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Elastisches Gelenk für Spurstangen an Kraftfahrzeugen Die Erfindung
bezieht sich auf ein elastisches Gelenk zur Verbindung der Spurstangen von Kraftfahrzeugen
mit den Lenkhebeln, das aus einem Gelenkauge und einem zylindrischen Gelenkbolzen
besteht, die mit einer zwischen diese beiden Teile eingeführten elastischen Hülse
aus Gummi od. dgl. derart verbunden sind, daß zwischen den beiden Gelenkteilen bei
den im üblichen Fahrbetrieb auftretenden Relativbewegungen kein Gleiten der Gelenkteile
am Gummipuffer eintritt.
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Es sind Ausführungen bekanntgeworden, bei denen das Gelenkauge und
ein zylindrischer oder kugelförmig ausgebildeter Gelenkbolzen durch eine mit beiden
Teilen zusammenvulkanisierte Gummihülse miteinander verbunden sind. Diesen Ausführungen
haftet der Nachteil an, daß entweder die Winkelbeweglichkeit um Achsen senkrecht
zur Bolzenachse gering ist oder ein erheblicher Arbeitsaufwand zur Bearbeitung des
Kugelkopfes erforderlich ist. Die Verbindung dieser Gelenkteile mittels einer anvulkanisierten
Gummizwischenlage benötigt verschiedene teure Vorbehandlungen, um eine ausreichende
Haftverbindung zu erhalten. Um eine große Winkelbeweglichkeit zu ermöglichen, ist
es weiterhin notwendig, die Gummidicke groß zu wählen. Dies wiederum ergibt bei
radialen Stößen auf das Gelenk, wie sie im Kraftfahrzeug häufig auftreten, eine
hohe Elastizität in der Kraftrichtung, was im Fahrbetrieb dazu führt, daß die Vorderräder
zum Flattern neigen.
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Bei weiteren bekannten Ausführungen wurde vorgeschlagen, die Gummizwischenlage
unter einen Kompressionsdruck zu stellen, wozu jedoch Hilfsmittel, wie Keilringe
oder geschlitzte Büchsen, erforderlich sind. Bei diesen Ausführungen findet die
Relativbewegung der Gelenkteile zueinander nicht unmittelbar im Gummi statt, sondern
in Form einer Drehung des Gelenkbolzens in den Keilringen bzw. geschlitzten Hülsen.
Diese Gelenke bedürfen einer Wartung und Schmierung und unterliegen einem Verschleiß.
Bei einer weiteren Ausführungsform wurde zur Verminderung der Reibung und des Verschleißes
daher versucht, die Gummizwischenlage an ihrer Innenfläche mit einer Einlage zu
versehen, die entweder selbstschmierend oder mit einem Schmiermittel getränkt ist.
Es ist jedoch nicht möglich, bei diesen Ausführungen dem Gummipuffer eine hohe radiale
Druckvorspannung zu geben, da die im Innern der Gummieinlage vorgesehene Schmiereinlage
eine solche ohne Zerstörung nicht zuläßt. Die Drehung des Gelenkbolzens in dem hierbei
doppelkegelförmig ausgebildeten Gelenkauge erfolgt also wiederum durch Gleiten des
Bolzens. Die Gummizwischenlage hat auch hier nur eine rein stoßdämpfende Wirkung.
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Um diese Mängel der bekannten elastischen Gelenke zu vermeiden, ist
bei einem Gelenk der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß die Bohrung des Gelenkauges
ballig oder doppelkegelförmig nach innen verengt und die an ihrer Außenfläche ebenfalls
doppelkegelige Gummihülse über die gesamte Höhe des Gelenkauges mit so viel Vorspannung
eingesetzt, daß sie in dem üblichen Bereich der Ausschlagwinkel des Gelenkes durch
Reibungsschluß gegen Gleiten sowohl gegenüber dem Bolzen als auch dem Gelenkauge
gesichert ist. Bei diesem Gelenk wird also die zwischen die beiden Gelenkteile eingebrachte
Gummihülse unter Vermeidung des umständlichen Vulkanisierverfahrens nur eingepreßt,
und zwar derart, daß sie auch hier jede Winkelbeweglichkeit der Teile zueinander
durch molekulare Verformung aufnimmt, d. h. ohne Gleiten der Gelenkteile am Gummi.
Dies ist dadurch möglich, daß die Gummihülse vor ihrem Einpressen eine erheblich
größere radiale Dicke aufweist bei gleichzeitig geringerer Höhe. Die beim Einpressen
des Gummis entstehende radiale Zusammendrückung ergibt hohe bleibende Zwangskräfte
sowohl auf das Gelenkgehäuse als auch auf den Gelenkbolzen und führt infolge der
Inkompressibilität der Gummihülse zu einer Verlängerung derselben. Diese entstehende
radiale Druckvorspannung bildet einen Reibungsschluß zwischen den einzelnen Gelenkteilen
und verhindert jedes Gleiten und damit jeden Verschleiß. Die einzelnen Gelenkteile
benötigen vor dem Einpressen keinerlei Vorbehandlung. Selbst bei Überbeanspruchung
des Gelenkes infolge zu großer Winkelbewegung kann es nicht zu einer Zerstörung
desselben kommen, da infolge des unveränderlich aufgebrachten radialen Druckes ein
Abreißen des Gummis von den Gelenkteilen, wie dies bei den erwähnten anvulkanisi,erten
Gelenken eintreten kann, nicht möglich ist. Die erwähnte allseitige radiale Druckspannung
führt ferner dazu, daß die radiale Steifheit des Gelenkes erheblich größer wird,
wodurch die Spu-rhaltung des Fahrzeuges verbessert und Flatterneigungen der Vorderräder
ausgeschlossen werden.
Um eine größtmögliche Relativbewegung der
Gelenkteile ohne Gleiten am Gummi zueinander zu erreichen, ist die Adhäsion bzw.
der Kompressionsdruck des Gummis sowohl auf das Gehäuse als auf den Gelenkbolzen
über die Höhe des Gelenkes gleich groß gehalten.
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Statt des zylindrischen Bolzens kann gegebenenfalls ein Rohrstück
vorgesehen werden, welches dann vorteilhaft mittels einer durch dieses gehenden
Schraube mit der Begrenzungsscheibe und dem Befestigungsauge oder einem das Gelenk
umfassenden Gabelstück fest verbunden ist.
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Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in der Zeichnung
dargestellt.
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Abb. 1 stellt einen lotrechten Schnitt durch die Mitte des erfindungsgemäßen
elastischen Gelenkes in normaler Stellung dar und Abb. 2 die Stellung dieses Gelenkes
bei Drehung um einen Winkel um die zur Zeichenebene senkrechte Achse; Abb. 3 zeigt
einen Schnitt der Gummihülse, bevor diese in das Gelenkauge eingepreßt ist; Abb.
4 zeigt eine Draufsicht auf eine Ausführung des Gelenkauges, während Abb. 5 und
6 die zugehörigen Schnitte gemäß den Linien B-B und A-A veranschaulichen.
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Das in Abb. 1 dargestellte elastische Gelenk hat ein Gelenkauge 1
mit einer bulligen bzw. doppelkegelförmigen Bohrung 7. Der zylindrische Bolzen 2
bildet mit diesem Auge einen Ringraum, in welchen die Gummihülse 3 eingepreßt ist,
die sich mit ihren über das Auge vorstehenden Enden 4 an die Begrenzungsscheibe
5 einerseits und das Lenkhebelauge 6 andererseits abstützt. Der äußere Durchmesser
der überstehenden Enden 4 ist vorteilhaft kleiner als der größte Durchmesser der
Bohrung 7 des Gelenkauges 1 ausgebildet.
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Nach Abb. 3 ist die äußere Fläche 9 der Gummihülse 3 ebenfalls doppelkegelförmig
hergestellt, wobei jedoch die Durchmesser größer sind als die der doppelkegelförmigen
Bohrung 7 des Gelenkauges 1. Die zylindrische Bohrung 10 ist erheblich kleiner als
der Außendurchmesser des Bolzens 2, während das Volumen des mittleren Abschnittes
A dem Ringraum im fertig eingepreßten Zustand zwischen Gelenkauge 1 und Gelenkbolzen
2 entspricht. Die Hülse 3 wird in das Gelenkauge 1 eingesetzt und anschließend der
Gelenkbolzen 2 mittels eines kegeligen Dornes in die Bohrung 10 eingeführt. Hierbei
wird die ursprüngliche radiale Dicke der Gummihülse 3 stark verringert und der Gummi
in axialer Richtung verlängert. Infolge des bleibend aufgebrachten radialen Kompressionsdruckes
ist nunmehr zwischen den Gelenkteilen ein Reibungsschluß vorhanden, d. h. eine auf
Adhäsion beruhende Haftverbindung, die Relativbewegungen der Gelenkteile zuläßt,
ohne daß die Flächen 7 und 8 der Gelenkteile an der Gummihülse 3 gleiten. Jede Bewegung
des Gelenkbolzens 2 zum Gelenkauge 1 wird lediglich durch molekulare Verformung
der Gummihülse 3 aufgenommen.
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Vorteilhaft wird die Bemessung des mittleren Abschnittes A der Gummihülse
3 in der Weise ausgeführt, daß bei fertig zusammengebautem Gelenk ihre radiale Zusammendrückung
bzw. ihre damit verbundene axiale Verlängerung in allen zur Achse des Gelenkbolzens
2 senkrechten Ebenen prozentual gleich oder annähernd gleich groß ist, d. h., die
eingepreßte Gummihülse 3 hat zwischen dem Gelenkauge 1 und dem Bolzen 2 überall
die gleiche Druckvorspannung. Hierdurch wird auch der Reibungsschluß bzw. die Haftung
über die Höhe des Gelenkes gleich groß und damit eine maximale Bewegung der Gelenkteile
zueinander ohne Gleiten am Gummi ermöglicht.
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An den mittleren Teil A des Gummis 3 schließen sich beiderseits die
erwähnten, sich nach den beiden Enden verjüngenden Abschnitte 4 an, die sich gegen
die Begrenzungsscheibe 5 und das Lenkhebelauge 6 abstützen und auf diese Weise axiale
Kräfte elastisch aufnehmen.
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Die durch die doppelkegelförmige Bohrung 7 ermöglichte große Winkelbeweglichkeit
ist aus Abb. 2 ersichtlich. Zur Erreichung verschieden großer Winkelbewegungen in
einzelnen Richtungen kann nach Abb. 4 bis 6 die Bohrung 11 des Gelenkauges 12 in
diesen Richtungen verschieden große Kegelwinkel a und aufweisen.
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Die Erfindungsmerkmale sind hinsichtlich ihrer Anwendungen nicht auf
die Spur- und Schubstangen im Kraftfahrzeugbau beschränkt, sondern können überall
dort vorgesehen werden, wo eine allseitige schwingende Winkel- und Drehbeweglichkeit
zwischen zwei Maschinenteilen auftritt.