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Elastisches Lager Die Erfindung betrifft ein elastisches Lager, das
aus einem Außenteil bzw. einer Büchse mit einer zylindrischen Innenfläche, einem
Innenteil mit einer ebenfalls zylindrischen Außenfläche und einem zwischen beiden
eingesetzten rohrförmigen Zwischenstück aus radial zusammengepreßtem Gummi oder
aus einem ähnlichen elastischen Material besteht. Das Zwischenstück haftet hierbei
an den angrenzenden Teilen infolge Aufleimens oder dadurch fest an, daß dessen Wandstärke
durch radiale Zusammenpressung zwischen den genannten Teilen mit entsprechender
Verlängerung verringert wird.
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Um die Festigkeit gegen Beanspruchung zu erhöhen, die in der Richtung
der Achse wirken und denen die genannten Teile Widerstand leisten können, ohne daß
sie Gefahr laufen, beschädigt oder zerstört zu werden, z. B. wenn sie in Verbindung
mit Doppellaschen o. dgl. verwendet werden, wurden Lager bereits derart ausgebildet,
daß das Zwischenstück aus Gummi über die Enden des Innen- bzw. des Außenteils vorspringt,
d. h. in der Weise, daß es länger ist als der kürzeste dieser beiden Teile, und
zwar im allgemeinen der Außenteil, so daß es gegen Widerlager stößt, zwischen welchen
der Innenteil angeordnet und im allgemeinen festgespannt ist.
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Bei einer Anordnung dieser Art hat das elastische rohrförmige, radial
zusammengepreßte Zwischenstück vor seiner Anbringung eine auf seiner ganzen Länge
gleichbleibende Wandstärke. Nach dem Einbau in den Halter bilden hierbei die Endteile
des elastischen rohrförmigen Zwischenstückes an den Enden des Innenteils nach außen
gerichtete Aufbauchungen,, die in gewissen Fällen nach einer konischen oder sonstigen
Form ausgeschnitten werden.
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Gemäß einer weiteren Lösung, die in der britischen Patentschrift 437
114 beschrieben ist, besitzt das
elastische, rohrförmige Zwischenstück
im freien Zustand an den Enden verringerte Durchmesser, so daß der mittlere zusammengepreßte
Teil in dem fertig montierten Lager den Raum zwischen dem Innen- und Außenteil vollständig
auf seiner ganzen Länge ausfüllt, während die vorspringenden und praktisch frei
liegenden Endteile in ihrem Durchmesser ungefähr dem Durchmesser der Bohrung des
Außenteils entsprechen.
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Bei allen diesen Lösungen ist aber die axiale Beanspruchung, welcher
das elastische Zwischenstück widerstehen soll, ohne beschädigt oder zerstört zu.werden,
begrenzt, weil diese axiale Beanspruchung in dem Teil des elastischen Zwischenstücks,
der unmittelbar außerhalb des Endes des Außenteils liegt, in welchen die axiale
Beanspruchung den Innenteil eindringen läßt, einen Wulst bildet und dieses elastische
Stück einigermaßen in dem Zwischenraum zwischen dem Außenstück und der äußeren Begrenzung
festklemmt. Die Kompressionsbeanspruchungen erreichen in dem genannten Wulst, der
weiter unten Kompressionswulst genannt wird, einen solchen Wert, daß das rohrförmige
Zwischenstück schon lange vor dem Augenblick beschädigt oder zerstört wird, wo die
relative axiale Bewegung zwischen dem Innen- und Außenteil die Größe erreicht, bei
welcher die Beansprushwigen, die als Folge der axialen Bewegung zwischen dem Innen-
und dem Außenteil in dem Gummiteil entstehen, ihre maximale Sicherheitsgrenze erreicht
haben. Infolgedessen kann die Gesamtwiderstandsfähigkeit des .zwischen Innen- und
Außenteil liegenden Gummistücks gegen Enddrücke nicht ausgenutzt werden.
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Die bekannten Lager erlauben es daher nicht, den theoretischen Fall
durchzuführen, bei welchem die in dem Kompressionswulst wirkenden und von den Enddrücken
herrührenden Beanspruchungen ihren zulässigen Höchstwert gleichzeitig mit den sonstigen
Beanspruchungen in dem zwischen Innen- und Außenteil liegenden Stück des elastischen
rohrförmigen Teils erreichen.
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Bei den bekannten Lagern der in Frage kommenden Art, bei denen der
Gununiteil zwischen Innen- und Außenteil radial zusammengedrückt ist, bewirkt ferner
die durch den Axialdruck hervorgerufene relative axiale Bewegung zwischen Innen-
und Außenteil, daß der durch diese Bewegung am entgegengesetzten Ende nunmehr von
dem radialen Druck befreite Teil des Gummis bestrebt ist, sich auszudehnen bzw.
eine nach außen gerichtete Ausbuchtung zu bilden.
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Zweck der Erfindung ist ein elastisches Lager der obenerwähnten Art,
das derart verbessert ist, daß es" den axialen Schubwirkungen ohne Beschädigung
des elastischen Materials besser widersteht.
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Die Erfindung besteht darin, daß das rohrförmige elastische Zwischenstück
C und der Innenteil B über mindestens ein Ende des Außenteils A hinausragen, wobei
die Anordnung eine solche ist, daß das Zwischenstück C an wenigstens einem Ende
des Außenteils A in einer Zone (Sicherheitszone), die von den durch dieses Ende
und einen etwas entfernt davon in Richtung auf die Lagermitte zu gewählten Punkt
gelegten senkrechten Ebenen begrenzt wird, einem verminderten bzw. überhaupt keinem
Preßdruck ausgesetzt ist. Es versteht sich von selbst, daß der hier erwähnte zwischen
dem Innen- und dem Außenteil bestehende Raum der Raum ist, der zwischen den Ebenen
liegt, in denen sich die beiden Enden des kürzesten Teils befinden.
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Die Erfindung kann auf verschiedene Weise zur Anwendung gebracht werden.
In der Zeichnung zeigt, jedoch nur beispielsweise, Abb. i eine Vorrichtung nach
der Erfindung in einem Längsschnitt und Abb. 2 den elastischen Teil im freien Zustand
in einem ähnlichen Schnitt; Abb. 3 und 4 stellen ein Lager nach der Erfindung bei
zwei verschiedenen Beanspruchungen dar.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel nach Abb. i und 2 besteht
der Halter aus einem Außenteil i bzw. einer Büchse A mit zylindrischer Innenfläche,
einem außen zylindrisch ausgebildeten Innenteil B, der im Außenteil, und zwar im
wesentlichen gleichachsig mit diesem angeordnet ist, und einem zwischen Innen- und
Außenteil eingesetzten rohrförmigen Teil C aus Gummi o. dgl. Wie aus der Zeichnung
ersichtlich, springt der Innenteil B außerhalb der Enden des Außenteils A vor und
ist dazu bestimmt, mit einem geeigneten Teil, wie z. B. einem Sehenkel der Doppellasche
einer Federaufhängung für ein Fahrzeug o. dgl., auf eine bekannte Weise mittels
eines durchdringenden Zapfens gekuppelt zu werden, während der Außenteil A die Federrolle
o. dgl. bilden oder auf eine starre Weise in dieser Rolle befestigt werden soll,
mit welcher die genannte Doppellasche zu verbinden ist.
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Der elastische rohrförmige Teil C besitzt einen mittleren Teil
C, der sich ungefähr zwischen den bei a b
strichpunktiert dargestellten
Querebenen erstreckt, und zwei Endteile C2, die außerhalb der genannten Ebenen liegen.
Im freien Zustand besitzt der nicht zusammengedrückte rohrförmige Teil C zwischen.
den Ebenen a' b' (Abb. 2) größere Abmessungen als die der Endteile (d1 größer als
d2). Außerdem ist der Durchmesser d' merklich größer als der Durchmesser der Innenfläche
des Teils A, während der Durchmesser d2 von derselben Größenordnung ist wie der
Außendurchmesser der Teile C2 des zwischen den Teilen A und B
eingesetzten
Glieds (Abb. i). Endlich ist der Durchmesser d3 der mittleren Bohrung D des gena
znten Gliedes im freien Zustand merklich kleiner als der Außendurchmesser des Innenteiles
B. Aus diesen Abmessungen geht hervor, daß das elastische Glied während des Zusammenbaus
zwischen den beiden Ebenen a b, die wegen der Verlängerung des genannten Glieds
im freien Zustand beim Zusammenbau weiter auseinanderliegen als die Ebenen
a' b' desselben Gliedes vor dem Zusammenbau, einer verhältnismäßig starken
Zusammendrückung zwischen den Teilen r1 und B ausgesetzt ist, so daß es an letzteren
stark anhaftet. Dagegen besitzen die Endteile C 2 vor dem Zusammenbau zwischen den
Teilen A und B radiale Abmessungen d-,
die gegenüber denen d
i des zwischen den Ebenen a b liegenden Abschnitts genügend kleiner sind,
damit sie nach dem Zusammenbau nur einer geringeren Zusammendrückung ausgesetzt
sind als der :Mittelteil oder keine Zusammendrückung erleiden, und in dem auf Abb.
i dargestellten Beispiel weisen dieseTeile C leinen
Außendurchmesser
auf, der etwas kleiner ist als der Innendurchmesser des Teils A. Diese in radialer
Richtung nicht oder wenig zusammengepreßten Teile C 2 verlängern sich auf einer
kurzen Entfernung im Außenteil A, wie aus Abb. z ersichtlich, so daß in diesem Außenteil
Sicherheitsgebiete entstehen, in denen der elastische Teil keine radiale Zusammendrückung
erfährt, und außerdem springen sie außerhalb der Enden des Teils A bis zu
den Enden des Teils B vor.
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Unter diesen Bedingungen ist die Anordnung eine solche, daß, wenn
ein auf den Halter wirkender axialer Schub bestrebt ist, den Teil B gegenüber
dem Teil A
axial, z. B. von links nach rechts zu verschieben, der nicht zusammengedrückte
Teil C 2 am linken Ende der Scheibe bestrebt sein wird, in radialer Richtung größere
Abmessungen anzunehmen, aber die außerhalb des Teils A erfolgende Bildung eines
Wulstes von genügenden Abmessungen, um sich im linken Ende dieses Teils A zu klemmen,
wird gegenüber den bekannten Vorrichtungen beträchtlich verzögert. Eine wesentlich
größere axiale Bewegung ist daher nötig, bevor der Wulst gebildet und der höchstzulässigen
Beanspruchung ausgesetzt wird.
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Es wird angenommen, daß dieses auf zwei Hauptgründe zurückzuführen
ist, und zwar sind in erster Linie die Anwesenheit des nicht zusammengedrückten
Gebiets im Teil A und, wenn ein solches vorhanden ist, das Spiel um dieses Gebiet
bestrebt, die Geschwindigkeit zu verringern, mit welcher sich der Wulst aus nicht
zusammengedrücktem Gummi außerhalb des Teils A bildet, und den Schwellungsgrad zu
erhöhen, der entstehen kann, bevor der Kompressionswulst den Teil A berührt; in
zweiter Linie und weil der innere Umfangsteil des zusammengedrückten Gebiets mit
dem Teil B nach rechts axial bewegt wird, nimmt die in Wirklichkeit durch das linke
Ende dieses stark zusammengedrückten Gebiets gebildete Widerlagerfläche eine allgemein
stumpfkegelförmige Ausbildung an, die bestrebt ist, einen Raum frei zu lassen, in
dem eine größere Menge nicht zusammengedrückten Gummis Platz finden kann, und der
eine radiale Verschiebung dieses Gummis in dem so gebildeten stumpfkegelförmigen
Raum gegen die Achse hin bewirkt.
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Auf diese Weise ist es dadurch möglich, daß man den Halterteilen geeignete
relative Abmessungen gibt und die Länge der zusammengedrückten und der nicht zusammengedrückten
Gebiete des elastischen rohrförmigen Teils in geeigneter Weise wählt, um die Größe
der axialen Bewegung des Innenteils zu erhöhen, welche nötig ist, um den Kompressionswulst
am linken Ende zu bilden und auf diesen Wulst die höchstzulässige Beanspruchung
unter solchen Bedingungen wirken zu lassen, daß die Größe der axialen Bewegung des
Teils B, für welche diese Bedingungen erfüllt sind, mit der Größe zusammenfällt
oder sich der Größe mehr nähert, für welche der radial zusammengedrückte Abschnitt
des elastischen Teils der höchstzulässigen Schneidwirkung ausgesetzt ist, die sich
aus der erwähnten axialen Bewegung ergibt.
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Außerdem und weil der stark zusammengedrückte Abschnitt des elastischen
Teils vor dem rechts liegenden Ende des Teils A endet, kann diese axiale Bewegung
stattfinden, ohne daß das rechts liegende Ende des stark zusammengedrückten Abschnitts
bestrebt ist, auszuweichen und sich über das rechts.liegende Ende des Teils A hinaus
auszudehnen, was die axial wirkende Beanspruchung erhöhen würde, die bestrebt ist,
den Teil B gegenüber dem Teil A nach rechts zu verschieben.
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Die allgemeine Form des rohrförmigen Gummiteils vor dessen Zusammenbau
kann die in Abb. 2 gezeigte sein, aber nur wenn die einzelnen Teile der Scheibe
gegenüber den Abmessungen der Teile A und B Abmessungen erhalten,
die es dem zwischen diesen Teilen zusammengedrückten rohrförmigen Teil ermöglichen,
in der oben beschriebenen Weise zu arbeiten.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform kann der zwischen den Ebenen
a b liegende mittlere Teil C 1 auf den Teilen A und B aufgeklebt
sein, statt in radialer Richtung zusammengedrückt zu werden, während die Endteile
C 2 nur auf dem Teil B aufgeklebt sind. In diesem Fall wird angenommen, daß die
allgemeinen Ursachen der Verbesserung in der Wirkung des Halters die gleichen sind
wie die vorher angegebenen, nur daB ein Ausweichen des zusammengedrückten Gummis
aus dem Raum zwischen den Teilen A und B selbstverständlich nicht
in Frage kommt.
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In den Abb. 3 und 4 ist ein Lager nach der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt Abb. 3 das Lager vor einer axialen Verschiebung der beiden zu verbindenden
Stücke gegeneinander und Abb. 4 nach einer solchen Verschiebung um das Stück 1.
Das Lager besitzt zwei axiale Teile A und B, und zwischen diese Teile
eingelegt ist ein rohrförmiges elastisches Element C. Das Element C und der Teil
B sind um die gleiche Länge p gegenüber dem Teil A hinaus verlängert, d.
h. gegenüber der Ebene m n oder m' n', in vorliegendem Falle also
an beiden Enden. In der oder den beiden Verlängerungen ist das Element C nicht zusammengedrückt
und weist eine etwas geringere radiale Dicke auf als der radiale Zwischenraum zwischen
den Teilen A und B.
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Ferner befindet sich der Teil des Elementes C, der in dem Raum liegt,
der zwischen den Teilen A und B gebildet ist, zwischen mindestens einem der Enden
D (Ebene m n oder m 1 n 1) des Außenteiles A und der Ebene
a b (a 1 b 1), die diesen Teil schneidet, d. h. vom Ende D aus in Richtung
zum Zentrum der Vorrichtung liegt, in einem freieren Zustand als in dem übrigen
Teil des ringförmigen Raumes, d. h. in dem Teil, der von den beiden Ebenen
a b und a 1 b 1 eingeschlossen wird. Dies wird erreicht dank der Tatsache,
daß das Verhältnis zwischen der radialen Größe q des ringförmigen Raumes zur radialen
Dicke des Elements C in freiem Zustand zwischen den Ebenen a b und
m n
(a 1 b 1 und m 1 n 1) größer ist als zwischen den Ebenen
a b und a 1 b 1, da diese Verhältnisse gleich sind entsprechend den
Formeln
(s. d 1, d 2 und d 3 auf der Abb. 2.) In dem Fall der Abb. 3 sind
die Teile, die von den Ebenen m n und a 1 b 1 und umfaBt werden, selbst
überhaupt nicht zusammengedrückt, da ein Spielraum zwischen diesen Teilen und der
inneren
Oberfläche des TeilsA vorgesehen ist. In derAbbildung stellen
die Teile mit den starken strichpunktierten Linien den komprimierten Teil dar.
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Diese Vorrichtung verbindet in bekannter Weise die beiden Teile E
und F, und zwar einerseits mit einer Achse G und den Schrauben H, auf der anderen
Seite z. B. mit dem an den Teil A in dem Teil F angedrückten Gestänge.
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Angenommen, die Vorrichtung geht, wenn sich die Teile E und F bei
einer axialen Bewegung verschieben, aus der Stellung derAbb. 3a in die Stellung
der Abb. 3b über, so erleidet das Element C, das an den entsprechenden Oberflächen
der Teile A und B haftet, eine axiale Kompression nach der linken
Seite und eine Expansion nach der rechten Seite, wobei diese Expansion in der Nähe
des komprimierten Teils durch eine geringe Entspannung dieses komprimierten Teils
auf Grund der ihm gegebenen Neigung kompensiert wird. In der Tat tritt keine Bildung
von Höckern auf, sowohl auf der linken wie auf der rechten, was dem bestmöglichen
Resultat entspricht.
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Indessen hat die elastische Masse, die sich zwischen der Ebene
a b und der Oberfläche I des Teiles E befindet, durch seine Kompression
dazu beigetragen, die axiale Verschiebung zwischen den Teilen E und F zu dämpfen.
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Es ist zu bemerken, daß, wenn der elastische rohrförmige Teil radial
zusammengedrückt ist und das Sicherheitsgebiet bzw. die Sicherheitsgebiete statt
keiner Kompression zu unterliegen eine geringere Kompression erleiden als der mittlere
Teil zwischen dem Innen- und dem Außenteil, die Vorrichtung trotzdem unter den beschriebenen
allgemeinen Bedingungen arbeitet, wobei jedoch deren Arbeitsweise weniger vollkommen
ist. Ferner ist es auch selbstverständlich, daß es möglich ist, das Bestreben eines
Endteils, einen Wulst zu bilden, dadurch zu verringern, daß man entweder auf dessen
innerem Umfang einen Expansionsraum oder ein gewisses Spiel vorsieht, statt diesen
Raum oder dieses Spiel auf dessen äußerem Umfang vorzusehen, was z. B. mittels einer
Nut E, die auf der Abb. i strichpunktiert wiedergegeben ist, im Teil B erfolgt,
oder den Außendurchmesser des Endes des Teils A z. B. durch eine Abschrägung F (s.
Abb. i links) oder beide Maßnahmen zusammen benutzt.