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Gummigefedertes Gelenk oder Buchse Die Erfindung betriltt gummigefederte
Gelenke und Lagerungen, bei denen Gummi unter verhältnismäßig hohem radialem Druck
und axialer Dehnung verwendet wird. Sie betrifft insbesondere Verbesserungen in
Lagertnigen oder Gelenken, wie sie bei Federlaschen oder federnden Aufhängungen
von Motorfahrzeugen Anwendung finden.
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Die amerikanische Patentschrift i 782 770 beschreibt ein Verfahren
zur Herstellung von Gelenken. und Verbindungen, bei denen zwischen zwei konzentrischen
Muffen Gummi unter hohem radialem Druck und groCkr axialer Dehnung angewendet wird.
Gummigefederte Gelenke nach diesem Patent wurden bei Kraftfahrergen sowohl in Amerika
als <euch in Europa vielseitig und erfolgreich angewendet und haben sich bei
einigen Verwendungsfällen den Gelenken überlegen gezeigt, die dadurch erzeugt werden,
daß Gummibuchsen axial zusammengedrückt und dadurch gezwungen werden, sich gegen
die inneren und äußeren konzentrischen Glieder zu pressen. Die in der amerikanischen
Patentschrift t 782 77o beschriebenen Buchsen haben jedoch den Nachteil,
daß sie verhältnismäßig wenig Widerstand gegen axialen Schub besitzen, so daß die
innere Buchse das Bestreben hat, sich axial gegen die äußere Buchse zu verschieben,
wenn die Teile hohem axialem Schub unterworfen werden, besonders wenn solch ein
axialer Schub mit einer Drehbewegung verbunden ist, wie es bei Federlaschen der
Fall ist. Aus diesem Grunde sind die
in der genannten Patentschrift
beschriebenen Buchsen von den amerikanischen Automobilfabrikanten weniger bei Federlaschen
von Federaufhängungen, sondern mehr an dem Ende von Blattfedern ange-\% endet worden,
wo der Endschub verhältnismäßig gering ist.
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Da die Belastung der Buchsen und Gelenke in Fahrzeugen meistenteils
senkrecht zur Achse verläuft oder eine Drehbelastung ist, und weil der Durchmesser
der Verbindungen entsprechend der Belastung möglichst gering sein muß, um eine wertwinklige
Drehbewegung zuzulassen, ist es wünschenswert, daß der Hauptteil der Buchse im wesentlichen
zylindrisch ist, d. h. es ist erwünscht, daß der Gummiring in der Buchse größtenteils
in zyIindrischer Gestalt erhalten bleibt und daß jeder Teil, der axialem Schub entgegenwirkt,
ein verhältnismäßig kleiner Teil des ganzen Gelenkes oder der Buchse sein soll.
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In Erkenntnis der Grenzen der früheren Gelenke mit Gummi unter hohem
radialem Druck sind gummigefederte Gelenke vorgeschlagen worden, die gecignet sind,
dem Endschub zu widerstehen, bei denen kegelstumpfförmige Elemente beim Zusammenbau
der Gelenke axial von jeder Seite der Buchse eingedrückt wurden, um den Gummi gegen
die inneren und äußeren Randteile der Gelenke zu pressen. Solche Gelenkverbindungen
wurden vorgeschlagen in der französischen Patentschrift 621 113 und in der amerikanischen
Patentschrift i 75o6o7. Diese Gelenke können nicht in der Weise; nach der eingangs
erwähnten amerikanischen Patentschrift zusammengebaut werden, um die gew#ünsclite
Eigenschaft von Gummi unter hohem radialem Druck und axialer Dehnung zu ergeben;
diese Gelenke müssen einen verhältnismäßig langen Ringkörper verwenden, der durch
Axialbewegung der Kegel ziemlich lvenig zusammengepreßt wird, und einen beträchtlich
größeren Durchmesser zur Aufnahme der gleichen Belastung besitzen als die Gelenke
des eingangs genannten amerikanischen Patentes.
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Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein gummigefedertes Gelenk
von der Art vorzusehen, wobei Gummi unter hohem radialem Druck und axialer Dehnung
verwendet wird und die äußeren und inneren, gleichachsigen, starren Elemente über
den größten Teil ihrer gummiberührenden Fläche im wesentlichen zylindrisch sind,
das aber noch verhältnismäßig hohen Widerstand gegen axiale Verschiebung besitzt
und sich nicht durch Dreh-und Axialbeanspruchung verschiebt.
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Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein gummigefedertes
Gelenk vorzusehen, das axialen Verschiebungen widersteht und doch noch auftretende
hohe Belastungen (senkrecht zu den Achsen) im Verhältnis zum Durchmesser aufnehmen
kann.
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Ein anderes Ziel der Erfindung ist, ein Verfahren zur Herstellung
solcher ginnmigefederter Gelenke vorzusehen.
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Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Fahrzeugaufhängung
vorzusehen, insbesondere einen Federlaschenteil mit gummigefederten Gelenken, die
hohen Widerstand gegen Axialverschiebungen haben, wenn sie sowohl Axial- als auch
Drehbeanspruchung unterliegen, um einen Kontakt von Metall zu Metall zu gestatten.
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Diese und andere Ziele sind aus der nachfolgenden, ausführlichen Beschreibung
der vorliegenden Erfindung ersichtlich, wie sie in der Zeichnung dargestellt ist.
In dieser ist Fig. i ein Schnitt durch einen Teil einer Foderlasche einer Fahrzeugaufhängung,
der ein erfindungsgemäßes gummigefedertes Gelenk in Anwendung zeigt, Fig. 2 ein
Längsschnitt durch Elemente, die zusammengebaut ein Gelenk nach vorliegender Erfindung
bilden, Fig.3 ein teilweise zusammengebautes Gelenk nach der Erfindung, eben nachdem
die Elemente der Fig.2 zusammengeschoben worden sind, mit geeigneten Werkzeugen
zum Ausbördeln oder Aufweiten der äußeren Enden der starren Innenglieder des Gelenkes,
und Fig.4 ein fertiges Gelenk, wie man es nach der Behandlung gemäß Fig. 3 erhält.
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Das Gelenk gemäß vorliegender Erfindung besteht wie die bekannten
Gelenke aus einem starren Innenelement bzw. einer Muffe i, einem starren Außenelement
bzw. einer Muffe 2, konzentrisch dazu, und einem Ringkörper 3 aus Gummi, der durch
die starren Innen- und Außenglieder i bzw. 2, die vorteilhaft im wesentlichen rohrförmig
sind, gehalten wird, und zwar in einem Zustand von verhältnismäßig großer axialer
Dehnung und radialem Druck, ausgehend von seiner in Fig. 2 ersichtlichen normal
geformten Gestalt. Gemäß vorliegender Erfindung ist jedoch ein großer Teil der Innenfläche
4 des äußeren, starren Rohrstückes 2 zylindrisch, und die Endren davon sind nach
außen erweitert, um annä.heind kegelstumpfförmige Teile 5 für die Anlage eines Teils
des Gummiringkörpers 3 zu bilden. Vorteilhaft kann der geweitete Endabschnitt 5
durch einfaches Entfernen eines Teils der Masse des Gliedes 2 an - dessen Enden
geschaffen werden, so daß das Glied 2 Wände von allmählich zunehmender Dicke besitzt,
wenn man von den Außenrändern ein kurzes Stück nach der Mitte des Gliedes 2 zu geht.
Das innere, starre Rohrstück t. das zu dem äußeren, starren Rohrstück 2 konzentrisch
ist und in der Weite des Ringkörpers 3 im Abstand davon gehalten wird, besitzt auch
eine im allgemeinen zylindrische Außenfläche 6, die den Hauptteil der Außenfläche
überhaupt darstellt und mit dem Gummiringkörper in Kontakt kommt.
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Die Enden des inneren, starren Rohrgliedes i sind ebenfalls nach außen
erweitert, um die annähernd kegelstumpfförmige Fläche 7 zu bilden, die im wesentlichen
parallel bzw. im gleichen Abstand von der nach außen konisch erweiterten Innenfläche
5 des starren Außengliedes 2 liegt.
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Der Ringkörper 3 ist in Fig. 2 in seinem natürlich geformten Zustand
gezeigt. Ehe der Ringkörper 3 durch radialen Druck zwischen den starren Innen- und
Außengliedern beim gleichachsigrii
lneinanderschiebcn verformt
wird, besitzt er ini Mittelteil einen verhältnismäßig dicken Wandabschnitt i o,
der innen und außen vorteilhaft zylindrisch ist, und nach den Enden zu sich verjüngende,
verhältnismäßig dünnere Wandungen i i. Zweckmäßig vermindert sich die Dicke der
Wand allmählich von den Abschnitten io nach den Enden der Buchse zu, und die Endabschnitte
werden annähernd kegelsttrmpfförtnig nach der Mitte der Buchse bzw. den Teilen i
o hin dicker werdend geformt. Wenn die Gelenke zerstörenden Flüssigkeiten oder Sonnenlicht
usw. ausgesetzt sind, ist es wichtig, daß die Enden der Buchse verhältnismäßig dünn
sind. Sie können dann bei zusammengebauter Buchse in einem verhältnismäßig unbelasteten
Zustand sein, mit dem Erfolg, daß diese gefährdeten Teile mehr Widerstandskraft
gegen Angriffe durch Wetter und Berührung mit Flüssigkeiten haben, die Gummi schnell
zerstören, wenn dieser unter starker Formveränderung gehalten wird.
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Die Buchsen hzw. die Gelenke der vorliegenden I:rhndung sind besonders
vorteilhaft für schwingungsdämpfende Lagerungen zwischen einem festen "feil und
einem zu lagernden Teil bzw. bei einer Fahrzettgaufliäligting, wie sie beispielsweise
in Fig. t dargestellt ist. Das vorher zusammengebaute Gelenk, bestehend aus den
starren inneren und äußeren Rohrstücken mit dazwischengebrachter Gummibuchse, wird
in das Auge bzw. den Ring gesteckt, den der Rahmenteil 12 und die Schleife 13 des
festen Teils bilden, so daß die starre Außenhülse bzw. das lZohrstück 2 starr am
Rahmenteil 12 sitzt. Zur starren Verbindung des zu lagernden Teils hzw. des unteren
Karosserieteils eines Fahrzeuges mit dem starren Innenglied i sind Mittel, beispielsweise
Laschen 15 und Bolzen 14, vorgcsehen. Die Teile 15 können um die Bolzendttrchlaßöffnungen
17 herum einen Kragen 1s von annähernd konischer Form besitzen, mit denen sie dicht
gegen die konischen Innenflächen i 9 an den Enden der starren Innenglieder t durch
den Bolzen 1.1 gedrückt werden.
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Die konischen Flächen 18 liegen konzentrisch zur Achse des 13olzcns
1.1 und der Bolzeneinsteckiif@(ntingeii i 7 der I-tiseben 15, so daß Beim Anziehen
des Bolzens diese Flächen dicht gegen die Flächen 19 @inli.egen und einen Schlupf
des starren Innengliedes i gegenüber den Laschen 15 des aufgehängten hzw. getragenen
Teils verhindern.
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atis dem oben Beschriebenen geht hervor, da13 der aufgehängte Tcil,
beispielsweise des unteren Karosserieteils eines Fahrzeuges, das mit dein starren
Innenglied i verbunden ist, sich gegenüber dem Lagerteil oder Rahmen 12 nur durch
weitere Verformung der Buchse 3 bewegen kann. Da der Hauptanteil des Fahrzeuggewichtes
in einer senkrecht zu den im ztllgemeille11 zylindrischen Flächen ¢ und f, stehenden
Richtung getragen wird, ist ersichtlich, daß Buchsen geinäf@ vorliegender Erfindung
dieselben erwünschten Eigenschaften wie die Gelenke und Gelenkverbindungen nach
der erwähnten amerikanischen Patentschrift mit ihren auf@en erweiterten und annihernd
konischen Teilen besitzen, wobei ein verhältnismäßig kleiner Teil .des Gummiringkörpers
großen relativen Axialbewegungen zwischen den Innen- und Außengliedern widersteht,
Durch das Ausweiten der Enden der starren Glieder steht eine wesentlich größere
Fläche für Endschub zur Verfügung ohne beträchtliche Verminderung der zylindrischen
Fläche der Buchse bzw. des Gelenkes und ohne die Notwendigkeit, Gummi unter außerordentlich
hoher Belastung an den Enden benutzen zu müssen. Bei nicht oder an den Enden verhältnismäßig
leicht zusammengepreßtem Gummi wird das gewünschte Maß an Axialbewegung ermöglicht,
jedoch axiale Verschiebung verhindert. Aus diesen Gründen haben Gelenke nach vorliegender
Erfindung offensichtlich eine außerordentlich hohe Lebensdauer und, können außergewöhnlichen
Bedingungen widerstehen.
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Die Gelenke nach vorliegender Erfindung lassen sich verhältnismäßig
leicht zusammenbauen, wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt. Daraus ist ersichtlich,
daß sie in dem Zustand gemäß Fig.3 hergestellt werden in einer Weise, die dem Verfahren
nach der vorerlvähnten amerikanischen Patentschrift entspricht.
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Der Gummiringkörper kann, wie es in dieser Patentschrift vorgeschlagen
wurde, zunächst durch eine nicht mit dargestellte Zone von allmählich abnehmendem
Durchmesser in das äußere Glied 2 eingeführt werden, und dann wird schnell das innere
Glied durch die mittlere öffnung in die konzentrische Lage mit den Gliedern 3 und
2 eingeführt. Das Innenglied i wird zunächst, wie in der erwähnten amerikanischen
Patentschrift gezeigt, mit einem geeigneten kegeligen Führungszapfen ('nicht dargestellt)
eingesetzt. Das so 'hergestellte Gelenk kann dann einfach zwischen die Aufweitestempel
2o axial dazu gebracht werden. Die Stempel 2o haben annähernd konische Flächen 21
und einen Kopf 22 von genügend kleinem Durchmesser, um in die öffnung des inneren,
starren Rohrstückes eintreten zu können. Wenn die Aufweitestempel2o in Richtung
der Pfeile 23 axial verschoben werden, während die Achse der Buchse gleichlaufend
mit der Achse der Stempel 2o liegt, werden die Enden der Innenglieder nach außen
geweitet, um so die konischen Flächen 7 und 19 zu bilden und die Enden i i des Ringkörpers
festzulegen.