DE112008000166T5

DE112008000166T5 - Gesteigerter Axialwert und verbesserte Haltbarkeit einer elastomeren Buchse

Info

Publication number: DE112008000166T5
Application number: DE112008000166T
Authority: DE
Inventors: jun. Robert J. Medina Bost; Ronald J. Maumee McLaughlin
Original assignee: Pullman Co
Current assignee: Pullman Co
Priority date: 2007-01-10
Filing date: 2008-01-03
Publication date: 2009-12-17
Also published as: US20080164645A1; KR20090098978A; GB2457861A; GB0912084D0; WO2008085832A1; CN101583505A

Abstract

Eine elastomere Patronen-Buchsenanordnung mit hohem Axialwert und verbesserter Haltbarkeit, umfassend:
ein inneres Metallelement, das einen im wesentlichen runden Durchmesser nahe einer Mittellinie des inneren Metallelements aufweist und ein Befestigungsmittel nahe der distalen Enden des inneren Metallelements aufweist,
ein komplementäres elastomeres Element mit einer Durchgangsbohrung, wobei das elastomere Element das innere Metallelement nahe der Mittellinie des inneren Metallelements umgibt, und
ein äußeres Metallrohr-Element, das einen Innenseiten-Durchmesser aufweist, der im wesentlichen komplementär zu dem Außenseiten-Durchmesser des elastomeren Elements ist, wobei das äußere Metallrohr-Element über dem elastomeren Element angeordnet ist,
wobei das elastomere Element über dem inneren Metallelement angeordnet ist, wobei das äußere Metallrohr-Element über dem elastomeren Element angeordnet und das äußere Metallrohr entlang seines Durchmessers nahe der Mittellinie einwärts eingepresst ist, um sich einwärts zu deformieren, wobei eine Axialkraft auf das elastomere Element und das innere Metallelement ausgeübt wird.

Description

Bereich der Erfindung
Die folgende Erfindung betrifft eine Gelenkbuchse. Insbesondere betrifft die Erfindung die Herstellung von Buchsen, die einen gesteigerten Axialwert (axial rate) und eine höhere Haltbarkeit für die Verwendung mit Drehstäben, Blattfedern, unabhängigen Querlenkern und dergleichen aufweisen.
Hintergrund der Erfindung
Die Anwendungen für als Patronen ausgebildete Buchsen umfassen Drehstäbe, Blattfedern, unabhängige Querlenker und andere Stangen/Lenker der Aufhängung, sind jedoch nicht darauf begrenzt. Diese und andere Anwendungen werden in einer Vielzahl unterschiedlicher Fahrzeuge wie Trucks, Busse, Off-Road-Fahrzeuge, Schienenfahrzeuge und anderen Automotive-Anwendungen einge setzt.
Herkömmliche Ausführungen von Buchsen verwenden entweder ein gebogenes äußeres Rohr oder Scheiben (geklebt oder nicht geklebt), um für den Gummi eine Beschränkung zu gewährleisten, wodurch die Haltbarkeit erhöht und der Axialwert der Buchse vergrößert wird. Ein derartiges Bespiel ist im US-Patent mit der Nummer 6,845,995 von Cai et al. gezeigt. Dieser Stand der Technik lehrt eine Aufhängungs-Stangen-Anordnung für ein Automotive-Fahrzeug mit einer Stabilisatorstange, die eine Buchse aufweist; ein Buchsenhalter übt radiale und axiale Kompressionskräfte auf die Buchse aus, so dass die Buchse reibschlüssig mit der Aufhängungsstange im Eingriff steht, wodurch Relativbewegungen der Buchse und der Aufhängungsstange vermieden werden; ferner lehrt der Stand der Technik eine Befestigung, die ausgebildet ist, die Aufhängungsstange an das Fahrzeug zu befestigen.
Wie aus dem Stand der Technik bekannt ist, funktioniert Gummi bezüglich der Kompression am besten. Deshalb kann durch die Verwendung von Merkmalen wie Scheiben, das Biegen des äußeren Rohres oder eines kugelförmigen Profils des inneren Metalls eine höhere Belastbarkeit erzielt und eine höhere Lebenserwartung der Buchse erreicht werden.
Ein alternatives Verfahren ist, den Durchmesser der Buchse über die gesamte Länge des äußeren Rohres einzukerben oder einzudrücken, wodurch die Haltbarkeit verbessert und die radiale Belastbarkeit vergrößert wird, jedoch werden hierbei keine hohen Axialwerte ermöglicht, die häufig bei derartigen Anwendungen von Nöten sind. Ein derartiges Beispiel ist im US-Patent mit der Nummer 5,290,018 von Wantanabe et al. gezeigt. Dieses Patent lehrt eine zylindrische Dämpfungsbuchse zur Sicherung eines stangenförmigen Vibrationskörpers an einer Basis. Die Buchse umfasst einen zylindrischen Vibrations-Dämpfungs-Gummikörper mit einer inneren Bohrung, durch die der Vibrationskörper eingeschoben ist. Die Fläche an der Oberseite berührt die Basis, während die äußere Seitenfläche von einem Bügel gehalten ist, der an der Basis befestigt ist.
Diese und andere bestehende Buchsen verwenden häufig teure Scheiben, die an den Elastomer geklebt sind, kugelförmige innere Metalle und Halteringe, um die hohen Axialwerten zu erreichen. Das Hinzufügen von Scheiben oder kugelförmigen inneren Metallen erhöht die Kosten der Buchse und führt zu einem schwieriger herzustellenden Bauteil. Das Einkerben über die gesamte Länge führt nicht zu den zusätzlich benötigten Axialwerten. Ferner führt das Merkmal des Biegens alleine nicht zu ausreichend hohen Axialwerten oder axial aufzunehmende Belastungen für bestimmte Anwendungen wie beispielsweise eine unabhängige Aufhängung.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Nachteile des Stands der Technik werden durch die vorliegende Erfindung überwunden, indem höhere Axialwerte der Buchse von ungefähr 130% gegenüber denselben Buchsen ohne das Merkmal der Einkerbung gewährleistet sind.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Buchse bereitzustellen, die einen hohen Axialwert 144649,535 kg/m (8100 lbs./in.) bis zu 332158,192 kg/m (186000 lbs./in) und eine erhöhte Haltbarkeit aufweist und für die Verwendung in einem breiten Spektrum von Anwendungen einsetzbar ist.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine elastomere Buchse bereitzustellen, die wirtschaftlich herstellbar und weniger komplex zu montieren ist als diejenigen des Stands der Technik.
Diese und andere Vorteile werden bei der vorliegenden Erfindung bei der Beschreibung einer elastomeren Buchse mit einer hohen Ermüdungsbeständigkeit aufgrund der Kompression und Beschränkung des Gummis ersichtlich. Die Herstellung eines Elastomerlagers ist üblich bei der Anwendung für kommerzielle Fahrzeuge. In einer ersten Ausführung ist der Gummi an einen Stabstift mit einem Haftmittel geklebt, wobei das Gummilager danach in ein äußeres Rohr montiert wird. Nach der Montage wird das Rohr gebogen, um das Gummilager zu halten, und die Mitte des Außenrohrdurchmessers wird eingepresst oder eingedrückt, um das äußere Rohr in den Gummi einzudrücken/zu defor mieren. Die in das äußere Rohr eingepresste/-drückte Kerbe umfasst das einzigartige Merkmal dieser Buchsenausbildung. Diese Kerbe stellt einen mechanischen Halt bereit, der beim Aufbringen axialer Kräfte eine Bewegung verhindert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird durch detaillierte Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen verständlicher.
1 ist eine Querschnitts- und Draufsicht auf eine bevorzugte Ausführung der vorliegenden Buchsenanordnung;
2 ist eine Querschnitts- und Draufsicht auf eine bevorzugte Ausführung der vorliegenden Buchsenanordnung, bevor sie in das äußere Rohr eingeschoben ist;
3 ist eine Querschnitts- und Draufsicht auf eine bevorzugte Ausführung der vorliegenden Buchsenanordnung mit montiertem äußeren Rohr vor dem Biegen und Kerben;
4 ist eine Querschnitts- und Endansicht auf eine bevorzugte Ausführung der vorliegenden Buchsenanordnung mit montiertem äußeren Rohr nach dem Biegen;
5 ist eine Querschnitts- und Draufsicht auf eine alternative Ausführung der vorliegenden Erfindung mit einem kugelförmigen Profil des inneren Metalls, wobei das äußere Rohr montiert und gebogen ist;
6 ist eine Querschnittsansicht auf eine alternative Ausführung vor dem Einführen in das äußere Rohr;
6A ist eine Querschnittsansicht und Draufsicht auf eine Ausführung der 6, nachdem das äußere Rohr montiert, geboten und eingekerbt ist und
7 ist eine Draufsicht im Querschnitts auf die Ausführung gemäß 6A.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen ist lediglich beispielhafter Natur und keinesfalls dazu gedacht, die Erfindung, ihre Anwendung oder Verwendungen einzuschränken.
Zunächst bezugnehmend auf 1 ist dort das bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Buchsenanordnung 10 gezeigt. Mit einem inneren Metallelement 12, das an einen gewünschten Anwendungsgegenstand wie eine Blattfeder, einen Drehstab oder einen Querlenker mittels Befestigungs-Durchgangsbohrungen 13 befestigt ist, weist das innere Metallelement 12 einen mittleren Buchsen-Befestigungsdurchmesser 14 auf, der zwischen den Befestigungsenden angeordnet ist. Ein Gummi-/Elastomer-Element 18 ist um den mittleren Buchsen-Befestigungsdurchmesser 14 angeordnet, der optional an dem inneren Metallelement durch ein Haftmittel befestigt sein kann.
Ein Außenrohr 20 wird anschließend über dem Gummi-/Elastomer-Element 18, das ebenfalls optional an dem Gummi-/Elastomer-Element 18 durch Haftmittel befestigt sein kann, angeordnet. Das Außenrohr 20 wird dann einwärts um das Gummi-/Elastomer-Element 18 an den distalen Enden des Rohres eingebogen, um die Haltbarkeit der Buchse zu verbessern sowie die Lage des Gummi-/Elastomer-Elements 18 zu erhalten.
Die Mitte des Außenrohres 20 wird dann entlang des Außendurchmessers 22 eingepresst/eingesenkt, um es in das Gummi-/Elastomer-Element 18 einzudrücken.
Bezugnehmend auf 2 ist die Buchsenanordnung 10 gezeigt, bevor sie in das äußere Metallrohr eingeführt ist. Wie in dieser Figur gezeigt, kann das elastomere Element an den distalen Enden 19 konisch ausgebildet sein, um die Buchsenanordnung 10 leichter in das Außenrohr einfügen zu können. 3 zeigt eine detaillierte Ansicht der in das äußere Metallrohr 20 eingeführten Buchsenanordnung 10, bevor die distalen Enden 21 einwärts um das Gummi- /Elastomer-Element 19 gebogen wurden, um es an dem inneren Metallelement 12 zu fixieren und zusammenzudrücken. 4 zeigt den nächsten Schritt im Montageprozess, wobei die distalen Enden des äußeren Metallrohres 20 an den Flanschen 23 radial einwärts gebogen sind und dabei das Gummi-/Elastomer-Element 18 an dem inneren Metallelement 12 fixieren.
5 zeigt eine alternative Ausführung einer Buchsenanordnung 100, wobei das innere Metallelement 112 ein kugelförmiges Innenprofil 14 umfasst, das benachbart zur Befestigungsposition des Gummi-/Elastomer-Elements 118 ist. Diese Ausführung sorgt für verbesserte Haltbarkeit und vergrößerte Lastaufnahmefähigkeit in radialer Richtung.
Zusammen bezugnehmend auf die 6, 6A und 7 wird dort ein ähnliches Ausführungsbeispiel zu 5 gezeigt, wobei ein kugelförmiges inneres Profil 214 des inneren Metallelements 212 verwendet wird. Bei dieser Ausführung sind die distalen Ränder des Gummi-/Elastomer-Elements 218 von Halteringen 225 eingedrückt, um zu verhindern, dass das Gummi-/Elastomer-Element 118 nach außen gedrückt wird, sobald das äußere Metallrohr 220 über der Anordnung angeordnet, an den distalen Enden 223 einwärts gebogen und um die mittlere Position 221 eingepresst/-drückt wird.
Wie gezeigt ist, kann die Komponente relativ leicht hergestellt werden. Nachdem die Enden des äußeren Metallrohres der Buchsenanordnung gebogen sind, kann die Mitte der Buchse bei derselben Herstellungsstation eingepresst/-drückt werden. Es werden keine weiteren Komponenten benötigt und die Axialwerte wie auch die Haltbarkeit gegenüber Buchsen ohne diese Merkmale werden vergrößert.
In weiteren, alternativen Ausführungsformen, die innerhalb des Schutzes der vorliegenden Erfindung liegen, kann, anstelle des Einpressens/-drückens des Außendurchmessers des äußeren Rohres der innere Durchmesser bearbeitet werden, eine zentrale Rippe aufzuweisen, die denselben Effekt wie die Deformation des äußeren Rohres innehat. In Fällen, bei denen sehr hohe Axialwerte benötigt werden und die Kosten gegenüber der Leistung zweitrangig sind, kann die Einpressung/Einsenkung in einer Buchse enthalten sein, die auch Scheiben und eine kugelförmige innere Metallwand aufweisen. Diese Erfindung kann optional ferner Gummilagerformen mit einer Kerbe in der Mitte der Elastomeroberfläche umfassen, welche die Axialwerte weiter vergrößern würden.
Auch ist wichtig, dass die Beschreibung der Erfindung lediglich beispielhafter Natur ist und deshalb Variationen, die nicht von dem Gedanken der Erfindung abweichen, als innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung anzusehen sind. Derartige Variationen werden nicht als Abkehr vom Geist der Erfindung angesehen.
Zusammenfassung:
Es wird eine elastomere Buchse mit gesteigertem Axialwert, verbesserter Haltbarkeit und hoher Ermüdungsbeständigkeit mittels Zusammendrücken und Beschränkung des Gummielements bereitgestellt. Die Herstellung des Gummilagers erfolgt für kommerzielle Anwendungen in Fahrzeugen auf herkömmliche Weise. in einer ersten Ausführungsform ist der Gummi mittels Haftmittel an einen Stabstift geklebt, wobei das Gummilager anschließend in ein äußeres Rohr montiert wird. Nach der Montage wird das äußere Rohr gebogen, um das Gummilager zu halten, und die Mitte Durchmessers des äußeren Rohres wird eingepresst oder eingedrückt, um das äußere Rohr in den Gummi zu deformieren. Diese Kerbe gewährleistet einen mechanischen Halt, der Bewegungen widersteht, wenn eine Last in axialer Richtung wirkt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 6845995 [0003]
- US 5290018 [0005]

Claims

Eine elastomere Patronen-Buchsenanordnung mit hohem Axialwert und verbesserter Haltbarkeit, umfassend: ein inneres Metallelement, das einen im wesentlichen runden Durchmesser nahe einer Mittellinie des inneren Metallelements aufweist und ein Befestigungsmittel nahe der distalen Enden des inneren Metallelements aufweist, ein komplementäres elastomeres Element mit einer Durchgangsbohrung, wobei das elastomere Element das innere Metallelement nahe der Mittellinie des inneren Metallelements umgibt, und ein äußeres Metallrohr-Element, das einen Innenseiten-Durchmesser aufweist, der im wesentlichen komplementär zu dem Außenseiten-Durchmesser des elastomeren Elements ist, wobei das äußere Metallrohr-Element über dem elastomeren Element angeordnet ist, wobei das elastomere Element über dem inneren Metallelement angeordnet ist, wobei das äußere Metallrohr-Element über dem elastomeren Element angeordnet und das äußere Metallrohr entlang seines Durchmessers nahe der Mittellinie einwärts eingepresst ist, um sich einwärts zu deformieren, wobei eine Axialkraft auf das elastomere Element und das innere Metallelement ausgeübt wird.
Die elastomere Patronen-Buchsenanordnung nach Anspruch 1, wobei das elastomere Element an das innere Metallelement geklebt ist.
Die elastomere Patronen-Buchsenanordnung nach Anspruch 1, wobei das äußere Metallrohr an das elastomere Element geklebt ist.
Die elastomere Patronen-Buchsenanordnung nach Anspruch 1, wobei das äußere Metallrohr teilweise an den distalen Enden radial einwärts um das elastomere Element gebogen ist.
Die elastomere Patronen-Buchsenanordnung nach Anspruch 2, wobei das äußere Metallrohr teilweile an den distalen Enden radial einwärts um das elastomere Element gebogen ist.
Die elastomere Patronen-Buchsenanordnung nach Anspruch 3, wobei das äußere Metallrohr teilweise an den distalen Enden radial einwärts um das elastomere Element gebogen ist.
Die elastomere Patronen-Buchsenanordnung nach Anspruch 6, wobei das äußere Metallelement nahe seiner Mittellinie einen vergrößerten Durchmesser aufweist.
Die elastomere Patronen-Buchsenanordnung nach Anspruch 7, wobei die distalen Enden des elastomeren Elements durch ein Paar Halteringe, die innerhalb der gebogenen Enden des äußeren Metallrohres gehalten sind, gehalten sind.
Ein Verfahren zur Herstellung einer elastomeren Patronen-Buchse mit hohen Axiallastwerten, umfassend die Schritte eines Drehstabes mit Elastomerhalter, umfassend die Schritte: (a) Bilden eines inneren Metallelements mit einem äußeren radialen Durchmesser und von Befestigungsmitteln nahe der distalen Enden des inneren Metallelements; (b) Einführen des inneren Metallelements in eine im wesentlichen komplementäre innere Bohrung eines zylindrischen elastomeren Elements, so dass das elastomere Element den äußeren Durchmesser des inneren Metallelements umgibt, (c) Einführen des inneren Metallelements und der elastomeren Elementengruppe in ein äußeres Metallrohr, so dass das äußere Metallrohr das elastomere Element umgibt, (d) teilweises Einwärts-Biegen der distalen Enden des äußeren Metallrohres um die distalen Enden des elastomeren Elements, und (e) Einpressen des äußeren Metallrohres, einwärts nahe der Mittellinie, um das elastomere Element radial einwärts zu deformieren.