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Elastisches Lager
Die Erfindung bezieht sich auf elastische Lager für die Schwingungsbekämpfung oder sonstige Abfederungsaufgaben, bei denen zwischen festen (starren) Teilen geklebtes oder gehaftetes elastisches Material vorgesehen ist, dessen Querschnitt im wesentlichen auf Schub und Zug oder eine Kombination beansprucht wird.
Bei derartigen Lagern zeigt es sich, dass das elastische Material an den Haftkanten infolge der hohen Beanspruchung zu Ablöseerscheinun- gen neigt. Es musste daher entweder mit den Beanspruchungen zurückgegangen werden oder es wurden Abmessungen erforderlich, die in der Regel nicht mehr tragbar waren. Auch der Gedanke, das elastische Material an den Haftkanten durch Vergrösserung der Haftflächen gegenüber den mittleren beanspruchten Querschnitten zu vergrössern, führte nicht zum Ziel bzw. lässt sich in einer Reihe von Fällen nur beschränkt anwen- den.
Es ist zwar bekannt, das elastische Material eines solchen Lagers mit Ausnehmungen zu versehen, um die innerhalb des Materials auftretenden Schrumpfspannungen zu beseitigen, die vom Vulkanisationsvorgang herrühren. Mit dieser be- kannten Anordnung können jedoch die infolge der Belastung auftretenden Spannungen nicht beseitigt werden, weil diese Spannungen das elasti- sche Material in ganz anderer Weise beanspruchen als die erwähnten Schrumpfspannungen.
Die Erfindung hat zur Aufgabe, bei im wesentlichen auf Schub oder einer Kombination von Druck/Zug und Biegung beanspruchten Lagern die Entlastung der Haftkanten von den hohen zugeordneten. Spannungen, die sich u. a. als Zugspannungen auswirken, ohne zusätzlichen Bauaufwand in einfacher Weise durchzuführen.
Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, dass diejenigen zugeordneten Spannungen zerstörend auf das Lager wirken, welche in erster Linie von den Haftkanten unmittelbar oder in ihrer Nähe ausgehen. Werden die Haftflächen solcher Lager unter den Betriebsbedingungen verschoben, so treten die Hauptzugspannungen unter ganz ,bestimmten Winkeln zur Haftfläche auf, u. zw. in der Regel in einer Grössenordnung von 450 bis 300.
Es wurde nun gefunden, dass im Bereich der
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beiBeginn der Beanspruchung innerhalb des elastischen Materials etwa unter 450 verläuft. Die Dehnung in diesem Anfangszustand der Belastung des Lagers ist zunächst etwa 00/0. Bei einer Verschiebung der Haftflächen im Sinne einer Belastung und damit einer zunehmenden Neigung der Hauptzug-Spannungsrichtung bis etwa zu einem Winkel von 380 zur Haftfläche beträgt die schädliche zugeordnete Spannung, d. h. Dehnung, bereits 280/o'. Dies entspricht etwa einer Verschiebung der Haftflächen des Lagers um die halbe Lagerhöhe.
Erfolgt eine weitere Verschiebung der Haftflächen um die volle Lagerhöhe, dann ist die Dehnung bereits auf 620/o angestiegen, und die Hauptzug-Spannungsrichtung würde jetzt etwa unter einem Winkel von 320 verlaufen. Diese Verhältnisse lassen erkennen, dass innerhalb eines ganz bestimmten Bereiches von zirka 450 bis 300 je nach Verschiebung der Haftflächen die zugeordneten Spannungen von den Haftkanten ausgehen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, für den Abbau dieser Spannungen zu sorgen.
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d. er Erfindung wirdspruchten Haftkanten unter einem Winkel zwischen 40-60"zur Haftfläche besondere Ausnehmungen, gegebenenfalls in Form von Bohrungen vorgesehen sind, deren Längsachse senkrecht zur Richtung der abzufedernden Kräfte und parallel zu den Haftflächen verläuft und deren senkrechter Abstand von den Haffflächen vorzugsweise der senkrechten Höhe des elastischen Materials zwischen den Haftflächen beträgt.
Hiedurch gelingt es, die von den Haftkanten ausgehenden Hauptzugspannungen innerhalb des Bereiches der Ausnehmungen schon vor den Haftkanten in Richtung der Haftfläche und in Richtung der äusseren Begrenzungsebene des elastischen Materials umzulenken bzw. zu unterbrechen, so 'dass sich diese Spannungen auf. die Haftkanten unmittelbar oder in ihrer Nähe nicht mehr auswirken können. Es ist ein auffallender Abbau dieser Spannungen in diesem Bereich festzustellen.
Es ist also möglich, Lager nach der vorliegenden Erfindung entweder in ihren Abmessungen wesentlich kleiner, u. U. bis zu 28 % ihrer Abmes-
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sungen zu gestalten bei bisher gleichen Belastungen, oder es gelingt, mit den bisher üblichen Abmessungen derartige Lager wesentlich höher zu beanspruchen. Insbesondere ist es möglich, die statische und dynamische Dauerbelastung solcher Lager erheblich heraufzusetzen. Es spielt für die Erfindung keine Rolle, ob es sich um einfache, auf Schub beanspruchte Lagerelemente handelt, oder ob sie noch zusätzlich weiteren Beanspruchungsrichtungen, d. h. Druckbeanspruchungen oder einer Kombination derartiger Beanspruchungen, unterworfen werden.
Falls das Lagerelement eine Gestalt hat, bei der nach der Belastung die von den Haftkanten
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genüberliegenden Haftkanten verbindenden Diagonale annähernd zusammenfallen, so kann man an Stelle der in der Nähe der auf Zug beanspruchten Haftkanten liegenden Ausnehmungen eine einzige Ausnehmung vorsehen, die etwa in der Mitte der die Haftkanten verbindenden Diagonale liegt. Dies würde auch sinngemäss für Lager gelten, die in beiden Achsrichtungen beansprucht werden.
Wie im einzelnen die Erfindung ausführbar ist, veranschaulichen mit den für sie wesentlichen Teilen, die Ausführungsbeispiele in den Zeichnungen, u. zw. zeigen die Fig. 1 und 3 Ausführungbeispiele in unbelastetem Zustand, die Fig. 2 und 4 die gleichen Lager im belasteten Zustand.
Das Lager nach der Erfindung kann, wie dies die Figuren zeigen, ein einfacher Gummi-Metallbauteil sein, bei dem zwischen den festen Teilen 1 und 2 mit z. B. annähernd ebenen Begrenzungsflächen über die Haftflächen 3 das elastische Material 4 durch einen Kleb- oder Haftvorgang befestigt ist. Ober die Anschlussstellen 5 kann das Lager in geeigneter Weise eingebaut werden, und es soll im wesentlichen in Pfeilrichtung 6 beansprucht werden. Es ist selbstverständlich möglich, das elastische Material 4 noch zusätzlich in der einen oder andern Richtung zu beanspruchen.
Wird jedoch das Lager in Pfeilrichtung beansprucht, wobei sich die Teile 1 und 2, wie Fig. 2 zeigt, verschieben, dann treten im Bereich der Haftkanten 7 erhebliche zugeordnete Zugspannungen auf, die dazu führen, dass an diesen Haftkanten das elastische Material sich abzulösen beginnt.
Um diesen Ablösevorgang zu unterbinden bzw. wesentlich zu verringern, sind in der Nähe dieser Haftkanten 7 Ausnehmungen 8, gegebenenfalls in Form von Bohrungen, im elastischen Material 4 vorgesehen. DieseAusnehmungen, verlaufen senkrecht zur Richtung der abzufedernden Kräfte und parallel zu den Haftflächen und werden so in der Nähe der auf Zug beanspruchten Haftkanten 7 angeordnet, dass sie unter einem Winkel zwischen 40-600, beispielsweise ungefähr 520 zur Haftfläehe liegen. Der Durchmesser dieser Ausnehmungen und ihr senkrechter Abstand von den Haftflächen 3 wird dabei so gewählt, dass diese zwischen 1110 und 1/3 der Gesamthöhe h des elastischen Materials liegen.
Im unbelasteten bzw. nur gering belasteten Zustand verläuft die Hauptzugspannungsrichtung 9 unter einem Winkel von 450 zur Haftfläche 3 bei einer praktischen Dehnung von etwa 0 0/11. Sobald die Beanspruchung 6 das Lager entsprechend der Fig. 2 verformt, ändert sich die Hauptzugspan- nungsrichtung 9, und die zugeordnete schädliche Spannung innerhalb des elastischen Materials 4 nimmt bei einer Verschiebung der Teile 1 und 2 um die Lagerhöhe h grosse Werte an. Die Aus- nehmungen 8 bewirken nun, dass der Abbau der Spannungen in Richtung der Haftfläche 3 und in Richtung der äusseren Begrenzungsebene 10 des elastischen Materials 4 in Pfeilrichtung eine fühlbare Entlastung der Haftkanten bewirkt.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Lagerausführung verlaufen nach der Verschiebung der Haftflächen die von den Haftkanten 11 und 12 ausgehenden Hauptzugspannungen in Richtung der Verbindungslinie 11-12. In diesem Falle kann an Stelle der beiden Ausnehmungen gegebenenfalls eine einzige grössere Ausnehmung treten, die vorzugsweise in der Mitte der Verbindungslinie liegt. Man kann dieser Ausnehmung einen etwa elliptischen Querschnitt geben. Im ungespannten Zustand liegt der kleine Durchmesser der Ellipse vorzugsweise in Richtung der Verbindungslinie 11-12 ; mit zunehmender Last verformt sich die Ausnehmung in Richtung der Linie 11-12, so dass nach entsprechender Verschiebung der grössere Ellipsendurchmesser auf der Verbindungenslinie liegt (Fig. 4).
Für ein Lager mit annähernd gleicher Länge und Höhe ist die Ausführung mit einer Ausnehmung in der Mitte für Beanspruchungen in bei-
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Die Erfindung ist mit diesen Beispielen nicht erschöpft. Sie kann auch u. a. bei rasch wechselnden Drehmomentübertragungen Anwendung finden, wobei solche Kupplungen oder Gelenke gegebenenfalls aus segmentartig ausgeführten Einzelunterteilungen bzw. Einlagen bestehen können, deren beanspruchte Querschnitte an den Haftkanten die Ausnehmungen 8 aufweisen, wobei die Metallteile 1, 2 in Umfangsrichtung, vorzugsweise unterteilt in besonderen Gehäuseteilen, angeordnet sind.
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