DE7141159U - Elastisches Lager, insbesondere für Achsbefestigungen und Achsführungselemente an Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Neuerung betrifft ein elastisches Lager, welches insbesondere für die Befestigung von Achsen am Rahmen und für die Lagerung von Achsführungselementen, wie Achslenker oder Blattfedern, geeignet ist.

Bei bisher bekannt gewordenen Ausführungen werden hierfür zylindrische, aus einer Außen- und Innenhülse bestehende Lager verwendet, zwischen die ein elastisches Material, beispielsweise Gummi, eingebettet ist. Um die Verformungsmöglichkeiten in bestimmten Richtungen unter radialer Lasteinwirkung zu vergrößern, ist es bekannt, das elastische Material in diesen Richtungen mit Aussparungen zu versehen und auch die beiden Hülsen zueinander im unbelasteten Zustand exzentrisch anzuordnen.

Diesen Ausführungen haftet der Nachteil an, dass eine radial vorhandene Grundlast, z.B. das Achsgewicht, in Richtung der Aussparungen nicht oder nur in geringem Umfang aufgenommen werden kann, da der vorhandene freie Weg der Aussparungen bereits weitgehend aufgezehrt wird, und die an der relativ kleinen Fläche der Innenhülse auftretenden Spannungen die Lebensdauer begrenzen. Es ist bei diesen Lagern nur möglich, die Hauptlast radial quer zu den Aussparungen aufzubringen, was gleichbedeutend mit einer geringen Einfederung ist. Außerdem führen die hierbei im Gummi entstehenden reinen Druckspannungen zu einer schlechten Geräuschisolierung. In gleicher Richtung auftretende zusätzliche dynamische Stoß- oder Wechsellasten ergeben demzufolge ebenfalls nur geringe Federwege.

Bei weiteren bekannten Ausführungsarten verwendet man daher entweder axial beanspruchte Lager mit konisch ausgebildeten Innen- und Außenhülsen oder aber rechteckige, flächige Schub-Gummi-Elemente, die ausreichend große Federwege für die Haupt- und Stoßlast ermöglichen.

Durch ihre konische bzw. keilförmige Ausbildung oder ihrer zur Hauptverformungsrichtung schrägen Anordnung entstehen mit zunehmender Verformung die Lebensdauer erhöhende Druckkomponenten.

Die Ausbildung, Herstellung und insbesondere die Anbringung derartiger Lager im Fahrzeug ist gegenüber den eingangs erwähnten zylindrischen Lagern außerordentlich aufwendig und teuer, teilweise sogar praktisch unmöglich.

Gegenüber diesen Nachteilen weisen die elastischen Lager gemäß der Neuerung wesentliche Vereinfachungen und Vorteile auf.

Um sowohl eine ausreichende Federung in Richtung der radial wirkenden Haupt- und Stoßlast zu erhalten und insbesondere die für die Lebensdauer entscheidende Beanspruchung an der hochbelasteten Innenhülse herabzusetzen, ist das elastische Lager gemäß der Neuerung so ausgebildet, dass innerhalb eines äußeren zylindrischen Rohrstückes koaxial eine starre Innenhülse vorgesehen ist, die in bekannter Weise eine Bohrung zur Aufnahme eines Befestigungsbolzens hat. Die Außenfläche dieser Innenhülse ist keil- oder dachförmig gestaltet und weist mit ihrer Spitze in Richtung der Hauptlast. Das äußere Rohrstück ist mit den Keilflächen der Innenhülse über zwei Abschnitten mit einem elastischen Material, beispielsweise Gummi, festhaftend verbunden, während in der Ebene der Hauptbelastung Aussparungen vorhanden sind.

Diese keilförmig profilierte Innenhülse erzeugt bei einer radialen Einfederung die für eine hohe Lebensdauer notwendigen Druckkomponenten und setzt gleichzeitig aufgrund der gegenüber einer zylindrischen Innenhülse erheblich vergrößerten Außenfläche die spezifische Beanspruchung der Bindefläche mit den Gummiabschnitten wesentlich herab.

Durch diese Ausführungsart ist eine einfache, raumsparende Hülsengummifeder geschaffen, die die Vorteile radial beanspruchter zylindrischer Gummilager mit denen axial beanspruchter Konuslager oder Schub-Druck-Elementen vereinigt.

Die erwähnte starre, mit einer Innenbohrung versehene, an ihrer Außenfläche keil- oder dachförmige Innenhülse kann ohne Schwierigkeiten als Profilrohr gezogen oder im Strangpressverfahren hergestellt werden. Eine vorteilhafte Vereinfachung ergibt sich, wenn diese Innenhülse mit umlaufend gleicher Wandstärke hergestellt wird, dergestalt, dass die dann auch profilierte Bohrung das Einführen eines zylindrischen Befestigungsbolzens gestattet und diesen an wenigstens zwei Linien der Länge nach berührt. Dadurch ist eine Fixierung der Innenhülse gewährleistet und die Übertragung der radial einwirkenden Kräfte zwischen ihr und dem Befestigungsbolzen gesichert. Zur Vergrößerung der Berührungsflächen zwischen Bolzen und Innenhülse kann letztere auch örtlich eingebogen sein und an mindestens zwei Flächen der zylindrischen Fläche des Befestigungsbolzens teilweise folgen, wobei diese anliegenden Flächen dann in der Richtung der Hauptlast angeordnet sind. Das Prinzip der keil- oder dachförmigen Außenfläche der Innenhülse bleibt dadurch erhalten.

Es versteht sich von selbst, dass derartige Innenhülsen nicht nur wie normale nahtlose oder geschweißte zylindrische Rohre hergestellt, sondern auch mit geringstem Aufwand aus entsprechenden Blechstreifen gestanzt und gebogen werden können. Der hierbei verbleibende Stoß oder Schlitz liegt dann zweckmäßig an der der Keilspitze gegenüberliegenden Seite.

Unter der radialen statischen Hauptlast erfolgt bereits eine relativ große Einfederung, die einen Teil der vorhandenen Aussparung im Gummi beansprucht und den für die dynamische Stoßlast erforderlichen zusätzlichen Verformungsweg einengt. Aus diesem Grund kann die Innenhülse exzentrisch zum Außenrohr angeordnet werden. Die Größe der Exzentrizität richtet sich nach den auftretenden Belastungen und ist so zu wählen, dass unter der Hauptlast die Mitten der Innen- und Außenhülsen annähernd zusammenfallen.

Um bei kurzzeitiger Überlast das Anschlagen der inneren Hülse am Außenrohr und damit eine eventuelle Geräuschbildung zu verhindern, können an ein oder beiden Flächen der Innen- und/oder Außenhülse, an denen die Aussparungen im Gummi eingebracht sind, Verformungsbegrenzungen aus dem gleichen elastischen Material wie die Schub-Druck-Abschnitte angeordnet werden. Nach Erreichen der normalen Verformungswege geht die Verformungskennlinie dann in einen progressiven Verlauf über.

Bei bestimmten Anwendungsfällen hat es sich als erforderlich erwiesen, dass die Federwege, die aus der die Hauptlast überlagernden dynamischen Wechselbeanspruchung herrühren, nach beiden Richtungen begrenzt werden, d.h. insbesondere beim Ausfedern soll eine Begrenzung früher einsetzen, als es dem aus der Hauptlast entstehenden Federweg entspricht. Das bedeutet, dass entgegen der Hauptbelastungsrichtung erst eine Aussparung entsteht, wenn die Hauptlast aufgebracht ist und deren Größe kleiner als der Federweg aus der Hauptlast ist.

Hierzu wird anstelle eines geschlossenen äußeren Rohres ein gegenüber der Hauptbelastungsrichtung offener Blechmantel verwendet. Die an der Innenhülse angebrachte Verformungsbegrenzung ist so groß, dass sie im unbelasteten Zustand des Lagers über die gedachte Kreisfläche des Blechmantels herausragt. Ist ein derartiges Lager in eine zylindrische Bohrung des Achsträgers oder Achslenkers eingepresst und durch geeignete Mittel fixiert, steht die Verformungsbegrenzung im unbelasteten Zustand unter starker Druckspannung, die mit zunehmender Verformung unter der einwirkenden Hauptlast abnimmt und erst bei voller Hauptlast einen freien Spalt ergibt.

Anhand der Abbildungen werden die Merkmale der Neuerung veranschaulicht, und zwar zeigt

Abb. 1 einen Radialschnitt eines elastischen Lagers gemäß der Neuerung,

Abb. 2 die Ansichten verschiedener Formen der Innenhülsen,

Abb. 3 + 4 Radialschnitte abgewandelter Ausführungen,

Abb. 5 eine weitere Ausführungsform im unbelasteten Zustand und

Abb. 6 das gleiche Lager unter Einwirkung der radialen Hauptlast.

Nach Abb. 1 besteht das elastische Lager aus einem zylindrischen äußeren Rohrstück 1, und einer koaxial angeordneten mit einer Bohrung 2 versehenen Innenhülse 3, deren äußere Flächen 4 keil- oder dachförmig ausgebildet sind, wobei die Spitze dieser keilförmigen Innenhülse in Richtung der aufzunehmenden Hauptlast "P" gerichtet ist. Im wesentlichen senkrecht zu den beiden Keilflächen 4 ist die Innenhülse mit dem Außenrohr festhaftend über zwei Abschnitte 5 aus Gummi oder anderem geeigneten elastischen Material verbunden. Bei Einwirken der Hauptlast "P" verschiebt sich die Innenhülse radial zum Außenrohr, wobei in den beiden Gummiabschnitten nicht nur Schubspannungen, sondern mit zunehmender Verformung in gleichem Maße ansteigende Druckspannungen als Folge der keilförmigen Ausbildung der Innenhülse entstehen. Gegenüber den bisher üblichen zylindrischen Innenhülsen ist die Bindefläche mit den Gummiabschnitten durch die keilförmige Ausbildung erheblich vergrößert.

In Abb. 2 ist dargestellt, wie die keilförmige Innenhülse vereinfacht werden kann. Anstelle einer Hülse, welche nach Abb. 1 ungleiche Wandstärken besitzt, ist es ausreichend, wenn ein etwa dreieckiges Profilrohrstück mit umlaufend gleicher Wanddicke "s" verwendet wird und bei welcher der durchgehende Befestigungsbolzen 6 die Innenhülse an mindestens 2 Linien bei 7 berührt. Eine weitere Vereinfachung ergibt sich, wenn ein Blechstück keilförmig gebogen wird, wobei der Stoß bzw. verbleibende Spalt 8 gegenüber der Keilspitze angeordnet ist.

Um die Kraftschlüssigkeit zwischen Befestigungsbolzen und Innenhülse zu verbessern, ist es möglich, die Innen- und Außenkontur teilweise dem Befestigungsbolzen folgen zu lassen, so dass sich mindestens zwei Anlageflächen ergeben, wie sie unter 9 und 10 angedeutet sind.

In Abb. 3 ist mit 11 das äußere Rohrstück und mit 12 die Innenhülse bezeichnet, die um das Maß "E" exzentrisch zueinander angeordnet sind. Die Größe des Maßes "E" richtet sich nach der unter der Hauptlast gewünschten Einfederung und ist so zu wählen, dass noch ausreichender Federweg zur Verfügung steht, wenn zusätzliche in gleicher Richtung angreifende dynamische bzw. Stoßkräfte auftreten.

Zur Begrenzung der maximal zulässigen Federwege sind nach Abb. 4 in Richtung der Hauptlast und/oder entgegengesetzt hierzu Verformungsbegrenzungen 13 und 14 an den starren Rohrstücken möglich. Sie gestalten die Federkennung im oberen bzw. unteren Bereich progressiv und verhindern eine Geräuschbildung. Diese Verformungsbegrenzungen können aus dem gleichen elastischen Material wie die Schub-Druck-Elemente 15, das die Innen- und Außenhülse miteinander verbindet, bestehen und mit diesen verbunden sein.

In Abb. 5 und 6 ist eine Variante des elastischen Lagers dargestellt. Abb. 5 zeigt es im unbelasteten Zustand und Abb. 6 unter Einwirkung der radialen Hauptlast "P". Anstelle eines geschlossenen Außenrohres wird ein Blechmantel 16 verwendet, der an der unteren, der Hauptbelastung entgegengesetzten Seite 17 offen ist. Die Innenhülse 18 ist exzentrisch um das Maß "f", das im wesentlichen der Einfederung unter der Hauptlast "P" entspricht, über die Gummiabschnitte 19 mit dem Blechmantel verbunden. Am unteren Ende ist an der Innenhülse eine Verformungsbegrenzung 20 angebracht, die über den Durchmesser der für den Blechmantel gedachten Kreisfläche herausragt. Wird dieses Lager in eine in Abb. 6 nur angedeutete Aufnahmebohrung 21 eingepresst, in dieser fixiert und mit der Hauptlast "P" belastet, verformt sich das Lager radial um das Maß "f" und gibt zwischen der unteren Verformungsbegrenzung 22 und der Aufnahmebohrung einen Spalt "A" frei, der kleiner als der Federweg f ist. Durch geeignete Ausbildung der oberen Begrenzung 23 kann dann erreicht werden, dass das Lager unter der Hauptlast "P" eine bestimmte Verformung erfährt und bei überlagerten Wechsellasten beiderseits nach geringen Ein- und Ausfederungen eine Progression der Federkennlinie bzw. eine Begrenzung der Federung erfolgt.

Die Anwendung der neuartigen elastischen Lager ist nicht nur auf Achslagerungen und Achsführungselemente an Kraftfahrzeugen, für die die aufgezeigten Vorteile besonders deutlich sind, begrenzt, sondern sie sind auch für alle anderen Anwendungsfälle, bei denen elastische Hülsengummifedern hoch belastet werden und gleichzeitig relativ große Federungen gefordert werden, geeignet.

Claims (6)

1) Elastisches Lager, insbesondere für Achsbefestigungen und Achsführungselemente an Kraftfahrzeugen, bestehend aus einem äußeren zylindrischen Rohrstück oder Blechmantel, einer starren inneren, mit einer Bohrung versehenen koaxial angeordneten Hülse, sowie zwei mit beiden Teilen fest verbundenen Abschnitten aus einem elastischen Material, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Hülse (3) eine keilförmige Außenfläche (4) hat, die beiden Abschnitte des elastischen Materials (5) im wesentlichen senkrecht zu den Keilflächen der Innenhülsen angeordnet sind und diese in Verbindung mit dem fest verbundenen Flächen des äußeren Rohrstückes (1) bei Belastung in der Hauptverformungsrichtung (P) Schub-Druck-Elemente bilden.

2) Elastisches Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Hülse (Abb. 2) ein im wesentlichen keilförmiges Profilrohr mit umlaufend gleicher Wandstärke (s) ist, dessen innere Flächen die gedachte zylindrische Bohrung für den Befestigungsbolzen (6) an mindestens zwei Linien (7) berührt.

3) Elastisches Lager nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das innere Profilrohr (Abb. 2) mit seiner inneren Fläche der gedachten zylindrischen Bohrung für den Befestigungsbolzen an mindestens zwei Flächen (9, 10) teilweise folgt.

4) Elastisches Lager nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung der inneren Hülse (12) exzentrisch (E) zum äußeren Rohrstück (11) angeordnet ist.

5) Elastisches Lager nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass neben den die Schub-Druck-Elemente bildenden elastischen Abschnitten (15) an der Innenhülse oder an dem äußeren Rohrstück längs verlaufende Verformungsbegrenzungen (13, 14) aus dem gleichen elastischen Material angeordnet sind.

6) Elastisches Lager nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Rohrstück aus einem nicht geschlossenen Blechmantel (16) besteht, der gegenüber der Hauptverformungsrichtung offen ist und die in dieser Richtung an der Innenhülse (18) angeordnete elastische Verformungsbegrenzung (20) im unbelasteten Zustand des Lagers über die gedachte zylindrische Kreisfläche (17) des äußeren Blechmantels herausragt.