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Title:
SUSPENSION LUG FOR A SWINGING LOAD, ESPECIALLY AN EXHAUST SYSTEM OF A MOTOR VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1999/048717
Kind Code:
A1
Abstract:
According to the invention, a ring-shaped elastomer body (10) is delimited by an outer wall (12) and an inner wall (14) and has two diametrically opposed suspension poles (16) and two equatorial zones (18) in a system in which the suspension poles (16) move away from each other when the suspension lug is subjected to a tensile load while the equatorial zones (18) move towards each other. A flexible insert (20) is embedded in the elastomer body (10) in such a way that when the suspension lug is subjected to a tensile load, tensile forces are transmitted from one suspension pole (16) to the other via the equatorial zones (18). The distance of the insert (20) to the inner wall (14) of the elastomer body (10) decreases steadily from the suspension poles (16) towards the equatorial zones (18). As a result, no damaging tensile stress can occur anywhere in the elastomer body (10) when the suspension lug is subjected to tensile load.

Inventors:
STEINMAIER KLAUS (DE)
Application Number:
PCT/EP1999/001772
Publication Date:
September 30, 1999
Filing Date:
March 17, 1999
Export Citation:
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Assignee:
SGF GMBH & CO KG (DE)
STEINMAIER KLAUS (DE)
International Classes:
B60K13/04; F01N13/18; F16F3/12; F16L55/033; (IPC1-7): B60K13/04; F01N7/18; F16L55/033
Foreign References:
EP0710769A21996-05-08
DE3737987A11989-05-18
DE4139381A11993-04-15
DE2658358A11978-06-29
DE3737987C21989-10-19
DE2658358B21979-03-29
Attorney, Agent or Firm:
Goetz, Rupert (Wuesthoff & Wuesthoff Schweigerstrasse 2 München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Aufhängeöse für eine schwingende Last, insbes. für eine Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs, mit einem ringförmigen Elastomerkörper (10), der von einer Außenwand (12) und einer Innenwand (14) begrenzt ist und zwei einander diametral gegenüberliegende Aufhängepole (16) sowie zwei Äquatorialzonen (18) aufweist, in einer Anordnung, bei der die Aufhängepole (16) sich bei Zugbelastung der Aufhängeöse voneinander entfernen, während die Äquatorialzonen (18) sich einander nähern, und mit einer biegsamen Einlage (20), die in den Elastomer körper (10) so eingebettet ist, daß sie bei Zugbelastung der Aufhängeöse Zugkräfte über die Äquatorialzonen (18) von einem Aufhängepol (16) zum anderen überträgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage (20) einen auf dem Weg von den Aufhängepolen (16) zu den Äquatorialzonen (18) stetig abnehmenden Abstand von der Innenwand (14) des Elasto merkörpers (10) hat.
2. Aufhängeöse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage (20) in den Äquato rialzonen (18) unmittelbar an die Innenwand (14) des Elasto merkörpers (10) angrenzt.
3. Aufhängeöse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage (20) einen auf dem Weg von den Aufhängepolen (16) mindestens bis in die Nähe der Äquatorialzonen (18) zunehmenden Abstand von der Außenwand (12) des Elastomerkörpers (10) hat.
4. Aufhängeöse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Elastomerkörper (10) zwei einander entgegengerichtete Paar Biegebalken (22) aufweist, die von je einem der Aufhängepole (16) ausgehen und mit zu nehmendem Abstand von diesem schlanker werden.
5. Aufhängeöse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegebalken (22) in den Äqua torialzonen (18) im wesentlichen nur durch die Einlage (20) miteinander verbunden sind.
6. Aufhängeöse nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Biegebalken (22) je des Paars ein Puffer (24) angeordnet ist, der gemeinsam mit dem zwischen den Biegebalken (22) des anderen Paars angeord neten Puffer (24) eine gegenseitige Annäherung der Aufhänge pole (16) begrenzt.
7. Aufhängeöse nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage (20) in einer bei Zugbelastung der Aufhängeöse neutralen Faser jedes Biegebal kens (22) liegt.
8. Aufhängeöse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Elastomerkörper (10) zwei einander gegenüberliegende dreieckige Druckpolster (28) auf weist, die je einen Aufhängepol (16) als Scheitel aufweisen, gemeinsam von der Einlage (20) umschlungen und durch einen äquatorialen Schlitz (30) voneinander getrennt sind.
9. Aufhängeöse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Elastomerkörper (10) zwei Hälften aufweist, die je eines der Druckpolster (28) enthal ten und im wesentlichen nur durch die Einlage (20) miteinan der verbunden sind.
10. Aufhängeöse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage (20) mindestens einen Faden aufweist, der sich diagonal von einem der Aufhängepole (16) zum anderen erstreckt.
Description:
Aufhängeöse für eine schwingende Last, insbes. für eine Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs Die Erfindung betrifft eine Aufhängeöse für eine Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs, mit einem ringförmigen Elastomerkörper, der von einer Außenwand und einer Innenwand begrenzt ist und zwei einander diametral gegenüberliegende Aufhängepole sowie zwei Äquatorialzonen aufweist, in einer Anordnung, bei der die Aufhängepole sich bei Zugbelastung der Aufhängeöse von- einander entfernen, während die Äquatorialzonen sich einander nähern, und mit einer biegsamen Einlage, die in den Elastomerkörper so eingebettet ist, daß sie bei Zugbelastung der Aufhängeöse Zugkräfte über die Äquatorialzonen von einem Aufhängepol zum anderen überträgt.

Bei einer bekannten Aufhängeöse dieser Gattung (DE 37 37 987 C2) hat der Elastomerkörper eine in Vorderansicht rhombusför- mige Außenwand, und die biegsame Einlage ist entsprechend rhombusförmig, so daß sie überall im wesentlichen den glei- chen Abstand von der AuBenwand des Elastomerkörpers hat. Die Innenwand des Elastomerkörpers hat im Bereich der beiden Auf- hängepole sowie in den beiden Äquatorialzonen einen besonders großen Abstand von der Einlage ; ungefähr in der Mitte zwi- schen jedem der Aufhängepole und den beiden Äquatorialzonen hat der Abstand zwischen Innenwand und Einlage ein Minimum.

Wenn diese bekannte Aufhängeöse in der vorgesehenen Weise auf Zug belastet wird, ihre beiden Aufhängepole sich also vonein- ander entfernen, entstehen im Elastomerkörper außerhalb der Einlage im Bereich der beiden Aufhängepole Zugspannungen, in den beiden Äquatorialzonen hingegen Druckspannungen. Inner- halb der Einlage entstehen im Elastomerkörper in den Berei- chen der beiden Aufhängepole Druckspannungen, in den Äquato- rialzonen hingegen Zugspannungen. Die biegsame Einlage be- steht aus elastisch dehnfähigem Material, so daß sie und der Elastomerkörper Federwege ähnlicher Größenordnung aufweisen.

Dadurch soll die bekannte Aufhängeöse eine Kennlinie erhal- ten, die besonders gut an kleine Auslenkungen einerseits und große Auslenkungen andererseits angepaßt ist. Dabei ist aber der Anteil an der gesamten Zugbelastung, der durch Zugspan- nungen in den beiden Äquatorialzonen des Elastomerkörpers übertragen werden muß, so erheblich, daß einer Aufhängeöse gegebener Größe nur eine verhältnismäßig geringe Zugbelastung im Dauerbetrieb zugemutet werden kann.

Eine andere bekannte Aufhängeöse (DE 26 58 358 B2) hat eine praktisch nicht dehnbare Einlage aus Federstahlband, die von der auch bei dieser Aufhängeöse rhombusförmigen Außenwand des Elastomerkörpers einerseits und von mehreren innerhalb des von der Einlage umgrenzten Bereichs des Elastomerkörpers freigelassenen Aussparungen andererseits einen im wesentli- chen konstanten Abstand hat.

Es hat sich gezeigt, daß diese bekannten Aufhängeösen eine nicht in jedem Fall befriedigende Lebensdauer haben. Der Er- findung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Aufhängeöse der eingangs genannten Gattung besonders hinsichtlich ihrer Lebensdauer zu verbessern.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ein- lage einen auf dem Weg von den Aufhängepolen zu den Äquato- rialzonen stetig abnehmenden Abstand von der Innenwand des Elastomerkörpers hat.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteran- sprüchen.

Erfindungsgemäß ist in den Äquatorialzonen innerhalb des von der biegsamen Einlage umgrenzten Bereichs nur so viel Elasto- mer angeordnet, wie zum Schutz der Einlage erforderlich ist.

Infolgedessen treten in den Äquatorialzonen des Elastomerkör- pers bei Zugbelastung der Aufhängeöse nur vernachlässigbar geringe Zugspannungen auf. Im Bereich der Aufhängepole der erfindungsgemäßen Aufhängeöse hat die biegsame Einlage hinge- gen einen verhältnismäßig geringen Abstand von der Außenwand ; hier ist die von der Einlage nach außen gemessene Dicke des Elastomerkörpers vorzugsweise nur gerade so groß, wie zum Schutz der Einlage erforderlich. Der erfindungsgemäß von den Aufhängepolen zu den Äquatorialzonen hin stetig abnehmende Abstand der Einlage von der Innenwand des Elastomerkörpers hat die Folge, daß im Elastomerkörper bei Zugbelastung der Aufhängeöse nirgends schädliche Zugspannungen auftreten. Der Elastomerkörper wird also im wesentlichen auf Druck und in bestimmten Bereichen auf Schub belastet. Für Druck-und Schubspannungen sind Elastomerkörper bekanntermaßen, auch und gerade im Dauerbetrieb, erheblich weniger empfindlich als fur Zugspannungen. Dies hat zur Folge, daß eine erfindungsgemäße Aufhängeöse, die mit bestimmten Zugkräften belastet werden soll, ohne Verlust an Lebensdauer mit weniger Aufwand an Ela- stomer, und somit kostensparend und erheblich kleiner gestal- tet werden kann als bekannte gattungsgemäße Aufhängeösen. Er- findungsgemäße Aufhängeösen setzen sich im Laufe ihrer Le- bensdauer geringer und haben eine konstantere Kraft-Weg- Kennlinie als bekannte gattungsgemäße Aufhängeösen. Wegen der geringen Zugspannungen können für erfindungsgemäße Aufhängeö- sen Elastermere mit geringer Ein-und Weiterreißfestigkeit verwendet werden, beispielsweise Silikonkautschuke. Diese können wegen ihrer hohen Temperaturbeständigkeit für Aufhän- geösen verwendet werden, die bei hoher Umgegebungstemperatur mit Zugkräften belastet werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Aufhängeöse ist-im Gegensatz zu der aus DE 37 37 987 C2 be- kannten, jedoch übereinstimmend mit der aus DE 26 58 358 B2 bekannten Aufhängeöse-die biegsame Einlage im wesentlichen undehnbar ; die Einlage hat also einen sehr viel höheren Ela- stizitätsmodul als der Elastomerkörper.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten erläu- tert. Es zeigen : Fig. 1 eine erste erfindungsgemäße Aufhängeöse, unbelastet, in Seitenansicht, Fig. 2 den waagerechten Schnitt II-II in Fig. 1, Fig. 2A einen stark vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 2, Fig. 3 den senkrechten Schnitt III-III in Fig. l, Fig. 3A einen stark vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 3, Fig. 4 eine zweite erfindungsgemäße Aufhängeöse, unbelastet, in Seitenansicht, Fig. 5 den waagerechten Schnitt V-V in Fig. 4, Fig. 6 den senkrechten Schnitt VI-VI in Fig. 4, Fig. 7 eine dritte erfindungsgemäße Aufhängeöse, unbelastet, in Seitenansicht, Fig. 8 den waagerechten Schnitt VIII-VIII in Fig. 7, Fig. 9 den senkrechten Schnitt IX-IX in Fig. 7, Fig. 10 die in Fig. 7 dargestellte Aufhängeöse, in Seitenan- sicht, jedoch in belastetem Zustand, Fig. 11 den waagerechten Schnitt XI-XI in Fig. 10, Fig. 12 den senkrechten Schnitt XII-XII in Fig. 10, Fig. 13 eine vierte erfindungsgemäße Aufhängeöse, unbelastet, in Seitenansicht, Fig. 14 den waagerechten Schnitt XIV-XIV in Fig. 13, Fig. 14A einen stark vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 14, Fig. 15 den senkrechten Schnitt XV-XV in Fig. 13 und Fig. 15A einen stark vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 15.

Die in Fig. 1 bis 3A dargestellte Aufhängeöse hat einen Ela- stomerkörper 10 mit einer Außenwand 12, die in unbelastetem Zustand der Aufhängeöse in Seitenansicht gemäß Fig. 1 die Form eines Quadrats mit abgerundeten Ecken aufweist, und mit einer Innenwand 14, die eine einheitliche Aussparung um- grenzt, welche gemäß Fig. 1 die Form eines waagerechten Dop- pelpfeils aufweist. Der Elastomerkörper 10 hat gemäß Fig. 2 und 3 eine Dicke, die ungefähr der Hälfte seiner Seitenlänge entspricht. Im Bereich seiner oberen und unteren Ecken hat der Elastomerkörper 10 je einen Aufhängepol 16, der in allen dargestellten Beispielen von einem zylindrischen Loch gebil- det ist, in das sich ein entsprechender Zapfen einsetzen läßt, beispielsweise in den oberen Aufhängepol ein an der Bo- denplatte eines Kraftfahrzeuges befestigter Zapfen, und in den unteren Aufhängepol ein an einem Auspufftopf befestigter Zapfen. Die beiden Aufhängepole 16 können aber auch mit je einer in den Elastomerkörper 10 eingebetteten, insbesondere einvulkanisierten, Buchse aus Stahl oder aus einem wärmeiso- lierenden harten Werksstoff ausgekleidet sein.

Der Elastomerkörper 10 ist in bezug auf eine waagerechte X-Y- Ebene sowie in bezug auf eine senkrechte Y-Z-Ebene symme- trisch gestaltet. In der X-Y-Ebene weist der Elastomerkörper 10 zwei Äquatorialzonen 18 auf, die einander in ungefähr gleichem Abstand diametral gegenüberliegend angeordnet sind wie die beiden Aufhängepole 16.

In den Elastomerkörper 10 ist eine biegsame, jedoch nicht nennenswert dehnbare Einlage 20 eingebettet, die sich um die beiden Aufhängepole 16 herum und durch die Äquatorialzonen 18 erstreckt und im dargestellten Beispiel von einer Wicklung aus Faden oder Draht gebildet ist, die nahezu über die gesam- te, in Y-Richtung gemessene Breite des Elastomerkörpers gleichmäßig verteilt ist. Die Einlage 20 kann aber auch aus flächigem Material, z. B. Bander, Folien oder Geweben beste- hen. Ferner kann die Einlage 20 einen Faden oder-vorzugs- weise-mehrere sich kreuzende Fäden aufweisen, die sich dia- gonal zwischen den Aufhängepolen 16 erstrecken.

Im Bereich der beiden Aufhängepole 16 hat die Einlage 20 nur einen minimalen Abstand von der Außenwand 12 des Elastomer- körpers 10 ; dieser Abstand ist so gewählt, daß die Einlage nur abgedeckt ist, um hinreichend geschützt zu sein. Falls die Einlage 20 aus gegenüber Umgebungseinflüssen unempfindli- chem Material besteht, kann sie im Bereich oberhalb des obe- ren Aufhängepols 16 und unterhalb des unteren Aufhängepols 16 auch freilieger.. Von den Aufhängepolen 16 aus zu den Äquato- rialzonen 18 hin nimmt der Abstand der Einlage 20 von der Au- ßenwand 12 des Elastomerkörpers 10 stetig zu ; gleichzeitig nimmt ihr Abstand von der Innenwand 14 stetig ab. In den Äquatorialzonen 18 kommt die Einlage 20 der Innenwand 14 des Elastomerköpers 10 so nahe, daß sie nur gerade hinreichend von Elastomer bedeckt ist, um geschützt zu sein, oder frei- liegt, wenn sie aus gegen Umgebungseinflüsse unempfindlichem Material besteht.

Der Elastomerkörper 10 und die Einlage 20 bilden gemeinsam zwischen jedem der beiden Aufhängepole 16 und jeder der Äqua- torialzonen 18 einen Biegebalken 22. Jeder dieser insgesamt vier Biegebalken 22 verjüngt sich von dem Aufhängepol 16, von dem er ausgeht, zur Äquatorialebene 18, an der er endet, und die Einlage 20 ist in jedem dieser Biegebalken so angeordnet, daß sie eine bezüglich Biegung neutrale Faser bildet.

Bei der in Fig. 1 bis 3A dargestellten Aufhängeöse ist zwi- schen je zwei von einem gemeinsamen Aufhängepol 16 ausgehen- den, divergierenden Biegebalken 22 ein Puffer 24 angeordnet, der sich bis in die Nähe der X-Y-Ebene erstreckt. Wenn die Aufhängeöse auf Zug belastet wird, die beiden Aufhängepole 16 also voneinander weggezogen werden, treten in den vier Biege- balken 22 Biegemomente auf, die aber wegen der beschriebenen Anordnung der Einlage 20 nirgends zu nennenswerten Zugspan- nungen im Elastomerkörper 10 führen. Wenn die beiden Aufhän- gepole 16 jedoch, z. B. bei Schwingungen einer über die Auf- hängeöse an der Karosserie eines Kraftfahrzeugs aufgehängten Auspuffanlage, über ein geringfügiges Maß hinaus zueinander hin bewegt werden, stoßen die beiden Puffer 24 gegeneinander und verhindern so eine Verformung der Aufhängeöse, bei der im Elastomekörper 10 in den beiden Äquatorialzonen 18 außerhalb der Einlage 20 nennenswerte Zugspannungen auftreten würden.

Die Aufhängeöse gemäß Fig. 4 bis 6 unterscheidet sich von der in Fig. 1 bis 3A dargestellten dadurch, daß die beiden Puffer 24 kürzer sind, also in unbelastetem Zustand der Aufhängeöse in einem größeren Abstand von der X-Y-Ebene enden. In Folge dessen läßt sich die Aufhängeöse gemäß Fig. 4 bis 6 stärker zusammendrücken als die in Fig. 1 bis 3A dargestellte. Um dennoch zu vermeiden, daß im Elastomerkörper 10 in den Äqua- torialzonen 18 außerhalb der Einlage 20 beim Flachdrücken der Aufhängeöse Zugspannungen auftreten, weist der Elastomerkör- per in den Äquatorialzonen 18 je eine Kerbe 26 auf, die sich außen bis annähernd zur Einlage 20 oder, wenn diese gegen Um- gebungseinflüsse unempfindlich ist, bis ganz zur Einlage 20 hin erstreckt.

Bei der Aufhängeöse, die in Fig. 7 bis 9 unbelastet und in Fig. 10 bis 12 auf Zug belastet dargestellt ist, sind die Biegebalken 22 und Puffer 24 durch ein paar Druckpolster 28 ersetzt, die zwischen sich nur einen äquatorialen Schlitz 30 freilassen. Dieser Schlitz 30 reicht von einer Äquatorialzone 18 zur anderen, so daß die Einlage 20 dort jeweils zumindest annähernd freigelegt ist und der Elastomerkörper 10 in den beiden Äquatorialzonen 18 wie in Fig. 1 eine nennenswerte Dicke nur außerhalb der Einlage 20 aufweist. In unbelastetem Zustand ist der äquatoriale Schlitz 30 gemäß Fig. 7 und 9 auf seiner gesamten Länge ungefähr gleich eng ; wenn die Aufhänge- öse auf Zug belastet wird, weitet sich der Schlitz 30 gemäß Fig. 10 und 12. Dabei werden die beiden Druckpolster 18 im wesentlichen auf Druck und zusätzlich auf Schub beansprucht ; nennenswerte Zugbeanspruchungen treten wiederum nicht auf.

Wenn die Aufhängeöse hingegen mit einer Druckkraft belastet wird, die bestrebt ist, die beiden Aufhängepole 16 einander zu nähern, so schließt sich der äquatoriale Schlitz 30 ; die beiden Druckpolster 18 verhindern somit, daß in den Äquato- rialzonen 18 außerhalb der Einlage 20 nennenswerte Zugspan- nungen auftreten.

Der Elastomerkörper 10 kann einen Umriß haben, der von der in Fig. 1 bis 12 dargestellten Rhombusform abweicht. Beispiels- weise kann der Elastomerkörper 10 kreisförmig oder elliptisch sein. Bei dem in Fig. 13 bis 15A dargestellten Ausführungs- beispiel hat die Außenwand 12 des Elastomerkörpers 10 in Sei- tenansicht gemaß Fig. 13 die Form einer stehenden Ellipse, während die Innenwand 14 die Form einer liegenden Ellipse hat ; die Hauptachsen dieser beiden Ellipsen schneiden sich rechtwinklig. Die Einlage 20 hat einen den bisher beschriebe- nen Ausführungsbeispielen entsprechenden Verlauf ; sie liegt also im Bereich der Aufhängepole 16 an oder in geringem Ab- stand von der Außenwand 12 und in den beiden Äquatorialzonen 18 an oder in geringem Abstand von der Innenwand 14. Wie bei den in Fig. 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispielen bil- det die Aufhängeöse gemäß Fig. 13 bis 15A vier Biegebalken 22, und bei jedem von diesen liegt die Einlage 20 in der be- züglich Biegebelastungen neutralen Zone.




 
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