DE2328566A1 - Gummimetallager und verfahren zur herstellung eines solchen - Google Patents

Description

JtKTIMGESEIiLSGHAFT - MÜNCHEN

München, den 4. Juni 1973 PA 90 008

GUMMIMETALLAGER

und Verfahren zur Heratellmiff eiaea aolchen.

Die Erfindung bezieht sich auf Gummimetallager.

Unter Gummimetallagern im Sinne der Erfindung sind Lager aus Teilen natürlichen oder synthetischen Gummis oder Mischungen beider mit sonstigen Stoffen, die elastisch verformbar sind, an Metallen haften oder an ihnen zur Haftung gebracht werden können, zu verstehen, weiter Lager mit Lagerteilen aus gummiähnlichen Elastomeren, die gleiche oder ähnliche Eigenschaften wie Gummi oder Gummimischungen haben.

Derartige Gummimetallager werden unter anderem zu Lagerungszwecken in Brennkraftmaschinen, etwa für Kraftfahrzeuge, verwendet. Auf sie kommen Torsions-, Druck- und/oder Scherkräfte oder letztere auch in Verbindung mit anderen Kräften zur Wirkung.

An derartige Lager gestellte Forderungen, zu denen Aufnahme und Dämpfung von Motorschwingungen gehören, gipfeln in der Bedingung, daß sich ein derartiges Wellenlager in einer oder nach mehreren Sichtungen "weich" verhalten *uß; das kann aber im Widerspruch zu der anderen Forderung stehen, Lager der betrachteten

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Art zur ausreichenden.Abstützung gegen den
Motor im übrigen geeignet und zum Ausschluß
von Eigenbewegungen und/oder Lagenveränderungen
"hart" ausbilden zu müssen. Weitere Anforderungen an derartige Lager bestehen wieder darin, daß die Lager vorgegebenen Bewegungen und/oder Versetzungen "weich" folgen oder andererseits aber
bei extrem großen Bewegungen und/oder Versetzungen "hart"ansprechen müssen.

Mit "weich ist gemeint, daß ein Lager eine relativ geringe Steifigkeit besitzt und "hart" ist ein Lager, wenn es eine relativ hohe Steifigkeit besitzt.

Ausgehend von Gummimetallagem mit Metallteilen,
an denen ein aus Gummi oder dergl. bestehender
Zwischenkörper fest anhaftet, wobei ein erster Metallteil in den Gummikörper mindestens teilweise eingebettet ist, kennzeichnet sich die Erfindung dadurch, daß ein zweiter Metallteil eine den Gummikörper wenigstens zum Teil umgebende an ihm fest
anhaftende Wandung besitzt und daß in dem Gummikörper wenigstens eine Ausnehmung vorgesehen ist, die, von einer Stelle des Gummikörpers ausgehend, über einen zwischen erstem Metallteil und Wandung des zweiten Metallteiles liegenden Bereich erstreckt ist, wobei die Ausnehmung im entlasteten Lagerzustand formunverändert ist, so daß die Steifigkeit des Lagers durch die relative Versetzung der beiden Metallteile in Richtung aufeinander hin vergrößert ist.

Weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten der Erfindung mögen in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen entnommen werden.

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Es geben die

Pig. 1 A \and 1 B (in der Beschreibung

abgekürzt als Pig. 1 bezeichnet) Schnitt- und Ansichtszeichnungen eines Lagers gemäß der Erfindung_f

Fig. 2 A, 2 B und 2 G (in der Beschreibung als Pig, 2 bezeichnet) Ansichten und Schnitte eines anderen Ausführungsbeispieles, die

Fig. 3 A und 3 B (Fig. 3) Schnittdarstellunge und Draufsichten auf ein weiteres Ausführungsbeispiel, die

Fig. A A, 4 B und 4- G (Fig. 4-) Schnittdarstellungen und Draufsichten auf das Ausführungsbeispiel eines ' Lagers im unbelasteten Zustand, sowie eine Schnittdarstellung eines durch sein Eigengewicht belasteten Lagers, die

Fig. 5-A, 5 B und 5 G (Fig. 5) eine Ansicht, Schnittdarstellungen und eine Draufsicht auf ein weiteres Ausfünrungsbeispiel, die

Fig. 6 A, 6 B und 6 G (Fig. 6) zwei Schnittdarstellungen und eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel, die

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Fig. 7 A, 7 B und 7 O (Fig. 7) Schnitte, eine Draufsicht und eine Vorderansicht in Bezug auf ein weiteres AusführungBbeispiel eines Lagers

wieder.

Da in Fig. 1 dargestellte- Gummimet al lager 1 weist die beiden Metallteile 2 und 3 auf, die an einem zwischen ihnen liegenden Gummikörper 4 fest anhaften. Ein tassenförmiger, dritter Metallteil 5 ist mit dem Metallteil fest verbunden und hat die vier Seitenwandungen 5^ - 5^.» die den Gummikörper 4 umgeben, dabei jedoch, jeweils Abstand von den Seitenwandungen aufweisen. Das Metallteil 2 ist als Guß-, Spritzgußoder Blechpreßteil ausgebildet und trägt einen Befestigungsbolzen 2 A oder weist ein (nicht gezeichnetes) Sackloch mit Gewinde auf4 Teil 2 ist zum größten Teil in den Gummikörper 4 eingebettet. Der Metallteil 3 ist als Metallplatte ausgebildet und ebenfalls in den Gummikörper 4 eingebettet, wobei er mit einem Bolzen ausgerüstet ist, der durch ein Bodenstück des Metallteiles 5 hindurch nach außen vorspringt. Die Haftung des Gummikörpers 4 an dem Metallteil 3 wird durch Vulkanisation des Gummikörpers 4 bzw. Polymerisation erzeugt. Der Gummikörper 4 ist mit einer Einschnürung 4. versehen, die gewährleistet, daß Gummikörper 4 nur teilweise mit den Seitenwänden 3* - 5 4. in Berührung steht, die den Metallteil 2 umgeben.

Das gezeigte Lager ist verwendbar bei der Lagerung einer Brennkrafmaschine, etwa einer Kolbenbrennkraftmaschine, die zum Antrieb eines Fahrzeuges dient.

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Infolge der Einschnürung 4vj ist es nicht möglich, die Metalltasse 5 mit dem Metallteil 3 von vor der Herstellung des Lagers zu verbinden.

Aufgabe des tassenförmigen Metallteiles 3 ist vor allem die Begrenzung der relativen Versetzung zwischen den Metallteilen 2 und 3 nach allen seitlichen Richtungen, so daß der gelagerte Motor keine außergewöhnlich großen Bewegungen aus einer vorbestimmten Lage im Raum heraus durchführen kann. Jeder ortsbewegliche Motor unterliegt nämlich unter Wirkung der Beharrungskräfte einer relativ großen Masse, zum Beispiel im Falle einer plötzlichen Verzögerung, einer sofortigen Beschleunigung, eines Richtungswechsels des Fahrzeuges oder bei kurzzeitigen Drehmomentenwechseln, der Neigung, seine Lage zu verändern.

Das Lager 1 ist zwar innerhalb des Bereiches, über den der Gummikörper 4- die Seitenwände 5 nicht "berührt, verhältnismäßig weich, aber das Lager 1 wird beim Anschlag des Gummikörpers an den Seitenwänden sofort hart.

Auch die in den Figuren 10 A, 10 B, 10 0, 10 D, 10 E und 10 F der Figuren 2-7 dargestellten Lager sind Gummimetallager der eingangs genannten Art, welche jeweils zwei Metallteile 11 A bis 11 F und 12 A bis 1'2 F enthalten, die ihrerseits wieder an Gummikörpern 13 A bis 13 S¹ fest anhaften-(in jeder der Figuren 2-7 ist der erste Metallteil mit 11, der zweite Metallteil mit und der Gummikörper mit 13 bezeichnet, wobei die Buchstaben A-F die Lager im Verhältnis zueinander kennzeichnen. Diese Bezeichnungsweise wird in der weiteren Beschreibung beibehalten).

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In jeder dieser Ausführungen ist der erste Metallteil 11 A - 11 P zum Teil in dem Gummikörper 13 A eingebettet, wobei das bereits während dessen Herstellung geschehen kann«, Ebenso sind die jeweils ersten Metallteile 11 A - 11 F zweckmäßig Gußteile, die aber durch entsprechend ausgebildete Metallpreßteile oder in sonstwie geeigneter Art (Spritzgußteile) ersetzt werden können.

Das Lager 10.1 (Fig. 2 A) ist bestimmt zur Verwendung als vorderes Motorlager. Bei ihm verläuft eine als erstes Metallteil ausgebildete Vorderwandung 15 A horizontal und sie schließt das Lager in Richtung nach oben ab. Der zweite Metallteil 12 A weist die beiden Seitenwände 14- A und 16 A auf, die den Gummikörper 13 A auf zweien seiner vier Seiten teilweise untchliefitn.

Bei den Lagern 10 D (Fig. 5) und 10 E (Fig. 6), die im Querschnitt rechteckig sind, hat der zweite Metallteil 12 D , 12 E drei Seitenwände 14 D, 14 E; 15 D, 15 Ej 16 D,16 E, welche die zugehörigen Gummikörper

13 D, 13 E auf dreien ihrer vier Seiten umgeben.

Bei den zweiten, dritten und sechsten Lagern 10 B (Fig. 3), 10 C und 10 F (Fig. 4), die ebenfalls im Querschnitt rechteckig sind ( Fig. 3 B, 4 B und ?B )₍ hat der zweite Metallteil vier Seitenwände (14 B, 14 C,

14 F; 15 B, 15 C, 15 F; 16 B, 16 G, 16 F; 17 B, 17 C, 17 F), welche die entsprechenden Gummikörper 13 B, 13 0, 13 F an allen ihrer vier Seiten umgeben.

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In allen dieser Fälle wird die Haftung zwischen dem Gummikörper 13 während der Herstellung der Gummikörper 13 selbst erzeugt. Da es möglich ist, die gesamte Oberfläche Jeder der Seitenwandungen 14 - 17 mit Gummi zu beschichten und diese Gummischichten am Gummikörper 13 anzuhaften, können die Gummikörper"13 in situ mit dem Metallteil 12 geformt und insbesondere spritzvergossen werden. ,

Um die Lager 10 A - 10 E bei relativen Versetzungen zwischen den Metallteilen 11 und 12 in bestimmten Hubbereichen entweder nach zwei Seitenrichtungen wie beim Lager 10 A, nach drei Seitenrichtungen wie beim Lager 10 D und 10 E, sowie nach vier Seitenrichtungen wie bei den Lagern 10 B und 10 C verhältnismäßig weich zu machen, überdies sämtliche dieser Lager bei über die Hubbereiche hinausgehenden Versetzungen verhältnismäßig hart auszugestalten, ist jeder der Gummikörper 13 so ausgestaltet, daß jeweils eine Ausnehmung 18 vorgesehen ist, die sich in den Gummikörper hinein von einem als exponiert anzuseilenden Oberflächenbereich 19 aus erstreckt. Dieser Oberflächenbereich 19 liegt zwischen dem ersten Metallteil 11 und den Seitenwahdungen 14 oder 14 - 17 bei zweiten Lager 12. Die Aussparung ist und bleibt an allen Seiten solange unverformt, wie die Versetzungen zwischen den Metallteilen innerhalb eines vorgegebenen Spielraumes liegen. Wird dieses Spiel überschritten, so nähert sich unter allmählicher Verkleinerung der Ausnehmung 18 der Metallteil 11 den Seitenwandungen des Metallteiles 12. Indem die Ausneheing noch völlig zurückgedrängt ist, verhärtet sich das Lager und es leistet jeder weiteren Versetzung in dieser Richtung einen sprunghaft erhöhten Widerstand.

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Das sechste Lager 10 F besitzt ebenfalls eine Ausnehmung 18 F, die sich in den Gummikörper 13 hinein von einem exponierten Oberflächenbereich 19 aus erstreckt. Die Ausnehmung liegt zwischen dem ersten Metallteil 11 P und den Seitenwandungen 14 F - 17 F.

Das Lager 10 F ist dazu bestimmt, als Drucklager zur Aufnahme relativer Versetzungen zwischen dem ersten Metallteil 11 F in Eichtung auf eine Rückwand 20 F des Metallteiles 20 F hin und von ihr weg zu wirken. Die Ausnehmung 18 F macht das Lager 10 F dabei verhältnismäßig weich in Bezug auf relative Versetzungen zwischen erstem Metallteil 10 F- in Richtung auf die Rückwand 20 F hin. Hingegen verhärtet sich das Lager bei über diese Grenze hinausgehenden Versetzungen.

Die Lager. 10 A - 10 F sind sämtlich geeignet für Anwendungen, bei denen sie zum Teil zur Aufnahme von Druckkräften und zum Teil zur Aufnahme von Scherkräften dienen sollen.

Jede der Ausnehmungen 18 A - 18 F hat eine oder mehrere, konvex gekrümmte Oberflächen 21, die über progressiv zunehmende Flächen mit Gegenflächen der Ausnehmungen tragen und auf diese Weise das Lager progressiv zunehmend versteifen. Die Ausnehmungen 18 B, 18 E und 18 F haben zusätzliche, flache Anschlagflächen 22, die parallel verlaufen zu den dazugehörigen Flächen des Metallteiles 11 und die dann plötzlich tragen und zwar unter Erzeugung einer plötzlichen Versteifung des Lagers bei fortgesetzter Versetzung der Metallteile im Verhältnis zueinander.

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ORIGINAL INSPECTED

Die gekrümmten, Anschlagflächen 21 besitzen V-förmige, nutenförmige Ausnehmungen 23, die sich unter Belastung progressiv schließen, sobald die Anlage der Anschlagflächen 21 verstärkt wird.

Verfahren zur Herstellung von Lager 10 A - 10 F werden vorzugsweise in einer zweiteiligen Vulkanisierform durchgeführt, die einen oder mehrere in ihr fixierte Metallkerne besitzt, die zur Ausbildung der Ausnehmungen 18 dienen.

Bei jedem der gezeigten Ausführungsbeispiele sind die Form und Seitenneigung der Ausnehmungen einschließlich der Muten 23 ao gewählt, daß Gummi im zvreiten Met all teil 12 zusammen mit dem eingebetteten Metallteil 11 in situ anzuordnen ist und daß der Gummi an'den beiden Metallteilen 11 und fest haftet. Dabei werden bekannte Techniken angewandt, die gewährleisten, daß der Gummi einwandfrei an diesen beiden Metallteilen 11 und 12 haftet, während dessen an den Kernen zur Erzeugung der Ausnehmungen keine Haftungsvorgänge verwirklicht werden dürfen.

Die Lager 10 B - 10 F haben Lagermontierhilfen (Zentrier zapf en) 2A- und 25, die über die Oberfläche der Metallteile 11 und 12 überstehen. Zeckmäßig sind diese Einbauhilfen einander gegenüber so versetzt, daß sie unter der statischen Last oder dem Eigengewicht des zu lagernden Motors in eine Linie oder nahezu in eine Linie versetzt werden, Im Falle des Lagers 10 F wird unter der statischen Last die Montierhilfe 24 soweit versetzt, daß sie ungefähr mit einem zwischen den beiden Bolzen 25 F., 25 F₂, liegenden Punkt fluchtet.

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Bas Lager 7 A besitzt eine quer durchgehende Sicke 26, die im Metallteil 11 A vorgesehen ist. Sie weist den weitern Lagerbolzen 25 -A- am Metallteil 12 A auf.

Die Ausnehmungen 18 A bi 18 F sind so ausgebildet, daß jede Ausnehmung unter der statischen Last bzw. dem Eigengewicht des zu lagernden Motors die gleiche, vorbestimmte Weite an allen drei oder vier Seiten aufweist.

Der Metallteil 12 dieses Lagers ist ausreichend steif ausgebildet, so daß die Seitenwände 14-17 Verformungskräften bei außergewöhnlichen Versetzungen zwischen den Metallteilen 11 und 12 widerstehen können.

Die anhand der einzelnen. Ausführungsbeispiele beschriebenen Lager weisen gegenüber bekannten Lagern dieser Art hauptsächlich den Vorteil auf, daß sie aufgrund ihrer Formgebung, bzw. der Abstimmung . der Ausnehmungen in dem Gummikörper es ermöglichen, sie in einem Arbeitsgang herzustellen. Dies ist insbesondere bei Serienfertigungen, ein Erfordernis, das die bisher bekannten Lager nicht erfüllen konnten; kann ihm, wie dargetan, aufgrund der Erfindung nachgekommen werden, so erreichen derartige Fertigungen erst die Wirtschaftlichkeit, die den technischen Aufwand, den sie erfordern, rechtfertigt.

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Claims (5)

1. AKTIENGESELLSCHAFT -

   München, den 5.Juni 1973 PA 90 008

   Pat ent ansprüche

   Gummimetallager mit Metallteilen, an denen ¥in aus Gummi oder dergleichen bestehender 'Zwischenkörper fest anhaftet, wobei ein erster Metallteil in den Gummikörper mindestens teilweise eingebettet ist, dadurch.gekennzeichnet, daß ein zweiter Metallteil eine den Gummikörper wenigstens zum Teil umgebende und an ihm anhaftende Wandung besitzt und daß in dem Gummikörper wenigstens eine Ausnehmung vorgesehen ist, die, von einer Stelle des Gummikörpers ausgehend, über einen zwischen erstem Metallteil und Wandung des zweiten Metallteiles liegenden Bereich erstreckt ist, wobei die Ausnehmung im entlasteten Lagerzustand formunverändert ist, so daß die Steifigkeit des Lagers durch die relative Versetzung der beiden Metallteile in Richtung aufeinander hin vergrößert ist.
2. 2) Gummimetallager nach Anspruch 1, insbesondere zur Aufnahme von Scherkräften oder einander überlagerter Scher- und Druckkräfte, gekennzeichnet durch eine Anordnung der Ausnehmung, bei der das Lager Scherkräfte bis zu einem vorgegebenen Maß weich aufnimmt, während die Ausdehnung bei größeren Scherkräften die Ausnehmung

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   .verkleinert, wenn nicht völlig geschlossen iirird, so daß das.Lager· bei größeren Seherbelastungen hart wird«
3. 3) Gummimetallager nach einem der Ansprüche 1 - 2, dadurch gekennzeichnet, daß an die Asunehmung Gummikörperteile angrenzen, die bei größeren Lagerbelastungen letztere übernehmen, so daß der Gummikörper progressiv und in Abhängigkeit von relativen Versetzungen der Metallteile aus einer Mittelage heraus verdrängt wird, so daß sich das Lager versteift«,
4. 4) Gummimetallager nach Anspruch 3% dadurch gekennz eichnet, daß der Gummikörperteil konvex gekrümmt ist.
5. 5) Gummimetallager nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß der konvex gekrümmte Gummikörperteil V-fönaige Muten aufweist, die sich-allmählich schließen und zur progressiven Versteifung des Lagers führen«

   6) Gummimetallager nach einem der Ansprüche 1 .--5-, vorzugsweise zur Aufnahme des Eigengewichtes-und zur Dämpfung zu großer Stellungsänderungen des Motors, gekennzeichnet durch eine asymmetrische Ausbildung von Ausnehmungen, mit erbreiterten und verschmälerten Ausmündungsquerschnitten, deren schmälere unter der Gewichtseinwirkung des Motors in gleicher Weise verstärkt wird wie eine.unter der Gewichtsein-=

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   15) Gummimetallager nach JaspruGA 12, das als Drucklager zur Aufnahme relativer Teraetiungen des ersten Metallteiles zur Bückwandung des zweiten Metallteile® hin und von ihr weg ausgelegt ist, gekennzeichnet durch eine Anordnung der Ausnehmung, bei der sich das Lager bei einer Bewegung

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