DE6942756U

DE6942756U - Gummi-metall-gelenkbuchse.

Info

Publication number: DE6942756U
Application number: DE19696942756
Authority: DE
Inventors: Joern Raoul Dipl-Ing
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-11-04
Filing date: 1969-11-04
Publication date: 1973-02-15

Description

Dipl.-Ing. Raoul Jörn, 8992 Hengnau

Gummi-Metall-Gelenkbuchse

Die Neuerung betrifft eine Gummi-Metall-Gelenkbuchse, bestehend aus einem inneren dickwandigen Metallrohr oder Bolzen, zwei äußeren metallischen Haibschaien, und zwischen Innenrohr und äußeren Halbschalen einvulkanisierten Gummischichten, die durch einvulkanisierte metallische Zwischenbuchsen unterteilt sind.

Gummi-Metall-Gelenkbuchsen werden als Torsionsfedern bei leichteren Fahrzeugen verwendet, sowie als Gelenke für die Lenker von PKW, LKW und Schienenfahrzeugen. Auch für Blattfederaugen finden diese Elemente Verwendung und für alle Fälle, in denen ein wartungsfreies Gelenk mit mäßigem Winkelausschlag, aber ohne kardanische Verformung, benötigt wird.

Es sind Gummi-Metall-Gelenkbuchsen bekannt, bei denen zwischen einem starren metallischen Innenrohr und zwei dickwandigen äußeren metallischen Halbschalen eine Gummischicht angebracht ist und die Halbschalen vor dem Einbau durch einen Spalt ge-

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trennt sind. Der Spalt in den äußeren dickwandigen Schalen dient auch zur Übertragung des Drehmomentes, das über die Schalen in den Gummi eingeleitet wird. Beim Zusammenbau werden die äußeren Halbschalen, deren Krümmungsachsen vor dem Einbau exzentrisch zur Achse des Innenrohres liegen, um den Betrag der Exzentrizität radial zusammengepreßt und damit eine Druckvorspannung im Gummi erzielt. Eine Druckvorspannung erhöht die Lebensdauer schubbeanspruchter Elemente wesentlich, da die Kettenmoleküle des Kautschuks gerichtet und Schrumpfspannungen beseitigt werden. Außerdem wird die laitung entlastet, da ihr eine Reibungshaftung überlagert wird. Ein Nachteil der beschriebenen bekannten Elemente ist, daß die Druckvorspannung nicht gleichmäßig Über den ganzen Umfang verteilt ist; sie fällt zu den Spalten hin auf Null ab. Die Vulkanisierformen für derartige Teile sind in der Herstellung aufwendig, weil die Halbschalen exzentrisch zum Innenrohr liegen. Ferner ist es ungünstig, daß die Einleitung des Drehmomentes über Paßfedern erfolgen muß, die dicke Bleche für die Außenschale und enge Toleranzen für den Spalt zwischen den Halbschalen erfordern. An den bei dieser Konstruktion nur ungenügend vorgespannten Krafteinleitungsstellen treten bei Verwendung von Paßfedern Schubspitzenspannungen an den Hafträndern und als deren Folge Dauerbrüche im Gummi auf.

Wenn ein großer Verdrehwinkel und außerdem eine große radiale Steifigkeit erforderlich ist, muß die Gummischicht durch einen

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Zwischenring unterteilt werden, um die Querdehnung des Gummis zu behindern und dadurch eine Vergrößerung der Federkonstante zu bewirken. Bei Anordnung eines geschlossenen Zwischenringes ist es aber nicht mehr möglich, durch Zusammenspannen der äußeren Metallteile eine Vorspannung in beiden Gummischichten zu erreichen. In diesem Fall werden Buchsen aus geschlossenen konzentrischen Rohren hergestellt, bei denen das Innenrohr nach erfolgter Vulkanisation aufgeweitet und damit die innere Gummischicht vorgespannt wird; dann wird der Durchmesser des Außenrohres durch Kalibrieren verringert und so die äußere Gummischicht vorgespannt. Dieses Verfahren ist teuer und hat grobe Toleranzen von Innenbohrung und Außendurchmesser zur Folge, weil beim Verformen auch elastische Dehnungen unterschiedlicher Größe auftreten. Der Einbau erfordert aber enge Toleranzen, damit eine einwandfreie Krafteinleitung gewährleistet wird und Verspannungen in den Anschlußteilen vermieden werden.

Die Aufgabe der Neuerung ist es, eine Gelenkbuchse zu schaffen, die extrem große Ausschlagwinkel zuläßt, in radialer Richtung eine große Federkonstante hat und in dieser Richtung große Kräfte aufnehmen kann. Dabei soll der Kraftverlauf im Gummi so daß keine Spannungsspitzen auftreten und eine gleichmäßige Druckvorepannung am ganzen Umfang vorhanden ist. Sie muß wirtschaftlich herstellbar sein und einen einfachen Einbau ge statten. Die Neuerung schafft dazu eine Gummi-Metall-Gelenkbuchse, bestehend aus einem inneren dickwandigen Metallrohr

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oder Bolzen, zwei äußeren metallischen Halbschalen, und zwischen Innenrohr und äußeren Halbschalen einvulkanisierten Gummischichten, die durch einvulkanisierte metallische Zwischenbuchsen unterteilt sind, und das Neue besteht darin, daß die metallischen äußeren Halbschalen und ebenso die aus Kalbschalen zusammengesetzten Zwischenringe aus dünnem, leicht verformbaren Blech gefertigt sind und im nicht eingebauten Zustand koaxiale Zylinder bilden und zwischen metallischen Halbschalen und Gummihalbringen im Querschnitt V-förmige Spalte in Längsrichtung der Euchse verlaufen, deren Scheitel am Innenbolzen liegen, und diese Spalte so bemessen sind, daß sie bein Einpressen in.ein Aufnahmeauye mit wesentlich kleinerem Durchmesser völlig geschlossen werden, wobei die Krümmungsradien der Blechhalbschalen verkleinert werden und die nun gebildeten Gummiringe in radialer Richtung gleichmäßig zusaromengepreßt werden. Bei der erfindungsgemäßen Gelenkbuchse bilden Gummischichten und Blechhalbschalen vor und nach dem Einbau, also im vorgespannten und nicht vorgespannten Zustand, im Querschnitt konzentrische Kreise. Dazu werden die Außen- und Zwischenschalen aus dünnem, leicht verformbaren Blech hergestellt. Die Druckvorspannung im Gummi ist nun über den ganzen Umfang und in beiden Gummischichten gleichmäßig verteilt, denn die Gummistärke wird infolge der neuartigen, teils elastischen, teils plastischen Verformung von Außen- und Zwischenhalbschalen an allen Stellen des Umfanges um den gleichen Betrag reduziert. Daher können große Verdrehwinkel und große Radialkräfte, auch

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wenn sie in Richtung des ursprünglich V-förmigen Spaltes wirken, mit hoher Dauerfestigkeit aufgenommen werden. Die Gelenkbuchse ist einfach herzustellen, und es ist nur ein Arbeitsgang erforderlich, um in beiden Gummiringen die Vorspannung zu erzeugen und die Buchse einzubauen. Der Einbai ist einfach, da sowohl der Außendurchmesser wie auch die Aufnahmebohrung grobe Toleranzen aufweisen dürfen und die dünnen Blechhalbschalen leicht zu verformen sind. Daher hat die Gelenkbuchse nach der Neuerung gegenüber den bekannten Ausführungen die gewünschten obengenannten Vorteile. Es ist weiterhin möglich, anstelle von einem Zwischenring (bestehend aus zv/ei Halbschalen) zwei und mehr vorzusehen, falls dies erforderlich ist, um größere Verdrehwinkel oder erhöhte Steifigkeit in radialer Richtung zu erreichen.

Die Neuerung sieht weiterhin vor, daß die äußeren Metallhalbschalen mit einem dünnen Gummifilm überzogen und die Halbschalen mit Löchern versehen sind. Das Aufbringen eines nur wenige Millimeter starken Gummifilms auf die mit einem Haftmittel versehene Außenfläche der äußeren Metallhalbschale geschieht während des Vulkanisiervorganges. Zur leichteren Ausbreitung des Gummifilms wird die Außenschale mit Löchern versehen, oder aus billigem Lochblech gefertigt. Bei dieser Ausführung wird die Reibungshaftung zwischen Aufnaluaebohrung und Außenschale v.esentlich erhöht. Die Reibungshaftung reicht zur alleinigen Krafteinleitung aus, so daß l \ßfedern nicht-. mehr erforderlich sind. Ein v/eiterer Vorteil 1^: egt darin,

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daß die vom Gummi überzogenen Halbschalen in der Bohrung nicht festrosten können und die Bildung von Passungsrost vermieden wird.

Nach der Neuerung können die den Längsspalt bildenden Stirnflächen der Guitimikörper im nicht eingebauten Zustand hinter den entsprechenden Stirnflächen der Halbschalen zurückstehen. Diese Maßnahme dient ebenfalls zur Verbesserung der Spannungsverteilung. Der Anpreßdruck der dem Spalt zugewandten Stirnseiten des Gummis wird dabei etwas herabgesetzt und erreicht, daß die dem Spalt zugewandten Stirnseiten der Zwischenbleche ebenfalls zur Anlage kommen können und daß die Gummischichten und die metallischen Zwischenringe hinsichtlich des Kraftverlaufes wie geschlossene Rohre wirken.

Die Zeichnung erläutert die Neuerung an Ausführungsbeispielen, und zv/ar zeigen:

Fig. 1 Axialschnitt durch eine neuerungsgemäße Gelenkbuchse im unvorgespannten Zustand,

Fig. 2 Draufsicht zu Fig. 1,

Fig. 3 Axialschnitt durch eine neuerungsgemäße Gelenkbuchse im vorgespannten Zustand,

Fig. 4 Draufsicht zu Fig. 3,

Fig. 5 eine Euchsenhälfte beim Einlegen in die Vorspannvorrichtung in axialer Draufsicht,

Fig. 6 eine Buchsenhälfte in die Vorspannvorrichtung eingelegt und radial vorgespannt,

Fig. 7 Längsschnitt durch eine in die Vorspannvorrichtung eingelegte und vorgespannte Buchse vor dem Einschieben in ein Aufnahmeauge,

Fig. 8 die vorgespannte Buchse nach Fig. 7 nach dem Einschieben in ein Aufnahmeauge.

In den Fig. 1 und 2 ist eine Buchse nach der Neuerung im fertig vulkanisierten, jedoch nicht eingebauten Zustand gezeigt. Sie besteht aus einem metallischen Innenrohr 13, aus dünnem Blech gefertigten äußeren Halbschalen 1 und 2 und Halbschalen eines Zwischenringes 3 und 4. Zwischen diesen Metallteilen sind Gummischichten 5 und 6 und 7 und 8 einvulkanisiert. Die Achsen der Halbschalen 1, 2 und 3, 4 sowie der dazwischen liegenden Gummischichten liegen im unvorgespannten Zustand konzentrisch und stimmen mit der Achse der Innenbuchse 13 überfein. Zwischen den Halbschalen befinden sich Spalte 9 und 10, deren Scheitel 11 und 12 bis zur Innenbuchse durchlaufen. Die dsm Spalt zugewandten Stirnseiten von Guiamif lachen 16 und 17 stehen hinter den zugehörigen Stirnseiten der metallischen Halbschalen zurück. Auf den äußeren Halbschalen 1, 2 ist ein dünner Gummifilm 14 und 15 aufvulkanisiert, dessen Verteilung über die gesamte Oberfläche durch Löcher 18 in den metallischen Halbschalen erleichtert wird. Auch die Zwischenhalbschalen 3, sind mit Löchern 19 versehen.

In den Fig. 3 und 4 ist die gleiche neuerungsgemäße Buchse im vorgespannten bzw. eingebauten Zustand gezeigt. Die Krümmungsradien der metallischen Außen- und Zwischenschalen 1, 2 und 3, sowie der zugehörigen GummihaIbringe 5, 6 und 7, 8 werden baim Vorspannen gleichmäßig verkleinert, ohne daß die Achse der Krümmungsradien ihre Lage ändert. Bei der Krümmungsänderung der Metallteile können diese nicht nur elastisch, sondern auch bleibend verformt werden. Die Spalte 9 und 10 werden beim Vorspannvorgang geschlossen und die dem Spalt zugewandten Stirnseiten der Gummihalbringe und der metallischen Halbschalen kommen fest aufeinender zur Anlage, und bilden völlig geschlossene Rohr- oder Ringquerschnitte. Die Druckvorspannung ist in beiden Gummischichten über den gesamten Umfang gleichmäßig verteilt, und der Gummi der Ringe 5, 6 und 7, 8 wölbt sich an den axialen Stirnseiten kräftig heraus.

Nach Fig. 5 wird die unvorgespannte Buchse, von der nur eine Hälfte in der Draufsicht gezeigt ist, in eine Vorspanneinrichtung eingelegt, die aus zwei Hälften 25 besteht. Die Teilung der Vorspanneinrichtung stimmt mit der der Buchse überein.

Nach Fig. 6 werden die zwei Hälften 25 der Vorspanneinrichtung radial zusammengezogen, bis die Buchsenhälften und die beiden Teile der Vorspanneinrichtung aneinander liegen und die Spalte und 10 der Buchse geschlossen sind.

Nach Fig. 7 v/erden die zusammengespannten Hälften 25 der Vorspanneinrichtung mit der darin sitzenden Buchse auf ein Auf-

nahmeauge 26 aufgesetzt und mittels eines Stempels 27, der

auf dem Innenrohr 13 und der äußeren Halbschale 1 aufliegt, *^;~

wird die vorgespannte Buchse in das Aufnahmeauge 26 einge- I

schoben. '

In Fig. 8 ist die Buchse nach dem Vorspann- bzw. Eindrückvorgang gezeigt. Der Stempel 27 ist, geführt durch die Vorspanneinrichtung 25, heruntergedrückt, und die Buchse sitzt mit , ihrer ganzen Länge im Aufnahmeauge 26.

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Claims

- 10 - Schutzansprüche

1. Gummi-Metall-Gelenkbuchse, bestehend aus einem inneren Metallrohr oder Bolzen, zwei äußeren metallischen Halbschalen, und zwischen Innenrohr und äußeren Halbschalen einvulkanisierten Gummischichten, die durch einvulkanisierte metallische Zwischenbuchsen unterteilt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen äußeren Halbschalen (1, 2) und ebenso die aus Halbschalen (3, 4) zusammengesetzten Zwischenringe aus leicht verformbarem Blech gefertigt sind und im nicht eingebauten Zustand koaxiale Zylinder bilden, wobei zwischen den Halbcchalen und Gummihalbringen (5, 6, 7, 8) im Querschnitt V-förmige Spalte (9, 10) in Längsrichtung der Buchse verlaufen, deren Scheitel (11, 12) gegen den Innenbolzen (13) gerichtet und diese Spalte derart bemessen sind, daß sie beim Einpressen in ein Aufnahmeauge (26) mit wesentlich kleinerem Durchmesser völlig geschlossen werden, wobei sich die Krümmungsradien der Blechhalbschalen (1, 2, 3, 4) verkleinern und die entstandenen Gummiringe in radialer Richtung gleichmäßig zusammengedrückt sind.

2. Gummi-Metall-Gelenkbuchse nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Metallhalbschalen (1, 2) mit einem dünnen ^ummifilm (14, 15) überzogen und alle Halbschalen mit Löchern (18, 19) versenen sind.

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3. Gummi -Meta 11-Gele.nkbuchse nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Längsspalt begrenzenden Stirnflächen der Gummikörper (16, 17) im nicht eingebauten Zustand hinter den entsprechenden Stirnflächen dsr Halbschai^n zurückstehen.