DE2108154A1 - Gelenklager - Google Patents

Description

• Gelenklager Die Erfindung bezieht sich auf ein Gelenklager, insbesondere für die Lagerung von Lenkern an Kraftfahrzeugen, das aus einem ringförmigen Gummikörper besteht. Der Gummikörper ist innen und außen durch zylindrische, kegelförmige oder kugelige Flächen begrenzt und er ist innen und/oder außen mit einer dünnwandigen aufvulkanisierten Hülse aus Metall oder Kunststoff versehen.
• Gummi-Metall-Gelenklager dienen in verschiedenen Ausführungsformen vorwiegend als Führungsgelenke an Achsaufhängungen von Personen- und Lastkraftwagen. Sie sollen in der Lage sein, radiale Kräfte ohne wesentliche radiale Verformung zu ertragen und oszillierende Bewegungen um ihre Drehachse aufzunehmen.
• Da die Bewegung nur als Molekularverformung im Gummi stattfindet und nicht in Form eines Gleitens auftritt, haben Gummi-Metall-Gelenklager grundsätzlich den Vorteil völliger Wartungsfreiheit und eines absolut geräuschlosen Bewegungsablaufes.
• Solche Gelenklager sind häufig als hohlzylindrische Buchsen ausgeführt, jedoch sind auch konische, halbkugelige oder kugelige Gelenklager bekannt.
• Bei allen Gelenklagerelementen ist es wesentlich, daß sowohl an der inneren wie auch an der äußeren Mantelfläche des Gummikörpers eine Verschiebung des Gummis einwandfrei verhindert wird, andernfalls weicht der volumbeständige Gummi unter Radialdruck in axialer Richtung zu stark über die gesamte Stirnfläche aus. Damit würde eine starke radiale Verformung auftreten und das Element könnte den Lenker nicht mehr einwandfrei führen; die Verhinderung der Querdehnung ist daher unbedingt erforderlich. Ferner muß der ringförmige Gummikörper, der bei seiner Verdrehung auf Schub beansprucht wird, auf Druck vorgespannt werden. Die Druckvorspannung richtet die Kettenmoleküle des Kautschuks, gleicht örtliche Schrumpfspannungen aus und setzt damit die Dauerhaltbarkeit der schubbeanspruchten Elemente wesentlich herauf.
• Es sind zylindrische Gelenklager bekannt, bei denen ein Gummiring mit sehr hoher Druckvorspannung zwischen ein inneres und ein äußeres geschliffenes Metallrohr eingepreßt ist und unter Reibungshaftung festsitzt. Diese Gelenklager und ihre Montage sind aufwendig und teuer. Außerdem ist bei ihrem Ausbau eine Zerstörung nicht zu vermeiden, so daß eine Wiederverwendung nicht möglich ist.
• Bei einer anderen Ausführungsform ist der Gummi zwischen einem inneren und einem äußeren Rohr festhaftend einvulkanisiert. Danach wird dem Gummi eine Druckvorspannung erteilt, indem das Innenrohr aufgeweitet oder das Außenrohr zusammengedrückt wird. Da diese Art des Kalibrierens nur zu groben Passungen von Innen- und Außendurchmesser führt, müssen Innen-und Außenrohr nochmals nachgearbeitet werden. Diese Gelenklager müssen auch mit enger Passung kraftschlüssig in das Aufnahmeauge eingepreßt werden, und die Krafteinleitung am Innenrohr erfolgt ebenfalls über Stirnkantenpressung. Sie haben daher die gleichen Nachteile wie die vorher beschriebene Ausführungsform.
• Weiterhin sind gehaftete Gummi-Metall-Gelenklager bekannt, die ein festes Innenrohr und ein in zwei oder drei Segmente unterteiltes metallisches Außenrohr aufweisen. Die Segmente sind in fertig vulkanisiertem Zustand durch axial verlaufende Schlitze im Gummi getrennt. Bei der Montage werden die äußeren Metallteile radial zusammengepreßt, so daß die Schlitze im Gummi geschlossen werden und der Gummi auf Druck vorgespannt wird. Bei dieser Ausführungs sind die Kosten der Vulkanisierform und der Metallteile hoch.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gelenklager zu schaffen, bei dem die Querdehnung des Gummis am Außen- und Innendurchmesser durch Verschieben gegenüber dem inneren und äußeren Metallteil absolut sicher verhindert wird und der Gummi auf einfachste Weise bei der Montage radial vorspannbar ist, außerdem soll das Gelenklager leicht ein- und ausbaubar sein und nur grobe Passungen benötigen. Die Erfindung löst diese Aufgabe und sieht ein Gelenklager der eingangs beschriebenen Art vor, bei dem das Neue darin besteht, daß eine oder beide Hülsen von einer Stirnseite bis zur gegenüberliegenden Stirnseite verlaufende Längsschlitze aufweisen, die nur durch quer dazu verlaufende schmale Verbindungsstege unterbrochen sind. Bei diesem Gelenklager wird die Querdehnung des Gummis an den Haftflächen einwandfrei verhindert. Dadurch wird die erforderliche radiale Steifigkeit erzielt, eine gleitende Reibung am Innen- und Außendurchmesser verhindert und die erforderliche Dauerhaltbarkeit erzielt. Das Lager ist in radialer Richtung aufweitbar, und die Gummischicht kann durch einfaches Aufweiten der inneren Bohrung oder Eindrücken in ein engeres Aufnahmeauge mit der erforderlichen hohen Druckvorspannung versehen werden. Gleichzeitig wird damit eine verdrehsichere Reibung@aftung am Innenbolzen und am Aufnahmeauge erzielt; außerdem erfordert das Lager zum Einbau keine enge Passung. Bei zylindrischer Ausführung kann daher das Lager leicht in das Aufnahmeauge eingeschoben und durch einen größeren Innenbolzen aufgeweitet werden. Auch die Demontage gestaltet sich sehr einfach: Durch Entfernen des Innenbolzens wird die Vorspannung aufgehoben und das Gelenklager kann leicht aus dem Aufnahmeauge herausgezogen und wieder verwendet werden.
• Nach der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, daß die Längsschlitze wechselweise von der Stirnseite einer oder beider Hülsen bis dicht vor die gegenüberliegende Stirnseite verlaufen. Bei dieser Ausführung ist ein besonders gleichmäßiges und starkes Aufweiten des Gummihohlzylinders und ein starkes Zusammendrücken des Gummikörpers möglich, ohne daß die axial verlaufenden Metallstreifen übermäßig beansprucht werden.
• Erfindungsgemäß können bei zylindrischer oder kegelförmiger Ausführung die mit durch schmale Verbindungsstege unterbrochenen Längsschlitzen versehenen Innen- und/oder Außenhülsen aus ebenen Blechen gerollt hergestellt werden und einen durchgehenden, im wesentlichen axial verlaufenden Schlitz besitzen. Durch diese Herstellungsmethode werden die Kosten für die Metallteile gegenüber den üblicherweise verwendeten Rohren oder Ziehteilen auf einen Bruchteil reduziert. Es ist ferner möglich, die gerollten Rohre aus besonders hochwertigem Blech, beispielsweise Federstahl, herzustellen und daher Metallteile mit extrem dünnen Wandstärken zu verwenden.
• Da beim Zusammendrücken der Gummischicht an den Haftflächen zwischen Gummi und Metall Schubspannungen auftreten, die nach den äußeren Enden zunehmen, sieht die Erfindung vor, daß sich bei zylindrischer oder kegelförmiger Ausführung der Hülsen die Längsschlitze zur Mitte hin verbreitern. Damit wird die für den Spannungsverlauf im Metall und an den Haftflächen günstigste Gestaltung der inneren und äußeren Metallhülse gefunden.
• Die Erfindung umfaßt noch eine Reihe wertvoller Einzelheiten, die später näher beschrieben sind.
• Die Zeichnung veranschaulicht die Erfindung an Ausführungsbeispielen; es zeigen: Fig. 1 die Ansicht eines Gelenklagers, Fig. 2 den teilweisen Radialschnitt eines Gelenklagers, Fig. 3 eine erfindungsgemäße Ausführung eines Metallteiles vor dem Rollen, Fig. 4 eine andere erfindungsgemäße Ausführung eines Metallteiles vor dem Rollen, Fig. 5 einen Schnitt der Ausführung nach Fig. 4, Fig. 6 eine weitere erfindungsgemäße Ausführung eines Metallteiles vor dem Rollen, Fig. 7 den Radialschnitt einer zylindrischen Gelenklagerausführung mit Flansch, Fig. 8 die Ansicht des Elementes nach Fig. 7 in Achsrichtung, Fig. 9 einen Schnitt senkrecht zur Achse nach Fig. 7 in vergrößertem Maßstab, Fig. 10 ein erfindungsgemäßes zylindrisches Gelenklager im Schnitt, Fig. 11 ein erfindungsgemäßes zylindrisches Gelenklager im Schnitt, obere Hälfte vor dem Einbau, untere Hälfte im eingebauten Zustand, Fig. 12 ein erfindungsgemäßes kegeliges Lager, teilweise im Schnitt, Fig. 13 ein erfindungsgemäßes zylindrisches Gelenklager im Schnitt und im eingebauten Zustand, Fig. 14 ein erfindungsgemäßes zylindrisches Gelenklager anderer Ausführung, eingebaut im Schnitt, Fig. 15 einen Schnitt durch das Lager nach Fig. 14 senkrecht zur Achse in vergrößertem Maßstab, Fig. 16 ein kugelig gestaltetes Gelenklager, eingebaut im Schnitt, Fig. 17 eine andere Ausführung eines kugelig gestalteten Gelenklagers, eingebaut im Schnitt, Fig. 18 eine erfindungsgemäße Ausführung eines Metallteiles für ein kugelig gestaltetes Gelenklager vor dem Rollen, Fig. 19 eine weitere erfindungsgemäße Ausführung eines Metallteiles für ein kugelig gestaltetes Gelenklager vor dem Rollen.
• Nach Fig. 1 und 2 ist zwischen einer metallischen Innenhülse 1 und einer metallischen Außenhülse 2 ein Gummikörper 3 festhaftend einvulkanisiert. Die Metallhülsen 1-und 2 besitzen Längsschlitze 5 bzw. 6. Der Gummi durchdringt die Schlitze, so daß eine dünne Gummischicht 4 am Außendurchmesser und 7 am Innendurchmesser entsteht. In Fig. 1 ist die Gummischicht 4 und in Fig. 2 ist die Gummischicht 7 nur bei einer Hälfte des Gelenklagers dargestellt, so daß die Schlitze in den Metallhülsen zu erkennen sind. Die Fig. 3, 4, 5 und 6 zeigen Metallteile nach der Erfindung vor dem Rollen. Die Bleche 8 zeigen Schlitze 9, 10, die aus einem breiteren Teil 9 und dem schmalen Teil 10 bestehen. Die Schlitze gehen bis dicht vor die gegenüberliegende Seite des Bleches und lassen einen schmalen Teil 11 des Bleches stehen (Fig. 3 und 6). Nach der Fig. 4 gehen die Schlitze nur bis annähernd zur Mitte und lassen dort einen durchgehenden Steg 12 stehen. Nach Fig. 5 kann dieser durchgehende Teil mit Sicken 13 versehen sein. Fig. 7, 8 und 9 zeigen ein Gelenklager mit Bund. Auf die mit Schlitzen 15 versehene metallische Innenhülse 14 ist der Gummikörper 16 aufvulkanisiert, der durch die Schlitze dringt und am Innendurchmesser eine dünne Gummischicht 22 bildet. Das Flanschteil 17 des Gummikörpers ist mit den Ringen 20 und 21 versehen, die außen dünne Gummischichten 18 und 19 besitzen.
• Bei der Ausführung nach Fig. 10 besitzt die Innenhülse nur einen durchgehenden Schlitz 23. Auf dieser Innenhülse ist der Gummikörper 26 und 27 aufvulkanisiert, der durch eine Zwischenhülse 24, die mit Schlitzen 25 versehen ist, unterteilt ist. In der Fig. 10 ist das Gelenklager zum Teil im Schnitt gezeichnet, zum Teil ist die äußere Gummischicht 27 weggelassen, so daß die Zwischenhülse 24 mit den Schlitzen 25 sichtbar wird. In der oberen Hälfte der Fig. 11 ist ein Lagerelement im Schnitt im nicht vorgespannten Zustand mit den Metallhülsen 28 und 30 und dem Gummikörper 31 dargestellt. Auf Innen-bzw. Außendurchmesser befinden sich dünne Gummischichten 32 bzw. 33 und die Metallhülsen sind mit Schlitzen 29 versehen.
• Die Schlitze 29 der Innenhülse 28 sind zum Teil sichtbar, da die Gummischicht 32 in der Zeichnung teilweise weggelRssen wurde. Der abgesetzte Bolzen 34 wird von links in die Innenbohrung eingeführt, während das gesamte Gelenklager in die Außenfassung 35 eingepreßt wird. In der unteren Hälfte der Fig. 11 ist der eingebaute Zustand gezeigt mit der aufgeweiteten Innenhülse 28a und dem vorgespannten Gummikörper 31a.
• Nach Fig. 12 ist auf ein konisches Innenteil 36 eine Gummischicht 38 aufvulkanisiert, die wiederum außen eine mit Schlitzen 39 versehene konische Metallhülse 37 besitzt. Fig. 13, 14 und 15 zeigen ein Gelenklager besonderer Ausführung. Das Gelenklager ist auf die Welle 43 aufgeschoben und in das Außenteil 49 eingedrückt. Dabei wird die mit Schlitzen 48 versehene Außenhülse 46 durch die Gummivorspannung an die Bohrung des Außenteiles 49 angepreßt, und die dünne Gummischicht 47 sorgt für den erforderlichen Reibungsschluß. Am Innendurchmesser ist eine gleitfähige Kunststoffhülse 44 angebracht, die mit Nuten 45 versehen sein kann. Nach Fig. 14 und 15 kann auch noch zusätzlich eine mit Schlitzen versehene, metallische Innenhülse 50 vorgesehen werden. Fig. 15 zeigt in vergrößertem Maßstab einen Teil des Schnittes nach Fig. 14 durch das Gelenklager. Bei der Ausführung nach Fig. 13, 14 und 15 ist der Gummikörper 40 mit Dichtlippen 41 versehen, die durch Spannringe 42 an die Welle angedrückt werden und eine Abdichtung nach außen gewährleisten. Fig. 16 und 17 zeigen kugelig ausgebildete Gelenklager. Zwischen den mit kugeligen Anlageflächen versehenen äußeren Metallteilen 51 und 52 ist das Gummi-Metall-Teil eingelegt und erhält durch eine ständige ruhende Vertikalkraft, beispielsweise als Drehpfanne eines Güterwagen-Drehgestelles, eine Druckvorspannung. Bei der Ausführung nach Fig. 16 ist der Gummikörper 55 mit den Metallteilen 53 und 54 verbunden, die Schlitze bzw. Ausnehmungen besitzen, wie in Fig. 18 und 19 gezeigt. Fig. 17 zeigt eine Ausführung des Gummi-Metall-Teiles, bei dem ein geschlitztes, aus ebenem Blech gerolltes Metallteil 56 die Gummischichten 57 und 58 trennt. Das Metallteil 56 ist mit den Gummischichten festhaftend verbunden, so daß eine exakte Verhinderung der Querdehnung eintritt und der Gummi seitlich nicht wegfließen kann. Da die Gummischichten 57, 58 infolge ihrer Unterteilung durch die metallische Zwischenschicht 56 nur dünn sind, reicht bei genügender Druckvorspannung die Reibungshaftung zwischen den Gummischichten und den außen direkt anliegenden Metallteilen 51, 52 aus, eine Verschiebung des Gummis gegenüber dem anliegenden Metall zu verhindern. Fig.
• 18 und 19 zeigen Beispiele für die Ausführung der mit dem Gummi verbundenen Metallteile für kugelige Gelenke. Nach Fig. 18 sind in ein ebenes Blech Schlitze 60 und 60a und Ausnehmungen 61 ausgestanzt. Durch Rollen können derartige Bleche eine annähernd kugelige Form erhalten und sich beim Einbau den Metallteilen 51 und 52 gut anpassen, da eine radiale Verformbarkeit trotz verhinderter Querdehnung des Gummis erhalten bleibt. Nach Fig. 19 sind in einem ebenen Blechstreifen von einer Seite kleinere Ausnehmungen 63 und von der anderen Seite größere Ausnehmungen 64 angebracht, so daß ebenfalls durch einen Rollvorgang eine annähernd kugelige Form herstellbar ist.

Claims (14)

Patentansprüche

1. Gelenklager, insbesondere für die Lagerung von Lenkern an Kraftfahrzeugen, bestehend aus einem ringförmigen Gummikörper, der innen und außen durch zylindrische, kegelförmige oder kugelige Flächen begrenzt und innen und/oder außen mit einer dünnwandigen aufvulkanisierten Hülse aus Metall oder Kunststoff versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder beide Hülsen (1, 2) von einer Stirnseite bis zur gegenüberliegenden Stirnseite verlaufende Längsschlitze (5, 6, 9) aufweisen, die nur durch quer dazu verlaufende schmale Verbindungsstege (11, 12) unterbrochen sind.

2. Gelenklager nach Anspruche 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsschlitze (5, 6, 9) wechselweise von der Stirnseite einer oder beider Hülsen (1, 2) bis dicht vor die gegenüberliegende Stirnseite verlaufen.

3. Gelenklager nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei zylindrischer oder kegelförmiger Ausführung die Innen- und/oder Außenhülsen (1, 2, 37, Fig. 12),die unterbrochene Längsschlitze (5, 6, 9, 25, 39) aufweisen, aus ebenen gerollten Blechen (9) bestehen und einen durchgehenden, im wesentlicnen axial verlaufenden Schlitz (z.B. 23, Fig. 10) besitzen.

4. Gelenklager nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich bei zylindrischer oder kegelförmiger Ausführung der Hülsen (1, 2) die Längsschlitze (9) zur Mitte hin verbreitern.

5. Gelenklager nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die schmalen, am Ende eines Längsschlitzes (9) oder zwischen den Längsschlitzen (9) verbleibenden Stege (11, 12) der Metall- oder Kunststoffhülsen eine axial verlaufende Sicke oder Falte (13) aufweisen.

6. Gelenklager nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Schlitzen (5, 6, 9) verbleibenden äußeren Flächen der Außen- oder Innenhülse (1, 2) bei Ausführung in Metall mit einer dünnen Gummischicht (4, 7) überzogen sind.

7. Gelenklager nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere mit Längsschlitzen (25) versehene Metallhülse (24) den Gummiring (26, 27, Fig. 10) unterteilt.

8. Gelenklager nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsschlitze (5, 6) der Hülsen (1, 2) von Gummi frei bleiben und mit einem Schmiermittel ausgefüllt sind.

9. Gelenklager nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei die zylindrische Innenhülse (28,.28a, Fig. 11) durch Eintreiben eines Bolzens (34, 34a) aufgeweitet ist.

10. Gelenklager nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Gummikörper (31, 31a) radial zusammengedrückt in eine Außenfassung (35) eingebaut ist.

11. Gelenklager nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei kegelförmiger oder kugeliger Ausbildung des Gelenklagers die Metallhülsen oder -schalen (53, 54, 56) mit Schlitzen (60, 60a, 61, 63, 64) versehen aus ebenen Blechen (59, 62, Fig. 18, 19) hergestellt sind.

12. Gelenklager nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Gummikörper (40) an den Stirnseiten zwischen Außen- und Innenhülse (46, 50) in eine zu einer Innenwelle (43) hin gerichtete abdichtende Lippe (41) ausläuft.

13. Gelenklager nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die geschlitzte Metallhülse (50) auf ihrem Außenmantel mit einer dünnen Gummischicht (47) bedeckt ist und auf die Innenwelle (43) eine weitere Kunststoffhülse (44) geschoben ist, die gegebenenfalls Falten, Schlitze oder Nuten (45) aufweist.

14. Gelenklager nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Gummikörper mit einem Flansch (17) versehen ist, der beiderseits Ringe (20 und 21) trägt, die auf ihrer Außenseite mit dünnen Gummischichten (18, 19) bedeckt sind.

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