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Die Erfindung betrifft eine Lagerbuchse zur Aufnahme eines Befestigungselements gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Bekannte Lagerbuchsen, die insbesondere bei Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommen, dienen dem Verbinden zwischen zwei Befestigungselementen. Ein Befestigungselement kann ein Rohr oder eine Achse sein. Ein Anwendungsfall sind Pivot-Lager-Pendelachsen von Nutzfahrzeugen, die der Radführung dienen, weshalb eine Lagerbuchse in diesem Fall in eine Kardanikrichtung kardanisch steif sein muss. In eine andere Kardanikrichtung hingegen muss diese Lagerbuchse kardanisch weich sein, um eine Blattfeder, die Teil der Lagerung sein kann, vor einem Bruch durch die Übertragung hoher Kardanikmomente zu schützen.
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Die
DE 60106767 T2 schlägt in diesem Zusammenhang eine Lagerbuchse vor, welche eine Hülse aus einem Elastomermaterial umfasst, die zwischen einer inneren zylindrischen Bewehrung und einer äußeren zylindrischen Bewehrung angeordnet und steif ohne Gleitmöglichkeit an diesen beiden Bewehrungen befestigt ist. Die beiden Stirnflächen der Hülse weisen ein gewelltes Profil auf und erstrecken sich daher bereichsweise axial unterschiedlich weit. Dadurch weist die Lagerbuchse in unterschiedliche Raumrichtungen unterschiedliche Kardaniksteifigkeiten auf.
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Bekannte Lagerbuchsen haben jedoch den Nachteil, dass der kardanisch relevante Drehpunkt nicht einstellbar ist und auch keine Drehpunktdefinition an einem vorbestimmten Ort erfolgen kann. Die aus der
DE 60106767 T2 bekannte Lagerbuchse führt aufgrund der metallenen Bewehrungen zu einer stark eingeschränkten Designfreiheit der Gummispur oder der Hülse, da diese nur in axialer Richtung werkzeugbedingt gestaltbar sind. Zudem ist die aus der
DE 60106767 T2 bekannte Lagerbuchse durch die Verwendung von zwei metallenen Bewehrungen teuer.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lagerbuchse zu schaffen, welcher die Probleme des Standes der Technik überwindet, insbesondere eine Lagerbuchse vorzuschlagen, welcher kostengünstig herstellbar und bei welchem der kardanisch relevante Drehpunkt in axialer Richtung in einfacher Weise einstellbar und vordefinierbar ist.
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Hauptmerkmale der Erfindung sind im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 angegeben. Ausgestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 10.
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Erfindungsgemäß wird daher eine Lagerbuchse zur Aufnahme eines sich entlang einer Längsachse erstreckenden ersten Befestigungselements vorgeschlagen, wobei die Lagerbuchse eine sich um die Längsachse erstreckende Buchsenwand umfasst, die eine Elastomerkomponente und eine mit der Elastomerkomponente verbundene zumindest abschnittsweise zylindrische Stützkomponente zum Stützen der Elastomerkomponente umfasst, wobei die Elastomerkomponente an einer Außenumfangsfläche der Stützkomponente und/oder an einer Innenumfangsfläche der Stützkomponente angeordnet ist, wobei die Elastomerkomponente mindestens ein Rippenelement zum Bereitstellen eines Drehpunkts für kardanische Auslenkungen des in der Lagerbuchse lagerbaren ersten Befestigungselements umfasst, wobei sich das mindestens eine Rippenelement zumindest teilweise um die Längsachse erstreckt und sich von der entsprechenden Oberfläche in radialer Richtung weg erstreckt, wobei die Lagerbuchse derart ausgebildet und/oder angeordnet ist, dass das mindestens eine Rippenelement in einem Montagezustand, in dem das erste Befestigungselement entlang der Längsachse in der Lagerbuchse und ein zweites Befestigungselement entlang der Längsachse außenumfangsseitig der Lagerbuchse lagerbar ist, spannbar oder vorspannbar ist.
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Die erfindungsgemäße Lagerbuchse umfasst also eine Stützkomponente, welche innenskelettartig eine Anlagebasis für die Elastomerkomponente bildet. Dadurch wird die Elastomerkomponente innenstabilisiert und innengetragen, wodurch innen- und außenseitig der Elastomerkomponente bislang verwendete Bewehrungen entfallen können. Die Radialfläche oder die Radialflächen der Elastomerkomponente sind somit offengelegt und können nun Gegenstand von Designanpassungen an diverse Verwendungszwecke sein. Die freie Zugängigkeit der Elastomerkomponente erlaubt nahezu unbeschränkte Designfreiheiten, welche nur werkzeugbedingt limitiert werden. So sind verschiedene Ausgestaltungen herstellbar und kombinierbar, die zu sehr unterschiedlichen Kardaniksteifigkeiten in verschiedene Richtung führen können.
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Zudem reduziert die erfindungsgemäße Lagerbuchse die Herstellungskosten durch den Verzicht auf die beiden bislang genutzten Bewehrungen.
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Die erfindungsgemäße Lagerbuchse umfasst zudem also zumindest ein Rippenelement, welches vorzugsweise monolithisch mit der Elastomerkomponente ausgebildet ist und sich entlang des Außen- bzw. Innenumfangs erstrecken kann (abschnittsweise oder durchgängig) und aus einem Grundkörper der Elastomerkomponente radial heraussteht. Dieses Rippenelement ist daher im Montagezustand, in welchem es an zumindest einem Befestigungselement befestigt ist, von diesem Befestigungselement komprimierbar und daher radial vorspannbar, so dass mittels des Rippenelements ein Drehpunkt für unterschiedlichen Raumrichtungen gezielt eingestellt werden kann. Um das zumindest eine Rippenelement kann dann die Kardanikbewegung erfolgen. Zudem kann das Rippenelement als axiale Fixierung mittels Hinterschnitt dienen.
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Im Gegensatz zu der aus der
DE 60106767 T2 bekannten Lagerbuchse offeriert die erfindungsgemäße Lagerbuchse die Möglichkeit, unterschiedliche Kardaniksteifigkeiten nicht nur mittels unterschiedlicher axialer Erstreckung der Elastomerkomponente einzustellen, sondern mittels unterschiedlich ausgestaltbarer Außen- und Innenumfangsbereiche. Dadurch wird auch die eine größere gestalterische Freiheit ermöglicht, welche die Kombination unterschiedlicher asymmetrischer Ausgestaltungen realisierbar macht.
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Somit kann zusammenfassen festgestellt werden, dass die vorgeschlagene Lagerbuchse durch die Kombination verschiedener Aspekte (Gestaltungsfreiheit durch Verzicht auf außenliegende Radialbewehrungen, Vorsehen zumindest eines radial vorspannbaren Rippenelements und die Reduktion auf eine Stützkomponente) eine besonders kostengünstige und gleichzeitig in einfacher Weise an Kundenforderungen anpassbare Konstruktion ermöglicht.
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Das mindestens eine Rippenelement kann mittig oder außermittig angeordnet sein. Gemäß einer Weiterbildung der Lagerbuchse ist denkbar, dass das mindestens eine Rippenelement zumindest abschnittsweise in einer Quermittelebene der Lagerbuchse angeordnet ist oder komplett außerhalb der Quermittelebene der Lagerbuchse angeordnet ist. Der technische Effekt des zumindest abschnittsweise oder ganz außerhalb der Quermittelebene angeordneten, vorgespannten Rippenelements liegt darin, dass die Kinematik des Gesamtsystems sich hierdurch gezielt beeinflussen lässt. Es ist auch denkbar, dass ein Umfangsverlauf des mindestens einen Rippenelements derart ausgestaltet ist, dass ein Rippenelementabstand parallel zu der Längsachse zwischen der Quermittelebene und dem Rippenelement entlang der Umfangsrichtung um die Längsachse variiert, vorzugsweise sind diametral bezüglich der Längsachse liegende Rippenelementabstände identisch. Hierdurch liegen die kardanisch relevanten Drehachsen bzw. kardanisch relevanten Drehpunkte für die beiden um 90° versetzen Kardanikrichtungen in axialer Richtung auf verschiedenen Höhen.
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Es ist gemäß einer Weiterbildung der Lagerbuchse vorsehbar, dass das mindestens eine Rippenelement eine Drehpunktrippe ist. Eine solche Ausgestaltung bedeutet, dass die Verortung des kardanisch relevanten Drehpunkts von dem Rippenelement festgelegt wird. Das Rippenelement kann daher einen Bereich umspannen, innerhalb dessen der Drehpunkt liegt. Dadurch kann der Ort des Drehpunkts bereits vorab sehr genau definiert werden. Vorteilhaft ist es zudem, wenn das Rippenelement in radialer Richtung im Verhältnis zur restlichen Kontaktfläche stark vorgespannt ist. Dieses begünstigt ihre Funktion als Drehpunktrippe. Wenn das Rippenelement in eine korrespondierende Nut eingreift, kann es von Vorteil sein, wenn das Rippenelement zusätzlich eine radiale Vorspannung im Einbauzustand erfährt, um die Funktion als Drehpunktrippe bestmöglich zu erfüllen.
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Es ist auch eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lagerbuchse denkbar, bei welcher sie ausschließlich ein einziges Rippenelement an der Außenumfangsfläche und/oder an der Innenumfangsfläche umfasst. Es ist also eine Lagerbuchse möglich, welche entweder ein einziges Rippenelement an der Außenumfangsfläche, ein einziges Rippenelement an der Innenumfangsfläche oder ein einziges Rippenelement an der Außenumfangsfläche und ein einziges Rippenelement an der Innenumfangsfläche umfasst. An der Außenumfangsfläche bzw. Innenumfangsfläche ist also maximal ein einziges Rippenelement zum Bereitstellen eines Drehpunkts für kardanische Auslenkungen vorgesehen. Somit kann der kardanisch relevante Drehpunkt vorbestimmt werden. Dieser Effekt lässt sich dadurch verstärken, dass bei Ausbildung eines einzigen Rippenelements an der Außenumfangsfläche und eines einzigen Rippenelements an der Innenumfangsfläche diese beiden Rippenelemente sie sich radial überdeckend angeordnet sind.
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Weiterbildungsgemäß kann die erfindungsgemäße Lagerbuchse derart ausgebildet sein, dass eine äußere axiale Anlagelänge einer Kontaktfläche der Buchsenwand mit dem zweiten Befestigungselement parallel zur Längsachse mindestens doppelt so lang, vorzugsweise fünffach so lang ist, als eine Axialbreite des mindestens einen Rippenelements parallel zu der Längsachse.
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Das zweite Befestigungselement kann ein Rohrelement sein, in welches die Lagerbuchse eingesetzt ist. Das betroffene Rippenelement kann hier das äußere bzw. an der Außenumfangsfläche vorgesehene Rippenelement sein. Anlagelänge kann als axiale Erstreckung des Kontaktbereiches aufgefasst werden oder den größten axialen Abstand zweier in axialer Richtung gegenüberliegender Kontaktpunkte der Elastomerkomponente und Aufnahmestruktur bzw. Befestigungselement bezeichnen. Es ist jedoch auch denkbar, dass dieses Konzept auch für das erste Befestigungselement und das innere bzw. an der Innenumfangsfläche vorgesehene Rippenelement gilt. Das erste Befestigungselement kann beispielsweise ein Rohrelement, eine Achse oder ein Bolzen sein, auf welches die Lagerbuchse aufgesetzt ist. Vorteilhaft an der Ausbildung einer geringen oder derartigen Axialbreite des vorspannbaren oder vorgespannten Rippenelements im Verhältnis zur Einspannlänge der Lagerbuchse ist eine vorteilhafte Wirkungsweise des Rippenelementes als Drehpunkt: ist die Axialbreite des Rippenelementes im Verhältnis zur Einspannlänge zu groß, vergrößert sich die Stützwirkung der Rippe gegen kardanisches Verkippen und sie dient weniger als Drehpunkt. Ist die Axialbreite des Rippenelementes hingegen zu gering, wird das Rippenelemente durch ihre Vorspannung zu stark gequetscht, so dass sie ebenfalls ihre Wirkung als Drehpunkt verliert.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lagerbuchse ist die Stützkomponente eine zylindrische und/oder querschnittlich kreisrunde Hülse oder Schlitzhülse, und/oder umfasst einen außenumfangsseitig angeordneten Außenabschnitt der Elastomerkomponente und/oder einen innenumfangsseitig angeordneten Innenabschnitt der Elastomerkomponente. Der Schlitz der vorzugsweise aus einer Metalllegierung gefertigten Schlitzhülse kann axial verlaufen und dient der Kostenreduktion, da die Hülse aufgrund des Verzichts des Verschweißens der freien Hülsenenden kostengünstig hergestellt werden kann. Zudem kann die Hülse größere Toleranzen aufweisen, da die erforderlichen Toleranzen durch die die Hülse zumindest abschnittsweise ummantelnde Elastomerkomponente eingestellt werden können.
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Die Lagerhülse kann zusätzlich zum mindestens einen Rippenelement in axialer Richtung zumindest eine konisch verlaufende Fläche aufweisen. Es ist nämlich eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lagerbuchse denkbar, bei welcher die Elastomerkomponente zumindest einen außenumfangsseitig angeordneten Außenkonusabschnitt und/oder zumindest einen innenumfangsseitig angeordneten Innenkonusabschnitt umfasst, welcher sich zumindest abschnittsweise konisch in Richtung Quermittelebene verjüngt oder aufweitet und einen Konuskragen an seiner durchmesserstärksten Stelle umfasst. Der Konuskragen kann der Anlage, auch unter Vorspannung, an dem jeweiligen Befestigungselement dienen. Bevorzugt ist in axialer Richtung beidseits eines einzigen Rippenelements jeweils ein Konusabschnitt angeordnet, um eine Verschiebung des kardanisch relevanten Drehpunkts aus dem Rippenelement zu verhindern.
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Die Lagerhülse kann zusätzlich zum mindestens einen Rippenelement zumindest eine Abstützrippe aufweisen. Zusätzlich oder alternativ zu dem Aspekt des Konusabschnitts kann die Elastomerkomponente zumindest eine außenumfangsseitig angeordnete Abstützrippe und/oder zumindest eine innenumfangsseitig angeordnete Abstützrippe umfassen, wobei sich die mindestens eine Abstützrippe zumindest teilweise um die Längsachse erstreckt und sich in radialer Richtung weg erstreckt. Die mindestens eine Abstützrippe kann in axialer Richtung benachbart des Rippenelements angeordnet und monolithisch mit der Elastomerkomponente ausgebildet sein. Die Abstützrippe kann der Anlage, auch unter Vorspannung, an dem jeweiligen Befestigungselement dienen. Bevorzugt ist in axialer Richtung beidseits eines einzigen Rippenelements jeweils eine Abstützrippe angeordnet, um eine Verschiebung des kardanisch relevanten Drehpunkts aus dem Rippenelement zu verhindern. Die Abstützrippe kann auch als lokale Aufdickung ausgeführt sein. Hierdurch entsteht in axialer Richtung jeweils zwischen Abstützrippe und Rippenelement eine Ausnehmung, die als umfangsseitig verlaufender Kanal oder als Umfangskanal ausgeformt sein kann.
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Die axiale Erstreckung des zumindest einen Konusabschnitts kann variieren. Diese Ausführung kann gleichsam auch für das zumindest eine Rippenelement gelten. Weiterbildungsgemäß kann die Lagerhülse nach der Erfindung nämlich derart ausgestaltet sein, dass ein Konuskragenabstand parallel zu der Längsachse zwischen der Quermittelebene und dem Konuskragen entlang der Umfangsrichtung um die Längsachse variiert, vorzugsweise sind diametral bezüglich der Längsachse liegende Konuskragenabstände identisch. Hierdurch liegen die kardanisch relevanten Drehachsen bzw. kardanisch relevanten Drehpunkte für die beiden um 90° versetzen Kardanikrichtungen in axialer Richtung auf verschiedenen Höhen. Zur Einstellung unterschiedlicher Kardaniksteifigkeiten in die beiden Kardanikrichtungen kann nämlich die Einspannlänge in axialer Richtung dadurch variiert werden, dass die Elastomerkomponente oder der am Befestigungselement zur Anlage bringbarer Kontaktpunkt in axialer Richtung unterschiedlich weit herausgeführt wird. Bevorzugt wird dieser Effekt noch durch eine Erhöhung der Vorspannung verstärkt, indem die radiale Dicke der Elastomerkomponente in axialer Richtung hin zunimmt. Obwohl die Einspannlänge in axialer Richtung variieren kann, kann die axiale Erstreckung der Stützkomponente konstant gehalten werden. Hierdurch ist es möglich, als Stützkomponente zylindrische Rohrabschnitte oder Schlitzhülsen zu verwenden, so dass trotz variierender Einspannlänge kostengünstige Stützelemente Verwendung finden können.
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Weiterbildungsgemäß kann die Lagerbuchse derart ausgestaltet sein, dass ein Radialabstand zwischen der Längsachse und dem Konuskragen und/oder ein Radialabstand zwischen der Längsachse und einer radialen Oberfläche der Abstützrippe entlang der Umfangsrichtung um die Längsachse variiert, vorzugsweise sind diametral bezüglich der Längsachse liegende Radialabstände identisch. Mit gleicher Einspannlänge aber auch mit gleicher Umfangskanalbreite können unterschiedliche Kardaniksteifigkeiten auch dadurch erreicht werden, dass die Höhe bzw. die radiale Dicke von Konusabschnitt und/oder Abstützrippe lokal unterschiedlich ausgeführt werden.
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Es ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Lagerbuchse denkbar, dass die Elastomerkomponente außenumfangsseitig und/oder innenumfangsseitig zumindest einen Umfangskanal aufweist, dessen Umfangskanalaxialbreite parallel zur Längsachse entlang der Umfangsrichtung um die Längsachse variiert, vorzugsweise sind diametral bezüglich der Längsachse liegende Umfangskanalaxialbreiten identisch. Unterschiedliche Kardaniksteifigkeiten können nun dadurch erreicht werden, dass zwar die Einspannlänge in den beiden Ebenen gleich ist, dass jedoch die Umfangskanalaxialbreite unterschiedlich breit ausgeführt werden.
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Es ist alternativ oder zusätzlich bei der erfindungsgemäßen Lagerbuchse denkbar, dass eine Axialbreite des mindestens einen Rippenelements und/oder eine Axialbreite der mindestens einen Abstützrippe parallel zur Längsachse entlang der Umfangsrichtung um die Längsachse variiert, vorzugsweise sind diametral bezüglich der Längsachse liegende Axialbreiten identisch. Unterschiedliche Kardaniksteifigkeiten können auch dadurch erreicht werden, dass zwar die Einspannlänge in den beiden Ebenen gleich ist, dass jedoch die Breite in axialer Richtung unterschiedlich breit ausgeführt werden.
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Sofern nicht explizit anderslautend erwähnt, sollen Außenumfangsseite und Innenumfangsseite der Elastomerkomponente separat betrachtet werden. Sie können daher mit sich unterscheidenden bereits erläuterten oder nachfolgend noch zu erläuternden Ausgestaltungen versehen sein.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Wortlaut der Ansprüche sowie aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Lagerbuchse in Richtung der Längsachse;
- 2 eine Schnittansicht gemäß des Schnitts A-A nach 1 eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Lagerbuchse,
- 3 eine Schnittansicht gemäß des Schnitts A-A nach 1 eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Lagerbuchse,
- 4 eine Schnittansicht gemäß des Schnitts A-A nach 1 eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Lagerbuchse,
- 5 eine Schnittansicht gemäß des Schnitts A-A nach 1 eines vierten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Lagerbuchse,
- 6 eine Schnittansicht gemäß des Schnitts A-A nach 1 eines fünften Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Lagerbuchse,
- 7 eine Schnittansicht gemäß des Schnitts A-A nach 1 eines sechsten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Lagerbuchse,
- 8 eine Schnittansicht gemäß des Schnitts A-A nach 1 eines siebten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Lagerbuchse,
- 9 eine Schnittansicht gemäß des Schnitts A-A nach 1 eines achten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Lagerbuchse, und
- 10 eine Schnittansicht gemäß des Schnitts A-A nach 1 eines neunten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Lagerbuchse.
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In den Figuren sind gleiche oder einander entsprechende Elemente jeweils mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden daher, sofern nicht zweckmäßig, nicht erneut beschrieben. Bereits beschriebene Merkmale werden zur Vermeidung von Wiederholungen nicht erneut beschrieben und sind auf alle Elemente mit gleichen oder einander entsprechende Bezugszeichen anwendbar, sofern nicht explizit ausgeschlossen. Die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sind sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragbar. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z. B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. Weiterhin können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen.
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Zum erleichterten Verständnis der Beschreibung soll ein dreidimensionales, rechtwinkliges, kartesisches Koordinatensystem orientierend genutzt werden, wobei die X-Achse der Längsachse entspricht, die Y-Achse der Querachse entspricht und die Z-Achse der Hochachse entspricht.
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1 zeigt eine Lagerbuchse 10 lediglich schematisch und dient dem Verständnis des in den 2 bis 10 genutzten Schnittverlaufs A-A. Der Schnittverlauf A-A verläuft nicht geradlinig durch die Lagerbuchse 10, sondern vielmehr im 90°-Winkel. Durch die Lagerbuchse 10 erstreckt sich zentral eine Längsachse 12 in Richtung der X-Achse. Der Schnittverlauf A-A verläuft in einer Z-X-Ebene durch eine Buchsenwand 14 bis zur Längsachse 12 und von dort aus im rechten Winkel abgeknickt in einer X-Y-Ebene erneut durch die Buchsenwand 14, jedoch nun an einer anderen Stelle. Der Beschreibung und gezeigten Ausführungsformen liegt der Gedanke zugrunde, eine erste Kardaniksteifigkeit in der Z-X-Ebene und bevorzugt eine zweite zur ersten unterschiedlichen Kardaniksteifigkeit in der X-Y-Ebene zu realisieren. Ebenso ist die Umfangsrichtung U der Lagerbuchse angetragen.
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In 2 ist der hilfsweise angezeichnete Indikator des Koordinatensystems nach 1 an den Schnittverlauf A-A angepasst. Dies gilt gleichermaßen auch für die folgenden Figuren. Jede der in folgenden Figuren dargestellten Lagerhülsen 10 schneidet eine Quermittelebene Q, welche parallel zur Z-Y-Ebene verläuft.
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Die Lagerbuchse 10 der ersten Ausführungsform umfasst eine sich um die Längsachse 12 erstreckende Buchsenwand 14, die eine Elastomerkomponente 16 und eine mit der Elastomerkomponente 16 verbundene Stützkomponente 18 zum Stützen der Elastomerkomponente 16 umfasst. Die Stützkomponente 18 ist eine zylindrische und querschnittlich kreisrunde Hülse, die sowohl ungeschlitzt als auch geschlitzt sein kann. Sie umfasst eine Außenumfangsfläche 18a und eine Innenumfangsfläche 18b, wobei die beiden Flächen radial ausgerichtet sind. Die Elastomerkomponente 16 umfasst einen Außenabschnitt 16a, welcher an der Außenumfangsfläche 18a angeordnet ist, sowie einen Innenabschnitt 16b, welcher an der Innenumfangsfläche 18b angeordnet ist. Die Stützkomponente 18 trägt die Elastomerkomponente 16 also von innen her und kann somit auch als Zwischenhülse bezeichnet werden. Die Elastomerkomponente 16 überdeckt zudem beide Stirnseiten 18c mit jeweils einem Stirnseitenabschnitt 16f, wobei die der Außenabschnitt 16a, der Innenabschnitt 16b und die beiden diese Abschnitte 16a und 16b verbindende Stirnabschnitte 16f monolithisch ausgebildet sind - sie können in einem einzigen Vulkanisationsschritt hergestellt werden. Die radiale Dicke der Stirnabschnitte 16f nimmt in Richtung der Quermittelebene Q sowohl auf der Außenseite bis zum Außenabschnitt 16a wie auch auf der Innenseite bis zum Innenabschnitt 16b zu.
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Die Elastomerkomponente 16 umfasst an ihrem Außenabschnitt 16a ein einziges äußeres Rippenelement 20, welches als Drehpunktrippe ausgebildet ist. Die Elastomerkomponente 16 umfasst an ihrem Innenabschnitt 16b ebenso ein einziges inneres Rippenelement 22, welches als Drehpunktrippe ausgebildet ist. Die beiden Rippenelemente 20, 22 dienen dem Bereitstellen eines Drehpunkts 38 für kardanische Auslenkungen eines in der Lagerbuchse 10 lagerbaren ersten Befestigungselements 24. Die beiden Rippenelemente 20, 22 sind in radialer Richtung hintereinander angeordnet bzw. in axialer Richtung nicht versetzt zueinander. Die beiden Rippenelemente 20, 22 erstrecken sich um die Längsachse 12 und sind in Umfangsrichtung U durchgängig ausgeführt. Die beiden Rippenelemente 20, 22 stehen aus der Elastomerkomponente 16 hervor und erstrecken sich daher von der entsprechenden Außenumfangsfläche 18a bzw. Innenumfangsfläche 18b in radialer Richtung weg. Zudem sind die beiden Rippenelemente 20, 22 komplett in der Quermittelebene Q der Lagerbuchse 10 angeordnet und weisen beide in axialer Richtung einen geraden Verlauf auf.
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Die Lagerbuchse 10 ist auf das erste Befestigungselement 24 aufgesteckt bzw. aufgepresst und in dem die Lagerbuchse 10 umgebenden zweiten Befestigungselement 30 angeordnet bzw. eingesteckt oder eingepresst. Beide Befestigungselemente 24, 30 sind auch Gründen der Einfachheit lediglich schematisch abgebildet, wobei es sich hierbei um Rohrelemente handeln kann. Jedes der Befestigungselemente 24, 30 kann eine Nut 24a, 30a umfassen, welche mit der Formgestaltung des darin eingreifenden Rippenelements 20, 22 korrespondiert, jedoch das darin eingreifende Rippenelement 20, 22 in radialer Richtung komprimiert und daher vorspannt. Der Eingriff zumindest eines der Rippenelemente 20, 22 in eine der Nuten 24a, 30a dient auch der axialen Festlegung der Lagerbuchse 10 und der Herstellung eines Montagezustands. Der Montagezustand ist jedoch auch grundsätzlich ohne Nuteingriff herstellbar.
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Erkennbar ist, dass eine äußere axiale Anlagelänge 28 einer Kontaktfläche 26 der Buchsenwand 14 mit dem zweiten Befestigungselement 30 parallel zur Längsachse 12 mehr als doppelt so lang ist als eine Axialbreite A des äußeren Rippenelements 20 parallel zu der Längsachse 12.
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In 3 ist eine Lagerhülse 10 gemäß einer zweiten Ausführung gezeigt, wobei nun lediglich auf die Unterschiede zur ersten Ausführung der 2 eingegangen werden soll. Die beiden Rippenelement 20, 22 sind komplett außerhalb der Quermittelebene Q angeordnet und weisen daher einen Axialabstand zu der Quermittelebene Q auf.
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In 4 ist eine Lagerhülse 10 gemäß einer dritten Ausführung gezeigt, wobei nun lediglich auf die Unterschiede zur ersten Ausführung der 2 eingegangen werden soll. Die beiden Rippenelement 20, 22 sind nun lediglich abschnittsweise in der Quermittelebene Q angeordnet und weisen daher einen in Umfangsrichtung U variierenden Axialabstand zu der Quermittelebene Q auf. In der Z-X-Ebene verlaufen die beiden Rippenelemente 20, 22 mittig durch die Quermittelebene Q, weshalb dort der Axialabstand bzw. Rippenelementabstand E1 null beträgt. In der X-Y-Ebene hingegen, verlaufen die beiden Rippenelemente 20, 22 außerhalb und zu einer Seite der Quermittelebene Q, weshalb dort der Axialabstand bzw. Rippenelementabstand E2 größer als null und daher größer als der Rippenelementabstand E1 ist. Die beiden Rippenelemente 20, 22 verlaufen also in Umfangsrichtung U wellenförmig, wobei sich die beiden Wellenberge mit den beiden Wellentälern um 90° versetzt und abwechselnd ausbilden.
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In 5 ist eine Lagerhülse 10 gemäß einer vierten Ausführung gezeigt, wobei nun lediglich auf die Unterschiede zur ersten Ausführung der 2 eingegangen werden soll. Erfindungsgemäß kann die Lagerhülse 10 auch lediglich einseitig gehaftet sein bzw. kann die Elastomerkomponente 16 lediglich einseitig von der Stützkomponente 18 getragen sein. Gezeigt ist nun eine innenseitige Haftung. Die Stirnseitenabschnitte 16f enden in radialer Richtung innenseitig auf Höhe der Innenoberfläche 18b.
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In
6 ist eine Lagerhülse
10 gemäß einer fünften Ausführung gezeigt, wobei nun lediglich auf die Unterschiede zur ersten Ausführung der
2 eingegangen werden soll. Die Elastomerkomponente
16 umfasst zwei außenumfangsseitig angeordnete Außenkonusabschnitte
16c, welche sich konisch in Richtung Quermittelebene
Q verjüngen. An ihrer durchmesserstärksten Stelle weist jeder Außenkonusabschnitt
16c einen Konuskragen
16e auf. Zwischen Quermittelebene
Q und Konuskragen kann in Längsrichtung ein Konuskragenabstand angetragen werden. Zu erkennen ist, dass der Konuskragenabstand
K1,
K2 parallel zu der Längsachse
12 zwischen der Quermittelebene
Q und dem Konuskragen
16e entlang der Umfangsrichtung
U um die Längsachse
12 variiert, vorzugsweise sind diametral bezüglich der Längsachse
12 liegende Konuskragenabstände
K1,
K2 identisch. Dies gilt für beide Konuskragen
16e, welche spiegelsymmetrisch zur Quermittelebene
Q ausgebildet sind. Die Einspannlänge wird also in Umfangsrichtung
U variiert. Die Differenz der beiden extremen Axialerstreckungen des Konuskragens
16e, repräsentiert durch den Konuskragenabstand
K1,
K2, kann als
KX bezeichnet werden, wobei gilt:
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Die beiden Konuskragen 16e, verlaufen also in Umfangsrichtung U wellenförmig, wobei sich die beiden Wellenberge mit den beiden Wellentälern um 90° versetzt und abwechselnd ausbilden. Die radialen Erstreckungen der Konuskragen 16e und Rippenelement 20 können in Umfangsrichtung U identisch sein.
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In 7 ist eine Lagerhülse 10 gemäß einer sechsten Ausführung gezeigt, wobei nun lediglich auf die Unterschiede zur ersten Ausführung der 2 eingegangen werden soll. Die Elastomerkomponente 16 umfasst zwei außenumfangsseitig angeordnete Abstützrippen 36, wobei sich die Abstützrippen 36 durchgängig um die Längsachse 12 entlang der Umfangsrichtung U erstrecken. Die beiden Abstützrippen 36 stehen aus der Elastomerkomponente 16 hervor und erstrecken sich daher von der entsprechenden Außenumfangsfläche 18a in radialer Richtung weg. Beidseits des äußeren Rippenelements 20 ist je eine Abstützrippe 36 angeordnet. Dadurch ist zwischen jeweils einer Abstützrippe 36 und dem äußeren Rippenelement 20 ein Umfangskanal 34 ausgebildet. Eine Umfangskanalaxialbreite UK1, UK2 parallel zur Längsachse 12 variiert entlang der Umfangsrichtung U um die Längsachse 12, vorzugsweise sind diametral bezüglich der Längsachse 12 liegende Umfangskanalaxialbreiten UK1, UK2 identisch. Die radialen Erstreckungen von Abstützrippen 36 und Rippenelement 20 können in Umfangsrichtung U identisch sein.
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Dies gilt für beide Abstützrippen
36, welche spiegelsymmetrisch zur Quermittelebene
Q ausgebildet sind. Die Variation ergibt sich bei in Umfangsrichtung
U gleichbleibender Einspannlänge dadurch, dass die eine Axialbreite
A des Rippenelements
20,
22 und/oder eine Axialbreite
A1,
A2 jeder der beiden Abstützrippen
36 parallel zur Längsachse
12 entlang der Umfangsrichtung
U um die Längsachse
12 variiert, vorzugsweise sind diametral bezüglich der Längsachse
12 liegende Axialbreiten
A1,
A2 identisch. Die beiden Abstützrippen
36, verlaufen also auf ihrer der Quermittelebene
Q zugewandten Seite in Umfangsrichtung
U wellenförmig, wobei sich die beiden Wellenberge mit den beiden Wellentälern um 90° versetzt und abwechselnd ausbilden. Die Differenz der beiden extremen Umfangskanalaxialbreiten
UK1,
UK2 jedes Umfangskanals
34 kann als UX bezeichnet werden, wobei gilt:
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In 8 ist eine Lagerhülse 10 gemäß einer siebten Ausführung gezeigt, wobei nun lediglich auf die Unterschiede zur sechsten Ausführung der 7 eingegangen werden soll. Die Umfangskanalbreite jedes Umfangskanals 34 ist entlang der Umfangsrichtung U identisch. Jedoch ist die radiale Erstreckung jeder Abstützrippe 36 abschnittsweise unterschiedlich zur radiale Erstreckung des Rippenelements 20. Der Radialabstand R3, R4 zwischen der Längsachse 12 und einer radialen Oberfläche der Abstützrippe 36 variiert entlang der Umfangsrichtung U um die Längsachse 12, vorzugsweise sind diametral bezüglich der Längsachse 12 liegende Radialabstände R3, R4 identisch. Dies gilt für beide Abstützrippen 36, welche spiegelsymmetrisch zur Quermittelebene Q ausgebildet sind. Somit kann die radiale Erstreckung jeder Abstützrippe 36 in der Z-X-Ebene geringer, gleich oder größer sein als die radiale Erstreckung des Rippenelements 20, 22. Die radiale Erstreckung jeder Abstützrippe 36 in der X-Y-Ebene kann geringer, gleich oder größer der radialen Erstreckung des Rippenelements 20, 22 sein. Zumindest jedoch ist die radiale Erstreckung jeder Abstützrippe 36 in der Z-X-Ebene geringer als die radiale Erstreckung jeder Abstützrippe 36 in der X-Y-Ebene.
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In 9 ist eine Lagerhülse 10 gemäß einer achten Ausführung gezeigt, wobei nun lediglich auf die Unterschiede zur fünften Ausführung der 6 eingegangen werden soll. Die Einspannbreite ist entlang der Umfangs U gleichbleibend. Jedoch ist die radiale Erstreckung jedes Konuskragens 16e abschnittsweise unterschiedlich zur radiale Erstreckung des Rippenelements 20. Der Radialabstand R1, R2 zwischen der Längsachse 12 und jedem Konuskragen 16e variiert entlang der Umfangsrichtung U um die Längsachse 12, vorzugsweise sind diametral bezüglich der Längsachse 12 liegende Radialabstände R1, R2 identisch. Dies gilt für beide Konuskragen 16e, welche spiegelsymmetrisch zur Quermittelebene Q ausgebildet sind. Somit kann die radiale Erstreckung jedes Konuskragens 16e in der Z-X-Ebene geringer, gleich oder größer der radialen Erstreckung des Rippenelements 20 sein. Die radiale Erstreckung jedes Konuskragens 16e in der X-Y-Ebene kann geringer, gleich oder größer als die radiale Erstreckung des Rippenelements 20 sein. Zumindest jedoch ist die radiale Erstreckung jedes Konuskragens 16e in der Z-X-Ebene größer als die radiale Erstreckung des entsprechenden Konuskragens 16e in der X-Y-Ebene.
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In
10 ist eine Lagerhülse
10 gemäß einer neunten Ausführung gezeigt, wobei nun lediglich auf die Unterschiede zur fünften Ausführung der
6 eingegangen werden soll. Die Lagerhülse weist zwei Innenkonusabschnitte
16d auf, die spiegelsymmetrisch zur Mittelquerebene
Q angeordnet sind und sich in diese Richtung verjüngen. Ersichtlich ist, dass der Konuskragenabstand
K1,
K2 parallel zu der Längsachse
12 zwischen der Quermittelebene
Q und dem Konuskragen
16e entlang der Umfangsrichtung
U um die Längsachse
12 variiert, vorzugsweise sind diametral bezüglich der Längsachse
12 liegende Konuskragenabstände
K1,
K2 identisch. Dies gilt für beide Konuskragen
16e, welche spiegelsymmetrisch zur Quermittelebene
Q ausgebildet sind. Die Einspannlänge wird also in Umfangsrichtung
U variiert. Die Differenz der beiden extremen Axialerstreckungen des Konuskragens
16e, repräsentiert durch den Konuskragenabstand
K1,
K2, kann als
KX bezeichnet werden, wobei gilt:
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Die beiden Konuskragen 16e, verlaufen also in Umfangsrichtung U wellenförmig, wobei sich die beiden Wellenberge mit den beiden Wellentälern um 90° versetzt und abwechselnd ausbilden. Die radialen Erstreckungen der Konuskragen 16e und Rippenelement 20 können in Umfangsrichtung U identisch sein.
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Grundsätzlich lassen sich erfindungsgemäß die in den 6 bis 9 dargestellten Ausgestaltungen zur Einstellung der unterschiedlichen Kardaniksteifigkeiten sowohl an der Außen- als auch an der Innenseite der Stützkomponente realisieren. Grundsätzlich ist eine beliebige Kombination der äußeren und inneren Ausgestaltungen möglich.
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Die Erfindung ist nicht auf eine der vorbeschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern in vielfältiger Weise abwandelbar. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritten, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
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In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Lagerbuchse
- 12
- Längsachse
- 14
- Buchsenwand
- 16
- Elastomerkomponente
- 16a
- Außenabschnitt
- 16b
- Innenabschnitt
- 16c
- Außenkonusabschnitt
- 16d
- Innenkonusabschnitt
- 16e
- Konuskragen
- 16f
- Stirnseitenabschnitt
- 18
- Stützkomponente
- 18a
- Außenoberfläche
- 18b
- Innenoberfläche
- 18c
- Stirnseite
- 20
- Rippenelement
- 22
- Rippenelement
- 24
- erstes Befestigungselement
- 24a
- Nut
- 26
- Kontaktfläche
- 28
- äußere Anlagelänge
- 30
- zweites Befestigungselement
- 30a
- Nut
- 34
- Umfangskanal
- 36
- Abstützrippe
- 38
- Drehpunkt
- A, A1, A2
- Axialbreite
- E1, E2
- Rippenelementabstand
- K1, K2
- Konuskragenabstand
- KX
- Konuskragendifferenzabstand
- Q
- Quermittelebene
- R1, R2
- Radialabstand
- R3, R4
- Radialabstand
- U
- Umfangsrichtung
- UK1, UK2
- Umfangskanalaxialbreite
- UKX
- Umfangsbreitendifferenzabstand
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 60106767 T2 [0003, 0004, 0011]
