DE102011013678A1

DE102011013678A1 - Gelenklager, insbesondereFederaugenlager

Info

Publication number: DE102011013678A1
Application number: DE201110013678
Authority: DE
Inventors: Sebastian Fricke; Gerhard Seck
Original assignee: Daimler AG; Joern GmbH
Current assignee: Joern GmbH
Priority date: 2011-03-11
Filing date: 2011-03-11
Publication date: 2012-09-13
Anticipated expiration: 2031-03-12
Also published as: DE102011013678B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gelenklager, insbesondere Federaugenlager, mit einer Elastomer-Metall-Buchse (2), welche ein stabiles Innenrohr (3) und ein Außenrohr (4) aufweist, wobei zwischen Innenrohr (3) und Außenrohr (4) wenigstens ein Elastomerkörper (7) angebracht ist, und das Innenrohr (3) zwischen zwei beabstandeten Halteplatten (12, 13) eines Lagerbocks verdrehfest verspannt ist, sowie mit einem Aufnahmeauge (11), in das die Elastomer-Metall-Buchse (2) im montierten Zustand unter Aufbringung einer Vorspannung im Elastomerkörper (7) eingepresst ist. An beiden Endseiten des Innenrohrs (3) sind zudem Stützringe aufgesteckt. Erfindungsgemäß sind zwischen den Innenrohr-Stirnseiten (15, 16) und den Halteplatten (12, 13) Distanzringscheiben (9, 10) eingesetzt, welche jeweils eine zentrale Ringausnehmung (17, 18) enthalten, in die die Endseiten des Innenrohrs (3) formschlüssig eingesetzt sind, und dabei die Ringrandstege (19, 20) der Ringausnehmungen (17, 18) in den Distanzringscheiben (9, 10) integrierte Stützringe bilden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gelenklager, insbesondere ein Federaugenlager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein gattungsgemäßes bekanntes Gelenklager als Federaugenlager ( DE 198 56 694 C2 ) enthält eine Elastomer-Metall-Buchse, welche ein stabiles Innenrohr und ein Außenrohr aufweist. Zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr ist ein Elastomerkörper als Gummiringkörper angebracht. Im Innenrohr ist als erstes Lagerteil ein zentraler aufbauseitiger Lagerbolzen eines Lagerbocks an Halteplatten eines Federgehänges einer Blattfederlagerung aufgenommen. Das Innenrohr ist mit dem Lagerbolzen an seinen Innenrohr-Stirnseiten im Bereich zwischen den zwei beabstandeten Halteplatten verdrehfest verspannt. Die Elastomer-Metall-Buchse ist im montierten Zustand in ein Federauge als zweitem Lagerteil unter Aufbringung einer Vorspannung im Elastomerkörper eingepresst.
Weiter sind an beiden Endseiten des Innenrohrs Stützringe aufgesteckt bzw. aufgepresst mit jeweils einem axialen Freiraum zu jeweils benachbarten Elastomerkörper-Stirnseiten im nicht eingepressten Zustand. Nach dem Einpressen der Elastomer-Metall-Buchse in das Federauge ist das Elastomermaterial des Elastomerkörpers in diese beidseitigen Freiräume so verdrängt, dass eine axiale Abstützung zwischen dem Elastomerkörper und den Stützringen bei axialen Lagerrelativbewegungen erfolgt. Dadurch wird einerseits ein axiales Auswandern des Lagers verhindert und andererseits eine erwünschte straffe Führung in axialer Richtung erreicht.
Konkret ist hier ein Außenrohr aus Kunststoff verwendet, das sich beim Einpressen in das Federauge plastisch verformt, wodurch Unregelmäßigkeiten im Federauge ausgeglichen werden können und zudem die Vorspannung im Gummiringkörper aufbringbar ist. Das stabile Innenrohr und damit die Elastomer-Metall-Buchse ist hier zwischen den Halteplatten an den Innenrohr-Stirnringflächen eingespannt und abgestützt. Da ein solches Innenrohr nicht beliebig dickwandig ausführbar ist, sind die beidseitigen Innenrohr-Stirnringflächen als Anlage- und Abstützflächen insgesamt relativ klein, so dass an den Halteplatten im Anlagebereich eine hohe Flächenpressung auftritt. Beim Einsatz eines Stahl-Lagerbocks bzw. von Stahl-Halteplatten in Verbindung mit einem ausreichend dickwandigen Innenrohr sind die Flächenpressungen an den Anlageflächen beherrschbar. Für den Lagerbock bzw. die Halteplatten kann insbesondere aus Gewichtsgründen und gegebenenfalls einer verbesserten Korrosiosbeständigkeit Leichtmetall, insbesondere eine Aluminiumlegierung verwendet werden. Dann ist jedoch bei einem Innenrohr mit gleicher oder eventuell noch verringerter Materialstärke die Flächenpressung an den Halteplatten so hoch, dass unzulässige Veränderungen an den Anlageflächen zu Einkerbungen und zu einem erhöhten Verschleiß führen. Ausdrücklich wird in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, dass die hier auf das Innenrohr beidseitig aufgesteckten Stützringe zu einer Verringerung der Flächenpressung zwischen dem Innenrohr und den Halteplatten praktisch nicht beitragen, da die Stützringe zur Lagerlängsmitte hin verschiebbar gehalten sind und dadurch keine oder nur eine geringe Abstützkraft gegenüber den Halteplatten aufnehmen können.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Gelenklager so weiterzubilden, dass unter Beibehaltung der Funktion der Stützringe die Flächenpressung zwischen den Halteplatten und der Elastomer-Metall-Buchse verringert wird.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Gemäß Anspruch 1 sind zwischen den Innenrohr-Stirnseiten und den Halteplatten jeweils Distanzringscheiben eingesetzt, welche jeweils eine zentrale Ringausnehmung enthalten, in die jeweils die Endseiten des Innenrohrs formschlüssig eingesteckt sind. Aufgrund der Ringausnehmung ist an jeder Distanzringscheibe ein Ringrandsteg gebildet, der jeweils eine Endseite des Innenrohrs übergreift und damit einen in der Distanzringscheibe integrierten Stützring bildet.
Das Innenrohr ist zusammen mit den beidseitig aufgesetzten Distanzringscheiben mittels eines Lagerbolzens zwischen den Halteplatten verdrehfest verspannt. Dabei entspricht die Größe einer Anlagefläche einer Distanzringscheibe an der zugeordneten Halteplatte jeweils der Innenrohr-Stirnseitenfläche plus der Stützring-Stützfläche. Da aber hier im Gegensatz zum Stand der Technik die Stützringe fest in der Stützringscheibe integriert sind, können diese bei einer axialen Belastung nicht zur Lagerlängsmitte hin auf dem Innenrohr verschiebbar ausweichen, wodurch die kraftaufnehmende Stützfläche an der zugeordneten Halteplatte um die Stützring-Stützfläche vergrößert und entsprechend die Flächenpressung verringert ist.
Damit stehen vorteilhaft konstruktive Freiräume offen: Mit der erfindungsgemäßen Maßnahme kann die verwendete Flächenpressung so reduziert werden, dass ein gewichtsgünstiger und korrosionsfester Lagerbock mit entsprechenden Halteplatten aus Leichtmetall, insbesondere aus einer Aluminiumlegierung verwendet werden kann wie mit Anspruch 2 beansprucht. Zudem kann gegebenenfalls auch in Verbindung mit einem herkömmlichen Stahl-Lagerbock ein relativ dünnwandiges Innenrohr verwendet werden, da mit den erfindungsgemäßen Distanzringscheiben auch hier eine Vergrößerung der Abstützflächen bei verringerter Flächenpressung möglich ist.
Besonders vorteilhaft kann das erfindungsgemäße Gelenklager als Federaugenlager eingesetzt werden, wobei die Halteplatten nach Anspruch 3 Bestandteil eines Federgehänges einer Blattfederlagerung sind.
Konstruktiv zweckmäßig werden nach Anspruch 4 der Durchmesser der zentralen Distanzringscheiben-Bohrung, der Innendurchmesser des Innenrohrs, der Außendurchmesser des Lagerbolzens und die Durchmesser der Haltebohrungen an den Halteplatten gleich ausgeführt.
Ähnlich wie bei den gattungsgemäß bekannten Stützringen soll auch hier gemäß Anspruch 5 die radiale Stärke der Ringrandstege etwas geringer als die Schichtdicke des vorgespannten, ringförmigen Elastomerkörpers sein. Zudem soll das Außenrohr mit axialen, stirnseitigen Überständen und radialen Spalten die Ringrandstege jeweils übergreifen. Damit wird eine Anschlagfunktion bei einer radialen Auslenkung entsprechend der Spaltbreite zur Verfügung gestellt.
Gemäß Anspruch 6 wird das Innenrohr bevorzugt als stabiles Metallrohr ausgeführt. Das Außenrohr wird hier bevorzugt anstelle des gattungsgemäß bekannten Kunststoffrohrs als längsgeschlitztes, gerolltes Blechrohr mit im Vergleich zum Innenrohr geringerer Wandstärke ausgeführt. Beim Einpressen in das Aufnahmeauge wird hier der Längsspalt des Außenrohrs in Verbindung mit einer Durchmesserverkleinerung geschlossen und der Elastomerkörper vorgespannt.
In einer Weiterbildung nach Anspruch 7 folgt im Aufbau auf das Innenrohr radial nach außen eine dünne Elastomerschicht und eine dünne, insbesondere metallische Zwischenlage als gerolltes Blechrohr. Über einem bestimmten Losbrechmoment kann hier ein Gleiten der Elastomerschicht auf dem Innenrohr als Überlastungsschutz erfolgen. Unterhalb des vorbestimmten Losbrechmoments erfolgt die Aufnahme der Lagerbewegungen verdrehfest molekular im Elastomerkörper.
Als Elastomerkörper kann hier nach Anspruch 8 in an sich bekannter Weise ein einvulkanisierter Gummiringkörper verwendet werden, der entsprechend dem längsgeschlitzten Außenrohr im Herstellzustand ebenfalls einen Längsspalt aufweist, der im montierten vorgespannten Zustand geschlossen ist. Gegebenenfalls können im Gummiringkörper in an sich bekannter Weise auch Zwischenbleche eingesetzt werden.
Anhand einer Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine Draufsicht auf die Längsseite einer teilweise geschnittenen Elastomer-Metall-Buchse im Herstellzustand,
2 eine Seitenansicht der Elastomer-Metall-Buchse nach 1,
3 eine Ansicht entsprechend 1 einer in einer Blatffederlagerung montierten Elastomer-Metall-Buchse,
4 eine Seitenansicht von 3, und
5 einen Längsschnitt entsprechend der Linie A-A der montierten Blattfederlagerung.
In 1 ist eine Draufsicht auf eine in einem Federaugenlager 1 verwendete Elastomer-Metall-Buchse 2 in ihrem Herstellzustand gezeigt.
Wie unter Beiziehung von 5 ersichtlich, besteht die Elastomer-Metall-Buchse 2 aus einem dickwandigen Metall-Innenrohr 3 und einem dagegen dünnwandigeren längsgeschlitzten Metall-Außenrohr 4. An das Metall-Innenrohr 3 schließt sich im Aufbau radial nach außen eine dünne Elastomerschicht 5 und eine dünne metallische Zwischenlage 6 an, worauf weiter ein einvulkanisierter Gummiringkörper 8 folgt.
Aus 2 ist der Längsspalt 8 am Metall-Außenrohr 4 im Herstellzustand ersichtlich, welcher sich radial nach innen durch den Gummiringkörper V-förmig weiter erstrecken kann. In 1 sind zudem jeweils seitlich auf das Metall-Innenrohr aufgesteckte Distanzringscheiben 9, 10 zu erkennen, welche anhand der 5 näher beschrieben werden.
Zur Montage wird die in den 1 und 2 gezeigte Elastomer-Metall-Buchse 2 in ein im Durchmesser etwas kleineres Federauge 11 eingepresst, wodurch in Verbindung mit einer Durchmesserverkleinerung des Metall-Außenrohrs dessen Längsspalt 8 geschlossen und eine Vorspannung im Gummiringkörper 7 aufgebracht wird, wie dies in den 3 bis 5 gezeigt ist. Die so montierte Elastomer-Metall-Buchse 2 wird dann zwischen zwei Halteplatten 12, 13 aus einer Aluminiumlegierung eingesetzt und mittels eines zentralen Lagerbolzens 14 zwischen den Halteplatten 12, 13 verdrehfest eingespannt.
Anhand des Längsschnitts in 5 (ohne Lagerbolzen 14) werden insbesondere der Aufbau und die Funktion der Distanzringscheiben 9, 10 näher erläutert: Zwischen den Innenrohr-Stirnseiten 15, 16 und den Halteplatten 12, 13 sind die Distanzringscheiben 9, 10 eingesetzt und zusammen mit dem Metall-Innenrohr 3 verspannt. Die Distanzringscheiben 9, 10 enthalten jeweils eine zentrale Ringausnehmung 17, 18, in die die Endseiten des Innenrohrs 3 formschlüssig eingesteckt sind.
Durch die Ringausnehmungen 17, 18 sind an den Distanzringscheiben 9, 10 umlaufende Ringrandstege 19, 20 ausgebildet, welche die Funktion von an sich bekannten Stützringen übernehmen. Dazu stützt sich der Elastomerkörper 7 (ebenso wie die Zwischenlage 6) mit seinen Stirnseiten bei axialen Lagerrelativbewegungen an den Ringrandstegen 19, 20 ab. Zudem ist die radiale Stärke der Ringrandstege etwas geringer als die Schichtdicke des Gummiringkörpers 7 und das Metall-Außenrohr 4 überragt mit axialen stirnseitigen Überständen und radialen Spalten 21, 22 die Ringrandstege 19, 20. Damit ergibt sich nach Überschreiten eines freien Fedewegs entsprechend der Spaltbreiten ein radialer Anschlag.
Die Größe der ringförmigen Anlage- und Abstützflächen 23, 24 der Distanzringscheiben 9, 10 an den Halteplatten 12, 13 ist ersichtlich relativ groß und entspricht den Flächen der Innenrohr-Stirnseiten 15, 16 plus den Stützringflächen bzw. den Stirnflächen der Ringrandstege 19, 20. Durch die damit erreichte Größe der Anlage und Abstützflächen 23, 24 an den Halteplatten 12, 13 ist die Flächenpressung so reduziert, dass für die Halteplatten 12, 13 Aluminiummaterial einsetzbar ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19856694 C2 [0002]

Claims

Gelenklager, insbesondere Federaugenlager, mit einer Elastomer-Metall-Buchse (2), welche ein stabiles Innenrohr (3) und ein Außenrohr (4) aufweist, wobei zwischen Innenrohr (3) und Außenrohr (4) wenigstens ein Elastomerkörper (7) angebracht ist, mit einem zentralen, aufbauseitigen, im Innenrohr (3) aufgenommenen Lagerbolzen (14) eines Lagerbocks als erstem Lagerteil, wobei das Innenrohr (3) mit dem Lagerbolzen (14) an seinen Innenrohr-Stirnseiten (15, 16) im Bereich zwischen zwei beabstandeten Halteplatten (12, 13) des Lagerbocks (14) verdrehfest verspannt ist, mit einem Aufnahmeauge (11) als zweitem Lagerteil, in das die Elastomer-Metall-Buchse (2) im montierten Zustand unter Aufbringung einer Vorspannung im Elastomerkörper (7) eingepresst ist, und mit an beiden Endseiten des Innenrohrs (3) aufgesteckten Stützringen mit jeweils einem axialen Freiraum zur jeweils benachbarten Elastomerkörper-Stirnseite im nicht eingepressten Zustand, wobei nach dem Einpressen der Elastomer-Metall-Buchse (2) das Elastomermaterial des Elastomerkörpers (7) in die beidseitigen Freiräume verdrängt ist, so dass eine axiale Abstützung zwischen Elastomerkörper (7) und den Stützringen bei axialen Lagerrelativbewegungen erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Innenrohr-Stirnseiten (15, 16) und den Halteplatten (12, 13) jeweils Distanzringscheiben (9, 10) eingesetzt sind, welche jeweils eine zentrale Ringausnehmung (17, 18) enthalten, in die jeweils die Endseiten des Innenrohrs (3) formschlüssig eingesetzt sind, dass jeweils der eine Endseite des Innenrohrs (3) übergreifende Ringrandsteg (19, 20) der Ringausnehmung (17, 18) einen in der Distanzringscheibe (9, 10) integrierten Stützring bildet, und dass das Innenrohr (3) zusammen mit den beidseitigen Distanzringscheiben (9, 10) mit dem Lagerbolzen (14) zwischen den Halteplatten (12, 13) verdrehfest verspannt ist, wobei die Größe einer Anlage- und Abstützfläche einer Distanzscheibe (9, 10) an der zugeordneten Halteplatte (12, 13) der Innenrohr-Stirnseitenfläche plus der Stützring-Stützfläche entspricht.
Gelenklager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteplatten (9, 10) oder der gesamte Lagerbock aus Leichtmetall, insbesondere aus einer Aluminiumlegierung hergestellt sind.
Gelenklager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteplatten (9, 10) Bestandteile eines Federgehänges einer Blattfederlagerung (1) und das Aufnahmeauge ein Federauge (11) sind.
Gelenklager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der zentralen Distanzringscheiben-Bohrung, der Innendurchmesser des Innenrohrs (3), der Außendurchmesser des Lagerbolzens (14) und die Durchmesser der Haltebohrungen an den Halteplatten (12, 13) für den Lagerbolzen (14) gleich sind.
Gelenklager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Stärke der Ringrandstege (19, 20) etwas geringer als die Schichtdicke des ringförmigen, vorgespannten Elastomerkörpers (7) ist und das Außenrohr (4) mit axialen stirnseitigen Überständen und radialen Spalten (21, 22) die Ringrandstege (19, 20) jeweils übergreift.
Gelenklager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenrohr (3) ein stabiles Metallrohr und das Außenrohr (4) ein längsgeschlitztes gerolltes Blechrohr mit geringerer Wandstärke ist.
Gelenklager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Innenrohr (3) im Aufbau radial nach außen eine dünne Elastomerschicht (5) und eine dünne, insbesondere metallische Zwischenlage (6) als gerolltes Blechrohr folgt, wobei über einem bestimmten Losbrechmoment ein Gleiten der Elastomerschicht (5) auf dem Innenrohr (3) als Überlastungsschutz erfolgt.
Gelenklager nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Elastomerkörper ein einvulkanisierter Gummiringkörper (7) verwendet ist, der entsprechend dem längsgeschlitzten Außenrohr (4) im Herstellzustand einen im montierten Zustand jedoch geschlossenen Längsspalt (8) aufweist und gegebenenfalls ein oder mehrere Zwischenbleche enthält.