DE2017999A1

DE2017999A1 - Federelement, insbesondere zur elastischen Lagerung von Motoren

Info

Publication number: DE2017999A1
Application number: DE19702017999D
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Jörn, Raoul, Dipl.-Ing., 8990 Lindau
Priority date: 1970-04-15
Filing date: 1970-04-15
Publication date: 1971-10-28
Also published as: FR2089650A5; US3730509A; GB1342661A; AT322298B

Description

DIPPING. 807IWGuISTADiDONAU,

FRITZ SCHNELL postfach 230

TELEFON 60 26 ·

Federelement, insbesondere zur elastischen Lagerung von Motoren.

Die Erfindung betrifft ein Federelement, insbesondere zur elastischen Lagerung von Motoren, bestehend aus mehreren parallel liegenden Stahifederblättern.

Zur elastischen Lagerung von Verbrennungsmotoren werden vorwiegend Gummi-Metall-Elemente verwendet· In ihrer modernen Form sind diese Elemente als keilförmig angeordnete Gummiteile mit einem äußeren Rahmen und einem in der Mitte angebrachten keilförmigen ^etallteil ausgeführt, die den erforderlichen Schwingungseigenschaften einer günstigen elastischen Lagerung in vielen Punkten genügen: Sie sollen in vertikaler und in der Drehrichtung des Motors eine weiche Federkennung aufweisen, sollen andererseits aber in der Fahrtrichtung hart genug sein, um die am Motor wirkenden Brems- und Verzögerungskräfte ohne merkliche Verformung aufzunehmen. Ferner sollen sie zur Geräuschdämpfung dienen. Diese Gummi-Metall-Federelemente besitzen jedoch auch wesentliche Nachteile: Der vertikale Federweg im Gummi ist bei dem zur Verfügung stehenden Einbauraum begrenzt, sofern ein günstiger Kraftverlauf erzielt werden soll* Bei vertikal besonders weichen Lagern, die eine gewünschte sehr niedrige Eigenschwingungszahl ergeben sollen, ist es nicht möglich, diese Lager in Fahrtrichtung genügend hart zu gestalten, da Längsverschiebungen auftreten, die die Betätigungsorgane beeinträchtigen. Ein weiterer Nachteil der bekannten Gummi-Metall-Motorlager besteht darin, daß sie sich plastisch verformen, sobald sie Temperaturen über ca. 80° längere Zeit ausgesetzt sind. Durch ein zu starkes Setzen werden die Lager aber unbrauchbar. Für Gummi-Metall-Motorlager müssen daher hochelastische, d.h. dämpfungsarme Gummimischun-

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gen verwendet werden, da nur solche wenigstens im normalen Temperaturbereich keine plastische Verformung aufweisen. Im Resonanzgebiet, das beim Anstellen des Motors zwangsläufig durchfahren werden muß, ist andererseits eine Dämpfung erwünscht, weil durch sie große Ausschläge des Motors vermieden werden. Auch bei starken Fahrstößen treten bei Gummi-Metall-Lagern mit hoher Elastizität große, nur langsam abklingende Schwingungsamplituden auf, so daß man bei anspruchsvollen Fahrzeugen gezwungen ist, zusätzlich hydraulische Schwingungsdämpfer am Motor anzubringen, um die Ausschläge zu begrenzen und schneller abklingen zu lassen. Ein besonderer Nachteil der Gummi-Metall-Motorlager, die der erforderlichen Elastizität wegen fast ausnahmslos aus Naturkautschukmischungen hergestellt werden, ist, daß sie sehr empfindlich gegen öl sind· Versuche, Stahlblattfedern zur Motorlagerung zu verwenden, hatten keinen Erfolg, weil die Stahlblattfeder die Schwingungen hoher Frequenz und kleiner Amplitude, d.h. Geräuschschwingungen, ungedämpft überträgt und weil ferner die Reibungsdämpfung einer Blattfeder mit mehreren Federblättern erst nach Überwindung der Reibungslosbrechkraft wirksam ist. Diese Blattfeder spricht daher bei kleinen Ausschlägen nicht an und ist zur Schwingungsisolierung nicht brauchbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Federelement zur elastischen Lagerung von Motoren zu schaffen, das große Federwege, die zur Erzielung niedriger Eigenfrequenzen erforderlich sind, hergibt und bei dem Federung und Dämpfung in einem Element vereinigt sind· Ferner soll das neue Federelement in weiteren Grenzen temperaturunabhängig^sein, als es bei den bisher bekannten Gummi-Metall-Elementen der Fall ist, so daß es sich bei allen inder Praxis auftretenden Temperaturen nicht plastisch

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yerformt. Es sind ferner in den drei Koordinatenrichtungen möglichst unterschiedliche und konstruktiv beeinflußbare Federkonstanten.erwünscht, so daß die verschiedenen Eigenschwingungszahlen der gelagerten Motoren gut abstimmbar sind· Gleichzeitig soll eine einwandfrei gute Führung des

Motors, beispielsweise bei Fahrzeugen in Fahrtrichtung, erzielt werden·

der eingangs geschilderten Art Die Erfindung sieht dazu ein elastisches Lager/vor und das Neue besteht darin, daß mindestens drei aus dünnem Federblech hergestellte Federblätter in gleichem Abstand parallel zueinander angeordnet sind, wobei die Zwischenräume ganz oder teilweise mit Gummi oder einem gummiähnlichen Material ausgefüllt sind. Es wird damit ein aus zwei parallelgeschalteten Federelementen bestehendes elastisches Element geschaffen. Die auf Biegung beanspruchten Stahlfederblätter sind praktisch dämpfungsfrei und zeigen in weitem Temperaturbereich keine Setzung oder Kriecherscheinungen, solange, ihre Beanspruchung unterhalb der Streckgrenze liegt· Da erfindungsgemäß möglichst dünne Federblätter verwendet werden und diese sich nicht berühren, können si· sehr stark gekrümmt werden, d.h., sie weisen im gebogenen Zustand «inen kleinen Biegeradius auf. Eine derartige, aus vielen dünnen Blättern bestehende Blattfeder hat bei gleicher Federcharakteristik eine geringere Länge als eine aus wenigen dicken Blättern hergestellte· Die Stahlfederblätter sind unempfindlich gegen öl. Die Gummischichten bilden zwar einen Schubverband zwischen den anliegenden Federblättern, der aber als solcher praktisch unwirksam ist, denn die Elastizitätsmoduln bzw. Schubmöduln der Werkstoffe Stahl und Gummi differieren außerordentlich stark. Gegenüber dem Schubmodul von Stahl 800 000 kp/cm ist der von Gummi im Mittel 10 kp/cm . Das gesamte Blattfederelement ist daher nicht als ein einziger Biegeträger aufzufassen, sondern als eine Anzahl nicht miteinander in Verbindung stehender, parallelgeschalteter Federblätter· Die

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zwischen den Federblättern angeordneten Gummischichten werden bei Biegung der FederblEtter auf Schub und auf Druck belastet) vorausgesetzt, daß sie «it den Federblättern durch Haftung oder Reibungshaftung verbunden sind, und bilden somit parallel zu den Blattfedern geschaltete Federelemente· Sind sie aus einer hochelastischen Gummimischung gefertigt, so nehmen sie ihren Teil der Yerformungsenergie ebenfalls praktisch elastisch auf· Ist die Dämpfung der elastischen Zwischenschicht größer, wie dies bei den Meisten Kunstkautschukarten und den Kunststoffen der Fall ist, so wird τοπ ihnen ein Teil der Formänderungsenergie nicht zurückgegeben· Sie bilden einen zu der Blattfeder parallel geschalteten Dampfer· Der Dämpfungsanteil kann je nach dem verwendeten Elastomer und dessen Schichtdicke in weiten Grenzen nach Wunsch verändert werden· Außerdem dient die Zwischenschicht als Stütze gegen ein Ausknicken der Federblätter, beispielsweise bei Verdrehung oder Druckbeanspruchung, und zur Verhinderung von Membranschwingungen der dünnen Federblätter, so daß diese keine Geräuschschwingungen weiterleiten·

Das erfindungsgemäße Federelement vereinigt also in einem Bauteil eine ρ Feder und einen dazu parallel geschalteten Dämpfer· Feder- und Dämpfungselement weisen im Gegensatz zu den üblichen Blattfedern keine Losbrechkraft auf. Die Federkennung, die in den drei Koordinaten sehr große Unterschiede aufweist, kann den erforderlichen Eigenfrequenzen des zu lagernden Motors optimal angepasst werden. Die Feder ist praktisch temperaturunabhängig, zeigt keine Setzung und wirkt körperschallisolierend· Sie ist räumlich leicht unterzubringen und billig herzustellen·

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Ss ist erfindungsgemäß Torgesehen, daß die Stahlfederblätter an eines oder beiden Enden eingespannt sind und an den Einspannenden aus Metall oder Kunststoff bestehende DistanzstUcke zwischen den Federblättern liegen, die Vorzugsweise dicker als die Federblätter selbst sind· Die Distanzstücke sorgen für eine Parallellage der Federblätter und damit eine gleichmäßige Stärke der zwischen den Federblättern angeordneten .Quasischichten, besonders, wenn es sich üb eine beiderseitig eingespannte Feder handelt· Die Distanzstücke sollen nicht rerforsbar sein und daher aus Metall oder aus eines harten Kunststoff bestehen· Durch die Distanzstücke wird die Dicke der Gummischicht festgelegt. Je dicker die Güssischicht wird, usso größer ist deren Anteil an der Arbeitsaufnahme und usso größer ist dasit auch die Dämpfung des Federelementes· Ein günstiges Verhältnis wird ersielt, wenn die Güssischichten die zweibis dreifache Stärke der Federblätter aufweisen·

Ss ist weiter rorgesehen, daß die am beiden Enden eingespannten Federblätter zur Mitte hin eine geringere Breite aufweisen. Beidieser Ausführung kann die Breite der Federblätter an jeder Stelle entsprechend des Biegesosent so gewählt werden, daß bei größter auftretender Belastung Hberall annähernd die größte zulässige Spannung und daher die größte zulässige Krttssung auftritt. Dies hat einen großen Federweg und eine starke Schubrerforsung und hohe Arbeitsaufnahme in der zwischen den Federblättern liegenden Gussischicht zur Folge·

Nach der Erfindung tragen die nur an eines Ende eingespannten Federblätter as freien Ende eine Gussigelernkbuchae· Auf diese Weise wird die Verdrekbewegung, die die einseitig eingespannte Feder as freien Ende

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ausführt, wartungsfrei τοη einer Gummigelenkbuchse aufgenommen· Die Gummibuchee kann in ein angerolltes Auge as freien Ende eines Federblattes eingepresst werden· Die Gelenkbuchse ist auch in der Lage, die bei der Durchbiegung auftretende Längaverformung bzw· Längskräfte aufzunehmen, falls die Krafteinleitungsstellen einen festen Abstand besitzen· Hierzu können zu beiden Seiten der Buchse zusätzliche Aussparungen angebracht werden, die die Verformung in Richtung der Feder erleichtern·

Xs ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die einzelnen Federblätter bei gleichbleibender Dicke zum freien, nicht eingespannten Ende hin eine geringere Breite haben und Träger gleicher Festigkeit bilden, wobei die außenliegenden Federblätter kurzer als die innenliegenden sind· Diese Ausführungsform bildet die optimale Gestaltung der einseitig eingespannten Feder, die am Ende eine Einzellast trägt, da sie die Federblätter in ihrer Festigkeit dem Biegemoment anpasst. An jeder Stelle wird damit bei der grSßte» auftretenden Durchbiegung die größte zulässige Spannung und größte zmliasige Krümmung erzielt. Auch die Schubverformung in den Gummischichten erreicht dabei ihren Höchstwert·

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können oberhalb und/oder unterhalb der durchgehenden Federblätter vorgespannte, durch Gummipuffer gegen die durchgehenden Federblätter abgestützte zusätzliche Federblätter angeordnet sein, die vorgespannt sein können und die der Verformung der durchgehenden Federblätter unter Last entgegenwirken· Damit wird in idealer Weise eine in beiden Richtungen progressive Federcharakteristik erzielt· Diese ist erwünscht, wenn beispielsweise ein Fahrzeugmotor aus Bchwingungstechnischen Gründen sehr weich gelagert ist, andererseits

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aber durch FahrstSAe erregte Ausschläge begrenzt aein aollen· Der an den zusätzlichen Federblättera angebrachte Ouaai bewirkt weiche übergänge ia Federdiagraaa·

Vm eine rollkoaaene Sckubrerforanng in den zwischen den FederblMttern angeordneten Quaaiteilen zu erreichen, sind diese nach der Erfindung feathaftend einYulkanisiert. Bei der Durchbiegung der Feder und der dabei auftretenden Verschiebung der FederblKtter zueinander werden die Quaaiplatten ohne jedes Gleiten rerforat.

Ferner können nach der Erfindung nicht angehaftete und unter einer Druckrorspannung stehende Quaai- oder Kunststoffteile zwischen den einzelnen FederblSttem angebracht werden» Sofern eine ausreichende Haftreibung zwischen Guaaischicht und de« angepressten Federblatt her-Torgerufen wird, tritt auch hier entspreckend der Verschiebung der Federblttter eine Schubrerforaung der Quaaizwischenschickten atf, jedoch erfolgt die Krafteinleitmng nicht ait der gleichen Sicherheit wie bei einer HaftTerbindung· Die letztgenannte erfindungsgeaaBe Ausführung ist jedoch preiswerter herzustellen, da keine besonderen Vulkanisierwerkseuge benötigt werden und das Vulkanisieren zur Erzielung einer HaftTerbindung entfallt· Sie genügt in Tielen Fallen den Erfordernissen.

ErfiadungsgeaKA können die zwischen den Federblättern angebrachten Slastoaersehichten ans je einer direkt auf ein Federblatt aufrulkanisierten weichen elastischen Quaaischicht und einer weiteren auf die Ouaaischicht «angehafteten härteren Kunststoffschicht oder einea Reibbelag bestehen, deren freie Oberfläche aa nächsten Federblatt oder einer

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gegenüberliegenden Gummi-Kunststoffschicht anliegt und bei Verformung des Federpaketee an diesem gleitet· Bei dieser Ausführung wird ein Teil der Dämpfung durch gleitende Reibung geleistet. Der mit Haftreibung am nächsten Federblatt anliegende Reibbelag verschiebt sich bei Auslenkung des Federpaketes erst« wenn die darunter einvulkanisierte Guamischioht sich so weit verformt hat, daß die rückführende Schubkraft im Gummi grös-

elag ser ist, als die Beibungskraft zwischen Beibbt und Metall· Das Sie» ment kann daher bei Verwendung einer hochelastischen, dämpfungsarmen Gummizwischenschicht praktisch dämpfungslos arbeiten, so lange die Ausfc schlage so klein sind, daß sie nicht zur Verschiebung des Rcibb%es am Metall führen. Erst bei größeren Ausschlägen kommt die Reibungsdämpfung zur Wirkung, ohne daß eine Losreißkraft bemerkbar wird bzw. eine Unstetigkeit im Federdiagramm auftrsitt. Das Federelement hat daher für ein elastisches Lager, das zur Schwingungsisolierung dient, ideale Eigenschaften, da es im überkritischen Bereich bei kleinen Ausschlägen und hoher Schwingungsfrequenz dämpf ungsfrei arbeitet und daher den größten Isolationswirkungsgrad hat, aber beim Resonanzdurchgang oder auch beim Auftreten von Fahrstoßen eine starke Dämpfung besitzt, die diese Ausschläge in mäßigen Grenzen hält. Ein weiterer Vorteil dieser erfindungsgemäßen Ausführung ist die einfache Herstellung. Die mit Gummizwischenschicht und Reibbelag versehenen Blätter können einzeln gefertigt und danach mit den unbewehrten Federblättern zusammen montiert werden.

In einer anderen Ausführungsform sind nach der Erfindung die Gummi- oder Kunststoffzwischenlagen unter überbrückung der einzelnen Blattfederlagen zwischen überstehenden Flächenteilen der äußeren Federblätter angeordnet und diese liegen im Bereich der größten Krümmung der Federblätter· In

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dieser Gestaltungefora kann die Blattfeder völlig unabhängig von den Elastomer-Dämpfungselement hergestellt werden· Letzteres wird erst an der fertigen Blattfeder Mittels aufgesetzter Metallteile angebracht, wobei die Befestigung am günstigsten an den Stellen der äußeren Federblätter erfolgt, die zueinander die größte Verschiebung zeigen.

Sie Erfindung sieht weiterhin vor, daß das Federeleaent als hintere Motorlagerung eines Fahrzeugmotors mit in Fahrtrichtung liegender Längsachse unter dea Getriebeblock oder hinteren Motorende angesetzt ist, wobei die Federblätter in Längsrichtung des Motors gestellt sind. Bei dieser Anordnung des erfindungsgemäßen Federeleaentes wird die Tertikaie und die Drehbewegung des Motors sehr weich aufgenommen, so daß leicht ein überkritisches Schwingungsrerhalten und eine gute Geräuschisolation erzielt wird· Andererseits aber ist das Lager bei dieser Anordnung in der Lage, große Längekräfte, die durch Beschleunigung oder Verzögerung der Motoraasse oder durch Kardanwellenschub auftreten, aufzunehmen, ohne daß eine wesentliche Verschiebung erfolgt. Biese Steifigkeit in Längsrichtung ist besondere wichtig für die Betätigung der Regulierungsorgane, sowie für Haupt- und liebenantriebe. _χ

Erfindungsgemäß können auch zwei oder mehr Elemente in paariger Anordnung seitlich des Motors angebracht sein und ihre Federblätter in Längsrichtung des Motors verlaufen» Bei einer solchen Anordnung der Federelemente bei Fahrzeugmotoren, stationären und Schiffsaotoren kann ebenfalls eine tief liegende Eigenfrequenz für die Vertikal- und Längedrehschwingung des Motors erzielt werden· Andererseits aber wird der Motor in der Längsrichtung geführt, da größere Bewegungen in dieser Sichtung nicht

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möglich sind· Sofern in seitlicher Sichtung freie Massenkräfte auf*retet, Müssen die Federelemente an den Einspannenden so gelagert werden, daß sie eine elastische Bewegung quer zur Biegerichtung ausführen können. Bei dieser wie auch den anderen Motorlagerungen ist die Tatsache, daß die Feder gleichzeitig mit einer geschwindigkeitaabhSngigen Dämpfung versehen ist, gegenüber den heute üblichen Motorlagern von besonderem Vorteil, weil im überkritischen Bereich, in de« bei kleinen Amplituden keine nennenswerte Dämpfung auftritt, eine hohe Isolierwirkung erzielt fe wird₄ im Besonanssbereieh dagegen die Dämpfung sich in einer bedeutenden -Reduzierung der Amplitude auswirkt«

Nach der Erfindung können die Feder©!erneute aueh paarig zu beiden Seiten

des Motors angebracht sein und die Sichtung der FederblKtter quer zur Motorläagsachss® liegen· Dies® Anordnung ist vorteilhaft, wenn am hinteren Moto^emi« ola ia ESffigßrietefeuag steifes EL eisest t verwendet wird, weil d&ea Verspanniäagen der Elements gegeneinander vermieden werden, die meist mit Geräuschübertyaguag verbunden sind· In diesem Fall darf die Feder jedoch nur einseitig eingespannt werden und muß am freien Ende eine Gelenkbuchse tragen» Letztere »uß ztut Ausgleich der Längenänderung bei Drehbewegungen des Motors um seine Llngsaehse radial weich sein·

Es ist deshalb vorgesehen, daß am freien Ende des Federalcsm«ntes eine

zur Befestigung Oummi-Metall-Buchse/angebracht ist, di· parallel zur Längsrichtung der Motorachse verlaufend® Aussparungen seitlieh im Gummi besitzt. Damit wird eine Längenänderung des Federelementee bei Drehbewegung ermöglicht, ohne daß die Aufnahme der Kraft® in vertikaler Richtung beeinträchtigt ist.

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Da es in -vielen Füllen erforderlich ist, die Motorlagerungen austauschbar zu früher rerwendeten Lagerelement en zu gestalten und bei diesen die Befestigungepunkte seist senkrecht übereinander liegen, sieht die Erfindung zua Einbau besonders gestaltete Zwischenstücke Tor, die eine einepannmomentenfreie Befestigung^rertikal übereinanderliegenden horizontalen Fliehen gestatten. Die Zwischenstücke sind so ausgeführt, daß die Befestigungspunkte beliebig gewählt werden können· Sie können dabei Töllig unsymmetrisch zur Blattfeder sein, deren Befestigungspunkte naturgemäß nicht Tertikai übereinander liegen·

Da die Befestigung der Federelemente aus Platzgründen oft nicht an den Einspannenden erfolgen kann, müssen die Federblätter zum Ende hin seitlich abgewinkelt werden. Die Erfindung sieht daher Tor, daß die Federblätter oder ein Teil τοη ihnen zusätzlich auf Torsion beansprucht werden. An diesen Stellen werden die Blechteile nicht mehr auf Biegung sondern auf Verdrehung beansprucht und die -dabei auftretenden Verdrehdeformationen kommen zur Federung hinzu. Elemente dieser Art können besonders platzsparend und preisgünstig hergestellt werden.

Mach der Erfindung ist weiterhin Torgesehen, daß auf Biegung beanspruchte Federblätter τοη einem ring- oder rahmenförmigen Gebilde aus radial nach innen oder außen Terlaufen, wobei die rahmenförmigen und biegebeanspruchten Teile der aufeinandergelegten gleichen Elemente aus eimern Stück gefertigt sind. Bei einem derartigen Federelement werden Teile des Ringes oder Bahmens auf Verdrehung beansprucht, wodurch der Federweg infolge der Biegung der radial Terlaufenden Federteile noch Tergrößert wird. Es ergibt sich so ein Federelement τοη sehr geringer Bau-

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höhe, das schon bei verhältnismäßig kleinen Kräften große Federwege hergibt. Ein solches '"Federelement kann beispielsweise auch unter einem der üblichen Gummi-Metall-Federelemente angeordnet werden und als Zusatzfeder dienen· Dafür wird nur ein sehr geringer zusätzlicher Einbauraum benötigt. Ein ringförmig gestaltetes Federelement dieser Ausführung kann auch um die Anschlußstelle eines Federbeines gelegt werden, so daß die Auflagerkräfte elastisch und geräuschgedämpft aufgenommen werden.

^ Ein erfindungsgemäßes Federelement kann auch so hergestellt werden, daß die einzelnen Federblätter oder ein Teil von ihnen aus glasfaserverstärktem Kunststoff bestehen. Außer der Gewichtsersparnis hat diese Ausführung auch den Vorteil, daß die Federblätter leichter herzustellen bzw. zu bearbeiten sind.

Nach der Erfindung kann das Federelement so ausgeführt werden, daß das eingespannte oder die beiden eingespannten Federenden um eine parallel zu den Biegekräften verlaufende Achse beweglich sind und bei Auslenkung um diese Achse rückführende Kräfte auftreten. Diese Ausführung des Feder-" elementes ist überall da zweckmäßig, wo eine Beweglichkeit senkrecht zu den Biegekräften erwünscht ist. Das gilt z.B. bei einer elastischen Motorlagerung, bei der die erfindungsgemäßen Federelemente seitlich des Motors angeordnet sind und ihre Federblätter in Längerichtung des Motors verlaufen. Dabei ist eine elastische Nachgiebigkeit in seitlicher Sichtung erforderlich, wenn freie Massenkräfte in Querrichtung auftreten. Auch zur Erzielung einer niedrigen Eigenfrequenz für die Längsdrehschwingung ist eine Elastizität in seitlicher Hichtung erforderlieh, wenn die Lagerelemente nickt in der Höhe der Hauptträgheitsachse des Motors angeordnet

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- 13 -werden können.

Die Elemente sind wegen der günstigen Kombination ihrer Federungs-, Führungs- und Dämpfungseigenschaften nicht nur als Motorlagerungen besonders gunstig zu verwenden, sondern sie können auch als elastische Fahrerhauslager, Fahrschemellager von Personen- und Nutzfahrzeugen,zur elastischen Lagerung von Aggregaten, Zentrifugen und anderen schwingungserregenden Maschinen, sowie als Fahrzeugfedern Anwendung finden.

Die Erfindung wird durch Zeichnungen in einigen Ausführungsbeispielen veranschaulicht und zwar zeigt

Figur 1 ein zu beiden Seiten eingespanntes Federpaket im Längsschnitt,

Figur 2 das Federpaket nach Figur 1 in der Draufsicht, Figur 3 das Federpaket nach Figur 1 im Querschnitt,

Figur k den Querschnitt durch zwei auf beiden Seiten eingespannte Federblätter mit dazwischen liegender Gummischicht als Prinzipzeichnung,

Figur 5 d&e Element nach Figur h in verformtem Zustand,

Figur 6 Verformung und Kraftverlauf eines herausgeschnittenen Elastomerteils der Figur 5»

Figur 7 «in einseitig eingespanntes Federelement mit einem am freien Ende angebrachten Drehgelenk,

Figur 8 die Draufsicht zu Figur 7,

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Figur 9 ein einseitig eingespanntes Federelement mit zusätzlichen elastischen Anschlägen,

Figur 10 die Charakteristik eines mit dem Element nach Figur 9 erzielten Federdiagrammes,

Figur 11 eine andere Ausführungsform des beidseitig eingespannten Federelementes,

Figur 12 eine weitere Ausführungsform des beidseitig eingespannten Federelementes,

Figur 13 Draufsicht zu Figur 12,

Figur 14 den Querschnitt zu Figur 12,

Figur 15 die Seitenansicht eines Kraftfahrzeugmotors, der unter dem Getriebe und seitlich auf erfindungsgemäßen Motor-

lagern in Dreipunktanordnung befestigt ist,

Figur 16 den Teilausschnitt eines Kraftfahrzeugmotors in der Vorderansicht, der auf senkrecht zur Motorachse stehenden Federelementen gelagert ist, Figur 17 das rahmenaeitige Gelenk zu Figur 16, Figur 18 eine andere Befestigungsmöglichkeit eines beidseitig eingespannten Gelenkes,

Figur 19 ein erfindungsgemäßes Element in der Draufsicht, dessen Einspannenden zusätzlich auf Torsion beansprucht werden,

Figur 20 ein rahmenförmiges Federelement mit radial nach innen verlaufenden Federblättern, das aus mehreren aufelnanderliegenden Stahl- und Gummielementen besteht, in der Seitenansicht,
Figur 21 die Draufsicht zu Figur 20,

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Figur 22 ein ringförmiges Federelement mit radial nach innen verlaufenden Federblättern, das aus Stahl- und Gummi-

jilementen besteht, in der Seitenansicht, Figur 23 die Draufsicht zu Figur 21,
Figur 24 die Befestigung einer seitlich beweglichen Blattfeder

am Blattfederende durch einen senkrechten Bolzen, Figur 25 die Befestigung einer seitlich beweglichen Blattfeder am Blattfederende durch eine Schelle.

Nach den Figuren 1 bis 6 besteht ein Federelement nach der Erfindung aus mehreren parallel liegenden, aus dünnem Federblech hergestellten Blättern 1, die im gleichen Abstand zueinander angeordnet sind. Die Zwischenräume 2 zwischen je zwei Blättern sind ganz oder teilweise mit gummielastischem Stoff ausgefüllt, der festhaftend anvulkanisiert sein kann und/oder einer Druckvorspannung ausgesetzt ist. An den Enden der Federblätter sind zwischen den einzelnen Blättern aus Metall oder Kunststoff bestehende Abstandsstücke 3 und 4 vorgesehen, die stärker als die Federblätter 1 ausgeführt sind. Auf der linken Seite der Fig. 1 ist das Federelement mittels zweier Bolzen 5 an einem Lagerbock 6 befestigt, wobei e.ine Gummibuchse 7 und ein Unterlegteil 8 das feste und zugleich spielfreie Einspannen des Federelementes sichern. Das ünterlegteil 8 ist bei 9 etwas nach oben abgebogen. Am anderen Ende ist das Federelement mit . Bolzen 5a und Gummibuchsen 7a, 7b sowie einem ünterlegteil 8a an einer Konsole 10 befestigt. Hier ist das ünterlegteil 8a bei 9a nach unten abgebogen. Die Federblätter 1 des Elementes sind in der Mitte 11 schmaler ausgeführt als an den Einspannenden.

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In den Figuren 4 bis 6 ist das Verhalten einer zwischen zwei Federblättern la vorgesehenen Gummischicht 12 veranschaulicht. In Figur 4 sind die bei 13 und 14 fest eingespannten, durch Abstandsstücke 3a und 4a getrennte Federblätter unbelastet und in Figur 5 am rechten Ende durch eine Kraft P belastet, der eine gleiche Gegenlast P auf dem linken Ende entspricht. In Figur 6 ist ein aus der Gummischicht 12 abgetrennter Gummiausschnitt 15 vergrößert dargestellt, indem bei einem Biegewinkel Tf sowohl Schub- und Druckbeanspruchungen entstehen, wobei Voraussetzung ist, daß die Federblätter la mit der Gummischicht 12 durch feste Haftung bzw. zumindest hohe Reibungshaftung verbunden sind.

Nach den Figuren 7 und 8 besteht ein Federelement aus fünf Federblättern 16, 17, 18, 19, 2Ö und ist wieder durch Bolzen 5 am Lagerbock 6 befestigt. Die Zwischenräume zwischen den Federblättern sind mit Gummi ausgefüllt, die Federblätter weisen jedoch unterschiedliche Längen- und unterschiedliche Breitenabmessungen auf. Das mittlere Federblatt 18 läuft in eine Buchse 21 aus, deren Mittelachse in der Federblattebene verläuft. In die Buchse 21 ist eine Gummibuchse 22 mit einer metallischen Innenbuchse 23 eingepreßt. Die Figur 8 veranschaulicht die unterschiedlichen Längen- und Breitenabmessungen der Federblätter, wobei die Federblätter 16 und 20 und 17 und 19 mit übereinstimmenden Abmessungen ausgebildet sind.

Nach Figur 9 besteht das Federelement aus drei durchgehenden Federblättern 24, 25 und 26, wobei die Blätter 24 und 26 gegen-

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über dem mittleren Blatt 25 verkürzt ausgeführt sind, über dem Federblatt 24 und unter dem Federblatt 26 sind zusätzliche Federblätter 27 und 28 vorgesehen, die an ihren freien Enden Gummipuffer 29 und 30 tragen. Beim Belasten durch eine Kraft P nach oben oder unten wirken diese der Verformung der durchgehenden Federblätter 24 und 25 entgegen, so daß eine in Figur 10 dargestellte Federcharakteristik erreicht wird, die bei 31 und 32 bei Beginn der Abstützung der Federblätter 24 und 26 durch die Puffer 29 und 30 geknickt ist. Eine weitere Veränderung der Federcharakteristik läßt sich dadurch erreichen, daß die Feder-, blätter 27 und 28 vorgespannt sind.

In Figur 11 sind beiderseits eines mittleren Federblattes 33 elastische Gummischichten 34 und 35 aufvulkanisiert, die auf ihren den Federblättern 36 und 37 zugekehrten Flächen mit aufgehafteten härteren Kunststoffschichten 38 versehen sind, die auch als Reibbelag ausgeführt sein können. Diese Schichten 38 liegen gegen die Federblätter 36 und 37 an und gleiten bei Verformung des Federpakets an ihnen.

In den Figuren 12 und 13 sind zwei Bleche 39 und 40 mit Nieten 41 und 42 auf den äußeren eingezogenen Federblättern 43 und in deren flinte befestigt, d.h. an den Punkten, an denen die Blätter die größte Verschiebung gegeneinander erleiden. Hierbei bleibt der Raum zwischen den Federblättern ohne Gummi, an seine Stelle treten Gummikörper 45 und 46, die mit den über I"

die Federblätter hervorstehenden Blechen 39 und 40 festhaftend verbunden sind und bei Belastung des Federelementes auf Schub

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verformt werden»

Figur 15 veranschaulicht das Federelement, wie es als Lager für

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einen Fahrzeugmotor verwendbar ist. Hintere Lagerböcke und vordere Lagerböcke 48 sind paarweise am Fahrgestell eines Fahrzeugs vorgesehen und wie in Figur 1 gezeigt, ist an diesen beispielsweise das Federelement der Figur 1 festgeschraubt, wobei die Längsachse des Motors 49 und die Federelemente paarig zu beiden Seiten des Motors derart angebracht sind, daß die Federblätter in Längsrichtung des Motors liegen.

In Figur 16 ist eine Anordnung gezeigt, bei der das Federelement der Figuren 7 und 8 zur Anwendung kommt, wobei die Federblätter 16 und 19 dieser Figuren quer zur Längsachse des Motors 49a liegen und der Anschluß an einen Lagerbock 48a über die Buchse 23 erfolgt.

In Figur 17 ist eine abgeänderte Ausführungsform dieser Gummibuchse gezeigt, bei der die Gummibuchse parallel zur Längsrichtung der Motorachse verlaufende Aussparungen 50 aufweist.

Nach Figur 18 sind zur einspannmomentenfreien Befestigung eines Federelementes Zwischenstücke 51 und 52 vorgesehen, wobei eines dieser Zwischenstücke mit dem Lagerbock und das andere mit der Pratze eines abzufedernden Aggregats verbunden ist.

Die Federblätter können, wie Figur 19 veranschaulicht, auch zusätzlich auf Torsion beansprucht werden, wobei sie von oben gesehen T-förmig ausgebildet sind und die Zone 53 auf Biegung und die Zone 54 auf Torsion beansprucht wird. Original INSPECTED

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Nach den Figuren 20 bis 23 weisen die Federelemente auf Biegung beanspruchte rahmen- bzw. ringförmige Federblätter auf, die aus einem Stück gefertigt sind. Nach den Figuren 20 und sind an den Schmalseiten 55 des Rahmens zungenförmige Fortsätze 56 vorgesehen, nach den Figuren 22 und -23 sind die Federblätter ringförmig ausgebildet und weisen radial nach innen gerichtete Fortsätze 59 auf.

In den Figuren 24 und 25 ist dargestellt, daß das eingespannte Federendenpaket Ic mit Zwischenstücken 3b um eine parallel zu den Biegekräften verlaufende Achse beweglich ist, indem die Gummibuchse 61 in obere und untere Flansche 60 ausläuft, wobei die untere Flanschschicht 60 härter sein kann als die obere Flanschschicht. Hierbei ist eine wartungsfreie Verdrehung des Federpakets in Federblattebene möglich. In Figur 25 ist das Federblattende in eine durch Bolzen 5a befestigte Schelle 62 eingespannt, wobei die das Federende Id umgebende Gummischicht 63 eine seitliche Bewegung der Feder erlaubt.

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Claims

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Patentansprüche

1. federelement, insbesondere zur elastischen Lagerung von Motoren,

bestehend aus mehreren parallel liegenden biegebeanspruchten Stahlfederblättern, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei aus dünnem Federblech hergestellte Pederblätter (1) in gleichem Abstand parallel zueinander angeordnet sind, wobei die Zwischen-" räume (2) ganz oder teilweise mit Gummi oder einem gummiähnlichen Material ausgefüllt sind.

2. Federelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlfederblätter (1) an einem oder beiden Enden eingespannt sind und an den Einspannenden aus Metall oder Kunststoff bestehende Distanzstücke (3, 4) zwischen den Federblättern (1) liegen, die vorzugsweise dicker als die Federblätter selbst sind.

3. Federelement nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeich-™ net, daß die an beiden Enden eingespannten Federblätter (1) zur Mitte (11) hin eine geringere Breite aufweisen.

4. Federelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nur an einem Ende eingespannten Federblätter (16 - 20) am freien Ende eine Gummigeleakbuchse (21 - 23} tragen.

Federelement nach den .Ansprüchen 1 und 4, dadurch g@kennzeich aety daß die einseinen FederSblätter C16 - 20} !oei gleichbleibender Dicke sum freien „ aielit eingespannt®;» lade hin ein®

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•geringere Breite haben und Träger gleicher Festigkeit bilden, wobei die außenliegenden Federblätter (16, 20) kürzer als die innenliegenden Federblätter (17 - 19) sind.

6. Federelement nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb und/oder unterhalb der durchgehenden Federblätter (24 ·♦■ 26) gegebenenfalls vorgespannte, durch Gummipuffer (29 und 30) gegen die durchgehenden Federblätter. (24 - 26) abgestützte zusätzliche Federblätter (27 und 28) angeordnet sind, die der Verformung der durchgehenden Fsder-. blätter unter Last entgegenwirken.

7. Federelement nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Federblättern (1, la, lc, 16 - 20, 24 - 23) angeordnete Gummimischung festhaftend einvulkanisiert ist.

8. Federelement nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß nicht angehaftete und unter einer Druckvorspannung stehende Gummi- oder Kunststoffteile zwischen den einzelnen Federblättern (1, la, lc, 16 - 20, 24 - 28) angebracht sind.

9. Federelement nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Federblättern (33, 36 und 37) angebrahten Elastomerschichten aus je einer direkt auf ein Federblatt aufvulkanisierten weichen elastischen Gummischicht (34 und 35) und einer weiteren auf die Gummischicht gehafteten härteren Kunststoffschicht (38) oder einem Reibbelag bestehen,

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deren freie Oberfläche am nächsten Pederblatt oder einer gegenüberliegenden Gummi-Kunststoffschicht anliegt und bei Verformung des Federpaketes an diesem gleitet.

10. Federelement nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem oberen Federblatt (43) und einem unteren •Federblatt (44) der von Zwischengummi freien Federblätter seitlich überstehende Blechteile (39, 40) befestigt und diese durch angehaftete Gummikörper (45, 46) verbunden sind, wobei die Befestigung dieser Blechteile in den Punkten (41 und 42) der größten Verschiebung der Federblätter gegeneinander erfolgt.

11. Federelement nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß es als hintere Motorlagerung eines Fahrzeugmotors (49) mit in Fahrtrichtung liegender Längsachse unter dem Getriebeblock oder hinteren Motorende angesetzt ist, wobei die Federblätter in Längsrichtung des Motors gestellt sind.

12. Federelement nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr Elemente in paariger Anordnung seitlich des Motors (49) angebracht sind und ihre Federblätter in Längsrichtung des Motors verlaufen.

13. Federelement nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente paarig zu beiden Seiten des Motors (49a) angebracht sind und die Richtung der Federblätter quer zur Motorlängsachse liegt.

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14. Federelement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß

am freien Ende des Federelementes (16 - 20) eine Gummi-Metall-Buchse (21 - 23) zur Befestigung angebracht ist, die parallel zur Längsrichtung der Motorachse verlaufende Aussparungen (50) seitlich im Gummi besitzt.

15. Federelement nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einbau besonders gestaltete Zwischenstücke (51 und 52) vorgesehen sind, die eine einspannmomentenfreie Befestigung an vertikal übereinanderliegenden horizontalen Flächen gestatten.

16. Federelement nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Federblätter oder ein Teil von ihnen zusätzlich auf Torsion (Fig. 19 bei 54) beansprucht werden.

17. Federelement nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß auf Biegung beanspruchte Federblätter von einem ring- oder rahmenförmigen Gebilde (55, 58) aus radial nach innen oder außen verlaufen, wobei die rahmenförmigen und biegebeanspruchten Teile der aufeinandergelegten gleichen Elemente aus einem Stück gefertigt sind»

18. Federelement nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Federblätter oder ein Teil von ihnen aus glasfaserverstärktem Kunststoff bestehen.

19. Federelement nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch ge-

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kennzeichnet, daß das eingespannte oder die beiden eingespannten Federenden (Ic und Id, Fig. 24 und 25) um eine parallel zu den Biegekräften verlaufende Achse beweglich sind und bei Auslenkung um diese Achse rückführende Kräfte auftreten.

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