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Elastisches Lager Die Erfindung bezieht sich auf ein elastisches Lager,
bei welchem zwischen konzentrischen starren Hülsen elastische Buchsen eingepreßt
gehalten sind.
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Bei der Herstellung derartiger Lager wird die betreffende elastische
Buchse zwischen den beiden konzentrischen starren Hülsen zunächst Verformungen unterworfen,
welche eine durchschnittliche Verringerung von etwa 50°/o ihrer ursprünglichen radialen
Wandstärke und eine durchschnittliche axiale Verlängerung von etwa 100% ihrer anfänglichen
Länge betragen können. Das Einfügen der Buchse zwischen die Hülsen wird in einem
besonderen Verfahren durchgeführt, welches aus einem Überziehen der elastischen
Buchse mit einem Gleitmittel und dem nachfolgenden axialen Einpressen derselben
zwischen die Hülse besteht. Hierbei wird jedoch der größte Teil des Gleitmittelfilms
im Verlauf des Einpressens abgeschabt und das restliche Gleitmittel zu einem Teil
durch den von der elastischen Buchse gegen die Hülse ausgeübten Druck seitlich herausgetrieben,
wobei dieser Druck einen Wert von 30 kg/cm= erreichen kann, und anderenteils durch
den Werkstoff der Buchsen, z. B. Gummi, absorbiert. Da nun der seitliche Austrieb
und die Absorption des Gleitmittels eine erhebliche zeitliche Dauer umfassen, müssen
während dieser Zeit die gerade zusammengefügten Teile in bestimmter Weise in der
zusammengefügten Lage festgehalten werden, zumal durch den Flansch am einen Ende
der elastischen Buchse ein Ungleichgewicht der axialen Spannungen im elastischen
Werkstoff erzeugt wird, welches die Wirkung hat, die elastische Buchse aus ihrer
richtigen Lage zwischen den Hülsen zu verschieben. Erst nach dem völligen Verdrängen
und/oder Absorbieren des Gleitmittels verschwindet die anfängliche freie Bewegungsmöglichkeit
der elastischen Buchse in bezug auf die Hülsen, so daß die elastische Buchse mit
den Oberflächen der Hülse durch eine Kraft fest verbunden ist, welche mit der durch
Klebung oder andersartige Bindungen herbeigeführten Kraft vergleichbar ist.
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Ersichtlich setzt die oben erwähnte, bis zur Ausschaltung der Wirkung
des Gleitmittels verstreichende Zeit den Produktionsausstoß wesentlich herab.
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Es wurden bereits Versuche unternommen, um diesen Nachteil zu vermeiden,
und zwar durch eine axiale Verlängerung der inneren elastischen Buchse an dem dem
Flansch gegenüberliegenden Ende des Lagers und durch eine Erweiterung der elastischen
Buchse an dem genannten Ende, um einen Umfangsring auszubilden, welcher als axialer
Anschlag gegen das zugeordnete Ende der äußeren Hülsen wirkt.
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Jedoch ist auch diese Maßnahme insofern nicht frei von Nachteilen,
als hierdurch einmal eine wesentliche Vergrößerung der axialen Abmessung des Lagers
die Folge ist und darüber hinaus der genannte Umfangsring im allgemeinen in radialer
Richtung über den äußeren Umfang der äußeren Hülse hinaus vorsteht, wodurch die
axiale Einführung des Lagers in seinen vorgesehenen Sitz innerhalb des zugehörigen
mechanischen Teiles, z. B. des Auges in einem Arm einer Fahrzeugaufhängung, erschwert
wird.
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Die Erfindung geht demgegenüber von Überlegungen aus, wie man ein
axiales Ungleichgewicht der Spannungen in der zwischen den Hülsen eingefügten elastischen
Buchse vermeiden kann und die Außenhülse von axialen Kräften entlastet, ohne daß
man unter Beibehaltung dieses Ungleichgewichts Maßnahmen vorsieht, welche zu weiteren
Nachteilen der obenerwähnten Art führen.
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Zu diesem Zweck geht die Erfindung von der eingangs genannten Lagerausbildung
aus, so daß in bekannter Weise zwischen zwei starren konzentrischen durchgehend
zylindrischen Hülsen eine elastische Buchse eingepreßt gehalten ist, welche in radialer
Richtung zusammengedrückt und in, axialer Richtung gedehnt und wenigstens an einem
Ende durch einen äußeren Wulst begrenzt ist. Um nun die Außenhülse dieses Lagers
von axialen Kräften zu entlasten, sieht
die Erfindung vor, daß die
elastische Buchse eine gleichmäßige durchgehend zylindrische Außenfläche aufweist
und an einem Ende mit einem nach innen gerichteten Flansch versehen ist, derart,
daß beim Einpressen der Buchse der Flansch durch das Ende der inneren Hülse zu dem
Wulst nach außen umgelegt wird.
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Nach einem besonderen Erfindungsmerkmal ist das dem Wulst entgegengesetzte
Ende der elastischen Buchse in bekannter Weise vollständig in dem ringförmigen Zwischenraum
zwischen den beiden zylindrischen Hülsen eingeschlossen. Vorzugsweise wird der Innendurchmesser
des für die Ausbildung des Wulstes vorgesehenen Flansches der elastischen Buchse
mindestens gleich der axialen Dicke dieses Flansches gewählt. " Nachstehend wird
ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand schematischer Zeichnungen erläutert.
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In den Zeichnungen ist Fig.1 ein axialer Schnitt durch das elastische
Lager und Fig. 2 ein teilweise abgebrochener axialer Schnitt durch das Lager in
noch nicht zusammengesetztem Zustand und in auseinandergezogener Form, um die dimensionsmäßigen
Beziehungen zwischen der elastischen Hülse und den beiden zugehörigen Metallhülsen
zu erläutern.
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Das elastische Lager enthält gemäß Fig. 1 zwei starre zylindrische
Metallhülsen 10, 11, welche koaxial angeordnet sind und zwischen sich eine
in radialer Richtung zusammengedrückte und in axialer Richtung ausgedehnte elastische
Hülse 12 aus Gummi od. dgl. aufnehmen. Die äußere Metallhülse 10 trägt an
ihrem einen Ende einen nach außen zeigenden radialen Flansch 10a; ihre Gesamtlänge
ist mit L1 bezeichnet. Die radiale Abmessung des Flansches 10 a ist nicht
wesentlich. Dieser Flansch 10 a ist nur deshalb vorgesehen, da die überwiegende
Anzahl von elastischen Verbindungen einen solchen Flansch benutzen, um eine axiale
Abstützung für das Lager unter Betriebsbedingungen zu erhalten.
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Die Gummihülse 12 weist beim fertig zusammengesetzten Lager einen
äußeren Umfangskragen 12a auf, welcher gegen den Flansch 10a anliegt, wobei das
Ende 11 a der inneren Metallhülse 11 sich an dieser Stelle in axialer Richtung über
die radiale Ebene des Flansches 10 a hinaus erstreckt, um eine radiale Stütze
für das Kragenende 12a der Hülse 12 zu bilden.
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Die Hülse 12 umfaßt in ihrem freien Zustand (Fig.2) einen relativ
kurzen glatten zylindrischen Rohrteil 12b, dessen Länge L2 kleiner ist als die Länge
L, der äußeren Metallhülse 10. Der äußere und der innere Durchmesser des Rohrteiles
12b sind mit D3 bzw. D4 bezeichnet. Der Außendurchmesser D2 ist etwas größer als
die Bohrung D1 der äußeren Metallhülse 10, wohingegen die Innenbohrung D4 etwas
kleiner ist als der Außendurchmesser D2 der inneren Metallhülse 11. Wenn die elastische
Hülse 12 zwischen die Metallhülsen 10 und 11 eingebracht wird, dann wird die Wandung
des Rohrteiles 12b
radial zusammengedrückt und gleichzeitig der Rohrteil 12
b entsprechend dem Ausmaß der radialen Zusammendrückung axial verlängert. Diese
Bedingungen sind in der Technik bekannt und bedürfen keiner besonderen Erläuterung.
Der Durchmesser und die Längen der einzelnen Bestandteile des Lagers sind so bemessen,
daß im zusammengesetzten Zustand die Länge L2 des Rohrteiles 12b der Hülse 12 praktisch
gleich der Länge L1 der äußeren Metallhülse 10 ist. Auf diese Weise kann das zusammengesetzte
Element vermittels seiner äußeren Metallhülse 10 leicht in seinen Arbeitssitz eingeführt
werden, ohne daß vortretende Teile der elastischen Hülse 12 den Einsetzvorgang stören.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, steht außerdem die elastische Hülse 12 auch nicht
über das fla.nschlose Ende 10b der äußeren Metallhülse 10 vor, was deshalb günstig
ist, da die Maße des Elements in axialer Richtung kleiner gehalten werden können
als bei den bekannten Elementen. Die innere Metallhülse 11 kann jedoch auch über
das Ende 10 b der äußeren Metallhülse 10 hinaus vorstehen, falls dies für besondere
Zwecke notwendig oder erwünscht ist (Fig. 1).
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Anstatt von vornherein mit einem vorgeformten äußeren radialen Kragen
versehen zu sein, wird die Hülse 12 in nicht eingesetztem Zustand an ihrem einen
Ende durch einen radial nach innen vorstehenden Flanschteil 14 begrenzt (Fig. 2),
welcher einen mittigen radialen Durchbruch 15 aufweist, dessen Durchmesser D5 kleiner
ist als der Innendurchmesser D4 des Rohrteiles 12 b. Die Oberfläche des Durchbruches
15 ist mit 15a bezeichnet, die nach außen gerichtete Stirnfläche des Flanschteiles
14 mit 16. Durch Vergleich der Fig. 1 mit Fig. 2 ist ersichtlich, daß durch das
Einfügen der inneren Metallhülse 11 in den Rohrteil 12b der elastischen Hülse 12
in Richtung des Pfeiles F (Fig. 2) der Flanschteil 14 zu einer Kelchform nach außen
umgelegt wird, um den Kragen 12a zu bilden, wobei die nach außen gerichtete Stirnfläche
16 des Flanschteiles 14 die Umfangsfläche 116 des Kragens 12a und die Oberfläche
15a des Durchbruches 15 des Flanschteiles 14 die Stimftäche 115a des Kragens
12a bildet.
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Unter diesen Bedingungen tritt ein besonderes System von inneren,
Spannungen innerhalb des Kragens 12a auf, durch welches alle in der elastischen
Hülse 12 in zusammengesetztem Zustand des Elements auftretenden inneren Spannungen
praktisch ausgeglichen werden und daher keine axiale Komponente mehr erzeugen, welche
die elastische Hülse 12 aus den Metallhülsen 10, 11 heraustreiben kann. Eine theoretische
Erklärung dieser Erscheinung ist unschwer durch Überlegungen möglich, welche jedem
Fachmann auf dem Gebiet der Elastomere und Elastoplaste geläufig sind. Der durch
das Auswärtsdrehen des Flanschteiles 14 der elastischen Hülse 12 entstandene Kragen
12 a übt in erster Linie auf die innere Metallhülse 11 ein nach innen gerichtetes
System von Klemmkräften A aus und erzeugt darüber hinaus ein System von Kräften
B, welche den Kelch zu schließen versuchen (Fig. 1). Jedenfalls wird kein wesentlicher
Druck durch den Kragen 12a auf den Flansch 10a der äußeren Metallhülse
10 ausgeübt, so daß das fertige zusammengesetzte Lager kein Bestreben zur
Selbstzerlegung zeigt, sondern nur eine kleine Setzbewegung der Teile. In der Praxis
wird die innere Metallhülse 11 zunächst etwas über ihre in Fig. 1 gezeigte Grenzlage
hinaus eingeführt (nach links in Fig. 1); dabei ist ein Übermaß von 2 bis 5111o
der Gesamtlänge der inneren Hülse 11 ausreichend. Auf diese Weise nimmt die Metallhülse
11 dann nach vollzogener Zusammenfügung der Teile sofort ihre Sollage ein, und das
Lager zeigt keinerlei Bestreben zur Selbstzerlegung.
In der Praxis
hat sich gezeigt, daß weder der Durchmesser D.; des Durchbruches 15 noch dessen
axiale Länge (bzw. die Dicke des Flanschteiles 14) besonders kritisch sind, vor
allem, weil ein entscheidender Faktor auch in den elastischen Eigenschaften des
verwendeten Gummis auftritt. Die Dicke des Flanschteiles 14 steht in Beziehung zu
der Höhe des Kragens 12a. Ersichtlich muß die Dicke des Flanschteiles 14 zunehmen,
wenn ein höherer Kragen 12 a erzeugt werden soll. Wie sich in der Mehrzahl aller
Fälle gezeigt hat, soll der Flanschteil 14 im allgemeinen die gleiche Dicke aufweisen
wie die Wandung des Rohrteiles 12b der elastischen Hülse 12. In bezug auf den Durchmesser
D5 des Durchbruches 15 sei bemerkt, daß in zusammengefügtem Zustand des Elements
die zylindrische Oberfläche 15a des Durchbruches 15 sich zu der Kelchform
mit der Grenzfläche 115a des Kragens 12a umbildet, wodurch im Gummikörper
Dehnspannungen entstehen, welche um so höher sind, je kleiner das Verhältnis der
Durchmesser D5 und D4 und je größer die axiale Länge des Durchbruches 15 ist. Bezeichnet
man diese axiale Länge des Durchbruches 15 bzw. die Dicke des Flanschteiles 14 mit
S, so soll D5 im allgemeinen niemals kleiner als S sein, außer bei Verwendung besonders
weicher Gummisorten mit einer erheblichen Zerreißlänge.
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Die Metallhülsen können auch aus einem anderen starren Material als
Metall bestehen.