DE2421505A1 - Verfahren und vorrichtung zum zusammenbau elastischer buchsen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum zusammenbau elastischer buchsen

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Description

J Pd'onMmvfilte: 2 A 2 1 5 0 5
Dr. Ir.:'. VA-Jfor Abitz
Ur.DielerF.Morf 3' Mai
Oc. Hans-Α. Brauns GT-738-P
U [function Ou, P.uiizoaauursir. 28
THE GENERAL TIRE & RUBBER COMPANY One General Street, Akron, Ohio 44329, V.St.A.
Verfahren und Vorrichtung zum Zusammenbau elastischer
Buchsen
Die vorliegende Erfindung betrifft elastische Buchsen, in welchen ein im wesentlichen zylindrischer oder ovaler elastomerer Einsatz unter radialem Druck zwischen einer äusseren Hülse oder einem "Aussenmetall" und einem inneren Kern oder einem "Innenmetall" angeordnet wird, und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zusammenbau derartiger Buchsen.
Die erfindungsgemässen elastischen Buchsen sind im grassen Umfang und mit grossem Erfolg im Fahrzeugbau eingesetzt worden, wo es häufig erforderlich ist, eine biegsame Verbindung zwischen zwei Elementen vorzusehen oder diese gegen Schwingungen voneinander zu isolieren, wobei ein Element mit dem inneren Kern und das andere Element mit der äusseren Hülse ■ verbunden ist. Die elastische Buchse gestattet eine Relativdrehung der beiden Elemente zueinander um eine gemeinsame
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Achse, eine axiale -Bewegung zueinander oder eine kombinierte radiale und axiale Bewegung.
Beispiele von üblichen Buchsenanordnungen sind aus den
US-Patentschriften 2 877 5*»3 und 3 588 979 der Anmelderin bekannt. Die erstgenannte Patentschrift betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zusammenbau elastischer Buchsen, wobei die äussere Hülse und der Einsatz innerhalb vertikal beweglicher Kreuzköpfe angeordnet sind und der innere Kern auf einem vertikal beweglichen Dorn angebracht ist. Die Kreuzköpfe treffen aufeinander, um den Einsatz in die äussere Hülse zu drücken, ^rorauf der Dorn anschliessend den inneren Kern anhebt und ihn in den Einsatz drückt.
Elastische Buchsen wiesen zunächst eine verhältnismässig einfache Formgebung auf, jedoch hat sich mit fortschreitender Technik der Bereich der verwendeten Materialien und die Vielfalt der konstruktiven Anordnungen erweitert. Viele Buchsen neuerer Bauart verwendeten Materialien niedrigerer Härte oder einander gegenüberliegend angeordnete Hohlräume, um der Buchse eine veränderliche Pederkonstante zu erteilen.
Durch jede dieser Abänderungen wird die Längssteifigkeit des Buchseneinsatzes verringert, so dass es schwieriger wird, die Buchse durch das Eindrücken des Einsatzes zusammenzubauen und insbesondere den Einsatz in die äussere Hülse zu drücken und anschliessend den inneren Kern mit Kraftanwendung in den Einsatz einzuführen.
Der Zusammenbau von Ausführungsformen herkömmlicher Bauart wurde durch die Verwendung von Schmiermitteln erleichtert, einschliesslich von Petroleumöl oder Mineralöl
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oder einem dünnen (Jas film, beispie lsweise einem Luft film, wie dies in der US-Patentschrift 3 588 979 beschrieben ist. Ungeachtet derartiger Portschritte wurde bisher keine zufriedenstellende Lösung für den Zusammenbau von Buchsen gefunden, Vielehe Materialien mit niedriger Härte und komplizierter Formgebung des Einsatzes verwenden, insbesondere wenn dabei Hohlräume vorgesehen sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, durch welche der Zusammenbau von elastischen Buchsen erleichtert wird, welche Einsätze aus einem Material mit verhältnismässig niedriger Härte aufweisen oder Vielehe einander gegenüberliegende Hohlräume besitzen und welche unter Einfluss einer axialen Kraft, wie sie während dem Zusammenbau üblicher Buchsen ausgeübt wird, dazu neigen, sich zu krümmen oder umzufalten.
Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Zusammenbau elastischer Buchsen zu schaffen, bei welchen die Notwendigkeit für eine grosse Presse für den Zusammenbau, die verhältnismässig grosse Kräfte ausüben kann, entfällt.
Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zusammenbau elastischer Buchsen zu schaffen, welche es ermöglichen, den Zusammenbau ohne elektrische oder hydraulische Leistung vorzunehmen, und Vielehe lediglich eine Evakuiereinrichtung erfordern.
Der Erfindung liegt schliesslich noch die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Zusammenbau elastischer Buchsen zu schaffen, welche sich sowohl für eine Betätigung von Hand
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als auch als Teil einer Presse zum Zusammenbau eignet.
Dies wird im Einklang mit der vorliegenden Erfindung durch eine Vorrichtung erreicht, welche ein Basiselement mit einer oberen Stirnfläche aufweist, sowie eine Einrichtung zur Halterung des starren inneren Kerns, einen innerhalb des inneren Kerns angeordneten Dorn, welcher einen sich verjüngenden oberen Abschnitt aufweist, der Über den Kern hinausragt, ein äusseres Wandelement, welches sich vom Basiselement im wesentlichen normal zur oberen Stirnfläche erstreckt und die äussere starre Hülse im wesentlichen konzentrisch über dem inneren Kern festlegt, so dass beim Einsetzen des Dodenabschnittes des Einsatzes im oberen Abschnitt der äusseren Hülse der obere Abschnitt des Dornes in dichtender Berührung mit der eine Bohrung bildenden Innenfläche des Einsatzes steht, wobei das Basiselement, das äussere Wandelement, der Einsatz und der Dorn eine im wesentlichen luftdichte Kammer bilden. Die Vorrichtung weist ferner eine Einrichtung auf, um in dieser Kammer ein Vakuum zu erzeugen und das Basiselement enthält mindestens einen Kanal, um eine Verbindung zwischen der Kammer und der Vakuumvorrichtung herzustellen.
Im Einklang mit einem v/eiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung sind vor der Anwendung des Vakuums die äussere Hülse und der innere Kern im Verhältnis zueinander im wesentlichen in der gleichen räumlichen Lage angeordnet, wie in der zusammengebauten Buchse.
Die Erfindung wird anschliessend anhand der Zeichnungen beschrieben, welche bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung darstellen.
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Pig. 1 zeigt eine Qirerschnittsdars teilung, welche das Verfahren und die Vorrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung verdeutlicht. Wie bereits vorausgehend aufgeführt wurde, kanndie Erfindung zum Zusammenbau eines beliebigen Gegenstands oder einer Vorrichtung dienen, in welcher ein elastisches oder elastomeres Element unter radialem Druck zwischen einem inneren Kern und einer äusseren Hülse gehalten wird, jedoch ist sie besonders nützlich in Verbindung mit Buchsen, in welchen das elastische Element aus einem Material verhältnismassig niedriger Härte, beispielsweise 35 bis 50 Shore A, besteht oder mit Hohlräumen versehen ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt der elastomere Einsatz 10 ein Paar einander gegenüberliegend angeordneter Hohlräume 12, eine Bodenfläche Ik und eine umfangseitige Bodenabschrägung 16. Die Aussenabmessungen des Einsatzes sind grosser als die Innenabmessungen der äusseren Hülse 20, während die Innenabmessungen des Einsatzes kleiner als die Aussenabmessungen des Kerns 22 sind, wodurch an beiden Stellen ein Pressitz und eine resultierende radiale Kompression des Einsatzes beim Zusammenbau erhalten wird. Fig. 1 zeigt die relativen Stellungen des Einsatzes, des Kerns und der Hülse vor dem Zusammenbau und Fig. 2 zeigt die zusammengebaute Buchse, die zum Abnehmen von der Vorrichtung bereitsteht.
Wie am besten aus den Fig. 1 und 3 ersichtlich ist, besteht die Vakuum-Zusammenbau-Vorrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung aus einem Basiselement 30» welches einen mittleren erhöhten Abschnitt 32 aufweist, in welchem der Kern 22 festgelegt werden kann. Das. Basiselement weist ferner eine nach oben gerichtete Wandung 32I auf, welche vorzugsweise einstückig mit dem Basiselement ausgebildet ist und im wesentlichen die
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gleiche Form wie die Hülse 20 besitzt. Die Wandung ~$k ist mit einer Innenschulter 36 versehen, auf welcher die Hülse derart angeordnet werden kann, dass im wesentlichen eine luftdichte Abdichtung entsteht, wenn die Hülse unter Druck gegen die Innenschulter 36 gehalten wird. Eine Anzahl von Luftkanälen 38 stellt eine Verbindung zwischen der Oberseite 1IO des Basiselements und einer nicht dargestellten Evakuiervorrichtung her. In dem Basiselement 30 ist ein Trichterelement kh vorgesehen, welches eng an der Hülse 20 anliegt und auf der Oberseite der Wandung 34 aufgesetzt ist. Das Trichterelement 44 weist eine nach innen geneigte Fläche auf5 welche sich mindestens soweit nach innen erstreckt wie die Innenwand der Hülse. Obwohl die umfangseitige Bodenabschrägung l6 des Einsatzes 10 eine einleitende Bewegung des Einsatzes in die Hülse ermöglicht, ist üblicherweise keine derartige eckseitige Abschrägung an der Oberseite der Ausnehmung 12 vorgesehen, sondern vielmehr eine scharf ausgebildete Kante 18, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist. Ist daher der Einsatz weit genug in der Hülse 20, so dass die Kante neben der Oberkante der Hülse'liegt, und nicht an der Oberkante hängt, so gleitet die Kante l8 längs der nach innen geneigten Fläche 46 nach unten in die Hülse 20.
Um die Fluchtung der Innenabmessung des Einsatzes über dem Kern zu erleichtern, kann ein Dorn 50 vorgesehen und innerhalb des Kerns 22 angeordnet werden, wobei der Dorn näherungsweise die gleiche Form wie der Kern aufweist und an seinem oberen Ende in einer Abschrägung 52 endet, längs welcher die von der Bodenfläche IiJ und der Innenfläche 19 des Einsatzes gebildete Kante gleiten kann, wobei die Innenabmessungen des Einsatzes allmählich zunehmen. Am unteren Ende der Abschrägung 52 ist ein Vorsprung 54 angeordnet, welcher die Oberseite des
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Kerns 22 überragt und sich nach aussen über die Aussenabmessungen des Kerns hinauserstreckt. Die Abschrägung und das Trichterel'ement ermöglichen nicht .nur einen erleichterten Eintritt der jeweiligen zugehörigen Teile in die Zusammenbaulage, sondern tragen auch dazu bei, eine Beschädigung des elastomeren Einsatzes zu verhindern, welcher durch rauhe Flächen am Ende des Kerns oder der Hülse beschädigt werden könnte.
Die Buchseneinsätze bestehen üblicherweise aus Naturgummimaterialien und der Kern und die Hülse können aus Aluminium hergestellt sein, werden jedoch vorzugsweise aus kaltgewalztem Stahl gefertigt. Bezüglich der erfindungsgemässen Vorrichtung wird darauf hingewiesen, dass das Basiselement 30,der Dorn 50 und das Trichterelement Mh aus starrem Kunststoff geformt werden können, jedoch aus Gründen einer wirtschaftlichen Herstellung von kleinen Stückzahlen jeder Teil vorzugsweise aus Werkzeugstahl hergestellt wird, wobei bestimmte Flächen, wie die Oberfläche der Abschrägung 52, geschliffen und zur Erzielung einer Feinbearbeitung poliert sind.
•Zusammenbau
Beim Betrieb der Vakuum-Zusammenbau-Vorrichtung befinden sich die Teile der Buchse und der Vorrichtung in der in Fig. 1 gezeigten Stellung, wobei die nach innen geneigte Fläche 46 an der umfangseitigen Bodenabschrägung l6 anliegt. Die Hülse 20, die Bödenfläche Ik des Einsatzes, die Abschrägung des Dorns 50 und das Basiselement 30 bilden eine geschlossene Kammer, an welcher ein Vakuum angelegt werden kann. Da das Vakuum selbst nicht genügend Kraft liefert,
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um alle Buchsen zusammenzubauen, ist gemäss Fig. 1 ein Kolben 6O vorgesehen, welcher eine zusätzliche Kraft für den Zusammenbau liefert. Der Kolben 60 kann aus einer handbetätigten Vorrichtung bestehen oder Teil einer Presse sein. Der Kolben 60 besitzt eine vertikale Bohrung, so dass bei der Abivärtsbewegung des Einsatzes 10 und des Kolbens 60 über den Dorn 50 nach unten die Abschrägung 52 in die Bohrung 62 eindringt und keine Berührung zwischen Kolben und Abschrägung vorhanden ist.
Für Buchsen, welche nicht in ausreichend grossen Stückzahlen gefertigt werden, um die Automatisierung einer Presse für den Zusammenbau zu rechtfertigen, kann der Kolben βθ durch eine von Hand ausgeübte Kraft ersetzt werden. Die Verbindung eines an der Kammer angelegten Vakuums und einer äusseren Kraft, falls eine solche erforderlich ist, drückt den Einsatz 10 über den Kern 22 nach unten und gleichzeitig in die Hülse 20 in die endgültige Einbaulage gemäss Fig. 2 hinein, wobei in dieser Figur Dorn, Trichterelement und Kolben nicht dargestellt sind.
Zusätzlich, zur Verwendung des Kolbens kann die Einführung des Einsatzes in die Hülse durch die Verwendung eines Schmiermittels, wie beispielsweise von Petroleumö3, erleichtert werden, wie dies in der vorausgehend genannten US-Patentschrift 3 588 979 beschrieben ist.
Es ist offensichtlich, dass das jeweilige Verfahren der Anwendung eines Vakuums an der Kammer für die Erfindung nicht von Bedeutung ist und die Erfindung ist nicht auf eine besonders ausgebildete Vakuumvorrichtung beschränkt. Desgleichen ist der verwendete Vakuumpegel nicht kritisch und ein optimaler Vakuumwert kann für die jeweilige Buchsenanördnung und
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Härte des Einsatzes -leicht empirisch ermittelt werden. Im allgemeinen sollte jedoch die Vakuumvorrichtung ein Vakuum von mindestens etwa 500 bis 625 mm Hg erzeugen können, wobei der Vakuumpegel die Geschwindigkeit beeinflusst, mit welcher der Einsatz in seine Zusammenbaulage gezogen wird.
Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung der Vorrichtung in Verbindung mit irgendeiner besonderen Formgebung der Buchse oder des Einsatzes beschränkt. Im Einklang hiermit stellt Fig. 4 eine von vielen möglichen Ausführungsformen der Erfindung dar, die ähnlich wie die Ausführungsform der Fig. 1 aufgebaut ist, wobei entsprechende Teile das gleiche ~* Bezugszeichen unter Hinzufügung eines Apostrophs aufweisen und das Trichterelement und der Kolben weggelassen sind. In Fig. 4 besitzt die Buchse einen geraden zylindrischen Einsatz 10', v/elcher keine Hohlräume aufweist, eine zylindrische Hülse 20' und einen zylindrischen Kern 22'. Es wurde zwar vorausgehend darauf hingewiesen, dass die Erfindung besonders vorteilhaft ist, wenn der Buchseneinsatz aus einem Material verhältnismässig niedriger Härte besteht, jedoch kann durch die Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens und der entsprechenden Vorrichtung in einer üblichen Presse für einen Buchsenzusammenbau, die beim Zusammenbauder Buchse erforderliche Kraft erheblich verringert werden. Wird andererseits der Zusammenbau von Hand ohne Presse vorgenommen, so wird es durch das Verfahren und die Vorrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung wirtschaftlich möglich, kleine Stückzahlen spezieller Buchsen herzustellen, wobei lediglich eine Werkbank benötigt wird oder grosse Stückzahlen von Buchsen zu fertigen, ohne dass zusätzliche Pressen für den Zusammenbau und die damit verbundene Erweiterung der Fabrikationsräume, beispielsweise bezüglich elektrischer und hydraulischer Kraft erforderlich sind.
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Es ist offensichtlich, dass weitere Abänderungen der Erfindung möglich sind und diese werden im Rahmen der anliegenden- Ansprüche von der Erfindung mitumfasst.
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Claims (8)

GT-738-F ff 3. Mai Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Zusammenbau elastischer Buchsen und" dergleichen, -welche einen elastomeren gummiartigen Einsatz aufweisen, der einen Bodenteil und eine Stirnfläche besitzt, die mit einer Bohrung versehen ist, welche im wesentlichen senkrecht zum Bodenteil verläuft, wobei der Einsatz unter radialen Druckkräften zwischen einer starren äusseren Hülse und einem starren inneren Kern gehalten wird, gekennzeichnet durch:
a) ein Basiselement mit einer oberen Stirnseite und einer Einrichtung zum Pestlegen des inneren Kerns,
b) einen Dorn, der innerhalb des inneren Kerns angeordnet ist und einen abgeschrägten oberen Abschnitt aufweist,
. welcher über den Kern hinausragt,
c) wobei das Basiselement eine äussere Wandung aufweist, die sieh vom Basiselement im wesentlichen normal zur oberen Stirnfläche erstreckt und die äussere Hülse im wesentlichen konzentrisch zum inneren Kern hält, so dass beim Einsetzen des Bodenteils des Einsatzes innerhalb der oberen Stirnfläche der äusseren Hülse der obere Abschnitt des Dornes sich in dichtender Berührung mit der die Bohrung bildende Fläche des Einsatzes befindet, wobei das Basiselement, die äussere Wandung, der Einsatz und der Dorn eine geschlossene im wesentliche luftdichte Kammer bilden,
d) eine Einrichtung zum Evakuieren der Kammer und
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e) das Bas is element mindestens einen Kanal auf v/eist, tun eine Verbindung zwischen der Kammer und der Vorrichtung zur Erzeugung eines Vakuums herzustellen.
2. Vorrichtung nach Anspruch I3 gekennzeichnet durch ein Trichtereleraent, welches in Anlage an die starre aus sere Hülse gebracht v/erden kann und welches an seinem oberen Ende umfangseitig eine nach innen geneigte Fläche aufweist, die sich radial nach innen erstreckt, um an ihrem unteren Ende mit einer Kante zu münden, welche einen im v;e s ent liehen gleichmässigen Abstand gegenüber dem oberen inneren Rand der Hülse aufweist und einwärts bezüglich desselben angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Basiselement und die äussere Wandung einstückig ausgebildet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Element, welches in Anlage mit dem Einsatz gebracht werden kann, um auf diesen eine nach unten gerichtete Kraft zu übertragen, dass dieses Element eine Bohrung aufweist, dessen Achse im wesentlichen senkrecht zur Achse des Dorns liegt und die Abmessungen der Bohrung grosser als die Abmessungen des grössten Querschnittsbereichs des Dornes sind, gemessen senkrecht zur Dornachse.
5« Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Erzeugung eines Vakuums ein Vakuum von mindestens 5OO mm Hg erzeugen kann.
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6. Verfahren zum Zusammenbau eines Gegenstandes, welcher einen elastomeren gummiartigen Einsatz aufweist, der mit einem Bodenteil und einer Stirnfläche versehen ist, welche eine- im wesentlichen senkrecht zum Boden teil verlaufende Bohrung aufweist, wobei der Einsatz unter radialen Druckkräften zwischen einer starren äusseren Hülse mit einer oberen Stirnfläche und einem starren inneren Kern gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass
a) eine Vorrichtung verwendet wird, welche ein Basiselement mit einer Einrichtung zum Pestlegen des inneren Kernes aufweist, sov/ie eine aus sere Wandung, die vom Basiselement ausgeht, um die äussere Hülse derart festzulegen, dass sich die Hülse und der Kern im wesentlichen in der gleichen räumlichen Lage zueinander befinden, wie in der zusammengebauten Buchse,
b) die Hülse und der Kern zueinander festgelegt werden,
c) der Basisteil des Einsatzes innerhalb der Stirnfläche der äusseren Hülse angeordnet wird,
d) der Raum zwischen der eine Bohrung bildenden Stirnfläche und dem inneren Kern abgedichtet wird, wobei der Einsatz, der Kern, das Basiselement und die Hülse dabei eine geschlossene, im wesentlichen luftdichte Kammer bilden, und
e) an die Kammer ein Vakuum angelegt wird.
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7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Hülse ein zusätzlicher nach unten gerichteter Druck ausgeübt wird, um den Einsatz in seine radial zusarranengedruckte Lage zwischen der Hülse und dem Kern zu drücken.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Innenfläche der ausseren Hülse vor Anwendung des Vakuums an der Kammer ein Schmiermittel aufgebracht wird.
9· Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schmiermittel auf die Oberfläche des Einsatzes aufgebracht wird, welche in Berührung mit der. Innenfläche der äusseren Hülse steht und dass dies vor dem Anlegen des Vakuums an die Kammer erfolgt.
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