DE102011013680A1

DE102011013680A1 - Gelenklager, insbesondere Laschenlager

Info

Publication number: DE102011013680A1
Application number: DE201110013680
Authority: DE
Inventors: Sebastian Fricke; Gerhard Seck
Original assignee: Joern GmbH
Current assignee: Joern GmbH
Priority date: 2011-03-11
Filing date: 2011-03-11
Publication date: 2012-09-13

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gelenklager, insbesondere ein Laschenlager, mit einer Elastomer-Metall-Buchse (2), welche ein stabiles Innenrohr (3) und ein dagegen dünnwandiges, längsgeschlitztes Außenrohr (4) aufweist, wobei zwischen Innenrohr (3) und Außenrohr (4) wenigstens ein Elastomerkörper (8) angebracht ist. Auf einen zentralen, aufbauseitigen Lagerbolzen ist zur Verbindung mit einem Lagerbock (12) die Elastomer-Metall-Buchse (2) mit ihrem Innenrohr (3) aufgesteckt und dieses Innenrohr (3) verdrehfest gegen eine stirnseitige Anlagewand (13) des Lagerbocks (12) verspannt. Die Elastomer-Metall-Buchse (2) ist in ein Aufnahmeauge (11) im montierten Zustand eingepresst, dergestalt, dass der Längsspalt (9) des Außenrohrs (4) bei einer Durchmesserverkleinerung geschlossen und der Elastomerkörper (8) verspannt ist. Erfindungsgemäß ist insbesondere zur Verringerung einer Flächenpressung ein dickwandiges Innenrohr mit einem einstückig und materialeinheitlich angeformten Anlageflansch (10) in einer fliegenden Lagerung einseitig an der Anlagewand (13) des Lagerbocks (12) abgestützt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gelenklager, insbesondere als Laschenlager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein gattungsgemäßes bekanntes Gelenklager ( DE 40 42 201 C1 ) ist mit einer Elastomer-Metall-Buchse ausgerüstet, welche ein stabiles Innenrohr und ein dagegen dünnwandigeres längsgeschlitztes Außenrohr aufweist. Zwischen Innenrohr und Außenrohr ist ein Elastomerkörper als Gummiringkörper angebracht. Das Gelenklager weist zur Verbindung mit einem Lagerbock als erstem Lagerteil zudem einen zentralen aufbauseitigen Lagerbolzen auf, auf den die Elastomer-Metall-Buchse mit ihrem Innenrohr aufgesteckt ist, wobei dieses Innenrohr verdrehfest gegen eine stirnseitige Anlagewand des Lagerbocks verspannt ist. Zudem umfasst das Gelenklager ein Aufnahmeauge als zweites Lagerteil, in das die Elastomer-Metall-Buchse im montierten Zustand eingepresst ist, dergestalt, dass der Längsschlitz des Außenrohrs in Verbindung mit einer Durchmesserverkleinerung geschlossen und der Elastomerkörper dadurch vorgespannt ist.
Der Lagerbolzen ist hier konkret als Schraubbolzen mit einer Schraubenmutter ausgeführt und durch einen U-förmigen aufbauseitigen Lagerbock gesteckt. Mit dem Schraubbolzen ist das Innenrohr gegen die Innenseite eines U-Schenkels verspannt. Am gegenüberliegenden U-Schenkel ist der Schraubbolzen in einer dort formschlüssig in einer Ausnehmung gehaltenen Scheibe geführt. Es handelt sich hier somit nicht um eine fliegende Lagerung mit lediglich einer einseitigen Abstützung des Innenrohrs und des Lagerbolzens. Probleme einer fliegenden Lagerung mit hohen Kippmomenten und entsprechend hohen Flächenpressungen an der nur einseitigen Anlage- und Abstützfläche treten hier weder auf noch können Lösungen für solche Probleme hier entnommen werden. Beim Einsatz eines Stahl-Lagerbocks in Verbindung mit einem Stahl-Innenrohr können die Flächenpressungen bei einer fliegenden Lagerung an der Anlagefläche mit den üblichen Wandstärkedimensionierungen gegebenenfalls noch beherrschbar sein. Für einen Lagerbock kann vorteilhaft insbesondere aus Gewichtsgründen und aus Gründen einer verbesserten Korrosionsbeständigkeit auch Leichtmetall, zum Beispiel eine Aluminiumlegierung verwendet werden. Dann ist jedoch bei einem Innenrohr mit einer bisher üblichen Materialstärke die Flächenpressung an der Anlagefläche so hoch, dass diese unzulässig hoch belastet wird und durch Einkerbungen und Materialabtragungen ein hoher Verschleiß gegeben ist, der zu einem schnellen Lagerausfall führen kann.
Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, ein gattungsgemäßes Gelenklager so weiterzubilden, dass bei einer fliegenden Lagerung hohe Standzeiten erreichbar sind.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Gemäß Anspruch 1 liegt ein dickwandiges Innenrohr mit einem einstückig und materialeinheitlich geformten Anlageflansch in einer fliegenden Lagerung einseitig an der Anlagewand des Lagerbocks an und ist dort für eine Abstützung verspannt.
Damit wird eine große Anlage und Abstützfläche an der Anlagewand erzielt, wodurch vorteilhaft die auftretenden Flächenpressungen und auftretenden Kippmomente reduziert werden. Die vorteilhaft große Anlage- und Abstützfläche wird sowohl durch die Dickwandigkeit des Innenrohrs und die Flächenvergrößerung durch den angeformten Anlageflansch erzielt.
Besonders vorteilhaft kann das Gelenklager eingesetzt werden, wenn der Lagerbock zumindest im Bereich der Anlagewand nach Anspruch 2 aus Leichtmetall, insbesondere aus einer Aluminiumlegierung hergestellt ist, da hier die Anlageflächen wegen des weicheren Materials besonders empfindlich gegen zu hohe Flächenpressungen sind. Ein Lagerbock aus Aluminiummaterial in Verbindung mit einer fliegenden einseitigen Lagerung führt insbesondere bei einem Laschenlager zu einer besonders funktionsfähigen, gewichtsgünstigen und kostengünstigen Ausführung.
Die Anlage und Abstützung des Lagerbolzens an der zum Anlageflansch gegenüberliegenden freien Innenrohrstirnseite kann nach Anspruch 3 vorteilhaft mittels einer aufgesteckten Spannscheiben erfolgen, welche gegebenenfalls auch aus Leichtmetall hergestellt sein kann. Der Lagerbolzen kann dabei in der Art einer Spannschraube durch die Anlagewand durchgesteckt und mit einer Spannmutter verschraubt sein. Alternativ kann der Lagerbolzen als Spannschraube auch in einer Gewindebohrung der Anlagewand eingeschraubt sein. Bei einer Anlagewand aus Aluminiummaterial kann jedoch eine Gewindebohrung nicht ausreichend belastbar sein, so dass dann einer Durchschraubverbindung der Vorzug zu geben ist.
In einer zweckmäßigen Ausgestaltung nach Anspruch 4 sind sowohl der Außendurchmesser des Anlageflansches als auch der Außendurchmesser der Spannscheibe gegenüber dem im mittleren Bereich des Elastomerkörpers vorliegenden Außendurchmesser des Innenrohrs größer dimensioniert. Die Innendurchmesser der Spannscheibe, des Innenrohrs und der Haltebohrung an der Anlagewand sollen jedoch etwa gleich sein.
Grundsätzlich kann das stabile, dickwandige Innenrohr aus jedem dafür geeigneten, allgemein bekannten Material hergestellt sein. Kostengünstig und einfach wird jedoch gemäß Anspruch 5 das Innenrohr als dickwandiges Metallrohr mit einer Wandstärke etwa entsprechend der Wandstärke des Elastomerkörpers verwendet. Das Außenrohr kann als längsgeschlitztes gerolltes Blechrohr mit geringerer Wandstärke hergestellt sein.
Für eine gute funktionsfähige Ausführungsform wird gemäß Anspruch 6 vorgeschlagen, dass auf das Innenrohr im Aufbau radial nach außen eine dünne Elastomerschicht und eine dünne Zwischenlage, insbesondere als gerolltes Blechrohr folgt, wobei über einem bestimmten Losbrechmoment ein Gleiten der Elastomerschicht auf dem Innenrohr als Überlastungsschutz erfolgt. Unterhalb eines solchen Losbrechmoments werden Lagerbewegungen molekular im Elastomermaterial aufgenommen. Über einem Losbrechmoment erfolgt eine relative Gleitbewegung wiederum in eine verdrehfeste, weniger belastete Position, wo dann die Lagerbewegungen wieder molekular im Elastomermaterial aufgenommen werden.
In an sich bekannter Weise kann nach Anspruch 7 als Elastomerkörper ein einvulkanisierter Gummiringkörper verwendet werden, der entsprechend dem längsgeschlitzten Außenrohr im Herstellzustand einen im montierten Zustand jedoch geschlossenen Längsspalt aufweist und gegebenenfalls ein oder mehrere Zwischenbleche enthält.
In einer bevorzugten Weiterbildung überragt die dünne Zwischenlage als gerolltes Blechrohr beidseitig mit einem axialen Überstand den Gummiringkörper dergestalt, dass die Zwischenlage axial zwischen dem Anlageflansch und der das Innenrohr im Durchmesser überragenden Spannscheibe gehalten ist. Dadurch wird ein axiales Auswandern des Gummiringkörpers und des Aufnahmeauges am Innenrohr verhindert.
Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung weiter erläutert.
Es zeigen:
1 eine Draufsicht auf die Längsseite einer Elastomer-Metall-Buchse im Herstellzustand,
2 eine Seitenansicht der Elastomer-Metall-Buchse nach 1,
3 eine Ansicht entsprechend 1 einer in einer Blattfederlagerung montierten Elastomer-Metall-Buchse,
4 eine Seitenansicht der Blattfederlagerung nach 3, und
5 einen Längsschnitt durch die montierte Blattfederlagerung entsprechend der Linie A-A aus 3.
In 1 ist eine Draufsicht auf eine in einem Laschenlager 1 verwendete Elastomer-Metall-Buchse 2 in ihrem Herstellzustand gezeigt.
Die Elastomer-Metall-Buchse 2 (siehe auch 5) besteht 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 Gummischicht 5 und eine dünne metallische Zwischenlage 6 als gerolltes Blechrohr an, worauf weiter ein durch ein Zwischenblech 7 geteilter einvulkanisierter Gummiringkörper 8 folgt.
Aus 2 ist der Längsspalt 9 im Herstellzustand am Metall-Außenrohr 4 ersichtlich, welcher sich V-förmig durch das Zwischenblech 7 und den Gummiringkörper 8 bis zum geschlossenen Metall-Innenrohr 3 erstreckt. In 1 ist zudem ein einseitig am Innenrohr 3 angeformter Anlageflansch 10 zu erkennen, welcher anhand der 5 näher beschrieben wird.
Zur Montage wird die in den 1 und 2 gezeigte Elastomer-Metall-Buchse 2 in ein im Durchmesser etwas kleineres Aufnahmeauge 11 eingepresst, wodurch in Verbindung mit einer Durchmesserverkleinerung des Metall-Außenrohrs 4 dessen Längsspalt 9 geschlossen und eine Vorspannung im Gummiringkörper 8 aufgebracht wird, wie dies in den 3 bis 5 gezeigt ist. Die so montierte Elastomer-Metall-Buchse 2 wird dann mit einem Lagerbock 12, von dem hier lediglich ein Abschnitt einer Anlagewand 13 dargestellt ist, in einer fliegenden Lagerung einseitig verbunden. Der Lagerbock 12 ist insgesamt oder zumindest im Bereich der Anlagewand 13 aus einer Aluminiumlegierung hergestellt.
Für eine solche Anbindung ist ein zentraler Lagerbolzen 14 verwendet, auf den die Elastomer-Metall-Buchse 2 mit ihrem Innenrohr 3 aufgesteckt ist. Das Innenrohr 3 liegt mit seinem Anlageflansch 10 an der Anlagewand 13 an und ist über eine Spannscheibe 15 mit dem Lagerbolzen 14 gegen die Anlagewand 13 verdrehfest verspannt. In 5 ist (strichliert) der Lagerbolzen schematisch als Spannschraube in einer durchgeschraubten Verbindung gezeigt. Alternativ könnte eine Spannschraube auch in eine Gewindebohrung an der Anlagewand 13 eingeschraubt sein, wie in 3 angedeutet.
Wie insbesondere aus 5 ersichtlich, sind die Außendurchmesser des Anlageflansches 10 und der Spannscheibe 15 gegenüber dem Innenrohraußendurchmesser im Bereich des Elastomerkörpers 8 größer. Die dünne metallische Zwischenlage 6 überragt als gerolltes Blechrohr beidseitig jeweils mit einem axialen Überstand 16 den Gummiringkörper 8 dergestalt, dass die Zwischenlage 6 für eine axiale Stabilisierung zwischen dem Anlageflansch 10 und der Spannscheibe 15 gehalten ist.
Die Innendurchmesser der Spannscheibe 15, des Innenrohrs 3 auch im Bereich des Anlageflansches 10, sowie die Haltebohrung 17 an der Anlagewand 13 sind zur formschlüssigen Aufnahme des Lagerbolzens 14 mit entsprechendem Durchmesser gleich.
Verdrehbewegungen zwischen dem verdrehfest eingespannten Innenrohr 3 und dem Aufnahmeauge 11 ebenso wie geringe kardanische Relativbewegungen werden molekular im Gummikörper 8 aufgenommen. Bei größeren Verdrehungen über einem vorbestimmten Losbrechmoment ist als Überlastungsschutz ein Gleiten der dünnen Elastomerschicht 5 und damit des Gummiringkörpers 8 auf dem Metall-Innenrohr 3 in eine weniger belastete wiederum verdrehfeste Position möglich, in der dann die Lagerbewegungen wieder molekular im Gummiringkörper 8 aufgenommen werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4042201 C1 [0002]

Claims

Gelenklager, insbesondere Laschenlager, mit einer Elastomer-Metall-Buchse (2), welche ein stabiles Innenrohr (3) und ein dagegen dünnwandiges, längsgeschlitztes Außenrohr (4) aufweist, wobei zwischen Innenrohr (3) und Außenrohr (4) wenigstens ein Elastomerkörper (8) angebracht ist, mit einem zentralen, aufbauseitigen Lagerbolzen zur Verbindung mit einem Lagerbock (12) als erstem Lagerteil, auf den die Elastomer-Metall-Buchse (2) mit ihrem Innenrohr (3) aufgesteckt und dieses Innenrohr (3) verdrehfest gegen eine stirnseitige Anlagewand (13) des Lagerbocks (12) verspannt ist, und mit einem Aufnahmeauge (11) als zweitem Lagerteil, in das die Elastomer-Metall-Buchse (2) im montierten Zustand eingepresst ist, dergestalt, dass der Längsspalt (9) des Außenrohrs (4) bei einer Durchmesserverkleinerung geschlossen und der Elastomerkörper (8) vorgespannt ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein dickwandiges Innenrohr (3) mit einem einstückig und materialeinheitlich angeformten Anlageflansch (10) in einer fliegenden Lagerung einseitig an der Anlagewand (13) des Lagerbocks (12) anliegt und abgestützt ist.
Gelenklager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerbock (12) zumindest im Bereich der Anlagewand (13) aus Leichtmetall, insbesondere aus einer Aluminiumlegierung hergestellt ist.
Gelenklager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass gegenüberliegend zum Anlageflansch (10) eine an der freien Innenrohrstirnseite anliegende und auf den Lagerbolzen (14) aufgesteckte Spannscheibe (15) angebracht ist.
Gelenklager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser des Anlageflansches (10) und gegebenenfalls der Außendurchmesser der Spannscheibe (15) gegenüber dem im Bereich des Elastomerkörpers (8) vorliegenden Außendurchmesser des Innenrohrs (3) größer ist und die Innendurchmesser der Spannscheibe (15), des Innenrohrs (3) und der Haltebohrung (17) an der Anlagewand (13) gleich sind.
Gelenklager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenrohr (3) ein dickwandiges Metallrohr mit einer Wandstärke etwa entsprechend der Wandstärke des Elastomerkörpers (8) ist und dass das Außenrohr (4) ein längsgeschlitztes 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 Zwischenlage (6), insbesondere 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 (8) verwendet ist, der entsprechend dem längsgeschlitzten Außenrohr (4) im Herstellzustand einen im montierten Zustand jedoch geschlossenen Längsspalt (9) aufweist und gegebenenfalls ein oder mehrere Zwischenbleche (7) enthält.
Gelenklager nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die dünne Zwischenlage (6) als gerolltes Blechrohr beidseitig mit einem axialen Überstand (16) den Gummiringkörper (8) überragt, dergestalt, dass die Zwischenlage (6) axial zwischen dem Anlageflansch (10) und der das Innenrohr (3) im Durchmesser überragenden Spannscheibe (15) gehalten ist.