DE102008008246B4

DE102008008246B4 - Buchsenlager mit verringertem Bauraumbedarf

Info

Publication number: DE102008008246B4
Application number: DE102008008246.5A
Authority: DE
Inventors: Tim-Malte FRANKE; Torsten BALTES; Oliver Lange; Claudia Hoping
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2008-02-08
Filing date: 2008-02-08
Publication date: 2017-04-20
Anticipated expiration: 2028-02-09
Also published as: DE102008008246A1; US20090202184A1; FR2927392A1

Abstract

Elastomeres Buchsenlager, bestehend aus einem metallischen, bezüglich einer Lagerachse (a) rotationssymmetrischen Innenteil (1), einer konzentrisch zu dem Innenteil (1) angeordneten Außenhülse (3), einem zwischen dem Innenteil (1) und der Außenhülse (3) angeordneten und mit dem Innenteil (1) durch Vulkanisation verbundenen elastomeren Lagerkörper (2) und mindestens einem zwischen dem Innenteil (1) und der Außenhülse (3) angeordneten, in den Lagerkörper einvulkanisierten Zwischenblech (4), wobei das Innenteil (1) und das mindestens eine Zwischenblech (4) in einem axial mittleren Bereich (5, 5') bauchig erweitert sind und das Buchsenlager mindestens einen in radialer Richtung (r) die Außenhülse, das oder die Zwischenbleche (4) sowie den Lagerkörper (2) mindestens im Bereich zwischen der Außenhülse (3) und dem innersten Zwischenblech (4) vollständig durchragenden, sich jeweils über die gesamte axiale Länge erstreckenden Längsschlitz (6) aufweist und wobei das Innenteil (1) an mindestens einem seiner axialen Enden in seinem Außendurchmesser (da) erweitert.

Description

Die Erfindung betrifft ein elastomeres Buchsenlager beziehungsweise eine Gummibuchse, welche bei hoher radialer Steifigkeit und gleichzeitig niedriger torsionaler und kardanischer Federrate bei ihrer bestimmungsgemäßen Montage am Einbauort einen geringeren Platz- beziehungsweise Bauraumbedarf aufweist, als bekannte Lager des Standes der Technik.
Elastomere Buchsenlager der die Erfindung betreffenden Art werden in großer Zahl im Fahrzeugbau eingesetzt. Hier dienen sie insbesondere der Lagerung von Komponenten des Fahrwerks, beispielsweise zur Lagerung der Dreieckslenker eines Fahrzeugs. Die Lager bestehen häufig aus einem rotationssymmetrischen, im Allgemeinen zylinderförmigen und metallischen Innenteil, einer das Innenteil konzentrisch umgebenden Außenhülse aus Metall oder Kunststoff und einem zwischen dem Innenteil und der Außenhülse angeordneten, eine Tragfeder ausbildenden elastomeren Lagerkörper, welcher zumindest mit dem Innenteil durch Vulkanisation verbunden ist. Je nach dem Einsatzzweck des Lagers und den damit verbundenen Anforderungen sind bei einigen Ausführungsformen in dem Lagerkörper Zwischenbleche eingefügt beziehungsweise einvulkanisiert. Beim bestimmungsgemäßen Einbau wird das wie vorstehend beschrieben ausgebildete Lager am Einbauort in ein so genanntes Aufnahmeauge eingepresst. Insbesondere die im Fahrzeugbau eingesetzten Lager unterliegen einer starken Beanspruchung. Sie werden dabei sowohl axial, als auch radial, aber auch torsional, wie kardanisch stark beansprucht. Für einige Einsatzfälle wird von den Lagern eine hohe radiale Steifigkeit gefordert. Dies wird vorzugsweise durch eine geringe Gummihöhe des zwischen dem Innenteil und der Außenhülse angeordneten Elastomers erreicht. Allerdings weisen in dieser Weise hinsichtlich der radialen Steifigkeit optimierte Lager zumeist verhältnismäßig hohe torsionale und kardanische Federraten auf, so dass auftretende torsionale und/oder kardanische Kräfte hohe Rückstellkräfte des Lagerkörpers verursachen. Ferner entstehen durch das genannte Design in dem Bauteil ungünstige Spannungen und Dehnungen, die zu Problemen hinsichtlich der Dauerhaltbarkeit des Lagers führen. Aus Gründen des Komforts gilt es, die Lager so auszubilden, dass sie sowohl die erforderliche hohe radiale Steifigkeit zur Verfügung stellen, als auch eine möglichst niedrige torsionale und kardanische Federrate aufweisen. Zur Herabsetzung der torsionalen Federrate werden in den Lagerkörper in ebenfalls konzentrischer Anordnung zum Innenteil Zwischenbleche eingefügt. Ferner ist es bekannt geworden, zur Reduzierung der kardanischen Belastung beziehungsweise Herabsetzung der kardanischen Federrate sowohl das Innenteil, als auch die dieses gegebenenfalls umgebenden Zwischen- oder Einlegebleche mit einer bauchigen Geometrie auszubilden. Dabei weisen das Innenteil und die gegebenenfalls vorhandenen Zwischenbleche in einem axial mittleren Bereich einen Abschnitt mit einem vergrößerten Außendurchmesser auf. Ihre Geometrie weicht somit von der Zylinderform ab. Ein Buchsenlager mit einem bauchigen Innenteil wird beispielsweise in der EP 1 806 517 A1 beschrieben. Das in der genannten Druckschrift beschriebene elastomere Buchsenlager weist zudem zwei auf seinem Umfang einander gegenüberliegende Schlitze auf, welche sich in radialer Richtung durch die Außenhülse, das Elastomer und die darin eingeordneten Zwischenbleche erstrecken. Sofern ein solches Lager, wie häufig gefordert, an seinen axialen Enden große Anlageflächen für den Gegenpart am Einbauort aufweisen soll, ergibt sich für ein Lager mit dem beschriebenen Design ein hoher Platzbedarf im Vulkanisationswerkzeug. Zudem weist das resultierende Lager Abmessungen auf, durch welche am Einbauort ein erhöhter Platzbedarf entsteht. Deshalb ist es erforderlich, das bereits erwähnte Aufnahmeauge, zum Beispiel an einem Dreieckslenker, größer auszubilden. Hierdurch wird wiederum das Material des Lenkers in diesem Bereich geschwächt. Letzteres, aber auch ein erhöhter Bauraumbedarf als solches, sind jedoch unerwünscht.
Die DE 10 2005 043 234 A1 offenbart ein elastomeres Buchsenlager, welches als Schlitzbuchse ausgebildet ist und aus einem zylinderförmigen Innenteil, einer das Innenteil konzentrisch umgebenden Außenhülse und aus einem, zwischen dem Innenteil und der Außenhülse angeordneten, mit ihnen durch Vulkanisation verbundenen elastomeren Lagerkörper besteht, wobei in der Außenhülse mindestens ein sich in axialer Richtung über die gesamte Länge der Außenhülse erstreckender Schlitz ausgebildet ist, und wobei an wenigstens einem der axialen Enden der Außenhülse eine Bördelung ausgebildet ist. Zwischen dem Innenteil und der Außenhülse ist, eingelegt in den elastomeren Lagerkörper, um das Innenteil herum, ein axial geschlitztes Zwischenteil angeordnet, wobei der Axialschlitz des Zwischenteils, bezogen auf den Umfang des Lagers an gleicher Position angeordnet ist, wie der Axialschlitz in der Außenhülse, und wobei das Zwischenteil mehrere Durchbrüche aufweist. Ferner weist das Innenteil, axial mittig, einen Abschnitt mit einem gegenüber den beidseitig dieses Abschnitts angrenzenden Abschnitten verringerten Durchmesser auf.
Die US 6 622 996 B2 beschreibt ein hydraulisch dämpfendes Gummilager mit einem inneren Rohrteil, welches eine innere Oberfläche mit einem konkaven Bereich aufweist, einem äußeren Rohrteil, welches konzentrisch oder exzentrisch außerhalb des inneren Teils und im Abstand zu diesem angeordnet ist, einem zwischen dem inneren Teil und dem äußeren Teil gehaltenen Gummiteil, in welchem eine mit einem Dämpfungsmedium gefüllte Kammer vorgesehen ist, einem zusätzlichen Rohrteil, welches konzentrisch im inneren Teil und im Abstand zu diesem angeordnet ist und eine äußere Oberfläche mit einem konvexen Bereich aufweist, und einem elastischen Element, welches zwischen dem konvexen Bereich der äußeren Oberfläche des zusätzlichen Rohrteils und dem konkaven Bereich der inneren Oberfläche des inneren Rohrteils angeordnet ist.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein elastomeres Buchsenlager zu schaffen, welches so ausgebildet ist, dass es bei einem verringerten Bauraumbedarf am Einsatzort eine hohe radiale Steifigkeit bei gleichzeitig niedriger torsionaler und kardanischer Federrate aufweist, so dass es hohe radiale Kräfte sowie große Torsionswinkel und Kardanikwinkel aufnimmt.
Die Aufgabe wird durch ein Buchsenlager mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Vorteilhafte Aus- beziehungsweise Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Lagers sind durch die Unteransprüche gegeben. Das zur Lösung der Aufgabe vorgeschlagene elastomere Buchsenlager besteht, wie grundsätzlich bekannt, aus einem metallischen, bezüglich der Längsachse des Lagers rotationssymmetrischen Innenteil, einer konzentrisch zu dem Innenteil angeordneten Außenhülse und einem zwischen dem Innenteil und der Außenhülse angeordneten und mit dem Innenteil durch Vulkanisation verbundenen elastomeren Lagerkörper. In dem Lagerkörper, welcher eine Tragfeder ausbildet, ist mindestens ein Zwischenblech einvulkanisiert. Das Innenteil und das mindestens eine Zwischenblech sind in einem axial mittleren Bereich des Lagers bauchig erweitert. Zudem weist das erfindungsgemäße elastomere Buchsenlager mindestens einen, bezüglich der radialen Richtung, die Außenhülse, das oder die Zwischenbleche sowie den Lagerkörper zumindest teilweise durchragenden und sich jeweils über die gesamte axiale Länge erstreckenden Längsschlitz auf. Bezüglich des Lagerkörpers ist der Längsschlitz so ausgebildet, dass er diesen zumindest im Bereich zwischen der Außenhülse und dem innersten Zwischenblech vollständig durchragt. Erfindungsgemäß ist ferner mindestens ein axiales Ende des Innenteils in seinem Außendurchmesser erweitert. Durch die vorgeschlagene Art der Ausbildung des Lagers, mit bauchig ausgebildetem Innenteil und Zwischenblech sowie mit Längsschlitz und Erweiterung mindestens eines axialen Endes, ist ein Buchsenlager realisiert, welches aufgrund einer möglichen geringen Gummihöhe (Stärke des Elastomers zwischen Innenteil und Außenhülse) eine hohe radiale Steifigkeit aufweist, aber aufgrund seiner speziellen Formgebung dennoch eine niedrige torsionale und kardanische Federrate besitzt. Zudem verfügt das Lager durch die Aufweitung mindestens eines seiner axialen Enden im Hinblick auf axiale Belastungen über eine große Anlagefläche zu den es am Einbauort umgebenden, jeweils als Widerlager wirkenden Teilen. Aufgrund des sich über die gesamte axiale Länge erstreckenden Längsschlitzes im Lagerkörper sowie im Zwischenblech und in der Außenhülse kann im Zuge des Einpressens des Lagers in ein dafür vorgesehenes Aufnahmeauge in vorteilhafter Weise eine Vorspannung auf das Elastomer aufgebracht werden. Gleichzeitig verringern sich durch die geschlitzte Ausführung die Materialspannungen im Lagerkörper, insbesondere die materialbedingten Schrumpfspannungen im Elastomer. Durch das in dem Lagerkörper angeordnete Zwischenblech, welches, wie bereits ausgeführt, ebenfalls geschlitzt ausgebildet ist, werden, bezogen auf die radiale Richtung, wenigstens zwei voneinander entkoppelte Elastomerschichten des Lagerkörpers gebildet, wodurch sich dessen torsionale Federrate verringert. Die bauchige Ausführung des Innenteils und die damit korrespondierende Außenkontur des Zwischenblechs oder der Zwischenbleche führen zu einer signifikanten Verringerung der kardanischen Federrate. Durch die aufgrund der speziellen Ausbildungsform geringe torsionale und kardanische Federrate verbessern sich in vorteilhafter Weise die Langlaufeigenschaften beziehungsweise die Lebensdauer des Lagers bei gleichzeitig geringer Baugröße. Gemäß einer praxisgerechten Ausbildungsform des Lagers wird dessen elastomerer Lagerkörper in der radialen Richtung im Bereich zwischen dem innersten Zwischenblech und dem Innenteil zumindest teilweise oder ebenfalls vollständig durch den mindestens einen Längsschlitz durchragt. Durch eine solche Ausbildungsform ist eine noch bessere beziehungsweise gleichmäßigere Verteilung der Spannungen im Elastomer zu erwarten. Das mindestens eine, in seinem Außendurchmesser erweiterte axiale Ende des Innenteils ist gemäß einer vorgesehenen Ausbildungsform aufgetaumelt, so dass auch der Innendurchmesser des Lagers an dem betreffenden axialen Ende erweitert ist. Je nach Einsatzfall des Lagers können auch beide axiale Enden des Innenteils entsprechend aufgetaumelt sein. Vorzugsweise erfolgt dabei das Auftaumeln nach dem Vulkanisationsprozess. Hierdurch können Hinterschnitte in der Vulkanisationsform vermieden werden, welche im Hinblick auf das Entformen des Bauteils nach der Vulkanisation problematisch sind. Dabei ist es durch das nachträgliche Aufweiten des oder der axialen Enden des Buchsenlagers möglich, bei einem Lager mit einem das Innenteil konzentrisch umgebenden und radial mittig angeordneten Zwischenteil das oder die axialen Enden derart aufzuweiten, das deren Außendurchmesser gleich oder größer sind als der von dem Zwischenblech umfasste Durchmesser. Hierdurch werden besonders große Kardanikwinkel ermöglicht. Das erfindungsgemäße Buchsenlager kann ferner mit zwei auf dem Lagerumfang einander gegenüberliegenden Längsschlitzen ausgebildet sein.
Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung nochmals näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:
1: Eine mögliche Ausbildungsform des erfindungsgemäßen Elastomerlagers in einem Längsschnitt beziehungsweise Axialschnitt;
2: das Elastomerlager gemäß 1 mit einem radial geführten Schnitt.
Die 1 zeigt eine mögliche Ausbildungsform des erfindungsgemäßen Lagers in einer Darstellung mit einem axial, das heißt parallel zur Lagerachse a geführten Schnitt. Das Lager besteht aus dem metallischen Innenteil 1, der dieses konzentrisch umgebenden Außenhülse 3, dem dazwischen angeordneten elastomeren Lagerkörper 2, welcher mit dem Innenteil 1 durch Vulkanisation verbunden ist, und mindestens einem in den Lagerkörper 2 einvulkanisierten Zwischenblech 4. Wie aus der Abbildung ersichtlich, weisen das Innenteil 1 und das umgebende Zwischenblech 4 in einem axial mittleren Bereich 5, 5' eine bauchige Ausformung auf. Ferner ist zu erkennen, dass das Innenteil 1 an seinen axialen Enden in seinem Außendurchmesser d_a deutlich erweitert ausgebildet ist. Das Zwischenblech 4, dessen Kontur weitestgehend mit dem Innenteil 1 korrespondiert, weist einen mittleren bauchigen Bereich 5' auf und verläuft an seinen axialen Enden weitestgehend parallel zur Lagerachse a. Aus technologischen Gründen, nämlich damit der Bereich zwischen dem Innenteil und der Außenhülse vollständig mit dem Elastomer ausgefüllt werden kann, weist das Zwischenblech mehrere Durchbrüche 7 auf, durch welche das Elastomer bei der Vulkanisation hindurchfließt. Wie aus der Darstellung deutlich wird, ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Lagerkörper mit der Außenhülse ebenfalls durch Vulkanisation verbunden. Die erweiterten axialen Enden des Innenteils sind nach dem Vulkanisationsprozess aufgetaumelt worden, so dass auch der Innendurchmesser d_i in diesen Bereichen etwas erweitert ist. Die 2 zeigt das Lager gemäß der 1 nochmals in einer radial geschnittenen Darstellung. Zu erkennen sind wiederum das Innenteil 1, die Außenhülse 3, der Lagerkörper 2 und das in diesen einvulkanisierte Zwischenblech 4. Ferner ist aus der Figur erkennbar, dass das Lager einen sich bezüglich der radialen Richtung durch die Außenhülse, den Lagerkörper und das Zwischenblech erstreckenden Schlitz 6 aufweist. Der Schlitz durchragt die genannten Teile über deren gesamte axiale Erstreckung hinweg.
Bezugszeichenliste

1: Innenteil
2: Lagerkörper
3: Außenhülse
4: Zwischenblech
5, 5': bauchiger Bereich
6: Schlitz
7: Durchbruch
a: Lagerachse, axiale Richtung
d_a: Außendurchmesser
d_i: Innendurchmesser
r: radiale Richtung

Claims

Elastomeres Buchsenlager, bestehend aus einem metallischen, bezüglich einer Lagerachse (a) rotationssymmetrischen Innenteil (1), einer konzentrisch zu dem Innenteil (1) angeordneten Außenhülse (3), einem zwischen dem Innenteil (1) und der Außenhülse (3) angeordneten und mit dem Innenteil (1) durch Vulkanisation verbundenen elastomeren Lagerkörper (2) und mindestens einem zwischen dem Innenteil (1) und der Außenhülse (3) angeordneten, in den Lagerkörper einvulkanisierten Zwischenblech (4), wobei das Innenteil (1) und das mindestens eine Zwischenblech (4) in einem axial mittleren Bereich (5, 5') bauchig erweitert sind und das Buchsenlager mindestens einen in radialer Richtung (r) die Außenhülse, das oder die Zwischenbleche (4) sowie den Lagerkörper (2) mindestens im Bereich zwischen der Außenhülse (3) und dem innersten Zwischenblech (4) vollständig durchragenden, sich jeweils über die gesamte axiale Länge erstreckenden Längsschlitz (6) aufweist und wobei das Innenteil (1) an mindestens einem seiner axialen Enden in seinem Außendurchmesser (d_a) erweitert.
Elastomeres Buchsenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Längsschlitz den Lagerkörper (2) im Bereich zwischen dem innersten Zwischenblech (4) und dem Innenteil (1) zumindest teilweise oder ebenfalls vollständig durchragt.
Elastomeres Buchsenlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenteil (1) an dem mindestens einem in seinem Außendurchmesser (d_a) erweiterten axialen Ende aufgetaumelt ist und somit auch sein Innendurchmesser (d_i) an diesem axialen Ende erweitert ist.
Elastomeres Buchsenlager nach Anspruch 3 mit einem konzentrisch zum Innenteil (1) und etwa radial mittig des Lagerkörpers angeordneten Zwischenblech (4), dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser (d_a) des mindestens einen erweiterten axialen Endes des Innenteils (1) gleich oder größer ist als der von dem Zwischenblech (4) umfasste Durchmesser.
Elastomeres Buchsenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dieses zwei auf dem Lagerumfang einander gegenüberliegende Längsschlitze (6) aufweist.
Elastomeres Buchsenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenblech (4) mehrere Durchbrüche (7) aufweist.