DE3113049C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gummilager für Radaufhängungs­ teile, insbesondere Querlenker von Kraftfahrzeugen, das aus zwei gleichartigen, koaxial gegeneinander gesetzten Lager­ elementen gebildet ist, von denen jedes eine Innenhülse mit radial nach außen weisendem Endbund und mindestens eine auf der Innenhülse sitzende Gummischicht mit radial nach außen weisender, dem Endbund axial benachbarter Schulter aufweist und die von gegenüberliegenden Seiten in ein Auge der Radaufhängungsteile eingesetzt sind, wobei die Innen­ hülsen jeweils mit ihrem von dem Endbund abgewandten Ende in der axialen Mitte des Auges aneinander anliegen.

Bekannte Gummilager dieser Art (DE-OS 26 23 870), die zwei gleichartige, axial gegeneinander gesetzte Lagerelemente aufweisen, enthalten im Inneren der Innenhülse jedes Lager­ elementes eine durchgehende Klemmhülse aus Aluminium, die nach dem Zusammendrücken an den beiden Enden aufgeweitet wird und auf diese Weise beide Lagerelemente zusammenhält und die Einhaltung der Gesamtlänge des Gummilagers gewähr­ leistet. Bei diesem Gummilager ist die auf der Innenhülse sitzende Gummischicht aufvulkanisiert. Wenn das Gummilager in das Auge des Radaufhängungsteiles, insbesondere des Querlenkers eingepreßt ist, liegt der radiale Endbund der Innenhülse zwischenraumfrei und fest an der axial benach­ barten Schulter der Gummischicht an. Bei dieser Gestaltung ergeben sich für das Gummilager folgende Charakteristika. Bei radial wirkenden Kräften ergibt sich aufgrund der ra­ dialen Vorspannung ein im wesentlichen linearer Kraft-Weg- Verlauf. In axialer Richtung wirkende Kräfte werden fast ausnahmslos über die radial überstehenden, axial unmittel­ bar aneinander anliegenden Teile übertragen und von diesen aufgenommen, also vom Endbund der Innenhülse und der radialen Schulter der Gummischicht. Letztere wird in diesem Bereich überwiegend auf Druck beansprucht. Die Beanspruchung des zylindrischen Teiles des Gummilagers auf Schub ist demge­ genüber außerordentlich gering. Dadurch ergibt sich eine Kennlinie, deren Verlauf zumindest überwiegend vom Ver­ formungsverhalten der radialen Schulter der Gummischicht bestimmt wird. Es ergibt sich mithin eine schon bei kleinen axialen Kräften harte Kraft-Weg-Kennlinie.

Es ist ferner aus der GB-PS 15 66 632 ein Gummilager für eine Fahrzeugaufhängung zum Dämpfen von Vibrationen in Quer- und Axialrichtung des Lagers bekannt, das über seine Länge einstückig ist und eine Innenhülse, einen mit der Innenhülse verbunden axialen Endbund und eine auf der Innen­ hülse sitzende Gummischicht aufweist.

Die Gummischicht ist gegen ihre beiden Stirnseiten treppen­ artig abgesetzt, so daß zwei Bereiche unterschiedlichen Durchmessers entstehen, von dene der der Mitte des Lagers zugeordnete den kleineren Durchmesser aufweist. Zwischen den endseitigen, größeren Durchmesser aufweisenden Teilen der Gummischicht und dem Endbund ist eine ringförmige Nut vorhanden.

Dieses Gummilager hat eine in Axialrichtung progressive Kraft-Weg-Kennlinie, da zunächst der innere Teil der Gummi­ schicht und mit zunehmender Kraft die Gummischicht in ihrem gesamten Querschnitt zusammengedrückt wird. Von Anfang an wird die Gummischicht jedoch ausschließlich auf Druck be­ lastet.

Funktional ergibt sich durch die treppenartige Abstufung in Richtung der Stirnseiten der Gummischicht bei dieser be­ kannten Konstruktion sozusagen eine Zusammenschaltung zweier Federelemente, von welchen zunächst nur das eine, eine geringere Steigung der Federkennlinie aufweisende Federelement wirksam wird. Nach einem vorgegebenen Weg der Kompression dieses Federelementes wird das zweite Fe­ derelement zu dem ersten Federelement zugeschaltet, so daß die Steigung der Federkennlinie des Gesamtelementes sprung­ haft zunimmt. Beide Federelemente werden dabei ausschließ­ lich auf Druck beansprucht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gummilager der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sich eine Kraft- Weg-Charakteristik in axialer Richtung ergibt, bei welcher das Gummilager in axialer Richtung anfänglich sehr weich ist und später zunehmend härter bis sehr hart wird, und dies bei nach wie vor einfachem und billigem Aufbau des Gummi­ lagers sowie leichter Montierbarkeit durch Gewährleistung der Einhaltung der vorgegebenen Gesamtlänge.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Werden die Gummilager so ausgelegt, daß nach dem Einpressen des einen Lagerelementes in das Auge das zur Mitte hin ge­ richteten Ende der Innenhülse über die Mitte des Auges zur anderen Seite hin vorsteht, so wird die Innenhülse beim Ein­ pressen des zweiten Lagerelementes nach außen verschoben, wodurch zwischen dem Endbund der Innenhülse und der radialen Schulter der Gummischicht ein Luftspalt entsteht und sich im zylindrischen Teil des Lagers eine Schubvorspannung aufbaut. Dies gilt ebenso für das zweite, zuletzt eingepreßten Lager­ element, weil sich nach dem Entfernen der Einpreßvorrichtung zwischen beiden Lagerelementen ein Kräftegleichgewicht ein­ stellt. Dieser Luftspalt bewirkt, daß zunächst kleine, in axialer Richtung wirksame Kräfte aufgenommen werden. Es ergibt sich ein relativ weiches Kraft-Weg-Verhalten während dieser Bean­ spruchung allein auf Schub. Die radial gerichteten, einander benachbarten Teile, also die Schulter einerseits und der Endbund andererseits, werden bei diesen kleinen Wegen zu­ nächst noch nicht wirksam und auf Druck beansprucht. Dies ge­ schieht erst dann, wenn die axial wirkenden Kräfte zunehmen und der besagte Luftspalt geschlossen ist. Erst dann wirken zusätz­ lich der Endbund und die Schulter miteinander, die nun auf Druck beansprucht sind, was jetzt zu einer zunehmenden Verhärtung der Kraft-Weg-Kennlinie führt. Nach wie vor ist dabei das Gummilager einfach im Aufbau und preisgünstig in der Herstellung sowie in üblicher Weise in das Querlenker­ auge einzupressen und daher einfach in der Montage. Dabei versteht es sich, daß die Gummischicht ohne besondere Zwischenhülse gebildet sein kann.

Eine besonders vorteilhafte, weitere Ausführungsform ent­ hält Anspruch 3. Dabei kann die in den Schlitz eingelegte Zwischenscheibe dann entfallen, wenn der Schlitz sich zur Erreichung der erforderlichen Kennlinie noch ohne be­ sondere Herstellungsprobleme und reproduzierbar fertigen läßt, auch ohne Standfestigkeitsprobleme hinsichtlich des Werkzeuges, mit dem der Schlitz eingearbeitet wird. Der Schlitz insbesondere mit eingelegter, nicht anvulkanisier­ ter Zwischenscheibe, hat den zusätzlichen Vorteil, daß sich bei in das Auge eingepreßten Gummilagern auch beidseitig der Zwischenscheibe zusätzliche axiale Luftspalte ergeben, die zusätzlich das Kraft-Weg-Verhalten des Gummilagers weicher gestalten. Eine vorteilhafte, weitere Maßnahme dieser Art ergibt sich aus Anspruch 4.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen teilweisen axialen Längs­ schnitt und im übrigen eine Sei­ tenansicht einer Lagerhälfte eines Gummilagers, vor dem Ein­ pressen in das Auge z. B. eines Querlenkers,

Fig. 2 einen Schnitt mit Seitenansicht entsprechend Fig. 1 des kompletten Gummilagers, eingepreßt in das Auge eines Querlenkers.

In Fig. 1 und 2 ist ein Gummilager 10 für Radaufhängungsteile von Kraftfahrzeugen gezeigt insbesondere z. B. zur Lagerung eines Querlenkers, dessen Auge 11 in Fig. 2 schematisch angedeutet ist. Das Gummilager 10 besteht aus zwei gleichartigen Lagerhälften oder Lagerelementen 12 und 13, die axial gegeneinander ge­ setzt sind. Weitere Einzelheiten jedes Lagerelementes 12, 13 sind nachfolgend der besseren Übersicht wegen lediglich anhand des in Fig. 2 rechten Lagerelementes 12 erläutert. Dieses weist eine Innenhülse 14 auf, die am einen, in Fig. 2 rechten Ende einen damit einstückigen, radial nach außen abstrebenden Endbund 15 trägt. Bestandteil des Lager­ elementes 12 ist außerdem mindestens eine auf der Innen­ hülse 14 sitzende Gummischicht 16 aus üblichem Material, insbesondere einem geeigneten Elastomer mit entsprechend den Erfordernissen abgestimmter Shore-Härte. In be­ stimmten Fällen reicht die Gummischicht 16 aus. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Gummischicht 16 eine innere Schicht 17 auf, die auf der Innenhülse 14 sitzt und am in der Zeichnung rechten Ende eine radiale, nach außen abstrebende Schulter 18 besitzt, die dem End­ bund 15 axial benachbart ist. Außerdem gehört zur Gummi­ schicht 16 eine äußere Schicht 19 etwa gleicher Gestalt, die am in der Zeichnung rechten Ende eine der radialen Schulter 18 der inneren Schicht 17 axial benachbarte Endschulter 20 aufweist, die ebenfalls radial nach außen abstrebt.

Die Innenhülse 14 und die unmittelbar darauf sitzende innere Schicht 17 sitzen klemmend, jedoch verbindungs­ frei aufeinander. Die innere Schicht 17 ist nicht auf der Außenfläche der Innenhülse 14 anvulkanisiert. Die Ein­ stellung zwischen der Gummischicht 16 einerseits und der Innenhülse 14 andererseits ist derart gewählt, daß bei Belastung des Gummilagers 10 in Achsrichtung mit axial gerichteten Kräften eine ausgeprägt progressive Kennlinie mit zunächst weichen und sodann zunehmend härterem Kraft- Weg-Verhalten gegeben ist. Dadurch ist das Gummilager 10 bei axial wirkenden Kräften anfangs sehr weich, wobei sein Verhalten zunehmend härter bis sehr hart wird.

Die Innenhülse 14 ist in die Gummischicht 16, und zwar in die innere Schicht 17, eingeschossen. Fig. 1 zeigt den Zu­ stand des einen Lagerelementes 12 des Gummilagers 10 bei Anlieferung und bereits eingebrachter Innenhülse 14. Es ist erkennbar, daß die äußere Schicht 19 im Querschnitt auf der Außenseite etwa Trapezform hat. In gleicher Weise hat auch vor dem Einschließen der Innenhülse 14 die innere Schicht 17 auf ihrer Innenseite eine etwa im Querschnitt trapezförmige Gestalt.

Die aus beiden Schichten 17 und 19 gebildete Gummischicht 16 des Lagerelementes 12, und in gleicher Weise natürlich auch des völlig gleichartig ausgebildeten anderen Lager­ elementes 13, weist auf ihrem Außenteil, also im Bereich der Außenseite der äußeren Schicht 19, eine Axiallänge e auf, gemessen vom inneren Ende der Innenhülse 14 bis hin zur axialen Begrenzung der Endschulter 20, die nach dem Ein­ pressen in das Auge 11 und somit nach etwaigen Verschie­ bungen der Innenhülse 14 durch die Einbauvorspannung größer ist als die halbe Länge l des Auges 11. Die Abstimmung ist so gewählt, daß beim Einpressen des zweiten Lagerelementes 13 gemäß Fig. 2 in das Auge 11 des Querlenkers dann eine axiale Relativverschiebung der Innenhülse 14 in bezug auf die daraufsitzende, nicht anvulkanisierte innere Schicht 17 erzeugt wird. Diese Relativverschiebung führt zu einer Schubvorspannung im zylindrischen Teil der inneren Schicht 17 und der äußeren Schicht 19. Dabei ergibt sich zwischen dem Endbund 15 und der Schulter 18, die vor dem Einpressen (Fig. 1) axial lückenfrei aneinander anlagen, nun ein axialer Luftspalt 22 (Fig. 2).

Zwischen der äußeren Schicht 19 und der inneren Schicht 17 ist eine an beiden anvulkanisierte Zwischenhülse 23 ange­ ordnet, die am Ende in einen radial nach außen abgehenden Flansch 24 zwischen der Schulter 18 und der Endschulter 20 übergeht.

Die äußere Schicht 19 enthält in ihrer Endschulter 20 einen ringsum laufenden Schlitz 25. Innerhalb des Schlitzes 25 ist eine radiale Zwischenscheibe 26 enthalten, die in den Schlitz 25 verbindungsfrei und lose eingesetzt ist. Die Zwischenscheibe 26 ist also nicht anvulkanisiert. Im Be­ reich dieser ergibt sich beim Einpressen des zweiten Lagerele­ mentes 13 in das Auge 11 des Querlenkers mit einhergehender Schub­ vorspannung im zylindrischen Teil der inneren Schicht 17 und der äußeren Schicht 19 ebenfalls ein axialer Luftspalt, und zwar beid­ seitig der Zwischenscheibe 26 zwischen dieser einerseits und den bei­ den Wänden des Schlitzes 25 in der Endschulter 20 anderer­ seits. Dieser axiale Luftspalt ist in Fig. 2 schematisch mit 27 bzw. 28 beidseitig der Zwischenscheibe 26 angedeutet.

Die Zwischenhülse 23 besteht gleichermaßen wie die Metall­ scheibe 21 z. B. aus Stahl.

Die Innenhülse 14 besteht aus Metall und dabei insbesondere z. B. aus einem einstückigen Aluminiumteil. Die in den Schlitz 25 eingelegte Zwischenscheibe 26, die also nicht mit dem Elastomer verbunden ist, besteht z. B. aus Kunststoff und hierbei z. B. aus PA 66.

Die beim Einpressen der Lagerelemente 12 und 13 in das Auge 11 erzeugten Luftspalte 22, 27 und 28 sorgen da­ für, daß kleine Kräfte in axialer Richtung nur vom zylindrischen Teil des Gummilagers auf Schub aufge­ nommen werden. Erst bei größeren Kräften werden die Luftspalte 22, 27 und 28 auf einer Seite des Gummilagers 10 geschlossen, so daß nun eine Abstützung gegen axiale Kräfte auch im Bereich der radial überstehenden Teile erfolgen kann, also im Bereich des Endbundes 15, der Schulter 18 und Endschulter 20. Dies führt zu einer Verhärtung der Kraft-/Weg-Kennlinie. Dadurch ist erreicht, daß das Gummi­ lager in axialer Richtung anfänglich sehr weich ist und später zunehmend härter bis sehr hart wird. Es ergibt sich eine relativ stark progressive Kraft-/Weg-Kennlinie. Im weichen Bereich ist der Gummi allein auf Schub beansprucht. Im harten Bereich kommt eine Druckbeanspruchung hinzu. Überdies gewährleistet die erläuterte Gestaltung die Ein­ haltung einer Gesamtlänge L (Fig. 2), weil aufgrund der Schubvorspannung die Innenhülsen 14 beider Lagerelemente 12 und 13 axial gegeneinander gedrückt werden. Das Maß e läßt sich z. B. auch so abstimmen, daß nach dem Einpressen des einen Lagerelementes 12 in das Auge 11 des Querlenkers das linke Ende der Innenhülse 14 genau bis zur Mitte des Auges 11 reicht und sodann beim Einpressen des anderen Lagerelementes 13 dessen Innenhülse, die ebenfalls genau bis zur Mitte des Auges 11 reicht, an der Innenhülse 14 des Lagerelementes 12 anliegt. Das Axialmaß L wird dadurch in vorgegebener Größe eingehalten. Dies erleichtert bei der Endmontage das Einführen des Querlenkers in die Rahmenkon­ solen dort, wo das Gummilager 10 sitzt. Ein weiterer Vor­ teil liegt darin, daß das erläuterte Gummilager weniger zum Durchrutschen bei Torsionsbeanspruchung, also Ein- und Ausfederung der Achse, neigt. Dies ist dadurch bedingt, daß durch die eingeschossene Innenhülse 14 auch die innere Schicht 17 radial vorgespannt ist und daraus eine weichere Kennlinie bei Torsionsbeanspruchung resultiert.

Bei einem anderen, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel ent­ fällt die Zwischenhülse 23, so daß nur eine einzige Gummi­ schicht 19 statt der beiden durch die Zwischenhülse 23 getrennten Schichten 17 und 19 vorgesehen ist. Bei einem anderen, ebenfalls nicht gezeigten Ausführungsbeispiel ist innerhalb des Schlitzes 25 keine Zwischenscheibe 26 ent­ halten. Der Schlitz 25 ist vielmehr frei. Er ist hinsicht­ lich seiner Bemessung, insbesondere der axialen Breite, so dimensioniert, daß das gewünschte Kennlinienverhalten er­ reicht wird.

Claims (6)

1. Gummilager für Radaufhängungsteile, insbesondere Quer­ lenker von Kraftfahrzeugen, das aus zwei gleichartigen, koaxial gegeneinander gesetzten Lagerelementen gebildet ist, von denen jedes eine Innenhülse mit radial nach außen weisendem Endbund und mindestens eine auf der Innenhülse sitzende Gummischicht mit radial nach außen weisender, dem Endbund axial benachbarter Schulter auf­ weist, und die von gegenüberliegenden Seiten in ein Auge der Radaufhängungsteile eingesetzt sind, wobei die Innen­ hülsen jeweils mit ihrem von dem Endbund abgewandten Ende in der axialen Mitte des Auges aneinander anliegen, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) die Gummischicht (16) mit Reibungshaftung auf der Innenhülse (14) aufsitzt,
• b) vor dem Einsetzen des Lagerelementes in das Auge der Endbund (15) der Innenhülse (14) an der Schulter (18, 20) der Gummi­ schicht (14) anliegt und dabei die von dem vom Endbund abgewandten Ende der Innen­ hülse (14) bis zu der diesem Ende zuge­ kehrten Innenseite der Radialschulter (18, 20) der Gummischicht (16) gemessene Axiallänge (e) des Lagerelementes größer ist als die halbe Axiallänge ( ^l /₂) des Auges (11) und daß
• c) nach Einsetzen der Lagerelemente in das Auge (11) jeweils ein radialer Luftspalt (22) zwischen der Schulter (18, 20) der Gummi­ schicht (16) einerseits und dem Endbund (15) der Innenhülse (14) andererseits vor­ handen ist.

2. Gummilager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenhülse (14) in die Gummischicht (16) einge­ schossen ist.

3. Gummilager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummischicht (19) in ihrer Schulter (20) einen von deren Umfangsfläche radial nach innen gerichteten, ringsum laufenden Schlitz (25) aufweist und daß eine Ringscheibe (26) in den Schlitz (25) verbindungsfrei und lose eingesetzt ist.

4. Gummilager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß beidseitig der Ringscheibe Luftspalte (27, 28) zwischen der Ringscheibe (26) einerseits und den Schlitzwänden der Schulter (20) andererseits vorhanden sind.

5. Gummilager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenhülse (14) als einstückiges Aluminiumteil ge­ staltet ist.

6. Gummilager nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringscheibe (26) aus Kunststoff besteht.