DE3507037A1

DE3507037A1 - Flexible lagerverbindung

Info

Publication number: DE3507037A1
Application number: DE19853507037
Authority: DE
Inventors: John Bowker Lutterworth Near Rugby Warwickshire Skipper
Original assignee: Dunlop Ltd
Current assignee: Dunlop Ltd
Priority date: 1984-03-06
Filing date: 1985-02-28
Publication date: 1985-09-12
Also published as: SE8501068D0; FR2560945A1; GB8505368D0; GB8405814D0; GB2155539A; IT8519777A0; SE8501068L

Description

PATENTANWÄLTE

D 15 PG 358 Frankfurt am Main

26.2.1985

Dunlop Limited

Dunlop House

Ryder Street, St. James's

London S.W.1
England

Flexible Lagerverbindung
Beschreibung:

Die Erfindung bezieht sich auf eine flexible Lagerverbindung, z.B. eine solche, welche als Kugelgelenk bezeichnet werden kann; sie weist ein starres inneres Glied von kugelähnlicher Gestalt auf und ein äußeres starres Glied, welches sich um das innere starre Glied herum erstreckt und im Abstand von diesem durch eine oder mehrere Bauteile aus nachgiebigem Elastomermaterial gehalten wird. Üblicherweise, jedoch nicht notwendigerweise, ist das Elastomermaterial mit einem Metallmaterial des inneren oder äußeren starren Gliedes verbunden; bei seiner Anordnung in einem äußeren Gehäuse wird es einer Kompression zwischen den starren Gliedern unterworfen, so daß die relative Orientierung der starren Glieder und des nachgiebigen Materials während der Benutzung der Lagerverbindung aufrechterhalten wird.

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Obgleich der übliche Aufbau eines Kugelgelenkes oder -lagers zu befriedigenden Betriebsergebnissen führt, ist es teuer in der Herstellung und im Zusammenbau. So ist beispielsweise die Herstellung eines vollkugel-ähnlichen inneren, starren Metallgliedes kostspielig und zeitaufwendig, auch wenn numerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen eingesetzt werden. Bezüglich des äußeren Metallgliedes besteht eine ähnliche Herstellungsschwie rigkeit zur Erzeugung eines Ringbauteiles, dessen Oberfläche so gestaltet ist, daß sie der teil-spherischen Oberfläche des Elastomermaterials entspricht.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lagerverbindung zu schaffen, welche einfacher und kostengünstiger herstellbar und in seinem Gebrauchszweck verbessert ist.

Nach der vorliegenden Erfindung ist eine flexible Lagerverbindung vorgesehen, welche eine Schicht aus Elastomermaterial aufweist, welche ein inneres starres Glied von teilkugeliger Gestalt umgibt, sowie ein in Segmente unterteiltes äußeres starres Glied, welches die Schicht aus Elastomermaterial umgibt. Das äußere starre Glied weist wenigstens zwei zusammengesetzte Segmente auf, welche im wesentlichen teilzylindrische äußere Elemente aus im wesentlichen starrem Material aufweisen und ein inneres Element aus einer Schicht aus im wesentlichen nicht-nachgiebigem geformtem Material, welches zwischen Endwiderlagermitteln liegt, welche dem äußeren Element zugeordnet sind, wobei eine Oberfläche des inneren Elementes aus geformtem Material an dem äußeren Element befestigt ist und die äußere Oberfläche eine teilkugelige Gestalt hat, welche derjenigen der äußeren Oberfläche der Schicht aus nachgiebigem Elastomermaterial entspricht, wobei die Segmente des äußeren starren Gliedes in Umfangsrichtung im Abstand voneinander liegen, wenn sich das Elastomermaterial in einem unbeanspruch-

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PATENTANWÄLTE

ten Zustand befindet, und wobei die Schicht aus Elastomermaterial nutähnliche Formationen aufweist, die jeweils mit einem Zwischenraum zwischen zwei aufeinanderfolgenden Segmenten des äußeren starren Gliedes ausgerichtet sind.

Vorzugsweise weist das äußere Element jedes zusammengesetzten Segments Formationen auf, welche sich über die Endflächen des geformten Materials erstrecken, welches zwischen den sich längs erstreckenden Kanten erstreckt, so daß sie als Endwiderlager dienen, um eine axiale Lokalisierung des geformten Materials relativ zu dem äußeren Element vorzusehen.

Die nutähnlichen Formationen können Nuten aufweisen, die in einer äußeren Oberfläche einer Schicht, beispielsweise einer teilkugelig gestalteten Schicht, aus Elastomermaterial gebildet sind, oder welche durch Zwischenräume zwischen aufeinanderfolgenden Segmenten des nachgiebigen Elastomermaterials bestimmt sind, welches jeweils eine teilkugelige Gestalt hat.

Vorzugsweise haben die teilzylindrischen zusammengesetzten Segmente jeweils Kanten, welche sich zwischen den Endwiderlagermitteln in einer Richtung im wesentlichen parallel zu der Längsachse der zylindrischen Oberfläche erstrecken, welche von den äußeren Oberflächen der zusammengesetzten Segmente bestimmt ist; es sind vorzugsweise einander benachbarte Kanten aufeinanderfolgender zusammengesetzter Segmente, welche in Umfangsrichtung einen geringen Abstand voneinander wenigstens dann haben, wenn sich das nachgiebige Elastomermaterial in einem unbeanspruchten Zustand befindet.

ORKaIISAL INSPECTED

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Die Zwischenräume zwischen den Segmenten des äußeren starren Gliedes erlauben es, daß das Elastomermaterial einer Kompression ausgesetzt wird, indem die benachbarten Kanten aufeinanderzu gedrückt werden, um den äußeren Durchmesser der Anordnung zu verringern; diese kann dann in einem starren äußeren Gehäuse angeordnet werden, welches eine Bohrung von einem Durchmesser hat, welcher demjenigen der komprimierten Anordnung so entspricht, daß die Kompression des nachgiebigen Elastomermaterials aufrechterhalten wird. Darüber hinaus erleichtern die nutähnlichen Formationen, welche mit den im Abstand befindlichen Kanten der aufeinanderfolgenden zusammengesetzten Segmente ausgerichtet sind, eine Kompression des nachgiebigen Elastomermaterials, ohne daß das Material sich in die Zwischenräume zwischen den äußeren Segmenten auszubreiten beabsichtigt, wodurch die Gefahr beschädigt zu werden entstände .

Das innere starre Glied hat vorzugsweise ein zylindrisch gestaltetes Glied, beispielsweise ein Rohr oder einen Stab, an dessen äußerer Oberfläche ein oder mehrere Elemente befestigt sind, welche die teilkugelige Oberfläche des inneren starren Gliedes bestimmen. Die teilkugelige Oberfläche kann von einem Vollring aus einem Material bestimmt werden, welches eine zylindrische Bohrung mit einem Durchmesser hat, welcher dem äußeren Durchmesser des Rohres oder Stabes entspricht, an welchem es befestigt ist, sowie eine äußere Oberfläche haben, welche die erforderliche teilkugelige Gestalt hat. Der Ring kann an dem Rohr oder Stab mittels Schweißen, Löten, Kleben oder anderen Mitteln befestigt sein, die mit Rücksicht auf die verwendeten Materialien ausgewählt sind; diese Materialien können Metalle, Kunststoffe und zusammengesetzte Werkstoffe, beispielsweise faserverstärkte Kunststoffe sein.

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Die teilkugelige Oberfläche des inneren starren Gliedes kann auch von einer schalenähnlichen Struktur bestimmt sein, beispielsweise einem gepreßten Metall, welches um das Rohr oder den Stab herum vorgesehen ist. Die schalenähnliche Struktur kann Ring- oder Segmentform haben oder aus einem Streifen von quergekrümmtem Material gebildet sein, welches um das Rohr oder den Stab gewickelt ist, wobei die Enden des Streifens miteinander verbunden sind, um den Streifen in der gewünschten ringähnlichen Gestalt zu halten.

Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beiliegenden Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.

Es zeigt:

Fig. 1 in Seitenansicht, die untere Hälfte im Längsschnitt, eine flexible Lagerverbindung nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine Endansicht der Lagerverbindung von Fig. 1, teilweise geschnitten entlang der Linie 2-2 von Fig. 1,

Fig. 3 eine Endansicht der Lagerverbindung nach den Fig. 1 und 2, radial zusammengepreßt,

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Fig. 4 eine Seitenansicht, die linke Hälfte im Längsschnitt, einer anderen flexiblen Lagerverbindung nach der Erfindung,

Fig. 5 eine Endansicht der Lagerverbindung von Fig. 4, zur Hälfte geschnitten längs der Linie 5-5 von Fig. 4, und

Fig. 6 eine Endansicht der Lagerverbindung nach den Fig. 4 und 5, radial zusammengepreßt.

Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung weist die flexible Lagerverbindung eine innere starre Anordnung 10, eine äußere starre Anordnung 11 und zwischen diesen beiden eine Schicht 12 aus nachgiebigem Elastomermaterial, beispielsweise natürlichem Kautschuk oder Gummi auf..

Die innere starre Anordnung 10 hat ein Metallrohr 13, durch welches sich beispielsweise Bolzen erstrecken können, um ein Anklemmen der Anordnung 10 an ein oder zwei Bauteile (nicht dargestellt) zu erleichtern, welche mit der Lagerverbindung verbunden werden sollen. Um das Rohr 13 herum ist ein Vollquerschnittsring 1 4 aus faserverstärktem Kunststoffmaterial vorgesehen, welcher eine zylindrisch gestaltete Bohrung aufweist, welche in ihrer Größe dem äußeren Durchmesser des Rohres 13 entspricht, sowie eine äußere Oberfläche von teilkugeliger Gestalt. Der Ring 14 ist an dem Rohr 13 mittels Klebstoff befestigt.

Die Schicht 12 aus Naturkautschuk ist mittels Klebstoff an der äußeren teilkugeligen Oberfläche des Ringes 14 befestigt. Die Schicht 12 hat im wesentlichen gleichförmige Dicke; sie bildet daher eine äußere Oberfläche, die ebenfalls teilkugelige

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Gestalt hat und an welcher die äußere starre Anordnung 1 1 mittels Klebstoff befestigt ist. Die äußere starre Anordnung 11 hat drei ähnliche äußere Segmente 15, welche jeweils zweiteilig ausgebildet sind. Jedes Segment 15 hat im wesentlichen teilzylindrische Gestalt und ein Paar von Kanten, welche sich in Längsrichtung der Lagerverbindung erstrecken, d.h. in einer Richtung parallel zur Ebene der Schnittdarstellung von Fig. 1. Die Segmente 15 haben jeweils ein inneres Element 16 aus Kunststoffmaterial, das so geformt ist, daß es eine innere Oberfläche von teilkugeliger Gestalt zum Anhaften an der Gummischicht 12 hat sowie eine äußere Oberfläche von teilzylindrischer Gestalt. Ein äußeres Element 17 aus gepreßtem Metall hat einen teilzylindrisch geformten zentralen Abschnitt, welcher sich über die teilzylindrisch gestaltete Oberfläche des Kunststoffs des inneren Elements 16 erstreckt, sowie ein Paar von Endflanschen 18, welche sich über die Endoberflächen des Elements 16 erstrecken. Die inneren und äußeren Elemente 16, 17 können mittels Klebstoff, mechanischer Verriegelung oder Reibschluß des inneren Elements zwischen den Endflanschen des äußeren Elements miteinander verbunden sein. Die Bemessungen der Segmente 15 sind so ausgewählt, daß bei Anordnung um die Gummischicht 12 herum bei unbeanspruchtem Zustand der Gummischicht zwischen benachbarten Längskanten aufeinanderfolgender Segmente 15 ein geringer Spalt vorhanden ist, welcher typischerweise einen Winkel in der Größenordnung von 2 bis 5° bezogen auf die Längsachse der Lagerverbindung einnimmt.

Die Gummischicht 12 ist mit drei sich längs erstreckenden Nuten 19 ausgestattet, welche mit den jeweiligen Spalten zwischen den Segmenten 15 ausgerichtet sind; die Nuten 19 erstrecken sich wenigstens zur Hälfte und vorzugsweise annähernd zu 3/4 über die Dicke der Gummischicht 12.

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Die Nuten 19 können durch Einschneiden in die Gummischicht 12 nach der Positionierung der äußeren starren Anordnung 1 1 um die Gummischicht 12 gebildet werden; sie können aber auch in der Gummischicht 12 vorher eingeformt sein, wobei Sorge dafür getragen wird, daß die Segmente 15 der äußeren Anordnung so getroffen wird, daß die Spalten zwischen ihnen mit den Nuten 19 ausgerichtet sind. Bei einer alternativen Konstruktion wird die Gummischicht 12 aus drei Segmenten gebildet, welche bei Befestigung an der inneren starren Anordnung in Umfangsrichtung im Abstand voneinander liegen, daß sie drei Nuten m der Gummischicht 12 bestimmen.

Die sich ergebende Lagerverbindung aus inneren und äußeren starren Anordnungen 10, 11 und der Gummischicht 12 soll in einem Zustand verwendet werden, in welchem die Gummischicht einer Kompression ausgesetzt ist. Diese wird durch Einsetzen der Anordnung in ein Gehäuse (nicht dargestellt) erreicht, welches eine zylindrische Bohrung mit einem Durchmesser hat, welcher dem Außendurchmesser der Lagerverbindungsanordnung entspricht , wenn es einer radialen Kompression unterworfen wird, um die benachbarten Ränder der aufeinanderfolgenden Segmente 15 miteinander in Berührung zu bringen. Aufgrund der Nuten 1'9, die in der Gummischicht 12 ' vorgesehen sind, neigt das Gummimaterial nicht dazu, sich radial nach außen zwischen die äußeren Glieder 17 zu drücken; auf diese Weise ist es möglich, die Anordnung derart zusammenzudrücken, daß die äußeren Glieder 17 in Berührung zueinander kommen.

Bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, welche in den Fig. 4 bis 6 dargestellt ist, enthält die flexible Lagerverbindung eine Gummischicht 12 und eine äußere Anordnung, welche derjenigen der ersten Ausführungsform ähnlich sind; die innere

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starre Anordnung hat jedoch einen abweichenden Aufbau.

Bei der zweiten Ausf iihrungsf orm der Erfindung enthält die flexible Lagerverbindung eine innere starre Anordnung 20 aus einer zweiteiligen Konstruktion aus einem Vollstab 21 und einer äußeren Metallschale 22, welche an der äußeren Oberfläche des Stabes 21 befestigt ist.

Der Stab 21 hat Kreisquerschnittsgestalt und ist an jedem Ende mit einem zungenähnlichen Abschnitt 23 ausgestattet, durch welchen sich ein Loch 24 erstreckt; die Löcher 24 der beiden Endabschnitte ermöglichen die Anbringung der Lageranordnung an einem von zwei Komponenten, die mit der Lagerverbindung miteinander verbunden werden sollen.

Die äußere Schale 22 ist aus einem kurzen Stück eines Rohres mit anfänglich Kreisquerschnitt gebildet, welches durch axiale Kompression so verformt ist, daß sich eine äußere Oberfläche von teilkugeliger Gestalt ergibt. Die äußere Schale 22 ist an dem Vollstab 21 durch Schweißen befestigt.

Die Gummischicht 12 und eine äußere starre Anordnung werden dann um die Schale 22 in einer .Weise herumgebaut, wie sie in Verbindung mit der ersten Ausf iihrungsf orm der Erfindung beschrieben worden ist.

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Claims

Ryder Street, St. James's London S.W.1 England Flexible Lagerverbindung Ansprüche:

1. Flexible Lagerverbindung mit einer Schicht (12) aus Elastomermaterial, welches ein inneres starres Glied (10) von teilweise kugeliger Gestalt umgibt, und mit einem äußeren starren Glied (10), welches die Schicht (12) aus Elastomermaterial umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere starre Glied (11) wenigstens zwei zusammengesetzte Segmente (15) aufweist, welche jeweils ein im wesentlichen teilzylindrisches äußeres Element (17) aus im wesentlichen starrem Material und ein inneres Element (16) aus einer Schicht aus im wesentlichen nicht-nachgiebigem geformtem Material aufweisen, welches zwischen Endwiderlagern (18) angeordnet ist, welche dem äußeren Element (17) zugeordnet oder mit diesem verbunden sind, wobei eine Oberfläche des inneren Elements (16) aus dem geformten Material an dem äußeren Element (17) festgelegt ist und die äußere Oberfläche eine teilweise kugelige Gestalt hat, welche derjenigen der äußeren Oberfläche der Schicht (12) aus nachgiebigem Elastomermaterial entspricht, wobei die Segmente (15) des äußeren starren Gliedes (11) umfangsmäßig im Abstand

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voneinander liegen, wenn sich das Elastomermaterial in unbeanspruchtem Zustand befindet, und die Schicht (12) aus Elastomer material nutähnliche Formationen (19) aufweist, welche jeweils mit einem Zwischenraum zwischen aufeinanderfolgenden Segmenten (15) des äußeren starren Gliedes (11) ausgerichtet sind.

2. Flexible Lagerverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Endwiderlagermittel (18) eines Segments (15) jeweils eine Ausbildung aufweisen, welche sich über eine Endfläche des geformten Materials des zugeordneten inneren Elements (16) des Segments (16) erstreckt.

3. Flexible Lagerverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Endwiderlagermittel (18) eines Segments (15) ein Paar von Endflanschen aufweisen, welche einstückig mit dem äußeren Element (17) des Segments (15) ausgebildet und so angeordnet sind, daß sie sich über die Enden des inneren Elements (16) des Segments (15) erstrecken.

4. Flexible Lagerverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die nutähnlichen Formationen (19) der Schicht (12) aus Elastomermaterial Nuten aufweisen, welche in einer äußeren Oberfläche der Schicht (12) aus Elastomermaterial gebildet sind.

5. Flexible Lagerverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die nutähnlichen Formationen (19) Zwischenräume zwischen aufeinanderfolgenden Segmenten aus nachgiebigem Elastomermaterial aufweisen, von welchen jedes eine teilweise kugelige Gestalt hat.

6. Flexible Lagerverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes äußere Element (17) von teilzylindrischer Gestalt ein Paar von parallelen Längskanten

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aufweist, welche sich parallel zur Längsachse der zylindrischen Oberfläche erstrecken, welche von der äußeren Oberfläche des äußeren Elements (17) der zusammengesetzten Segmente (15) bestimmt ist.

7. Flexible Lagerverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das innere starre Glied (10) ein zylindrisch geformtes Glied (13) aufweist, an dessen äußerer Oberfläche ein oder mehrere Elemente (14) befestigt sind, welche die teil-kugelige Oberfläche des inneren starren Gliedes (10) bildet bzw. bilden.

8. Flexible Lagerverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das innere und das äußere Element (16, 17) eines Segments (15) des äußeren starren Gliedes (11) miteinander verbunden oder auf andere Weise aneinander befestigt sind.

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