DE19912397A1 - Lagerbuchse - Google Patents

Abstract

Es wird eine Lagerbuchse (1) beschrieben, wobei der Zwischenraum zwischen dem Lagerkern (3) und der Lagerhülse (2) in der Art einer Vollgummibuchse vollständig mit einem Elastomer (4) gefüllt ist. Die Lagerbuchse (1) ist vorgesehen, um eine Fahrzeugkarosserie mit einem Lenker zu verbinden, der im wesentlichen eine hin- und hergehende Bewegung ausübt, so daß eine Vorzugsebene (6) in der Buchse (1) ausgebildet ist. Die Verbindung des Elastomers (4) mit der Lagerhülse (2) erfolgt nur bereichsweise. In den Bereichen (7, 7'), die die Vorzugsebene (6) schneiden, ist keine Verbindung des Elastomers (4) mit der Hülse (4) vorgesehen. Das Elastomer (4) liegt dort lediglich an der Innenseite der Hülse (4) an, so daß jede Bewegung des Kerns (3) vollständig gedämpft bzw. abgefedert ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lagerbuchse zum elastischen Verbinden eines Lenkers mit einer Karos­ serie mit einem inneren Kern und einer dazu koaxial ange­ ordneten Hülse, wobei der Zwischenraum zwischen dem Ketn und der Hülse mit einem Elastomer gefüllt ist und so ge­ staltet ist, daß für eine radiale Bewegung des Kerns in der Hülse eine Vorzugsebene existiert, wobei an der In­ nenseite der Hülse Abstützbereiche existieren, an denen sich das Elastomer bei der genannten Bewegung des Kerns abstützt.

Eine derartige Lagerbuchse ist z. B. in der DE 35 25 213 A1 dargestellt. Sie dient der elastischen Ver­ bindung eines Radlenkers mit einer Fahrzeugkarosserie, wobei der Kern an einem mit der Karosserie verbundenen Bock gehalten wird und die Hülse mit dem karosserieseiti­ gen Ende des Lenkers verbunden ist. Das Elastomer zwi­ schen dem Kern und der Hülse erfüllt zwei Aufgaben: Zum einen soll das Fahrverhalten des Fahrzeuges bestimmt wer­ den, indem die Radkinematik, das ist das Verhalten der Radaufhängung bei Einleitung von Längs- und Seitenkräften in das Rad, durch die Wahl einer bestimmten Federeigen­ schaft des Elastomers beeinflußt wird. Wie in der genann­ ten Offenlegungsschrift ausgeführt erfordert dies in der Regel eine relativ harte Federcharakteristik. Zum anderen hat das Elastomer die Aufgabe, Geräusche zu dämmen. Das heißt: Schwingungen der Radaufhängung sollen nicht auf die Karosserie übertragen werden. Dies erfordert in der Regel eine relativ weiche Federcharakteristik. Um beiden Anforderungen genügen zu können, wird in der DE 35 25 213 A1 vorgeschlagen, eine Zwischenhülse im Elastomer vorzusehen.

Ein weiteres Anwendungsgebiet für eine solche Lagerbuchse ist der Einsatz bei sogenannten Drehmoment­ stützen, mit denen der Motorblock in einem Fahrzeug gegen die Karosserie abgestützt ist, um das am Motorblock an­ greifende vom Motor erzeugte Drehmoment zu kompensieren. Auf diese Weise soll u. a. der Anfahrruck des Motors ge­ dämpft werden. Auch hier kommt es auf eine sorgfältige Abstimmung der Lagereigenschaften an.

Bei beiden der genannten Anwendungsfälle muß bei der Abstimmung der Gummimischung weiterhin darauf ge­ achtet werden, daß die Lagerbuchse eine hohe Dauerhalt­ barkeit hat. Insbesondere bei Vollgummibuchsen, die zur Drehmomentabstützung eingesetzt werden, treten nach einer bestimmten Anzahl von Lastwechseln Risse im Block auf, die das Elastomer nach und nach zerstören. Bei Lagerbuch­ sen, deren Kern im wesentlichen eine Hin- und Herbewegung ausführt, kann diesem Problem begegnet werden, indem das Elastomer in den Bereichen seiner Außenseite, die den Ab­ stützbereichen gegenüberliegen, mit nierenförmigen Aus­ nehmungen versehen wird, deren Böden einen Abstand zur Innenseite der Hülse einhalten, so daß das Elastomer in diesen Bereichen nicht mit der Hülse verbunden ist. Auf diese Weise kann zwar die Dauerhaltbarkeit erhöht werden, man handelt sich aber den Nachteil ein, daß die Bewegung des Kerns und des damit verbundenen Lenkers im Nulldurch­ gang im wesentlichen ungedämpft erfolgt, was insbesondere bei einer Drehmomentabstützung nicht gewünscht ist.

Die Erfindung beruht somit auf dem Problem, eine Lagerbuchse darzustellen, die eine hohe Haltbarkeit aufweist, eine gute Schwingungsentkopplung liefert und darüber hinaus die Bewegung des Kerns auch im Nulldurch­ gang dämpft bzw. abfedert.

Dazu wird vorgeschlagen, daß eine Lagerbuchse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so ausgebildet wird, daß das Elastomer in den Abstützbereichen der In­ nenseite der Hülse zwar anliegt, aber dort nicht mit der Hülse verbunden ist und daß die Verbindung des Elastomers lediglich in den Restbereichen der Innenseite der Hülse erfolgt.

Es handelt sich daher um eine Vollgummibuchse, die aber nicht wie üblich allseitig mit der Hülse und dem Kern verbunden ist, sondern in definierten Bereichen, nämlich in den in der Vorzugsrichtung liegenden Abstütz­ bereichen, keine Verbindung zur Hülse besitzt.

Bei einer radialen Bewegung des Kerns kann sich das Elastomer auf der einen Seite von der Hülse lösen und sich auf der anderen Seite an dieser abstützen. Dadurch entstehen jeweils auf der Löseseite keine Zugspannungen, so daß dort keine Risse im Elastomer auftreten können.

Um zu vermeiden, daß im Übergang zwischen den freien und den verbundenen Bereichen randoffene Einrisse auftreten, sind in den Übergangsbereichen Längsnuten vor­ gesehen, die Spannungsspitzen im Elastomer bei der Bewe­ gung des Kerns abbauen sollen.

Üblicherweise werden Vollgummibuchsen derart hergestellt, daß eine noch nicht vulkanisierte Kautschuk­ masse in den Zwischenraum zwischen der Hülse und dem Kern eingefüllt und anschließend unter Hitze bzw. Druckeinwir­ kung vulkanisiert wird. Dabei kommt es gleichzeitig zu einer Verklebung der Oberfläche des Elastomers mit der Hülse und dem Kern. Durch Aufrauhen der Oberflächen von Hülse und Kern kann der Adhäsionsprozeß verbessert wer­ den.

Um eine Lagerbuchse gemäß der Erfindung herzu­ stellen, wird weiterhin vorgeschlagen, die Lagerbuchse vor dem Eingießen der noch nicht vulkanisierten Masse so zu präparieren, daß es in den oben definierten Abstützbe­ reichen zu keiner Anhaftung des ausvulkanisierenden Kau­ tschuks kommt. Dies kann dadurch erreicht werden, daß die Präparation der Hülse, um die Adhäsion des Kautschuks zu verbessern, nur in den Bereichen erfolgt, in denen eine Anhaftung erwünscht ist. Dies kann aber auch dadurch be­ wirkt werden, daß die Bereiche, an denen es zu keiner An­ haftung kommen soll, mit einem Antihaftmittel oder einer dünnen Folie mit einer die Verbindung zum Elastomer nicht zulassenden Oberfläche versehen sind.

Um z. B. eine zu vulkanisierte Kautschuk­ mischung mit einem Metall zu verbinden, kann auf die z. B. durch Sandstrahlung vorbehandelte Metalloberfläche eine Mischung aus Resorzin (1,3 Dihydroxibenzol), einer beim Vulkanisieren Formaldehyd abspaltenden Verbindung und aktiver, gefällter Kieselsäure aufgetragen werden, die nach Ausvulkanisation eine sehr gute Haftung bewirkt. Eine weitere Möglichkeit besteht in der Benetzung der Hülseninnenfläche durch ein Isocyanad. Eine weitere Mög­ lichkeit besteht in der Behandlung mit einer selbstvulka­ nisierenden Klebelösung, bei der es sich um ein Zweikom­ ponentensystem handelt, bei der die eine Komponente aus einer Lösung unvulkanisierter Kautschukmischung in Ben­ zin, Benzol, Estern oder halogenierten Kohlenwasserstof­ fen besteht und die zweite Komponente eine Isocyanadlö­ sung darstellt. Zur Oberflächenbehandlung für die Isocya­ nadverbindung wird Sandstrahlen oder ein Beizen der me­ tallischen Fügeteile empfohlen.

Diese Behandlung der Hülse erfolgt nur in den Bereichen, in denen eine Anhaftung des Elastomers erfol­ gen soll. Um eine Anhaftung in den anderen Bereichen aus­ zuschließen, reicht es in der Regel aus, diese nicht in der erwähnten Weise zu präparieren. Dies kann durch ge­ eignete Abschattungsmaßnahmen bewirkt werden.

Im folgenden wird anhand eines Ausführungsbei­ spiels, dargestellt in einer einzigen Figur, die Erfin­ dung näher erläutert. Diese zeigt im Querschnitt eine zy­ lindrische Lagerbuchse, deren Kern mit einem Lenker ver­ bunden ist.

Die Lagerbuchse 1 besteht aus einer metalli­ schen Hülse 2 und einem stabförmigen metallischen Kern 3 in der Achse der Hülse 2, wobei der Zwischenraum zwischen der Hülse 2 und dem Kern 3 praktisch vollständig mit ei­ nem Elastomer 4 gefüllt ist, so daß es allseitig mit der Innenwand der Hülse 2 in Kontakt steht.

Die Hülse 2 ist mit dem Lenker 5 einer Radauf­ hängung verbunden, bei der dieser im wesentlichen eine hin- und hergehende Bewegung entsprechend dem Doppelpfeil in der Darstellung ausführt. Die Belastung des Lagers er­ folgt damit in einer (gestrichelt dargestellten) Vorzugs­ ebene 6, die der Lageebene des Lenkers 5 entspricht.

Um die Dauerhaltbarkeit der Lagerbuchse 1 zu erhöhen, ist keine durchgehende Verbindung des Elastomers 4 mit der Innenwand der Hülse 2 vorgesehen. Vielmehr ist die Hülse in vier etwa 90° große Segmente I bis IV aufge­ teilt, wobei die Segmente I und III von der Vorzugsebene 6 in etwa halbiert werden. Diese Segmente sind nicht mit der Innenseite der Hülse 2 verbunden. Sie liegen vielmehr lediglich dort an, so daß bei einem radialen Versatz des Kerns 3 zur Hülse 2 das eine Segment I bzw. III sich von der Hülsenwand löst, während das gegenüberliegende Seg­ ment III bzw. I gestaucht wird und sich in dem entspre­ chenden Bereich der Innenwand an der Hülse 2 abstützt. Die Abschnitte der Innenseite der Hülse in den Segmenten I und III werden daher auch Abstützbereiche 7, 7' ge­ nannt. Sie werden in der Darstellung durch eine unterbro­ chene Linie angezeigt. In den dazwischenliegenden Segmen­ ten II und IV ist das Elastomer 4 mit der Hülse 2 nicht trennbar verbunden z. B. verklebt. Geeignete Methoden hierfür sind weiter oben beschrieben.

Bei einer Bewegung des Kerns 3 gemäß der Dar­ stellung nach links kann sich das Elastomer 4 von der In­ nenwand der Hülse im Abstützbereich 7' lösen, so daß im Segment III keine Zugspannungen auftreten, die eine Riß­ bildung im Elastomer 4 bewirken würden. Entsprechendes gilt im Segment I bei einer Bewegung des Kerns 3 nach rechts.

Damit es dabei zu keinen Einrissen im Übergang zwischen den Segmenten kommt, verlaufen im Elastomer ent­ lang des Übergangs zwischen den mit der Hülse verbundenen und den nicht mit der Hülse verbundenen Segmenten zum Rand hin offene Längsnuten 8, die im Schnitt in etwa halbkreisförmig sind.

Ein Verkleben in den Abstützbereichen 7, 7' wird verhindert, indem bei der Herstellung der Buchse 1 die entsprechenden Bereiche der Innenhülse nicht für eine Verklebung präpariert werden bzw. mit einem Antihaftmit­ tel z. B. einer Folie mit einer die Verklebung verhin­ dernden Oberfläche versehen werden.

Der Kern und die präparierte Hülse werden in eine Form eingelegt, die anschließend mit einem noch nicht vulkanisierten Kautschuk ausgegossen wird, wobei sich der Bereich zwischen Hülse und Kern füllt. Die Nuten 8 werden durch in die Form eingebrachte Stäbe freigehal­ ten, die nach dem Ausvulkanisieren entfernt werden.

Anschließend wird der Kautschuk vulkanisiert. Hierbei verbindet er sich mit dem Kern und der Hülse. We­ gen der Antihaft-Präparation der Abstützbereiche 7, 7' bleiben diese Bereiche bei der Elastomer/Hülse-Verbindung ausgenommen.

Claims (4)

1. Lagerbuchse zum elastischen Verbinden eines Lenkers mit einer Karosserie mit einem inneren Kern und ei­ ner dazu koaxial angeordneten Hülse, wobei der Zwi­ schenraum zwischen dem Kern und der Hülse mit einem Elastomer gefüllt ist und so gestaltet ist, daß für eine radiale Bewegung des Kerns in der Hülse eine Vorzugsebene existiert, wobei an der Innenseite der Hülse Abstützbereiche existieren, an denen sich das Elastomer bei der genannten Bewegung des Kerns ab­ stützt, dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomer (4) in den Abstützbereichen (7, 7') der Innenseite der Hülse (2) zwar anliegt, aber dort nicht mit der Hülse (2) verbunden ist und daß die Verbindung des Elastomers (4) lediglich in den Restbereichen der Innenseite (2) der Hülse erfolgt.

2. Lagerbuchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Elastomer (4) am Übergang zwischen einem Ab­ stützbereich (7, 7') und einem Restbereich jeweils eine axial verlaufende Nut (8) ausgebildet ist.

3. Verfahren zum Herstellen einer Lagerbuchse nach An­ spruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Vulkanisieren des Kautschuks die Abstützbereiche (7, 7') der Hülse (2) so präpariert sind, daß es beim Vulkanisieren zu keiner Materialverbindung zwischen dem Elastomer (4) und der Hülse (2) in diesen Berei­ chen (7, 7') kommt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützbereiche (7, 7') mit einer Folie ver­ sehen sind, deren nach innen gerichtete Seite nicht adhäsiv ist.