DE2406131A1

DE2406131A1 - Hochdehnbare hohlraum-elastomerbuchse und verfahren sowie mittel fuer deren zusammenbau

Info

Publication number: DE2406131A1
Application number: DE19742406131
Authority: DE
Inventors: Gary L Hipsher; Robert D Vosburgh
Original assignee: General Tire and Rubber Co
Current assignee: Aerojet Rocketdyne Holdings Inc
Priority date: 1973-02-09
Filing date: 1974-02-08
Publication date: 1974-08-15
Also published as: JPS53159482U; FR2217596B1; US3850418A; JPS49111085A; GB1454671A; FR2217596A1; IT1002019B; SE402154B; GB1454672A; CA1000332A

Description

Patentanwälte:
Dr. Ing. Walter Abitz
Dr. Dieter F. Mο rf
Dr. Hans-Α. Brauns .

B SQaGbM BS₁ Plmzenauentr. 28

8. Februar 197** GT-723

THE GENERAL TIRE & RUBBER COMPANY One General Street, Akron, Ohio l\kj>29_s V.St.A.

Hochdehnbare Hohlraum-Elastomerbuchse und Verfahren sowie Mittel für deren Zusammenbau

Die Erfindung betrifft eine Buchse mit einem elastomeren Einsatz, der im allgemeinen konzentrisch zwischen einer Innen- und einer Aussenhülse unter Druckbelastung steht, und insbesondere eine hochdehnbare Hohlraum-Elastomerbuchse sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.

Bei der Isolierung von Schwingungen zwischen Bauteilen ist es bekanntgeworden, ein elastomeres Element zuverwenden, das zwischen zwei konzentrischen starren Hülsen eingesetzt ist, wobei die Innenhülse an dem einen Bauteil befestigt ist und die Aussenhülse an einem anderen Bau-

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teil. Diese Buchsen wurden gewöhnlich dadurch hergestellt, daß ein unbefestigtes preßgeformtes Elastomeres zwischen die konzentrischen Hülsen eingesetzt und das Elastomere gehärtet wurde, um die Elemente haftend miteinander zu verbinden und die inneren Spannungen innerhalb des Elastomeren aufzuheben. Später wurde festgestellt, daß die Belastbarkeit dadurch erhöht werden kann, daß vorgehärtete elastomere Einsätze verwendet werden, die zwischen den Hülsen unter radialer Druckbelastung gehalten werden.

Eine weitere Verbesserung wurde dadurch erzielt, daß Ausnehmungen oder Hohlräume in dem elastomeren Einsatz geformt wurden, um Buchsen mit Federstexfigkeiten und Schwingungsdämpfungseigenschäften zu erhalten, die in der einen radialen Richtung von der in einer anderen radialen Richtung verschieden sind, Beispiele solcher mit Ausnehmungen versehener Buchsen sind in den US-Patentschriften 3 082 999, 3 147 964 und 3 642 268 beschrieben.

Gewöhnlich werden mit Ausnehmungen oder Hohlräumen versehene Elastomerbuchsen dadurch hergestellt, daß der elastomere Einsatz im Spritzgußverfahren, durch Formpressen oder im Preßsprxtzverfahren geformt und bei erhöhten Temperaturen gehärtet wird. Die Buchse wird dann auf einer herkömmlichen vertikalen Zusammenbaumaschine, wie sie beispielsweise in der US-Patentschrift 2 660 780 beschrieben ist, dadurch zusammengebaut, daß zuerst der elastomere Einsatz in eine metallische Aussenhülse eingepreßt und dann die metallische Innenhülse in die ringförmige öffnung im elastomeren Einsatz mit einem sich verjüngenden Dorn eingepreßt wurde. Gegebenenfalls kann die Innenhülse zuerst in den elastomeren Einsatz eingesetzt werden, oder es kann der elastomere Einsatz zwischen die

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Kilsen in einer einzigen Verfahrensstufe eingepreßt werden. Die zusammengebaute Buchse läßt man gewöhnlich etwa 24 Stunden altern, worauf sie auf eine Temperatur von etwa 140⁰C (etwa 285⁰F) erwärmt wird₉ um den Gummi mit den Hülsen haftend zu verbinden, welche Hülsen vorher mit einem Klebstoff beschichtet worden waren, der bei der"erhöhten Temperatur aktiviert wird.

Hohlraum-Elastomerbuchsen, die in der vorangehend beschriebenen Weise hergestellt werden, haben mehrfache Federsteifigkeiten ähnlich wie die unter Spannung zusammengebauten Elastomerbuchsen. Hohlraumbuchsen haben jedoch nicht die grössere Lebensdauer, die bei den unter Druckspannung stehenden hohlraumfreien Buchsen besteht, da es nicht möglich ist, eine wesentliche Dehnung des elastomeren Einsatzes während des Zusammenbaus zu erhalten. Im allgemeinen ist bei hohlraumfreien elastomeren Einsätzen eine Dehnung von 100 % möglich, während mit Ausnehmungen oder Hohlräumen versehene elastomere Einsätze eine Dehnbarkeit von weniger als etwa 10 % haben. Daher ergeben zwar die Hohlraum-Elastomerbuchsen die gewünschten mehrfachen Federsteifigkeiten, jedoch ist ihre Lebensdauer gewöhnlich nicht so gut wie bei hohlraumfreien Buchsen.

Durch die Erfindung wird ein Verfahren für den Zusammenbau von Hohlraum-Elastomerbuchsen geschaffen, bei welchem die erhöhte Dehnung des Einsatzes erhalten werden kann. Die erfindungsgemäßen Hohlraumelastomerbuchsen haben eine erhöhte Lebensdauer sowie eine bessere Bindung, da der Hohlraum-Elastomereinsatz unter hohe Druckbelastungen gebracht wird. Durch die Erfindung werden daher Hohlraum-Elastomerbuchsen mit mehrfachen Federsteifxgkexten geschaffen, die mit den von unter Spannung zusammengebauten Buchsen vergleichbar sind, sowie eine Lebensdauer, die mit der von

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unter Druckbelastung stehenden hohlraumfreien Buchsen vergleichbar ist.

Erfxndungsgemäße Hohlraumbuehsen werden vorzugsweise unter Verwendung eines AbstandsStückes zusammengebaut, das zwischen die Ausnehmungen oder Hohlräume des elastomeren Einsatzes und einer benachbarten Hülse der Buchse eingesetzt werden kann. Wenn der Hohlraum im elastomeren Einsatz zwischengeschaltet ist, kann das Abstandsstück in diesen eingepaßt werden. Das Abstandsstück wird vorzugsweise mit einer Form hergestellt, die der Endform der Hohlräume, an denen es während und nach dem Zusammenbau anliegt, im wesentlichen angepaßt ist.

Gewöhnlich weist der elastomere Einsatz Ausnehmungen auf, die an seiner Aussenfläche vorgesehen sind, um ein Hohlraumvolumen zwischen dem Einsatz und der Aussenhülse zu erhalten. In einem solchen Fall kann das Abstandsstück in das Hohlraumvolumen eingepaßt werden, dessen Innenflächen im wesentlichen der Endform der Ausnehmungen nach dem Zus ammenbau angepaßt sind. Das Abstandsstück wird in den elastomeren Einsatz vor dem Einpressen des Einsatzes in die Aussenhülse eingesetzt. Die Aussenhülse der Buchse wird in ein oberes Aufnahmeelement gebracht und ein unteres Aufnahmeelement wird dazu verwendet, den. Einsatz und das Abstandsstück in die Aussenhülse zu pressen. Sodann wird ein sich verjüngender Dorn, hinter dem die Innenhülse angeordnet ist, durch eine öffnung im Einsatz gepreßt, um die Innenhülse in diesen einzusetzen. Nach dem Entfernen des Doms liegt der Einsatz mit Druck gegen die Innenhülse an. Die zusammengebaute Einheit wird zusammen mit dem eingesetzten Abstandsstück dann in einen Ofen gebracht, um den elastomeren Einsatz sowohl mit der Innenhülse als auch mit der Aussenhülse haftend zu verbinden. Nach Beendigung des Bindevorgangs wird die Einheit aus dem Ofen entnommen und das Abstandsstück entfernt,

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beispielsweise unter Verwendung einer einfachen Presse.

Da die Erfindung die Verwendung eines AbstandsStückes während des Zusammenbaus vorsieht, um eine hohe Dehnung eines Hohlraum-Elastomerexnsatzes zu erzielen, ist die genaue Folge beim Zusammenbau der Buchse unwesentlich. Dehnungen von mehr als 10 % und bis zu mindestens 100 % können durch die Verwendung des AbstandsStückes gemäß der Erfindung erreicht werden. Es kann daher Buchsen mit Hohlraum-Elastomereinsätzen hergestellt werden, die eine hohe Lebensdauer und mehrfache Federsteifigkeiten haben, was bisher bei Hohlraum- Elastomerbuchsen nicht möglich war.

Die Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden näheren Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen und zwar zeigen:

Fig_# 1 eine Draufsicht einer Buchse mit einem Hohlraum-Elastomereinsatz, bei welchem die Hohlräume benachbart der Aussenflache des Einsatzes vorgesehen sind;

Fig. 2 und 3 Ansichten im Schnitt nach der Linie II-II bzw. HI-III in Fig. 1;

Fig. «♦ eine Draufsicht des bei der in Fig. 1 gezeigten Buchse - verwendeten Hohlraum-Elastomereinsatzes;

Fig. 5 eine Draufsicht des AbstandsStückes, das während des Zusammenbaus der Buchse dazu verwendet wird, die hohe Dehnung des in Fig. k gezeigten Elastomereinsatzes zu erzie-len;

Fig. 6 Ansicht im Aufriß des in Fig. 5 dargestellten Ab- ' Standstückes;

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Fig. 7 eine auseinandergezogene Darstellung, welche den Zusammenbau einer Buchse unter Verwendung des Abstandsstückes nach Fig. 5 und 6 zeigt;

Fig. 8 eine Draufsicht einer zusammengebauten Buchse vor dem Entfernen des AbstandsStückes und

Fig. 9, 10 und 11 Ansichten im Schnitt IX-IX, X-X bzw. XI-XI in Fig. 8.

Die in Fig. 1, 2 und 3 dargestellte Hohlraum-Elastomerbuchse 10 besitzt eine starre Aussenhülse 11 entweder von einem länglichen oder kreisförmigen Querschnitt. Innerhalb der Aussenhülse 11 hat ein Hohlraum-Elastomereinsatz 12 Preßbindung. In den elastomeren Einsatz 12 ist eine Innenhülse 13 eingepreßt, die einen kreisförmigen, rechteckigen oder länglichen Querschnitt haben kann, wie gezeigt. Die Aussenhülse 11 kann an dem einen Bauteil befestigt werden, der eine Schwingungsisolierung von einem anderen Bauteil erhalten soll, beispielsweise zur Schwingungsisolierung eines Kraftfahrzeugmotors von dem Kraftfahrzeugrahmen.

Der Elastomereinsatz 12 kann beispielsweise dadurch hergestellt werden, daß ein Stammansatz einer Gummimischung mit geeigneten Mengen eines Beschleunigers, Verzögerers und Weichmachers sowie von Härtemitteln, Härtebeschleunigern, Antioxydantien und Füllstoffen hergestellt wird. Zur Bildung des Elastomereinsatzes wird die Gummimischung im Spritzgußverfahren, im Preßspritzverfahren oder durch Formpressen verarbeitet und gehärtet. Der Einsatz hat gewöhnlich eine Shore-Eärte A mit Durometerwerten von 35 - 70 und vorzugsweise 50 oder weniger.

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Der in Fig. 4 dargestellte Elastomereinsatz 12 weist zwei Hohlräume bzw. Ausnehmungen 15 und 16 auf, die (wie gezeigt) so vorgesehen sein können, daß sie einander diametral entgegengesetzt sind, oder sie können zueinander vjinkelig versetet sein. Die Hohlräume 15 und 16 können in ihrer Form und Größe identisch vorgesehen sein oder verschiedene Formen und/oder Größen je nach den beabsichtigten Gebrauchs- und Federungseigenschaften haben. Beispielsweise sind in der US-Patentschrift 3 147 9 64 die Hohlräume in ihrer Größe gleich bemessen und diametral entgegengesetzt, um Isolierungseigenschaften zu erhalten, die in der einen radialen Richtung von derjenigen auf einer Achse senkrecht zu dieser Richtung verschieden sind. In der US-Patentschrift 3 508 745 sind die Hohlräume winkelig versetzt beschrieben₉ um eine Buchse mit drei Steifigkeiten zu erhalten. Der elastomere Einsatz 12 weist gewöhnlich zwei Anlageflächen 17 und 18 auf, die mit Druck gegen die Innenflächen der Aussenhülse 11 anliegen» Es ist jedoch möglich, die Hohlräume so vorzusehen, daß sie der Innenhülse 13 benachbart oder unmittelbar innerhalb des Elastomereinsatzes 12 vorgesehen sind. Obwohl die vorangehende Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform auf Buchsen mit Hohlräumen an der Aussenflache des Elastomereinsatzes 12 gerichtet ist, ist das Verfahren des Zusammenbaus das gleiche bei Hohlräumen, die benachbart der Innenhülse oder zwischenliegend innerhalb des Einsatzes vorgesehen sind. Die Anlageflächen des Abstandstückes werden entsprechend vorgesehen.

Beim Zusammenbau der Bauelemente zu einer elastomeren Buchse 10 wurde festgestellt, daß eine hohe Dehnung des Elastomereinsatzes 12 vorzugsweise von mindestens 30 % und am meisten erwünscht von 40 - 60 %, durch die Verwendung eines Abstandsstückes erzielt werden kann. Das Abstandsstück ist vorzugs-

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weise so ausgebildet, daß es der Endform des Elastomereinsatzes angepaßt ist, d.h. die gewünschte Form, welche die Hohlräume nach dem Entfernen des Abstandsstück beim Zusammenbau zwischen der Innenhülse und der Aussenhülse annehmen. Das Abstandsstück kann aus einem geeigneten Material wie glasgefülltes Nylon hergestellt werden und ist vorzugsweise so beschaffen, daß es den Temperaturen standhalten kann, die im Bindeofen auftreten, wenn vor dem Entfernen des Abstandsstücks der Zusammenbau haftend verbunden wird.

In Fig. 5 und 6 ist ein Abstandsstück 20 gezeigt, das mit der Endform der Hohlräume 15 und 16 des Elastomereinsatzes 12 im wesentlichen übereinstimmend hergestellt worden ist. Das Abstandsstück 20 besitzt zwei Seitenwände 21 und 22, deren Innenflächen der Endform der Hohlräume 15 und 16 angepaßt sind. Ferner ist eine Endwand 23 mit einer öffnung vorgesehen, die so geformt ist, daß die Innenhülse 13 hindurchtreten kann. Die Endwand 23 ist zur Anlage an dem oberen Aufnahmeelement während des Zusammenbaus der Buchse 10 bestimmt. Die Ränder 2 6 und 27 der Endwand 23 sind so geformt, daß sie an der Innenfläche der Aussenhülse 11 über die volle Länge anliegen. Um die zum Formen des Abstandsstückes 20 verwendete Materialmenge zu verringern, sind die Seitenwände 21 und 22 mit Vorsprüngen 28 und 29 versehen. Die Vorsprünge 28 und 23 sind vorzugsweise in der Mitte der jeweiligen Seitenwände diametral angeordnet und erstrecken sich über deren Länge. Die Vorsprünge 28 und 29 sind zur Anlage an der Innenfläche der Aussenhülse 11 bestimmt, um zusammen mit der Endwand 23 das Abstandsstück 20 innerhalb der Aussenhülse 11 zu halten. Das Abstandsstück weist eine öffnung 31 auf, durch welche der Elastomereinsatz 12 und die Innenhülse 13 mit Druck innerhalb der Aussenhülse 11 anliegen.

Fig« 7 zeigt in auseinandergezogener Darstellung das Verfahren

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zum Zusammenbau der erfindungsgemäßen Buchse. Ein oberes metallisches Aufnahmeelement 33, welches einen Teil einer vertikalen oder horizontalen Zusammenbaumaschine bildet, wie sie in der US-Patentschrift 2 660 780 gezeigt ist, wird in Zusnmmenwirkung mit einem unteren metallischen Aufnahmeelement 34 dazu verwendet, den Hohlraum-Elastomereinsatz 12 in die Aussenhülse 11 und in das in dieser angeordnete Abstandsstück 20 zu pressen. Ein Dorn 35 mit einem sich verjüngenden Nasenabschnitt 36, zwei Ansätzen 37 zur Verwendung mit der Innenhülse 13, wie gezeigt, und eine. Verlängerung 38 zum Tragen der Innenhülse 13 wird durch das untere Aufnahmeelement 3k und die ringförmige öffnung in dem Hohlraumelastomereinsatz 12 durch eine Dornstange 39 gepreßt. Wenn die Dornnase 36 aus dem EIastomereinsatz austritt, kommt es zur Druckausübung durch den Hohlraumeinsatz 12 auf die Innenhülse 13. Die Dornstange 39 wird durch Umkehrung des Zusammenbauvorgangs zurückgezogen und der Dorn 35 durch das obere Aufnahmeelement entfernt.

Die in Fig. 8-11 gezeigte'zusammengebaute Buchse 10' enthält ein Abstandsstück 20. Vorzugsweise wird dann die Buchse 10' in einen Bindeofen gebracht, um den Hohlraumelastomer-Einsatz 12 mit der Innenhülse und der Aussenhülse 13 bzw. 11 haftend zu verbinden. Nach dem Entfernen aus dem Bindeofen wird das Abstandsstück 20 entfernt, um eine fertige Buchse 10 zu erhalten.

Obwohl eine gegenwärtig bevorzugte Ausführungsform der Erfindung gezeigt und beschrieben wurde, kann sie innerhalb des Rahmens der Erfindung abgeändert werden.

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Claims

P atentansprüche

(l. Hochdehnbare Hohlraum-Elastomerbuchse, gekennzeichnet durch eine Aussenhülse (11), eine Innenhülse (13), in Abstand von dieser und innerhalb derselben und einen Hohlraum-Elastomereinsatz (12) zwischen die Innen- und die Aussenhülse eingepreßt, welcher Einsatz mindestens einen Hohlraum aufweist und mehr als 10 % gedehnt ist.

2. Buchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (12) von etwa HO - 60 % gedehnt ist.

3« Buchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz um mindestens etwa 100 % gedehnt ist.

H. Buchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz mindestens 30 % gedehnt ist.

5. Abstandsstück zur Verwendung für den Zusammenbau einer Elastomerbuchse mit einem Hohlraum-Elastomereinsatz, der zwischen einer starren Innenhülse und einer starren Aussenhülse gepreßt angeordnet ist, welches Abstandsstück (20) mindestens eine Längswand aufweist, die zur

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Anlage an dem Elastomereinsatz an den Hohlräumen während des Zusammenbaus der Buchse bestimmt ist, wobei die Zahl der erwähnten Wände gleich der Zahl der Hohlräume des Elastomereinsatzes ist.

6. Abstandsstück nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet₃ daß die Flächen der Längswände, die an den Hohlräumen anliegen, der Endform der Hohlräume des Elastomereinsatzes angepaßt sind«,

7, Abstandsstück nach Anspruch 5₉ gekennzeichnet durch zwei Längsseitenwände, deren Innenflächen zur Anlage an dem Einsatz an den Hohlräumen bestimmt sind_s während die erwähnten Aussenflachen zur Anlage an der Innenfläche der Aussenhülse bestimmt sind, und eine Endwand mit einer öffnung, durch welche die Innenhülse hindurchragen kann, wobei die Ränder der Endwand einem Teil der Innenfläche der Aussenhülse angepaßt sind.

Abstandsstück nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dieses den Temperaturen eines Bindeofens standhalten kann.

9» Abstandsstück nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenflächen der Längsseitenwände der Endform- , hohlräume des Elastomereinsatzes angepaßt sind.

10» Verfahren zum Zusammenbau einer Hohlraum-Elastomerbuchse

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mit einem Hohlraum-Elastomereinsatz, der zwischen einer starren Innenhülse und einer starren Aussenhtilse eingepreßt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Elastomereinsatz zwischen die beiden starren Hülsen eingepreßt wird, wobei das Abstandsstück nach Anspruch 5 innerhalb der Hohlräume des Elastomereinsatzes anliegt, worauf das Abstandsstück nach dem Einsetzen des Elastomereinsatzes entfernt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstandsstück zuerst so angeordnet wird, daß es am Elastomereinsatz an.den Hohlräumen anliegt, und der Einsatz sowie das Abstandsstück zwischen die starren Hülsen eingepreßt werden.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstandsstück zuerst innerhalb der Aussenhülse angeordnet wird, sodann der Elastomereinsatz in die Aussenhülse und das Abstandsstück eingepreßt wird, worauf die Innenhülse in den Elastomereinsatz.eingeführt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammengebaute Hohlraum-Elastomerbuchse in einen Bindeofen gebracht wird, bevor das Abstandsstück entfernt wird.

Verfahren zum Zusammenbauen einer Buchse mit einem Hohl-

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raum-Elastomereinsatz, der zwischen einer starren Innenhülse und einer starren Aussenhülse eingepreßt ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abstandselement so angeordnet wird, daß es an dem Elastomereinsatz und an der benachbarten Hülse beim Einpressen des Einsatzes zwischen die Hülsen anliegt, und das Abstandsstück nach dein Einsetzen des Elastomereinsatzes zwischen die Hülsen entfernt wird.

15, Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstandsstück entfernt wird, nachdem die zusammengebaute Buchse einer Behandlung zur Wärmebindung unterzogen worden ist.

16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstandsstück zwei Seitenwände aufweist, die zur Anlage an den Hohlräumen des Elastomereinsatzes bestimmt sind.

17, Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände der Endform der Hohlräume nach dem Zusammenbau angepaßt sind.

18. Hochdehnbare Hohlraum-Elastomerbuchse, dadurch gekennzeichnet, daß diese nach dem Verfahren nach Anspruch hergestellt worden ist.

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19. Hoehdehnbare Hohlraum-Elastomerbuchse, dadurch gekennzeichnet, daß diese nach dem in Anspruch 12 gekennzeichneten Verfahren hergestellt worden ist.

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