbuchse 5 zu der Schwenkachse 3 abzustützen.
-
- 1
- Aufhängung
- 2
- Befestigungskonsole
- 3
- Schwenkachse
- 4
- Lagerschlaufe
- 5
- Schwenklagerbuchse
- 6
- Elastomerfederanordnung
- 7
- Federarm
- 8
- Rahmen
- 9
- Elastomerwerkstoff
- 10
- Kraftübertragungsring
- 11
- Querwand
- 12
- Querbolzen
- 13
- Abstützfläche
- 14
- Durchbrechung
- 15
- Führungsfläche
- 16
- Führungsfläche
- 17
- Stirnfläche
- 18
- Umbiegung
- 19
- Fortsatz
- 20
- Ausnehmung
- 21
- Abstützfläche
- 22
- Pfeil