DE3516224A1

DE3516224A1 - Verfahren zur herstellung einer flexiblen lagerverbindung sowie flexible lagerverbindung

Info

Publication number: DE3516224A1
Application number: DE19853516224
Authority: DE
Inventors: John Bowker Near Rugby Warwickshire Skipper
Original assignee: Dunlop Ltd
Current assignee: Dunlop Ltd
Priority date: 1984-05-09
Filing date: 1985-05-06
Publication date: 1985-11-14
Anticipated expiration: 2005-05-07
Also published as: US4614455A; SE8502287L; SE8502287D0; BG49278A3; CA1231243A; FR2564161B1; IT1209626B; DE3516224C2; GB2158503B; FR2564161A1; IT8520585A0; GB2158503A; SE459606B; GB8411756D0; GB8511497D0

Description

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D 15 PG 362 Frankfurt am Main

06.05.1985

DUNLOP LIMITED
St. James's House
23-24 King Street

London SK1Y 6RA
England

Verfahren zur Herstellung einer flexiblen Lagerverbindung sowie flexible Lagerverbindung

Beschreibung:

Die Erfindung bezieht sich auf eine flexible Lagerverbindung, d. h. ein flexibles Gelenk oder ein flexibles Lager, welches allgemein als Kugelgelenk bekannt ist und welches ein inneres starres Glied von kugelähnlicher Gestalt und ein starres äußeres Glied aufweist, welches sich um das innere starre Glied erstreckt und im Abstand von diesem durch eine oder mehrere Bauteile aus nachgiebigem elastomerem Material gehalten wird .

Üblicherweise aber nicht notwendigerweise, ist das elastomere Material mit dem Metall des inneren oder äußeren starren Gliedes verbunden und/oder es wird beim Zusammenbau einem Druck zwischen den starren Gliedern ausgesetzt, so daß die gewünschte relative Orientierung und Lage der starren Glieder und des nachgiebigen Materials während der Benutzung des Gelenks oder des Lagers aufrechterhalten wird.

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Obgleich übliche Konstruktionen von Kugelgelenken oder -lagern bei ihrer Benutzung befriedigend funktionieren, sind sie aufwendig in Herstellung und Zusammenbau.

Um diesen Mangel zu beseitigen ist die vorliegende Erfindung auf die Herstellung einer flexiblen Lagerverbindung vom Kugellagertyp gerichtet, welche sich im wesentlichen durch die Verfahrensschritte gemäß Patentanspruch 1 auszeichnet.

Die hierdurch hergestellte Anordnung des inneren starren Gliedes, der Schicht aus elastomerem Material und des ringförmigen Gliedes wird vorzugsweise einer Vulkanisationsbehandlung unterworfen, um das elastomere Material sowohl mit dem inneren starren Glied als auch mit den ringförmigen Gliedern zu verbinden. Vorzugsweise wird diese vollständig verbundene Anordnung gebildet, bevor irgendeines der Bauteile der Anordnung in das äußere starre Glied eingesetzt wird.

Bei einer abgewandelten Verfahrensweise kann die Anordnung eine Schicht aus elastomerem Material aufweisen, welche vorvulkanisiert wird und welche wahlweise entweder mit dem inneren starren Glied oder den ringförmigen Gliedern dadurch vereinigt wird, daß daraufhin eine Nachvulkanisationsverbindung geschaffen wird.

Es ist auch in Betracht zu ziehen, daß die Schicht aus elastomerem Material auf andere Weise, beispielsweise mittels Klebstoff, auf dem inneren starren Glied oder an den ringförmigen Gliedern befestigt wird; dies ist jedoch nicht notwendig. Wenn die Schicht aus elastomerem Material einem hohen Maß an radia-

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lern Druck mittels des äußeren starren Gliedes unterworfen wird, kann der resultierende Reibwiderstand die Relativbewegung zwischen dem elastomeren Material und dem inneren starren Glied bzw. den ringförmigen Gliedern ausreichen, um eine unerwünschte Gleitbewegung an den Zwischenflächen mit dem Elastomermaterial unter den Arbeitsauslenkungen zu verhindern, welche bei der Benutzung der Lagerverbindung auftreten. Bei einigen Anwendungen kann das äußere starre Glied vorteilhafterweise eine etwas rauhe einwärts weisende Oberfläche zur Berührung mit dem ringförmigen Glied aufweisen, um eine Relativbewegung zwischen diesen zu hemmen.

Es wird außerdem vorteilhafterweise angestrebt, daß normalerweise das äußere Glied gegen Bewegung relativ zu dem ringförmigen Glied gehemmt wird, so beispielsweise aufgrund des Reibwiderstandes verursacht durch die radialen Druckkräfte oder beispielsweise durch Anwendung von Klebstoffen. Diese Hemmung ist jedoch nicht wesentlich, da für einige Anwendungen eine relative Gleitbewegung zulässig ist, indem beispielsweise sichergestellt wird, daß die radialen Drucklasten nicht zu groß sind und daß Materialien von niedrigem Reibkoeffizienten eingesetzt werden.

Die Deformation des äußeren starren Gliedes, welche mit Hilfe von Druckkräften erfolgt, welche einen bleibenden Druck auf die Schicht aus elastomerem Material ausüben, wird vorzugsweise so gesteuert, daß die äußeren Abmessungen des äußeren starren Gliedes nach dem Zusammendrücken nahezu denjenigen Abmessungen entsprechen, welche für die sich ergebende Lagerverbindung erforderlich sind, um es einzubauen oder relativ zu einem oder mehreren Bauteilen, die verbunden werden sollen, festzulegen. Alternativ dazu kann jedoch das starre äußere

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Glied nach dem Zusammendrücken und Deformieren einem Bearbeitungsprozeß unterworfen werden, so daß seine äußeren Abmessungen denjenigen des beabsichtigten Einsatzes für die sich ergebende Lagerverbindung entsprechen.

Das innere starre Glied besteht vorzugsweise aus einem zylindrisch gestalteten Rohr oder Stab, an dessen äußerer Oberfläche ein oder mehrere Elemente befestigt sind, welche eine teilsphärische oder faßförmige Oberfläche des inneren starren Gliedes bestimmen. Die teilsphärische oder faßförmige Oberfläche kann durch einen massiven Ring gebildet sein, welche eine zylindrische Bohrung mit einem Durchmesser hat, welcher dem äußeren Durchmesser des Rohres oder Stabes entspricht, an welchem er befestigt ist, sowie eine äußere Oberfläche, welche die gewünschte teilsphärische oder faßförmige Gestalt hat. Der Ring kann an dem Stab oder Rohr durch Schweißen, Löten oder Kleben oder andere Mittel befestigt sein, welche im Hinblick auf die eingesetzten Materialen ausgewählt sind und unter welchen metallische Materialien, Kunststoffe oder zusammengesetzte Werkstoffe wie faserverstärkte Kunststoffe sein können.

Die teilsphärische oder faßförmige Oberfläche des inneren starren Gliedes kann alternativ auch durch eine schalenähnliche Struktur bestimmt sein, beispielsweise aus gepreßtem Blech, welches um den Stab oder das Rohr vorgesehen ist. Die schalenähnliche Struktur kann Ring- oder Segmentform haben oder aus einem Streifen aus guergekrümmtem Material gebildet sein, welches um den Stab oder das Rohr gewickelt ist, wobei die Enden des Streifens aneinander befestigt sind, um den Streifen in der erforderlichen ringähnlichen Gestalt zu halten .

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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel kann das innere starre Glied ein hohles oder massives sphärisches, teilsphärisches oder faßförmiges Glied sein, welches mit einem Ende des Stützstabes oder -rohres verbunden oder mit .diesem einstückig ausgebildet ist.

Vorzugsweise wird das ringförmige Glied aus einem im wesentlichen nicht nachgiebigen Formmaterial gebildet. Kunststoff materialien wie beispielsweise Nylon sind für das ringförmige Glied bevorzugt, aber auch andere Materialien, beispielsweise metallische Materialien wie Zinklegierung, können verwendet werden.

Die Erfindung bezieht sich auch auf eine flexible Lagerverbindung vom Kugellagertyp, welche sich im wesentlichen durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 7 auszeichnet .

Die Endwiderlager sind vorzugsweise durch Deformation des Materials, vorzugsweise Stahl, gebildet, welches den mittleren Gehäuseabschnitt des äußeren starren Gliedes bildet.

Das ringförmige Glied hat vorzugsweise ein Paar von Ringen, beispielsweise geformte Kunststoffringe, welche in der zusammengebauten Lagerverbindung in geringem axialen Abstand voneinander oder axial aneinanderliegen können.

Vorzugsweise ist das ringförmige Glied mit der Schicht aus elastomerem Material verbunden, z. B. verklebt.

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Bei Konstruktionen, in welchen das ringförmige Glied mit der Schicht aus elastomerem Material verbunden ist, kann es für einige Anwendungen erwünscht sein, das ringförmige Glied mit einer im wesentlichen glatten Oberfläche zur Berührung mit dem rohrförmigen Gehäuseabschnitt des äußeren starren Gliedes auszustatten, so daß eine kontrollierte Gleitbewegung zwischen dem ringförmigen Glied und dem rohrförmigen Gehäuseabschnitt bei der Benutzung der Lagerverbindung unter bestimmten Lastbedingungen gestattet ist.

Geeignete Materialien für das äußere starre Glied schließen metallische Materialien, beispielsweise Messing oder Stahl ein; das ausgewählte Material ist ein solches, welches einen höheren Elastizitätsmodul hat, als das Material des "ringförmigen Gliedes, wodurch das ringförmige Glied ohne übermäßige Schwierigkeiten deformiert werden kann, wenn das äußere starre Glied einem radialen Druck ausgesetzt wird, um das elastomere Material radial unter Druck zu setzen. Das Material des äußeren starren Gliedes sollte ein solches sein, für welches die Streckgrenze überschritten wird, wenn der notwendige radiale Druck aufgebracht wird, um die Schicht aus elastomerem Material unter bleibenden Druck zu setzen.

Vorzugsweise ist das Ringglied zweiteilig, beispielsweise in Form von zwei ringförmigen Einsätzen, wobei die Ringelemente axial in dichter Nachbarschaft oder aneinanderliegend angeordnet sind, wodurch die genannte radiale innere Oberfläche von teilsphärischer oder faßförmiger Gestalt bestimmt wird.

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Wo das ringförmige Glied zweiteilig ausgebildet ist, sind die aneinanderliegenden oder einander zugekehrten Enden der beiden Ringelemente im wesentlichen von vernachlässigbarer Dicke. Folglich kann die gesamte radiale Abmessung der flexiblen Lagerverbindung möglichst gering gehalten werden.

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 eine Seitenansicht, die linke Hälfte im Längsschnitt , einer flexiblen Lagerverbindung nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Endansicht der Lagerverbindung nach Fig. 1 ., halb geschnitten entlang der Linie II-II von Fig. 1, und

Fig. 3 eine Endansicht der Lagerverbindung von Fig. 1 und 2, nach radialer Kompression.

Ein flexibles Lager hat für die Lagefixierung, z. B. einen Preßsitz in einem Gehäuse (nicht dargestellt) eine innere starre Anordnung 10, eine äußere starre Anordnung 11 und zwischen beiden eine Schicht 12 aus nachgiebigem elastomerem Material, beispielsweise aus Naturgummi.

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Die innere starre Anordnung 10 ist zweiteilig und besteht aus einem massiven Stab 13, welcher sich durch das flexible Lager erstreckt, und eine äußere metallische Hülle 14, welche an der äußeren Oberfläche des Stabes 13 befestigt ist.

Der Stab 13 hat einen kreisförmigen Querschnitt und ist an jedem Ende mit einem zungenähnlichen Abschnitt 15 ausgestattet, durch welchen sich ein Loch 16 erstreckt. Die Löcher 16 der beiden Endabschnitte 15 erleichtern die Befestigung der Lageranordnung jeweils an einem der beiden Komponenten, die mittels des Lagers miteinander verbunden werden sollen.

Die Schicht 12 aus Naturgummi ist mittels Klebstoff auf der äußeren teilsphärischen Oberfläche der Hülle 14 festgelegt. Die Schicht 12 hat im wesentlichen gleichförmige Dicke und bildet daher eine äußere Oberfläche, welche ebenfalls teilsphärische Gestalt hat und an welcher die äußere starre Anordnung 11 mittels Klebstoff befestigt ist.

Die äußere starre Anordnung 11 ist dreiteilig und weist ein äußeres Glied 17 mit einem zylinderförmigen Mittelabschnitt 18 auf, in welchem ein Paar von Ringen 19 aus Kunststoffmaterial vorgesehen ist, welches so geformt ist, daß es eine innere Oberfläche von teilsphärischer Gestalt zum Anhaften an der Gummischicht 12 und ferner eine äußere Oberfläche von teil zylindrischer Gestalt hat, um in Reibverbindung mit der radial inneren Oberfläche des zylindrischen Abschnittes 18 des äußeren Gliedes 17 zu kommen.

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Das äußere Glied 17 ist aus gepreßtem Blech gebildet und hat vor dem Zusammenbau mit den anderen Bauteilen des flexiblen Lagers die Form eines zylindrischen Abschnittes, welcher den oben erwähnten mittleren zylindrischen Abschnitt 18 umfaßt sowie zusätzliche zylindrische Abschnitte (nicht dargestellt) , welche sich von jedem Ende des mittleren zylindrischen Abschnittes aus erstrecken. Vor dem Zusammenbau kann eines der Endabschnitte so verformt sein , daß es einen radial einwärts gerichteten Flansch 20 bildet , welcher eine axiale Kiderlagerflache für einen Kunststoffringe 19 bildet.

Zur Herstellung des flexiblen Lagers werden die innere starre Anordnung 10 und die Kunststoffringe 19 in eine Form angeordnet, wobei die Ringe axial aneinanderliegen und ein gleichförmiger Abstand zwischen den Ringen 19 und der Hülle 14 der äußeren starren Anordnung 10 gewährleistet ist. Das elastomere Material wird dann in diesen Zwischenraum injiziert und nachfolgend in solcher Weise vulkanisiert, daß eine Verbundanordnung aus der inneren starren Anordnung 10, der Schicht 12 aus elastomerem Material und den beiden Ringelementen 19 entsteht.

Die so gebildete Anordnung wird dann in das äußere Glied 17 eingesetzt, dessen Enden so verformt werden, daß ein Paar von Endwiderlagerflanschen 20 gebildet wird, welche gegen die axial äußeren Endflächen der beiden Kunststoffringe 19 anliegen.

Die sich so ergebende Anordnung wird dann einem radialen Druck ausgesetzt, um den Durchmesser der äußeren starren Anordnung 17 auf einen Durchmesser zu verringern, welcher so ausgewählt ist, daß er in das Gehäuse, in welchem das Lager im Preßsitz für eine eventuelle Verwendung eingesetzt werden

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soll, paßt. Die Verringerung des Durchmessers der äußeren starren Anordnung 17 wird so getroffen, daß das erforderliche Maß an bleibenden Vorspannungsdruck auf das elastomere Material der Schicht 12 ausgeübt wird.

Bei einem alternativen Verfahren der Herstellung des flexiblen Lagers wird die Schicht 12 aus nachgiebigem elastomerem Material auf der teilsphärischen äußeren Oberfläche der Hülle 14 festgeklebt. Ein geformter Kunststoffring 19 wird dann in das äußere starre Glied in Anlage mit dem Endflansch 20 eingesetzt. Die teilsphärische äußere Oberfläche der Schicht 12 aus elastomerem Material wird dann mit einem Klebstoff versehen und die miteinander verklebte Anordnung aus elastomerem Material und innerer starrer Anordnung 10 wird dann innerhalb des äußeren starren Gliedes 17 so positioniert, daß ein Endabschnitt 15 des Stabes 13 durch die Öffnung hindurchragt, welche von dem inneren Umfang des Flansches 20 gebildet wird. Der zweite geformte Kunststoffring 19 wird dann in das äußere starre Glied 17 eingesetzt und der zylindrische Endabschnitt des äußeren starren Gliedes 17 an dem dem Flansch 20 gegenüberliegenden Ende des mittleren zylindrischen Abschnittes 18 so verformt, daß ein zweiter Flansch 21 von im wesentlichen ähnlicher Gestalt wie der Flansch 20 und in Anlage zu dem zweiten der beiden geformten Kunststoffringe 19 gebildet wird.

Bei einer weiteren Ausführunsform der Erfindung kann die Schicht 12 aus elastomerem Material mit der inneren starren Anordnung 10 verbunden werden, nachdem sie in die äußere starre Anordnung 11 eingesetzt worden ist.

BAD ORIGINAL

Claims

PATENTANWÄLTE D 15 PG 362 Frankfurt am Main 06.05.1985 DUNLOP LIMITED St. James's House 23-24 King Street London SK1Y 6RA England Verfahren zur Herstellung einer flexiblen Lagerverbindung sowie flexible Lagerverbindung Ansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer flexiblen Lagerverbindung vom Kugellagertyp, gekennzeichnet durch:

Herstellen einer Anordnung eines inneren starren Gliedes (10) mit einer gekrümmten, teilsphärischen oder faßähnlichen Oberfläche, einer Schicht (12) aus elastomerem Material, welche sich über die gekrümmte Oberfläche erstreckt, und ein ringförmiges Glied (19) aufweist, welches eine gekrümmte, teilsphärische oder faßähnliche Oberfläche für die Berührung mit dem elastomeren Material bestimmt, welches sich zwischen dem inneren, starren (10) und dem ringförmigen Glied (19) befindet, wobei das ringförmige Glied (19) aus einem deformierbaren Material mit einem höheren Elastizitätsmodul als das elastomere Material besteht,

Umgeben der Anordnung mit einem im wesentlichen rohrförmigen äußeren starren Glied (17) aus einem Material mit höherem Elastizitätsmodul als das ringförmige Glied (19),

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Anpassen des äußeren starren Gliedes (17), indem es mit einem Paar von Endwiderlagern (20) versehen wird, um das ringförmige Glied und die Schicht (12) aus elastomerem Material axial festzulegen,

und Aussetzen des äußeren starren Gliedes (20) einem radialen Druck, wodurch das ringförmige Glied (19) einer Verformung unterworfen und die Schicht (12) aus elastomerem Material unter Druck gesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als ringförmiges Glied (19) zwei Ringelemente verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ringelement in das rohrförmige äußere Glied (17) eingepaßt wird, um an einwärts gerichteten Endwiderlagern (20) an einem Ende des rohrförmigen Gliedes (17) anzulegen, und das andere Ringelement in das rohrförmige Glied (17) nach dem Einsetzen des inneren starren Gliedes (10) und der Schicht (12) aus elastomerem Material eingepaßt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Glied (19) mit der Schicht (12) aus elastomerem Material verbunden, z. B. verklebt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Glied (19) aus einer nicht-elastischen Formmasse gebildet wird.

6. Flexible Lagerverbindung vom Kugellagertyp, dadurch gekennzeichnet , daß sie nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 hergestellt ist.

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7. Flexible Lagerverbindung vom Kugellagertyp, gekennzeichnet durch:

eine Schicht (12) aus elastomerem Material, welche sich um ein inneres starres Glied (10) von teilsphärischer oder faßähnlicher Gestalt erstreckt,

ein äußeres starres Glied (17), welches sich um die Schicht (12) aus elastomerem Material und das innere starre Glied (10) erstreckt und die Schicht (12.) aus elastomerem Material unter bleibendem Druck zwischen den starren Gliedern (10, 17) hält,

wobei das äußere starre Glied (17) ein Paar von Endwiderlagern (20) für die axiale Festlegung der Schicht (12) aus elastomerem Material aufweist, und

einen zwischen den Endwiderlagern (20) befindlichen rohrförmigen Gehäuseabschnitt (18), innerhalb dessen ein ringförmiges Glied (19) angeordnet ist, welches eine teilsphärische oder faßförmige Oberfläche für die Berührung mit der Schicht (12) aus elastomerem Material bestimmt und aus einem Material gebildet ist, welches einen höheren Elastizitätsmodul hat, als die Schicht (12) aus elastomerem Material und einen geringeren Elastizitätsmodul als das äußere starre Glied (17).

8. Lagerverbindung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Glied (19) zwei axial ausgerichtete Ringelemente aufweist.

9. Lagerverbindung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ringelemente (19) axial im Abstand voneinander angeordnet sind.

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10. Lagerverbindung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet , daß die gegeneinander gekehrten Enden der Ringelemente (19) von im wesentlichen vernachlässigbarer Dicke sind .

11 . Lagerverbindung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringglied (19) mit der Schicht (12) aus elastomerem Material verbunden, beispielsweise verklebt ist.

12. Lagerverbindung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Endwiderlager (20) einstückig mit dem mittleren Gehäuseabschnitt (18) des äußeren starren Gliedes (17) ausgebildet sind.