DE2945323A1 - Buchsenfoermige halterung - Google Patents

Description

Buchsenf or mige Halterung

Die Erfindung betrifft eine buchsenförmige Halterung mit einem zylinderförmigen Innenrohr und einem zylinderförmigen Außenrohr, die beide miteinander konzentrisch angeordnet sind und einen kreisförmigen Zwischenraum bilden, sowie eine aus elastischem Material bestehende Buchse, die den Zwischenraum ausfüllt.

Die Erfindung befaßt sich insbesondere mit einer schwingungs- oder erschütterungsdämpfenden Buchse für eine buchsenförmige Halterung, die beim Bau der Aufhängungseinrichtungen eines Kraftfahrzeugs verwendbar ist.

Breite Verwendung finden derartige buchsenförmige Halterungen z.B. bei den Gelenken der hinteren Aufhängung, Quergestängen oder Quergelenkmechanismen und Stoßdämpferbefestigungen. Eine übliche, zur Verbesserung von schwingungsabsorbierenden Eigenschaften einsetzbare buchsenförmige Halterung ist in der Fig. 1 gezeigt.

Wirkt eine Kraft oder Belastung in Richtung P senkrecht zur Buchsenachse ein, so ist es erforderlich, daß bei geringer Deformation der Buchse durch die einwirkende Kraft oder Belastung die Buchse einen hohen Elastizitätsmodul aufweist, um Geräusche und Schwingungen zu dämpfen. Überschreitet jedoch die Deformation der Buchse ein bestimmtes Ausmaß, dann ist es erforderlich, daß die Buchse einen höheren Elastizitätsmodul aufweist, so daß keine sekundären Störschwingungen im Gelenk oder Gestänge erzeugt werden.

Demgemäß wird bei einer üblichen buchsenförmige η Halterung eine Gummibuchse verwendet, die z.B. einen angesenkten, d.h. mit einer

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Vertiefung oder Versenkung versehenen Querschnitt aufweist, wie dies in der Fig. 1 gezeigt ist. Auf diese Weise ergibt sich bei Einwirkung einer Belastung oder Kraft in Richtung des Pfeils P eine nicht lineare Beziehung zwischen Belastung und Deformation.

Die in der Fig. 1 gezeigte buchsenformige Halterung umfaßt ein zwischen einem Innenrohr 1 und einem Außenrohr 2 angeordnetes elastisches Glied 3, z.B. aus Gummi, in dem Vertiefungen 3a in Richtung P einander gegenüberliegend ausgebildet sind, und ein Paar Anschläge 4 aus Metall, die an der inneren Umfangsfläche des Außenrohres 2 derart angeordnet sind, daß sie den Vertiefungen 3a gegenüberliegen.

Es sei nun vorausgesetzt, daß eine bestimmte Belastung oder Kraft in Richtung P auf das Innenrohr 1 einwirkt. Bei der anfänglichen Einwirkung der Belastung oder Kraft biegt sich zunächst das elastische Glied 3, bis eine der mit einer Vertiefung 3a versehene Stelle mit der inneren Oberfläche des Außenrohres 2 in Berührung kommt. Während dieser Zeit steht nur ein Teil des elastischen Glieds 3 unter Belastung, so daß der gesamte, scheinbare Elastizitätsmodul des elastischen Glieds 3 gering ist.

Nachdem jedoch das mit der Vertiefung 3a versehene Teil des Glieds 3 mit der Innenoberfläche des Außenrohres 2 in Berührung gekommen ist, wird eine Erhöhung der Belastung von der gesamten Buchse getragen, so daß der Gesamtelastizitätsmodul des elastischen Glieds 3 danach hoch ist. Wenn jedoch eine Belastung oder Kraft in Richtung des Pfeils P oder eine Torsionskraft auf das Außenrohr 2 einwirkt, kann in nachteiliger Weise an den Kanten 3b der Vertiefungen 3a der Buchse eine Materialermüdung auftreten, welche die Festigkeit oder Haltbarkeit der Halterung vermindert. Weil die Deformation der Buchse und die schwingungsabsorbierende Wirkung von richtungsabhängigen Eigen-

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schäften der Buchse abhängen, ist ein zusätzlicher Aufwand erforderlich, um bei der Montage der Buchse diese in die richtige, d.h. entsprechende Orientierung zu bringen. Innerhalb der Halterung wird auch ein Anschlag aus Metall benötigt, welcher die Herstellungskosten der Halterung erhöht. Ein weiterer Nachteil ergibt sich daraus, daß sich bei einem unbeabsichtigten Ablösen oder Abtrennen, z.B. einem Abbrechen, des Anschlags die Deformationscharakteristik ändert.

Aufgabe der Erfindung ist es demgemäß, eine erschütte rungs- und schwingungsdämpfende, buchsenförmige Halterung vorzusehen, welche keine Richtungsabhängigkeit der Dämpfungsei genschaften aufweist, welche keiner Materialermüdung und Rißbildung, wie sie bei einer Buchse von unregelmäßigem Querschnitt auftreten, unterliegt und welche durch Weglassen der Anschläge aus Metall aus einer reduzierten Anzahl von Bestandteilen herstellbar ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an jeder der axialen Stirnflächen der Buchse eine ringförmige Nut in gleicher Größe konzentrisch ausgebildet ist.

Die erfindungsgemäße buchsenförmige Halterung umfaßt somit konzentrisch angeordnete Innen- und Außenrohre, eine Buchse aus elastischem Material und von hohlzylindrischer Form, welche zwischen dem Innen- und dem Außenrohr angeordnet ist und welche an jeder ihrer axialen Stirnflächen eine umlaufende Kreisnut aufweist.

Anhand der nachstehenden Beschreibung und der Figuren wird die Erfindung im einzelnen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 wie bereits angegeben, eine Seitenansicht einer üblichen

Gummibuchse, von der Teile weggeschnitten sind;

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Fig. 2 einen Längsquerschnitt einer erfindungsgemäßen erschüt-

terungs- und Schwingungsdämpfenden Buchse;

Fig. 3 eine Seitenansicht der in der Fig. 2 gezeigten Buchse und

Fig. 4 eine graphische Darstellung der zu erzielenden Charakteristik.

Bei allen Figuren beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf die gleichen oder auf entsprechende Bauelemente.

Nachstehend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beschrieben.

Um ein Innenrohr 11 ist ein Außenrohr 12 angeordnet und zwischen beiden Rohren 11, 12 befindet sich eine im wesentlichen zylindrisch ausgebildete, elastische Buchse 13.

Zwei mittels der buchsenförmigen Halterung miteinander zu verbindende Bauelemente werden jeweils an das Innenrohr 11 bzw. das Außenrohr 12 befestigt. Soll z.B. die schwingungsdämpfende, buchsenförmige Halterung 10 bei der hinteren Aufhängung eines Kraftfahrzeugs verwendet werden, wird eine (nicht gezeigte) Stange, die als Schwenkachse dient, durch das Innenrohr 11 hindurchgeführt und ein (nicht gezeigter) Aufhängearm am Außenrohr 12 befestigt.

Wie bereits angegeben, befindet sich die elastische Buchse 13 zwischen dem Innenrohr 11 und dem Außenrohr 12, wobei die inneren und äußeren Umfangsflächen der Buchse mit dem Innenrohr 11 bzw. dem Außenrohr 12 verschweißt, verklebt oder auf andere Weise verbunden sind.

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Die Buchse 13 ist vulkanisiert und es sind in jeder Stirnfläche der Buchse 13 ringförmige Nuten 14 gebildet.

Bei dieser Ausführungsform beträgt die Tiefe 1 jeder der Nuten 14 ungefähr ein Drittel der Gesamtlänge 1 der Buchse 13 an ihrem Außenteil oder an ihrer Außenseite und die Breite H der Nut 14 ist derart ausgewählt, daß sich ein vorbestimmtes Verhältnis zur Gesamtdicke I der Wandung der Buchse 13 ergibt. Es ist zu bemerken, daß bei der gezeigten Ausführungsform die durch die Nut 14 voneinander getrennten Wandungen der Buchse 13 von ungleicher Länge sind. Vorzugsweise sind im Hinblick auf schwingungsdämpfende Eigenschaften die Nuten näher zur äußeren Umfangsfläche der Buchse 13 als zur inneren Umfangsfläche vorgesehen. Der Wert des Verhältnisses H/I liegt vorzugsweise zwischen 1/4 und 1/2 und der Wert des Verhältnisses a/b liegt vorzugsweise zwischen 1/5 und 2/3, wobei a und b die Dicken der durch das Vorhandensein der Nuten 14 gebildeten und durch diese Nuten voneinander getrennten äußeren und inneren Wandungsteile der Buchse 13 darstellen.

Bei dieser Ausführungsform sind die Nuten 14 von U-förmigem Querschnitt und weisen die vorstehend beschriebene Ausbildung auf. Wirkt relativ zum Außenrohr 12 eine Belastung oder Kraft auf das Innenrohr ein, dann verformt sich die Buchse 13 in radialer Richtung.

Weil im einzelnen die Buchse 13 mit den ringförmigen Nuten 14 versehen ist, so deformiert sich unter einer senkrecht zur Axialrichtung wirkenden Belastung oder Kraft die Buchse 13 in radialer Richtung, bis die den Außenumfang der Nuten 14 umgebenden und bildenden Teile 13' mit den den Innenumfang der Nuten 14 umgebenden und bildenden Teile 13b in Berührung kommen. Während dieses ersten Stadiums der Deformation der Buchse haben die in axialer Richtung außen liegenden Teile

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der Buchse 13, welche die Nuten 14 umgeben, keine wesentliche Wirkung auf die relative Bewegung der Innen- und Außenrohre. Der Elastizitätsmodul der Buchse ist effektiv derjenige einer Buchse, welche die Größe des mittleren, entlang der Achse liegenden Teils der Buchse 13 (mit einer Länge von 1_- 21) aufweist und ist relativ klein im Vergleich mit derjenigen einer aus festem Material bestehenden Buchse, die mit keinen Nuten versehen ist.

Wenn dagegen die Teile 13' mit den Teilen 13b in Berührung kommen und zusätzlich gegen die Teile 13b angedrückt werden, d.h., wenn die Deformation gleich oder größer als die Breite H der Nuten 14 ist, dann sind an der Kompressionsseite oder komprimierten Seite der Buchse keine durch die Nuten 14 gebildeten Zwischenräume vorhanden, so daß sich die Buchse 13 entlang ihrer gesamten Axiallänge einer weiteren Bewegung widersetzt. Dementsprechend wird der Elastizitätsmodul der Buchse effektiv gleich demjenigen einer aus festem Material bestehenden Buchse und ist im Vergleich zum vorherigen Wert relativ hoch.

Wie aus der diese Charakteristik darstellenden Fig. 4 hervorgeht, ist der Gradient bei niedriger Belastung anders als derjenige bei mitUerer oder hoher Belastung, so daß die gesamte Spannungs- Verformungs-Charakteristik nicht linear ist.

Da die Buchse 13 in allen Radialrichtungen die gleiche Querschnittsstruktur aufweist, sind bei einer senkrecht zur Achse der Buchse einwirkenden Belastung oder bei einer im Winkel zur Achse einwirkenden Belastung die Belastung und Verformung in gleichmäßiger Weise über die Radialrichtungen verteilt. Wie in der Fig. 2 gezeigt ist, liegen die Grenzen zwischen den mit den Nuten versehenen Teilen und den mit keinen Nuten versehenen Teilen der Buchse 13 in den senkrecht zur Achse der Buchse 13 verlaufenden.Ebenen G.Dementsprechend ist die

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Möglichkeit einer Bildung von Rissen in dieser Ebene der Gummibuchse gering, so daß eine Beschädigung und Verminderung der Funktionsfähigkeit der Buchse nicht zu erwarten ist. Da die Querschnitts form der Buchse in allen Radialrichtungen die gleiche ist, so ist die Beziehung zwischen Belastung und Verformung richtungsunabhängig und es läßt sich die Buchse leicht einbauen oder montieren, weil ein Orientieren der Buchse nicht erforderlich ist. Es bewirken also gleiche, senkrecht zur Achse einwirkenden Kräfte die gleiche Belastung und Deformation der Buchse,unabhängig von ihrer radialen Richtung. Ebenfalls bewirken gleiche, im bestimmten Winkel zur Achse der Buchse einwirkenden Kräfte die gleiche Belastung und Deformation, unabhängig von der jeweiligen radialen Richtung der senkrecht zur Buchsenachse gerichteten Komponente dieser Kräfte.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, ist die erfindungsgemäße örschütterungsdämpfende Gummibuchse derart ausgestaltet, daß in ihren Stirnflächen an beiden axialen Enden ringförmige Nuten ausgebildet sind. Dementsprechend ist die Richtungsabhängigkeit der erschütterungsdämpfenden Eigenschaften bekannter Buchsen beseitigt, so daß der Einbau oder die Montage der Buchse erleichtert und ein Bruch oder eine Beschädigung der Buchse verhindert wird.

Ferner ist eine Anschlageinrichtung aus Metall, wie sie bei üblichen buchsenförmigen Halterungen verwendet wird, nicht mehr erforderlich, so daß sich eine Verringerung der Anzahl der Bau- oder Bestandteile ergibt. Während die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben worden ist, soll hierin keine Begrenzung des Umfangs der Erfindung gesehen werden, welche eher als durch die Patentansprüche definiert zu betrachten ist. Insbesondere lassen sich zur Herstellung der Buchse 13 verschiedene Materialien und Stoffe einsetzen und es sind die Größe und Form der ringförmigen Nuten 14 je nach Anwendungszweck variierbar.

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Claims (5)

1. LIEDL, NÖTH, ZEITLER

   Patentanwälte 29 A 5323

   8000 München 22 Steinsdorfstraße 21-22 Telefon 089 / 22 9<Rf

   NISSAN MOTOR COMPANY, LTD. 2, Takara-cho, Kanagawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa-ken, Japan

   und

   TOKAI RUBBER INDUSTRIES, LTD. 3600, Azautazu, Oazakitatoyama, Komaki-shi, Aichi-ken, Japan

   Buchsenförmige Halterung

   Patentansprüche:

   Buchsenförmige Halterung mit einem zylinderförmigen Innenrohr und einem zylinderförmigen Außenrohr, die beide miteinander konzentrisch angeordnet sind und einen kreisförmigen Zwischenraum bilden, sowie eine aus elastischem Material bestehende Buchse, die den Zwischenraum ausfüllt, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder der axialen Stirnflächen der Buchse (13) eine ringförmige Nut (14) in gleicher Größe konzentrisch ausgebildet ist.
2. 2. Buchsenförmige Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt einer oder beider Nuten (14) im wesentlichen U-förmig ist.
3. 3. Buchsenförmige Halterung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe (1) der Nuten (14) im wesentlichen ein Drittel der Axiallänge (1 ) der Buchse (13) beträgt.

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4. 4. Buchsenförmige Halterung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis (a/b) von radialer Dicke (a) des außerhalb der Nut (14) befindlichen Teils des Buchsenumfangs oder der Buchsenwandung zu radialer Dicke (b) des innerhalb der Nut (14) befindlichen Teils des Buchsenumfangs oder der Buchsenwandung zwischen 1:5 und 2:3 liegt.
5. 5. Buchsenförmige Halterung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis (H/t)) von Breite (H) des Querschnitts der Nut (14) zur Gesamtbreite (I) des Buchsenquerschnitts oder der Buchsenwandung im Bereich von 1:4 bis 1:2 liegt.

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