DE2656799C2

DE2656799C2 - Verfahren zum Herstellen eines elastisch nachgiebigen Bauteiles sowie Verwendung der verfahrensgemäß hergestellten Bauteils als elastisches Schwenklager für einen Querlenker einer Fahrzeugachse

Info

Publication number: DE2656799C2
Application number: DE2656799A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Automobiles Citroen SA
Current assignee: Automobiles Citroen SA
Priority date: 1975-12-15
Filing date: 1976-12-15
Publication date: 1986-11-06
Also published as: FR2335744B1; FR2335744A1; ES453251A1; US4109979A; DE2656799A1; CH610992A5; JPS5273268A; GB1574148A; ES455363A1; ES455364A1; IT1072221B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines elastisch nachgiebigen Bauteils, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie die Verwendung eines derart hergestellten Bauteiles als elastisches Schwenklager für einen Querlenker einer Fahrzeugachse, nach Anspruch 3.

Ein gattungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines elastisch nachgiebigen Bauteiles ist beispielsweise aus der DE-OS 21 40 124 bekannt, bei welchem zwei mit parallelen Achsen des Bauteiles angeordnete Einzelteile einander umschließend angeordnet werden. Hierbei wird zwischen den Einzelteilen eine elastische Buchse in Form eines Elastomer-Einsatzes zur Verwendung der beiden Einzelteile montiert, wobei das Bauteil alternierend den Schwenkmomenten um eine Momentenachse ausgesetzt wird, die senkrecht zu einer die Achse der Einzelteile enthaltenen Ebene liegt. Dabei wird das Bauteil mit zwei Zonen verminderter radialer Steifheit an seinen achsialen Enden versehen, die symmetrisch zur Momentenachse liegen und durch die Anbringung von Zwischenräumen zwischen dem äußeren Einzelteil und der elastischen Buchse gebildet werden. Hierbei nimmt der Elastomer-Einsatz ca. 70 bis 90% des Raums zwisehen den Hülsen ein, wobei seine Stärke etwa das Eineinhalb- bis Zweifache des Abstandes zwischen den beiden Hülsen beträgt, während der Elastomer-Einsatz etwa halb so lang ist wie die Außenhülse.

Hierbei ist jedoch nachteilig, daß das Verfahren zur Montage dieses Bauteiles äußerst aufwendig ist. Die Außenhülse und der Elastomer-Einsatz müssen nämlich mittels eines Kegeldornes über die Innenhülse geschoben bzw. gestoßen werden, wobei ein relativ langer Weg zurückzulegen ist Darüber hinaus muß der Elastomer-Einsatz mittig auf der Innenhülse angeordnet werden, so daß für diese Lageanordnung, für die der Kegeldorn nicht verwendet werden kann, die Innenhülse mit einem als Schmiermittel geeigneten öl benetzt werden muß, um den Elastomer-Einsatz in seine- Endmontagestellung auf der Innenhülse anbringen zu können. Die Verwendung des Schmiermittels erleichtert zwar diesen Montagevorgang, jedoch entsteht dabei die Gefahr, daß der Elastomer-Einsatz aufgrund von verbleibendem Schmiermittel nicht ausreichend fest auf der Innenhülse sitzt, um bei Belastung ein eventuelles Verrutschen vermeiden zu können.

Weiterhin sind bei dem gattungsgemäßen Verfahren zur Montage des elastischen Bauteils zwei abriebfeste Ringe so zu montieren, daß ihre radialen Innenflächen die Innenhülse fest umschließen, während ihre radialen Außenflächen exakt konzentrisch zur radialen Innenfläche der Außenhülse angeordnet werden müssen, wobei sich zwischen den abriebfesten Ringen und der Außenhülse exakt gleiche Zwischenräume ergeben sollen. Da diese Zwischenräume jedoch nur wenige zehntel Millimeter betragen, muß auf sehr genaue Fertigung sämtlicher Teile des Bauteiles geachtet werden und insbesondere muß bei der Montage des Elastomer-Einsatzes darauf geachtet werden, daß dieser nicht beschädigt wird, da die radiale Dicke des Elastomer-Einsatzes den Abstand zwischen Außen- und Innenhülse bestimmt, jedoch bei der Montage aufgrund des entstehenden Anlagedruckes an der Innenhülse verändert wird, so daß Beschädigungen des Elastomer-Einsatzes während der so Montage die Einhaltung der äußerst engen Toleranzen z-.vischen den abriebfesten Ringen und der Außenhülse verhindern könnten.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines elastisch nachgiebigen Bauteiles der im Oberbegriff des Anspruchs 1 umrissenen Gattung zu schaffen, welches eine einfache Art der Montage ermöglicht.

Diese Aufgabe wird bei dem gattungsgemäßen Verfahren durch die kennzeichnenden Merkmale des An-Spruches 1 gelöst.

Eine einfache Art der Montage wird zunächst dadurch erreicht, daß die Buchse aus zwei Halbbuchscn besteht, die je eine innere Lageausnehmung für das innere Einzelteil aufweisen. Weiterhin ist es auf äußerst einfache Art und Weise bei der Montage möglich, durch Erzeugung einer radialen Vorspannung in den Bereichen größter radialer Dicke einer jeden Halbbuchse die nötige Festigkeit des Bauteiles zur Aufnahme der auf es

wirkenden Belastungen zu erzeugen, wobei die Einhaltung der im Bereich des äußere». Einzelteiles angeordneten Ausnehmungen problemlos möglich ist

Durch die Ausnehmung im äußeren Einzelteil und durch die Vorspannungen in den Halbbuchsen wird zusätzlich der Vorteil erreicht daß bei Beaufschlagung des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Bauteils mit alternierenden Schwenkmomenten um eine Momentenachse, welche senkrecht auf einer Ebene steht, die die Längsachse des Lagers enthält, eine unterschiedliche Steifigkeit in den beiden unterschiedlichen Schwenkrichtungen erreicht wird

Aus der DE-OS 22 25857 ist zwar ein Verfahren zur Montage einer elastischen Lagerung bekannt, bei welchem jedoch eine Lagerung montiert wird, die aus zwei einzelnen Lageranordnungen besteht und nicht eine einzige Lageranordnung darstellt Hierbei werden zu keinem Zeitpunkt der Montage die inneren Lagerausnehmungen der elastischen Bauteile exzentrisch angeordnet und darüber hinaus weisen diese auch keine Bereiche größter radialer Dicke auf, die unt-tr Vorspannung gesetzt werden.

Aus der US-PS 39 24 873 ist ferner die Montage eines elastischen Bauteiles bekannt dessen elastischer Einsatz jedoch weder aus zwei Halbbuchsen besteht noch Bereiche größter radialer Dicke aufweist die einer Vorspannung unterworfen werden, so daß die besonders bei derartigen Bauteilen auftretenden Montageprobleme bei diesen bekannten Montageverfahren nicht auftreten können.

Schließlich ist aus der CH-PS 2 12 091 die Montage eines Bauteiles bekannt welches zwei sich umschließende Hülsen aufweist zwischen denen eine elastische Buchse angeordnet wird, die einen Bereich größter Dikke aufweist der in Richtung der Lastrichtung angeordnet wird. Hierbei besteht jedoch die elastische Buchse nicht aus zwei Teilen, so daß auch bei diesen Verfahren keine vergleichbaren Verhältnisse vorliegen.

Der Anspruch 2 beinhaltet eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens gemäß Anspruch 1.

In Anspruch 3 ist eine Verwendung des gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Bauteiles als elastisches Schwenklager für einen Querlenker einer Fahrzeugachse angegeben. Bei diesem Anwendungsfall werden die Halbbuchsen mittels esies schwenkgelagerlen Zentrierungsringes in Fluchtung gebracht wobei gleichzeitig die erforderliche Vorspannung in den Bereichen größter radialer Dicke erzeugt wird. Durch das Vorsehen des Zentrierungsringes können der zur Lageranordnung gehörende Lagerbolzen sowie die Wälzlager besonders einfach montiert werden.

Nachfolgend werden das erfindungsgemäße Verfahren sov/ie Verwendungen des gemäß dem Verfahren hergestellten Bauteiles anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 und 2 schematische Veranschauiichungen einer ersten gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Ausführungsform des Bauteiles,

F i g. 3 eine praktische Anwendungsform des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1 und 2 unter Darstellung eo weiterer Einzelheiten,

Fig.4 und 5 zwei Ausführungsformen eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Bauteiles in der Forn: eines Lagers vor dem Einsetzen des Lagerbolzens und

Fig.5 und 6 entsprechende Darstellungen des Bauteiles mit eingebautem Lagerzapfen.

Die Fig. 2 stellt einen Schnitt durch Fig. 1 gemäß Linie 11-11 dar. Mit 1 und 2 sind zwei starre Einzelteile in Form koaxialer Hülsen veranschaulicht, wobei die Hülse 1 die Hülse 2 umgibt und über eine elastische Lagerbuchse 3 verbunden ist die zwischen den beiden Hülsen im wesentlichen spannungsfrei angeordnet ist. Die Lagerbuchse 3 weist an ihren beiden Enden eine Ausneh mung 4 auf, die halbmondförmig ausgebildet ist Die Ausnehmungen 4 sind bezüglich einer theoretischen Achse 5 symmetrisch angeordnet, die senkrecht zur Ebene der F i g. 1 liegt und um welche die Hülse 1 gegenüber der Hülse 2 drehbar oder schwenkbar ist Wenn die Hülse 2 als fest angenommen wird und auf die Hülse 1 ein Schwenk- oder Biegemoment A ausgeübt wird, welches in der Ebene der Darstellung gemäß F i g. 1 wirkt so sucht dieses Moment die Hülse 1 um die theoretische Achse 5 zu schwenken. Diese Schwenkbewegung wird jedoch von der Lagerbuchse 3 aufgefangen, da die Buchse 3 der Hülse t mit vollem Querschnitt gegenüberliegt und somit die Belastung unmittelbar auf die feste Hülse 2 überträgt Somit ut das durch die Hülsen 1 und 2 und die zwischengeschaltejce Lagerbuchse 3 gebildete Bauteil in dieser Schwenkrichtung steif.

Wenn umgekehrt auf die Hülse 1 ein Biege- oder Schwenkmoment B wirkt welches ebenfalls in der Ebene der Zeichnung gemäß F i g. 1 liegt so kann die Lagerbuchse 3 nur einen geringen Widerstand der Dreh- oder Schwenkbewegung der Hülse 1 um die Achse 5 entgegensetzen, da die Ausnehmungen 4 anstelle des Vollmaterials Verformungen verhindern müßten. Daher ist eine Dreh- oder Schwenkbewegung der Hülse 1 gegenüber der Hülse 2 in dieser Drehrichtung möglich, und ist das gesamte Bauteil in dieser Drehrichtung nicht steif, sondern vielmehr weich.

Diese Grundanordnung findet sich in F i g. 3 wieder, die ein entsprechend ausgebildetes elastisches Lager zeigt Es handelt sich im Beispielsfall um das Lager eines Stützarmes 6, im Beispielsfalle eines Querlenkers einer Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs, der um einen Gelenkbolzen 7 schwenkbar ist, welcher wiederum an rahnr?nfesten Teilen 8 des Fahrzeugs gelagert ist. Das Lager ist im Inneren eines Lagerauges 9 des Stützarmes 6 vorgesehen und weist eine äußere Lagerhülse 10, eine innere Lagerhülse 11 und eine elastische Lagerbuchse 12 auf, die sich zwischen den beiden Lagerhülsen erstreckt Die innere Lagerhülse 11 stützt sich über Wälzlager 13 und eine weitere Lagerhülse 14 gegen den Lagerbolzen 7 ab. Infolge dieser Abstützung besitzt die innere Lagerhülse 11 die Steifheit oder Starrheit des Lagerbolzens 7. Die äußere Lagerhülse 10 ist in der Bohrung des Lagerauges 9 befestigt und erstreckt sich über wenigstens einen Teil ihrer Länge im Lagerauge 9. Die plastische Lagerbuchse 12 ist zwischen den beiden Lagerhülsen 10 und 11 verspannt und besitzt Ausnehmungen 15 und 15, die den Ausnehmungen 4 gemäß den F i g. 1 und 2 entsprechen.

Die radiale Zusammendrückung der Lagerbuchse 12 ist in den den Ausnehmungen 15 und 16 radial gegenüberliegenden Eereichen außerordentlich stark, und zwar zwischen den Hülsen 10 und 11 an der gegenüberliegenden Seite der Ausnehmung 15 und zwischen der Hülse 10 und der Bohrung des Lagerauges 9 gegenüber der Ausnehmung 16.

Es sei angenommen, daß sich das Fahrzeug mit dieser Radaufhängung gertiäß Pfeil C bewegt. Bei einer Bremsung des Fahrzeugs wird am Stützarm 6 eine Kraft D erzeugt, da das gebremste Rad am Boden anliegt Diese Kraft D, die der Massenträgheit des Fahrzeugs entspricht, welche wiederum in Richtung des Pfeiles C

wirkt, erzeugt in Höhe des elastischen Lagers ein Moment. Die Hülse 10 sucht dabei im Drehsinn der Pfeile E gegenüber der Hülse 11 zu drehen. Wie jedoch eine Betrachtung der F i g. 3 veranschaulicht, wirken einer solchen Drehbewegung sofort die den Ausnehmungen

15 und 16 gegenüberliegenden, stark komprimierten Bereiche der Lagerbuchse 12 entgegen. Das Lager ist daher in dieser Richtung sehr steif, so daß keine Verlagerung der Radebene gegenüber der horizontalen Längsachse des Fahrzeugs erfolgt. Daher wird die Lenkgeometrie der vorderen Radaufhängung in der konstruktiv konzipierten Weise aufrechterhalten und ist eine sichere Lenkung gewährleistet.

Wenn andererseits der Arm 6 alternierenden Kräften F und Fl unterliegt, welche Mikrobeschleunigungen und Mikroverzögerungen bei normaler Reisegeschwindigkeit entsprechen, so werden die Kräfte Fl vom Lager ΐΐΐΐ *iV*€3CntiiChcit ν€ΓιΟΓΐΰϋΠ^5ιΓ£ί äüi genommen, uä in Richtung dieser Krafteinwirkung das Lager steif ist, während die infolge der Kräfte F auftretenden Bewegungen vom Lager absorbiert werden, welches in diesem Belsstungssinn infolge der Ausnehmungen 15 und

16 sehr weich ist und somit Verformungen aufnehmen kann. Daher werden Schwingungen des Stützarmes 6 nur zum einen Teil auf den Fahrzeugrahmen übertragen, was ausreicht, um jegliche Längsschwingungen des Fahrgastraumes zu vermeiden und optimalen Reisekomfort für die Fahrgäste zu gewährleisten.

In den Fig.4 und 5 sind zwei bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung veranschaulicht, wobei sich die Unterschiede gegenüber der Ausführungsform gemäß F i g. 3 im wesentlichen auf die Ausbildung der Einzelteile und die Montagemöglichkeiten beziehen. In den F i g. 4 und 5 ist ein noch nicht vollständiges elastisches Lager vor der Montage des Lagerbolzens veranschau- !ich?. Auch hier FnO¹⁷C es sich urn die Anlenkun⁰ eines Querlenkers einer Achse an einem Teil des Fahrzeugrahmens handeln. Daher ist wiederum der Querlenker oder Stützarm 6 mit seinem Lagerauge 9 vorgesehen, in dem das elastische Lager gehalten ist. Das Lagerauge 9 weist eine zentrale Bohrung 18 und zwei Einschnitte 19 und 20 auf, die an jedem Ende der Bohrung 18 vorgesehen sind. Der Einschnitt 19 ist urn das Maß a in der Zeichnung nach oben gegenüber der Bohrung 18 exzentrisch ausgebildet, während der Einschnitt 20 gegenüber der Bohrung 18 in der der Exzentrizitäl des Einschnittes 19 entgegengesetzten Richtung um das Maß a exzentrisch angeordnet ist, so daß die Exzentrizität des Einschnittes 19 gegenüber dem Einschnitt 20 dem zweifachen Wert von a entspricht. Das elastische Lager selbst wird durch zwei identische Halblager 21 und 22 gebildet Jedes der Halblager 21 und 22 weist eine Halbhülse 21a und 22a, einen Außenring 216 und 226 und eine elastische Halbbuchse 21c und 22c auf. Durch die Ausbildung der elastischen Halbbuchsen 21c und 22c sind die beiden Halbhülsen 21a und 22a um das Maß b gegenüber den Ringen 21 b und 22b exzentrisch angeordnet Die äußeren Ringe 216 und 22b weisen Flansche oder Bunde 21c/und 22t/auf, deren Durchmesser geringfügig kleiner ist als der Durchmesser der Einschnitte 19 und 20 und deren Außenumfang gegenüber dem Außenumfang des Körpers der Ringe 216 und 226 exzentrisch liegt

Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 4 liegt der dikke Bereich der Halbbuchsen 21c und 22c der größten Abmessung der Flansche oder Bunde 21c/oder 22d benachbart

Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 5 hingegen ist der dicke Bereich der Halbbuchsen 21c und 22c der kleinsten Abmessung der Flansche oder Bunde 21c/und 22c/benachbart. Auf diese Weise wird eine Exzentrizität der beiden Halbhülsen 21a und 22a entsprechend dem doppelten Wert von b erzielt, und zwar bei der Ausführungsform gemäß F i g. 5 eine Exzentrizität im selben Sinne wie diejenige der Einschnitte 19 und 22 und bei der Ausführungsform gemäß F i g. 4 im entgegengesetzten Sinn. Die Bunde 21c/und 22</dienen zur Zentrierung der Buchsen und Hülsen auf dem Ring und der Halblager 21 und 22 im Lagerauge 9.

In Fig.6 ist ein Lager der Ausführungsform gemäß Fi g. 5 fertig montiert veranschaulicht, wobei wiederum die Bezugszeichen von Fig.4 und 5 zur Bezeichnung entsprechender Bauteile verwendet werden. Um die Mißausrichtung oder Exzentrizität der beiden Halblager 21 und 22 zu beseitigen, ist ein schwimmend angeordneter Ring 23 vorgesehen, auf dein die mit einer geeigneten Lagerschulter ausgebildeten, im Inneren des Lagerauges 9 liegenden Enden der Halbhülsen 21a und 22a abgestützt sind. Auf diese Weise kann der Lagerbolzen 7 mit den Wälzlagern 24 und 25 besonders einfach montiert werden.

Zur Erzielung dieser fluchtenden Ausrichtung der Halblager 21 und 22 werden überlagernde Vorspannungen in die Halbbuchsen 21c und 22c eingeführt, mit denen eil* stabileres Lager erzielt wird, welches der gewünschten Funktion noch besser angepaßt ist. Die exzentrische Anordnung der Einschnitte 19 und 20 schafft Zwischenräume 26 und 27, die die gewünschte Schwenkbeweglichkeit des Stützarmes 6 gegenüber dem Lagerbolzen 7 gestatten. Auf diese Weise wird somit ein Lager mit den gewünschten Eigenschaften geschaffen, ohne daß hierzu eine aufwendige Herstellung spezieller Einzelstücke in komplizierter Form erforderlich wäre; in¹. Gegenteil ist durch dis besondere Art der Montage eine Verwendung von leicht als Massenartikel herstellbaren, untereinander gleichen Einzelteilen möglich.

Ein besonders bevorzugtes Anwendungsgebiet liegt im Bereich der Schwingungsisolierung mechanischer Bauteile an Kraftfahrzeugen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines elastisch nachgiebigen Bauteiles mit in unterschiedlichen Belastungsrichtungen unterschiedlichen Federungseigenschaften, bei welchem zwei mit parallelen Achsen angeordnete Einzelteile einander umschließend angeordnet werden, wobei zwischen den Einzelteilen eine elastische Buchse zur Verbindung der beiden Einzelteile montiert wird, wobei das Bauteil alternierend den Schwenkmomenten um eine Momentenachse ausgesetzt wird, die senkrecht zu einer die Achse der Einzelteile enthaltenden Ebene liegt, und wobei das Bauteil mit zwei Zonen verminderter radialer Steifheit an seinen axialen Enden versehen wird, die symmetrisch zur Momentenachse liegen und durch die Anbringung von Zwischenräumen zwischen scm äußeren Einzelteil und der elastischen Buchse gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenräume (26, 27) in an sich bekannter Weise durch Anbringung von Ausnehmungen (19,20) am äußeren Einzelteil (9) hergestellt werden, daß zwei die Buchse bildende Halbbuchsen (21c, 22c) mit je einer inneren Lagerausnehmung für das innere Einzelteil (21a, 22a) versehen werden, wobei die jeweiligen inneren Lagerausnehmungen vor dem Einbau gegenüber ihrer endgültigen Einbaulage exzentrisch angeordnet werden und wobei die beiden Halbbuchsen (21c, 22c) derart in das äußere Einzelteil eingesetzt werden, daß ihre größte radiale Dicke an der "a'eite der Ausnehmungen im äußeren Einzelteil üu liegen kommt, und daß das innere Einzelteil (21a, 22a) u.iter Zwang, der eine radiale Vorspannung in den Bereichen größter radialer Dicke einer jeden Halbbuchse (21c, 22c) erzeugt, in den außer Fluchtung liegenden Lagerausnehmungen zur Erzielung der endgültigen Einbaulage montiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Einzelteil (21a, 22a) gelebt ausgeführt wird und daß die fluchtende Ausrichtung der inneren Halb-Einzelteile im äußeren Einzelteil (9) durch einen schwimmend gelagerten, die beiden benachbarten Enden der inneren Halb-Einzelteile übergreifenden Zentrierungsring (23) erzeugt wird.

3. Verwendung eines gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1 hergestellten Bauteiles als elastisches Schwenklager für einen Querlenker einer Fahrzeugachse.