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Die Erfindung betrifft ein elastisches Lager zur Verbindung zweier Bauteile nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein gattungsgemäßes elastisches Lager ist aus
DE 28 16 742 C2 und aus
DE 23 37 872 C2 bekannt. Ein solches bekanntes elastisches Lager weist ein Elastomer-Metall-Element auf mit einem formstabilen, inneren Lagerkern zur Verbindung mit einem ersten Bauteil und mit einer hohlzylindrischen Außenschale sowie mit festhaftend verbundenen Elastomerblöcken bzw. Elastomerschichten zwischen der Außenschale und dem Lagerkern. Die Außenschale weist im nicht vorgespannten Herstellzustand mindestens einen achsparallel zur Lagerachse entsprechend der Hohlzylinderachse angeordneten Längsspalt auf mit jeweils stirnseitig gegenüberliegend zugeordneten Längsspalträndern.
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Die Außenschale ist unter Verkleinerung ihrer Außenabmessung zum Aufbau einer Vorspannung in den Elastomerblöcken und/oder Elastomerschichten in ein äußeres, im Durchmesser kleineres rohrförmiges Lagergehäuse als Bestandteil eines zweiten Bauteils oder zur Verbindung mit einem zweiten Bauteil einbringbar, wobei der mindestens eine Längsspalt unter Zusammenführung der Längsspaltränder geschlossen wird, wobei im Bereich des mindestens einen Längsspalts nach radial innen ein elastomermaterialfreier Freiraum liegt.
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Konkret ist das Elastomer-Metall-Element des elastischen Lagers nach
DE 23 37 872 C2 ,
6 als sogenannte Schlitzbuchse mit nur einem Längsspalt ausgebildet, wobei im Bereich des Längsspalts und radial gegenüberliegend jeweils ein nierenförmiger Freiraum liegt, so dass die Federkonstante in dieser Richtung im Vergleich zu einer dazu senkrechten Richtung kleiner ist. Eine solche Schlitzbuchse wird in ein Aufnahmeauge als Lagergehäuse eingepresst.
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Das Elastomer-Metall-Element des elastischen Lagers nach der
DE 28 16 742 C2 hat eine Außenschale bestehend aus zwei im unverspannten Herstellzustand durch einen Mittenversatz getrennten Schalenhälften als Stahl-Halbschalen, wobei durch den Mittenversatz zwei gegenüberliegende Längsspalte gebildet sind. Versetzt zu den Längsspalten sind hier zwischen dem Lagerkern und den Schalenhälften jeweils gegenüberliegende Elastomerblöcke angebracht mit senkrecht dazu liegenden großen Freiräumen. Beim Aufbau der Vorspannung und Einbringen in ein Lagergehäuse werden die Schalenhälften zusammengeführt und die Längsspalte geschlossen, wobei die Längsspaltränder gegebenenfalls über angebrachte Elastomerfilme aneinanderliegen.
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Bei beiden vorstehend genannten elastischen Lagern entsteht durch die Vorspannung und den radial nach außen wirkenden Elastomermaterialdruck ein Festsitz im Lagergehäuse, welcher durch die gegenseitige Abstützung der gegebenenfalls mit einem Gummifilm versehenen Längsspaltenrändern noch erhöht wird.
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Im Freiraum im Längsspaltbereich fehlt ersichtlich der radial nach außen wirkende Druck des Elastomermaterials, so dass insbesondere beim Vorspannvorgang nicht ausgeschlossen werden kann, dass die Längsspalteränder übereinander gleiten und sich nicht gegenseitig abstützen, wodurch der Festsitz im Lagergehäuse nachteilig vermindert wird. Zudem können sich bei wiederholten kardanischen Belastungen die Längsspaltränder, insbesondere bei zwei Halbschalen axial gegeneinander verschieben, was nachteilig zu einem Auswandern des Elastomer-Metall-Elements aus dem Lagergehäuse führen kann. Diese bekannten nachteiligen Vorgänge können in an sich bekannter Weise relativ aufwendig durch konstruktive Maßnahmen und zusätzlichen Montageaufwand, insbesondere durch Bördeln oder eine anderweitige Befestigung im Lagergehäuse verhindert werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, den Aufwand zur Beseitigung dieser nachteiligen Vorgänge durch eine Weiterbildung eines gattungsgemäßen elastischen Lagers zu verringern.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Gemäß Anspruch 1 weist jeder von zwei zugeordneten Längsspalträndern eines Längsspalts mindestens einen in Umfangsrichtung abragenden Fortsatz als Zunge auf. Einander randseitig gegenüberliegend zugeordnete Zungen weisen jeweils eine kleinere axiale Länge als der Längsspalt auf und liegen in achsparalleler Längsrichtung jeweils versetzt. Die Zungen sind zudem um den Betrag der jeweils angrenzenden gegenüberliegenden Außenschalendicke und gegebenenfalls eines Elastomerfilms nach radial innen ausgestellt, dergestalt, dass beim Aufbau der Vorspannung und beim Schließen des Längsspalts die einander zugeordneten, versetzt gegenüberliegenden Zungen für eine radiale Zentrierung der Längsspaltränder jeweils unter die zungenfreien, gegenüberliegenden Längsspaltrandbereiche gleiten.
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Dadurch stützen sich vorteilhaft die zungenfreien Längsspaltrandbereiche an dem durch die Ausstellung der gegenüberliegenden Zunge geschaffenen stufenförmigen Absatz in Umfangsrichtung ab. Beim Vorspannvorgang wird somit ein Längsrand jeweils in der gewünschten Form geschlossen, wobei sich gegenüberliegende Längsspaltränder aneinander abstützen. Lediglich die Zungen gleiten jeweils unter einen gegenüberliegenden Längsspaltrandbereich. Ein weiteres Übereinandergleiten von zungenfreien Längsspaltrandbereichen, das einen Festsitz in einem Lagergehäuse reduzieren kann, wird vorteilhaft sicher verhindert.
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Der Ausdruck „Metall”, wie beispielsweise im Ausdruck Gummi-Metall-Element, steht, wie fachspezifisch üblich, für ein weitgehend formstabiles Material und somit sollen damit insbesondere auch entsprechende Kunststoffmaterialien umfasst sein. Der Ausdruck „Elastomermaterial” steht insbesondere für Gummi, der durch Vulkanisation verarbeitet, insbesondere angehaftet wird, soll aber auch Gummiersatzmaterialien mit Elastomereigenschaften umfassen.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sollen wenigstens zwei einander zugeordnete Zungen so angeordnet sein, dass sie im vorgespannten Zustand axial aneinanderliegen und sich insbesondere bei kardanischen Belastungen axial abstützen. Damit wird ohne weitere Maßnahmen ein „Twisten” und damit ein Auswandern des Elastomer-Metall-Elements aus dem Lagergehäuse sicher verhindert.
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Grundsätzlich können mehrere Zungen an einem Längsspaltrand angeordnet werden. Eine besonders einfache und stabile Randabstützung ergibt sich, wenn an zwei zugeordneten Längsspalträndern jeweils eine achsparallel versetzte, und über die halbe Länge sich erstreckende Zunge ausgestellt ist. Jeweils eine dieser Zungen untergreift im vorgespannten Zustand dann den gegenüberliegenden zungenfreien Längsspaltrandbereich, wobei eine axiale Abstützung der beiden Zungen an deren „Kreuzung” erfolgt.
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Vorzugsweise wird als Lagergehäuse ein geschlossenes Aufnahmeauge mit einem kreiszylindrischen Innendurchmesser verwendet, in welches das Elastomer-Metall-Element unter Verkleinerung seiner Außenabmessung und dem Aufbau einer Vorspannung im Elastomermaterial einpressbar ist.
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Alternativ kann jedoch das Lagergehäuse auch aus zusammenspannbaren Gehäuseteilen, insbesondere aus zusammenspannbaren Schalenteilen bestehen, mit denen beim Zusammenspannen eine Verkleinerung der Außenabmessung eines Elastomer-Metall-Elements in Verbindung mit dem Aufbau einer Vorspannung im Elastomer-Material erreicht wird.
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Die erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Außenschale im Bereich eines Längsspalts kann vorteilhaft an nur einem Längsspalt einer sogenannten Schlitzbuchse verwendet werden, wenn radial nach innen unter dem Längsspalt ein Freiraum vorgesehen ist.
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Besonders bevorzugt kann die erfindungsgemäße Ausgestaltung in einem Längsspaltbereich bei einer Lagerausführung verwendet werden, deren Außenschale aus zwei, im unverspannten Herstellzustand durch einen Mittenversatz getrennte Schalenhälften besteht, welche beim Aufbau der Vorspannung und Einbringen in ein Lagergehäuse zusammengeführt werden. Die Schalenhälften können hier insbesondere als weitgehend formstabile Stahl-Halbschalen ausgebildet sein. Zweckmäßig werden dabei jeweils an einer solchen Schalenhälfte diametral gegenüberliegend je eine sich über die halbe Länge erstreckende Zunge ausgestellt. Die Kombination zweier solcher gleicher Schalenhälften ergibt eine besonders stabile Abstützung in den beiden gegenüberliegenden Längsspaltbereichen.
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Zur Erhöhung der Haftreibung und des Festsitzes in einem Lagergehäuse können in an sich bekannter Weise die Außenschale am Außenumfang und/oder die stirnseitigen Längsspaltränder mit einem Elastomerfilm versehen sein. Gegebenenfalls ist dann die Elastomerfilmdicke bei der Ausstellung der Zungen so zu berücksichtigen, dass sich im vorgespannten Zustand ein bündiger Übergang der Außenschalenumfangsfläche im Längsspaltbereich ergibt.
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Weiter kann in an sich bekannter Weise am Lagerkern als Federwegbegrenzung mindestens ein Anschlag, vorzugsweise aus Elastomermaterial angebracht werden, der in den mindestens einen Freiraum ragt. Wenn ein solcher Anschlag im Freiraum von innen auf einen geschlossenen Längsspalt hin gerichtet ist und dort gegebenenfalls zur Anlage kommt, ist es zweckmäßig, diesen Bereich, insbesondere die Zungen für einen gleichmäßigen Anschlag mit einer Elastomerschicht abzudecken.
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Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung beispielhaft weiter erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine axiale Draufsicht auf ein elastisches Lager mit einer Außenschale aus zwei Halbschalen im unverspannten Herstellzustand,
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2 eine perspektivische Darstellung einer Halbschale,
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3 eine perspektivische Darstellung von zwei gegeneinander gestellten Halbschalen,
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4 eine Ansicht entsprechend 1 mit einem in ein Lagerauge unter Vorspannung eingepressten Elastomer-Metall-Element,
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5 eine perspektivische Darstellung der dabei ineinander greifenden Halbschalen, und
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6 eine perspektivische Darstellung entsprechend 4, wobei zur Verdeutlichung das umgebende Aufnahmeauge weggelassen wurde.
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In 1 ist ein Elastomer-Metall-Element 1 dargestellt mit einem formstabilen prismatischen inneren Lagerkern 2, mit einer Außenschale 3 und zwei gegenüberliegenden Elastomerblöcken als Gummiblöcke 4, 5. Die Außenschale 3 besteht aus zwei im unverspannten Herstellzustand entsprechend 1 durch einen Mittenversatz 6 getrennten Schalenhälften 7, 8. Der Mittenversatz 6 bedingt zwei gegenüberliegende Längsspalte 9a, 9b, die jeweils von Längsspaltenrändern 7a, 7b der Schalenhälfte 7 und Längsspaltenrändern 8a, 8b der Schalenhälfte 8 begrenzt sind. Die Details der Längsspalten 9a, 9b werden insbesondere anhand der 2 und 3 weiter unten erläutert.
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Die gegenüberliegenden Gummiblöcke 4, 5 sind sowohl am Lagerkern 2 als auch jeweils an der Innenseite einer Schalenhälfte 7, 8 angehaftet und jeweils durch drei Zwischenbleche 10 unterteilt. Die Längsspalte 9a, 9b liegen um 90° versetzt zu den Gummiblöcken 4, 5 etwa im mittleren Bereich eines elastomermaterialfreien Freiraums 11a, 11b. In Richtung auf die Längsspalten 9a und 9b ist je ein balliger Elastomeranschlag 12a, 12b gerichtet, der am Lagerkern 2 als Federwegbegrenzer fest angehaftet ist.
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Der Lagerkern 2 enthält eine zentrale Bohrung 13, über die er mit einem ersten Bauteil fest verbindbar ist. Gegebenenfalls kann in der Bohrung 13 auch eine Zwischenbuchse als Elastomerbuchse aufgenommen sein.
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Für die vorliegende Erfindung, die im Wesentlichen die Ausgestaltung der Außenschale 3 betrifft, ist die gezeigte Darstellung des Lagerkerns 2 und der Gummiblöcke 4, 5 lediglich beispielhaft zu sehen und kann auch modifiziert ausgebildet sein. Wesentlich ist, dass die Außenschale im Herstellzustand wenigstens einen Längsspalt 9 aufweist, an den sich zur Lagermitte hin ein Freiraum 11 anschließt, so dass der Längsspalt 9 auch im geschlossenen, vorgespannten Zustand nicht durch Elastomermaterial nach radial außen in Richtung eines Aufnahmeauges abgestützt ist. Ohne die nun weiter erläuterten Maßnahmen bestünde die Gefahr, dass die jeweils zugeordneten Längsspaltenränder 7a und 8a bzw. 7b und 8b beim Zusammenführen der Schalenhälften 7, 8 unerwünscht übereinandergleiten könnten.
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In 2 ist die Schalenhälfte 8 als Einzelteil mit ihren Längsspaltenrändern 8a, 8b gezeigt. An den Längsspaltenrändern 8a und 8b ist je ein in Umfangsrichtung abragender Fortsatz als Zunge 14a, 14b um den Betrag der Außenschalendicke (gegebenenfalls vergrößert um die Dicke eines aufgebrachten Elastomerfilms) nach radial innen ausgestellt, wodurch je ein entsprechend zugeordneter Absatz 15a, 15b gebildet ist. Die axiale Zungenlänge entspricht der halben Länge der Längsspaltenränder 8a, 8b, wobei die Zungen 14a und 14b in Axialrichtung gegeneinander versetzt liegen.
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In 3 ist die Schalenhälfte 8 entsprechend 2 zusammen mit einer gleichen Schalenhälfte 7 gezeigt in einer Anordnung, wie die Schalenhälften 7, 8 im fertig hergestelltem, jedoch noch unverspannten Elastomer-Metall-Element 1 mit dem Mittenversatz 6 liegen.
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Auch die Schalenhälfte 7 weist entsprechend ausgestellte Zungen 16a, 16b mit zugeordneten Absätzen 17a, 17b auf. In axialer Richtung liegen die Zungen 14a und 16a sowie 14b und 16b unmittelbar hintereinander.
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In 4 ist ein komplett montiertes elastisches Lager 19 gezeigt mit einem schematisch dargestellten Aufnahmeauge 20 mit einem kreiszylindrischen Innendurchmesser als Bestandteil eines zweiten zu lagernden Bauteils. Der Innendurchmesser des Aufnahmeauges 20 ist kleiner als die Außengestalt des Elastomer-Metall-Elements 1 im Herstellzustand entsprechend 1. In 4 ist das Elastomer-Metall-Element 1 in das Aufnahmeauge 20 eingepresst, wobei die Schalenhälften 7, 8 zusammengeführt und die Längsspalte 9a, 9b geschlossen sind, wobei eine Vorspannung in den Gummi-Metall-Blöcken 4, 5 aufgebaut wurde.
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Beim Zusammenführen der Schalenhälften 7, 8 wurden die Längsspalte 9a, 9b so geschlossen wie dies nach 5 mit den Schalenhälften 7, 8 dargestellt ist, wobei zur Verdeutlichung das umgebende Aufnahmeauge 20, der Lagerkern 2 und die Gummiblöcke 4, 5 weggelassen wurden.
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Wie aus 5 und einem Vergleich mit 3 ersichtlich, untergreift die Zunge 14a der Schalenhälfte 8 den zungenfreien Bereich des Längsspaltrands 7a der Schalenhälfte 7 und entsprechend (verdeckt) die Zunge 16a der Schalenhälfte 7 den zungenfreien Bereich des Längsspaltenrands 8a der Schalenhälfte 8. Die zungenfreien Randbereiche der Längsspaltränder 7a und 8a stützen sich dabei in Umfangrichtung an den zugeordneten Absätzen 15a und 17a der ausgestellten Zungen 14a und 16a ab. In der achsparallelen Längsrichtung liegen die Zungen 14a und 16a aneinander an und stützen sich entsprechend ab.
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Entsprechend untergreifen und stützen sich auch die Zungen 16b und 14b an den zungenfreien Bereichen der Längsspaltränder 8b und 7b am geschlossenen Längsspalt 9b ab.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind als Außenschale 3 zwei Schalenhälften 7, 8 verwendet. Grundsätzlich könnten die Schalenhälften 7, 8 beispielsweise ohne den Längsspalt 9b verbunden sein, wobei dann beim Einpressen in ein Aufnahmeauge 20 nur ein Längsspalt 9a durch Zusammenbiegen der Außenschale 3 geschlossen wird. Auch für eine solche Ausführungsform kann die dargestellte Randausbildung mit Zungen vorteilhaft eingesetzt werden.
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In 6 ist das komplett montierte, vorgespannte elastische Lager 19 mit geschlossenen Längsspalten 9a, 9b perspektivisch dargestellt, wobei zur Sichtbarmachung der Schalenhälften 7, 8 mit dem gegenseitigen Zungeneingriff, wie er in 5 dargestellt ist, das Aufnahmeauge 20 weggelassen wurde. Ersichtlich ist hier durch den Zungeneingriff die Möglichkeit, dass sich beim Einpressvorgang die jeweils zugeordneten Längsspaltenränder 7a und 8a bzw. 7b und 8b in unerwünschter Weise mit einer Reduzierung des Festsitzes im Aufnahmeauge 20 übereinanderschieben beseitigt. Zudem kann das Elastomer-Metall-Element 1 insbesondere durch die axiale Abstützung zugeordneter Zungen 14a und 16a bzw. 14b und 16b bei kardanischen Belastungen nicht mehr aus dem Aufnahmeauge 20 wandern.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2816742 C2 [0002, 0005]
- DE 2337872 C2 [0002, 0004]
